РСК-МЕТАЛЛ

Среди оборудования, применяемого на современных предприятиях теплоэнергетики, одну из главных ролей играют, безусловно, насосы. Они используются на всех этапах производственного цикла и должны полностью соответствовать высоким требованиям по безопасности и стабильной работе.

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) четко определяют требования к водоподготовительным установкам. Оборудование для водоподготовки и установленный водно-химический режим должны отвечать принятым стандартам качества и экономичности, снижение которой зачастую может быть вызвано коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, теплоэнергетического и сетевого оборудования. Также нельзя допускать образования накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, в проточной части турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах электростанций и тепловых сетей.

Эти требования вызваны тем, что чрезвычайно высокие эксплуатационные температуры накладывают жесткие ограничения на толщину отложений на поверхностях нагрева. Поэтому повышенное внимание должно обращаться на качество циркулирующей воды и на водоподготовку в целом, в том числе, и на качество насосного оборудования.

Следует отметить, что при общей схожести принципов работы АЭС и ТЭС существуют специфические отличия в использовании воды различных контуров. Если общей для всех электростанций проблемой является загрязнение воды примесями в результате прилива добавочной воды, присоса охлаждающей воды в конденсаторах с растворами водообработки, в результате коррозии, то для атомных станций характерно загрязнение воды продуктами деления ядерного топлива и продуктами радиолиза.

Специфичным для ТЭС является загрязнение возвратного конденсата промышленных потребителей пара. Эти загрязнения представлены различными веществами — от минеральных примесей до нефтепродуктов. Кроме того, большая протяженность конденсатопроводов, соединяющих станции с потребителями, обусловливает значительную коррозию труб, вызываемую агрессивным воздействием растворенных примесей, особенно кислорода и углекислого газа.

Высокая температура и давление в контурах электростанций серьезно влияет на количество примесей в воде. Дело в том, что при высокой температуре растворяющие способности начинает про» являть и перегретый пар, что вызвано сближением плотности воды и пара (если соотношение ρводы и ρпара при 100 °С равно 1050:1, то при критической температуре 374,15 °С оно составляет 1:1). Растворение паром примесей и переход их в конденсат является дополнительным фактором, усложняющим эксплуатацию оборудования.

Как уже упоминалось, при обращении воды в рабочих циклах атомных конденсатных электростанций (КЭС) она загрязняется продуктами распада ядерного топлива. Это вызвано тем, что вода первого контура охлаждает реактор и подвергается радиолизу. Поэтому отпуск пара для технологических нужд предприятий не производится в отличие от ТЭС, где в производственный цикл в обязательном порядке необходимо включать установки очистки возвратного загрязненного производственного конденсата.

Жесткие условия эксплуатации налагают специальные требования на материалы и исполнение насосов, задействованных на всех этапах производства. Кроме того, большое внимание придается эффективности и экономичности оборудования, ведь, по данным Минэнерго, рас» ход электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ достигает 6—9%, причем основными потребителями электрической энергии собственных нужд ТЭЦ являются питательные и сетевые насосы.

Специфика рабочих циклов определяет и конструкционные материалы, применяемые на разных электростанциях. Так, в качестве основных конструкционных материалов ТЭС на органическом топливе следует рассматривать стали аустенитного и перлитного классов и сплавы на основе меди, в том числе и латунь. Для КЭС также характерно использование аустенитной нержавеющей ста» ли, высоколегированной никелем и хромом. Для реакторной зоны применяют сплавы циркония. При этом продукты коррозии этих материалов попадают в теплоноситель в виде коллоидов, выпадая впоследствии как осадок на поверхностях теплообменника, что снижает эффективность его работы.

До недавнего времени нержавеющая сталь была практически безальтернативным вариантом для исполнения насосов. Титан хотя и обладает исключи» тельными конструктивными качествами, использовался редко в силу отсутствия недорогих технологий его обработки. Однако не так давно появились насосы, рабочие части которых выполнены из сплавов титана. За счет появления новых способов обработки металла эти агрегаты стали гораздо более доступны. Принимая во внимание то, что благодаря высокой коррозионностойкости срок службы этих насосов очень велик, установка титановых насосов становится экономически целесообразной.

Поскольку теплоэнергетическими пред» приятиями перекачиваются огромные количества воды, на многих этапах технологических циклов устанавливаются бустерные модули. Бустерные насосы ТЭЦ подвержены коррозионнокавитационным повреждениям, вызываемым тем, что на участках конденсации на входе в насосы образуется разрежение, которое и приводит к возникновению кавитационных явлений. Поэтому у насосов на таких участках обязательно должен быть высокий кавитационный запас (низ» кое значение NPSH). Если ранее для этого применялись насосы с небольшой скоростью вращения и, следовательно, не» высоким КПД, то теперь возможно применение современных насосов с измененной конструкцией рабочего колеса, позволяющей работать на высоких оборотах с относительно небольшим уменьшением КПД. Примером такого насоса может служить насос GRUNDFOS типа CR(N). Помимо прочего, подобный агрегат (в специальном исполнении) может работать с очень горячей (до 180 °С) средой благодаря системе воздушного охлаждения верхней части механизма. Как уже говорилось, на всех теплоэнергетических предприятиях большое внимание уделяется водоочистке и водоподготовке. Поскольку спектр загрязнений весьма широк, от коллоидов до абразивов, на этих этапах водоподготовки используются практически все известные методы очистки воды.

Неэффективная очистка воды от коллоидов и полидисперсных частиц на практике становится основной причиной образования отложений на поверхностях нагрева и, как следствие, коррозии элементов турбин. Для удаления коллоидов используется предочистка с помощью коагулянтов, способствующих агрегации коллоида и выпадению его в осадок. Затем вода подвергается химической очистке в осветлителях, где также происходит ее первоначальное умягчение. Одни» ми из основных элементов при работе осветлителей являются насосы-дозаторы реагентов. Для обеспечения надеж» ной работы осветлителей и требуемой точности дозирования важно соблюдать бесперебойность подачи, обеспечивать постоянство концентрации дозируемых жидкостей. На практике подобными качествами обладают цифровые мембранные насосы — дозаторы с шаговым электромагнитным приводом, которые хорошо встраиваются в автоматизированные системы управления водоподготовкой.

Дальнейшая механическая очистка происходит на многоступенчатых фильтрах, после чего подготовленная вода подвергается обработке в ионообменных колонках и поступает в технологический цикл.

Помимо вышеописанных способов, с ужесточением экологических нормативов по сбросным водам водоподготовительных установок (ВПУ), все большее применение находят безреагентные методы очистки воды, среди которых наиболее распространены мембранные методы и термическая водоподготовка.

Особенностью насосного оборудования для мембранных технологий очистки является необходимость создания больших напоров для поддержания потока через мембрану. Высокие требования предъявляются и к коррозионностойкости насосов, особенно для перекачивания концентрата. Эти требования могут быть выполнены при использовании насосных модулей на основе насосов GRUNDFOS типа CR(N) или CRТ.

При утилизации избытков тепловой энергии широкое применение нашли установки термической водоподготовки — дистилляторы. Особенно оправдано их применение на АЭС, так как могут использоваться для очистки воды первого контура реактора. В этом случае она освобождается от растворенных в ней радиоактивных твердых веществ. В последнее время дистилляторы начали применяться для очистки стоков ТЭС, концентрируя имеющиеся в них приме» си до состояния, при котором они могут быть утилизованы. Многоступенчатые испарители мгновенного вскипания используются для опреснения морской воды. При термической водоподготовке насосное оборудование должно быть устойчивым к коррозии (средой может быть концентрированный соляной раствор) и иметь высокий кавитационный запас, так как при перекачивании рассола из испарителя на линии всасывания образуется разряжение.

Как и любое другое промышленное предприятие, объект теплоэнергетики производит сточные воды, которые весьма активны. И если стоки АЭС по понятным причинам утилизируются специальными методами, то стоки обычных ТЭС после очистки могут быть сброшены на грунт. Состав стоков различен и зависит от множества факторов —типа использованного топлива, качества воды, вида водоподготовки и других. Однако можно сказать, что все без исключения стоки достаточно агрессивны и требуют внимательного отношения к материалу насосов.

Одним из важнейших показателей эффективности любого производства является его энергоэффективность, то есть количество энергии, затраченное на единицу произведенной продукции. В состав типичных производственных схем ТЭС входят насосы, которые являются крупными потребителями энергии. Поэтому их грамотный выбор и установка экономичных режимов работы становятся хорошим резервом энергосбережения, учитывая, что около 70% времени насосные установки работают на нерасчетных режимах. В таких условиях использование регулирования становится насущной необходимостью. Наиболее эффективным представляется применение насосов с частотно»регулируемым приводом. По подсчетам ряда экспертов, замена электропривода насосов на частотно-регулируемый способна обеспечить экономию для средней ТЭЦ в 5000 т условного топлива в год.

Таким образом, можно утверждать, что использование современного насосного оборудования на предприятиях теплоэнергетики может и должно способствовать оптимизации работы этого производства и снижению производственных издержек, а значит и снижению себестоимости производимой энергии. Кроме того, применение экономичного оборудования будет способствовать снижению экологической нагрузки на окружающую среду, что в современных условиях немаловажно.