Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Губернский колледж г.Сызрани»

Технический профиль

Методическое пособие

по изучению темы: «Котлы - утилизаторы»

Профессиональный модуль ПМ. 03 Предупреждение и устранение возникающих производственных инцидентов.

МДК 03.01. Промышленная безопасность.

Сызрань.

2016год

Методическое пособие по теме «Котлы - утилизаторы»

( название методической разработки)

Краткая характеристика Методического пособия

Методическое пособие «Котлы - утилизаторы» предназначено для обучающихся ГБПОУ «ГК г. Сызрани» по специальности 240134.51 Переработка нефти и газа при обучении по профессиональному модулю ПМ 03. Предупреждение и устранение возникающих производственных инцидентов. МДК 03.01. Промышленная безопасность. Методическое пособие позволит сформировать у обучающихся знания и практические навыки при эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Целью обучения является дать необходимые знания по теории процесса и технологии производства пара и горячей воды, научить студентов грамотно эксплуатировать котельные установки и принимать правильное решение в своей практической деятельности.

Составители: Леонтьева Наталья Юрьевна - преподаватель спец. дисциплины.

ОДОБРЕНО НА ЗАСЕДАНИИ ПЦК

Переработка нефти и газа. Экология

( название комиссии)

Председатель _____________________ В.В. Мокеева

Ф.И.О

Протокол № __________ от «____»__________2016 г

Методист технического профиля _______________ Л.Н. Барабанова

Ф.И.О.

«УТВЕРЖДАЮ»

Заместитель директора по УПР

Руководитель технического профиля __________________ В.В. Колосов

Содержание

1.

Учебная цель

4

1.1.

Концепция, основные термины

4

2.

Содержание учебного элемента

4

2.1.

Общие понятия

5

2.2.

Классификация котлов - утилизаторов

5

2.2.1.

Газотрубные горизонтальные котлы - утилизаторы

5

2.2.2.

Газотрубные вертикальные котлы - утилизаторы

8

2.2.3.

Водотрубные змеевиковые КУ

9

2.2.4.

Котлы - утилизаторы в установках получения серной кислоты

10

2.3.

Вспомогательное оборудование

11

2.3.1.

Деаэраторы

11

2.3.2.

Питательные устройства

13

2.3.3.

Водяные экономайзеры

14

2.3.4.

Пароподогреватели

17

2.3.5.

Тяго-дутьевые устройства

19

2.4.

Эксплуатация котлов - утилизаторов и вспомогательного оборудования

20

2.4.1.

Схема получения химочищенной воды для питания КУ

20

2.4.2.

Получение пара в котлах - утилизаторах.

21

2.4.3.

Эксплуатация деаэраторов

25

2.4.4.

Эксплуатация питательных насосов

26

2.4.5.

Эксплуатация водяных экономайзеров

28

2.4.6.

Эксплуатация паропепегревателей

29

2.4.7.

Эксплуатация тяго - дутьевых устройств

34

2.5.

Водно - химический режим котлов - утилизаторов

35

2.5.1.

Задачи водно - химического режима

37

2.5.2.

Показатели качества воды и пара

40

2.5.3.

Контроль за качеством химической воды, парового конденсата, питательной, котловой воды, насыщенного и перегретого пара

40

2.5.4.

Сепарирующие устройства

41

2.5.5.

Фосфатирование котловой воды

43

2.5.6.

Оснащение КУ устройствами для отбора проб пара и воды.

46

2.6.

Коррозия поверхностей нагрева котельных агрегатов

48

3.

Резюме

50

4.

Контрольные вопросы

50

5.

Ситуационные примеры

51

6.

Литература

55

Котлы - утилизаторы.

1. Учебная цель.

   1. Концепция, основные термины

Основные терминыКотел-утилизатор (КУ) - это паровой или водогрейный котел без топки или с топкой для дожигания газов, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологических и металлургических производств или другие технологические продуктовые потоки.

Поверхности нагрева котла - утилизатора, пароперегрева­теля, водяного экономайзера " это металлические поверхности элементов котлоагрегата, омываемые с одной стороны дымовыми газами, а с другой стороны водой, паром, которым передается теп­ло газов.

Кратность циркуляции КУ - это отношение количества всей циркулирующей воды к паропроизводительности котла в единицу времени.

Сепарационное устройство КУ - это устройство, предна­значенное для отделения (сепарации) от насыщенного пара, капе­лек и пленок котловой воды, уносимых им с зеркала испарения в барабане.

Продувка котла - это замена части котловой воды на пита­тельную со значительно меньшим солесодержанием.

Деаэратор - это аппарат, предназначенный для удаления из воды растворенных агрессивных газов - кислорода и углекислоты.

Водяной экономайзер - это устройство, обогреваемое про­дуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного испарения воды, поступающей в паровой котел.

Пароперегреватель - это устройство, предназначенное для повышения температуры пара выше температуры насыщения, со­ответствующей давлению в котле.

Нормальные условия эксплуатации - группа эксплуатаци­онных режимов, предусмотренная плановым регламентом работы:

стационарный режим, пуск, изменение производительности, оста­новка.

Рабочее давление КУ - максимальное избыточное давление за котлом (пароперегревателем) при нормальных условиях экс­плуатации.

2. Содержание учебного элемента

2.1. Общие понятия

Котлы-утилизаторы применяют для внешней энергетической утилизации тепловых отходов различных технологических уста­новок, неиспользуемых или частично используемых в технологи­ческом процессе.

Основными тепловыми отходами или вторичными энергоре­сурсами являются: физическая теплота отходящих газов (иногда содержащих и химическую теплоту), теплота технологической продукции, теплота шлаковых отходов, теплота рабочих тел сис­тем принудительного охлаждения технологических камер.

Использование тепловых отходов в КУ обеспечивает полу­чение дополнительной продукции в виде энергетического или тех­нологического пара, горячей воды, не водяного технологического теплоносителя и т.п., что приводит к экономии топлива на пред­приятии.

КУ способствуют улучшению условий работы технологиче­ского агрегата. Расположение их за печью дает возможность на охлажденных уходящих газах установить дымосос, что благопри­ятно сказывается на работе печи (улучшается тяга).

Вопросы к размышлению:

1. Назначение котлов - утилизаторов.

2. Какие вторичные энергоресурсы используют в КУ?

2.2. Классификация котлов-утилизаторов

В соответствии с ОСТ.30. 135-84 КУ классифицируются:

• Классификация по конструктивному исполнениюпо типу теплообмена в КУ (радиационные, радиационно-конвективные, конвективные);

• по конструктивному выполнению (водотрубные и газотруб­ные);

• по компоновке и конструктивным особенностям газотрубных КУ (горизонтальные, горизонтальные с барабаном-сепаратором, вертикальные с барабаном-сепаратором);

• по принципу циркуляции воды (с естественной, принудитель­ной и комбинированной циркуляцией и прямоточные);

• по компоновке газоходов (П-, Г-, Т-, Л-, У-образные, башенные, горизонтальные и др.);

• по виду сжигаемого и охлаждаемого технологического мате­риала (например, сжигание сероводородных газов, газов пере­работки нефти и пр.);

• по типу установки (открытая, полуоткрытая, закрытая);

• по способу организации тяги (уравновешенная, под разрежени­ем, с наддувом).

Классификация по начальной температуреКонструкция КУ и режим их работы зависят от технологиче­ского агрегата-источника ВЭР. КУ в зависимости от важнейшего параметра - начальной температуры греющего теплоносителя - де­лятся на две группы:

• низкотемпературные КУ с начальной температурой теплоноси­теля Тр<1100-1200 К;

• высокотемпературные КУ с начальной температурой теплоно­сителя Тг> 1400-1500 К.

В низкотемпературных КУ в указанных температурных ус­ловиях передача теплоты поверхностям нагрева осуществляется в основном за счет конвекции, а в высокотемпературных КУ - за счет радиации.

Классификация по параметрам получаемого параПо параметрам получаемого пара КУ можно разделить на котлы с низкими параметрами (р - до 1,5 МПа, Тп.п. - до 600 К) и с повышенными параметрами (р = 4,5 МПа, Тп.п. 725 К).

2.2.1. Газотрубные горизонтальные котлы-утилизаторы

ПреимуществаГазотрубные КУ широко распространены во многих отрас­лях промышленности. Продукты сгорания (отходящие технологи­ческие газы) в этих КУ проходят внутри труб, размещенных в во­дяном объеме барабана. Эти котлы не требуют специальной обму­ровки, характеризуются высокой газоплотностью, простотой изго­товления, монтажа, обслуживания и пониженными требованиями к питательной воде.

НедостаткиК основным недостаткам КУ подобного типа относятся низ­кий коэффициент использования теплоты отходящих от техноло­гических агрегатов газов (50-60%), низкий паросъем с единицы поверхности нагрева. К недостаткам следует также отнести низкий предел давления вырабатываемого пара (всего 1,5-2,0 МПа) из-за наличия барабана большого диаметра, ограниченный пропуск от­ходящих газов. Кроме того, внутренние поверхности труб, газо­трубных котлов быстро заносятся отложениями.

В зависимости от конструктивного оформления газотрубные котлы делят на горизонтальные и вертикальные. В типоразмерах газотрубных котлов приняты следующие обозначения:

Г - горизонтальный,

В - вертикальный,

Э - с экономайзером,

П - с пароперегревателем,

Т - с топкой,

250, 345, 550 - площади поверхности нагрева.

К газотрубным горизонтальным однобарабанным КУ с есте345, Г-345П, Г-550П и др., предназначенные для выработки насы­щенного, а при наличии пароперегревателя - перегретого пара за счет использования теплоты технологических газов.

На рис.1 показан котел Г-250 без пароперегревателя, а на рис.2 - котел Г-250П с пароперегревателем, который располагается во входной камере котла. Отходящие газы технологического агре­гата поступают во входную камеру, омывают пароперегреватель ( в котле Г-250П), проходят через трубы и через выходную камеру удаляются в атмосферу. Испарительная поверхность нагрева вы­полнена из труб 50 мм с толщиной стенки 3 мм.

Котел - утилизатор Г-250

Рис. 1

1 - входная камера; 2 - выходная камера; 3 - испарительная по­верхность; 4 - сепарационное устройство; 5 - подвод воды; 6 -отвод папа: 7 - барабан

В верхней части барабана расположено сепарационное уст­ройство, представляющее собой пароприемный короб и дырчатые листы. Пароперегреватель змеевикового типа расположен гори­зонтально и выполнен из труб диаметром 32 и толщиной 3 мм. Пи­тательная вода поступает в барабан котла через подводящую тру­бу; насыщенный пар через паропровод подводится к пароперегре­вателю.

Котел - утилизатор Г-250П

Рис.2

1 - входная камера; 2 - пароперегреватель; 3 - испарительная поверхность; 4 - сепарационное устройство; 5 - подвод воды; 6 -отвод пара.

2.2.2. Газотрубные вертикальные котлы-утилизаторы

В сернокислотном производстве используют газотрубные вертикальные КУ на отходящих газах с естественной циркуляцией типов ГТКУ-6/40, ГТКУ-10/40, ГТКУ-25/40.

Газотрубные вертикальные КУКотел ГТКУ-6/40 - барабанный, с естественной циркуляци­ей, выполнен по U-образной компоновке. Испарительные поверх­ности представляют собой газотрубные секции, выполненные по типу «труба в трубе» и изготовленные из труб диаметром 133 х 4 и 102 х 6 мм. Газы проходят по трубам меньшего диаметра. В ба­рабане размещено сепарационное устройство в виде дырчатого листа и жалюзи. Для обеспечения газовой плотности котел снаб­жен металлической обшивкой. Регулирование температуры ухо дящих газов осуществляется газоперепускным шибером, установ­ленным в разделительной стенке между газоходами. Котлы ГТКУ-10/40 и ГТКУ-25/40 по конструктивному оформлению и работе подобны котлу ГТКУ-6/40.

Достоинства - просты по конструкции, в обслуживании, не высо­кие требования к качеству питательной воды.

Недостатки - взрывоопасные, требуют много места для установки, металлоемкие.

2.2.3. Водотрубные змеевиковые КУ

Особенностью низкотемпературных водотрубных КУ с по­верхностями нагрева из поперечно омываемых продуктами сгора­ния труб малого диаметра является змеевиковая компоновка и многократнопринудительная циркуляция рабочего тела и парово­дяной смеси.

Водотрубные КУБелгородский завод "Энергомаш" выпускает серию змееви-ковых КУ, которая включает шесть типоразмеров: КУ-40-1, КУ-60-2, КУ-80-3, КУ-100-1, КУ-125, КУ-150. Эти котлы предназна­чены для установки за технологическими печами с целью исполь­зования физической теплоты отходящих газов для выработки пе­регретого пара энергетических или производственных параметров. Обозначения типоразмеров котлов содержат цифры, указывающие максимальный расход продуктов сгорания (ПС), на который рас­считан котел, в тысячах кубометров в час (40, 60, 80, 100, 125 и 150), и индексы 1,2,3, указывающие порядковый номер модифика­ции. Максимальная температура ПС перед котлами этой серии 1125 и 925 К. Параметры вырабатываемого пара 4,5 МПа, 650 К или 1,8 МПа, 650 К. Параметры пара, получаемого в котле КУ-150 - 4,5 МПа, 650 К. Компоновка поверхностей нагрева П-образная. Все поверхности змеевикового типа скомпонованы в секции, а секции - в блоки. Типоразмеры котлов различаются шириной, т.е. числом параллельно включенных змеевиков в секциях и длиной змеевиков. На рис.3 показан продольный разрез котла КУ-80-3.

Котел - утилизатор КУ-80-3

Рис. 3

1 - циркуляционный насос; 2 - первый испарительный пакет; 3 -пароперегреватель; 4 - шламоотделитель; 5 - второй испаритель­ный пакет; 6 - балки; 7 - барабан; 8 - обдувочные линии; 9 - тре­тий испарительный пакет; 10 - экономайзер

2.2.4. Котлы - утилизаторы в установках получения серной кислоты

К этой группе относятся КУ, в которых используется физи­ческая, а при наличии горючих компонентов - и химическая тепло­та отходящих газов высокотемпературных технологических уст­ройств.

Котел ПКС-Ц-10/40 (Рис. 4) предназначен для сжигания се­роводорода и охлаждения продуктов сгорания. В технологической схеме получения серной кислоты предусмотрено полное сжигание сероводорода до образования SO2 с последующей переработкой его в серную кислоту. Котел - двухбарабанный, с естественной циркуляцией и двухступенчатым испарением.

Котел ПКС-Ц-10/40

Рис.4

1 - циклонная топка; 2 - испарительная радиационная камера; 3 -верхний барабан; 4 - нижний барабан; 5 - пароперегреватель тий испарительный пакет: 10 - экономайзер

Вопросы к размышлению:

1. Как классифицируются КУ по конструктивному выпол­нению?

2. На сколько групп подразделяются КУ в зависимости от температуры греющего теплоносителя?

3. Как подразделяются КУ по параметрам получаемого па­ра?

4. Какой нормативный документ определяет классификацию КУ?

5. Каковы особенности водотрубных змеевиковых КУ?

6. Каково назначение котла ПКС-10/40?

7. Достоинства и недостатки газотрубных КУ.

2.3. Вспомогательное оборудование

2.3.1. Деаэраторы

Цель деаэрации

Деаэрацией воды называется производственный процесс, имеющий целью удаление из нее растворенных агрессивных газов - кислорода и углекислого газа. Деаэрация воды осуществляется термическим способом. При этом удаление кислорода и углеки­слоты происходит в результате снижения растворимости этих га­зов до нуля при кипении воды. Кроме того, при кипении воды происходит частичный распад бикарбонатов и карбонатов натрия с выделением и уносом с паром освобождающейся С02:

Для ускорения процесса деаэрации необходимо создание большой поверхности раздела вода - газ, что сокращает время уда­ления газов из воды. При термической деаэрации кислород удаля­ется из воды быстрее и полнее, чем СО₂, которая более растворима в воде и способна образовывать с водой угольную кислоту, поэто­му для удаления СО₂ требуется время и температура. С повышени­ем температуры процесс удаления СО₂ ускоряется.

В деаэрационной колонке вода находится несколько секунд и распад бикарбонатов и карбонатов не происходит. Только при длительном барботаже воды в деаэраторном баке (10-20 мин.) при давлении более 0,1 МПа и температуре более 100° С происходит этот процесс и освобождающаяся СО2 уносится с паром (выпар).

Классификация деаэраторов

Классификация деаэраторовПо давлению в аппарате деаэраторы подразделяются на ва­куумные (р < 1 ата), атмосферные (р = 1,05-1,5 ата) и повышенного давления (р = 1,5-6 ата). Атмосферные деаэраторы, в свою оче­редь, могут быть подразделены на деаэраторы смешивающего ти­па и деаэраторы перегретой воды.

а) Деаэраторы смешивающего типа

Устройство деаэратора смешивающего типаАтмосферный деаэратор смешивающего типа (Рис.5) состо­ит из деаэрационной колонки 1 и деаэрационного бака 2; охладителя выпара 3; выхлопов в атмосферу 4,5; клапана регулировки уровня 6; предохранительного устройства 7; манометра 8; клапа­на регулировки давления пара 9; охладителя проб воды на анализ 10; указателя уровня 11; дренажной линии 12; подачи пара 13;

отвода деаэрационной воды 14; подвода горячих конденсатов 15;

подвода химочищенной воды 16.

Схема атмосферного деаэратора смешивающего типа

Рис. 5

Барботаж водыВследствие ряда причин в аккумулятор могут попадать от­дельные струи воды, неполностью дегазированные. Поэтому для удаления проскочившего в аккумулятор кислорода часто приме­няют продувание (барботаж) воды в аккумуляторе паром, полу­чившее название барботажной додеаэрации.

Для этого в аккумуляторе устанавливаются специальные со­пла или в простейшем случае укладываются вдоль него дырчатые трубы, в которые и подается греющий пар, давление которого вы­ше давления пара, поступающего в колонку. Интенсивно переме­шивая воду и поддерживая ее в состоянии кипения, барботаж пара способствует достижению более полного удаления растворенных в ней газов.

2.3.2. Питательные устройства

Значение питательных устройств для работы котлов-утилизаторов

Питательные устройства являются одним из самых ответст­венных элементов котельной. Ввиду незначительности запаса во­ды в современном котельном агрегате прекращение питания его водой даже на несколько минут может привести к полному ее ис­парению. После этого начнется катастрофический разогрев метал­ла поверхностей нагрева котельного агрегата дымовыми газами, что может закончиться пережогом их и выходом котла из строя.

Выбор питательных устройств

Для питания котлов водой применяются насосы высокого давления, рассчитанные на подачу воды с температурой 105-150 С.

Давление, развиваемое питательным насосом, выбирают со значительным превышением давления пара в котле, чтобы насос мог преодолеть это давление, а также сопротивление водяного экономайзера, трубопроводов и арматуры и геодезическую высоту подъема воды от ее уровня в питательном баке до уровня в паро­вом котле. С учетом этих обстоятельств давление нагнетания на­сосов, предназначенных для питания котлов с давлением 14 ат, выбирается равным 20-22 ат, для питания котлов с давлением 40 ат - 55-60 ат.

Классификация питательных насосов

Различают три типа питательных насосов: центробежный с приводом от электрического двигателя, центробежные с приводом от паровой турбины и поршневые прямодействующие с паровым приводом.

Наиболее распространены центробежные насосы с электри­ческим приводом, которые обычно применяют как основные для питания котельных агрегатов во всем диапазоне их производительностей от нескольких сотен килограммов до 950 т пара в час и больше. Эти насосы выполняют производительностью от 5-10 до 600-700 м³ч воды и более и на давление от 12-20 до 200-300ат и выше.

Центробежные насосы с паротурбинным приводом обычно применяют для питания котельных агрегатов средней и большой паропроизводительности. Эти насосы выполняют на такие же про­изводительности и давления, как и центробежные насосы с элек­трическим приводом. Скорость вращения насоса с паротурбинным приводом обычно равна 4000-6000 об/мин, и по этой причине этот насос получается более компактным, так как его можно выполнить с меньшим числом ступеней (от 1 до 6) и колесами меньшего диа­метра. Питательные насосы с паротурбинным приводом обычно устанавливают в качестве резервных, так как систематическая экс­плуатация приводной турбины сложнее, чем эксплуатация элек­тродвигателя, а, кроме того, такие турбины не экономичны по рас­ходу пара.

Поршневые паровые насосы обычно используют в качестве резервных для питания котельных агрегатов с паропроизводительностью до 6-10 т/ч и давлением до 14ат, устанавливаемых в про­мышленных и отопительных котельных. Эти насосы выполняют горизонтальными и вертикальными, одно и двух цилиндровыми.

Насос (Рис. 7) состоит их двух основных частей: блока паро­вых цилиндров 1 и блока гидравлических цилиндров 4, соединен­ных стальными колонками 2. На верхней части блока гидравличе­ских цилиндров установлена стойка рычагов механизма парорас­пределения J, в состав которого входят цилиндрические золотни­ки, размещенные внутри парового блока. В блоке гидравлических цилиндров размещены четыре нагнетательных и четыре всасы­вающих тарельчатых клапана.

Питательный насос поршневой паровой

Рис.6

На приемном и напорном трубопроводах питательного насо­са устанавливают задвижки для отсоединения от питательных ли­ний после остановки его. Кроме того, на напорной стороне цен­тробежных насосов устанавливают обратный клапан, чтобы пре­дотвратить обратный проход воды из питательной линии в пита­тельный бак через насос в случае неожиданного выключения элек­тродвигателя или турбины, вращающих насос.

2.3.3. Водяные экономайзеры

Назначение водяных экономайзеров

В водяном экономайзере за счет тепла уходящих продуктов сгорания топлива производится подогрев или частичное испарение подаваемой питательной воды.

Классификация водяных экономайзеров

Водяные экономайзеры выполняются двух типов: чугунные из ребристых труб и стальные гладкотрубные. Чугунные ребри­стые водяные экономайзеры устанавливают в котлах небольшой паропроизводительности давлением до 24ат. Стальные гладкот­рубные экономайзеры можно устанавливать в котельных агрегатах любой производительности и давления, но преимущественно они получили распространение для котельных агрегатов средней и большой паропроизводительности при давлении 40ат и выше.

Чугунный ребристый водяной экономайзер (Рис. 8) пред­ставляет собой систему ребристых труб 1, которые собраны в ко­лонну, состоящую из нескольких горизонтальных рядов. Число труб в горизонтальном ряду определяется из условия получения требуемой скорости движения продуктов сгорания (6-9 м/сек при номинальной нагрузке), а число горизонтальных рядов - из усло­вия получения требуемой поверхности нагрева экономайзера.

На концах экономайзерных труб имеются квадратные при­ливы - фланцы 2 несколько большего размера, чем ребра на трубе. Эти фланцы после сборки экономайзера образуют две сплошные металлические стенки.

Газоход экономайзера отделяется от окружающей среды с двух сторон этими стенками, а с двух других сторон - кирпичной обмуровкой или обшивкой 6. Экономайзерные трубы соединяются чугунными деталями - калачами 3 и 4, присоединяемыми к трубам на фланцах.

Стальной гладкотрубный водяной экономайзер

Рис.7

а - общий вид (трубы условно показаны без ребер)

Вода из питательной линии подается в одну из крайних нижних труб экономайзера, а затем последовательно проходит че­рез эти калачи по всем трубам, после чего поступает в котел. Дви­жение воды сверху вниз не допускается во избежание возникнове­ния гидравлических ударов.

Гладкотрубный стальной водяной экономайзер (Рис. 9) вы­полняют из стальных труб 3 наружным диаметром 28-38 мм, изо­гнутых в виде горизонтальных змеевиков и завальцованных или приваренных к сборным коллекторам. Питательная вода поступает в нижний коллектор экономайзера 7. Нагретая вода выходит из верхнего коллектора 2 и направляется в барабан котла по несколь­ким не обогреваемым трубам, расположенным вне газохода, или большому числу труб, проходящих под потолком газохода. Водя­ные экономайзеры с большой поверхностью нагрева выполняют из отдельных пакетов высотой до 1,5 м.

Стальной гладкотрубный водяной экономайзер

Рис.8

Движение дымовых газов (сверху вниз) и воды (снизу вверх) в экономайзере происходит противоточно. Расположение труб в экономайзере обычно шахматное, но оно может быть и коридор­ным.

В зависимости от температуры нагреваемой воды на выходе из экономайзера они подразделяются на кипящие и не кипящие. Экономайзеры, в которых в условиях нормальной работы котла температура нагреваемой воды на выходе из экономайзера не дос­тигает температуры кипения, называются не кипящими, а эконо­майзеры, в которых в тех же условиях вода нагревается до темпе­ратуры кипения, причем часть воды испаряется, называют кипя­щими. Обычно в кипящем водяном экономайзере испаряется до 10-15% проходящей через него воды.

В зависимости от схемы соединения с котлом экономайзеры бывают отключаемые по воде (обычно и по газам) и не отключае­мые. Последние могут быть по расчету "кипящие" и "не кипящие".

Не отключаемые экономайзеры составляют одно целое с котлом: между ними и котлом не устанавливается никакой запорной арматуры; при их повреждении приходится останавливать ко­тел.

Если на трубопроводе между экономайзером и котлом уста­новлен запорный орган и имеется обводная линия питания котла, экономайзер считается отключаемым по воде.

2.3.4. Пароперегреватели

Назначение пароперегревателей

Пароперегреватели предназначены для повышения темпера­туры пара в котле с целью повышения экономичности установки в целом.

В котлах-утилизаторах на давление пара до 4,0 МПа (40 кгс/см²) перегрев пара осуществляется до 450°С за счет тепла ды­мовых газов.

Классификация пароперегревателей

В зависимости от направления движения пара через поверх­ности нагрева перегреватели принято различать (Рис. 10) противо-точными (а), параллельно-точными (б) и смешанными или комби­нированными (в) движением пара.

Схемы движения пара в пароперегревателях: противоток

Рис. 9

противоток (а), параллельный ток (б), смешанные комбинированные схемы (в).

Наибольшее распространение в котельных агрегатах низкого давления пара имеют противоточные схемы. Для среднего и высо­кого давления пара применяют схемы со смешанным движением.

При любой схеме включения пароперегревателя в поток ды­мовых газов число параллельных труб, выходящих из коллектора и входящих в него, достаточно велико, из-за чего возникает воз­можность неравномерного распределения расходов пара по змее­викам. Неравномерность может быть следствием разных гидрав­лических сопротивлений змеевиков, различной степени обогрева, особенностей выбранной схемы подвода и отвода пара к коллекто­рам или схемы включений змеевиков и несколько сокращается при равномерном размещении подводящих и отводящих труб по длине коллектора.

По положению труб пароперегреватели принято подразде­лять на вертикальные и горизонтальные. В выпускаемых котлах-утилизаторах небольшой производительности низкого и среднего давления пара чаще находят применение пароперегреватели с вер­тикальным расположением труб.

При вертикальном расположении труб все поверхности на­грева пароперегревателя обычно размещается в газоходе, соеди­няющем топочную камеру с конвективной шахтой; при горизон­тальном - ее размещают и в конвективном газоходе. При верти­кальном и коридорном расположении труб пароперегревателя тру­бы самоочищаются, что упрощает их очистку и ремонт.

Конвективный пароперегреватель размещают в газоходе ко­тельного агрегата, обычно сразу же за топкой, отделяя его от топ­ки двумя-тремя рядами кипятильных труб в вертикально-водотрубных котлах или небольшим фестоном, образованным трубами заднего экрана, в котельных агрегатах экранного типа. Комбинированный пароперегреватель состоит из конвективной части, размещаемой там же, где и Конвективный пароперегрева­тель, а также радиационной и полурадиационной частей, разме­щаемых в топке.

Конвективный пароперегревательКонвективный пароперегреватель устанавливают в котель­ных агрегатах низкого, среднего и в отдельных случаях, высокого давления, когда температура перегретого пара не превышает 440-510°С.

Радиационная часть пароперегревателя характерна тем, что она, так же как и топочные экраны, воспринимает тепло путем из­лучения от факела. Ее размещают не только на потолке топочной камеры, но и на стенах ее, часто между трубами экрана. Полура­диационные ширмовые пароперегреватели выполняют в виде от­дельных плоских ширм из параллельно включенных труб. Эти ширмы размещают параллельно на расстоянии 500-2000 мм на вы­ходе из топки перед фестоном. Тепло ширм пароперегреватель воспринимает как конвекцией от дымовых газов, омывающих его трубы, так и излучением слоя этих газов, приходящих между от­дельными ширмами.

Изготавливают пароперегреватели из стальных труб наруж­ным диаметром от 28 до 42 мм, изгибаемых в змеевики большей частью с вертикальным расположением их. Скорость пара в трубах пароперегревателя выбирают, исходя из условия обеспечения на­дежности температурного режима труб, руководствуясь значения­ми массовой скорости для первичных пароперегревателей 5 ОС-1200 кг/м² ч. При выборе скорости движения пара учитывают, что гидравлическое сопротивление пароперегревателя не должно превышать 10% рабочего давления пара. Большинство паропере­гревателей имеет специальное устройство для регулирования тем­пературы пара.

2.3.5. Тяго-дутьевые устройства

Естественные и искусственные тяги

Для нормальной и бесперебойной работы котельного агрега­та необходимо непрерывное поступление воздуха в топку и удале­ние газообразных продуктов сгорания. В простейшем случае это осуществляется при помощи естественной тяги, создаваемой раз­ностью давлений столбов наружного холодного воздуха и горячих газов в дымовой трубе. При большом сопротивлении воздушного и газового тракта котла-утилизатора подача воздуха производится дутьевым вентилятором, а отсос дымовых газов - дымососом.

Это искусственная или механическая тяга. Естественная тяга тем больше, чем выше дымовая труба, выше температура уходя­щих дымовых газов (они легче) и ниже температура наружного воздуха (он тяжелее). Искусственная тяга, осуществляется с по­мощью дымососов, может быть любой необходимой величины.

Устройство вентиляторов (дымососов)

Дымососы производительностью до 100 000 м³ ч, а также все дутьевые вентиляторы, выполняют в виде центробежных машин одностороннего всасывания с консольным расположением крыль­чатки. Дымососы обозначают маркой Д, а дутьевые вентиляторы -маркой ВД. Дымососы и дутьевые вентиляторы одного типоразме­ра имеют одинаковую конструкцию и размеры, за исключением того, что в дымососах детали, непосредственно соприкасающиеся с газами, усилены с запасом на золовой износ.

Центробежный насос (и вентилятор) консольного типа представляет собой крыльчатку, заключенную в улитку. Крыль­чатка надета на вал, опирающийся на консольный подшипник. Вал непосредственно соединен с валом электродвигателя муфтой. Электродвигатель и консольный подшипник размещены на раме, которая болтами скрепляется с фундаментом. К всасывающему патрубку дымососа присоединен направляющий аппарат. В корпу­се вентилятора имеются входное и выходное отверстия. Воздух или дымовые газы, поступающие внутрь крыльчатки через вход­ное отверстие, под действием центробежной силы закручиваются лопатками, отбрасываются к стенкам корпуса и выталкиваются через выходное отверстие вентилятора. Благодаря образующемуся во входном отверстии разрежению в вентилятор (дымосос) непре­рывно подсасывается воздух или дымовые газы, а в выходном пат­рубке поддерживается давление выталкиваемых воздуха или газов.

Вопросы к размышлению:

1. Что такое деаэрация воды?

2. Как устроен деаэратор смешивающего типа?

3. Что такое вакуумная деаэрация?

4. Какое значение в работе котла-утилизатора имеют пита­тельные насосы?

5. Чем должны быть оборудованы питательные насосы?

6. Как классифицируются водяные экономайзеры по мате­риалу изготовления и схеме соединения с котлом?

7. Чем отличаются "кипящие" и "некипящие" водяные эко­номайзеры?

8. Каковы достоинства и недостатки чугунных водяных экономайзеров?

9. Каково назначение пароперегревателя?

10. 10.Как поступает в топку воздух, необходимый для горения

11. топлива и удаляются дымовые газы? 11.Что такое естественная тяга и искусственная тяга?

12. 12. Какие элементы создают сопротивления воздушного и га­зового трактов котла-утилизатора?

13. 13. Какие преимущества имеет искусственное дутье в топку?

14. 14. Как устроены и работают вентиляторы (дымососы)?

15. 15.Чем характеризуется работа центробежного вентилятора (дымососа)?

2.4. Эксплуатация котлов-утилизаторов и вспомогательного оборудования

2.4.1. Схема получения химочищенной воды для питания КУ

Питание котлов-утилизаторов осуществляется химочищен­ной водой, получаемой на установке "Химводоочистка" по схеме: известкование с коагуляцией и двухступенчатое Na-катионирование.

Исходная вода (Рис. 10) из коллектора насосами сырой воды 1 подается через теплообменники 2 для ее подогрева в осветлители 3. Одновременно в осветлители для умягчения и осветления воды подается известковое молоко 4 и раствор железного купороса 5. Концентрация известкового молока 052-0,7% и зависит от жестко­сти исходной воды и нагрузки на осветлитель.

Известкованная вода после осветлителей поступает в резер­вуары 6, из которых насосами 7 откачивается на группу механиче­ских фильтров 8 для задержания вынесенного шлама с осветлите­лей.

Схема получения химочищенной воды для питания котлов-утилизаторов

Рис. 10

Вода после механических фильтров направляется на группу Na-катионитовых фильтров I ступени 9, где она умягчается до же­сткости 100 мкг-экв/кг. После фильтров I ступени вода поступает на группу Na-катионитовых фильтров II ступени 10, где жесткость воды понижается до 5 мкг-экв/кг. Вода с фильтров II ступени по­ступает в резервуары химочищенной воды 11, откуда насосами 12 подается на котлы-утилизаторы.

2.4.2. Получение пара в котлах-утилизаторах

Котлы-утилизаторы с принудительным движением теплоно­сителя в испаряющихся поверхностях нагрева выполнены анало­гично показанному на Рис. 14.

Производительность таких агрегатов зависит от количества газов, теплота которых утилизируется. Котлы выпускаются заво­дами-изготовителями на производительность от 6 до 43 т/ч при давлении пара 1,1; 1,8 или 4,5 МПа (11,18 и 45 кг/с²) и при различ­ном состоянии пара от насыщенного до перегретого с температу­рой - 400°С.

Из барабана и вертикального циклона вода поступает в насос 2, прокачивающий воду и пароводяную смесь через испаряющие поверхности 3 (трубы 32 3 мм), и снова поступает в барабан. Пройдя сепарирующие устройства, пар поступает в перегреватель 4, из которого выходит к потребителю. Регулирование температу­ры пара нет.

Питательная вода поступает в водяной экономайзер, выпол­ненный из одного или двух пакетов труб 5, и противотоком под­нимается вверх, а затем попадает в барабан 1. Поверхности нагре­ва подвешены или опираются на балки, расположенные в газохо­дах и связанные с несущим каркасом. Очистка поверхности нагрева может быть выполнена дробью, об­дувкой или обмывкой. Котлы поставляются крупными блоками и могут быть установлены при полуоткрытой компоновке.

Организация движения воды в испарительных поверхностях нагрева

Для обеспечения надежной работы и рас­четной производительности котельного агрегата большое значение имеет правильная организа­ция движения воды в испарительных, поверхно­стях нагрева. Надежная работа может быть обеспечена только в том случае, когда вода, дви­жущаяся в кипятильных и экранных трубах, ра­ботающих при повышен­ной температуре, создает необходимое охлажде­ние металла этих труб, так как снижение меха­нической прочности ме­талла при повышении температуры может при­вести к разрушению их. Расчетная паропроизводительность достигается тем, что при правильно организованном движе­нии воды и пароводяной смеси обеспечивается эффективное использование всех труб испарительной поверхности на­грева котла.

Испарительные поверхности нагрева котельного агрегата экранного типа

Рис. 11

Естественная циркуляция в кипятильных и экранных трубах происходит под действием гравитационных сил, обусловливаемых разностью плотностей воды и пароводяной смеси, находящихся в поле тяготения. Для возможности возникновения естественной циркуляции должен существо­вать замкнутый циркуляционный контур (рис. 12), состоящий из двух систем вертикальных или наклонных труб, соединенных последовательно и заполненных водой. Если этот контур попадает в такие условия, что одна система труб обогревается больше, чем другая, или одна система труб обо­гревается, а другая-нет, то вода, заполняющая контур, приходит движение, причем находящаяся сильно обогреваемых трубах вода начинает подниматься, а находящаяся в менее обогреваемых или совсем не обогре­ваемых трубах - опускаться. Причиной, вызывающей это движение, явля­ется уменьшение плотности воды в более обогреваемых трубах в результате повышения ее температуры. Вследствие этого давление на воду в нижней части контура, вызванное силой тяготения, становится неодинаковым и вода приходит в движение. Если подвод тепла к контуру приведет к парооб­разованию в обогреваемых трубах, то это еще больше увеличит разность плотностей воды и пароводяной смеси, и скорость движения - циркуляция усилится.

Схема контура естественной циркуляции воды

Рис. 12

Скорость циркуляции будет возрастать с увеличением обо­грева трубы, так как при этом усиливается интенсивность парообразова­ния в трубе и в большей степени уменьшается плотность пароводяной смеси. Так как причиной возникновения естественной циркуляции является сила тяжести, то естественная циркуляция будет происходить тем эффективнее, чем выше будет величина ускорения силы тяжести и наоборот.

Отношение количества воды, вошедшей в испарительный контур, к количеству пара, который вырабатывается за то же время этим контуром, называют кратностью циркуляции. Для котлов с естественной циркуляцией кратность циркуляции колеблется от 8 до 50.

Паровые котлы, как правило, имеют по два - три более параллельно работающих циркуляционных контура. Например, испарительная поверх­ность нагрева котла ДКВР, показанная на рис. 13, имеет три циркуляционных контура: один, образуемый кипятильными трубами котла и два образуемые экранами. Часть питательной воды, поступающей в верхний барабан 1 котла по группе кипятильных труб, являющихся опускными проходит в нижний барабан 3. Здесь вода разделяется на три потока - один из них по группе кипятильных труб, являющихся подъемными, возвращается в верхний барабан в виде пароводяной смеси, а два других по соединитель­ным трубам 4 проходят в нижние коллекторы 5 экранов, затем в экранные трубы и, наконец, также в виде пароводяной смеси, в верхний барабан копа Другая часть питательной воды, поступающей в котел, из верхнего бараба­на котла по опускным трубам 7 также поступает в коллекторы 5 увеличивая надежность их питания.

Испарительные поверхности нагрева вертикально-водотрубного котла.

Рис. 13

В циркуляционных контурах экранного котельного агрегата (рис. 12) вода из барабана 2 по опускным водоподводящим трубам 8 поступает в пе­редний и задний нижние коллекторы 9 и в нижние боковые коллекторы 10. Из названных коллекторов вода распределяется по экранным трубам 6 и 7, покрывающим стены топки. Поднимаясь по экранным трубам вода под действием лучистой теплоты факела частично испаряется, образуя пароводяную смесь. Из экранных труб пароводяная смесь по соедини­тельным трубам 3 поступает в барабан 2, в котором пар отделяется от воды и выходит из барабана по паропроводу 1, а вода возвращается в циркуляционный контур.

Нарушение циркуляции обычно вызывается тепловой и гидравлической неравномерностью работы параллельно включенных труб. В этом отноше­нии различают опрокидывание циркуляции, возникновение свободного уровня воды в трубах и расслоение потока пароводяной эмульсии.

Под опрокидыванием циркуляции понимают яв­ление, когда в результате общих нарушений нормального режима работы котла (неравномерное распределение температуры по ширине котла, шлакование и др.) слабо обогреваемые подъемные трубы, выведенные в водя­ной объем котла, начинают работать как опускные. Так как при этом скорость воды в этих трубах обычно оказывается незначительной и непосто­янной, то образующиеся в воде паровые пузыри попеременно либо очень медленно всплывают, либо так же медленно сносятся потоком вниз. Проис­ходящее при этом объединение паровых пузырей может достигнуть пре­дела когда значительная часть трубы заполняется паром. Это вызывает резкое повышение температуры стенки трубы, так как величина коэффици­ента теплоотдачи от стенки трубы к пару в несколько десятков раз меньше величины коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к кипящей воде. Если при этом температура стенки трубы превысит допустимую по условиям прочности металла, труба может разорваться.

Свободный уровень воды может образоваться в слабо обогре­ваемых трубах, выведенных в паровое пространство барабана, при параллель­ной работе их с сильно обогреваемыми трубами. В этом случае может возникнуть такой режим, при котором вся циркулирующая вода начнет поступать только в сильно обогреваемые трубы. В результате в слабо обо­греваемых трубах появится свободный уровень воды, так как высота столба воды в них, уравновешивающая высоту столба более легкой пароводяной смеси в сильно обогреваемых трубах, станет меньше высоты трубы. Отрезок трубы над свободным уровнем окажется заполненным паром; охлаждение этой части трубы из-за малой теплоотдачи от внутренней ее поверхности к пару прекратится, и труба может постепенно нагреться до опасной тем­пературы и разорваться.

Расслоение потока может возникнуть при движении парово­дяной смеси небольшой скоростью горизонтальных и слабонаклонных трубах: по нижней части трубы начинает двигаться вода, а по верхней - пар. В результате такого расслоения отвод тепла от верхней части трубы уменьшается, что может привести к чрезмерному повышению температуры металла и разрыву трубы.

Нарушение интенсивного охлаждения кипятильных труб, на­ступающее при опрокидывании циркуляции, образовании свободного уров­ня в трубах и расслоении пароводяной смеси, может привести к аварийному выходу котла из работы,

Кратность циркуляции в котлах с многократной принудительной цир­куляцией составляет 5-10.

Основной особенностью работы котлов с многократной принудительной циркуляцией является неравномерное распределение воды по параллельно включенным трубам контура, которое проявляется значительно сильнее, чем в котлах с естественной циркуляцией. Это объясняется тем, что в кон­турах котельных агрегатов с принудительной циркуляцией гидродинамиче­ское сопротивление труб оказывается значительно большим, чем в контурах с естественной циркуляцией. Указанная неравномерность распределения воды приводит к значительной неравномерности - разбегу величин энтальпии пароводяной смеси на выходе из различных труб контура, что может повлечь за собой перегрев металла тех труб, в которые поступает мало воды, и как следствие к их разрушению. Такую неравномерность устраняют установкой в трубах дросселирующих шайб.

2.4.3. Эксплуатация деаэратора

Требования к режиму эксплуатации

Основные условия, обеспечивающие полное удаление газов (О₂, СО₂) из питательной воды в термическом деаэраторе, сле­дующие:

а) нагрев воды до температуры насыщения, соответствую­щей давлению в деаэраторе, и тонкое разделение и распыливание воды при нагревании для увеличения поверхности воды, контак­тирующей с паром, в целом ускорение процесса деаэрации. Для большей термической устойчивости деаэраторной установки дав­ление внутри деаэратора должно поддерживаться в пределах 1,15-1,25 ата, что соответствует температуре кипения воды 104-106°С;

б) тщательное (автоматическое) регулирование подачи греющего пара, обеспечивающее поддержание постоянной темпе­ратуры воды в деаэраторе;

в) достаточные сечения для подвода пара в деаэратор;

г) достаточное время пребывания воды в деаэраторе;

д) хорошее удаление воздуха из деаэратора (тщательная вен­тиляция деаэратора) через открытый воздушник при наличии ох­ладителей паровоздушной смеси (охладителей выпара).

Для питания деаэратора желательно применять пар, слегка перегретый (на 5-10°С). Применение более перегретого пара сни­жает возможную гидравлическую нагрузку колонки деаэратора.

Основные неполадки в работе деаэраторов

Основные неполадки в работе деаэраторов следующие:

а) периодическое появление в воде кислорода и свободной углекислоты (что обнаруживается по отдельным анализам). Причины: резкие изменения уровня воды в деаэраторе вследствие зна­чительных колебаний в работе питательного насоса, плохая работа регулятора уровня или (при ручной регулировке) упуск уровня и последующая подача значительного количества химочищенной воды; резкое изменение давления в колонке деаэратора; периоди­ческая подача большого количества холодного конденсата вслед­ствие установки перекачивающих насосов чрезмерно большой производительности;

б) гидравлические удары в деаэраторе. Причины: неравно­мерное поступление воды в колонку, вследствие чего трубопрово­ды, подводящие воду, временами частично заполнены водой, час­тично паром;

в) срывы гидравлических затворов. Причины: подача чрез­мерного количества пара, недостаточная высота гидрозатвора или утечка воды в гидрозатворе;

г) иногда наблюдается устойчивое повышение содержания кислорода и свободной углекислоты в питательной воде;

д) иногда наблюдаются случаи отрывания крышки колонки деаэратора атмосферного типа. Причины: чрезмерное повышение давления пара в деаэраторе, отсутствие или неисправность регуля­тора давления и отсутствие или неисправность гидрозатвора.

Мероприятия по предупреждению повреждений и дефек­тов в работе деаэраторов

Для обеспечения надежной работы деаэраторов необходимо:

а) снабжать деаэраторы автоматическими регуляторами уровня и давления. Давление воды у регулято­ра уровня деаэраторов атмосферного типа следует держать не ме­нее 2 ата, а давление греющего пара перед ними - в пределах 1,25-2,0 ата;

б) следить, чтобы температура поступающей в деаэратор во­ды была не ниже 55-60°С;

в) не допускать превышения расчетной производительности деаэраторов;

г) следить, чтобы питание деаэраторов водой производилось непрерывно и по возможности равномерно, без резких колебаний;

д) в схемах, где от линии химочищенной воды, идущей к де­аэраторам атмосферного типа, имеются отводы на другие нужды (расходные баки) предусмотреть установку на указанных отводах ограничительных шайб;

е) следить, чтобы количество выпара составляло не менее 1,5 - 2 кг/т деаэрированной воды;

ж) чтобы отвод деаэрированной воды из бака-аккумулятора к питательным насосам ( во избежание попадания различных взвесей, оседающих на дне бака-аккумулятора) осуществлялся трубой, расположенной на высоте 200-300 мм от дна бака, с забором воды по всей ширине (длине) бака;

з) производить периодическую продувку бака-аккумулятора (режим продувки устанавливается специальной инструкцией);

и) тщательно следить за состоянием контрольно-измерительных приборов и автоматики;

к) поддерживать постоянно максимально возможный запас воды в баках-аккумуляторах;

л) для упрощения контроля за состоянием тарелок рекомендуется уст­раивать на деаэраторных головках попарно друг против друга пат­рубки 100-125 мм, закрытые глухими съемными фланцами. Такие патрубки целесообразно устанавливать против верхних тарелок, а у деаэраторов атмосферного типа - также между второй и третьей, третьей и четвертой тарелками;

м) следить, чтобы теплоизоляция поверхности деаэраторных колонок и баков-аккумуляторов находилась в исправном состоя­нии;

н) устанавливать на деаэраторах регистрирующие кислородомеры.

2.4.4. Эксплуатация питательных насосов

Оснащение питательных насосов

Оснащение питательных насосовДля обеспечения нормальной эксплуатации питательного насоса он должен быть оборудован: обратным клапаном на нагне­тательном патрубке; устройством для автоматического включения рециркуляции у вновь устанавливаемых насосов и для ручного включения рециркуляции у уже работающих насосов, необеспе­ченных автоматической рециркуляцией; автоматическим устрой­ством для запуска резервного насоса (АВР) при снижении давле­ния в нагнетательной магистрали; манометрами на всасывающем и нагнетательном патрубках питательной воды, термометрами на подшипниках с принудительной смазкой, гильзами для термомет­ров на маслопроводах до и после маслоохладителя и амперметром у электродвигателя насоса.

Основные причины повреждений и дефектов

Основные причины повреждений и дефектов в работе пита­тельных насосов:

Основные причины повреждений и дефектова) срыв подачи ("запаривания" насосов) из-за недостаточно­го подпора воды на всасывающей стороне насосов при данной температуре воды;

б) выход из строя отдельных элементов насоса из-за недос­татков конструкции или эксплуатации (повреждение дисков, уп­лотняющих колец и пр.);

в) ненормальная работа электродвигателя;

г) неисправность обратных клапанов питательных насосов;

д) нарушение смазки и повреждение подшипников насоса, электродвигателя;

Срыв питательных насосов. Причины срыва подачи ("запаривания") питательных насосов:

а) упуск воды в баках-аккумуляторах деаэраторов при отсут­ствии или отключении автоматических регуляторов уровня воды в деаэраторе и неудовлетворительном ручном регулировании уровня дежурным персоналом, неисправность запорной арматуры;

б) из-за отсутствия на разгрузочных линиях от питательных насосов обратных клапанов и ограничивающих шайб при парал­лельном включении разгрузочных линий на общую разгрузочную магистраль;

в) из-за неправильных переключений на питательных маги­стралях при переходе с одного питательного насоса на другой;

Основные мероприятия по обеспечению надежной рабо­ты питательных насосов

Для обеспечения надежной безаварийной работы питатель­ных насосов необходимо:

Мероприятия по обеспечению надежной работы питательных насосов1) периодически (по графику) производить проверку вклю­чения питательных электронасосов от АВР. Резервные питатель­ные насосы опробовать один раз в месяц при максимально воз­можной производительности их. Резервные насосы должны нахо­диться в постоянной готовности к пуску, для чего у них должны быть открыты задвижки на всасывающем и нагнетательном пат­рубке;

2) на случай срыва питательных насосов из-за "запаривания" или упуска воды в деаэраторе оборудовать аварийный подвод во всасывающий коллектор питательных насосов холодного конден­сата (или в крайнем случае химочищенной воды);

3) от каждого питательного насоса устраивать отдельную разгрузочную (рециркуляционную) линию с ограничением расхода (диафрагмой). Разгрузочную линию направить в деаэраторы или питательные баки (а не во всасывающую линию питательных на­сосов);

4) вывесить у задвижек на нагнетательных патрубках насо­сов плакаты, что разгрузочную линию следует включать: при пус­ке насоса, при пуске на холостом ходу и при снижении нагрузки до предельно допустимой по надежности работы насоса (обычно 20% от номинальной его производительности);

5) при выводе насоса в резерв или в ремонт разрешается от­ключать его двигатель только после закрытия нагнетательной за­движки (при предварительном открытии линии рециркуляции);

6) особое внимание обращать на температуру подшипников питательных насосов;

7) обеспечить на рабочих местах питательных насосов нали­чие схем и инструкций по обслуживанию питательной установки с точным соответствием нумерации вентилей и задвижек, имеющей­ся в натуре.

2.4.5. Эксплуатация водяных экономайзеров

Основные виды неполадок и повреждений

Основные виды повреждений и неполадок водяных эконо­майзеров следующие:

а) коррозия;

б) свищи в сварке;

в) разверка температуры в параллельно работающих змееви­ках вследствие гидравлической неисправности;

г) трещины в местах ввода змеевиков в барабан котла; внут­реннее загрязнение труб экономайзера накипью или рыхлым шла­мом;

д) механический износ (эрозия);

е) вибрация и искривление змеевиков при их неудовлетвори­тельном креплении;

ж) разрыв ребристых или гладких труб у чугунных эконо­майзеров;

з) неплотность фланцевых или лючковых соединений.

В экономайзерах "кипящего" типа возникают повреж­дения отводящих труб экономайзера, соединяющих его с бараба­ном котла. На указанных трубах нередко появляются поперечные трещины. Основная причина аварий - образование паровых "про­бок" в отводящих трубах вследствие неравномерного распределе­ния воды по змеевикам (особенно, если скорость входа воды в змеевики занижена).

Иногда наблюдаются трещины типа межкристаллитных в местах ввода концов змеевиков водяных экономайзеров в барабан котла, если эти вводы не имеют соответствующих защитных ру­башек.

Механический износ (эрозия) наружных поверхностей эко­номайзера происходит в результате истирания труб золой, содер­жащихся в дымовых газах. Наиболее подвержены износу золой участки труб, расположенные по периметру газохода, и верхние витки змеевиков.

О разрыве и появлении значительного свища в трубе водя­ного экономайзера можно узнать по следующим признакам:

а) понижению уровня воды в водоуказательных стеклах (не­смотря на подпитку котла) и значительному расхождению между показаниями водомера и паромера;

б) шуму в области водяного экономайзера;

в) появлению влаги и пара через неплотности обмуровки и золовой воронки под экономайзером;

Гидравлические удары в отключаемом водяном экономайзе­ре происходят из-за чрезмерно высокого подогрева воды в них. Особенно они опасны для чугунных экономайзеров. При появле­нии гидравлических ударов следует немедленно отключить эко­номайзер с газовой стороны. Гидравлические удары могут также наблюдаться у неотключаемых экономайзеров вследствие скопле­ния воздуха или пара в верхних точках экономайзера при растопке котла и недостаточном открытии или отсутствии воздушных кра­нов, а также при неисправности обратных клапанов на питатель­ных линиях перед водяным экономайзером.

Основные мероприятия по предупреждению поврежде­ний водяных экономайзеров

Для предупреждения повреждений водяных экономайзеров необходимо осуществлять следующие мероприятия:

1) наладить работу деаэраторов;

2) во избежании перегрева воды в некипящих экономайзерах и появлении гидравлических ударов:

• следить, чтобы температура воды на выходе из этих экономай­зеров была ниже температуры кипения не менее чем на 40-50°С;

• экономайзеры, имеющие обходные газоходы и обводные пита­тельные линии, выключать по газовой стороне на время рас­топки котлов;

• при растопке котлов, оборудованных неотключаемыми эконо­майзерами, производить прокачку через них воды;

3) систематически проверять работу предохранительных клапанов, установленных на отключаемых водяных экономайзе­рах;

4) производить систематическую (не реже одного раза в смену) обдувку экономайзеров, не допуская заноса последних зо­лой. Места наибольшего отложения золы в газоходах отмечать в ремонтном журнале котлоагрегата;

5) своевременно устранять обнаруженные газовые перекосы в области водяного экономайзера;

6) систематически проверять отсутствие присосов через кладку и обшивку котлоагрегата;

7) отводящие трубы от экономайзера в котел выводить за обмуровку или тщательно изолировать их;

8) при остановке котлоагрегата на капитальный ремонт -придерживаться примерно следующего порядка:

• гидравлическое испытание экономайзера;

• после наружной очистки змеевиков произвести измерение их диаметра;

9) при ремонте чугунных экономайзеров особенно часто проверять состояние уплотнительных поверхностей фланцев труб и калачей;

10) в случае повреждения змеевиков экономайзера и невоз­можности остановки котла на длительный срок для замены этих змеевиков, они могут быть закорочены;

11) если в котельной вблизи ремонтируемого котлоагрегата температура окажется ниже нуля, необходимо после гидравличе­ского испытания котлоагрегата спустить воду из котла и водяного экономайзера, чтобы предотвратить их замораживание;

12) о выполненном ремонте водяного экономайзера должен быть составлен подробный акт с перечислением всех произведен­ных работ.

2.4.6. Эксплуатация пароперегревателей

Условия работы пароперегревателей

Металл змеевиков пароперегревателя работает в весьма сложных условиях: температура среды, протекающей в трубах па­роперегревателя, а также температура их стенок значительно вы­ше, чем в кипятильных или экранных трубах. Вследствие этого металл змеевиков пароперегревателя сильно реагирует на повы­шение их температуры.

Работа пароперегревателя в значительной степени зависит от качества поступающего в него насыщенного пара.

Загрязнение насыщенного пара уносимыми из барабана ка­пельками воды вызывается как конструктивными недостатками котла, так и причинами режимного характера. К конструктивным дефектам относятся наличие мертвых зон в паровом пространстве барабана, вызывающих на отдельных участках парового объема местные повышения скорости пара, неудачный ввод пароводяной смеси в барабан, неправильный отвод дренажа из сухопарника и сепарационных устройств или неудовлетворительное устройство последних и пр. К причинам режимного характера относятся: пе­регрузка и резкие колебания нагрузки котла, повышение сверх до­пустимого для данной нагрузки содержание солей в котловой во­де, повышенный уровень воды в барабане, неравномерное по дли­не барабана распределение его паровой нагрузки (тепловой пере­кос) или неравномерное по длине барабана солесодержание котло­вой воды (химический перекос) и др.

Загрязнение насыщенного пара в котлах-утилизаторах воз­никает из-за уноса с паром капелек котловой воды, содержащей растворенные соли и в том числе мелкодисперсный шлам.

Для каждого котла в зависимости от его конструкции, каче­ства котловой воды и давления пара существует предельная на­грузка, после превышения которой качество пара начинает резко ухудшаться. Эта нагрузка называется критической.

Если содержание солей в котловой воде превышает опреде­ленную величину (критическое солесодержание), зависящую в ос­новном от состава солей и давления пара, то в барабане на поверх­ности воды наблюдается образование слоя пены. Пенообразованию способствует повышенное содержание в котловой воде солей едкого натра и других щелочей, фосфатов, а также масла. При ин­тенсивном пенообразовании отдельные хлопья пены с содержа­щимися в ней солями периодически или непрерывно увлекаются паром из барабана в пароперегреватель. Отложение солей в змее­виках пароперегревателя ведет к их пережогу.

Качество пара значительно ухудшается также при резких колебаниях нагрузки котла (в том числе и при нагрузках ниже критической). Например, при мгновенном значительном увеличе­нии расхода пара из котла происходит резкое падение давления и быстрое вскипание воды в нем.

Пароперегреватели часто повреждаются в период растопки и остановки котлов. При растопке котла до включения его в магист­раль и после отключения от магистрали необходимо производить тщательную продувку пароперегревателя.

Промывка пароперегревателей

Пароперегреватели нормально работающих котлов в той или иной степени заносятся солевыми отложениями, которые, как правило, состоят из хорошо растворимых в воде соединений натрия. Чтобы устранить возможность накопления отложений, пароперегреватели регулярно промываются во время ремонта котлов.

Промывка может быть общей или индивидуальной. При общей промывке воду (обычно питательную или конденсат) подают в коллектор перегретого пара 1, из которого она по всем змеевикам поступает в барабан котла. Если коллектор насыщенного пара 2 имеет дренажную линию, то промывочную воду сбрасывают в дренаж помимо котла. Перед промывкой пароперегреватель заполняется водой и оставляется в таком состоянии на 1-2 часа.

Достоинства общей промывки:

• Достоинствалегко осуществима на котлах всех типов;

• требует небольшой затраты времени и труда.

Недостатки общей промывки:

• Недостаткине гарантирует удаления отложений со всех змеевиков перегревателя. Это происходит потому, что по загрязненным змеевикам, имеющим большее сопротивление, чем чистые, будет протекать меньшее количество воды, и они могут остаться не отмытыми;

• малые скорости движения воды по трубкам перегревателя.

Индивидуальная промывка, при которой промывается каждый змеевик в отдельности, лишена этих недостатков, но зато она требует затраты значительно большего времени и отличается трудоемкостью.

Схемы промывки пароперегревателей.

Рис. 14

А - общая промывка; Б - замкнутая; В - разомкнутая.

Применяются две схемы индивидуальной промывки: замкнутая (рис. 16,б) и разомкнутая (проточная, рис. 16,в). Промывка производится в следующем порядке. Перед промывкой пароперегреватель заполняется водой и оставляется на несколько часов. Затем, если промывка производится по замкнутой схеме, бачок 1 объемом примерно 0,3-0,5м³ заполняется водой и пускается насос 2. Подаваемая им по шлангу 3 вода проходит змеевик 4 и шлангом 5 вновь отводится в бачок.

Недостаток замкнутой схемы заключается в том, что уже после первого прохода через змеевик вода становится мутной, так что последующая промывка змеевика производится уже грязной водой. Этот недостаток устранен в проточной схеме, в которой змеевик промывается все время чистой водой, поступающей в него из напорной магистрали 7. Пройдя змеевик, вода собирается в бачке 6, объем которого должен вместить всю промывочную воду. Длительность промывки одного змеевика обычно не превышает 2-3 мин. Промывку производят до чистой воды, затем анализируют в химической лаборатории на жесткость и солесодержание. Промывка считается завершенной при жесткости и солесодержании в промывочной воде такими же, как в исходной.

Основные виды повреждений пароперегревателей и их причины

Виды повреждений пароперегревателейОсновные виды аварий пароперегревателей следующие:

а) пережог змеевиков пароперегревателя из-за чрезмерно высокой температуры пара общий или в отдельных змеевиках (те­пловая развертка) или из-за отложения солей в них;

б) пароводяная коррозия;

в) механический износ золой или паром;

г) вырывание концов змеевиков из мест их вальцовки в кол­лекторах;

д) повреждение коллекторов;

Повреждение змеевиков при общей повышенной температу­ре пара за перегревателем обычно происходит в результате экс­плуатационных и конструктивных причин, например: при перехо­де на сжигание низкосортного топлива; понижении (против про­ектной) температуры питательной воды, поступающей в котел; при загрязнении или шлаковании поверхностей нагрева экрана и кипятильного пучка, расположенного до пароперегревателя, или неудовлетворительном омывании их газами, вследствие чего тем­пература газов в области пароперегревателя повышается; при зна­чительном избытке воздуха в топке или значительном недостатке его (вследствие чего может происходить догорание газов в газохо­де пароперегревателя); при слишком высоком расположении фа­кела в топке; большом отборе насыщенного пара; слишком боль­шой непрерывной продувке; завышенной поверхности нагрева па­роперегревателя; неправильном расположении газовых перегоро­док в области первого котельного пучка, снижающим его тепло-восприятие и т.п.

Особенно часто змеевики пароперегревателя выходят из строя при заносе их солями.

При неудовлетворительном качестве насыщенного пара и заносе змеевиков солями ухудшается передача тепла от стенки к пару, и температура стенок змеевиков может достигнуть недопус­тимо большой величины.

Пароводяная коррозияПри повышении температуры пара, протекающего в змеевиках, допустимой для данной стали, может появиться так называе­мая пароводяная коррозия змеевиков пароперегревателей. При этом сталь окисляется водяным паром, в результате чего образу­ются газообразный водород, уносимый потоком пара, и черная магнитная закись - окись железа Fe₃O₄.

Обычно пароводяная коррозия змеевиков пароперегревателя распространяется в них равномерно в виде более или менее тол­стого слоя окислов (окалины) на поверхности металла. Основ­ным фактором пароводяной коррозии является чрезмерная для данной марки стали температура перегретого пара (и соответст­венно температура стенки тру бы). Так, для змеевиков из малоугле­родистой стали допустимая величина перегрева пара составляет 425°С. При этом температура стенок отдельных труб может крат­ковременно достигать 475-500°С.

Причины повышения температурыОсновные причины значительного повышения температуры перегретого пара - это понижение температуры питательной воды, повышение влажности или зольности топлива, повышение коэф­фициента избытка воздуха в топке, отбор насыщенного пара из ба­рабана помимо пароперегревателя, чрезмерная поверхность нагре­ва пароперегревателя, повышенная нагрузка котлоагрегата и пр.

Основными причинами понижения температуры перегретого пара являются:

Причины понижения температуры перегретого параа) недостаточная поверхность нагрева пароперегревателя;

б) загрязнение наружной поверхности нагрева пароперегре­вателя;

в) повышенная влажность пара, броски воды с паром и внут­ренние загрязнения змеевиков пароперегревателя вследствие не­удовлетворительной работы сепарационных устройств;

г) переход на сжигание более качественного топлива, вслед­ствие чего уменьшается объем газов, проходящих через паропере­греватель;

д) чрезмерное развитие радиационных поверхностей топки;

е) работа топки при малых избытках воздуха;

ж) плохое омывание пароперегревателя газами из-за неудач­ного расположения в газоходе и т.д.

Основные мероприятия по предупреждению поврежде­ний и дефектов в работе пароперегревателей

Для предотвращения пережога змеевиков пароперегревате­лей и недопустимого повышения или понижения температуры пе­регретого пара необходимо:

1. обеспечить режим котловой воды и качество пара в соот­ветствии с требованиями режимной карты;

2. вновь устанавливаемые котлы производительностью бо­лее 20 т/ч оборудовать приборами для регистрации качества пара;

3. производить систематическую обдувку поверхностей на­грева котла и перегревателя;

4. не допускать большого отбора насыщенного пара от котла на хозяйственные и другие нужды;

5. обеспечить нормальную работу имеющихся регуляторов питания и сниженных указателей уровня воды;

6. при всех капитальных ремонтах котлов производить ин­дивидуальную промывку змеевиков пароперегревателей, имею­щих лючковые коллекторы, и общую промывку остальных паро­перегревателей;

7. тщательно следить за состоянием и работой пароохлади­телей;

8. при растопках котлов регулировать продувку паропере­гревателей таким образом, чтобы температура в продувочной ли­нии не превышала 350-400°С (для перегревателей, изготовленных из углеродистой стали);

9. в случае появления пережога змеевиков или чрезмерного повышения температуры перегретого пара выяснить причины их появления;

10. особое внимание следует обращать на наладку топочного режима, не допускать значительного присоса воздуха в топку, зашлакования экранных и кипятильных труб, расположенных до па­роперегревателя;

11. все отклонения от нормального состояния следует отме­чать в формуляре, который должен храниться в паспорте или ре­монтном журнале данного котлоагрегата;

12. не допускать длительной работы котлов с поврежденны­ми (имеющими свищ или разрыв) змеевиками пароперегревателя;

Регулирование температуры перегретого пара

Пар, вырабатываемый котлом-утилизатором, должен по дав­лению и температуре соответствовать требованию потребителей. Отклонения параметров от нормальных могут отражаться на на­дежности и экономичности работы аппаратов, использующих этот пар. Например, снижение температуры перегретого пара на 15-20% может неудовлетворительно сказаться на процессе в техноло­гической колонне. Повышение температуры пара сверх допускае­мой опасно для самого пароперегревателя, выходные змеевики ко­торого не рассчитаны на столь высокие температуры.

Наиболее распространено регулирование температуры пере­гретого пара поверхностными пароохладителями, представляю­щими собой трубчатый теплообменник, который обычно разме­щают во входном или промежуточном коллекторе пароперегрева­теля. Охлаждение пара достигается путем отвода от него тепла пи­тательной водой, часть которой пропускают по трубкам теплооб­менника. Из теплообменника питательная вода возвращается в питательную линию, так что тепло, отнятое от пара в пароохладите­ле, не теряется, а возвращается в котел. Изменяя количество воды, подаваемое в пароохладитель, можно изменить количество отня­того пара. Обычно через пароохладитель пропускают 30-60% об­щего расхода воды.

Факторы, влияющие на температуру перегретого пара

Температура перегретого пара зависит от:

• нагрузки котла-утилизатора;

• избытка воздуха и режима работы топки;

• температуры питательной воды;

• чистоты поверхностей нагрева котла-утилизатора и паропере­гревателя;

• от величины отбора насыщенного пара от котла-утилизатора;

При увеличении нагрузки котла доля общего тепла, воспри­нимаемая радиационными поверхностями в топке (экраны, первые ряды кипятильных труб) уменьшается, температура дымовых га­зов в газоходе пароперегревателя и их скорость заметно возраста­ют и каждый килограмм пара в пароперегревателе получает боль­ше тепла, температура перегретого пара повышается. Наоборот, при снижении нагрузки котла температура пара в конвективном пароперегревателе падает.

При увеличении избытка воздуха в топке температура то­почных газов уменьшается; одновременно ухудшается радиацион­ная передача тепла топочным экранам и первым рядам кипятиль­ных труб, в результате чего температура газов на выходе из топки почти не уменьшается. Количество же топочных газов и скорости их в газоходе пароперегревателя увеличиваются, вследствие чего возрастает и температура пара.

При снижении температуры питательной воды КУ для полу­чения того же количества пара приходится увеличивать подачу топлива в топку, из-за этого увеличивается количество и темпера­тура дымовых газов, обогревающих пароперегреватель, и возрас­тает температура перегрева пара.

Наружное и внутреннее загрязнение пароперегревателя ухудшает передачу тепла и при прочих равных условиях ведет к снижению температуры перегретого пара. Загрязнение поверхно­стей нагрева котла ведет к повышению температур дымовых газов по всему тракту и к необходимости увеличения при той же нагруз­ке расхода топлива, а это ведет к повышению температуры пере­гретого пара.

При отборе от КУ насыщенного пара при том же количестве вырабатываемого перегретого пара в топке сжигается больше топ­лива; в газоход пароперегревателя поступает больше дымовых га­зов и с более высокой температурой; каждый килограмм пара в пароперегревателе получает больше тепла и температура перегре­того пара повышается.

2.4.7. Эксплуатация тяго-дутьевых устройств

Причины ухудшения тяги

Имеются две группы причин ухудшения тяги в КУ:

а) из-за неудовлетворительной работы дымососов;

б) из-за увеличения количества дымовых газов и сопротив­лений газоходов;

Производительность и напор, развиваемый дымососом, мо­гут снизиться из-за недоброкачественного ремонта с неправильной установкой лопаток, износа лопаток, неплотностей кожуха и больших присосов воздуха через них и по валу, а также из-за не­полного открытия лопаток направляющего аппарата или заслонок.

Сопротивления газоходов протоку дымовых газов увеличи­ваются:

• при увеличении количества газов из-за ненормального избытка воздуха в топке и присосов его в газоходах;

• при наружном загрязнении поверхностей нагрева отложениями золы, уноса, шлака и при изменении расстояний между труба­ми.

При дальнейшем увеличении газового сопротивления КУ, пре­вышающем располагаемый напор дымососа, его производитель­ность снижается, о чем можно судить по уменьшению нагрузки электродвигателя. Улучшение тяги может быть достигнуто только уменьшением сопротивлений газового тракта.

Вопросы к размышлению.

1. Какой водой осуществляется питание котлов-утилизаторов?

2. Каким образом достигается расчетная паропроизводительность КУ?

3. Что такое естественная циркуляция?

4. Что такое кратность циркуляции?

5. Какие виды нарушения циркуляции Вы знаете?

6. Какие требования предъявляются к режиму эксплуатации деаэраторов?

7. Назовите основные неполадки в работе деаэраторов?

8. Чем должны быть оснащены питательные насосы?

9. Каковы основные причины повреждений питательных насосов?

10. Какие повреждения и неполадки могут быть у водяных экономайзеров?

11. В каких условиях работают пароперегреватели КУ?

12. Какая нагрузка КУ является критической?

13. Какие виды промывок пароперегревателей Вы знаете?

14. Каковы достоинства и недостатки общей промывки пароперегревателей?

15. Какие схемы индивидуальной промывки пароперегревателей Вы знаете?

16. Когда промывка пароперегревателя считается завершенной?

17. Каковы основные виды аварий пароперегревателей?

18. В каких случаях понижается температура перегретого пара?

19. Когда повышается температура перегретого пара?

20. Как осуществляется регулирование температуры перегретого пара?

21. От чего зависит температура перегретого пара?

22. Каковы причины ухудшения тяги?

23. Какой способ регулирования воздушного дутья и тяги является более экономичным?

2.5. Водно-химический режим котлов-утилизаторов

2.5.1. Задачи водно-химического режима

Задачи ВХРПравильно и рационально организованный водно-химический режим (ВХР) должен обеспечивать:

• надежную, безопасную, экономичную и экологически совер­шенную эксплуатацию котла, его элементов и вспомогательно­го оборудования;

• снижение интенсивности образования всех видов отложений на внутренних поверхностях нагрева котла и элементах пароводя­ного тракта;

• предотвращения всех типов повреждений внутренних поверх­ностей из-за коррозии;

• получение чистого пара в соответствии с требованиями режим­ной карты;

Водно-химический режим КУ - это комплекс мероприятий, обеспечивающих надежную и экономичную эксплуатацию. К та­ким мероприятиям относятся:

• систематический контроль за качеством химочищенной, пита­тельной и котловой воды, парового конденсата, насыщенного и перегретого пара;

• принятие всех необходимых мер, направленных на устранение причин, вызвавших отклонения от нормируемых показателей качества пара и воды;

• соблюдение режима периодических продувок;

• регулирование величины непрерывной продувки с целью под­держания оптимального солевого баланса котловой воды;

• промывка оборудования от отложений;

• внесение всех необходимых записей в вахтовый журнал и жур­нал химического контроля за водным режимом.

2.5.2. Показатели качества воды и пара

Показатели качества воды и параПоказателями качества являются: жесткость, щелочность, водородный показатель, прозрачность, содержание кислорода, содержание железа, содержание нефтепродукта, солесодержание. Основной показатель качества насыщенного и перегретого пара -это его солесодержание.

Основным показателем качества воды является ее жест­кость. Общая жесткость характеризуется суммарным содержани­ем растворенных в воде солей кальция и магния. Карбонатная же­сткость характеризуется содержанием в воде солей двууглекисло­го кальция и магния, которые при нагревании легко распадаются, выделяя углекислый газ, уходящий из котла с паром, и твердые отложения - накипь, оседающую на поверхностях котла.

Карбонатная накипь может быть твердой, рыхлой, а также порошкообразной (шлам). Некарбонатная жесткость характеризу­ется содержанием в воде сульфатов, силикатов, хлоридов и других солей кальция и магния, которые выпадают из воды только при ее испарении. Постепенно концентрация этих солей в воде при этом повышается, они оседают на поверхностях котла в виде твердой, часто трудноудаляемой накипи. Такова, например, кремниевая на­кипь. Жесткость измеряется в милиграмм-эквивалентах солей на 1 кг воды.

Щелочностью называется общее содержание в воде ве­ществ, обуславливающих при диссоциации или в результате гид­ролиза повышенную концентрацию ионов ОН-. В зависимости от того, какой анион присутствует в воде - НСО, СО или ОН- щелоч­ность называют соответственно бикарбонатной, карбонатной, гидратной. Щелочность измеряется в милиграмм-эквивалентах на 1 кг воды. Щелочность является технологическим показателем процес­са очистки воды при обработке ее известью на ХВО.

Водородный показатель - это отрицательный логарифм концентрации иона водорода, обозначается рН, величина безраз­мерная. Нейтральная среда имеет рН=7, при рН<7 - среда кислая, при рН>7 - среда щелочная. Этот показатель приобретает большой значение в процессах коррозии оборудования.

Прозрачность косвенно характеризует количество содер­жащихся в воде взвешенных веществ. Она выражается в сантимет­рах высоты столба воды, налитой в специальный стеклянный ци­линдр, сквозь который еще возможно чтение печатного шрифта (прозрачность по шрифту).

Содержание железа - это количество железа в воде в микрограммах на 1 кг воды. Этот показатель влияет на коррозию металла оборудования.

Содержание кислорода - важный показатель качества пита­тельной воды, измеряется в миллиграммах на 1 кг воды, влияет на коррозию металла оборудования.

Содержание нефтепродукта - это количество нефтепродукта в миллиграммах на 1 кг воды.

Солесодержание - это общее количество солей в воде или паре, выраженное в миллиграммах на 1кг воды.

Ответственным за водно-химический режим является на­чальник установки, в оперативном плане проведение водного режима осуществляет старший оператор. Для надежной эксплуата­ции КУ необходим систематический контроль за качеством химочищенной, питательной, котловой воды, конденсата, пара. Пра­вильность контролируемых показателей качества пара и воды за­висит от соблюдения правил отбора проб.

2.5.3. Контроль за качеством химочищенной воды, парового конденсата, питательной, котловой воды, насыщенного и перегретого пара

Контроль качества ХОВКонтроль за качеством химочищенной воды и парового кон­денсата осуществляется согласно графика химконтроля. При обна­ружении жесткости в конденсате, превышающей норму, конденсат отключить, выяснить источник его загрязнения и сдренировать. Если содержание котловой воды при этом поддерживается на гра­нице верхних значений норм, необходимо увеличить продувку за­ранее, то есть до увеличения солесодержания котловой воды. При повышении жесткости в химочищенной воде увеличить продувку, сообщить на ХВО.

Иногда в аварийных ситуациях проектом предусматривается подпитка КУ сырой водой. При этом на линиях сырой воды, при­соединенных к линиям химочищенной воды или парового конден­сата, а также к питательным бакам, должны устанавливаться по два запорных органа и контрольный кран между ними. Во время нормальной эксплуатации запорные органы должны находиться в закрытом положении и быть опломбированы, а контрольный кран открыт. Каждый случай подпитки котлов сырой водой должен фиксироваться в журнале по водно-химическому режиму или в вахтовом журнале с указанием длительности подпитки и качества питательной воды в этот период. Подпитка сырой водой котлов, оборудованных устройствами для докотловой обработки воды (фосфатирование), не допускается.

Контроль качества питательной водыПитательная вода контролируется на жесткость, рН, про­зрачность, содержание железа, кислорода, нефтепродуктов, соле-содержание. При повышении жесткости необходимо выявить ис­точник жесткости воды. При повышении содержания железа и нефтепродуктов отключить паровой конденсат, если он является источником загрязнения. Необходимо также увеличить непрерыв­ную продувку и произвести периодическую продувку нижних то­чек. Если качество химочищенной воды соответствует режимной карте, необходимо перейти на подпитку КУ из незадействованных в настоящий момент баков, переключив на эти баки и поступление воды. Загрязненные баки сдренировать, промыть и заполнить во­дой. Если вода из линии поступает загрязненная, то до улучшения ее качества воду в чистые баки не направлять, а загрязненные не дренировать. При увеличении солесодержания питательной воды произвести корректировку величины непрерывной продувки, вы­полнив расчет непрерывной продувки по увеличению солесодер­жания питательной воды. При увеличении содержания растворен­ного кислорода проверить температуру питательной воды, давле­ние в деаэраторе по приборам, установленным на щите в операторной, и по месту, увеличить количество выпара, подать пар на барботаж, то есть проверить режим работы деаэраторов.

Непрерывная продувкаКотловая вода анализируется по двум показателям: щелочность и солесодержание. Как обеспечить требуемое количество котловой воды для получения хорошего пара? Для этого необхо­димо поддерживать солесодержание котловой воды согласно ре­жимной карте, что достигается продувками КУ. Продувкой котлов называется вывод из котла части котловой воды и замену ее пита­тельной. Различают продувку непрерывную и периодическую. Не­прерывная продувка имеет целью поддержания определенной концентрации котловой воды, т.е. содержание солей в ней соглас­но режимной карте. Непрерывная продувка производится из верх­него барабана котла.

Так как обычно солесодержание котловой воды в верхних слоях воды в барабане выше, чем в нижних точках, то продувку из верхнего барабана желательно производить на уровне около 150 мм ниже среднего - для того, чтобы при низшем уровне воды не выдувать из котла пар вместо воды. Труба продувки должна рас­полагаться достаточно далеко от места ввода питательной воды, чтобы с продувочной водой не удалять из котла и чистую пита­тельную воду. Величина непрерывной продувки определяется по результатам теплохимических испытаний и вносится в режимную карту котла. Величину непрерывной продувки от паропроизводи-тельности котла можно рассчитать по формуле:

р - процент непрерывной продувки от паропроизводительности котла;

Sп.в. - солесодержание в питательной воде, мг/кг;

Sн.п. - солесодержание в насыщенном паре, мг/кг;

Sк.в. - солесодержание в котловой воде.

Периодическая продувкаПериодическая продувка предназначена для вывода из котла шлама, который скапливается в нижних точках (барабаны, коллек­тора экранов). Шлам это осажденные соли и примеси, которые не­обходимо удалить из котла, так как накопление шлама может ухудшить циркуляцию в контуре и при обогреве коллектора или барабана горячими газами вызвать перегрев стенок. При большом количестве шлам может быть увлечен в подъемные трубы и, при­кипая к внутренним стенкам, подвергнуть трубы к перегреву. Кроме того, под отложениями шлама в барабане, коллекторах и трубах может происходить коррозия металла. Периодическая про­дувка производится из всех нижних точек котла. Периодичность и количество времени на продувку определяются теплохимическими испытаниями и вносятся в режимную карту котла.

Непрерывная продувка обычно устанавливается в размере 5-10% от паропроизводительности котла - утилизатора. Периодическая продувка осуществляется 1-2 раза в смену в течение 30-60 секунд.

Принципиальная схема продувки парового котлоагрегата с использованием тепла

Рис. 15

Принципиальная схема продувки показана на рис.15а. Котловая вода из барабана 1 направляется в расширитель продувки 2; количество воды регулируется дроссельным вентилем 3, набором диафрагм или системой вентилей по показаниям манометра. Образовавшееся при расширении воды количество пара отводится обычно в термический деаэратор по линии 4. Отделившаяся вода по линии 5 направляется в теплообменник 6 поверхностного типа для подогрева исходной воды перед водоподготовкой. Отдав теплоту, котловая вода сбрасывается в колодец 7, в который иногда для охлаждения подводится техническая вода по трубопроводу 8.

Для получения пара удовлетворительного качества постоянный уро­вень воды в расширителе поддерживают автоматом - поплавковым ре­гулятором; кроме того, имеется линия 9 из парового пространства, на которой установлены обратные клапаны и конденсационные горшки. Иногда вода после теплообменника используется в тепловых сетях закрытой системы теплоснабжения. При наличии в котельной паровых агрегатов с разным давлением продувка из котлоагрегатов с более высоким давлением направляется в агрегаты с низким давлением, а из последних для сокращения потерь осуществляется продувка.

Иногда в котельных малой производительности вместо предохра­нительных клапанов и автоматов поддержания уровня в расширителе устанавливаются, обычный гидрозатвор 1 с высотой замыкающей петли 6,0 м, переливная труба 2 с высотой 7,0 м, а сам расширитель располагается на отметке, обеспечивающей размещение гидрозатвора и переливной трубы, как это показано на рис.15б.

Следует иметь в виду, что увеличение на 1% размера продувки при использовании теплоты повышает удельный расход топлива примерно на 0,2%, а без использования на 0,3%.

Таким образом, контроль солесодержания в котловой воде имеет большое значе­ние для получения качественного пара и сохранности оборудова­ния Накипь, шлам, коррозионные отложения на стенках труб за­трудняют передачу тепла от стенки трубы к воде или пару (в паро­перегревателе), вследствие этого возрастает температура металла стенки трубы и уменьшается ее прочность, при этом из-за большо­го испытываемого давления в трубе могут образовываться отдулины свищи и разрывы труб. Особенно опасны внутренние загряз­нения труб экранов, первых рядов труб котла и труб пароперегревателей, находящихся в зонах высоких температур топочных га­зов.

Контроль за качеством пара необходим для своевременного обнаружения неисправности сепарационных устройств, попадания котловой воды в пар и в целом для подтверждения соответствия водного режима всем необходимым условиям получения качест­венного пара.

2.5.4. Сепарирующие устройства.

Сепарирующие устройства барабанных паровых котлов предназнача­ются для отделения от насыщенного пара, образовавшегося в котле, содер­жащихся в нем капель воды. В этих каплях в растворенном состоянии на­ходится соответствующее количество тех примесей, которые содержатся в котловой воде; таким образом, с этими каплями пар, выходящий из ба­рабана котла, выносит некоторое количество минеральных примесей.

После испарения капель воды в пароперегревателе вынесенные соли отлагаются на внутренней поверхности змеевиков, вследствие чего ухудша­ются условия теплообмена и возникает нежелательное повышение темпера­туры трубок пароперегревателя. Соли могут также отложиться в армату­ре паропроводов, приводя к нарушению ее плотности и в проточной части паровой турбины, приводя к снижению экономичности ее работы и созда­вая вибрацию.

Капли воды образуются при прохождении пара через поверхность воды в барабане (зеркало испарения). Проходя через воду, пар разрывает ее поверхностный слой, в результате чего образуются капли, ко­торые выбрасываются в паровое пространство барабана, причем мелкие капли уносятся паром. Унесенную влагу разделяют на грубодисперсную (сепарируемую), которую можно сравнительно легко отделить от пара ме­ханическими средствами, и мелкодисперсную (несепарируемую), которую механическими средствами отделить от пара не удается.

Влажный пар характеризуется влажностью его и солесодержанием. Влажностью насыщенного пара называют отношение массы содер­жащейся в нем влаги к общей массе влажного пара, выраженное в процен­тах. Солесодержанием пара называют отношение

где W - средняя влажность насыщенного пара, %

Ск.в. - содержание солей в котловой воде, мг/кг.

Влажность пара, выходящего из барабана котла, увеличивается с по­вышением паронапряжения зеркала испарения, т. е. с возрастанием отношения часового количества пара, произведенного кот­лом (м³/ч), к площади зеркала испарения (м²), с повышением паронапря­жения парового объема котла, т. е. с повышением отношения часового количества пара, произведенного котлом (м³/ч), к объему парового пространства барабана (м³), и с подъемом уровня воды в барабане.

Осложнения, вызываемые уносом котловой воды, требуют снижения влажности и солесодержания пара, выходящего из барабана котла. В прин­ципе это может быть достигнуто уменьшением рабочего пapoнaпpяжeния зеркала испарения и парового объема барабана. Однако для котла данной производительности уменьшение этих параметров связано с увеличением размеров барабана котла и, следовательно, удорожанием его; поэтому та­кой способ снижения влажности пара не является целесообразным.

Снижения влажности пара достигают рациональной организацией ввода пароводяной смеси в барабан, обеспечением равномерного распреде­ления пара в паровом пространстве барабана, а также установкой специаль­ных устройств - сепараторов, предназначенных для отделения ка­пель котловой воды от пара. В сепараторах используют различные механи­ческие эффекты, как-то гравитацию, инерцию, пленочный эффект и др.

Гравитационная сепарация осуществляется, естественно, в процессе движения пара в барабане котла вверх, к выходу из него. Для выравнивания скорости подъема пара по барабану в его водяное простран­ство (Рис. 16а) погружают дырчатый лист 1. Для дополнительного выравнивания скорости подъема пара в барабане ставят пароприемный дыр­чатый лист 2, что также улучшает гравитационную сепарацию.

Схемы сепарационных устройств

Рис. 16

Инерционная сепарация (рис. 16 б и в) осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в бара­бан котла из экранных или кипятильных труб, путем установки отбойных щитков 3. В результате вода из пароводяной смеси как более плотная (инертная) выпадает из потока, а пар как менее плотный (инертный) поднимает­ся к выходу их барабана. Сепарация может быть улучшена установкой на пути пара жалюзийной решетки 4, в которой пар претерпевает дополни­тельные изменения направления движения, в результате чего (также под воздействием силы инерции) происходит дополнительное отделение ка­пель воды от пара.

На инерционном принципе построена и циклонная сепара­ция (рис. 16 г), осуществляемая подачей пароводяной смеси в центробежные циклоны 5, в которых вода отбрасывается к стенкам и затем стекает в водяное пространство барабана, а пар выходит через цент­ральную трубу циклона. Циклонная сепарация очень эффективна. Циклоны можно устанавливать в барабане либо выносить наружу.

Пленочная сепарация основана на том, что при ударе влажного пара о развитую твердую увлажненную поверхность мельчайшие частицы влаги, содержащейся в паре, прилипают к этой поверхности, образуя на ней сплошную водяную пленку. Влага в этой пленке дер­жится достаточно крепко и не отрывается струей пара, но вместе с тем при вертикальном или наклонном расположении стенки беспрепятственно и беспрерывно стекает. Эффект пленочной сепарации используется в швеллерковых сепараторах (рис. 16 д) в которых разви­тая твердая поверхность для образования пленки создается системой наклонно расположенных и входящих один в другой швеллерков 6.

Применение сепарационных устройств позволяет снизить содержание влаги в паре до 0,1-0,15%.

Какие неисправности возможны в сепарационных устройствах? К распространен­ным неисправностям относятся неплотности в результате недос­татков монтажа или ремонта, выполнения монтажа или сборки по­сле ремонта с отступлениями от проекта. Неплотности ведут к пропуску части загрязненного пара помимо сепарационных устройств и к ухудшению качества.

2.5.5. Фосфатирование котловой воды

Значение фосфатной обработки котловой воды.

В составе питательной воды присутствуют вещества, которые не полностью растворяются в воде в условиях работы котлов. К ним от­носятся соединения кальция и магния, а также оксиды железа, меди, цинка, алюминия. В котлах вследствие испарения воды концентрация растворенных в ней солей увеличивается и некоторые из них будут выпадать в виде твердого вещества (накипи) на поверхности металла или в виде шлама в объеме котловой воды.

Шлам - рыхлые отложения, получающиеся в результате оседания, скопления и уплотнения взвешенных веществ, содержащихся в воде.

Накипь - Плотные отложения, возникшие на поверхности нагрева котла или охлаждения из воды или под её воздействием и способные нарушать нормальную работу котла.

Такие вещества, как сили­кат кальция, сернокислый кальций, гидрооксид магния, фосфат магния, выделяются из котловой воды в твердом виде, образуя преиму­щественно накипь.

Карбонат кальция, гидроксилаппатит, силикат магния выделяют­ся в виде шлама.

Накипные и шламовые отложения в равной мере опасны для ра­боты паровых котлов. С целью предотвращения образования в котлах твердой кальциевой накипи и защиты их от коррозии ведут фосфат­ную обработку котловой воды.

Режим фосфатирования.

Фосфатирование котловой воды следует применять на всех бара­банных котлах давлением 16 ат. при жесткости питательной воды бо­лее 1 мкг-экв/ кг. Для обеспечения хорошего качества пара необходи­ма возможно более равномерная работа всего объема барабана. Ввод фосфатов, как правило, должен производиться непрерывно и по всей длине барабана. Трубы с отверстиями для подачи фосфатов должны располагаться в барабане вблизи мест ввода питательной воды. Так например, если бы фосфаты вводились периодически и в одно место барабана, могло бы происходить резкое вспенивание воды и ухудше­ние качества пара.

Для фосфатирования котловой воды могут применяться тринатрийфосфат и смесь тринатрийфосфата с кислыми фосфатами. В от­дельных случаях допускается применение аммонийфосфата.

При фосфатировании необходимо поддерживать концентрацию свободных фосфатов в котловой воде не ниже следующих значений:

а) для котлов без ступенчатого испарения - не менее 5 и не более15 мг/кг;

б) для котлов со ступенчатым испарением - в чистом отсеке не ме­нее 5 и не более 10 мг/кг, в соленом отсеке не более 75 мг/кг. В некоторых случаях целесообразно применение пониженного

избытка фосфатов в котловой воде. При этом избыток фосфатов в котловой воде должен быть:

а) для котлов без ступенчатого испарения - 1 - 5 мг/кг;

б) для котлов со ступенчатым испарением - в чистом отсеке 1 - 5 мг/кг, в соленом отсеке не более 30 мг/кг.

Схемы фосфатирования.

Тринатрийфосфат вводится в котел в виде раствора определенной концентрации. При этом он может подаваться по двум схемам: цен­тральной и индивидуальной. Центральная схема ( Рис. 17) отличается тем, что раствор фосфата вводится в каком-либо месте питательного тракта до питательных насосов из расчета потребности всех работаю­щих котлов. Эта схема проста в обслуживании и удобна в эксплуата­ции. Однако применение ее не всегда возможно.

Схема централизованного ввода фосфата в котлы

Рис. 17

1 - линия химически обработанной воды; 2 - питательные насосы; 3 - котлы; 4 - деаэратор; 5 - возможные места ввода фосфатов.

Если питательная вода обладает повышенной жесткостью (более 5 мкг-экв/кг), то централизованный ввод тринатрийфосфата приводит к заносу регенеративных подогревателей высокого давления и водяных экономайзеров котлов отложениями, так как в слабо щелочной среде кальций образует с ионом РО фосфорит кальция, склонный давать плотные вторичные отложения. Поэтому применение рассматривае­мой схемы допустимо, если жесткость питательной воды меньше 5 мкг-экв/кг.

Схемы ввода раствора фосфата в котлы при помощи на­сосов-дозаторов.

Рис. 18

В индивидуальной схеме раствор фосфатов подается в каждый котел в отдельности и вводится непосредственно в барабан. В качест­ве дозаторов широко применяют плунжерные насосы специальной конструкции, которые устанавливаются на каждый котел в отдельно­сти (Рис. 18 а), либо группой на все котлы (Рис. 18 б).

Раствор тринатрийфосфата приготовляется в гидравлической мешалке 6 (Рис. 18) на горячей умягченной питательной воде или кон­денсате. При использовании холодной воды раствор подогревают па­ром. Концентрация приготовляемого раствора обычно принимается в пределах 5-8%. Приготовленный (первичный) раствор фосфата про­пускается насосом 5 через механический фильтр 4 и далее в расход­ные баки 3, в которых он разбавляется до необходимой рабочей кон­центрации.

2.5.6. Оснащение КУ устройствами для отбора проб пара и воды

Устройства для отбора проб пара и воды предназначены для эксплуатационного контроля за водно-химическим режимом кот­лов-утилизаторов.

Технические требования к устройствам для отбора проб пара и воды и оборудование пробоотборных линий

Устройства для отбора проб должны изготавливаться по чертежам, выполненным с учетом требований, изложенных в РД 24.031.121-91 Методические указания "Оснащение паровых ста­ционарных котлов устройствами для отбора проб пара и воды".

Устройства изготавливают из материалов, предусмотренных "Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и во­догрейных котлов" и "Правилами устройства и безопасной экс­плуатации трубопроводов пара и горячей воды", утвержденными Госгортехнадзором.

Технические требованияТрубопроводы и змеевики холодильников всех отборов проб пара и воды для котлов выполняются из стали марки 08Х18Н10Т по ТУ 14-3-460-75. Допускается применение труб из стали марки 12Х18Н12Т и 12Х18Н10Т по ТУ 14-3-796-79 ГОСТ 9941-81.ГОСТ 14162-79.

Вентили запорные и регулирующие для всех отборов проб должны применяться из стали 12Х18Н12Т по ГОСТ 5632-72. До­пускается применение вентилей Ду 6 15нж45бк из стали 14Х17Н2 по ГОСТ 5632-72. Вентили регулирующие и запорные могут выполняться из стали 20 в случаях, если трубопроводы и змеевики холодильников выполнены из стали марки 20 по ТУ 14-3-460-75.

Запорные вентили выбираются по параметрам (давление и температура) среды, поступающей в линии отбора пробы. Первые запорные вентили устанавливаются сразу же после устройства для отбора пробы, вторые вентили группируются в удобном для об­служивания месте, которое выбирается с учетом расположения хо­лодильников. Допускается установка этих двух запорных вентилей у пробоотборного устройства в случае удобного подхода к нему.

Холодильники должны монтироваться вертикально. Каждая группа холодильников должна иметь самостоятельную линию ох­лаждающей воды с разводкой по отдельным холодильникам. Ли­ния охлаждающей воды для холодильников не должна быть связа­на с другими объектами установки (дымососами, вентиляторами). Сливная труба охлаждающей воды от группы холодильников должна выходить либо в общую дренажную канаву, либо в общий дренажный трубопровод без давления.

Пробоотборные линии выполняются из труб размером 10х12 мм. Допускается применение труб размером 16х2,5 мм. На пробо-отборной линии после устройства для отбора пробы последова­тельно располагаются:

• два запорных вентиля Ду 6;

• холодильник;

• дроссельный игольчатый вентиль Ду 6 для котлов низкого и среднего давления;

Допускается применение вентилей Ду 10. Длина пробоотборной линии должна быть минимальной в целях предотвращения осаждения примесей из пробы и запаздывания показаний.

Трубопроводы и змеевик холодильника точек отбора проб, где контролируется содержание растворенного кислорода и желе­за, должны выполняться из стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941-81.

Вопросы к размышлению:

1. Задачи водно-химического режима.

2. Что такое жесткость, щелочность, водородный показа­тель?

3. Какие показатели качества воды влияют на процесс кор­розии металла?

4. Допускается ли подпитка КУ сырой водой?

5. Как осуществляется контроль качества питательной во­ды?

6. Зачем производят периодическую продувку КУ?

7. Что такое продувка котла?

2.6. Коррозия поверхностей нагрева котельных агрегатов

Коррозия - разрушение металла под действием внешней среды в результате химических или электрохимических процессов.

По месту возникновения бывает наружная и внутренняя коррозия.

По характеру разрушений бывает равномерная (равномерно разрушается вся поверхность металла) и местная (разрушение отдельных участков).

Местная коррозия:

• язвенная, когда образуются язвы входящие глубоко в металл;

• точечная - когда язвы имеют диаметр, не превышающий 1 мм;

• межкристаллитная - разрушение металла происходит по границам зерен.

Наружная коррозия - низкотемпературная и высокотемпературная.

• низкотемпературная: кислородная и сернокислотная.

• высокотемпературная - ванадиевая (только при сжигании мазута).

Кислородные коррозии подвержены воздухоподогреватели, когда в них поступает холодный воздух, и водяные экономайзеры, когда в них подают слишком холодную воду. В этих случаях в зоне воздухоподогревателя или водяного экономайзера, близкой к месту входа в них воздуха или воды, температура труб становится более низкой, чем температура конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах. На трубах начинает оседать влага, причем растворенный в ней кислород, вступает во взаимодействие с металлом труб, разъедая их. В результате коррозии воздухоподогревателей идет переток воздуха в газовый поток, увеличивается количество дымовых газов, перегружается дымосос, снижается производительность котла из-за недостатка тяги и дутья. Кислородную коррозию устраняют подогревом воздуха, поступающего в воздухоподогреватель до температуры, превышающей на 510С точку росы, для чего устанавливают калориферы.

Сернокислотная коррозия может возникнуть при сжигании топлива с высоким содержанием серы. Коррозия происходит оттого, что часть серы топлива окисляется не до SО2 (сернистый ангидрид), а до серного ангидрида SО3, который, соединяясь с водяными парами, содержащимися в дымовых газах, образует Н2SО4. Для уменьшения сернокислотной коррозии часть воздухоподогревателей выполнены из чугунных ребристых труб, либо защищают места, подверженные коррозии, не коррозирующим покрытием (эмалью). При сжигании мазута уменьшения этой коррозии можно достигнуть ведением режима горения при очень малых избытках воздуха (1,021,05), что уменьшает количество SО2, переходящего в SО3 в процессе горения.

Ванадиевая коррозия бывает в котлах высокого и сверхвысокого давления. Защита: применение различных присадок.

Внутренняя коррозия: химическая и электрохимическая.

• Химическая  пароводяная.

• Электрохимическая - коррозия под действием О2 и СО2 и щелочная коррозия.

Кислородная коррозия - идет в трубах водяных экономайзеров при взаимодействии металла трубы с О2 и углекислотой. Основной способ предотвращения тщательная деаэрация питательной воды; после деаэрации вводится гидразин, который химически связывает коррозионно-активные газы.

Пароводяная коррозия - воздействие на металл перегретого водяного пара, имеет место в пароперегревателях высокого и за критического давления.

Щелочная коррозия - возникает в испарительных поверхностях нагрева в результате взаимодействия металла с едким натрием, при высокой концентрации его в котловой воде и высокой температуры. Разновидность щелочной коррозии - межкристаллитная коррозия в вальцовочных и заклепочных соединениях, под влиянием местных высоких механических напряжений, при наличии высокой щелочности котловой воды. Предотвращение щелочной коррозии достигается уменьшением агрессивных свойств котловой воды путем поддержания в ней определенного соотношения концентраций гидратной щелочности и других ионов.

Внешние факторы коррозии:

• кислород;

• СО2;

• рН;

• подогрев воды;

• скорость движения воды;

• тепловые нагрузки поверхностей нагрева;

• различные химические соединения.

1. Кислород.

Влияние кислорода на скорость коррозии проявляется в двух направлениях: О2 увеличивает скорость коррозии и вызывает резкое снижение концентрации ионов Fe ² вследствие окисления их до Fe ³, оба процесса способствуют развитию коррозии.

2. Влияние угольной кислоты.

Особенность коррозии под действием угольной кислоты в том, что в воде она не полностью диссоциирует на Н и НСО3¯, но и в воде большое количество молекул Н2СО3. В присутствии угольной кислоты коррозия ускоряется.

3. рН.

В некотором интервале значений рН скорость коррозии становится почти постоянной, но с повышением концентрации О2, скорость коррозии увеличивается. При рН>10, скорость коррозии стали при всех концентрациях О2 практически равна 0.

4. Влияние температуры.

Повышение температуры воды должно ускорять коррозию металла. При кислородной коррозии влияние температуры неоднозначно.

В открытых системах, где при подогреве Н2О возможно выделение растворенных в ней газов, коррозия вначале увеличивается с ростом температуры, а затем уменьшается, так как с ростом температуры снижается растворимость О2. При 6070С - скорость коррозии максимальна.

В закрытых системах (подогреватели), где отсутствуют условия для удаления О2, нагрев Н2О приводит к непрерывному повышению скорости коррозии. Повышение температуры Н2О, содержащей угольную кислоту, ускоряет диссоциацию молекул последней, с соответствующим увеличением концентрации ионов водорода и скорости коррозии. Скорость кислородной коррозии стали, в присутствии Н2СО3, максимальна в интервале 50-70С. Коррозия с выделением водорода, при повышении температуры, непрерывно возрастает.

Таким образом, при наличии угольной кислоты, особенно в горячей воде, процесс коррозии развивается с заметным выделением водорода даже в присутствии растворенного О2. Увеличение концентрации Н2СО3 не влияет на коррозию с поглощением О2, в то время как коррозию с выделением водорода оно усиливает.

5. Влияние скорости движения жидкости.

При высокой концентрации растворенного в воде О2, интенсивность коррозии возрастает с увеличением скорости потока до некоторого предела. Это явление наблюдается лишь в нейтральных или слабощелочных водах. В воде, содержащей свободную кислоту, оно не происходит.

6. Роль тепловых нагрузок.

Тепловая нагрузка (плотность теплового потока) - важный фактор коррозии. Увеличение тепловой нагрузки приводит к повышению концентрации содержащихся в котловой воде веществ, за счет интенсивности ее испарения.

Вопросы к размышлению:

1. Что такое коррозия?

2. На какие виды подразделяется коррозия?

3. Назовите виды внутренней коррозии?

4. Как предотвратить кислородную коррозию?

5. Назовите основные факторы коррозии?

6. Как влияет на скорость коррозии кислород?

7. Ускоряется ли процесс коррозии в присутствии угольной кислоты?

3. Резюме.

Пройдя обучение, студент изучил конструкцию котлов - утилизаторов, требования по эксплуатации, водно-химическому режиму, знает предъявляемые к нему требования по выполнению должностных обязанностей.

4. Контрольные вопросы

1. Каково назначение котлов-утилизаторов?

2. Какие вторичные энергоресурсы используют в КУ?

3. Как классифицируются КУ по конструктивному выполнению?

4. На сколько групп подразделяются КУ в зависимости от температуры греющего теплоносителя?

5. Какие КУ относятся к котлам с низкими параметрами?

6. Как классифицируются деаэраторы по давлению?

7. Что такое деаэрация воды?

8. Как подразделяются атмосферные деаэраторы?

9. В каких КУ устанавливаются чугунные водяные экономайзеры?

10. В каких КУ устанавливаются стальные гладкотрубные экономайзеры?

11. Как классифицируются пароперегреватели в зависимости от схемы движения пара?

12. Какие пароперегреватели устанавливают в КУ низкого и среднего давления?

13. От чего зависит естественная тяга?

14. Что такое кратность циркуляции?

15. Какова кратность циркуляции для котлов с естественной циркуляцией?

16. Какова кратность циркуляции для КУ с многократной принудительной циркуляцией?

17. Какие нарушения циркуляции вы знаете?

18. При каких условиях может возникнуть расслоение потока пароводяной смеси?

19. При каких условиях происходит опрокидывание циркуляции?

20. В каком случае промывка пароперегревателя считается завершенной?

21. Что представляет собой поверхностный пароохладитель?

22. Какие факторы влияют на температуру перегретого пара?

23. Что происходит при снижении температуры питательной воды КУ?

24. Каковы причины ухудшения тяги?

25. Какой способ регулирования дутья и тяги является наиболее экономичным?

26. Каковы задачи ВХР КУ?

27. Каковы основные показатели качества насыщенного и перегретого пара?

28. Каковы основные показатели качества воды?

29. Какие виды жесткости Вы знаете?

30. Что характеризует прозрачность?

31. Кто является ответственным за ВХР КУ?

32. Допускается ли подпитка КУ сырой водой?

33. По каким показателям анализируется котловая вода?

34. По каким показателям контролируется питательная вода?

35. Что такое продувка котла?

36. Какие бывают продувки?

37. К чему ведет увеличение процента продувки?

38.Какая продувка производится из верхнего барабана?

39. По какой формуле можно подсчитать процент непрерывной продувки?

40. В каком размере устанавливается непрерывная продувка?

41. В каких случаях запрещается производить продувку котла?

42. Можно ли при термических ожогах смазывать обожженные участки мазями, жирами, маслами?

43. Как поступить при тяжелых термических ожогах?

44. Назначение сепарирующих устройств?

45. Какие виды сепарации пара Вы знаете?

46. Какие факторы влияют на качество пара?

47. Для чего производится щелочение КУ?

48. Кто назначается ответственным за щелочением?

49. Какую щелочность котловой воды поддерживают во время щелочения?

50. Заполняется ли при щелочении раствором щелочи пароперегреватель?

51. В каких пределах может быть изменена продолжительность щелочения?

52. Как часто производится химический контроль при щелочении?

53. Какое количество едкого натрия и фосфатов необходимо для щелочения котлов II группы загрязненности?

54. В каких случаях производят фосфатирование котловой воды?

55. Какие отложения более опасны для котлов-утилизаторов?

56. Где должны располагаться трубы с отверстиями для подачи фосфатов?

57. Какая посуда используется для отбора проб пара и воды?

58. Когда отбираются пробы на содержание железа?

59. При каких режимах следует отбирать пробы воды и пара?

60. Можно ли отбирать парящие или капающие пробы?

5. Ситуационные примеры

1. Шум в области газохода пароперегревателя.

Причина: повреждение труб пароперегревателя.

Способ устранения: остановить котел для ремонта.

2. Вскипание воды в котле (вспенивание).

Причины:

а) резкое увеличение расхода пара и снижение давления в котле;

б) повышение солесодержания или щелочности котловой воды;

в) подача в котел химреагентов в большом количестве.

Способы устранения:

а) прекратить подачу топлива, остановить вентилятор и дымосос, прикрыть шибер за котлом;

б) открыть продувку котла и дренаж пароперегревателя и паро­провода;

в) прекратить ввод фосфатов, если он в это время производился;

г) отобрать пробы котловой воды и далее действовать по указанию старшего по смене.

3. Возросло сопротивление пароперегревателя.

Причина: отложение солей на внутренних стенках труб паропере­гревателя.

Способ устранения: проверить ведение режима продувок, работу указателя уровня воды в барабане, снизить нагрузку котла.

4. Изменение цвета дымовых газов из трубы.

Причина: повышен расход топлива на горение.

Способ устранения: проверить давление и расход топлива, срав­нить с режимной картой, сменить мазутную форсунку.

5. Повышение температуры перегретого пара выше значений ре­жимной карты.

Причины:

а) неисправность показывающего прибора;

б) неплотное закрытие предохранительного клапана на барабане после срабатывания.

Способы устранения:

а) закрыть предохранительный клапан вручную;

б) проверить прибор.

6. Увеличение содержания кислорода в питательной воде.

Причины:

а) снижение расхода пара в деаэраторе

б) низкая температура исходной воды на подачу в головку деаэра­тора;

в) нарушена целостность тарелок в деаэрационной колонне.

Способы устранения:

а) увеличить расход пара на выпар;

б) увеличить расход пара на подогреватель ХОВ;

в) вывести из работы деаэрационнцю колонку, произвести реви­зию и ремонт.

7. Снижение уровня воды в барабане котла-утилизатора.

Причина: появление свищей в трубной системе котла-утилизатора.

Способ устранения: сравнить расходы питательной воды и пара, проверить состояние и работоспособность непрерывной и перио­дической продувок, при этом периодическую продувку надежно закрыть, а непрерывную уменьшить.

8. Гидроудары в корпусе деаэратора после включения пара на барботаж при пуске деаэратора.

Причина: высокий уровень воды в барабане котла-утилизатора.

Способы устранения:

• Сбросить уровень в баке деаэратора;

• Повторить пуск деаэратора.

9. При нормальном режиме деаэрации анализ по кислороду превышает норму согласно режимной карте.

Причина:

а) нарушение горизонтальности тарелок в деаэрационной колонке;

б) худой змеевик холодильника для отбора проб питательной воды.

Способы устранения:

а) Остановка на ремонт деаэратора;

б) Опрессовать холодильник для отбора проб пара и воды, отремонтировать змеевик.

10. Отсутствие фосфатов в барабане котла-утилизатора после пуска фосфатных насосов.

Причина:

а) закрыт вентиль от барабана;

б) забита нагнетательная либо всасывающая линия.

Способы устранения:

а) Проверить арматуру;

б) Обстучать трубопроводы всоса и нагнетания;

в) Запустить насос в работу.

11. Холодильник отбора проб не охлаждает пробу до температуры 40С.

Причина: отсутствие воды на охлаждение.

Способ устранения: Проверить охлаждающую воду на пробоотборнике, открыть или прочистить трубопровод охлаждающей воды.

12. Солесодержание насыщенного пара постоянно превышает норму качества.

Причина: забита линия непрерывной продувки.

Способ устранения: Отрегулировать непрерывную продувку.

13. Превышение солесодержания котловой воды.

Причина: неудовлетворительная периодическая и непрерывная продувки.

Способ устранения: Проверить арматуру нижних точек и непрерывной продувки.

14. Постепенно снижается солесодержание котловой воды.

Причина: идет самопродувка.

Способ устранения: Проверить арматуру нижних точек и на линии непрерывной продувки.

15. Завышение уровня в барабане котла-утилизатора.

Причина:

а) неисправен регулирующий клапан на линии питательной воды;

б) отказал прибор, показывающий уровень в барабане.

Способы устранения:

а) Перевести котел-утилизатор на ручное регулирование подачи питательной воды;

б) Вызвать дежурного прибориста, до устранения неисправности прибора контролировать уровень в барабане по водоуказательным колонкам.

16. Понижение давления в котле.

Причины:

а) уменьшение температуры дымовых газов:

б) отказ прибора, показывающего давление на щите в операторной;

в) остановился дымосос;

г) разгерметизация котла или трубного пучка.

Способы устранения:

а) Прижать задвижку на линии пар с котла;

б) Проверить давление по манометру на барабане котла по месту;

в) Перевести дымовые газы помимо котла, котел остановить, вызвать дежурного электрика;

г) Аварийный останов котла.

17. Понижение температуры перегретого пара.

Причина: вспенивание котловой воды и вынос пены в пароперегреватель (из-за большого содержания фосфатов в котловой воде).

Способ устранения: Проверить содержание фосфатов и довести до нормального значения их дозирование.

18. Разрыв водоуказательных стекол на барабане котла.

Причины:

а) наличие дефектов (трещины и др.);

б) перекос стекла в водоуказательной колонке при установке;

в) резкие температурные колебания (котел-утилизатор установлен вне помещения; сквозняки в котельной; если КУ стоит в здании)

Способы устранения:

а) Отключить водоуказательную колонку и заменить стекло, перед установкой тщательно осмотреть стекло;

б) Установку стекол поручать только достаточно подготовленным для этого лицам;

в) Устранить колебания температуры в районе барабана, при подъеме давления периодически производить продувку стекол.

6. Литература

1. Устройство и эксплуатация котлов. Под ред. Вергазов В.С. М., Недра 2011 г.

2. Наладка котельных установок. Справочник

3. Киселев Н.А. Котельные установки. М., 1979 г.