14.4. Периодическая чистка трубок конденсаторов от отложений

14.4.1. Для поддержания чистоты поверхности охлаждения конденсаторов в условиях эксплуатации должны, как правило, применяться рассмотренные выше профилактические меры, предотвращающие образование отложений в трубках. В тех случаях, когда на электростанции отсутствуют необходимые для этого устройства, приходится прибегать к периодической чистке конденсаторов. При этом постепенное ухудшение вакуума в течение периода между очередными чистками вызывает снижение экономичности турбоустановки. Чистки требуют останова или разгружения турбоагрегата, а механическая чистка - также и больших трудозатрат.

Согласно §18.15 ПТЭ, чистка конденсатора должна производиться при ухудшении вакуума по сравнению с его значением по нормативной характеристике на 0,5% (абс.), чему соответствует понижение давления пара в конденсаторе по сравнению с нормативным примерно на 0,5 кПа (0,005 кгс/см²).

В зависимости от характера образующихся на внутренней поверхности трубок отложений применяются химический, термический и механический способы их периодической чистки.

14.4.2. При отложениях на стенках трубок накипи, состоящей в основном из карбоната кальция, довольно прочно связанного со стенкой, применяется химический способ чистки, заключающийся в промывке конденсатора кислотой, растворяющей накипь. Поскольку кислотная промывка сопровождается выделением газообразной двуокиси углерода, для обеспечения равномерного растворения отложений должны приниматься меры для предотвращения при промывке пенообразования.

При химической чистке должно быть также исключено коррозионное воздействие применяемого реагента на металл трубки. В настоящее время для чистки конденсаторов турбин рекомендуется применять следующие моющие вещества:

1. Водный конденсат низкомолекулярных кислот (ВК НМК), представляющий собой 25-35%-ную смесь муравьиной, уксусной, пропионовой, валериановой, масляной и капроновой кислот; промывка производится 5-7%-ным раствором ВК НМК с ингибитором коррозии И-1-Е или И-2-В в количестве 0,2-0,5%.

2. Техническая соляная 2-5%-ная кислота с ингибитором В-2 или ПБ-5 с добавкой для пеногашения ВК НМК из расчета 0,35 кг (100%-ного) на 1 кг накипи.

В случае применения технической соляной кислоты с ингибитором ПБ-5 или В-2, но без добавки для пеногашения ВК НМК в моющий раствор постоянно поддерживается концентрация кислоты не более 2%.

14.4.3. Количество реагентов (кг), необходимое для химической чистки конденсатора, рассчитывается по количеству накипи, отложившейся в трубках, которое определяется как

, (14.7)

где _н - средняя толщина отложений, мм;

F_о - внутренняя поверхность конденсаторных трубок, покрытая отложениями, м²;

- плотность отложений, кг/м³ (средняя плотность карбонатных отложений может быть принята 2000 кг/м³).

Толщина слоя накипи определяется прямым измерением предварительно вынутых из конденсатора образцов трубок или при осмотре трубок в разных зонах трубного пучка. Количество ВК НМК (кг), необходимое для химической чистки конденсатора, определяется по формуле

, (14.8)

где 1,8 - количество 100%-ного ВК НМК, необходимое для растворения 1 кг карбонатной накипи, кг;

С_вк - концентрация технического ВК НМК, используемого для химической чистки, % (обычно поставляется 25-35%-ный ВК НМК).

Количество соляной кислоты (кг), необходимое для чистки конденсатора при содержании добавки ВК НМК для пеногашения

, (14.9)

где A₁ - количество накипи, растворяемое содержащимся в промывочном растворе ВК НМК, кг;

0,73 - количество 100%-ной соляной кислоты, необходимое для растворения 1 кг карбонатной накипи, кг;

С_HCl - концентрация технической соляной кислоты, используемой для химической чистки, % (обычно поставляется 20-25%-ная соляная кислота).

При применении соляной кислоты без добавки ВК НМК в формуле (14.9) принимается А₁ = 0.

14.4.4. Для проведения химической чистки трубок конденсаторов создается специальная схема (рис. 14.2).

Она включает в себя насос, промежуточный бак, систему трубопроводов и арматуры, смонтированные на общей раме. Установка переносная, при необходимости транспортируется мостовым краном к намеченному для химической чистки конденсатору и системой штатных трубопроводов соединяется с конденсатором и с трубопроводами сброса растворов после чистки, подачи технической воды и реагентов.

Промывочный раствор циркулирует по замкнутому контуру "промежуточный бак 2 - насос 3 - первый и второй ходы конденсатора 1 - промежуточный бак". Подводящий и отводящий водоводы отглушаются специально встроенными шиберными выемными заслонками 1, рис. 14.3).

Промывочные растворы после окончания чистки конденсатора сбрасываются в специальную емкость для последующей чистки или сжигания в топке энергетического котла. На каждом конденсаторе должны быть врезаны специальные штуцера для присоединения трубопроводов подачи и отвода промывочного раствора, ввода кислых и щелочных растворов в процессе чистки. В период нормальной эксплуатации конденсатора на штуцера устанавливаются заглушки.

Рис. 14.2. Установка для химической чистки трубок конденсаторов:

1 – конденсатор; 2 - промежуточный бак (вместимостью 20 м³); 3 - насос; 4 - пробоотборник; 5 - заглушка; 6 - линия рециркуляции кислотного раствора; 7 - линия отвода газов; 8 - линия подачи кислоты и щелочи; 9 - линия рециркуляции промывочного раствора; 10 - линия сброса промывочного раствора; 11 - линия подачи технической воды; 12 – линия аварийного опорожнения бака

Рис. 14.3. Шиберная выемная заслонка:

1 - заслонка; 2 - корпус заслонки; 3 - прижимная шпилька; 4 - крышка заслонки; 5 - колпачковая гайка; 6 - ребро жесткости; 7 и 8 - паронитовые прокладки; 9 - резиновая прокладка; 10 - отключенный циркуляционный водовод; 11 - циркуляционный водовод к камере конденсатора

Подача кислоты или щелочи осуществляется либо в промежуточный бак, либо в водяную камеру конденсатора между первым и вторым ходом воды через специальный распределительный коллектор. Диаметры трубопроводов установки для очистки выбираются по условиям обеспечения заполнения водяного пространства конденсатора водой и опорожнения его от пробивочного раствора в течение 15-30 мин. Вместимость промежуточного бака зависит от мощности турбоустановки (размеров конденсатора) и должна бить для турбины мощностью 25 МВт не менее 10 м³, 50-100 МВт - 15-17, 150-200 МВт -20-22, 300-800 МВт - 30-50 м³. Подача насоса выбирается исходя из скорости движения раствора, в конденсаторных трубках примерно 0,1 м/с. Рекомендуются насосы 6 ВДВ, 8 ВДВ, 12 ВДВ с подачей 500-1200 м³/ч.

При поочередной химической чистке одного из двух конденсаторов турбины или одной половины конденсатора на работающей турбине все присоединения к другому работающему конденсатору долены быть отделены заглушками.

Чистка осуществляется согласно составленной на электростанции специальной инструкции.

Продолжительность операции по чистке, например, одного конденсатора турбины K-200-130 составляет около 20 ч.

14.4.5. Для чистки трубок конденсатора от органических и илистых отложений эффективны, наименее трудоемки и требуют относительно малой затраты времени термические методы, основанные на высушивании отложений в трубках. Высушенные отложения растрескиваются, отслаиваются от стенок трубки и после подачи циркуляционной воды в трубки смываются потоком воды. Для сушки отложений применяются два способа: сушка воздухом и вакуумная сушка.

14.4.6. При сушке органических и илистых отложений турбоагрегат разгружается. Для сушки отключается одна половина конденсатора по циркуляционной воде, водяные камеры и трубные доски отключенной половины конденсатора очищаются от мусора. Нагрузка турбоагрегата поддерживается при этом на уровне, при котором температура в паровом пространстве конденсатора составляет до 50 °C (р₂  12 кПа, или 0,012 кгс/см²). Через прорезиненные рукава, присоединенные к люкам со стороны входа воды в отключенную половину конденсатора, воздух, подогретый в калорифере примерно до 50 °C, прогоняется через трубки (рис. 14.4).

Продолжительность сушки определяется характером и толщиной слоя отложений, а также температурой воздуха, подаваемого в конденсатор, и составляет от 3 до 8 ч.

Возможна чистка конденсаторов и без подогрева воздуха, но продолжительность высушивания отложений оказывается при этом существенно большей.

Рис. 14.4. Установка для сушки отложений в трубках конденсатора с подогревом воздуха:

а - подогрев воздуха в электрокалорифере после вентилятора; б - подогрев воздуха в паровом калорифере на входе в вентилятор; 1 - конденсатор; 2 - вентилятор; 3 - калорифер; 4 - гибкий рукав

Подлежащими контролю параметрами процесса сушки является температура отработавшего пара, которая не должна превышать допустимую по ТУ завода-изготовителя, и температура подогреваемого в калорифере воздуха не должна превышать 50 °C.

Для подачи подогретого воздуха при термической сушке конденсаторов турбин K-200-130 может быть применен вентилятор СВМ-5М (подача до 12000 м³/ч), турбины К-300-240 два вентилятора ВА-8 (по 10000 м³/ч) и паровой калорифер АПВ-280-190.

14.4.7. Высушивание органических и илистых отложений может быть ускорено путем создания разрежения в водяном пространстве отключенной половины конденсатора с тем, чтобы температура насыщения при давлении в паровом пространстве была бы выше температуры насыщения при давлении внутри конденсаторных трубок. Такой метод вакуумной сушки отложений находится еще на стадии промышленного опробования.

На рис. 14.5 схематически показана установка для вакуумной сушки. Вакуумная плотность конденсатора с водяной стороны достигается установкой на время очистки специальных шиберных заглушек на подводящем и отводящем водоводах охлаждающей воды, аналогичных применяющимся при химической чистке конденсаторов. Фланцы изготавливаются из листовой стали толщиной 12 мм и ввариваются в водоводы. Для создания и поддержания в водяном пространстве отключенной для чистки половины конденсатора необходимого вакуума используются основные и пусковые эжекторы; для конденсации пара, образующегося при выпаривании влаги из слоя отложений на трубках, в вертикальном участке сливной трубы конденсатора устанавливается смешивающий конденсатор, охлаждаемый водой, отбираемой после фильтров маслоохладителей.

Откачка охлаждающей воды и конденсата, скапливающихся в напорном и сливном водоводах, производится водоструйным насосом, рабочей водой которого является охлаждающая вода газоохладителей.

В связи с тем, что при проведении вакуумной сушки в водяных камерах и в сливных и напорных водоводах конденсатора создается глубокий вакуум - абсолютное давление до 9,8 кПа (0,1 кгс/см²), эти элементы конденсатора, не рассчитанные на восприятие внешнего давления, должны быть подвергнуты проверке на прочность, при необходимости должны быть произведены работы по их упрочнению.

Чистка двух половин конденсатора турбины K-160-130 ПОАТ ХТЗ потребовала около 14 ч.

14.4.8. Механическая чистка трубок конденсаторов относится к способам наиболее трудоемким, требующим затраты ручного труда и значительного времени. Она, как правило, применяется только при проведении капитальных ремонтов турбин или для окончательной очистки трубок от накипи после проведения химической чистки, если обнаружится, что трубки недостаточно очищены кислотной промывкой.

Механическая чистка конденсаторов производится щетинными ершами, укрепленными на длинных шомполах и приводимых в действие вручную, а также резиновыми цилиндриками или поршеньками, проталкиваемыми через трубку шомполами, водой или воздухом под давлением с помощью пистолетов различной конструкции или других устройств.

Рис. 14.5. Установка для вакуумной сушки:

1 - конденсатор; 2 - подводящий водовод; 3 - сливной водовод; 4 - шиберная заглушка; 5 - сопловая камера (смешивающий конденсатор); 6 - водоструйный насос; 7 - к основному эжектору; 8 - охлаждающая вода; 9 - из напорного коллектора насосов газоохладителей; 10 - перемычка диаметром 100 мм

Гидравлический пистолет, в котором используется вода давлением 1-1,2 МПа (10-12 кгс/см²), служит для проталкивания ершей и работает следующим образом. В 200-300 трубок конденсатора вставляются стальные ерши с резиновыми шайбами, которые прогоняются через трубки поступающей из пистолета водой. При чистке трубок открываются только люки, а крышка водяной камеры служит упором для пистолета, на конце которого имеется маленький гидравлический домкрат. Вода, проникающая через неплотности резиновых шайб на ерше и через ерш, смачивает отложения на стенке трубки; ерш взрыхляет отложения, смешивая их с водой; резиновые шайбы снимают отложения со стенок трубки и вместе с водой выносят их из трубки в заднюю водяную камеру конденсатора.

14.4.9. Для чистки трубок конденсатора от твердых накипных отложений начинает находить применение метод разрушения отложений с помощью струй воды, вытекающих с большой скоростью из сопл, к которым подводится вода под высоким давлением. Установка состоит из насосного агрегата с подачей до 18 м³/ч, создающего давление 29-39 МПа (около 300-400 кгс/см²), глубокого высокопрочного шланга и аппарата для очистки: полого штока со сменной сопловой головкой. Сопловая головка в зависимости от подлежащего очистке объекта может быть вращающейся под действием реактивных сил струи воды, может также создавать при соответствующем расположении сопл усилие для поступательного движения головки по длине очищаемой трубки. Струя воды разрушает накипные отложения, не повреждая металла трубки, и выносит их из трубки.