Обдувка поверхностей нагрева

Для нормальной ра­боты котла важное значение имеет регулярная и эффек­тивная обдувка поверхностей нагрева.

Загрязнение поверхностей нагрева золой или сажей ведет к повышению температуры уходящих газов и пе­рерасходу топлива, составляющему при повышении тем­пературы на 20—22°С около 1 %. Увеличивается так­же газовое сопротивление, что может уменьшить тягу и паропроизводительность котла.

Наиболее широко распространены обдувочные аппа­раты, выпускаемые заводом «Ильмарине». Аппараты мо­гут быть с маловыдвижными, глубоковыдвижными, невыдвижными и качающимися сопловыми головками. Котлы оборудуются паровыми или воздушными обдувочными аппаратами стационарного или переносного типа.

Выбор конструкции аппарата производится в зависи­мости от типа котла.

Аппараты имеют привод от электродвигателя через редуктор. Управление аппаратами — дистанционное, а при паропроизводительности котла 50 т/ч авто­матизированное.

Условием нормальной работы аппарата является пра­вильная установка сопл относительно обдуваемых труб. Близкое расположение их к отдельным трубам вследст­вие длительного воздействия струи пара является при­чиной ускоренного эрозионного износа труб.

Наиболее высокая эффективность обдувки достигается лишь при условии применения обдувочного пара или сжатого воздуха с высоким давлением. Нормальное давление 0,1 МПа. Во избежание выбивания газов обдувку произ­водят при увеличенном разрежении в топке. Начинают обдувку с экранных труб, затем поочередно по ходу га­зов переходят к обдувке конвективных пучков, паропере­гревателя, экономайзера.

Одновременное обдувание поверхностей нагрева не­сколькими обдувочными устройствами не разрешается, чтобы не допускать большого снижения давления пара, перед соплами.

После окончания паровой продувки необходимо открыть продувочные (дренажные) вентили, чтобы аппа­раты не могли оказаться под давлением.

Обдувка поверхностей нагрева производится в зави­симости от показаний контрольно-измерительных прибо­ров, но не реже 1 раза в смену. Частота обдувок зависит от рода топлива, конструкции котла и устанавливается местной инструкцией. О необходимости продувки судят по аэродинамическому сопротивлению газоходов и тем­пературе уходящих газов.

При отсутствии обдувных аппаратов, а также в слу­чае малой эффективности производится ручная обдувка и расшлаковка поверхностей нагрева.

Обдувка произво­дится сжатым воздухом, подведенным по гибкому шлан­гу к трубе с давлением 0,4—0,6 МПа. По­дача воздуха к соплу Ø 15—20 мм начинается только после ввода обдувочной пики в газоход и прекращается перед выемкой пики.

Очистка поверхностей нагрева водогрейных котлов при башенной компоновке (котлы ПТВМ) производится путем обмывки водой, применяется сетевая вода с температурой не ниже 70°С при давлении не менее 0,3—0,4 МПа.

ПОВРЕЖДЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Трубопроводы пара и горячей воды эксплуатируются в сложных условиях. Их элементы находятся под воздействием внутреннего давления рабочей среды, веса труб, арматуры и тепловой изоляции, напряжений самокомпенсации, возникающих при тепловом расширении.

Внутреннее давление вызывает напряжение растягивания, а нагрузка – напряжение изгиба.

Под действием теплового расширения возникают изгибаемые и сжимаемые усилия в трубопроводах, расположенной в одной плоскости, а сжатие, изгиб и кручение – в пространственных трубопроводах. Безаварийная работа паропроводов зависит как от условий их эксплуатации и принятых проектных решений, так и от качественно выполненных монтажных и ремонтных работ.

Нарушение нормального режима эксплуатации трубопроводов ведет к дополнительным напряжениям в металле. Включенный паропровод в работу вызывает изменение напряжений в металле вследствие неравномерного нагрева его элементов.

При нагревании паропровода удлиняется и каждый 1 метр стальной трубы при изменении температуры на 100°С меняет свою длину в среднем на 1,2мм. При этом возникают большие термические напряжения, которые могут вызвать его разрушение. Поэтому для восприятия теплового удлинения трубопровода устанавливают П-образные или линзо-образные компенсаторы.

При пуске пара в холодный паропровод во время его прогрева происходит значительная конденсация пара и скопление в нем воды. Кроме того, в период работы паропровода возможны случаи забросов в него воды из котлов, при перепитке, ухудшении водного режима, неудовлетворительной

продувке пароперегревателя, быстрого открывания парозапорного вентиля и т.п. Наличие конденсата в паропроводе может вызвать гидравлические удары.

Гидравлические удары и повреждения питательных трубопроводов могут быть из-за неплотности обратных клапанов, заполнении их водой без выпуска воздуха из верхней части трубопровода или неправильной работы питательного насоса, при которой давление в нагнетательном трубопроводе резко меняется.

Большую опасность представляют гидравлические удары для паропроводов насыщенного пара, где может быстро происходить конденсация пара.

Во избежание гидравлических ударов все участки паропроводов, которые могут быть отключены запорными органами, снабжены дренажными устройствами для удаления конденсата. Дренажные устройства должны контролироваться в период прогрева трубопровода.

Дренажные клапаны устанавливаются в нижних концевых точках паропровода, а также в местах его подъемов, а на горизонтальных участках – через каждые 100-150 метров в зависимости от диаметра паропровода.

Система продувочных и спускных трубопроводов, на которых установлена арматура, выполнена так, чтобы была обеспечена возможность удаления воды и шлама из самых нижних частей котла.

В верхних точках трубопроводов устанавливаются воздушники. Очень ответственна работа металла трубопроводов пара и горячей воды котлов высокого и сверхкритического давления.

В процессе эксплуатации металл трубопроводов претерпевает структурных и фазных изменений под давлением нагрузок и высокой температуры, которые приводят к снижению его прочности и сокращению срока службы. Кроме того снижается прочность вызываемая циклическими напряжениями, которые возникают при включении и отключении трубопроводов из-за частых пусков и остановок котлов.

Под действием внутреннего давления и температуры при длительной эксплуатации может происходить постепенное увеличение диаметра и уменьшение толщины стенки паропровода из-за ползучести металла. Срок службы металла определяется длительностью установившейся фазы ползучести, которая зависит от свойств металла и условий эксплуатации.

Основными видами повреждений трубопроводов в пределах котла является коррозия, кольцевые трещины, трещины у концов труб, износ, изгиб, выпучины и разрывы.

Практика показывает, что трещины, и разрывы труб образуются в основном в местах изгиба, околошовной зоне, на дефектных участках основного металла, причиной их также может быть плохое качество сварных швов.

Повреждения металла паропровода в условиях эксплуатации во многих случаях связаны с его усталостью. Принято различать обычную, или многоцикловую, усталость, при которой разрушение изделия происходит спустя большое число циклов нагружения, и малоцикловую усталость, при которой происходят разрушения после сравнительно небольшого числа циклов нагружения.

Для паропроводов ТЭС характерна малоцикловая усталость. Общее число циклов нагружения металла паропровода свежего пара за весь период его эксплуатации относительно невелико и обычно не превышает 10.

Температурные напряжения в стенке трубы вызываются главным образом температурной неравномерностью в радиальном напряжении (по толщине стенки) в режимах прогрева или охлаждения, а также в окружном – между верхом и низом трубы на горизонтальных участках при плохом дренировании.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ

Следует вести постоянный надзор за состоянием паропроводов.

Трубопроводы перегретого пара с t > 450°С и d> 70мм, перегретого пара > 250°С, насыщенного пара и горячей воды с Р > 1,6 МПа и t > 115°С с d> 100мм до пуска в работу необходимо регистрировать в местных органах Гостехнадзора, другие трубопроводы учитывать в специальном журнале.

Наружный осмотр и гидравлические испытания производить перед пуском в эксплуатацию после монтажа, ремонта, связанного со сваркой, а также при пуске трубопроводов после нахождения их в состоянии консервации более двух лет. Наружный осмотр не реже одного раза в год.

В период эксплуатации систематически вести контроль за ростом остаточной деформации труб паропроводов, работающих при высокой температуре.

При включении трубопровода из холодного состояния проверить исправность тепловой изоляции, репер и опор, возможность расширения трубопровода при его прогреве, состояние дренажей, воздушников, предохранительных устройств и приборов.

Все трубопроводы с t> 45°С покрываются изоляцией так, чтобы t.нар. 45°С.

Обеспечить полное удаление влаги при прогреве, остывании и опорожнении трубопроводов.

Строго соблюдать технологию по изготовлению, монтажу и ремонту трубопроводов, разработанных заводом-изготовителем.

Перед монтажом деталей и элементов трубопроводов проверить наличие выписок из сертификатов, свидетельств или паспортов, клейм и заводской маркировки.

В противном случае запрещается их монтаж, и они подлежат замене заводом-изготовителем на новые, либо подвергаются испытаниям, подтверждается их соответствие проекту, ГОСТ или техническим условиям.

Разрешение на эксплуатацию трубопроводов выдавать после проверки соответственно трубопровода проекту, техническим условиям, а также

исправности всех его элементов.

ОКРАСКА ТРУБОПРОВОДОВ И НАДПИСИ НА НИХ

Теплоноситель	Услов. обозн.	Цвет
Основной	Кольца и полосы
Пар перегретый острый до 3,82 МПа	ПП с.д.	Красный	Без колец
Пар насыщенный	ПН	–	Желтый
Пар отборный и пар противодавления	ПО	–	Зеленый
Конденсат	ВК	Зеленый	Синий
Питательная вода	ВП	–	Без колец
Химически очищенная вода	ВХ	–	Белый
Дренаж и продувка	ВД	–	Красный
Техническая вода	ВТ	Черный	Без колец
Пожарный водовод	В Пож	Оранжевый	–
Тепловые сети: прямая обратная	ПС ОС	Зеленый –	Желтый Коричневый

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛОВ И

МЕРЫ ПО ЕЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Как показали многочисленные коррозионные испытания и промышленные наблюдения, низколегированные и даже аустенитные стали при эксплуатации котлов могут подвергаться интенсивной коррозии.

Коррозия металла поверхностей нагрева котлов вызывает его преждевременный износ и приводит к серьезным неполадкам и авариям.

Большинство автоматических останов котлов приходится на сквозные коррозионные поражения экранных, экономайзерных и пароперегревательных труб и барабанов котлов.

Коррозия барабанов котлов высокого и сверхвысокого давлений стала основной причиной отказов в работе ТЕЦ (до 90%).

По условиям протекания коррозийного процесса различают атмосферную коррозию, протекающую под действием атмосферы, а также влажных газов; газовую, обусловленную взаимодействием металла с

различными газами – кислородом, хлором и т.д. – при высоких температурах, и коррозию в электролитах, в большинстве случаев протекающих в водных растворах.

По характеру коррозийных процессов котельный металл может подвергаться химической и электрохимической коррозии, а также их совместному действию.

В паровых котлах встречается высокотемпературная газовая коррозия в окислительной и восстановительной атмосферах топочных газов и низкотемпературная электрохимическая коррозия хвостовых поверхностей нагрева.

Высокотемпературная коррозия поверхностей нагрева наиболее интенсивно протекает лишь при наличии в топочных газах избытка свободного кислорода в присутствии расплавленных оксидов ванадия.

Высокотемпературная газовая или сульфидная коррозия в окисленной атмосфере топочных газов поражает трубы ширмовых и конвективных перегревателей, первые ряды кипятильных пучков, металл дистанционных проставок между трубами, стойки и подвески.

Высокотемпературная газовая коррозия в восстановительной атмосфере наблюдалась на экранных трубах, топочной камере.

Коррозия труб с газовой стороны представляет сложный физико-химический процесс взаимодействия топочных газов и наружных отложений с окисными пленками и металлом труб.

Под коррозией металла понимают постепенное разрушение металла, происходящее вследствие химического или электрохимического воздействия внешней среды.

Процессы разрушения металла вследствие непосредственного химического воздействия с окружающей средой относится к химической коррозии.

Химическая коррозия происходит при контакте металла с перегретым паром и сухими газами. Химическая коррозия в сухих газах называется

газовой коррозией.

В топке и газоходах котла газовая коррозия наружных поверхностей труб происходит под воздействием кислорода, углекислого газа, водяных паров, сернистого и других газов, внутренние поверхности труб – в результате взаимодействия с паром или водой.

Электрохимическая коррозия в отличие от химической характеризуется тем, что протекающие при ней реакции сопровождаются возникновением электрического тока.

Внутрикотловая поверхность подвержена в основном электрохимической коррозии. По современным представлениям ее проявление обусловлено двумя самостоятельными процессами: анодным – при котором ионы металла переходят в раствор в виде гидратированных ионов, и катодным – при котором происходит ассимиляция избыточных электронов деполяризаторами, которыми могут быть ионы, молекулы, которые при этом восстанавливаются.

По внешним признакам различают сплошную (общую) и местную (локальную) формы коррозийных разрушений.

При общей коррозии вся соприкасающаяся с агрессивной средой поверхность подвергается разрушению равномерно утоняясь с внутренней или наружной стороны.

При локальной коррозии разрушение происходит на отдельных участках. К местной относят коррозию пятнами, язвенную, точечную, межкристаллитную, коррозийное растрескивание, коррозийную усталость металла. Язвенная коррозия протекает интенсивно на значительную глубину, при диаметре язвы 0,2-1мм ее называют точечной.

В местах, где образовались язвы со временем могут образоваться свищи. Язвины часто заполняются продуктами коррозии, вследствие чего не всегда их удается обнаружить. Пример: разрушение труб стального экономайзера при плохой деаэрации питательной воды и низких скоростях движения воды в трубах.

В процессе работы котлов различают коррозии металла – под нагрузкой и стояночную коррозию.

Коррозии под нагрузкой наиболее подвержены обогреваемые котельные элементы, контактирующие с двухфазной средой, т.е. экранные и кипятильные трубы. Внутренние поверхности экономайзера и перегревателя при работе котлов поражается коррозией меньше. Коррозия под нагрузкой протекает в обескислороженной среде.

Стояночная коррозия появляется в недренируемых элементов вертикальных змеевиков перегревателя, провисших трубах горизонтальных змеевиков перегревателя и экономайзера, неопорожняемых гнутых участках необогреваемых труб и т.п. Стояночная коррозия протекает в условиях одновременного наличия влаги и кислорода.

КИСЛОРОДНАЯ КОРРОЗИЯ

Кислородная коррозия является самым распространенным видом разрушения металла котла, ей подвергаются все элементы, изготовленные из углеродистых и низколегированных сталей, которые контактируют с водой практически с любым содержанием в ней кислорода. В случае питания котла не деаэрированной или неудовлетворительные работы деаэратора при эксплуатации котлов коррозия приобретает опасный характер лишь при содержании кислорода в питательной воде более 20 м/кг. Коррозия может сопровождаться образованием локальных язв с диаметром до 5 и редко до 10мм, закрытым рыхлым слоем ржавчины. Значительные язвы коррозии встречаются под влажным шламом (в торцах барабанов и в коллекторах).

При эксплуатации котлов кислородной коррозии наблюдается в основном на входных участках экономайзера и при содержании кислорода более 0,3 м/кг она появляется на остальной части экономайзера, в барабане и даже в опускных трубах.

На внутренней поверхности барабана образуются бугорки – ржавчина коричневого цвета под которой обычно имеется слой оксидов железа черного

цвета. Наибольшее количество язв появляется в паровом пространстве барабана, в местах перемещения уровня воды, под коробками сепарационных устройств, на головках заклепок и др.

Кислородная коррозия барабанов может происходить в период ремонта котла и при нахождении его в резерве. В последнем случае коррозия называется стояночной. Стояночная коррозия может образоваться как в котлах, наполненных водой, так и в котлах без воды.

Наиболее интенсивно коррозия образуется на границе раздела вода-воздух, т.е. на ватерлинии и петлях дренируемого перегревателя.

Кислородная коррозия петель перегревателя является индикатором стояночной коррозии всего котла.

На практике часто выявляется коррозия поражения металла смешанного характера в виде язв стояночной и рабочей коррозии, которые взаимно усиливают протекание коррозии.

Влияние кислорода на скорость коррозии металла в двух противоположных направлениях. Во-первых кислород увеличивает скорость коррозионного процесса, так как является мощным деполяризатором катодных участков, во-вторых оказывает пассивирующее действие на поверхность металла.

Кислородная коррозия может быть предотвращена термической деаэрацией с последующей обработкой воды сульфитом натрия для устранения остаточного кислорода (сульфитирование воды).

МЕЖКРИСТАЛИТНАЯ КОРРОЗИЯ

Межкристалитная коррозия появляется в виде хрупких меззеренных разрушений – трещин в заклепочных швах, развальцованных концах кипятильных, экранных труб и в металле барабанов при наличии следующих одновременно действующих факторов: мест глубокого упаривания котловой воды, т.е. неплотностей вальцованных соединений; присутствия в котловой воде свободного едкого натра, упариваемого в неплотностях до агрессивных

концентраций NaOH (4-10%); существования высоких растягивающих напряжений, близких к пределу текучести.

Отличительной особенностью межкристалитной коррозии является распространение начальных мелких трещин по границам кристаллов – зерен металла.

В настоящее время большое внимание уделяется термообработке и приданию котловому металлу соответствующей структуры для снижения его склонности к образованию трещин.

Для снижения склонности аустенитной стали к межкристалитной коррозии структуру металла стабилизируют титаном или ниобием, перегреватель делают дренируемым. Для устранения вредного влияния наклепа гибы труб из аустенитной стали подвергают аустенизации – нагреву до 1050-1200°С с охлаждением на воздухе.

ПАРОВОДЯНАЯ КОРРОЗИЯ

Пароводяная коррозия является результатом непосредственного химического взаимодействия металла и среды.

Пароводяная коррозия поверхностей нагрева котлов может иметь как равномерный, так и локальный характер.

Пароводяная коррозия в пароперегревателе почти всегда равномерна, а в трубах котлов имеет разнообразную форму – от отдельных язв (на обогревательной стороне трубы) до сплошного разъедания металла.

На интенсивность пароводяной коррозии основное влияние оказывает температура и химический состав металла труб, она возникает в трубах из углеродистой и малолегирующей стали, когда температура металла превышает 500°С, в кипятильных и экранных трубах в зоне ослабленной циркуляции, при расслоении пароводяной смеси, застое пара и повышенном тепловосприятии на этих участках.

Для предотвращения пароводяной коррозии в перегревателе при температуре более 500°С используются легированные стали, которые

устойчивы к ползучести и коррозии металла. Следует предотвращать чрезмерный местный перегрев пара и металла труб выше допустимой температуры, обеспечивать нормальное качество воды и хорошую циркуляцию в экранных и кипятильных трубах.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОТЕЛЬНОЙ

Управление котельным агрегатом применяется индивидуальное, групповое и централизованное. При индивидуальной системе управления на каждый котельный агрегат выделяется дежурный-оператор с одним, двумя помощниками, которые выполняют все необходимые операции по обслуживанию котельного агрегата. Питательная установка, система топливоподачи и золоудаление имеют свой дежурный персонал или (в котельной малой производительности) его обязанности выполняют дежурные, обслуживающие котельный агрегат. При групповом и централизованном управлении дежурный и его помощник выполняют ряд однотипных операций по обслуживанию группы или всех котельных агрегатов, например: контроль и ведение режима работы ряда котельного агрегата поручается дежурному и его помощнику, а обслуживание тяго-дутьевых устройств другому дежурному и т.п.

В котельных малой и средней производительности преимущественно применяется частичная централизация, т.е. индивидуальная и групповая системы управления, вследствие значительных затрат материалов и оборудования, необходимых для осуществления централизованной системы.

Централизация управления дает возможность уменьшить обслуживающий персонал. Соответственно системе управления необходимо для этого устройства и приборы сосредоточенные на индивидуальных или групповых тепловых щитах или на централизованном щите котельной. При индивидуальных и групповых системах управления щиты обычно размещаются на основной площадке котельной (отметка 5,5; 8м) перед фронтом котлов, а щиты управления питательной установкой, системы

топливоподачи – на месте установки этого оборудования.

Развитие централизованного управления на современной ТЭЦ привело к совмещению управления всем оборудованием.

В этом случае управление производится дежурным с одного или нескольких совмещенных щитов, например на блочных электростанциях.

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЕЛЬНОЙ

Управление современным котельным агрегатом и вспомогательным оборудованием производится с помощью различных устройств, основным назначением которых является централизация и механизация оперативного управления, т.е. автоматизация работы котельной. Автоматизация повышает надежность и экономичность работы котельной, дает возможность уменьшить обслуживающий персонал и облегчить его работу.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

Регулирование котельного агрегата имеет целью изменение паропроизводительности котлов в соответствии с общей паровой нагрузкой котельной при условии поддержания постоянных значений давления и температуры вырабатываемого пара и максимального КПД котла.

Автоматическое регулирование барабанных котлов включает регулирование питания котла водой, температурой перегретого пара и процесса горения. При наличии систем пылеприготовления с промежуточным бункером добавляется еще регулирование пылеприготовления. Регулирование питания должно обеспечивать соответствие между количеством подаваемой в котел воды и количеством пара, выходящих из котла, что характеризуется постоянством уровня в барабане котла, импульс от изменения которого во всех схемах регулирования питания является обязательным.

Применяется одно-двух-и трех импульсные регуляторы питания котлов. Регулируется температура пара, воздуха и газов.

ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Устройство дистанционного управления предназначается для воздействия на расстоянии на регулирующие и запорные органы котельного агрегата, а также на пусковые устройства механизмов котельной – питатели топлива, механические топки, дымососы, вентиляторы, и насосы.

Дистанционное управление применяется в качестве самостоятельных устройств либо может параллельно (но не одновременно) с устройствами автоматического регулирования воздействовать на одни и те же регулирующие органы. Воздействие при помощи дистанционного управления осуществляется преимущественно с применением электрических усилителей, главным образом электродвигателей.

ЗАЩИТА

Устройства защиты служат для предохранения нагреваемого и вспомогательного оборудования от аварий. Применение защиты особенно необходимо при уменьшение обслуживающего персонала в связи с автоматизацией котельной, так как при этом резервируются устройства автоматического регулирования при их неисправности. К защите относят устройства, отключающие котел при разрыве труб, отключающие дымососы, вентиляторы и насосы при перегреве подшипников и др.

ЛИТЕРАТУРА

1. Галкин В.И., Куликов В.Е. Эксплуатация и ремонт котельных установок. М.; Энергоатомиздат, 1983г.

2. Камельман Д.Н., Эскин Н.Б. Наладка котельных установок. Справочник. М.; Энергоатомиздат, 1989г.

3. Баранов П.А. Эксплуатация и ремонт паровых и водогрейных котлов. М.; Энергоатомиздат, 1986г.

4. Справочник эксплуатационника газовых котельных, под редакцией И.М.Столнера. Л.; Недра, 1976г.

Дата добавления: 2014-01-11