1.3. Нарушения нормального режима работы котлоагрегатов и меры по их предотвращению

К основным нарушениям режимного характера относятся: нарушения нормального питания; отклонения давления и температуры перегретого пара от допустимой величины; повреждения труб поверхностей нагрева; нарушение аэродинамического режима (недостаток тяги, отклонения подачи воздуха в топку от нормы); разуплотнение газового тракта; повреждения обмуровки, разогрев конструкций каркаса; нарушение топочного режима, погасание топки. Причинами нарушений режима могут также быть: выход из строя устройств автоматического регулирования технологических процессов; отключение механизмов собственных нужд вследствие выхода их из строя или нарушения схемы электроснабжения; отказ устройств технологической защиты и блокировки; пожар в котельной.

Нарушения нормального питания котлоагрегата водой

В процессе эксплуатации возможны нарушения питания, связанные с частичным или полным падением давления питательной воды при больших ее утечках или срыве питательных насосов, а также с резким изменением давления пара.

При резком падении давления в барабане уровень воды сначала быстро повышается, затем падает. При резком увеличении давления наблюдается обратная картина. При эксплуатации котлоагрегата может иметь место как постепенное падение уровня воды, замечаемое персоналом, так и быстрое, незамеченное падение уровня. В первом случае должны быть приняты меры к выявлению причины понижения уровня (проверка работы регулятора питания, пуск дополнительного питательного насоса в случае низкого давления питательной воды, нормализация топочного режима и давления пара, если возникли их отклонения); в случае быстрого и незамеченного понижения уровня воды ниже минимально допустимого котлоагрегат должен быть немедленно остановлен.

При возникновении угрозы или наличии признаков перепитки котла (недопустимое повышение уровня воды, резкое понижение температуры пара) большое значение имеют правильные оперативные действия персонала по предупреждению серьезных аварийных последствий. В таких случаях должны быть приняты немедленные меры по открытию продувки пароперегревателя, дренажей паропроводов, сбросу воды из барабана котла через устройство аварийного сброса и при необходимости останову котлоагрегата.

Аварийные отклонения параметров пара от нормы

Быстрые и резкие изменения параметров пара, являющиеся следствием нарушений топочного режима или отказов автоматических регуляторов процессов горения и регулирования температуры пара, понижают надежность котлоагрегата и турбины и могут вызвать повреждения пароперегревателя, труб экранной системы, а также турбины.

Резкое снижение температуры пара может явиться следствием:

1) быстрого увеличения, нагрузки котлоагрегата, вызывающего бурное парообразование в барабане и заброс воды в пароперегреватель;

2) вспенивания и бросков воды из-за неудовлетворительного качества котловой воды (избыток щелочности, наличие механических примесей, повышенное содержание нефтепродуктов);

3) нарушения плотности пароохладителей поверхностного типа;

4) нарушения работы регулятора соответствия в схеме регулирования прямоточного котлоагрегата (в этом случае в зависимости от характера несоответствия может иметь место также повышение температуры пара).

Резкое повышение температуры пара обычно вызывается нарушением топочного режима из-за повышения избытка воздуха при наличии преимущественно конвективных ступеней пароперегревателя, перемещения вверх ядра факела, подачи в топку некондиционной пыли крупного помола, резкого снижения температуры питательной воды при аварийном отключении регенеративных подогревателей питательной воды. Причиной резкого повышения температуры пара может быть также форсировка топки для быстрого набора нагрузки, при которой возникает несоответствие в условиях теплообмена между продуктами сгорания и различными поверхностями нагрева. Подобное явление наблюдается, в частности, при чрезмерной форсировке топки, которой предшествовало аварийное ее погасание.

Резкие изменения давления пара могут иметь место вследствие нарушения циркуляции воды и питания котлоагрегата водой.

Нарушения циркуляции и вызываемые ими повреждения

К числу нарушений циркуляции для котлов с естественной рециркуляцией относятся: расслоение пароводяной смеси, недостаточная скорость циркуляции, сопровождающаяся выпадением шлама, неравномерное распределение воды по трубам, образование свободного уровня воды в трубках, нарушения циркуляции и опрокидывании ее при резких изменениях давления в котлоагрегате.

Неравномерное распределение воды по трубам циркуляционного контура происходит вследствие тепловой разверки в топке, неравномерного тепловосприятия труб, неудачной конструкции большого числа параллельно работающих труб. Предельным случаем подобного нарушения является «опрокидывание» циркуляции в отдельных трубах, когда вода движется вниз, а пузырьки пара, выделившиеся из пароводяной смеси, – вверх.

Нарушение циркуляции возможно и при резких изменениях давления в котлоагрегате. В период резкого снижения давления происходит самоиспарение части воды в подъемных (обогреваемых), а в некоторых случаях и в опускных трубах. Гораздо существеннее на надежности циркуляции сказывается резкое повышение давления. Повреждения котлоагрегатов, связанные с нарушениями циркуляции, проявляются в виде разрыва или раздутия экранных труб и по своему характеру и развитию являются наиболее серьезным видом повреждения котельных агрегатов.

К числу основных эксплуатационных мероприятий по предотвращению нарушений циркуляции можно отнести:

1) соблюдение нормального топочного режима, исключающего наличие неравномерного обогрева экранных труб, больших локальных теплонапряжений;

2) бесшлаковочный режим и своевременная расшлаковка топки, исключающие неравномерное покрытие шлаком отдельных труб экрана;

3) качественное регулирование параметров пара, своевременное принятие мер в аварийных ситуациях для предотвращения резкого понижения давления, исключение случаев резкого повышения давления;

4) качественное регулирование нагрузки котлоагрегата с целью исключения резких отклонений параметров пара;

5) соблюдение требования допустимого эксплуатационного диапазона нагрузки котлоагрегата;

6) особенно важно не допускать снижения нагрузки ниже допустимого минимума по условиям надежности циркуляции (этот минимум колеблется в пределах 0,3 – 0,7 номинальной нагрузки в зависимости от типа котлоагрегата и вида топлива);

6) строгое соблюдение требований к растопочному режиму, при котором более вероятными являются условия для неравномерного обогрева экранных труб вследствие низкой тепловой нагрузки.

Нарушения циркуляции (гидродинамики) в большинстве случаев не сразу проявляются в виде повреждений труб, а ведут к образованию, развитию и накоплению очагов пониженной надежности, которые с течением времени приводят к разрыву труб и аварийному останову котлоагрегата.