9. Рекомендации по подготовке оборудования к консервации осушенным воздухом
Перед постановкой оборудования на консервацию необходимо тщательное выполнение всех подготовительных работ, связанных с освобождением консервируемого оборудования от остатков влаги и недопущением случайного внесения влаги во время консервации. Если внутри установки, подлежащей сухой консервации, имеются неосушаемые элементы, узлы или детали, то необходимо до начала процесса консервации осушить их специальными мерами и обеспечить полное удаление воды со всего водопарового тракта консервируемого оборудования, в т.ч. из емкостей, сосудов, подвесных змеевиков, U-образных теплопередающих трубок и т.п.
Чтобы достичь такого состояния, необходимо следить, чтобы опорожнение оборудования было произведено сразу после его останова еще в теплом состоянии и при давлении выше атмосферного. В некоторых случаях для повышения эффективности удаления влаги целесообразно предусмотреть паровой разогрев поверхностей оборудования (например, водогрейных котлов сторонним паром).
Это позволяет за счет тепла, аккумулированного металлом, обмуровкой и изоляцией, сохранить температуру металла выше температуры насыщения при атмосферном давлении. При этом происходит подсушка внутренних поверхностей подлежащего консервации оборудования. Для полного гарантированного удаления воды из U-образных поверхностей нагрева пароперегревателей энергетических котлов (как барабанных, так и прямоточных) непосредственно после отключения котла следует провести сухой останов в соответствии с [2].
При наличии устройств ускоренного расхолаживания рекомендуется проводить останов барабанных котлов с использованием этих устройств в соответствии с [10]. Если паровой котел долгое время не эксплуатировался, то возможна конденсация влаги в U-образных трубках. В этих случаях рекомендуется растопить котел, поднять в нем давление до 1,5– 2,0 МПа, выдержать это давление в течение нескольких часов, а затем вновь провести сухой останов.
Сухой останов применяется только при отсутствии в котлах вальцовочных соединений труб с барабаном. Поэтому котлы с недренируемыми U-образными теплопередающими трубками и вальцовочными соединениями труб с барабаном консервации с помощью осушенного воздуха не подлежат. Опорожнение оборудования под давлением с подсушкой поверхностей следует обязательно провести, даже если консервация осушенным воздухом будет проводиться не сразу, а после проведения предусмотренных ремонтных работ.
Консервируемое оборудование должно надежно отключаться от действующих трубопроводов воды или пара за счет плотного закрытия запорной арматуры, а при невозможности герметичного отключения защищаться от поступающей влаги с помощью дополнительной запорной арматуры с ревизией (дренажом). Опыт консервации паротурбинных установок показывает, что особое внимание следует уделять гарантированному отключению следующих потоков пара и воды: подача пара от общестанционного коллектора на эжектор и уплотнения; подача химочищенной воды от общестанционного коллектора; подача сетевой и циркуляционной воды от общестанционного коллектора. При отключении потоков необходимо держать открытыми дренажные вентили (ревизии) после отключенных запорных клапанов или заглушек, чтобы обеспечить отвод возможных протечек.
При разработке схемы подачи воздуха в турбоустановку или иное оборудование следует учитывать возможность принудительного подъема запорных органов обратных клапанов (КОС — клапан-отсекатель стационарный). Если это невозможно, то для консервации, например, регенеративных подогревателей следует предусматривать либо подвод воздуха в трубопровод между КОС и подогревателем, либо разборку и выемку запорного органа КОС, либо подвод воздуха по линии дренажа греющего пара.
Участки трубопроводов, по которым схема консервации предусматривает движение воздуха, должны полностью опорожняться. Если по условиям трассировки трубопроводов их опорожнение невозможно, следует вварить дополнительно дренажные вентили. Для полного опорожнения обычно требуется также врезка дренажных вентилей в конденсатосборники конденсатора и сетевых подогревателей. Поскольку эти дренажные вентили затем чаще всего используются в качестве выпускных вентиляционных штуцеров, то они должны иметь достаточный условный проход (не менее Ду 40).
Наличие в контуре консервации закрытых обратных клапанов или недренируемых гидравлических затворов препятствует движению воздуха в контуре и приводит к невозможности его консервации. Перед постановкой на консервацию турбин следует подготовить специальные упоры для поддержания диафрагмы, регулирующих и стопорных клапанов в открытом состоянии
10. Рекомендации по организации схем консервации
Схема консервации должна обеспечивать подачу воздуха во все участки консервируемого оборудования. Для продувки воздухом консервируемое оборудование и осушитель воздуха с помощью штатных и временных трубопроводов и воздухопроводов объединяются в замкнутый или разомкнутый контур консервации. Желательно, чтобы схема консервации предусматривала реализацию комбинации разомкнутого и замкнутого контуров консервации.
10.1. Разомкнутая и замкнутая схемы консервации
При разомкнутой схеме консервации осушенный воздух подается по воздуховодам во внутренние полости объекта консервации, ассимилирует водяные пары и выводится вместе с ними наружу в помещение цеха, либо непосредственно в атмосферу через дренажи и сдувки. Схема позволяет легко контролировать проток воздуха и его влажность на выходе из любых точек системы консервации. При замкнутой схеме воздух из консервируемого оборудования вновь возвращается на всасывание осушителя воздуха, поэтому замкнутая схема сложнее в реализации.
Кроме того, если в начальный период консервации в отдельных элементах оборудования возможно наличие капельной влаги, то из оборудования в осушитель при замкнутой схеме будет возвращаться воздух с относительной влажностью около 100 %. При такой начальной влажности осушитель воздуха вряд ли будет выдавать осушенный воздух с требуемыми параметрами, что замедлит консервацию. Поэтому замкнутая схема консервации требует более тщательного предварительного дpениpования системы.
Однако, в тот период времени, когда относительная влажность воздуха внутри консервируемого оборудования уже снижена до необходимого значения и требуется лишь поддержание достигнутых параметров, замкнутая схема экономичнее. Анализ возможных схем консервации как котлоагрегатов, так и паротурбинных установок показал, что практически не представляется возможным организовать полностью замкнутую схему циркуляции воздуха.
Это вызвано такими причинами как: наличие неизбежных утечек воздуха через концевые камеры лабиринтных уплотнений паровых турбин, невозможность забора воздуха из некоторых труднодоступных точек его выхода (сдувок и дренажей) в связи с индивидуальными особенностями конструкции и обвязки оборудования; нецелесообразность забора воздуха из точек сдува с незначительным количеством выходящего воздуха и др.
Кроме этого, воздух, выходящий из некоторых точек консервируемого оборудования, может иметь стабильно высокую влажность. Например, если в неотключаемом конденсаторе имеются неустранимые протечки, то относительная влажность воздуха на выходе из дренажа конденсатора всегда будет близкой к 100 % (в таких случаях продувка конденсатора воздухом имеет целью локализацию водяного пара непосредственное рядом с источником, его вытеснение и недопущение попадания влаги в остальные объемы оборудования).
Разумеется, такой воздух возвращать в осушитель нецелесообразно. Поэтому на практике обычно реализуется схема возврата воздуха на всасывание осушителя из одной, двух или трех точек. В этом случае схема консервации получается частично замкнутой. Для ее реализации необходимо технически грамотно организовать пополнение контура циркуляции воздухом из помещения КТЦ взамен воздуха, утерянного при циркуляции.
Последнее обстоятельство несколько лет назад не было учтено на ТЭЦ-7 в СанктПетербурге, где при консервации проточной части паровых турбин ПТ-25-90/10 и ПТ-60-90/13 использовалась замкнутая схема с отсосом воздуха из концевых уплотнений (для изоляции консервируемого объема от наружного воздуха). При этом пополнение контура воздухом не было предусмотрено, и утечки воздуха, имевшие место на начальных участках контура, приводили к разрежению на последующих участках и к восполнению потерь влажным воздухом из КТЦ через уплотнения турбины.
Впоследствии это привело к появлению стояночной коррозии крайних лабиринтных уплотнений. Таким образом, в начальный период консервации предпочтительнее использовать разомкнутую схему. После того, как относительная влажность воздуха внутри консервируемого оборудования снижается до значения меньшего, чем в помещении цеха, желательно перейти на частично замкнутую схему.
10.2. Оптимизация потоков воздуха внутри оборудования
Для подвода воздуха от осушителя к консервируемому оборудованию и для подачи воздуха от одной части оборудования к другой следует максимально использовать штатные трубопроводы и арматуру. Поскольку воздух от осушителя в оборудование подается, как правило, через одну, реже — через две точки, в то время как для выпуска воздуха обычно используются несколько, иногда более десятка точек, не считая неучтенных мест выхода воздуха, то не допускается подключать осушитель через арматуру с малым проходным сечением (дренажные клапаны, воздушники и т.п.).
Также не рекомендуется подводить воздух в оборудование вблизи возможных источников влаги, например, через конденсатор. Наиболее ответственной частью паротурбинной установки, с точки зрения защиты от коррозии, является сама турбина. Поэтому необходимо основной поток осушенного воздуха, направляемый в паротурбинную установку, или хотя бы его большую часть пропускать сначала через цилиндры турбины и только затем направлять в другие узлы, в т.ч. в конденсатор с последующим выводом отработанного воздуха наружу.
Для консервации турбоустановки могут быть предусмотрены несколько точек подвода осушенного воздуха. Чем больше точек ввода осушенного воздуха, тем лучше протекает консервация оборудования. С другой стороны, увеличение числа точек подвода воздуха усложняет схему и увеличивает затраты. Исходя из этого, одну точку подвода воздуха можно считать достаточной, если с ее помощью может быть обеспечена раздача воздуха с заданной кратностью воздухообмена во все узлы турбоустановки.
Так как мест выхода воздуха может быть много, необходимо, помимо организации подачи воздуха, не менее щепетильно отнестись и к его выпуску из оборудования. Для этого могут быть использованы штатные дренажи, открывающиеся в воронку, воздушники, люки конденсатосборников конденсаторов и бойлеров, линии опорожнения или аварийного слива, трубопроводы отсоса воздуха, концевые уплотнения турбин или специально устанавливаемые выпускные вентиляционные штуцера с запорной арматурой.
Количество и расположение линий выпуска воздуха определяются конкретной схемой консервации и составом консервируемого оборудования. Как показывает практика, неправильная организация выхода воздуха приводит к его неравномерной циркуляции внутри оборудования, из-за чего эффективность консервации отдельных элементов значительно снижается.
Для повышения эффективности проведения консервации можно управлять потоками сухого воздуха в разных участках консервируемого оборудования путем регулирования сечений в местах выпуска воздуха на основании измерений относительной влажности в выпускных штуцерах. Опыт проведения консервации показал, что уменьшение усредненной влажности в сложном многоэлементном оборудовании наступает быстрее при поочередной, целенаправленной подаче больших количеств воздуха в каждый крупный элемент схемы (цилиндры, конденсатор, регенеративные подогреватели, сетевые подогреватели и т.д.).
После этого достигнутое низкое значение относительной влажности воздуха в каждом из этих узлов можно поддерживать с помощью уменьшенного количества сухого воздуха.
10.3 Рекомендации по консервации нескольких единиц оборудования
При консервации нескольких рядом расположенных единиц теплоэнергетического оборудования, как правило, оказывается целесообразным их объединение с помощью подающих и обратных (в замкнутых схемах консервации) воздуховодов в единую систему консервации с одним-двумя осушителями воздуха.
Такая схема позволяет перераспределять потоки осушающего воздуха в рамках одной системы консервации по отдельным объектам в зависимости от режима эксплуатации и вывода в резерв того или иного оборудования, а также от режима его консервации (ввод в консервацию или поддержание в законсервированном состоянии).
Применение объединенных систем консервации позволяет использовать осушители меньшей производительности, чем это потребовалось бы при суммарном учете производительности осушителей для каждой единицы консервируемого оборудования в отдельности, а кроме этого, обеспечивает более полное использование мощности осушителей при их минимальных простоях.
Особенно эффективно применение единой системы консервации, если по условиям эксплуатации практикуется поочередный вывод в резерв оборудования, объединенного в один контур. Альтернативой вышеприведенной рекомендации является использование мобильных осушителей воздуха, что позволяет достаточно легко перемещать их и подключать к консервируемому в данный период оборудованию.
Наиболее целесообразно использование рекомендаций этого раздела для тех предприятий энергетики, где никогда не выводится в резерв все оборудование даже в теплый период года, а примерно половина оборудования остается в работе и поочередно выводится из эксплуатации.
10.4. Выбор места для установки осушителя воздуха
При выборе оптимального места установки осушителя желательно выявить в цехе места с наименьшей абсолютной влажностью (влагосодержанием) воздуха. Влажность воздуха в производственных помещениях зависит от климатических условий и культуры эксплуатации. Относительная влажность воздуха меняется в широких пределах (изменения от 30 до 90 % и даже до 100 % нередки в течение одних суток).
Очень часто наблюдается изменение влажности воздуха по высоте помещения — обычно, чем выше отметка помещения, тем ниже влажность воздуха. При выборе места для адсорбционного осушителя при одинаковых значениях абсолютной влажности воздуха и равных условиях с точки зрения монтажа, предпочтение следует отдать месту с более низкой температурой воздуха. Может также потребоваться консервация газовоздушных трактов котлов.
Интенсивность коррозии газовоздушных трактов, главным образом, зависит от используемого вида топлива. В настоящее время большинство ТЭЦ в качестве основного вида топлива применяют газ (или переводятся на него). Коррозия газовоздушных трактов при эксплуатации котлов на газе практически не наблюдается. В случае перехода на мазут в качестве основного топлива, можно ожидать появления в котлах на стороне дымовых газов серосодержащих отложений с высокой гигроскопичностью.
В этом случае вопрос о необходимости консервации газовоздушных трактов котлов требует специального рассмотрения.
11. Рекомендации по консервации оборудования, не введенного в эксплуатацию
В ряде случаев существует необходимость в консервации нового оборудования, еще не введенного в эксплуатацию и находящегося как в начальной, так и в завершающей стадии монтажа, а иногда вообще в заброшенном виде. Такая необходимость обусловлена конденсацией влаги на внутренних поверхностях оборудования, что является следствием суточного колебания температуры окружающей среды и причиной возникновения стояночной коррозии.
Для таких объектов ни один из способов консервации, упомянутых в [2], применять невозможно. Альтернативным решением является использование методов консервации теплоэнергетического оборудования воздухом, упомянутых в [1], и в частности с помощью осушенного воздуха. Особенностью консервации подобного оборудования осушенным воздухом является то, что в каждом конкретном случае необходимо разрабатывать индивидуальные схемы циркуляции, которые определяются не только типом консервируемого объекта, но и зависят от стадии монтажных работ.
Кроме того, характерной чертой монтируемого оборудования является наличие большого количества открытых объемов, т.е. точек выхода наружу воздуха, подаваемого на консервацию, в самых неожиданных местах. Это не только предопределяет невозможность реализации замкнутой схемы циркуляции воздуха, но и предъявляет дополнительные требования к устранению лишних точек утечки воздуха, особенно вблизи мест его подачи.
При этом важно добиться того, чтобы осушенный воздух подводился во все объемы консервируемой установки в достаточном количестве. В ряде случаев количество подаваемого воздуха целесообразно увеличивать по сравнению с тем, что было рекомендовано в разделе 7. Следует также иметь в виду, что в условиях проведения монтажных работ возможно возникновение некоторых специфических условий и нештатных ситуаций, а также изменение параметров окружающей среды, что может быть помехой качественному проведению консервации оборудования.
В таких случаях следует принимать адекватные меры для предупреждения нештатных и аварийных ситуаций, а также для предотвращения снижения качества консервации. Например, в характерных для строительства условиях повышенной запыленности воздуха рекомендуется использовать специальные фильтры на всасывании осушителя и регулярно их чистить.
Наглядным примером реальной пользы такого подхода является консервация парового барабанного котла с естественной циркуляцией Еп-670-13,8-545 ГМН на ТЭЦ-5 «Красный Октябрь» в Санкт-Петербурге (ныне Правобережная ТЭЦ). Этот котел, входящий в состав энергоблока с турбиной Т-180/ 210-130, находился в стадии монтажа и ожидания ввода в эксплуатацию с середины 1990-х гг., когда проект реконструкции ТЭЦ-5 был заморожен почти на целое десятилетие.
Масштабы стояночной коррозии смонтированной части оборудования заставили руководство ТЭЦ принять меры по консервации. Консервация котла адсорбционным осушителем воздуха была начата по разомкнутой схеме циркуляции в 1998 г., когда монтажные работы еще не были завершены. Осушенный воздух подавался в барабан котла, откуда параллельными неравномерными потоками распределялся по экранам топки, в экономайзер и в систему пароперегревателей, а затем выводился через дренажи и открытые (по причине незаконченного монтажа котла) трубопроводы.
Конвективный пароперегреватель низкого давления из контура консервации был исключен. Даже при такой схеме консервации на основании проведенных персоналом ТЭЦ-5 обследований было зафиксировано удовлетворительное состояние консервируемых поверхностей по сравнению с неконсервируемыми. В 2000 г., когда основные монтажные работы на котле были завершены, стал целесообразен переход на замкнутую схему консервации.
Осушитель воздуха был подключен к трубопроводам острого пара, что позволило, во-первых, обеспечить возврат из котла в осушитель отработанного, но более сухого, чем в КТЦ, воздуха (особенно актуально это было в летние периоды, когда относительная влажность воздуха в цехе была высокой), а, во-вторых, использовать данную схему при штатных остановах котла после сдачи объекта в эксплуатацию (когда подавать осушенный воздух непосредственно в барабан котла стало невозможно).
По трубопроводам острого пара осушенный воздух поступал в паровой тракт котла и последовательно проходил конвективный пароперегреватель высокого давления, ширмовый пароперегреватель, экраны радиационного пароперегревателя, экраны задней стены опускного газохода, экраны потолочного пароперегревателя, экраны боковой стены опускного газохода, экраны фронтовой стены опускного газохода, экраны ограждений горизонтального газохода, после чего воздух поступал в барабан, где разделялся на два потока:
- проходил по топочным экранам и через два выносных циклона, затем через нижние (входные) коллекторы соответствующих экранов и далее в общий дренажный коллектор, а оттуда возвращался в осушитель;
- через подвесные трубы экономайзера поступал в сам мембранный экономайзер, собирался в коллекторах нижних блоков (входных) экономайзера и далее возвращался обратно в осушитель.
Благодаря принятым мерам удалось остановить коррозионные процессы в котле до монтажа турбины и пуска энергоблока Правобережной ТЭЦ в мае 2006 г.
Заключение
В настоящей статье, в основном, было уделено внимание вопросам, которые не были рассмотрены в действующих нормативных документах [1]. Кроме того, за последние десятилетия в мире кардинально изменилось отношение к вопросам энергосбережения и экологии окружающей среды, в связи с чем большая часть рекомендаций [2] перестала соответствовать современным требованиям.
В настоящее время во всем мире консервация оборудования осушенным воздухом признана единственным экологически безопасным методом [6], который является одним из самых экономичных при высокой эффективности консервации. Современные роторные адсорбционные осушители воздуха всецело отвечают этим требованиям, обеспечивая требуемую глубину осушения воздуха при необходимом его расходе и напоре. При этом они отличаются высокой надежностью, простотой в подключении и управлении, а также минимальным обслуживанием.
