Внутрикотловая обработка

Вспомогательными факторами трещинообразования и развития дефектов могут быть нарушения в организации воднохимическнх режимов и некоторые недостатки внутрикотловых устройств: плохое распределение питательной воды по водяному объему барабана, особенно при переходных режимах; неудовлетворительная организация смывания днищ котловой водой; приварка элементов внутри-котловых устройств длинными швами к внутренней поверхности барабанов, особенно, когда эти швы находятся в зоне повышенной напряженности металла около очков или около основных швов.

Тип котла и конструкция внутрикотловых устройств Давление пара в барабане

Настоящая книга знакомит теплоэнергетиков с применением в паровых котлах циклонных сепараторов различных конструкции. Разбираются встречающиеся схемы включения внутрибарабанных и выносных циклонов в циркуляционные контуры котлов и приводится методика расчетов внутрикотловых устройств. Освещаются особенности работы циркуляционных контуров с циклонными сепараторами и указываются мероприятия по повышению надежности циркуляции в этих контурах.

поступают с питательной водой, а также частично За счет коррозионных процессов, протекающих в пароводяном тракте. Путем продувок, производимых периодически или непрерывно, можно обеспечить рациональный вывод примесей из пароводяного тракта котельного агрегата только в случае их небольшого .количества. При питании котлов водой, содержащей достаточно большое количество примесей, необходимо применение специальных внутрикотловых устройств, обеспечивающих возможность ограничиться небольшими по величине продувками котла. Обычно величина продувки котла выражается в процентах к паропроизводительности:

Солевой -баланс котельного агрегата определяется исходя из следующего: все примеси вносятся в котел только с питательной водой и при условии, что эти примеси нигде «а внутренних поверхностях нагрева котла не откладываются, вынос этих примесей из котла осуществляется двумя путями — с продувочной водой и с насыщенным паром. Однако необходимо учитывать, что котлы всех типов при всех давлениях и условиях должны обеспечивать выдачу пара с солесодержанием и кремнесо-держанием «е выше, чем это допускается приведенными ниже нормами. Количество солей, выносимых из котла с паром, составляет несоизмеримо малую величину по сравнению с количеством солей, удаляемых из «отла вместе с продувочной водой. Даже при очень малых величинах продувки количество солей, выносимых паром, составляет ничтожную величину, а именно десятые доли процента солей, удаляемых с продувочной водой. Поэтому для расчетов по составлению солевых балансов котельного агрегата для различных схем внутрикотловых устройств можно пренебречь ничтожно малой величиной солей, уносимых с насыщенным паром. В этом случае баланс солей в котельном агрегате может быть 14

фикационных подогревателях, солесодержания возвращаемого от теплового потребителя конденсата и качества добавочной воды. Питательная вода содержит главным образом натриевые соединения, хотя в ней может быть и некоторое количество солей жесткости. Для поддержания в котле допустимого солесодержания котловой воды необходимо величину продувки брать тем больше, чем больше солесодержание питательной воды. Конструктивно отбор воды для непрерывной продувки осуществляется в виде сборной трубы, размещаемой по всей длине верхнего барабана в зоне наибольших солевых концентраций. Для равномерного забора воды сборная труба по всей длине снабжается небольшими приемными отверстиями диаметром 2—3 мм, причем общее сечение всех этих отверстий не должно превышать половины сечения трубы. Отверстия указанной трубы должны быть размещены на 200—,250 мм ниже нормального уровня воды в барабане, чем предусматривается самовыключение продувки в случае посадки уровня. Для предупреждения увлечения в продувку паровых пузырей при нормальном режиме скорости входа воды в приемные отверстия должны быть не более 0,1—0,15 м/сек. При небольшом 'количестве солей, вносимых в котел с питательной водой, удаление этих солей из котла может осуществляться не непрерывно, а периодически. Периодическая продувка котла обычно производится из нижних точек (нижний барабан, грязевики, нижние коллекторы экранов). При периодических продувках котла одновременно с солями продувочной воды удаляются шлам и другие примеси, оседающие в нижней части 'котла. Режим периодических продувок устанавливается в зависимости от схемы внутрикотловых устройств котла и количеств шлама, оседающего в тех или иных циркуляционных контурах котла. Продувка осуществляется через продувочные линии диаметром 20—25 мм отдельно из каждого циркуляционного контура котла. Во избежание посадки уровня воды в верхнем барабане и нарушения циркуляции одновременно может производиться тфодувка только одного экранного или другого циркуляционного контура, причем время открытия продувочного вентиля строго ограничивается. При длинных коллекторах экрана (более 2,0 м) для равномерного отсоса шлама по всей длине коллектора целесообразно применять заборные трубки, располагаемые в нижней части

вующих сепарационных устройств в новых условиях. Паровой объем барабана является хорошей осадительной камерой, поэтому все .потоки пара должны быть организованы так, чтобы они равномерно заполняли все продольное сечение барабана, двигаясь при этом снизу вверх. Старые конструкции сепарационных устройств (например, швеллерковые щитки) сильно загромождают паровой объем, практически совершенно не используя осадительную сепарацию парового объема. Влажность пара после прохождения этих устройств остается достаточно высокой. Это объясняется тем, что пар в них двигается с большими скоростями, что создает значительное гидравлическое сопротивление, которое затрудняет отвод скопившейся в них влаги. В конечном итоге в этих сепарирующих устройствах и происходит повышенный захват капелек потоком пара. В современных барабанных котлах в первую очередь стремятся создать благоприятные условия для естественной осадительной сепарации пара в паровом объеме барабана. Стремление создать благоприятные условия для естественной сепарации привело к тому, что в современных конструкциях сепарационных устройств скорости, а следовательно, и гидравлические сопротивления невелики и отсепа-рированная влага из них легко дренируется. Подвод пароводяной смеси в барабан в зависимости от типа котла осуществляется в водяной или паровой объемы барабана. Подводы должны выполняться равномерно распределенными по всей длине барабана, как, например, от труб котельного пучка, фронтового и заднего экрана. Однако очень часто подводы от экранов выполняются концентрированными, как, например, от верхних коллекторов боковых экранов старого типа котлов, или от верхних коллекторов экранов блочных котлов, в которых из-за требований блочности все экраны, включая фронтовые и задние, снабжаются верхними коллекторами. Тип и конструкция ввода пароводяной смеси в значительной мере определяют целесообразность применения тех или иных сепарационных устройств. Окончательный выбор сепарационной схемы внутри барабана производится с учетом качества питательной воды, расчетов и выбора той или иной схемы внутрикотловых устройств (ступенчатого испарения и непрерывной продувки). При этом следует учитывать, что различные сепарационные схемы внутри барабана могут обеспечивать различные

40 до 140 ат приведены в табл. 2-1. Облегчение требований, предъявляемых к пару, вырабатываемому в котлах промышленных ТЭЦ, обусловливается наличием отборного пара, уносящего с собой из цикла значительную долю солей, вносимых паром из котлов, а также значительными периодическими колебаниями паровой нагрузки турбины, что обеспечивает самоочищение проточной части и вынос с паром смытых загрязнений в отборы. Когда к качеству пара котлов низкого давления (до 14 ат) не предъявляют повышенных требований, соле-содержание его можно не нормировать. Однако и такие котлы должны отпускать пар с влажностью, не превышающей 1%. Для котлов низкого давления с перегревателем, а также в случаях, когда предъявляются повышенные требования к качеству пара, солесодержание его не должно превышать 1 мг/кг. Такая норма по качеству пара по данным ЦКТИ обеспечивает надежную и длительную эксплуатацию пароперегревателей котлов ДКВ и ДК.ВР. Содержание в паре свободной угольной кислоты не должно превышать 0,35 а, мг/кг при подготовке добавочной питательной воды методом известкования, магнезиального обескремнивания и Na-катионирования и 0,08 а, мг/кг при подготовке добавочной воды методом химического обессоливания или в испарителях, где а — величина добавка химически очищенной воды в процентах. Содержание аммиака в паре не должно превышать 3—5 мг/кг. Расчетные нормы допустимого соле- и крем-несодержания продувочной воды для барабанных котлов сильно зависят от схемы внутрикотловых устройств, размеров барабана и давления пара. Ниже в табл. 2-2 приводятся эти нормы для различных давлений и внутрикотловых схем.

Схема внутрикотловых устройств Норма при давлениях в барабане котла, ме/кг

Вопросы выбора схемы и конструкции внутрикотловых устройств, а также установления эксплоатационного водного режима и методов err? контроля и регулирования должны решаться индивидуально для данной конструкции котла и данных водных условий.

Трехбарабанные котлы ЛМЗ, производительностью 90/110 т/час, с камерными топками, имеющими экраны на всех стенах, требуют тщательно сконструированных внутрикотловых устройств, в большинстве случаев с включением ступенчатого испарения, при регулируемой продувке, систематическом химическом контроле пара и воды по непрерывно текущим пробам и регистрации качества пара.

В процессе парообразования концентрация солей воды, находящейся в объеме котла, увеличивается. Для поддержания ее на одном уровне, исключающем выпадение солей из раствора, применяют непрерывную или периодическую продувку, при которой из барабана котла выводится некоторая часть воды с большой концентрацией солей. Для котлов малой производительности используется лишь внутрикотловая обработка воды, при которой в питательную воду добавляются химические вещества — анти-накипины, вступающие в реакцию с солями и способствующие выпадению их в виде шлама, удаляемого продувкой.

2) проводится внутрикотловая обработка воды специальными (корректирующими) реагентами для обеспечения возможности выпадения накнпеобразующих солей в виде рыхлого неприкипающего шлама, который легко удаляется из нижних точек котла кратковременными продувками (периодическая продувка);

9-4. Внутрикотловая обработка воды........... 375

Таким образом, с питательной водой в котел непрерывно поступают примеси, которые накапливаются в котловой воде. Постепенно они частично выпадают в осадок на поверхности нагрева котла, образуя накипь, а частично кристаллизуются в объеме котловой воды, образуя шлам. Шлам оседает в низких местах котла, откуда удаляется продувкой. Осевшая в трубах накипь, имея низкий коэффициент теплопроводности [0,12—2,ЗЗВт/(м-°С) ], способствует резкому повышению температуры металла поверхностей нагрева котельных агрегатов, а иногда пережогу труб. В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» Госгортехнадзора СССР допускается обработка питательной воды до ее поступления в котел, а также внутрикотловая обработка.

Для котлов малой мощности типа ДКВр на давление 12,8 бар применяются как докотловая, так и внутрикотловая обработка питательной воды.

Внутрикотловая обработка воды допускается для котлов ДКВр-2,5-13 и ДКВр-4-13 с различными топочными устройствами (кроме мазутных и газовых), вырабатывающих насыщенный пар при производительности котельной менее 4,2 кг/сек и безвозвратной потере конденсата не более 30%. Внутрикотловая обработка воды производится путем центральной или индивидуальной добавки осадительных реагентов (преимущественно щелочных); при этом способе не во всех случаях достигается безнакшшый режим.

Вата минеральная 187 Взрывные клапаны 205 Внутрикотловая обработка воды 168 Водный режим котлов 166 Водяные экономайзеры 152 Воздухоподогреватели горизонтальные 12

Для повышения надежности и эффективности работы котлов применяется также внутрикотловая обработка воды путем поддержания соответствующего фосфатно-нитратного режима, данные по которому обычно приводятся в трудах по паровым котлам.

Последнее десятилетие в СССР ознаменовалось значительным техническим прогрессом во всех областях техники, в том числе и в области промышленной энергетики. Повышение теплового напряжения в топках, перевод котлов на сжигание высококалорийных топлив — мазута и природного газа, применение в котлах контуров с сильно изогнутыми трубами, широкое внедрение стальных экономайзеров и труб малого диаметра — все это обусловило повышение требований к водоподготовке промышленных котельных, недооценка которой, как показывает опыт, влечет за собой убытки и снижение надежности работы энергоустановкиГ)В связи с этим заметно снизилась сфера использования таких способов обработки воды, как термосифонное шламоудаление, внутрикотловая обработка воды, десорбционное обескислороживание и других, считавшихся до недавнего времени основными в рекомендациях некоторых специалистов.

3-5. ВНУТРИКОТЛОВАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ ЩЕЛОЧНЫМИ РЕАГЕНТАМИ

Внутрикотловая обработка воды допустима для котлов, отнесенных в табл. 1-1 во вторую и четвертую группы при тепловом напряжении поверхностей нагрева не выше 100000 вт/м2 и общей жесткости питательной воды до 3,0 мг-экв/кг.