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

M o , чтобы и вода подавалась в пароохладители с мень­ шим давлением, чем при работе котла. Во многих энерго­ блоках вода на впрыск поступает во время растопки из промежуточной зоны питательного насоса при давлении порядка 70 кгс/см2. Применяется и изображенная на

Р и с . 11-15. У п р о щ е н н а я с х е м а п о д а ч и в о д ы к в п р ы ск и в аю щ и м п а р о ­

/ — экономайзер; 2 — НРЧ; 3 —СРЧ; 4 — ВРЧ; 5 — потолочная трубная панель;

рис. 11-15 схема «постоянного расхода» воды на впрыск, при которой во время растопки часть питательной воды проходит через набор дроссельных шайб, а затем—через вентиль, открытие которого автоматически регулируется таким образом, чтобы давление за ним было на задан-

210

ную величину (например, на 20 кгс/см2) выше, чем дав­ ление тара перед растопочным пароохладителем. Изли­ шек воды направляется в деаэратор.

Для изменения подачи воды на впрыск изменяют «за­ даваемый» автоматическому регулятору перепад давле­ ния во впрыскивающем трубопроводе. Например, при снижении этого перепада от 20 до 15 кгс/см2 количество впрыскиваемой воды сокращается на -13%.

Испытания показали нецелесообразность охлаждения пара во время растопки не в растопочных, а в обычных пароохладителях, расположенных между отдельными частями первичного пароперегревателя. Тогда темпера­ тура пара перед турбиной изменяется лишь через 4— 8 мин после изменения подачи воды на впрыск, из-за чего значительно усложняются условия регулирования. Кроме того, в промежуточных пароохладителях воду приходится впрыскивать в менее нагретый пар, чем за­ трудняется испарение впрыснутой воды. Часть воды может попадать в поверхности нагрева и ускорять тепло­ вую усталость коллекторов пароперегревателя.

Растопка котла после его кратковременной останов­ ки. Иногда прямоточный котел или один его корпус останавливают на 10—20 мин, после чего желательно включить его в работу как можно скорее. Неостывший котел иногда пускают по прямоточному режиму с выво­ дом всего пара из первичного пароперегревателя через РОУ (или БРОУ) в конденсатор турбины. После повы­ шения температуры пара его подают в турбину и посте­ пенно сокращают сброс пара в конденсатор.

При кратковременной остановке прямоточного котла может возникнуть естественная циркуляция воды между отдельными трубами в какой-либо из панелей. Вода дви­ жется, например, в одних трубах вниз, а в соседних — вверх. Такая циркуляция может быть настолько устой­ чивой, что сохраняется примерно до 2 мин после возоб­ новления принудительного движения воды.

Такая же естественная циркуляция может возникнуть и между включенными параллельно панелями.

При неустойчивом движении воды нельзя интенсивно растапливать котел во избежание повреждения обогре­ ваемых труб. Недопустимо и слишком длительное охлаж­ дение котла до растопки, так как из-за этого усложняет­ ся растопка по прямоточному режиму. В таких условиях требуются особо четкие действии вахтенных работников.

При любой схеме пуска котла из горячего состояния нужно обеспечить устойчивый режим его работы и лишь после этого пустить в работу турбину, если она также была остановлена.

Растопка котла при неостывших главных паропрово­ дах. При резком охлаждении толстостенных паропрово­ дов и выходных коллекторов пароперегревателя выходя­ щим из котла паром возрастает ползучесть металла и могут возникнуть трещины тепловой усталости.

Рекомендуют подавать пар из растопочного узла в выходную часть пароперегревателя и в неостывшие главные паропроводы лишь тогда, когда этот пар нагре­ ется до наибольшей возможной температуры. Подачу пара включают после того, как температура омывающих ширмы дымовых газов повысится до максимального зна­ чения, допустимого для стали, из которой изготовлены трубы.

Эта температура определяется с учетом того, что тем­ пературу газов измеряют обычно у стен газоходов и что в его центральной части температура должна быть более высокой.

Кратковременное перенапряжение металла почти неизбежно при вынужденных режимах во время аварий­ ных остановок котла и его ускоренных пусков в работу. Тем более опасно неоправданное увеличение числа рез­ ких изменений температуры пара, ускоряющих разруше­ ние металла.

К о т е л с в ер х к р и т и ч ес к о го д а в л е н и я Т П П -2 1 0 бы л р а с т о п л е н ч ер ез

15 м ин п о сл е в ы н у ж д е н н о й о ст а н о в к и . Ч е р е з 1 м и н п о с л е п о да ч и

в о д ы бы ли п оч ти о д н о в р е м е н н о в кл ю ч ен ы четы р е г а зо в ы е го р е л к и , и

бы бы л з а р а н е е п о д р о б н о п р о р а б о т а н гр а ф и к п у ск а к о т л а п о сл е к р а тк о в р е м ен н о й ост а н о в к и и, в ч а ст н о сти , о т м еч ен а н е о б х о д и м о с т ь п о о ч е р е д н о г о вк л ю ч ен и я го р ел о к .

ЮжОРГРЭС считает, что нагретые до 400 °С трубо­ проводы можно охлаждать не быстрее чем на 5— 8 град/мин, а при 500 °С — не быстрее 3—6 град/мин.

Расхолаживание пароперегревателя при остановке котла. Прямоточный котел можно остановить, как и ко-

212

тел с естественной циркуляцией воды, прекращая одно­ временно подачу топлива и питательной воды, а затем останавливая дутьевые вентиляторы и дымососы. Но в случаях, когда желательно скорее начать ремонтные работы внутри котла, а также когда пуск котла намечен раньше, чем через 30—40 ч, применяют ускоренное рас­ холаживание пароперегревателя.

Имеется несколько вариантов расхолаживания, раз­ личающихся как своей длительностью и количеством вы­ полняемых операций, так и своей эффективностью. Иногда применяется горячее расхолаживание, при кото­ ром, после снятия нагрузки и отключения паровой тур­ бины останавливаемый котел (или его корпус) продол­ жает работать с минимальной нагрузкой на мазуте или газообразном топливе. Первичный пар, как и при растоп­ ке, проходит через РОУ или БРОУ и направляется в кон­ денсатор турбины. Температуру перегретого пара посте­ пенно снижают, затем прекращают сжигание топлива.

Гораздо более распространено холодное расхолажи­ вание котлов, при котором немедленно после разгрузки энергоблока прекращают подачу в котел топлива и от­ ключают питательный насос и паровую турбину, а через 5—10 мин открывают дренаж перед главными пароза­ порными задвижками у входа пара в турбину. Выпуск пара регулируют таким образом, чтобы его температура снижалась не быстрее 2 трад/мин. Таким путем достига­

Пройдя через котел, пар охлаждает и главные паропро­ воды.

При температуре пара, близкой к 400°С, пускают в работу питательный электронасос и для еще более бы­ строго охлаждения подают в котел питательную воду, количество которой должно регулироваться весьма осто­ рожно, чтобы не вызвать слишком быстрого охлаждения толстостенных коллекторов.

Иногда расхолаживанию подвергаются не только котел и главные паропроводы, но и паровая турбина, чем ускоряются ремонтные работы на ней.

Промежуточный пароперегреватель при холодном расхолаживании обычно не охлаждают.

Выбранный режим остановки прямоточного котла

срасхолаживанием должен быть уточнен применительно

кместным условиям электростанции. В число работ долж­

213

ны быть включены и операции по защите котла и друго­ го оборудования энергоблока от стояночной коррозии.

Иногда необходимо ускоренное выполнение ремонт­ ных работ только по поверхностям нагрева, расположен­ ным по ходу пара до встроенной задвижки (ВЗ). Тогда расхолаживают только эти поверхности нагрева и пар из них удаляют через растопочный узел. Таким путем мож­ но обеспечить более эффективное расхолаживание, а так­ же сохранение в котле дополнительного тепла перед растопкой.

Когда начинают снижать давление в котле, нужно не­ медленно продуть трубы, по которым питательная вода подается к впрыскивающим пароохладителям. Давлени­ ем пара из котла эта вода удаляется в дренажные линии. При отсутствии такой продувки относительно холодная вода может при снижении давления в котле попасть в коллекторы пароохладителя и вызвать их недопустимо быстрое охлаждение (по измерениям ОРГРЭС со скоро­ стью до 50О|С/мин), что связано с опасностью ускорения ползучести и тепловой усталости металла.

Кратковременная остановка котла. При остановке прямоточных котлов с зажигательным поясом нужно выключать питательный насос не сразу после прекраще­ ния горения топлива, а на 1—2 мин позже. За это время охлаждается обмазка зажигательного пояса, чем предот­ вращается опасность чрезмерного нагревания располо­ женных за ней труб. Через лючок в стене топки мож­ но видеть, насколько быстро темнеет раскаленная по­ верхность зажигательного пояса в этот период вре­ мени.

Если котел останавливают кратковременно, то нужно по возможности сократить длительность его интенсивного охлаждения, чтобы сделать возможным последующий его пуск за меньшее время. Здесь также необходимы четкие и своевременные действия оператора.

Если при аварийной остановке котла причина этой остановки еще не выяснена, рекомендуется обеспечить возможно медленное охлаждение котельного агрегата для того, чтобы в дальнейшем быстрее пустить его в работу.

Пуск котла по прямоточному режиму после кратко­ временной остановки сопряжен с некоторым техниче­ ским риском, степень которого зависит от того, насколь­ ко удается сохранить тепло в котле несмотря на его

214

Неизбежное охлаждение. Сохранение тепла обеспечиваё’С ся прежде всего четким выполнением вахтенными работ­ никами всех операций.

Р и с . 11 -16 . С х ем а о т д ел ь н ы х о п е р а ц и й и гр а ф и к и зм ен ен и я х а р а к т е ­

215

12-1. Схемы хвостовых поверхностей нагрева

Хвостовыми поверхностями нагрева называют распо­ ложенные в котле последними по пути дымовых газов. Они омываются газами сравнительно низкой темпера­ туры. Такими поверхностями нагрева являются эконо­ майзер и воздухоподогреватель.

В большинстве котлов, изготовляемых в СССР, дымо­ вые газы движутся через эти поверхности нагрева сверху вниз.

-Применяют две основные схемы взаимного располо­ жения экономайзера и воздухоподогревателя.

1. П о с л е д о в а т е л ь н о е размещение, при кото­ ром первым по ходу дымовых тазов находится экономай­ зер, а за ним — воздухоподогреватель (рис. 4-3).

2. Д в у х ъ я р у с н о е расположение, при котором дымовые газы сначала проходят через верхнюю часть

нагрева (называемое иногда двухступенчатым) несколь­ ко усложняет конструкцию котла. Появляются длинные перепускные короба для воздуха, дополнительные кол­ лекторы и перепускные трубы экономайзера. Может воз­ расти присос наружного воздуха в газоходы. Однако при таком расположении можно повысить температуру воз­ духа и тем улучшить условия подсушки и воспламенения топлива. Двухъярусную схему никогда не применяют в газомазутных котлах и считают целесообразной лишь

216

при сжигании трудновоспламеняемых антрацита и то­ щих углей.

В энергоблоках с промежуточным перегревом пара дымовые газы настолько охлаждаются в обоих паропе­ регревателях, что применение двухъярусной схемы ста­ новится затруднительным. В котлах ТП-100 она осущест­ влена без верхней части экономайзера (рис. 4-7,а). В котлах сверхкритического давления хвостовые поверх­ ности нагрева размещены последовательно.

12-2. Экономайзер и питание его водой

Конструкция. Почти у всех котлов большой произво­ дительности экономайзер имеет вид горизонтальных трубных пакетов с горизонтальными коллекторами. Вода обычно движется в трубах от нижних коллекторов к верхним. Такие экономайзеры называют к и п я щи м и , поскольку надежность их работы не снижается в случае, если в них начинается кипение воды. Во избежание образования паровых «пробок» в трубах не должно быть участков, где вода двигалась бы сверху вниз. Опускное движение воды допустимо лишь в экономайзерах котлов сверхкритического давления, где в трубах не могут дви­ гаться совместно вода и пар.

У большинства котлов, в том числе агрегатов сверх­ критического давления, поверхность нагрева экономай­ зера состоит из труб наружным диаметром от 32 до 42 мм из стали марки 20. Трубы размещают в шахматном по­ рядке. Многовитковые змеевики разделяют по высоте на отдельные пакеты, между которыми имеются проемы, облегчающие очистку экономайзера и ремонтные работы. Кроме того, в проемах между трубными пакетами про­ исходит выравнивание газового Потока и улучшается омывание труб дымовыми газами.

Скорость входа воды в змеевики экономайзера при полной нагрузке равна у современных котлов большой производительности примерно 1 м/с. Если скорость воды очень мала, то вода распределяется по змеевикам не­ равномерно и может останавливаться, что ведет к обра­ зованию паровых пробок в трубах.

Во многих котлах нижние коллекторы экономайзера находятся внутри газохода и сквозь обмуровку проходят только их торцевые участки, через которые подается вода (рис. 12-1). На такие коллекторы опираются дистагшио-

217

пирующие стойки змеевиков. Температура омывающих эти коллекторы дымовых тазов обычно не превышает 400—450°С и можно не опасаться их коррозии.

При более высокой температуре дымовых газов кол­ лекторы экономайзера размещают обычно вне газохода. Когда такие коллекторы удлиняются при нагревании, то присоединенные к ним концы змеевиков немного пере­ мещаются в горизонтальном направлении друг от друга.

Р и с . 12-1. С х е м а о д н о г о из т р у б н ы х п а к е т о в э к о н о м а й зе р а к о тл а

Т Г М -1 0 4 п р о и зв о д и т е л ь н о с т ь ю 670 т /ч н а 140 к г с /с м 2 (т р у б ы , и з о ­

б р а ж е н н ы е сп л ош н ы м и и п ун к ти р н ы м и л и н и я м и , р а зл и ч а ю т с я м е ж ­ д у со б о й , т а к ж е , к ак н а р и с . 1 1 -1 ).

1 — входной коллектор; 2 — выходной коллектор; 3 — змеевики; 4 — опорная стойка; 5 — люк для доступа людей в газоход; 5 —обмуровка.

Из-за этого нельзя жестко уплотнять места прохода труб через обмуровку. Чтобы уменьшить присос наружного воздуха, коллекторы помещают в плотный стальной ко­ жух.

Опорные стойки и подвески экономайзера имеют такую же конструкцию, как у пароперегревателя.

Н а р а б о т а ю щ е й н а а н т р а ц и т е э л е к т р о с т а н ц и и у т р е х к о т л о з

218

к о тл е эк о н о м а й зе р б ы ст р о з а б и в а л с я л е т у ч е й зо л о й , п о с л е ч его

в о с т а в ш и х с я не за н е с е н н ы м и п р о с т р а н с т в а х м е ж д у т р у б а м и в о з р а ­

с т а л а с к о р о с т ь д ы м о в ы х г а зо в и ч асти ц ы зо л ы то п л и в а и н т ен си в н о

и ст и р а л и м е т а л л . П о с л е д в у х л е т эк с п л у а т а ц и и н ач ал и в о зн и к а т ь р азр ы в ы о т д е л ь н ы х т р у б , в ы зв а н н ы е ч р е зм е р н ы м у т о н е н и е м и х с т е ­ нок.

В о в с е х ч ет ы р ех к о т л а х д ы м о в ы е г а зы п р о х о д я т м е ж д у г о р и з о н ­ т ал ь н ы м и зм е е в и к а м и э к о н о м а й з е р а с в е р х у в н и з. Т е м п е р а т у р а д ы м о ­

п р а в л ен и и у в с е х ч ет ы р ех к о тл о в о д и н а к о в ы м (1 2 0 м м ), а ш а г т р у б в в е р т и к а л ь н о м н а п р а в л е н и и у ч е т в е р т о г о к о т л а бы л ум ен ь ш ен н ы м

(с 6 0 д о 40 м м ) .

З а н о с л е т у ч е й зо л о й п р о м е ж у т к о в м е ж д у т р у б а м и л и к в и д и р о в а ­

ли п у тем р ек о н с т р у к ц и и э к о н о м а й з е р а и у в ел и ч ен и я в е р т и к а л ь н о г о р а с с т о я н и я м е ж д у т р у б а м и .

Схемы питания котла водой. К котлам старых типов питательная вода подводится по двум параллельным линиям, имеющим по комплекту запорной и регулирую­ щей арматуры. Обычно регулирование подачи воды производится по одной из этих линий, а по другой линии вода движется с постоянной скоростью.

В современные котлы, в том числе в агрегаты сверхкритического давления, питательная вода поступает по одной линии, имеющей ответвления (байпасы) меньшего диаметра для точного регулирования подачи воды в пе­ риоды растопки и работы с низкой нагрузкой. В бара­ банных котлах дроссель на этой линии (рис. 11-7) обес­ печивает надежное действие арматуры в первый период растопки, когда очень велика разность давлений в пита­ тельной линии и в котле. У котлов сверхкритического давления аналогичное дроссельное устройство необходи­ мо на линиях подачи воды к впрыскивающим пароох­ ладителям, расположенным по ходу пара за ВЗ, но от­ сутствует на линиях к пароохладителям, включенным до

ВЗ (рис. 11-5 и 11-15).

Как на основной питательной линии, так и на линиях подачи питательной воды к впрыскивающим пароохла­ дителям, устанавливают обратные клапаны для предот­ вращения движения воды из котла в питательные трубо­ проводы в случае аварийного снижения давления в пи­

тательных магистралях.

Растопочная циркуляция воды. У большинства кот­ лов с естественной циркуляцией воды имеется линия, соединяющая барабан с входными (нижними) коллекто­

2 1 9