Паровые котлы ТЭС

Расчет прочности

В основу расчета положен принцип оценки прочно­сти по предельной нагрузке при расчетном давлении ра­бочего тела, что позволяет более полно и точно учиты­вать условия работы металла. Расчетным является дав­ление на выходе из агрегата, увеличенное на гидравли­ческие потери при номинальной нагрузке тракта от вы­ходного коллектора пароперегревателя до места распо­ложения рассчитываемого элемента 2Др; заполнение элементов водой или пароводяной смесью учитывается гидростатическим давлением столба, расположенного

Таблица 25.1

Основные характеристики сталей, применяемых для изготовления поверхностей нагрева

Механические свойства при

Комнатной температуре

Предел

Предел

Относитель­

Ударная

Прочности,

Текучести,

Ное удлине­

Вязкость,

МПа

МПа

Ние, %

КН/м

Содержание легирую­щих элементов. %

Область применения

Марка стали

Малоуглеродистые^(нелегированные)3стали перлитного-класса

15К 20К

352 402

215 245

25 23

685 590

Барабаны и сосуды паровых котлов, ра­ботающих под давлением менее 6 МПа при темпеуатуре менее 450°С

22К

500

245

22

835

Барабаны паровых котлов при давлении 6—12,5 МПа

10 20

=

335 402

205 205

31 24

490

Сосуды и трубопроводы, работающие при температуре среды менее 450°С; тру­бы поверхностей нагрева из стали 20 при температуре менее 480— 500°С

Низколегированные стали перлитного класса

16ГНМА

Мп = 0,8-4-1,1 № = l-r-1,3 Мо = 0,4-т-0,55

500

335

16

685

Барабаны паровых котлов при давлении 14—18,5 МПа

15ГС

Мп = 0,9-4-1,3 Б1 = 0,74-1,0

470—590

343

16

490

Трубопроводы питательной воды при дав­лении 38 МПа и /С1<450°С

12МХ

Сг = 0,44-0,6 Мо = 0,44-0,6

412

205

22

685

Коллекторы и трубопроводы, работаю­щие при температуре пара до 475— 540°С: из стали 12МХ-до 510°С и из стали 15ХЭД— до 540°С, трубки па­роперегревателей при tCT 540-г-560*С

15ХМ

Сг = 0,84-1,1 Мо = 0,44-0,6

430

215

21

590

12Х1МФ

Сг= 0,94-1,2 Мо = 0,254-0,35 V = 0,154-0,3

440

225 ■

21

590

Трубы парового котла и паропроводы при tCT < 580°С

15Х1М1Ф

Сг= 1,14-1,4 Мо = 0,94-1,2 V = 0,24-0,3

577

343

16

490

Пароперегреватели и паропроводы при fCT<580°C

12Х2МФСР

Сг = 1,64-1,9 Мо= 0,54-0,7 V = 0,24-0,35 Si = 0,44-0,7 В = 0,005

470

235

21

590

Пароперегреватели, работающие при tCT до 580ЭС

12Х2МФБ

Сг = 2,14-2,6 Мо= 0,54-0,7 V= 0,2-^0,35 Nb = 0,54-0,8

392

30

——

Пароперегреватели, работающие при іст до 560°С

Высоколегированные

Стали аустенитного класса

Х14Н14В2М

Сг = 134-15 Ni — 134-15 W= 24-2,75 Мо = 0,454-0,6

540

215

35

Пароперегреватели и паропроводы, рабо­тающие при tCT 650*С

12Х18Н12Т

Сг = 174-19 N1= 114-13 Т1<0,65

540

215

35

Х16Н9М2

Сг= 15,54-17 № = 8,54-10 Мо = 1,5—2

590

245

70

2940

Паропроводы, работающие при темпера­туре пара до 650°С

Продолжение табл. 25.1

Марка стали

Содержание легирую­

Механические свойства при комнатной температуре

!

Область применения

J і

Щих элементов, %

1 Предел прочности, МПа

Предел текучести, МПа

Относитель­ное удлине­ние, %

Ударная вязкость, кН/м

09Х14Н19В2БР

Сг = 13^-15 N1= 184-29 W = 24-2,3 Nb = 0,94-1,3 В = 0,005

490

215

38

1380

Паропроводы, рлботающие при темпера­туре пара до 700°С: пароперегрева - тельные трубы при tCJ < 700°С

Х16Н16В2МБР

Сг = 15-И 7 N1 = 15-4-17 W = 2—3 Мо = 0,4-4-0,9 Nb = 0,6-4-1,0 В= 0,005

510

215

38

1380

Паропроводы и пароперегреватели при tCT до 700° С

Х16Н14В2БР

Сг = 15-4-17 N1 = 13-4-15 W= 2-4-2,75 Nb = 0,9-4-1,3 В = 0,005

520

235

38

1380

Над рассчитываемым элементом Дрг. ст. Следовательно, расчетное давление

Р=рпп+2др+дрг. ст. (25.3)

Гидравлические сопротивления и давление столба учитываются, если их сумма превышает давление за па­роперегревателем не менее чем на 3%. Дополнительной является нагрузка, обусловленная силой тяжести, дей­ствующей на этот элемент, и присоединенных к нему деталей. Дополнительную нагрузку регламентируют пре­дельными значениями, вызывающими соответствующее снижение запаса прочности по сравнению с прочностью, определяемой расчетом по давлению.

Расчетная температура зависит от условий обогрева и охлаждения рабочей поверхности. Для необогреваемых элементов расчетная температура принимается равной температуре рабочей среды: для барабана — температу­ра насыщения при давлении в нем; в коллекторах по­верхностей нагрева и соединяющих трубопроводах — температура протекающей через них рабочей среды.

Для обогреваемых элементов расчетную температу­ру вычисляют по формуле (10.10), учитывающей харак­тер теплового воздействия на поверхность нагрева. При этом должны быть рассмотрены различные участки па­кета, имеющие как наивысшую температуру пара, так и наибольшую тепловую нагрузку. Учитывают также, что некоторые трубы или группа труб этой поверхности работают с тепловой разверкой Д^раэв, т. е. со средой, имеющей температуру, превышающую среднюю расчет­ную температуру. Это превышение известно из расчета агрегата или определяется в результате его испытания. Для каждого конкретного случая формула упрощается и расчетная температура определяется в соответствии с рекомендациями, приведенными в [2, 4].

Допускаемое напряжение. Под номинальным допус­каемым напряжением понимают напряжение, используе­мое в расчетах для определения минимальной толщины стенки и максимально допускаемого давления при при­нятых условиях работы и качестве металла.

Номинальное допускаемое напряжение выбирается по

Одной из характеристик прочности: о^ —пределу проч­ности при 20°С; Од°2 и Од2 — условному пределу теку­чести при 20°С и расчетной температуре; <^дп1(р—услов­ному пределу длительной прочности при расчетной тем­пературе, соответствующей разрушению через 105 ч, и З'п1°/ — условному пределу ползучести при расчетной

Температуре, соответствующей деформации 1% за 105 ч. Номинальное допускаемое напряжение принимается рав­ным наименьшему значению из перечисленных характе­ристик прочности, деленному на соответствующий коэф­фициент запаса. В [4] даются формулы для определе­ния допускаемых напряжений в зависимости от металла и расчетной температуры.

Основной конструктивной формой элементов паро­вых котлов и парогенераторов, работающих под давле­нием рабочей среды, является цилиндрическая форма (барабаны, коллекторы и трубы поверхностей нагрева паровых котлов ТЭС, корпуса, камеры и трубы тепло­обменников АЭС). Цилиндрические элементы, подвер­женные внутреннему давлению, рассчитывают по общим формулам:

Прибавка должна компенсировать возможное уменьшение толщины стенки в пределах требований стандарта или технических условий, утонение материала в местах гибов, потери на окалинообразование в тече­ние расчетного срока службы.

Расчет барабана. Барабан относится к числу наи­более напряженных элементов парового котла. В нем возникают напряжения следующих видов: от внутрен­него давления при параметрах рабочей среды; термиче­ские напряжения, включающие напряжения от разности температуры по толщине стенки барабана и из-за раз­ности температур между верхней и нижней частями ба­
рабана. Термические напряжения от разности темпера­туры по толщине стенки возникают при прогреве или расхолаживании. Напряжения от разности температуры между верхней и нижней частями барабана также воз­никают при растопках и остановах котла, но обуслов­ливаются они тем, что при растопке верхняя полуобе­чайка барабана, контактирующая с конденсирующимся паром, прогревается быстрее нижней, которая в резуль­тате вялой циркуляции в это время медленно прогре­вается, а при останове, наоборот, остывает медленнее нижней, так как теплоотдача в паровом объеме пример­но на один-два порядка меньше, чем в водяном объеме.

Кроме перечисленных напряжений, барабан подвер­жен воздействию собственной массы и находящейся в нем воды, а также деформации от соединенных с ним водо- и пароперепускных труб и паропроводов. Ввиду сравнительно небольших значений напряжениями этого вида обычно пренебрегают.

В режимах ускоренной растопки или аварийного останова котла (например, при разрыве труб контура циркуляции) термические напряжения в барабане могут оказаться преобладающими и превышать допускаемые напряжения. Весьма значительны концентрационные на­пряжения у краев отверстий с острыми кромками в ме­стах присоединения труб, особенно опускных. Эти на­пряжения изменяются при пусках и остановках от нуля до максимума, а в постоянном режиме изменяются на меньшее значение, но с большей частотой, отвечающей пульсации температуры на внутренней поверхности ба­рабана прн изменении, например, температуры воды после экономайзера.

Для обеспечения надежной работы барабана в раз­личных режимах необходимо, чтобы в каждый момент удовлетворялось условие прочности — равенство приве­денного напряжения (учитывающего перечисленные выше факторы) и допускаемого напряжения для метал­ла при данной температуре. Эта комплексная задача расчета на прочность с учетом температурных напряже­ний и нецилиндричности барабана имеет сложное реше­ние. В действующих нормах расчета на прочность эле­ментов парового котла учитываются напряжения только от внутреннего давления в барабане. Для ограничения термических напряжений не рекомендуется допускать разность температур между отдельными элементами ба­рабана более 50—55°С.

Расчет коллекторов ведут аналогично расчету бара­бана. И в этом случае надо учитывать ослабление проч­ности, возникающее из-за отверстий, просверливаемых для присоединения подводящих и отводящих труб. Кол­лекторы не имеют продольных сварных швов. На каж­дый коллектор приходятся два поперечных шва для при­варки донышек, но это ослабление, как и в барабане, не учитывают.

Расчет труб поверхностей нагрева и трубопроводов также выполняют по тем же формулам при <р=1, так как трубы применяют цельнотянутые, не имеющие ослаб­лений. Трубы поверхностей теплообменников, испыты­вающих двустороннее давление, рассчитывают не по раз­ности давлений, а по большему из них. Если большее давление внутри труб, то расчет ведут также по фор­мулам (25.4) и (25.5). При большем наружном давле­нии трубы работают на смятие и рассчитываются по формуле

S = §^Ё+С, (25.6)

Где Е — модуль упругости, МПа; m — запас на устойчи­вость (для труб из углеродистой стали гп^б, из легиро­ванной стали — m^t; 5).

Расчет элементов паровых котлов на прочность вы­полняется в соответствии с Нормативными материала­ми [4].

Паровые котлы ТЭС

Режимы растопки котла и пуска блока

Рассматриваемые режимы можно разде­лить на три основных этапа: подготовитель­ные операции, собственно растопки котла и повышение нагрузки до заданной. Рассмо­трим их применительно к наиболее современ­ному оборудованию — блочным установкам. В течение …

Классификация парогенераторов аэс и их особенности

В соответствии с тепловой схемой АЭС пар выраба­тывается либо непосредственно в ядерных реакторах кипящего типа, либо в парогеиераторах-теплообменни - ках, в которых осуществляется передача теплоты от теп­лоносителя, поступающего из реактора, …

Парогенераторы с водным теплоносителем

Парогенераторы АЭС с ВВЭР по характеру рабо­чих процессов, протекающих на стороне второго конту­ра, различают двух видов: парогенераторы, в которых рабочая среда — вода кипит в объеме на погруженной в нее …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.