Как теплообменники Accessen справляются с песчаной и агрессивной морской водой на электростанции Datang Dongying мощностью 2×1000 МВт

Проблемы морской воды на прибрежных электростанциях

Для прибрежного угольного энергоблока мощностью 1000 МВт на ультрасверхкритических параметрах морская вода — очевидный источник охлаждения, ведь она экономит много пресной воды. Но морская вода тяжела для оборудования. Она несёт песок и ил, соли и морские организмы, и со временем вызывает ряд хорошо известных проблем: наносы оседают в каналах, хлорид-ионы разъедают пластины, а летние колебания температуры морской воды ухудшают теплообмен.

Многие прибрежные станции выбирают теплообменники в основном по площади теплообмена и уделяют слишком мало внимания самой морской воде. Через несколько лет оборудование теряет производительность, пластины корродируют и текут, а энергоблоки иногда приходится останавливать на ремонт, что сказывается на надёжной и стабильной работе всего блока мощностью 1000 МВт.

Электростанция Datang Dongying на побережье провинции Шаньдун эксплуатирует два угольных энергоблока по 1000 МВт на ультрасверхкритических параметрах с двойным промперегревом, введённых в эксплуатацию в 2020 году. Морская вода охлаждает замкнутый контур охлаждающей воды станции, а кроме того, на станции работает система утилизации тепла, которая использует тепло ступенчато. При сочетании этих двух задач теплообменники должны противостоять и забиванию, и коррозии. Инженеры станций часто спрашивают, почему одни пластинчатые теплообменники быстро забиваются в песчаной морской воде, а другие годами работают без сбоев, и какие детали конструкции дают эту разницу.

Более широкие каналы уменьшают отложения

Фильтры перед теплообменником помогают, но первая линия защиты от наносов — ширина каналов самого теплообменника. В аппарате со стандартными каналами мелкий песок легко застревает в зазорах между гофрами пластин. Со временем он накапливается и сужает проходное сечение: часть площади теплообмена теряется, гидравлическое сопротивление растёт, и аппарат перестаёт обеспечивать расчётное охлаждение. Химическая промывка или очистка струёй воды под высоким давлением восстанавливает характеристики лишь на время и не устраняет причину, а очистка занимает время остановов и увеличивает затраты на обслуживание.

Для Datang Dongying компания Accessen расширила каналы теплообменников, изготовленных по индивидуальному проекту, чтобы наносы реже оседали, а расчётная площадь теплообмена использовалась полностью. В поставку входят четыре охладителя воды замкнутого контура и четыре теплообменника утилизации тепла того же контура; самый крупный имеет площадь теплообмена 1570 м² и рассчитан на тепловые нагрузки блоков мощностью 1000 МВт. В таких каналах взвешенные наносы выносятся из аппарата потоком, а не оседают, очистка нужна реже, а система утилизации тепла продолжает давать экономию энергии.

Титановые пластины для долговременной коррозионной стойкости

Высокое содержание хлоридов в морской воде — главная причина коррозии металлов. Пластины из углеродистой или обычной нержавеющей стали в контакте с морской водой подвержены питтинговой и щелевой коррозии, которая может привести к сквозному поражению пластины. При внутренней протечке морская вода попадает в контур обессоленной воды, что напрямую угрожает котлу, паровой турбине и другому основному оборудованию. Частая замена пластин обходится дорого, а сама работа выводит блок из эксплуатации, что очень накладно для тепловой станции, которая должна работать непрерывно.

Со стороны морской воды Accessen применяет титановые пластины с расчётным сроком службы по коррозии до 20 лет, что соответствует длительным циклам работы ультрасверхкритических блоков с двойным промперегревом. Титан очень стоек к хлоридам и к эрозии морской водой, что снижает риск протечек пластин. Когда летом морская вода нагревается, теплообменники продолжают стабильно передавать тепло без резкого падения холодопроизводительности. Так замкнутый контур охлаждающей воды остаётся стабильным, а система утилизации тепла продолжает использовать избыточное тепло блока, помогая станции выполнять цели по экономии угля и снижению выбросов.

Уроки для прибрежных энергетических проектов

Как вспомогательное оборудование для охлаждения и утилизации тепла, теплообменники напрямую определяют, будут ли цели станции по энергосбережению достигнуты на практике. На Datang Dongying сочетание расширенных каналов и титановых пластин решило две давние проблемы работы на морской воде: отложения наносов и коррозию.

Новые и модернизируемые прибрежные проекты часто сравнивают теплообменники только по площади теплообмена и упускают скрытые риски рабочей среды. Для морской воды площадь — лишь отправная точка. Важны и конструкция каналов, препятствующая отложениям, и стойкость к коррозии в морской воде, и стабильная работа во всём диапазоне нагрузок. Только когда теплообменники приспособлены к морской воде, система утилизации тепла может оставаться в работе и превращать сбросное тепло в реальную экономию энергии.