книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

Для консервации наружной поверхности труб нужно следить за тем, чтобы после водной обмывки не остава­ лись не удаленными отложения влажной золы. При об­ наружении влаги, удаление которой затруднительно, ре­ комендуется установка перед трубами противней с не­ гашеной известью или другим поглощающим воду ве­ ществом.

Консервация внутренней поверхности труб, бараба­ нов и коллекторов котла достигается различными способами. Весьма эффективно введение в питательную воду перед остановкой котла либо аммиака, либо веще­ ства, по составу близкого аммиаку, но еще более хими­ чески активного и ядовитого — гидразина. Рекомендуют либо вводить аммиак на все время остановки котла, либо аммиак или гидразин для «выварки» работающего к-отла перед его остановкой для того, чтобы после его опорожнения остался препятствующий коррозии тонкий

ключается в непрерывном поддержании в нем неболь­ шого избыточного давления. Для этого, например, кон­ сервируемый котел соединяют с деаэратором соседнего, работающего энергоблока. Предварительно проверяют отсутствие растворенного кислорода в котловой воде останавливаемого котла. Подача продувочной воды из соседнего котла не рекомендуется ввиду опасности за­

грязнения консервируемого котла шламом.

Если при консервации в зимнее время вода из котла не сливается, нужен контроль за температурой в нижней части котла во избежание замерзания воды. Иногда во избежание ее замерзания применяют с у х у ю консерва­ цию. После опорожнения и очистки котла устанавливают в барабане противни с поглощающим воду веществом.

Котел ТП-230-2 работал в первый период эксплуатации лишь около 4 суток в месяц с нагрузкой 30—40% от расчетной. Остальное время котел либо отключался без консервации, либо находился в го­ рячем резерве при 10 кгс/^м2, для чего в его топке периодически сжигался доменный газ, а питание водой производилось кратковре­ менно по 2—3 раза в смену.

В периоды сжигания топлива частично испарялась неподвижная вода в горизонтальных трубах экономайзера и внутри труб образо­ вывались паровые пузыри, заполнявшие все их сечение. Когда после этого котел включали в работу с низкой нагрузкой, то медленно

50

*

навливали, ч тогда еще не остывший слой влажных окислов железа способствовал быстрой стояночной коррозии внутренней поверхности труб.

После 2,5 мес. такой эксплуатации начались аварийные разрывы труб. Отдельные трубы экономайзера оказались полностью заби­ тыми черным порошком, представлявшим собой окислы железа. Другие трубы были заполнены этим порошком только частично. Черный налет был и на внутренней поверхности верхних коллекто­ ров экономайзера. Причиной быстрой коррозии груб явилось недо­ пустимое чередование режимов пребывания котла в резерве и ра­ боты с низкой нагрузкой.

Оба способа консервации — и аммиачно-гидразинный и с помощью избыточного давления — неприемлемы при аварийном повреждении поверхности нагрева котла. Та­ кие методы затруднительны и при консервации промежу­ точного пароперегревателя.

Наиболее удобно заполнение консервируемого котла а з о т о м , который получается в специальной установке и хранится на электростанции при высоком давлении. При подаче в котел давление азота снижается до 6— 7 кгс/см2. Наиболее просто заполнять азотом опорож­ няемый котел. Вполне допустима утечка небольшого ко­ личества азота через поврежденные трубы или при раз­ резании заменяемых труб. Нужна лишь усиленная вен­ тиляция зоны расположения людей, поскольку увеличе­ ние содержания азота в воздухе вызывает кислородное голодание.

4-1. Барабанные котлы

Основные типы котлов и их элементы. Во всех паро­ вых котлах тепло, выделяющееся при сжигании топлива,

т р у б н ы е п а н е л и (на стенах топки и газоходов либо внутри газового потока в виде так называемых ширм),

или т р у б н ы е п а к е т ы . в которых дымовые газы про­ ходят между расположенными в несколько рядов труба­

ми. Вода и пар движутся внутри труб.

Концы труб поверхностей нагрева включены в сбор­ ные камеры (коллекторы), которые обычно представляют собой заглушенные по концам отрезки толстостенных труб внутренним диаметром 200—350 мм. Зарубежные котлостроительные заводы применяют и прямоугольные коллекторы.

По характеру движения воды все котлы можно раз­ делить на три группы: котлы с естественной циркуляци­ ей воды, котлы с принудительной циркуляцией воды и прямоточные (безбарабанные).

В котлах с естественной циркуляцией вода из бараба­ на опускается по необогреваемым (опускным) трубам в нижние сборные коллекторы и затем вместе с обра­ зующимся паром поднимается самотеком по обогревае­ мым трубам опять в барабан (рис. 4-1,а). В барабане вода отделяется от пара и снова направляется в водо­ опускные трубы. Такое движение обусловлено различием между весом столба воды в опускных трубах и весом столба пароводяной смеси в обогреваемых трубных па­ нелях.

Таким образом, у котлов с естественной циркуляцией вода самотеком многократно проходит через трубы

(гл. 10).

Котлы, ,в которых круговое движение воды по трубам (циркуляция воды) совершается посредством специаль­ ного насоса (рис. 4-1,6), называются котлами с прину­ дительной циркуляцией. Котлов большой производитель­ ности этого типа в СССР имеется очень немного.

Основными поверхностями нагрева котлов с естест­ венной и принудительной циркуляцией являются: эконо­ майзер, в котором питательная вода нагревается до по­ ступления в барабан, испарительные трубы и паропере­ греватель. Кроме того, у всех современных котлоагрега­ тов имеется воздухоподогреватель, в котором нагревает­ ся необходимый для горения воздух.

У всех таких котлов одним из основных элементов является барабан — горизонтальный стальной цилиндр, имеющий у современных котельных агрегатов высокого давления внутренний диаметр свыше 1,5 м при толщине стенок 85—115 мм. Котлы с естественной и принудитель­ ной циркуляцией воды часто называют барабанными.

52

На старых электростанциях работают котлы с тремя и даже пятью барабанами, но в настоящее время такие котлы не изготовляют. Схема циркуляции воды в двухбарабанном котле показана на рис. 10-2.

У однобарабанного котла нижняя часть барабана ('Примерно его половина) заполнена водой и уровень во­ ды поддерживается неизменным. Пар из верхней части барабана направляется з пароперегреватель для допол­

нительного нагрева.

Работа топочной камеры. На рис. 4-2 схематически показаны два типа современных барабанных котлов с естественной циркуляцией воды. Сжигание топлива производится в топочной камере, куда топливо поступа­ ет через горелки. Твердое топливо перед сжиганием из­ мельчают в тонкий порошок (угольную пыль). Котлы, где эта пыль сжигается, называют пылеугольными.

У котлов, рассчитанных на сжигание жидкого и газо­ образного топлива, топочная камера имеет значительно меньшие размеры, чем у котлов для сжигания угля. У всех крупных котлов топл гво сгорает в виде факела, от которого тепло путем и-лѵчения передается трубам, расположенным в топочной камере в виде панелей.

Излучение тепла нагретым телом и, в частности, то­ почным факелом по своему характеру подобно световому

53

MäJio наклоненных от горизонтали Трубных НанеЛей. У пылеугольных котлов на поде оседает в расплавлен­ ном виде содержащаяся в топливе зола (так называе­ мый шлак). Жидкий шлак вытекает из топки через летку и сливается в короб с водяной ванной, где, охлаж­ даясь, затвердевает, после чего в виде мелких частиц (гранул) удаляется из котельной. Такой шлак называют гранулированным.

В других конструкциях топочной камеры применяется сухое шлакоудаление. Раскаленные частицы шлака на пути в водяную ванну пролетают через холодную ворон­ ку (рис. 4-2,б).

Преимуществом жидкого шлакоудаления является более полное выгорание угля, чем обеспечивается повы­ шение экономичности работы электростанции. Но при жидком шлакоудалении затрудняются условия работы

Пар, образующийся в экранных трубах, отводится либо непосредственно в барабан котла, либо в верхние сборные камеры (коллекторы), откуда он направляется в барабан по отводящим трубам. Вода в нижние экран­ ные камеры подается обычно по наружным необогреваемым водоопускным трубам (рис. 4-1).

В котлах старых конструкций среднего давления часть воды испаряется в кипятильных трубных пакетах, которые омываются вышедшими из топки дымовыми га­ зами. Одна из конструкций такого пакета (трубного пуч­ ка) видна на рис. 4-1,а.

Пароперегреватель. Пароперегревателем называют поверхность нагрева, в которой происходит перегрев па­ ра до требуемой температуры. Из барабана в паро­ перегреватель направляется насыщенный пар, имеющий температуру кипящей воды. Нагрев этого пара соверша­ ется в п е р в и ч н о м пароперегревателе; пароперегрева­ тель, в котором нагревается пар, возвращаемый из тур­ бины для повторного нагрева, называется п р о м е ж у ­

то ч н ы м пароперегревателем.

Всовременном пароперегревателе различают три части: конвективную, радиационную и полурадиациоп-

5 5

ішібтся вышедшими из топки дымовыми газами, в них основное количество тепла передается при соприкосно­ вении труб с газами (конвекцией).

У многих котлов на стенах топочной камеры установ­ лены р а д и а ц и о н н ы е панели пароперегревателя (рис. 11-2). Они воспринимают тепло, излучаемое газами (радиационное тепло). Чем выше давление в котле, тем меньше скрытая теплота испарения и, следовательно, меньше должны быть те поверхности нагрева, в которых происходит испарение воды. Поэтому панели паропере­ гревателя на вертикальных стенах топочной камеры лишь изредка имеются у котлов на 100 кгс/'см2, но весьма ча­ сто у котлов на 140 кгс/см2.

Почти у всех современных котлов имеются ширмы, каждая из которых представляет собой расположенную в одной вертикальной плоскости панель из U-образных труб первичного пароперегревателя, жестко скрепленных между собой и находящихся почти вплотную друг к дру­ гу. Пар входит в одну из камер ширмы, проходит по трубам и выходит из другой камеры. Обычно ширмы расположены в зоне выхода дымовых газов из топки. Расстояние между соседними ширмами составляет 0,5— 1 м.

Другие элементы котла. У большинства котлов эконо­ майзер размещают в вертикальном газоходе. По ходу дымовых газов он находится за пароперегревателем. Вода входит в нижние концы труб и выходит из их верх­ них концов. Экономайзер служит для подогрева воды, поступающей в котел. Допускается и частичное ее испа­ рение: паровые пузыри проходят вдоль труб и отводятся в барабан.

Пароперегреватель и экономайзер состоят обычно из труб наружным диаметром 32—42 мм.

У всех котлов (кроме самых малых) последней по­ верхностью нагрева по ходу дымовых газов является воздухоподогреватель (или, как показано на рис. 4-7,а, его нижняя часть). Благодаря предварительному подо­ греву в воздухоподогревателе вводимого в топку воздуха улучшаются условия сжигания топлива и повышается экономичность котлоагрегата.

Стены и потолок топки и газоходов котла покрыты обмуровкой, которая препятствует утечке тепла наружу, а также присосу в котел окружающего атмосферного воздуха.

56

тростанций, но затруднения при обслуживании котлов и, прежде всего, при выполнении в непогоду ремонтных работ оказались настолько значительными, что теперь строительство открытых котельных в СССР прекращено.

4-2. Прямоточные котлы

Прямоточный котел состоит из системы труб, в кото­ рых отсутствует возвратное движение воды (циркуля­ ция). У обычного котла «прямоточными» являются эко­ номайзер и пароперегреватель, через трубы которых вода и пар проходят только один раз. В прямоточном котле такой характер имеет движение во всех поверх­ ностях нагрева. У таких котлов нет -барабана.

Широкое распространение прямоточных котлов началось после большой исследовательской и конструкторской работы, проведенной в СССР под руководством проф. Л. К- Рамзина, именем которого был назван разработанный им тип прямоточных котлов докритического давления Масштабы внедрения прямоточных котлов возросли при переходе к сверхкритическому давлению, при котором не могут применяться котлы с естественной циркуляцией воды.

В котле Рамзина вода из экономайзера обычной кон­ струкции направляется по необогреваемым трубам в нижний коллектор, к которому присоединены трубы длинной панели, покрывающей все стены топочной ка­ меры (рис. 4-4). На схеме эти трубы изображены раз­ дельно только у верхнего и нижнего коллекторов; на­ правление движения воды условно показано одной ли­ нией.

Экраны прямоточных котло-в называют их р а д и а ­ ц и о н н о й ч а с т ь ю . Ее конструкция у котлов Рамзина имеет -ряд -преимуществ, однако у котлов большой про­ изводительности оказываются затруднительными ее транспортировка и монтаж, из-за чего для котлов сверх­ критического давления применяют другие конструкции радиационной части.

: У больших котлов она разделяется по высоте топки на нижнюю радиационную часть (НРЧ), верхнюю, а иногда и среднюю радиационные части, обозначаемые соответственно ВРЧ и СРЧ.

Из радиационной части котлов Рамзина выходит па­

завершается испарение воды и выпадает в виде накипи небольшое количество содержащихся в воде солей. Пе-

58

реходную зону размещают по ходу дымовых газов после пароперегревателя, где обогрев труб сравнительно неве­ лик и наличие небольшого слоя накипи менее опасно.,)

Переходная зона весьма полезна у котлов Рамзина, но многие котлы сверхкритического давления работают

Рис. 4-4. Упрощенная пароводяная схема п'рямоточного котла Рам­ зина.

без нее. В энергоблоках сверхкритического давления производится более тщательная очистка питательной воды) (рис. 4-5). Кроме"'того, с возрастанием плотности пара (уменьшением его удельного объема) увеличива­ ется растворимость в нем различных солей и эти соли

59