Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Эрозионный износ поверхностей нагрева летучей золой

Эрозионный или механический износ — процесс разру­шения поверхностного слоя металла под влиянием механиче­ского воздействия ударяющихся твердых частиц, капелек или потока жидкости или пара, выходящих из поврежден­ной соседней трубы или сопла обдувочного аппарата.

При работе котла на твердом топливе конвективные по­верхности нагрева подвергаются износу от ударов твердых частиц, уносимых потоком дымовых газов. В результате это­го стенки трубы становятся тоньше, уменьшается прочность что может привести к разрыву трубы. Многочисленные на­блюдения показали, что труба изнашивается неравномерно. Больше всего истираются трубы крайних змеевиков, прямые участки труб, отходящих от коллекторов, места изгиба труб и т. д. Все места износа характеризуются повышенной мест­ной скоростью потока.

Эрозионному износу подвержены трубы конвективных перегревателей поверхности нагрева, экономайзера и воз­духоподогревателей. От эрозии чаще всего страдают зме­евики пароперегревателей.

Внешний признак эрозионного разрушения — чистая по­верхность металла. При коррозионном поражении продукты коррозии, как правило, сохраняются на поверхности. Эрозия существенно зависит от абразивности золы. Наиболее аг­рессивным элементом является кремнезем Si02, количество которого, например, в золе экибастузского каменного угля достигает 60 %.

В табл. 4.4 приведены значения коэффициента абразив­ности золы, полученные путем обработки данных стендо­вых и промышленных испытаний. При использовании этих данных необходимо иметь в виду, что абразивный износ в котлах с жидким удалением шлака снижается в зависи­мости от степени оплавления золы.

В конвективном газоходе топочные газы движутся обыч­но сверху вниз, а змеевики располагаются горизонтальны­ми рядами. Труба, находящаяся под действием запыленно­го потока, теряет свою первоначальную форму из-за обра­зования поверхностей износа (рис. 4.5, а).

Максимальный износ трубы возникает в тех случаях,

Таблица 4.4. Коэффициенты абразивности золы некоторых топлив (по данным ВТ И)

Коэффициент абразив­ности а Л О9, мм • с3/ (г. ч)

Когда угол атаки 45°, причем характер износа остается од­ним и тем же при изменении скорости газа (рис. 4.5, б).

В коррозионной среде износ усиливается. Агрессивная среда проникает в трещины, образованные в результате от­слаивания металла при наклепе, вызванном ударами твер^ дых частиц. Образовавшаяся на поверхности пленка окси­дов механически менее прочна, чем основной металл. В за­висимости от состава коррозионной среды и температуры

90° 75о

Рис. 4.5. Золовой износ трубы:

А — поперечное сечение трубы; б — распределение износа по окружности при 'различной скорости4 газа; і — 21,5 м/с; 2 — 21,7 м/с; 3 — 50,9 м/с; 4 — 64,3 м/с
интенсивность износа трубы возрастает. При этом угол ата­ки, соответствующий максимальносу износу, возрастает с 30° в нейтральной среде до 45° в коррозионной.

Значительное число повреждений поверхностей нагрева вызывается золовым износом трубы. При этом 80 % по­вреждений от золового износа приходится на трубы и зме­евики, расположенные в конвективных газоходах.

На рис. 4.6 показаны места наиболее интенсивного зо­лового износа труб. Общий и местный зольные износы уве­личиваются при высоких нагрузках котлов, повышенных из­бытках и присосах воздуха в газоходы, а также при веде­нии топочного процесса с большим механическим недожогом топлива.

Цри камерном и камерно-слоевом сжигании твердого топлива с увеличением скорости дымовых газов увеличива-

•ется износ труб летучей золой и уносом топлива. По этой причине желательной является скорость газов не более 9— 10 м/с, а в газоходах стальных экономайзеров 8—9 м/с и ниже.

Опыты показывают, что скорость износа трубы прибли­зительно пропорциональна кубу скорости газов.

Эрозионный процесс часто играет основную роль при разрушении труб. Например, при образовании свища в сварном соединении экономайзера поток воды под боль­шим давлением увлекает из газов частицы золы и за корот­кое время вызывает вторичные эрозионные разрушения со­седних труб.

Основным способом борьбы с - абразивным истиранием труб поверхностей нагрева котла является установка за­щитных накладок на лобовых участках верхних труб кон­вективных поверхностей нагрева и на участках, располо­женных в районе газовых коридоров в непосредственной близости от местных сопротивлений.