75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / КУ / Учебное пособие

ными для исключения захолаживания мазута в мазутопроводах, в случае прекращения его расхода при температуре окружающего воздуха ниже +10 С. Спутники мазутопроводов выполняют из стальных труб малого диаметра (DУ 25;32) и прокладываются совместно, под одной тепловой изоляцией, с магистральными напорными мазутопроводами и мазутопроводами рециркуляции. Пар на спутники подают из парового коллектора собственных нужд давлением 1,3 МПа; дренаж сбрасывается в расширитель дренажей низкого давления.

Подача мазута, подготовленного к сжиганию, непосредственно к форсункам горелочных устройств осуществляется от так называемой схемы мазутопроводов в пределах котла (рис. 2.7). В общем случае схема должна обеспечивать:

поддержание требуемых параметров мазута перед форсунками, обеспечивающими качественный его распыл при всех режимах эксплуатации котла;

возможность плавного регулирования расхода мазута, подаваемого к форсункам;

возможность изменения нагрузки котла в регулировочном диапазоне нагрузок без отключения форсунок;

исключение застывания мазута в мазутопроводах котла при выведенных из работы форсунках;

возможность вывода мазутопроводов в ремонт и полное удаление при этом остатков мазута из отключаемых участков мазутопровода;

возможность пропарки (продувки) отключенных (включаемых) мазутных форсунок;

возможность быстрой установки (снятия) форсунки в горелочное устройство;

быстрое и надежное отключение подачи мазута в топку в режимах ава-

рийного останова котла.

Структура схемы мазутопроводов котла зависит в основном от типа применяемых мазутных форсунок. На рис. 2.7 представлена принципиальная схема мазутопроводов в пределах обвязки котла с паромеханическими форсунками. Схема включает напорный мазутопровод, подключенный через отключающую задвижку 3М-1 к магистральному напорному мазутопроводу, с которого осуществляется распределение мазута по форсункам горелочных устройств котла. Напорный мазутопровод соединяется также через отключающую задвижку 3МР с магистральным мазутопроводом рециркуляции. Такая схема подключения позволяет поддерживать требуемую температуру, а в некоторых случаях и давление мазута в напорном мазутопроводе за счет организации рециркуляции в мазутопроводах котла. При этом расход мазута на рециркуляцию регулируется специальным регулятором (РДМР) и должен быть минимальный, но достаточный для того, чтобы обеспечивалась требуемая его температура на всех нагрузках котла.

Подача мазута от напорного мазутопровода к форсункам котла осуществляется через соединительные мазутопроводы, на которых, как правило, устанавливаются по два запорных вентиля, один из которых оборудуется электроприводом. Управление вентилем осуществляется дистанционно, а также от автоматической системы защиты при аварийных остановах котла. Для осу-

80

мерным устройством. Управление регуляторами (РДМ и РДМР) выводится на щит управления котлом.

Для осуществления быстрого и надежного отключения подачи мазута в топку котла в схеме предусмотрена:

установка отсечных мазутных клапанов на подачу мазута в мазутопроводы котла (ОКМ) и на сброс в магистральный мазутопровод рециркуляции (ОКМР);

установка дополнительной запорной арматуры на подачу мазута в мазутопроводы котла (ЗМ-2) и непосредственно перед каждой форсункой

(МФ-1,2,…).

В некоторых случаях вместо отсечного клапана на линии рециркуляции (ОКМР) устанавливают обратный клапан, основное назначение которого состоит в том, чтобы исключить попадание мазута в мазутопроводы котла со стороны магистрального мазутопровода рециркуляции, при аварийных остановах котла.

Эксплуатация мазутопроводов котла практически невозможна без использования пара. В случае применения комбинированных паромеханических и паровых форсунок пар используется для распыла мазута. Охлаждение отключенных форсунок при работающем котле также осуществляется паром. Пар используется для пропарки (очистки от остатков мазута) мазутопроводов котла при выводе их в ремонт и для предварительной опрессовки мазутопроводов и арматуры при оценке их герметичности.

Для реализации этих задач на каждом котле, используемом для сжигания мазута, монтируется так называемое паровое кольцо котла. Пар в паровое кольцо подаётся от общестанционного парового коллектора собственных нужд давлением 0,8-1,3 МПа. Паровое кольцо должно оборудоваться (запорной и регулирующей арматурой, дренажами, воздушниками, контрольноизмерительными приборами и пр.) таким образом, чтобы исключить попадание мазута в паровой коллектор собственных нужд и далее в пароводяной тракт станции. Особенно актуально это требование при использовании на котлах механических и паромеханических форсунок, т.к. давление мазута в этих случаях может быть выше давления пара в коллекторе собственных нужд.

Отмеченное требование в мазутопроводах котла с паромеханическими форсунками обеспечивается следующими мероприятиями:

на линии подвода пара от коллектора собственных нужд к паровому кольцу котла устанавливается, как правило, два запорных устройства и обратный клапан;

на линии подвода пара к соединительному мазутопроводу для пропарки форсунок и к форсункам для распыла мазута устанавливаются обратный клапан, запорные вентили и устройства (фланцевый или резьбовой разъем), обеспечивающие видимый разъем паропроводов;

на паропроводе подвода пара к напорному мазутопроводу для органи-

зации его пропарки перед выводом в ремонт монтируется фланцевый разъем, и при нормальной эксплуатации мазутного кольца указанный паропровод отключается.

Для организации правильного прогрева паровое кольцо котла оборудуется дренажами, воздушниками и байпасными трубопроводами.

82

На все паропроводы, мазутопроводы и арматуру наносится тепловая изоляция и окожуховка из мягкой листовой жести.

Для обеспечения экономичной, надежной и безопасной эксплуатации мазутопроводы в пределах котла оборудуются: контрольно-измерительными приборами, блокировками, сигнализацией и автоматической системой защиты.

Основными контролируемыми параметрами в схеме мазутопроводов котла являются:

давление мазута в магистральных мазутопроводах и перед форсунками;

расход мазута на котел;

температура мазута в напорном мазутопроводе;

давление пара в паровом кольце.

Для исключения разлива мазута, погасания факела и “хлопков” в топке в схеме мазутопроводов котла вводятся блокировки, запрещающие подачу мазута в форсунки в следующих случаях:

при отсутствии вентиляции топки перед розжигом форсунки;

при отсутствии запального факела в растопочной горелке;

при отсутствии подачи пара в паровую форсунку;

при отсутствии подачи воздуха в горелку;

при погасании факела растопочной форсунки.

Кроме этого, запрещается подача мазута в основные форсунки, пока не включены растопочные.

Для исключения поломок оборудования котельной установки и обеспечения безопасности обслуживающего персонала, а также в соответствии с требованиями НТД схема мазутопроводов оборудуется средствами автоматической защиты котла. Автоматическая система защиты действует на отключение мазутопроводов котла от магистральных мазутопроводов и от включённых в работу форсунок в следующих случаях:

при недопустимом понижении (повышении) давления мазута перед форсунками;

при недопустимых отклонениях контролируемых параметров в других системах котла, влекущих аварийный останов котла (недопустимое отклонение уровня в барабане котла; понижение давления первичного воздуха и др.);

при аварийном отключении тягодутьевых механизмов;

при аварийном понижении температуры перегретого пара и т.д. Автоматическая система защиты действует на отключение подачи мазута

косновным форсункам в случае недопустимого повышения давления или температуры перегретого пара за котлом. При этом автоматически осуществляется так называемая аварийная разгрузка котла и в работе остаются только растопочные мазутные форсунки.

В работе системы автоматической защиты котла задействована следующая защитно-запорная арматура:

отсечные мазутные клапаны: ОКМ, ОКМР;

электрофицированная запорная арматура на напорном мазутопроводе

(ЗМ-2) и перед мазутными форсунками (МФ-1,2…n). Проверка действия защиты организуется в следующих случаях:

83

в соответствии с графиком;

при выводе из работы схемы мазутопроводов на срок более трех суток;

при выявленной неисправности защиты;

после проведения ремонта элементов защиты.

Для предупреждения персонала о выходе контролируемых параметров из регулировочного диапазона котел оборудуется средствами звуковой и световой сигнализации. Обслуживающий персонал обязан четко реагировать на работу сигнализации и своевременно принимать соответствующие меры по нормализации контролируемого параметра.

Котел должен быть немедленно остановлен и отключен при следующих неисправностях в схеме мазутопроводов котла:

при погасании факела в топке;

при недопустимом понижении давления мазута перед форсунками котла, работающего только на мазуте;

при разрыве мазутопроводов в пределах котла.

2.3.4. Схема газопроводов котла

Вбольшинстве случаев на ТЭС, использующих газовое топливо, применяется природный газ. Он обладает рядом преимуществ: высокой удельной теплотой сгорания; удобством транспортировки на большие расстояния; устойчивым и полным горением; минимальным загрязнением окружающей среды токсичными компонентами продуктов сгорания.

Природный газ представляет собой механическую смесь различных горючих и негорючих газов. Основными составляющими природного газа являются: метан CH4 (86-95 %); тяжелые углеводороды CmHn (3-4 %); азот N2 (1-5 %); горючие токсичные компоненты H2S, CO; балласт в виде кислорода, азота, влаги, минеральных примесей, двуокиси углерода.

Взависимости от состава газа плотность его колеблется от 0,72 до 0,95 кг/м3. Скопление природного газа в воздухе при объемной концентрации более 25 % вызывает удушье. А смесь газа с воздухом при концентрациях от 5 до 15 % является взрывоопасной. Кроме того, природный газ не имеет запаха и цвета, легче воздуха. Для быстрого определения утечек газа его одо-

рируют, т.е. добавляют сильно пахнущий одорант – этилмеркаптан (16 г на 1000 н.м3 газа). При больших расходах газ может не одорироваться, и тогда для определения неплотностей должны устанавливаться газоанализаторы для постоянного контроля состава воздуха на объектах использующих газовое оборудование.

Природный газ транспортируется по газопроводам. В зависимости от величины давления, под которым перекачивается газ, различают газопроводы высокого (0,3 - 1,2 МПа); среднего (0,005 – 0,3 МПа) и низкого (< 0,005 МПа) давлений.

На электростанцию природный газ, как правило, под высоким давлением поступает на газорегуляторный пункт (ГРП). Оборудование ГРП устанавливается в отдельном помещении и обеспечивает снижение давления газа до средних параметров (0,015 – 0,05 МПа); поддержание давления газа на заданном уровне и очистку газа от механических примесей. От ГРП природный газ по наружному газопроводу подается в так называемый распределитель-

84

ный газопровод, который монтируется вдоль котельного отделения главного корпуса ТЭС. От распределительного газопровода газ поступает в схему газопроводов котла и далее непосредственно к газовым горелкам.

С учетом перечисленных выше свойств газа структура элементов схемы газопроводов котла должна обеспечивать:

избирательную подачу газа к горелкам котла;

регулирование производительности горелок изменением давления газа перед ними;

надежное отключение схемы при обнаружении неисправностей в ней или при срабатывании защит, действующих на отключение котла;

возможность продувки газопроводов котла воздухом при выводе их в ремонт;

возможность продувки газопроводов котла газом при заполнении схемы;

возможность безопасного проведения ремонтных работ на газопроводах и газовоздушном тракте котла;

возможность безопасного розжига горелок.

На рис. 2.8. представлена принципиальная схема газопроводов котла. В ней исходя из технологических требований можно выделить еще четыре взаимосвязанных между собой схемы:

1)схему газопроводов, предназначенную для подачи газа непосредственно к горелкам котла;

2)схему газопроводов, предназначенную для подачи газа к запальным и защитно-запальным устройствам (ЗУ и ЗЗУ);

3)схему продувочных газопроводов;

4)схему трубопроводов безопасности.

Структура элементов обвязки и последовательность их установки в схеме регламентируются правилами безопасности в газовом хозяйстве [22]. Разберем назначение некоторых элементов обвязки схем более подробно.

Фланцевые разъемы в схеме предназначены для установки глушек при выводе газопроводов в ремонт и обеспечения безопасного проведения ремонтных работ. Поскольку уплотнение фланцевых разъемов осуществляется с помощью прокладок, не проводящих электрический ток (резина, поранит, картон), то для снятия статического напряжения с газопроводов, помимо фланцевых разъемов, устанавливают токопроводящую шину 5.

Предохранительный запорный клапан (ПЗК) устанавливают на основном газопроводе котла, обеспечивающем подачу газа к горелкам, а непосредственно перед каждой растопочной горелкой. Если растопка котла может осуществляться с любой горелки, то все они должны быть оборудованы ПЗК. ПЗК выполняет функции защитной арматуры, должен быть достаточно плотным и обеспечивать мгновенное прекращение подачи газа в отключаемый газопровод или горелку. ПЗК управляется дистанционно со щита управления котлом и от действия автоматической системы защиты котла.

Байпас помимо ПЗК (DУ 15,20) предназначен для обеспечения заполнения и плавной опрессовки газопровода котла до рабочего давления газа. Выполняется, как правило, встроенным в корпус ПЗК.

В схеме устанавливаются основной и резервный регулирующие клапаны (РК и РРК) с соответствующей обвязкой, позволяющей выполнять мелкий ре-

85

Рис.2.8. Принципиальная схема газопроводов котла:

1 – газопровод, предназначенный для подачи газа непосредственно к горелкам котла; 2 – газопровод, предназначенный для подачи газа к запальным и защитно-запальным устройствам (ЗУ и ЗЗУ); 3 – продувочные газопроводы; 4 – трубопроводы безопасности; СП – свеча продувочная; СБ – сбросной трубопровод; ПОТ – пробоотборная точка; ПЗК – предохранительный запорный клапан; 5 – токопроводящий проводник; 6 – защитно-запальное устройство; РК, РРК – регулирующий и резервный регулирующий клапан; ГН – газовые напорные задвижки

86

монт регуляторов (набивка сальников, уплотнение фланцевых разъемов, замена регулятора и т.п.) без прекращения подачи газа на котел.

Согласно требованиям [22] каждая горелка должна отключаться двумя запорными органами (ПЗК и дополнительным электрофицированным вентилем

– для растопочных горелок или двумя электрофицированными вентилями – для основных горелок), между которыми на соответствующем газопроводе организуется врезка так называемого трубопровода безопасности 4.

Трубопровод безопасности выполняется из труб условным диаметром более 20 мм и предназначен для исключения попадания газа в топку котла при закрытой отключающей арматуре на газопроводах к горелкам. Трубопроводы безопасности горелок оборудуются электрофицированной запорной арматурой и объединяются одним общим сбросным трубопроводом, выведенным в безопасное место. Для проверки плотности запорной арматуры на сбросном трубопроводе оборудуется узел с пробоотборной точкой.

Для исключения образования взрывоопасных смесей при выводе газопроводов котла в ремонт в схеме после фланцевого разъема монтируется штуцер для подвода сжатого воздуха. Сжатый воздух берется из общестанционной воздушной магистрали и используется для продувки отглушенных газопроводов до неопасных концентраций.

Газовая смесь с воздухом считается невзрывоопасной, если концентрация газа не превышает 20 % от нижнего предела взрываемости. Поскольку нижний предел взрываемости для природного газа составляет 5 %, то неопасной считается концентрация газа в воздухе менее 1 %.

Для исключения образования взрывоопасных газовых смесей при заполнении газопроводов котла газом последние должны продуваться через специальные продувочные газопроводы (свечи).

Продувочные газопроводы устанавливаются во всех тупиковых участках и отключаемых отводах длиной более двух метров и предназначены для вытеснения воздуха. Диаметр продувочных трубопроводов должен быть более 20 мм и обеспечивать 15-кратный объем продуваемых газопроводов в течение часа. Для контроля качества продувки продувочные трубопроводы оборудуются пробоотборными точками. Газопроводы считаются продутыми, если содержание кислорода в газе менее 1 %.

Согласно требованиям [22] не допускается продувка газопроводов через трубопровод безопасности, а также объединение продувочных газопроводов и трубопроводов безопасности.

Для обеспечения безопасного розжига газовых горелок (мазутных форсунок) газомазутные котлы оборудуются запальными или защитно-запальными устройствами (ЗУ и ЗЗУ). Защитно-запальное устройство с электрическим зажиганием предназначено для автоматического или дистанционного розжига горелок [23]. Газ на ЗЗУ для котлов, использующих несколько видов топлив, отбирается с разделительного газопровода, а для газовых котлов – после ПЗК. В первом случае, при отключении газопроводов котла, возможно использование ЗЗУ для розжига горелок на другом, кроме газа, виде топлива; во втором случае – подача газа на ЗЗУ, а соответственно и розжиг газовых горелок возможен только после выполнения регламентных операций и заполнения газопровода котла газом.

87

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации схема газопроводов котла оборудуется контрольно-измерительными приборами, блокировками, защитами, сигнализацией.

Основными контролируемыми параметрами в схеме газопроводов котла являются давление и расход газа. Кроме этого, контролируется положение запорно-регулирующей арматуры по месту ее установки и со щита управления котлом.

В схеме газопроводов котла предусмотрены следующие блокировки:

1)запрет на открытие общей задвижки от распределительного газопровода, если открыта хотя бы одна задвижка на газопроводе перед горелкой;

2)запрет на включение ЗЗУ и подача газа к горелкам без организации предварительной вентиляции топки. Вентиляция топки должна проводиться не менее 10 минут, при полностью открытых шиберах газовоздушного тракта котла, при расходе воздуха не менее 25 % от номинального расхода и при максимальном разрежении вверху топки;

3)запрет розжига горелок, не оснащенных ПЗК, пока не включены в работу растопочные горелки;

4)запрет подачи газа к горелкам, если закрыт воздушный шибер на включаемых горелках или не включен дутьевой вентилятор;

5)запрет подачи газа в растопочную горелку, оснащенную ПЗК, при отсутствии растопочного факела на ЗЗУ;

6)запрет подачи газа в горелку, не оснащенную ПЗК, при отсутствии факела на ЗУ;

7)запрет закрытия вентиля на трубопроводе безопасности, при закрытой запорной арматуре на газопроводе горелки.

В блокировках задействована электрифицированная арматура. Блокировки работают автоматически при условии, что электросхемы приводов соответствующей запорной арматуры собраны.

Схема газопроводов котла оборудуется защитами. Предусмотрены защиты, действующие на отключение подачи газа на котел, при следующих условиях:

погасании факела в топке;

недопустимом понижении давления газа перед горелками;

недопустимом отклонении контролируемых параметров в других техно-

логических системах, влекущих аварийный останов котла. Предусматривается защита, действующая на отключение подачи газа на

растопочную горелку, в случае погасания или невоспламенения факела на этой горелке.

Для случаев аварийного отключения одного тягодутьевого механизма или РВП; недопустимого повышения давления или температуры перегретого пара предусмотрена защита, действующая на аварийную разгрузку котла до 50 % от номинальной нагрузки и осуществляемая за счет аварийного отключения (погашения) основных горелок.

При срабатывании защиты, действующей на отключение газа от котла, в схеме газопроводов автоматически осуществляются следующие переключения:

закрываются ПЗК и электрифицированная арматура перед ПЗК и горелками;

88

закрывается арматура на ЗЗУ и ЗУ;

одновременно открывается арматура на трубопроводах безопасности и

продувочных свечах.

Все случаи отклонения контролируемых параметров от регулировочного диапазона, а также работа защит и наиболее ответственных блокировок в схеме газопроводов котла сопровождаются работой световой и звуковой, предупредительной и аварийной сигнализации. Средства сигнализации, как правило, размещаются на щите управления котлом и на местных щитах управления.

Схема газопроводов котла относится к наиболее ответственным технологическим системам, требующим особых приемов эксплуатации, строгого соблюдения правил безопасности.

Рассмотрим некоторые принципы, используемые при эксплуатации газопроводов котла:

1)при включении газопроводов котла после простоя более трех суток должны быть опробованы защиты и блокировки;

2)при плановом переводе котла на газ проверяется срабатывание ПЗК, а также защит, блокировок и сигнализации в объеме, не препятствующем работе котла;

3)при многоярусном расположении горелок включают вначале нижний ярус; при отключении – наоборот;

4)заполнение газопроводов котла газом должно осуществляться только после выключения тягодутьевых механизмов и организации вентиляции топки;

5)перед растопкой котла из холодного состояния должна быть выполнена предпусковая проверка герметичности ПЗК, запорных устройств перед горелками и перед ПЗК. Порядок, нормы и методы проведения предпусковой проверки устанавливаются местными инструкциями;

6)при выводе газопроводов в “резерв” закрывается вся арматура на внутренних газопроводах и открываются продувочные газопроводы и трубопроводы безопасности;

7)при проведении ремонтных работ на газопроводе котла или в топке газопровод отключается, устанавливается глушка, продувается инертным газом; топка перед допуском ремонтного персонала вентилируется;

8)вывод газопроводов котла из режима ремонта или консервации должен включать следующие операции: снятие глушек; проведение внепланового технического обслуживания элементов схемы; опрессовку воздухом на давление 1000 мм вод.ст. Газопровод считается плотным, если ско-

рость снижения давления в газопроводе не превышает 60 мм вод.ст.

в час;

9)при работе газифицированного котла на других видах топлива допускается держать газопроводы котла под избыточным давлением газа;

10)проверка плотности соединений газопроводов, отыскание мест утечек газа должны выполняться с использованием мыльной эмульсии. Применение огня для обнаружения утечек газа запрещается. Все обнаруженные на действующем газопроводе неплотности и неисправности должны немедленно устраняться.

89