В трубках ПСВ образуются отложения из силиката магния

ГРЭС обеспечивает теплом и горячей водой из открытой системы водоразбора существенную часть г. Екатеринбурга. До 1985 г. водоисточником ГРЭС было Исетское озеро. Особенностью воды из этого источника являлось наличие серусодержащих органических веществ (перманганатная окисляемость до 20 мг/дм³ О₂). В результате частичного термолиза в ПСВ вода у потребителей имела сильный специфический запах сероводорода, вызывавший недовольство населения.

Согласно специально проведенным предварительным исследованиям, для устранения неприятного эффекта было предложено в систему водоподготовки добавочной воды ввести фазу ее коагуляции с целью снижения перманганатной окисляемости до уровня 6 мг/дм³ О₂. Соответствующий проект коренной реконструкции системы водоподготовки был выполнен УАТЭП, и ВПУ производительностью 5000 м³/ч в 1985 г. была введена в эксплуатацию. Одновременно был осуществлен перевод питания ВПУ из другого водоисточника (река Уфа).

В связи с более высокой карбонатной жесткостью воды в новом водоисточнике (до 1,5 ммоль/дм³) при карбонатном индексе до 2,5 (ммоль/дм³)² в схему ВПУ была включена и фаза частичного умягчения воды методом ее Н-катионирования с голодной регенерацией. После перехода на новый водоисточник и включения в постоянную работу ВПУ специфический запах в горячей воде исчез. Однако при этом в трубных системах ПСВ резко усилился процесс образования отложений и одновременно участились случаи коррозионных повреждений трубопроводов. Указанные недостатки снизили надежность эксплуатации теплофикационного комплекса и его экономичность.

Как показало изучение вопроса сотрудниками НПО ЦКТИ на месте, отложения, состоящие в основном из карбоната кальция, образовались в ПСВ из-за незавершенной наладки ВПУ. Даже в среднеквартальном разрезе карбонатная жесткость умягченной воды колебалась в широких пределах (0,6–1,4 ммоль/дм³), а карбонатный индекс в диапазоне 0,6–2,5 (ммоль/дм³)². В то же самое время, согласно нормам для сетевой воды с температурой 160 °С при рН равном 8,5, не рекомендуется значение карбонатной жесткости выше 0,75 ммоль/дм³. Карбонатный индекс воды не должен превышать 1,0 (ммоль/дм³)².

В конце 1988 г. качество сетевой воды как по карбонатной жесткости, так и по карбонатному индексу, было доведено до пределов норм. Однако судя по росту температурного напора в ПСВ, в последующем отопительном сезоне отложения в ПСВ продолжали образовываться. При вскрытиях их по окончании отопительного сезона 1988–1989 гг. в трубах в ПСВ, действительно, вновь были обнаружены довольно интенсивные отложения. Но состав их коренным образом изменился. Отложения во всех ПСВ в основном состояли из силиката магния при эквивалентно-весовом соотношении:

.

Такое соотношение имеет минерал серпентин 3MgO·2SiO₂·2H₂O. Ни в одном нормативном документе страны содержание магния в сетевой воде не нормируется. Концентрация кремнекислоты ПТЭ Минэнерго допускается до 50 мг/дм³, а ОСТ Минэнергомаша – до 30 мг/дм³. Фактическое содержание SiO₂ в условиях данной ГРЭС не превышает 15 мг/дм³.

Образование серпантина требует помимо Mg²⁺и ^- также присутствия гидроксильных ионов , т.к. реакция идет по уравнению:

;

рН подпиточной воды в ГРЭС находится на уровне 8,7–9,0, при котором в воде гидроксильные ионы отсутствуют.

Было, однако, обращено внимание на то обстоятельство, что на ГРЭС для повышения рН подпиточной воды до значения 9,0 в последнее время введено подщелачивание воды раствором гидроксида натрия. Концентрированный раствор NaOH плунжерным насосом-дозатором вводился в трубопровод очень большого диаметра (1000 мм). Специальный смеситель в трубопроводе отсутствовал, а степень турбулизации в нем воды была незначительной. В этих условиях в ПСВ периодически попадала вода с высоким значением рН и наличием в ней гидроксильных ионов.

Другим фактором, способствовавшим образованию серпантина, было использование для умягчения воды Н-катионирования с голодной регенерацией. При этом методе в конце каждого фильтроцикла происходило обогащение воды магнием за счет лучшей поглощаемости катионитом кальция.

Для предотвращения образования силикатно-магниевых отложений в ПСВ ГРЭС было рекомендовано прекратить подщелачивание деаэрированной воды (достаточное значение рН равное 8,5–8,6 поддерживать за счет улучшения работы деаэраторов). Фазу Н-катионирования на ВПУ заменить подкислением воды серной кислотой перед буферными нерегенерируемыми фильтрами.

Как взрываются деаэраторы?

Взрыв деаэратора высокого давления – событие исключительное.

Аппараты эти подведомственны Госгортехнадзору.

Деаэраторы атмосферного типа, не подлежащие действию контрол Госгортехнадзора, взрываются довольно часто. Происходит это несмотря на то, что аппараты работают при весьма низком избыточном давлении 0,03–0,04 МПа.

В начале шестидесятых годов на Урале в течение одного года произошли три взрыва струйных деаэраторов атмосферного типа. Во всех случаях удивил характер и местоположение разрушения – произошел отрыв крышки цельносварной колонки. При этом разрушение произошло не по сварному соединению, а несколько ниже его, на участке непосредственно над верхней распределительной тарелкой.

Сходными для всех трех случаев явились и следующие обстоятельства: деаэраторы имели только один предохранительный гидрозатвор, выполнявший при этом и функции переливной трубы; на деаэраторы подавалась умягченная вода с повышенной агрессивностью из-за наличия в ней свободного диоксида углерода (углекислоты).

При обследовании специалистами Уралэнергочермета деаэраторов после их разрушения выявилось наличие существенного утонения металла в зоне отрыва за счет углекислоты – кислородной коррозии (снижение толщины листа металла примерно на 50 %).

Из-за недостаточно совершенной работы регуляторов давление в деаэраторах поднималось выше допустимого. В аварийных ситуациях этот момент совпал с периодом перепитки деаэраторов.

Гидрозатвор в такой период работал в качестве переливной трубы, и выход через него пара был невозможен.

Для предупреждения возможности повторения подобных аварий всем владельцам подобных аппаратов Уралэнергочерметом было рекомендовано:

– оснастить деаэраторы раздельными гидрозатворами для выхода пара (высота замыкающей петли 3 м) и для избыточной воды (высота замыкающей петли
4 м);

– при ежегодных ремонтах проверять толщину металла на участке, где углекислотно-кислородная коррозия протекает наиболее интенсивно;

– наладить работу регуляторов уровня и давления.