Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Примеры неполадок котлов типа ПТВМ

При пуске на электростанции котла ПТВМ-100, работающего на мазуте, и увеличении нагрузки наблюдалась пульсация факела и силь­ная вибрация котла, вызвавшая на нем растрескивание изоляции. При­чина— нехватка дутья в результате большого сопротивления воздухо* заборных шахт и недостаточного диаметра подводящих воздуховодов. Максимальная теплопроизводительность котла не превышала 76 Гкал/ч (87,2 МВт) вместо номинальной 100 Гкал/ч (116 МВт).

После увеличения диаметра сопла распыливающей шайбы форсун­ки до 3,7 мм, а завихривающих каналов до 3 мм и отсоединения вса­сывающих патрубков вентиляторов от общего короба, по которому по­ступал воздух из верхних зон помещения котельной, максимальная нагрузка котла была повышена только до 106 МВт. Большей тепло - производительности достигнуть не удалось из-за нехватки тяги.

На котле ПТВМ-50-1, работающем на мазуте, произошли сильные гидравлические удары. Причина — аварийная остановка сетевых насо­сов и прекращение циркуляции воды, вызвавшее закипание воды в 'эк­ранных трубах (этому способствовали раскаленные массивные шамот­ные откосы в нижней части топки) и гидравлические удары. Несмотря на быстрое отключение форсунок и восстановление через 10—15 мин нормального расхода воды в котле удары продолжались в течение не­скольких часов, хотя сила и частота их были значительно слабее.

При заборе наружного воздуха для вентилятрров котлов ПТВМ-50-1 имели место случаи обледенения крыльчатки некоторых вентиляторов, что привело к резкому снижению их производительности, ухудшению процесса горения и вибрации котла.

На котле ПТВ-100 через 8 дней после первого пуска произошел разрыв трубы 0 28X3 мм первого ряда конвективного пучка, распо­ложенного непосредственно над топкой. Разрыв с отдулиной произошел по нижней образующей трубы, обращенной в топку. После останоза котла поврежденная труба была заглушена с обоих концов у стояка конвективной части, а нижняя ветвь ее, доступная для вырезки из топки, была удалена. Весь этот участок был покороблен и покрыт ока­линой.

Анализ металла показал, что стенки трубы перегрелись до темпе­ратуры 700—800 °С. Причина аварии — сильное внутреннее загрязне - ниє трубы, что привело к снижению расхода и закипанию воды в ней.

На этом же котле имел место пережог одной трубы и недопусти­мый перегрев стенок шести труб первого ряда конвективного пучка из - за резкого снижения расхода воды через котел при нагрузке 9,3 МВт. При этом произошла гидравлическая разверка потоков воды в конвек­тивном пучке, а в наиболее обогреваемых трубах вода закипела, рас­ход ее резко сократился в результате чего стенки труб перегрелись.

Причина аварии — неправильная регулировка подачи сетевой воды в котел, включенным по воде параллельно с пиковым бойлером; умень­шение расхода воды через котел производилось не путем постепенного закрытия задвижки на выходе из котла, а резким открытием задвижки на входе в пиковый бойлер.

Авария котла ПТВ-100 была вызвана взрывом газа в топке и не относится к числу связанных с особенностями или конструктивными недостатками котла. Авария явилась следствием нарушения производ­ственной инструкции и элементарных правил обращения с газовым топ­ливом со стороны персонала, обслуживающего котел.

Как видно из приведенного ниже описания аварии, при правиль­ных действиях персонала такие случаи не должны иметь место.

Электрические зажигающие устройства, обеспечивающие безопас­ную растопку котла, в данной установке не были смонтированы, и рас­топка котла производилась путем зажигания газа, выходящего из го­релки, переносным факелом (асбест, намотанный на конец длинного металлического прутка и смоченный керосином).

При розжиге первой горелки на котле такой переносный факел был зажжен и вставлен в горелку через смотровой лючок. В момент открытия газа факел погас и газ не загорелся. Факел был срочно вы­нут и снова зажжен. Газ при этом, по заявлению персонала, также закрыли. Не провентилировав топку, горящий факел вновь внесли через смотровой лючок к горелке, и в момент подачи газа произошел взрыв.

В результате взрыва 70—80 % натрубной обмуровки было повреж­дено, часть труб фронтового и заднего экранов были выгнуты из топ­ки наружу, некоторые разорвались по сварным стыкам. Установленные вверху топки два взрывных клапана открылись, но, как выяснилось, защищали они от повреждения только ту поверхность стены, на кото­рой имеется свободный проход газов. Вся обмуровка, прилегающая к взрывным клапанам, была повреждена.

Конвективный пучок из труб 0 28 мм не представляет значитель­ного сопротивления для взрывной волны. Волна прошла через пучок, не повредив и не погнув ни одной трубы, и, встретив сопротивление переходного короба от котла к дымовой трубе, деформировала его и разорвала по сварным швам.

О силе, удара взрывной волны можно судить по значительному про­гибу и скручиванию швеллеров № 20, приваренных в качестве ребер жесткости. Открытая дымовая труба 0 3,5 м не ослабила силу удара, вызванного взрывом, и не защитила от разрушений не только стены топки, но даже и наклонную поверхность переходного короба, непо­средственно к ней прилегающего.

Взрывная волна распространяется одинаково во все стороны, сила удара распространяется относительно равномерно по поверхности стен, ограждающих объем, в котором произошел взрыв, независимо от того, имеются на данной стене взрывные клапаны или нет. Эта сила зависит лишь от расстояния центра взрыва от данного участка поверхности.

Известно, что газомазутные водогрейные котлы тигта ПТВМ имеют конструктивные недостатки. Исследованиями, проведенными СПО «Союзтехэнерго» на котле ПТВМ-100 с расчетной теплопроизводительностью 100 Гкал/ч, номи­нальным расходом воды 2140 т/ч, работающем на высоко­сернистом мазуте, установлено, что при определенных экс­плуатационных условиях в поверхностях нагрева возника­ют нарушения гидравлического и температурного режимов, которые могут привести к повреждениям труб.

Опыты проводились на Таллиннской ТЭЦ в широком диапазоне режимов прямоточного котла с двухходовой схемой — как стационарных, так и приближенных к экстре­мальным: по тепловой нагрузке — от 30 до 80% номиналь­ной, по избыточному давлению —от 1,2 до 6 МПа, по тем­пературе воды на входе в котел — от 50 до 110 °С, на выхо­де— до 150 °С и по расходу воды через котел — от 30 до 100% номинального. Ограничение теплопроизводительно - сти котла по верхнему пределу было вызвано нехваткой тяги.

В опытах с недогревом воды до кипения менее 20—25 °С были выявлены нарушения гидродинамики в гидравличе­ской системе котла и поверхностях нагрева. Нарушения начинались в основном с опрокидывания движения воды в трубах фронтового и заднего экранов, имеющих опускное движение воды. Опрокидывание происходило в наиболее обогреваемых трубах в момент закипания воды в них на выходе (при наличии общего недогрева до кипения в экра­не) и при значительных разверках температуры на входе в экран из-за отсутствия перемешивания воды после кон­вективных ширм. Опрокидывание движения среды было ус­тойчивым, с кипением в данной трубе и температурой ме­талла до 220 °С.

Одновременно с закипанием и опрокидыванием движе­ния среды в трубах выходных кранов обнаружено резкое расхождение среды в двух параллельных потоках котла и кипение на выходе в одном из них (поджатом), при этом возрастало гидравлическое сопротивление котла.

Закипание поджатого - потока сопровождалось кризис­ной разверкой температуры в конвективной части между па­раллельно включенными ширмами и между. змеевиками внутри нижних ширм с появлением в' змеевиках перегре­того пара и повышением температуры металла их до 500— 530 °С.

Закипание одного из потоков приводило к снижению об­щего расхода воды в котел до 1200 т/ч при одновременном увеличении сопротивления и к опасному повышению тем­пературы металла труб. Предотвращать аварию удавалось только срочной разгрузкой котла путем отключения фор­сунок.

В опытах с расходами воды менее 50 % номинального выявлены систематические опрокидывания движения сре­ды во фронтовых и задних экранных трубах с опускным движением среды.

Выявленные недостатки связаны с принятой гидравли­ческой схемой и конструкцией котла ПТВМ-100 (в том числе ПТВМ-50 и ПТВМ-180), так как эти котлы имеют практически одинаковые компоновки поверхностей нагрева и гидравлические схемы.

С целью повышения надежности и улучшения условий работы поверхностей нагрева котлов типа ПТВМ на осно­вании результатов испытаний и расчетов СПО «Союзтех - энерго» предлагает комплекс реконструктивных и режим­ных мероприятий, изложенных в информационном письме № 5-80 «Изменение гидравлических схем поверхностей на­грева газомазутных водогрейных котлов типа ПТВМ».

В условиях недогрева до кипения более 35—40 °С и рас­хода воды в котел 60—100% номинального гидравличе­ский режим поверхностей нагрева был устойчив.

Нарушение гидродинамики не отмечалось далее при значительных температурных разверках.