Безопасность плюс экономия

Каждый специалист, который занимается эксплуатацией котельных установок, знает, для чего в котельной имеется оборудование водоподготовки. Задача на первый взгляд простая — обеспечить водно-химический режим котлов, пароперегревателей, турбин и другого вспомогательного теплоэнергетического оборудования без повреждений пароводяного тракта.

Чтобы обеспечить безопасную и экономичную эксплуатацию котельных установок без повреждений элементов теплоэнергетического оборудования, без образования на поверхностях нагрева накипи, шламоотложений в котлах, коррозионных процессов, необходимо использовать питательную, сетевую и подпиточную воду определенного качества. В сырой, природной, неподготовленной воде находится очень много химических примесей, это, в частности, кальций, магний, ионы железа, меди, растворенные газы (О², СО² и др.). Наличие в питательной воде О², СО² вызывает интенсивную коррозию внутренних поверхностей элементов теплоэнергетического оборудования, причем скорость коррозионных процессов при нагревании воды непрерывно возрастает. Так, например, при наличии в воде свободной угольной кислоты и температуре более 400С коррозионные процессы резко усиливаются. Наличие в воде солей жесткости вызывает образование на внутренних поверхностях нагрева накипи. А известно, что образование накипи на поверхностях нагрева толщиной до 1 мм увеличивает расход топлива до 3?3,5% на единицу выработки тепловой энергии, а увеличение накипи до 5 мм увеличивает расход топлива до 8?12%, что снижает КПД котельной установки. Но это еще полбеды, главная опасность состоит в том, что отложения накипи имеют низкую теплопроводность, слой накипи затрудняет теплопередачу от горящего топлива к теплоносителю, тем самым вызывает перегрев металла поверхностей нагрева и приводит, как правило, к разрушению элементов котла, к взрыву котла.

Можно приводить многочисленные случаи аварий котельных установок из-за несоблюдения водно-химического режима эксплуатации паровых и водогрейных котлов, приведших к большим разрушениям и человеческим жертвам.

Однако необходимо отметить, благодаря работе специалистов, инженеров-теплотехников, ответственных за теплосиловое хозяйство количество аварий из-за нарушений водно-химического режима снизилось многократно и в настоящее время составляет 6?8% от общего количества аварий на котельных установках. Но это ни в коей мере не снижает важность выполнения мероприятий по соблюдению водно-химического режима теплоэнергетического оборудования, по обеспечению в конечном счете безопасной и экономичной работы энергооборудования.

И хотя эта задача простая, специалистам, эксплуатационному персоналу необходимо выполнить большое количество мероприятий, это:

• технически грамотную эксплуатацию оборудования докотловой и внутрикотловой обработки питательной и подпиточной воды;
• соблюдение норм качества питательной, котловой подпиточной воды, конденсата, перегретого и насыщенного пара;
• обеспечение химического контроля водного режима паровых и водогрейных котлов, в том числе ведение коррекции водного режима;
• снижение внутристанционных потерь воды, пара и конденсата в соответствии с нормами ПТЭ;
• обеспечение качественной сепарации пара и контроль за состоянием сепарирующих устройств;
• организацию эффективной и непрерывной, и периодической продувки котлов;
• удаление из воды коррозионно активных газов (О2, СО2 и др.) в деаэраторах, конденсаторах, удаление неконденсирующих газов из корпусов испарителей, подогревателей;
• коррекционную обработку питательной воды;
• проведение химической защиты оборудования водоподготовительных установок, деаэраторов, конденсатных баков, баков дренажных точек (БДТ);
• обеспечение надежной консервации теплоэнергетического оборудования;
• проведение химических промывок, химических очисток котлов, пароперегревателей, турбин, подогревателей и еще многое другое.

Для выполнения этих мероприятий руководителям и специалистам предприятий и организаций, эксплуатирующих теплоэнергоустановки, необходимо решить следующие основные вопросы:

обеспечить содержание в исправном состоянии и надежную эксплуатацию оборудования химводоподготовки;

обеспечить эксплуатационный персонал необходимыми нормативно-техническими документами, инструкциями, режимными картами по соблюдению водно-химического режима котлов и эксплуатации оборудования химводоподготовки;

постоянно повышать квалификацию эксплуатационного и ремонтного персонала теплоэнергоустановок;

организовывать систематический химический контроль за соблюдением норм качества питательной, подпиточной воды, пара и конденсата, за соблюдением воднохимического режима котлов и эксплуатацией оборудования химводоподготовки;

внедрить современные эффективные технологии, новое оборудование и приборы контроля водоподготовки энергетического оборудования.

Кратко рассмотрим решение поставленных вопросов по водоподготовке:

1) Содержание и эксплуатация оборудования химводоподготовки.

Для поддержания теплоэнергетического оборудования в работоспособном состоянии и обеспечения необходимых режимов тепловых сетей на каждой котельной устанавливается оборудование докотловой обработки питательной и подпиточной воды. В соответствии с требованиями п. 8.1.2 «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» ПБ-10-574-03 выбор способа обработки воды для питания котлов осуществляется специализированной проектной организацией, исходя из качества исходной воды. Существуют классические схемы докотловой обработки воды, это коагуляция, Na-катионирование, деаэрация. Есть и другие эффективные схемы водоподготовки. Установленное оборудование водоподготовки необходимо содержать в исправном состоянии путем организации контроля, осмотров, проведения планово-предупредительных ремонтов оборудования, запорной и регулирующей арматуры, КИПиА в установленные сроки, наличия и качества фильтрующих материалов, реагентов. Организовать технически грамотную эксплуатацию оборудования ХВО, обеспечить удаление накипеобразователей, растворенных газов из питательной, подпиточной воды, обеспечить безопасную эксплуатацию фильтров, подогревателей, деаэраторов, конденсатных дренажных баков путем проведения своевременных технических освидетельствований и испытаний, например:

• внутренний осмотр Na-катионитовых фильтров с дозагрузкой фильтрующего материала проводится 1 раз в 2 года;
• полная замена сульфоугля, катионита проводится через 7?8 лет;
• внутренний осмотр деаэратора проводится 1 раз в год;
• гидравлические испытания деаэраторов проводятся пробным давлением 2 кгс/см² не реже, чем через каждые 8 лет;
• гидравлические испытания конденсатных баков — пробным давлением, равным 1,5 рабочего, но не менее 3 кгс/см².

2) Необходимые нормативно-технические документы, инструкции, режимные карты по соблюдению водно-химического режима котлов и эксплуатации оборудования химводоочистки.

В настоящее время существует много нормативно-технической документации по ведению водно-химического режима теплоэнергетического оборудования. Анализ существующей нормативно-технической документации показывает, что есть некоторые противоречия в ведомственных нормативных документах, некоторые нормативные документы устарели и не соответствуют современным требованиям, до настоящего времени имеются нерешенные проблемные вопросы в области водоподготовки для теплоэнергетического оборудования. Однако основополагающими нормативными документами в области соблюдения водно-химического режима энергетического оборудования являются нормативные документы Министерства энергетики, Ростехнадзора, это:

• «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» (ПБ-10-57403);
• «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» (ПТЭТЭ, 2003 г.);
• «Правила технической эксплуатации электростанций и сетей РФ» (2003 г.);
• «Методические указания. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация водно-химического режима и химического контроля» (РД 24.031.120-91);
• «Методические указания по надзору за водно-химическим режимом паровых и водогрейных котлов» (РД -10-65-97);
• «Методические указания по разработке инструкций и режимных карт по эксплуатации установок докотловой обработки воды и по ведению водно-химического режима паровых и водогрейных котлов» (РД -10-179-98);
• «Инструкция по организации и объему химического контроля водно-химического режима на тепловых электростанциях» (СО 153-34.37.303-2003).

В соответствии с Правилами ПБ-10-574-03 специализированными наладочными организациями должны быть разработаны инструкции и режимные карты по ведению водно-химического режима с учетом правил, инструкций организаций-изготовителей, методических указаний, утвержденных Ростехнадзором РФ. Для этих целей разработаны и введены в действие «Методические указания по разработке инструкций и режимных карт по эксплуатации установок докотловой обработки воды и по ведению водно-химического режима паровых и водогрейных котлов» (РД-10-179-98). Методические указания определяют порядок составления и использования инструкций, режимных карт по ведению водно-химического режима и эксплуатации установок докотловой обработки воды (водоподготовительные установки) для котлов с давлением пара до 3,9 МПа и водогрейных котлов, в том числе и котлов с t ? 115 С, так как аналогичные требования устанавливают «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» п. 12.9, 12.11, 12.22. Инструкции и режимные карты составляют специализированные пуско-наладочные организации, в каждой котельной должны быть:

• инструкции по эксплуатации установок докотловой обработки воды с режимными картами по эксплуатации оборудования осветления, коагуляции, Na-катионитовых фильтров, деаэратора;
• инструкции по ведению водно-химического режима паровых и водогрейных котлов с режимными картами водно-химического режима котлов.

Инструкции утверждаются руководителем предприятия — владельца котлов и оборудования водоподготовительной установки. Срок действия инструкций и режимных карт 3 года. По истечении указанного срока и при нормальной эксплуатации котлов режимные карты пересматриваются и вновь утверждаются владельцем котлов. Внеочередной пересмотр инструкций и режимных карт следует проводить в случае аварии котла по причине, связанной с нарушением водно-химического режима, а также при реконструкции, модернизации котлов, изменений в технологическом процессе (замена оборудования водоподготовительной установки, изменение схемы обвязки, применение фильтрующего материала и т. д.).

Инструкции должны содержать:

• сообщение о назначении инструкций и перечень должностей работников, для которых знание инструкций обязательно;
• перечень нормативных документов, использованных при составлении инструкций;
• сведения о технических параметрах и описание оборудования объекта, для которого разработаны инструкции;
• перечень точек отбора проб пара, воды, конденсата, других контролируемых потоков (растворы реагентов) и описание схемы отбора проб; временной график, объем и описание методов химического контроля проб (ручного и автоматизированного);
• нормы качества добавочной, питательной и котловой воды; указания реквизитов нормативных документов;
• допустимые значения показателей качества исходной воды в соответствии с указаниями изготовителей оборудования, органов государственного надзора, а также рекомендациями пусконаладочных организаций;
• перечень и описание систем управления, автоматизации, измерений, сигнализации;
• описание операций по пуску и включению в работу оборудования, по обслуживанию оборудования во время эксплуатации, операций при остановке оборудования и мероприятий в период плановых ремонтов;
• перечень возможных неисправностей оборудования и мероприятий по ликвидации неисправностей;
• правила техники безопасности при обслуживании технологического оборудования и при работе в химической лаборатории;
• график сервисного обслуживания автоматизированных ВПУ, не имеющих постоянного обслуживающего персонала;
• регламент сервисных работ на ВПУ.

Режимные карты по эксплуатации оборудования докотловой обработки воды (водоподготовительные установки) составляются отдельно для сооружений предварительной очистки, Na-катионитовых фильтров, деаэрационной установки и т. д.

Режимные карты должны содержать:

• предельно допустимые показатели качества исходной воды — минерализация (солесодержание), жесткость общая, щелочность общая, содержание взвешенных примесей (прозрачность), окисляемость, содержание железа, значение pH и другие показатели, влияющие на работу ВПУ; полный перечень этих показателей устанавливает пусконаладочная организация;
• нормы качества воды после отдельных сооружений ВПУ, а также конденсата, возвращаемого с производства, и конденсата после подогревателя сетевой воды;
• нормальные и предельно допустимые параметры работы ВПУ и отдельных аппаратов (количество и производительность аппаратов, температура, доза реагентов, расход воды при продувке, промывке, регенерации, условия выполнения отдельных технологических операций).

Режимные карты по соблюдению ВХР паровых и водогрейных котлов составляются на основании требований правил, указаний завода — изготовителя котлов с учетом рекомендаций специализированной пусконаладочной организации. В режимной карте по водно-химическому режиму котлов должны быть указаны:

• все необходимые режимы коррекционной обработки питательной и котловой воды;
• рекомендуемые дозы корректирующих реагентов, приведены места их ввода в тракт котла и указан способ контроля соответствующих процессов;
• нормы качества котловой воды и пара как рекомендованные заводом — изготовителем котла, так и установленные на основании специальных теплохимических испытаний, приведены основные параметры режима непрерывной и периодической продувки, рекомендованные специалистами, проводившими теплохимические испытания;
• основные показатели противокоррозионного режима питательной и котловой воды.

Режимная карта по режиму и методам химического контроля за соблюдением водно-химического режима котлов и эксплуатации оборудования водоподготовки составляется на основании государственных и ведомственных документов, правил, с учетом рекомендаций специализированной пуско-наладочной организации.

В режимной карте должно быть указано:

• перечень точек контроля за работой ВПУ и за состоянием ВХР котлов с указанием условий оснащения их устройствами для отбора и подготовки пробы;
• наименование контролируемых показателей работы ВПУ и ВХР;
• единицы измерения контролируемых показателей работы ВПУ и ВХР;
• методы определения (автоматические приборы, инструментальные методы, ручные аналитические методы) контролируемых показателей;
• погрешности применяемых методов определения с указанием правил округления результатов измерений;
• периодичность выполнения химических анализов;
• условия, при которых производятся дополнительные или повторные химические анализы.

Рекомендуемые формы режимных карт приведены в приложениях 1, 2, 3.

На основании разработанных и утвержденных инструкций и режимных карт осуществляется эксплуатация оборудования водоподготовки, химический контроль за качеством питательной, подпиточной и котловой воды, пара, конденсата, контроль за водно-химическим режимом паровых и водогрейных котлов.

Остальные рассматриваемые вопросы по организации эксплуатации оборудования водоподготовки и соблюдения водно-химического режима котлов будут опубликованы в следующих номерах журнала «Промышленная и экологическая безопасность».