С.В. Чуклин, инженер-технолог по водоподготовке и водно-химическим режимам, наладчик, г. Новосибирск
Введение
Разделяя принципиально режимно-наладочные работы на давно действующих ТЭС и пуско-наладочные работы на строящихся и вводимых в эксплуатацию электростанциях (и отдельных энергоблоках) следует сказать следующее.
С пуско-наладочными работами вроде бы всё понятно: существует целый ряд предприятий и организаций, специализирующихся на выполнении ПНР строящихся энергообъектов как по схеме «под ключ», так и по отдельным узлам и направлениям.
Направление же режимно-наладочных работ в водно-химической части на действующих электростанциях в последние годы постепенно и незаметно сошло на нет. Причинами этого являются:
- во-первых – не установленная нормативными документами отрасли обязательность выполнения с определённой периодичностью режимно-наладочных работ по водно-химической части на ТЭС специализированными организациями;
- во-вторых – банальная экономия денег в сочетании с глубоко ошибочным мнением отдельных руководителей, что данный вид работ совершенно не нужен на их электростанциях (обоснование, опять-таки, для экономии денег).
Понятно, что экономия денег напрямую вытекает из первого пункта.
На очень многих электростанциях режимно-наладочных работ на водоподготовительных установках (ВПУ) и по водно-химическому режиму (ВХР), технологических обследований в этом направлении не проводилось 20-25 лет и более. Значительно сузился круг организаций, которые могут выполнять работы для электростанций на высоком инженерном уровне.
Кроме того, и к сожалению, выросло целое поколение эксплуатационников, в силу объективных причин не знающее, что такое энергоналадка, не видевшие положительных результатов квалифицированно выполненных наладочных работ. Это, в свою очередь, привело к тому, что на ТЭС РФ накопился внушительный багаж запущенных, нерешённых проблем, касающихся технологии эксплуатации ВПУ и основного оборудования в части ВХР, и влияющих на надёжность и экономичность эксплуатации. Эти проблемы на действующих ТЭС необходимо решать, т.к. вывод их из эксплуатации не предполагается в ближайшие десятилетия.
Данная статья подготовлена автором на основании более чем двадцатилетнего опыта пуско-наладочных, режимно-наладочных работ, обследований, консультаций на двух десятках крупных электростанций, принадлежащих различным энергокомпаниям на территории РФ, и за её пределами.
Водоподготовительные установки
Основными выявляемыми недостатками эксплуатации водоподготовительных установок большинства ТЭС (помимо неудовлетворительного технического состояния) являются:
- технологически неналаженный (по разным причинам) режим работы установки предварительной очистки воды (осветлители) с частыми систематическими нарушениями, приводящими к ухудшению качества коагулированной воды;
- также по разным причинам (в том числе из-за нарушений в работе установки предварительной очистки) неналаженный режим работы ионообменной части ВПУ;
- в силу определённых причин, не всегда корректная эксплуатация ВПУ.
Указанные недостатки приводят к тому, что ВПУ вырабатывают воду худшего качества и эксплуатируются с гораздо меньшей экономичностью, чем могли бы даже при их текущем техническом состоянии.
Режим работы водоподготовительных установок не в соответствии с требованиями отраслевых нормативных документов приводит к повышенным (часто в разы) удельным расходам химических реагентов (серная кислота, гидроксид натрия), к повышенным расходам воды на собственные нужды ВПУ и, таким образом, к повышенным эксплуатационным затратам. Часть выявленных проблем можно решить относительно невысокими финансовыми вложениями в ремонт, замену или модернизацию оборудования, обеспечив в дальнейшем оптимальные режимы эксплуатации оборудования и, соответственно, экономию ресурсов.
Приведём два примера выявленных при технологических обследованиях недостатков, крайне негативно влияющих на экономичность и надёжность эксплуатации ВПУ.
Пример 1. В результате выхода из строя (естественный износ) двух регулирующих клапанов на технологических потоках ВПУ одной из ТЭС расход воды этих потоков на 70% превышал расчётный на протяжении уже более двух лет на момент обследования. При технологически предусмотренном безвозвратном сбросе этих потоков в повышенном на те же 70% количестве, «лишние» необязательные потери подогретой частично обработанной воды составили около 30 тыс. м3 в год, что в денежном эквиваленте составило около 700-800 тыс. рублей. При этом стоимость замены изношенных регулирующих клапанов составляла на тот момент около 150 тыс. рублей со сроком дальнейшей службы около 10 лет.
Пример 2. На одной ТЭС ввиду отсутствия общестанционных баков запаса подпиточной обессоленной воды требуемой ёмкостью в несколько тысяч кубометров режим работы ВПУ можно назвать просто катастрофическим. Имеющиеся на станции баки запаса обессоленной воды и конденсата общей ёмкостью всего около 400 м3 ни в коей мере не обеспечивали необходимого демпфирования расхода обессоленной воды на подпитку цикла ТЭС. В течение одной смены нагрузка водоподготовительной установки от 4 до 10 раз изменялась (и всегда резко) в диапазоне 30…120 т/ч в зависимости от величины потребления обессоленной воды в котлотурбинном цехе. При этом систематически крайне неудовлетворительное качество коагулированной воды после фактически неработающих осветлителей негативно отражалось на технико-экономических показателях следующей ступени очистки – механической фильтрации и последующих ступеней ионообменного обессоливания. Таким образом, вся водоподготовительная установка многие годы эксплуатировалась в нерасчётных режимах, при которых в принципе невозможно выполнить наладку оборудования и говорить о какой-либо эффективности эксплуатации. В данном примере для исправления ситуации требуются куда более существенные инвестиции, по сравнению с предыдущим. Но и величина реальных потерь от неэффективности эксплуатации при этом соответствующая.
Водно-химические режимы
Основными проблемами водно-химических режимов, встречающимися, практически, на всех ТЭС в различных комбинациях, являются:
- ненадлежащее техническое состояние схем и оборудования отбора проб воды, пара, конденсатов, влияющее на представительность отбираемых проб и, как следствие, на корректность результатов химического анализов, что, в свою очередь, приводит к неправильным действиям (или бездействию) персонала по организации ВХР;
- ненадлежащим образом организованный (или настроенный) режим коррекционной обработки теплоносителя с частыми систематическими нарушениями качества питательной, котловой воды, паров и конденсатов, приводящий к скорому образованию отложений на теплообменном оборудовании, развитию интенсивной коррозии пароводяного тракта;
- несовершенство и неэффективность тепловой схемы ТЭС с точки зрения организации ВХР;
- неэффективные способы консерваций теплосилового оборудования или полное отсутствие консерваций.
Помимо указанных, существует ещё множество причин неудовлетворительного ведения ВХР, которые в итоге влияют и на надёжность, и на экономичность эксплуатации основного тепломеханического оборудования.
Пример 3. На двух, расположенных рядом, электростанциях с одним источником водоснабжения, аналогичными по технологии водоподготовительными установками, и также аналогичным по параметрам основным оборудованием водно-химические режимы основного цикла велись настолько по-разному, что на одной ТЭС химические очистки паровых энергетических котлов выполнялись один раз в 10-12 лет, на другой ТЭС – один раз в 1,5-3 года. Различия в комплексном подходе к организации ВХР очевидны, причин этому – множество.
Пример 4. На одной ТЭС ежегодно выполняли вскрытие и очистку проточной части хотя бы одной паровой турбины, что является затратными мероприятием, т..е., по сути, занимались только устранением последствий систематически неудовлетворительного качества пара. При этом не принимались никакие меры по выявлению и устранению причин этого явления. Кроме того, на этой станции отмечались относительно частые разрывы экранных труб котлов. Причин этому был целый набор, среди которого была и неудовлетворительная организация водно-химического режима и химического контроля станции.
Пример 5. На одной ТЭС (расположенной в местах, далеко не южных) по определённым причинам, ВХР тепловых сетей для теплоснабжения пристанционного жилого посёлка вёлся с грубыми нарушениями нормативных документов. Результатом этого являлось крайне неудовлетворительное качество сетевой воды: не соблюдалась требуемая величина рН подпиточной и сетевой воды, содержание железа в сетевой воде в 2-3 раза превышало максимально допустимые нормы, что указывало на наличие процессов интенсивной коррозии тепловых сетей по всей протяжённости от теплогенерирующего оборудования на ТЭС до конечного потребителя. Продукты коррозии образовывали отложения по тракту, ещё более усугубляя ситуацию.
Существовала реально высокая опасность внезапных массовых повреждений сетевого оборудования и трубопроводов с прекращением теплоснабжения большого числа потребителей. После выдачи рекомендаций руководству станции были приняты соответствующие меры по исправлению ситуации.
Химический контроль
Химический контроль является неотъемлемой частью эксплуатации ТЭС, всех видов наладочных работ и технологических обследований.
Надлежащим образом выполняемый химический контроль теплоносителя позволяет правильно вести режим эксплуатации, своевременно и с высокой точностью выявлять возникающие нарушения в работе оборудования ТЭС, тепловых сетей.
Аудит ведущегося на ТЭС химического контроля позволяет выявить различные недостатки, «узкие» места. По результатам аудита зная, уровень и особенности ведения химконтроля, можно выполнять анализ ведения водно-химического режима электростанции за прошлые периоды на основании эксплуатационной документации, что называется, с «открытыми глазами»: с полным пониманием истории развития выявленных возможных нарушений, текущей ситуации и прогнозирования дальнейшего развития событий.
На различных ТЭС неоднократно выявлялись такие недостатки как некорректное выполнение отдельных видов химических анализов. В особенности это касается сверхчистых потоков теплоносителя, таких как питательная вода, пары. Вплоть до того, что на некоторых ТЭС отдельные нормируемые показатели просто переставали выполняться как «неполучающиеся». К чему приводит фактическая бесконтрольность качества питательной воды, насыщенных и перегретых паров объяснять излишне.
Пример 6. На одной из крупнейших электростанций на территории бывшего СССР, по причине некорректного выполнения химического анализа одного из нормируемых показателей качества обессоленной воды, рассматривался вопрос принципиального изменения водно-химического режима ТЭС, который никаких проблем, к слову, не создавал. Результаты химических анализов одного показателя в процессе определения систематически непреднамеренно искажались в худшую сторону.
Изменение ВХР ТЭС повлекло бы за собой существенное увеличение расходов обессоленной воды на собственные нужды, увеличение в 2-3 раза количества потребляемых химических реагентов на регенерацию фильтрующих материалов. В итоге это вылилось бы в значительное увеличение финансовых затрат на эксплуатацию, но фактически не существовавшей «проблемы» качества обессоленной воды, из-за которой был поднят вопрос смены ВХР, не решило бы. По стечению обстоятельств истинная картина определения качества обессоленной воды специалистами наладочной организации была установлена, ситуация исправлена, вопрос смены ВХР электростанции был снят.
Эксплуатационная документация
Эксплуатационная документация, а именно: инструкции по эксплуатации ВПУ и ведению ВХР, режимные карты на значительной части ТЭС подготовлены не специализированными наладочными организациями, а персоналом химических цехов электростанций, не всегда имеющих соответствующую квалификацию для данного вида работ.
Содержание инструкций по эксплуатации ВПУ и по ведению ВХР зачастую таково, что вновь принимаемый на работу оперативный, инженерно-технический персонал не может быть квалифицированно обучен по этим инструкциям. Фактически обучение новых работников производится только устно, передачей им практического опыта работы с оборудованием давно работающими сотрудниками. И, к сожалению, не всегда имеющийся и передаваемый практический опыт является правильным с технологической точки зрения. А это, понятно, ведёт в дальнейшем к неправильной эксплуатации оборудования и, как следствие, снижению экономичности, надёжности работы ВПУ и основного оборудования, ухудшению качества вырабатываемой ВПУ воды, неэффективному ведению ВХР ТЭС.
При этом основой обучения должны быть эксплуатационные инструкции, в полной мере отражающие как теоретическую, так и практическую стороны работы с вверенным оборудованием ТЭС.
Нисколько не умаляя квалификацию эксплуатационного персонала химцехов именно как эксплуатантов оборудования, и не занимаясь поиском виновных в сложившейся ситуации, её можно охарактеризовать следующим образом: «так исторически сложилось».
Резюмируя приведённые выше примеры, считаю, что ситуация в этом направлении сложилась серьёзная и требует скорейшего исправления.
Заключение
Обобщая вышесказанное можно утверждать, что на большинстве ТЭС накопились проблемы технологического характера в части эксплуатации водоподготовительных установок и ведения водно-химических режимов, непосредственно влияющие на надёжность и экономичность эксплуатации ТЭС. Проблемы требуют обязательного, а в некоторых случаях незамедлительного решения.
На выявление таких проблем, на поиск оптимальных их решений направлена деятельность по режимной наладке и технологическим обследованиям ТЭС. Тем более, что есть так называемый запрос снизу – руководство химических цехов электростанций желало бы получать соответствующие квалифицированные инженерные услуги.
Работы на электростанциях следует начинать с комплексного технологического обследования для полного выявления ситуации. Начинать работы на ТЭС с режимной наладки, как правило, нецелесообразно, поскольку есть вероятность, что выполнить её будет невозможно ввиду неудовлетворительного технического состояния или отсутствия необходимого оборудования, КИПиА, несовершенства технологических схем и пр.
В качестве ещё одного положительного примера можно привести следующий. В 2017-2018 гг. по решению руководства одной крупной энергокомпании специалистами-наладчиками под руководством автора было проведено комплексное технологическое обследование ВПУ и ВХР двух подведомственных электростанций. В ходе работ было выявлено значительное число различного рода недостатков, требующих, в том числе, неотложного устранения. Руководством компании результаты работ были оценены положительно. Часть выявленных проблемных вопросов решалась в оперативном порядке – в ходе выполнения обследования. По более серьёзным вопросам, требующим существенных финансовых вливаний, руководством рассматривался вариант создания инвестиционной программы, рассчитанной на несколько лет.
Считаем, что пришло время руководству энергокомпаний и тепловых электростанций обратить должное внимание на имеющиеся проблемы в части водоподготовки и водно-химических режимов ТЭС и начинать принимать меры по организации оказания инжиниринговых услуг по режимно-наладочным работам в данном направлении на подведомственных энергообъектах.
