Теплотехническое оборудование

ХВОСТОВЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА

К хвостовым поверхностям нагрева котельного агрегата отно­сятся водяной экономайзер и воздухоподогреватель. В промыш­ленных котельных устанавливаются как стальные, так и чугунные водяные экономайзеры. Из различных конструкций воздухо­подогревателей в основном применяются трубчатые.

Условия эксплуатации стальных и чугунных экономайзеров различны. Стальные экономайзеры, как правило, выполняются не отключаемыми по воде. В связи с. этим закипание в них воды не представляет опасности, так как экономайзер непосредственно Соединен с котлом и является его неотъемлемой частью. При рас­топке котла, имеющего стальной экономайзер, включается линия рециркуляции. Эта линия соединяет входной коллектор экрномай - вера с барабаном котла и обеспечивает поступление воды в эконо­майзер при ее испарении во время растопки. На линии рецирку­ляции устанавливается вентиль, который открывается при рас­топке котла и закрывается при включении котла в паровую ма­гистраль. Во избежание аварии, связанной с поступлением воды мимо экономайзера, необходимо следить, чтобы при нормальной работе котла линия рециркуляции была отключена. При темпера­туре продуктов горения в области водяного экономайзера менее 450 °С можно обойтись без линии рециркуляции. В этом случае котел периодически подпитывают, спуская излишки воды в дре­нажную систему.

Чугунные водяные экономайзеры обязательно должны быть отключаемыми по воде (требования «Правил» Госгортехнадзора). Обводный газоход для отключения индивидуального водяного экономайзера по тракту продуктов горения не обязателен при наличии сгонной линии, обеспечивающей возможности постоян­ного пропуска воды через экономайзер.

Опыт эксплуатации показал, что устройство обводных газо­ходов приводит к систематическому пропуску части газов помимо экономайзера из-за неплотности отключающих шиберов. По дан­ным ЦКТИ пропускание продуктов горения мимо экономайзера доходит до 20—-40%, что увеличивает потерю теплоты с уходящими газами на 2,0—4,4%.

Во избежание кипения воды в чугунном экономайзере необ­ходимо внимательно следить, чтобы температура воды на выходе из него была на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в котле.

«Правила» Госгортехнадзора разрешают выполнять индиви­дуальные чугунные экономайзеры не отключаемыми по воде при условии обеспечения непрерывного питания котла водой с по­мощью автоматического регулятора, устанавливаемого на входе воды в экономайзер. Однако в условиях эксплуатации промыш­ленных котлов с резкопеременными нагрузками обеспечить не­прерывное питание котла водой весьма затруднительно. Групповой водяной экономайзер (общий для нескольких котлов) обязательно должен быть отключаемым по веде и иметь обводной газоход помимо газоходл водяного экономайзера. Однако в настоящее время групповые экономайзеры не устанавливаются, и там, где можно, целесообразно заменять их индивидуальными.

При повышении температуры воды на выходе из водяного экономайзера до недопустимого уровня необходимо немедленно принять меры, обеспечивающие увеличение расхода воды через экономайзер. Для этого приоткрывают вентиль на сгонной линии или пропускают продукты горения мимо экономайзера, открывая шибер на обводном газоходе. ,

Обслуживание экономайзера при нормальной работе котель­ного агрегата заключается в контроле над температурой воды и продуктов горения перед экономайзером й после него, периоди­ческом прослушивании его газохода, обдувке поверхности на­грева, проверке плотности газохода. Прослушивание произво­дится с целью выявления неплотностей в трубах и: утечек воды. Увлажнение золы, удаляемой из-под газохода экономайзера* также указывает на неплотности в трубах. ;

Обслуживание воздухоподогревателя при нормальной работе котельного агрегата заключается в контроле над температурой воздуха и продуктов горения до воздухоподогревателя и после него, сопротивлениями по газовой и воздушной стороне, при - сосами воздуха, а также в обдувке поверхности нагрева.

При эксплуатации стальных водяных экономайзеров и воздухо­подогревателей необходимо систематически следить за состоянием поверхности нагрева. Опыт показывает, что повреждения сталь­ных экономайзеров чаще всего происходят вследствие внутренней и наружной коррозии труб, а воздухоподогревателей —из-за наружной коррозии. Внутренняя коррозия экономайзеров проис­ходит при неудовлетворительной работе деаэраторов. и наличии в питательной воде кислорода в недопустимом количестве. В соот­ветствии с «Правилами» Госгортехнадзора для котлов с давлением до 3,82 МПа производительностью 2 т/ч и более, оборудованных стальными экономайзерами, содержание растворенного кислорода в питательной воде не должно превышать 30 мкг/кг. Интенсив­ность коррозии возрастает при пониженных нагрузках котла вследствие уменьшения скорости воды в трубах экономайзера. Коррозии подвергаются в первую очередь участки, на которых имеются местные сопротивления (повороты, прикипевший шлам, колечки сварочного грата).

Наружная коррозия труб хвостовых поверхностей нагрева, особенно воздухоподогревателей, происходит вследствие конден­сации водяных паров из продуктов горения при низкой темпера­туре стенки. При сжигании сернистых топлив и низкой темпера­туре стенки труб пары серной кислоты конденсируются на поверх­ности нагрева. Это вызывает интенсивную коррозию хвостовых поверхностей нагрева. Поэтому температура стенки поверхности нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя при всех нагрузках должна быть выше точки росы. Однако исследования процесса коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева показали, что концентрация БО* в продуктах горения и точка росы не определяют однозначно скорость коррозии, хотя и влияют на нее. Исследования, выполненные ВТИ, показали, что на ско­рость коррозии влияют также аэродинамические факторы.

Основными путями уменьшения низкотемпературной коррозии являются: повышение температуры стенки поверхности нагрева, применение присадок (жидких, минеральных или газообразных),, ведение процесса горения с минимальным коэффициентом избытка

Воздуха, систематическая очистка поверхностей нагрева от эоло­вых отложений, ликвидация застойных зон и равномерное омыва - ние поверхностей нагрева продуктами горения.

Повышение температуры стенки водяных экономайзеров осу­ществляется путем подачи деаэрированной воды с температурой 103—104 °С. При установке вакуумных деаэраторов температура воды, поступающей в экономайзер, не должна быть ниже 70 °С.

Повышение температуры стенки воздухоподогревателей дости­гается рециркуляцией горячего воздуха во всасывающий патрубок вентилятора или подогревом воздуха в калорифере перед его подачей в воздухоподогреватель. Температура воздуха, подава­емого в воздухоподогреватель, не должна быть ниже 60 °С.

При сжигании высокосернистых мазутов применяются жидкие, минеральные и газообразные присадки. Жидкие присадки разработаны Всесоюзным научно - исследовательским институтом нефтяной промышленности (ВНИИНП) и выпу­скаются различных модификаций (ВНИИНП-102, -103, -104, -105, -106). Испы­тания присадок на промышленных котлах производительностью 20 т/ч и ниже дали положительные результаты — уменьшение интенсивности коррозии и золовых отложений при подогреве воздуха перед воздухоподогревателем до 80— 90 °С. В то же время испытания присадок ВНИИНП-102, -103 на энергетических котлах электростанций производительностью от 100 до 500 т/ч показали, что присадки не повлияли на интенсивность коррозии. В отдельных случаях ввод присадок способствовал некоторому улучшению структуры золовых отложений на пароперегревателе и водяном экономайзере.

Минеральные присадки (магнезит, доломит и известь) вводятся в топку и газоходы котлоагрегатов в мелкодисперсном состоянии. Опыт применения мине­ральных присадок на энергетических котлах показал, что при сжигании высоко­сернистых мазутов снижается коррозионная активность продуктов горения вследствие нейтрализации их каустическим магнезитом. Эффект от применения каустического магнезита повышается при увеличении тонкости размола. Иссле­дования показали, что ввод каустического магнезита по своему действию равно­ценен снижению коэффициента избытка воздуха в топке примерно до 1,03.

В качестве газообразной присадки на Уфимской ТЭЦ на котлах производи­тельностью 85—110 т/ч был опробован аммиак. В результате опробования уста­новлено, что в определенных условиях присадка аммиака является эффективным средством защиты от коррозии при сжигании высокосернистых мазутов. Однако, как показали опыты, не все низкотемпературные поверхности защищаются от коррозии. Кроме того, из-за дефицита аммиака этот метод едва ли найдет широ­кое применение.

При сжигании высокосернистых мазутов в промышленных котельных из рассмотренных присадок пока применяются жидкие присадки. Для борьбы с коррозией низкотемпературных поверхностей нагрева в промышленных ко­тельных установках рекомендуется снижение коэффициента избытка воздуха в топке до 1,03, подача в экономайзер питательной воды с температурой не ниже 70 °С, в воздухоподогреватель — воздуха с температурой не ниже 60 °С, а также систематическая очистка поверхностей нагрева от золовых отложений.

Повреждения хвостовых поверхностей нагрева наиболее часто происходят вследствие золового износа, неравномерного поступ­ления воды в стальные экономайзеры, загорания сажи и уноса в газоходах экономайзеров и воздухоподогревателей.

Золовой износ стальных экономайзеров и входных участков труб воздухоподогревателей особенно значителен в местах повы­шенных скоростей и концентраций уноса в продуктах горения. Для защиты от золового износа стальных экономайзеров при сжи-

Рис. 5-12. Варианты установки устройств для защиты экономайзера от эолового износа: а — защитные манжеты' на гибах труб; б — групповая защита гибов змеевиков; в — защита прямых участков труб уголками

Гании высокозольных топлив в местах, подверженных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты. На рис. 5-12 показаны возможные варианты установки защитных устройств для предохранения стальных водяных экономайзеров от износа.

У воздухоподогревателей наблюдается износ входных уча­стков труб на длине до 250 мм и даже трубных досок. На рис. 5-13 показан вариант защиты труб и трубной доски воз­духоподогревателя от износа посредством разрезных втулок и торкретирования трубной доски.

Загорание сажи и уноса в газоходах водяного экономайзера или воздухоподогревателя может привести к выходу из строя стального воздухоподогревателя. Загорание сажи и уноса может произойти из-за неудовлетворительного топочного режима, при котором в газоходы уносятся несгоревшие частички твердого или жидкого топлива, а также сажи, образующейся даже при сжигании газообразного топлива. Отложившийся на поверхности нагрева уяос или сажа начинает тлеть и затем загорается при каком-либо изменении нагрузки котла или тягодутьевого режима топки.

Для своевременного выявления загорания уноса или сажи обслуживающий персонал должен следить за температурой про­дуктов горения до и после хвостовых поверхностей нагрева. По­вышение температуры продуктов горения после водяного эконо­майзера или воздухоподогревателя против обычной для данной нагрузки котла и разогрев обшивки га­зохода указывают на загорание сажи или. уноса. В этом случае необходимо немедленно остановить топку, прекра­тить подачу воздуха и уменьшить тягу, одновременно подав насыщенный пар в газоход. Отложения уноса и сажи на

Рис, 5-13, Вариант защиты труб воздухоподогре­вателя от эолового износа

/ —■ места золовог. о износа; 2 — торкрет для защиты от износа трубкой доски; ,4 -- защитная разрезная втулка; 4 — проволочная сетка; 5 — трубния доска;

$ — труба аоздукододогревателя

Хвостовых поверхностях нагрева могут быть обнаружены по уве­личению сопротивления (разность разрежений после газохода и перед ним).