Специалисты АО «Всероссийский теплотехнический институт» (АО «ВТИ») совместно с коллегами из АО «ВНИИАЭС» провели комплексные исследования по определению физико-химических параметров процесса химической очистки конденсаторов паровых турбин электростанций. Полученные практические данные позволят существенно снизить время химической очистки, что повышает эффективность теплообмена, сократить перерасход топлива и обеспечить условия для работы системы шариковой очистки.

По данным отраслевых отчётов, 31% перерасхода условного топлива на ТЭС связано с превышением давления пара в конденсаторах турбин над нормативными значениями. Основная причина — образование минеральных отложений на внутренних поверхностях трубок, это снижает коэффициент теплопередачи и приводит к потере электрической мощности.

Специалисты ВТИ провели комплекс лабораторных исследований для оценки эффективности различных химических композиций и влияния режимных параметров на процесс очистки теплообменных поверхностей. Для этого была модернизирована экспериментальная стендовая установка, моделирующая физико-химические параметры химической очистки. Ключевой компонент стенда — замкнутый циркуляционный контур, который позволял моделировать теплогидравлические режимы в широком диапазоне температур и скоростей рабочего раствора.

На установке протестированы пять моющих композиций на основе минеральных и органических кислот. Испытания проводились «слепым» методом, то есть моющие композиции были пронумерованы, их состав специалистам АО «ВТИ» не был известен. Эксперты ранжировали составы, по результативности очистки при минимальном уровне коррозионного воздействия. Наиболее эффективной определена композиция №1: например, при рН = 1,0 и температуре 40 °C она обеспечивает скорость удаления отложений до 104,3 г/м²·мин при скорости циркуляции раствора 0,8 м/с.

Ученые сделали выводы об эффективности применяемых рабочих композиций и влиянии режимных параметров на процесс очистки. Было установлено, что продолжительность процесса очистки сокращается при повышении температуры рабочего раствора. Например, увеличение температуры с 30 до 40 °C ускоряет очистку на 22%. Также установлено, что продолжительность процесса очистки сокращается при повышении скорости циркуляции рабочего раствора. Согласно проведенным исследованиям, увеличение скорости потока с 0,4 до 0,8 м/с значительно ускоряет длительность очистки — на 26,7%.

«Наши исследования позволяют энергетикам планировать сроки проведения химических очисток, объемы реагентов и сточных вод, минимизировать коррозию конструктивных элементов и теплообменных поверхностей конденсаторов, увеличить эффективность процесса удаления отложений. Экспериментальные установки ВТИ позволяют проводить лабораторные работы в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным», — отметил Ринат Такташев, заведующий Физико-техническим отделением АО «ВТИ».

По словам генерального директора АО «ВТИ» Ивана Болтенкова, подобные работы отражают стратегический курс Института на разработку прикладных решений, повышающих эффективность и надёжность энергетического оборудования: «ВТИ сочетает фундаментальные исследования с решением прикладных задач отрасли, проверяя свои решения на собственных экспериментальных установках. Наши разработки направлены на поддержку реального сектора экономики и повышение технологической устойчивости российской энергетики».

Результаты исследования могут использоваться при подготовке методических рекомендаций для эксплуатирующих организаций.