ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЕЙ

Следствием специфической особенности пароперегревателей (высокие температуры дымовых газов и пара) является то, что их металл работает при температуре близкой к предельной для выбранного материала. Так допустимая по условиям окалинообразования температура труб применяемых для пароперегревателей современных котлов перлитной стали 12Х1ПФ и аустенитной Х18Н12Т при сжигании мазута должна составлять не более 585 и 610 С.

Следственно при температуре свежего пара 545 С запас температуры металла последней ступени пароперегревателя весьма ограничен и имеется опасность превышения допустимой температуры металла. Снижается надежность пароперегревателя и срок службы металла.

С увеличением мощности (и габаритов) котла возрастают неравномерность обогрева труб по сечению газохода и тепловая разверка. В этих условиях особенно опасны нарушения нормального режима работы котла. Тепловая неравномерность может быть вызвана несимметричным включением горелок или их различной нагрузкой, неудовлетворительным воздушным режимом топки или первых по ходу газов рядов труб пароперегревателя. Неравномерное шлакование радиационной части пароперегревателя и ширм приводит к возникновению больших разностей температур по отдельным змеевикам. Необходимо добиваться равномерности заполнения топки факелом при полном завершении в ней сгорания топлива и не допускать шлакоудаления.

Условия работы промежуточного пароперегревателя имеют свои особенности. Вследствие менее интенсивной, чем в основном пароперегревателе передачи теплоты от металла пару низкого давления высокие тепловые нагрузки промежуточного пароперегревателя нежелательны. Поэтому его располагают в конвективном газоходе (после пароперегревателя свежего пара), где максимальная температура дымовых газов составляет 850-900 С. При таком расположение поверхность нагрева промежуточного пароперегревателя оказывается довольно большой. Кроме того, возможности перемешивания пара в промежуточных коллекторах и увеличение скорости потока в трубах ограничены условием обеспечения минимальной потери давления пара.

Трубы пароперегревателя во время работы могут подвергаться эрозии и коррозии. Эрозия (золовой износ) труб имеет место при повышенных скоростях газового потока, содержащих частицы золы. Интенсивность износа зависит от твердости и размеров частиц золы. Наибольшему золовому износу подвержена лобовая сторона первых рядов труб каждого конвективного пакета.

Высокотемпературная газовая коррозия труб ширм и конвективные части пароперегревателя может иметь место при наличии в дымовых газах несгоревшей серы или сероводорода, которые при отсутствии свободного кислорода вступают в реакцию с металлом труб, образуя непрочный слой сернистого железа. Эти поверхности более подвержены коррозии при сжигании мазута. Ощутимое разрушение металла начинается при t =600 С

и значительно ускоряется при более высоких температурах. Коррозии подвергаются трубы и подвески, дистанционирующие гребенки пакетов пароперегревателей.

При наличии отложений окислов железа и меди на внутренней поверхности труб пароперегревателя возможна подшламовая коррозия металла. Причиной ее возникновения является электрического тока между металлом и слоем отложения окислов. Металл постоянно разрушается. Для уменьшения этой коррозии необходимо строго соблюдать все требования, касающиеся качества питательной воды и проведения промывок.

Для повышения надежности работы пароперегревателя и паропроводов номинальная t в 1971 году снижена до 555 С для котлов без промежуточного перегрева и до 545/545 С с ним.

В эксплуатационных условиях возможны случаи, когда температура пара всех параллельных потоков или одного из них может превышать допустимые

(номинальные).

Причиной этого может быть неудовлетворительная работа топки (неравномерное распределение топлива по горелкам); высокое расположение ядра факела в топке обусловлено повышением температуры дымовых газов на выходе из топки и увеличения тепловой нагрузки отдельных ступеней пароперегревателя. Во избежание этого необходимо производить перераспределение топлива между горелками противоположных стен топки или ярусами горелок. Загрязнение и шлакование топочных экранов также приводят к росту температуры дымовых газов на выходе из топки и повышении температуры пара. Не допускать загрязнений. Шлакование пароперегревателя, наоборот, приводит к снижению температуры перегретого пара. Необходимо произвести обдувку пароперегревателя.

Контроль за работой пароперегревателя.

При эк­сплуатации пароперегревателей необходимо поддержи­вать температуры стенок труб, не превышающие допус­тимое для стали данной марки значение, и осуществлять постоянный контроль температур пара и металла. Конт­роль температуры металла ненадежен, поскольку устанавливаемые для этого «температурные вставки» относительно быстро выходят из строя. Поэтому контролируют, как правило, среднюю температуру пара в перепускных трубах и до­полнительно температуру пара на выходе из наиболее разверенных змеевиков, определяемых в процессе спе­циальных испытаний. Следует иметь в виду, что превы­шение температуры металла данной трубы над темпера­турой пара для радиационной части пароперегревателя может достигать 100°С и более, а для конвективной — 20-40 °С. Средние значения температуры пара за ступенями пароперегревателя при различных нагруз­ках котла должны указываться в режимных картах, а максимально допустимые - в эксплуатационных ин­струкциях.

В процессе эксплуатации систематически необходимо следить за температурой коллекторов пароперегревателей, имеющих рабо­чую температуру 450°С и выше, в соответствии с «Ин­струкцией по наблюдению и контролю за металлом тру­бопроводов и котлов». В этой инструкции регламен­тированы объем, сроки и методы контроля элементов котла, в которых возникают процессы ползучести, окалинообразования, изменения структуры и механических свойств металла.

При установившихся режимах работы котла колебания температуры перегретого пара не должны превы­шать + 5 и -10 °С. Большие и систематические колеба­ния температуры приводят к сниже­нию долговечности металла.

Для предупреждения отложений солей на внутренней поверхности стенки качество питатель­ной воды должно быть высоким. С этой же це­лью предусматриваются также периодические водные и кислотные промывки водопарового тракта котла.

Эксплуатация экономайзеров и воздухоподогревателей

Экономайзер расположен в зоне пониженных температур дымовых газов, средняя тепловая нагрузка его труб не превышает 25 кВт/м². Это исключает высокие температуры металла даже при значительных уменьшениях расхода питательной воды. Однако в условиях эксплуатации нередко имеют место явления снижения надеж­ности экономайзера: повреждение сварных швов, внут­ренняя и наружная коррозия труб, золовой износ, значительные отложения золы.

При появлении свища не следует допускать длитель­ную работу котла, так как это может привести к повреж­дению соседних змеевиков и забиванию мокрой золой трубных пучков экономайзера. Большей частью свищи появляются как следствие корро­зии внутренней или наружной поверхностей стен труб у сварных швов. При малых скоростях воды содержащийся в ней кислород всплывает и задерживается на верхней образующей труб. В этих местах возникает язвенная кислородная коррозия. Для исключения этого необходимо глубокое обескислороживание питательной воды путем деаэрации и дополнительной последующей обра­ботки сульфитом натрия или гидразинсульфитом.

Наружная газовая коррозия труб экономайзера воз­никает при наличии щелочно-сульфатных соединений, образующихся в золовых отложениях под действием сер­ного ангидрида. Коррозии могут подвергаться, прежде всего, трубы входной части экономайзера, если температура питательной воды не превышает 100 - 105°С, что имеет место в начальный период пуска котла или при отключении регенеративных подогревателей вы­сокого давления. Поэтому следует стремиться к предель­ному сокращению длительности работы котла в таких режимах. Необходимо принимать меры по снижению количества серного ангидрида.

Трубы экономайзера и воздухоподогревателя подвергаются износу летучей золой и тем больше, чем выше скорость потока и концентрация в нем круп­ных частиц и их твердость.

Для уменьшения эолового износа наряду с установ­кой защитных устройств над трубами экономайзера и защитных насадок и трубах воздухоподогревателя при эксплуатации присосы воздуха должны бить минималь­ными (так как они увеличивают скорости дымовых га­зов). Необходима регуляр­ная и тщательная очистка поверхностей нагрева от золовых отложений.

При значительном золовом износе экономайзера тем­пература дымовых газов за ним повышается, в результате чего верхняя трубная доска воздухоподогре­вателя может нагреваться сверх допустимой температу­ры, что приводит к короблению и повреж­дению креплений в ней труб.

Прогрев и защита пароперегревателей

В период растопки котлов распределение тепловосприятия по поверхности нагрева отличается от такового для установившегося режима при номинальных параметрах. Расход тепла на парообразование относительно невелик, так как большое количество тепла расходуется на подогрев воды и металла.

Хотя количество тепла, отдаваемое газами в области пароперегревателя меньше, чем при работе котла, однако расход пара через пароперегреватель невелик, и поэтому перегрев его растет быстрее давления.

В номинальных режимах контроль за температурой металла труб пароперегревателя ведется по температуре пара. Иная картина создается при пуске котла. В процессе растопки температура продуктов сгорания по газовому тракту повышается пропорционально тепловыделению в топке. Трубки пароперегревателя подвергаются интенсивному обогреву и при отсутствии в них воды температура их быстро растет. Во избежание пережога труб в период растопки через пароперегреватель создается поток пара, называемый продувкой.

Продувку пара в период растопки принимают равной 10% номинальной производительности, постепенно увеличивая до 15% к концу растопки.

Применяется несколько способов охлаждения пароперегревателя во время растопки: предварительная заливка пароперегревателя питательной водой или конденсатом; паровое охлаждение посредством потока собственного пара с самого начала парообразования.

ПРОГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА

Современные отечественные котельные агрегаты имеют змеевиковые стальные экономайзеры с большим числом параллельно включенных витков и восходящим движением воды. Такая конструкция допускает подогрев воды до кипения и даже частичное парообразование. При достаточной скорости воды тепловая неравномерность в экономайзере некипящего типа мала и это допускает достаточно большую гидравлическую разверку без опасности в работе. В экономайзере кипящего типа паросодержания (60-80%) возникает заметная тепловая и гидравлическая разверка труб, которая может вызвать нарушение надежной работы.

Однако в процессе растопки котла режим работы экономайзера резко отличается от нормального. При отсутствии надежного охлаждения в выходных участках его может образовывать перегретый пар и, следовательно, возникнуть чрезмерный перегрев труб.

В период растопки питание обычно осуществляется периодически. Количество питательной воды при этом определяется величинами продувки пароперегревателя у дренажа нижних точек котла.

При периодической подпитке котла во время растопки возникают пульсации температуры воды, которые оказывают вредное влияние на прочность сварных соединений экономайзерных труб, вызывая переменные температурные напряжения в стенках.

Для защиты экономайзера в настоящее время вводится водоструйный эжектор, который при малом расходе питательной воды повышает циркуляционный напор экономайзерного контура, повышая скорость и кратность циркуляции воды, обеспечивая равномерный подъем температуры воды в экономайзере, что устраняет температурные пульсации.