Факторы, влияющие на качество перегретого пара отпускаемого от барабанного котла

Перегретый пар, вырабатываемый котельным агрегатом, по качеству должен удовлетворять установленным нормам, регламентируемым правилами технической эксплуатации (ПТЭ). Ухудшение качества пара против норм ведёт к серьёзным нарушениям в работе, как энергетических котлов, так и паровых турбин. К примеру, ухудшение качества насыщенного пара котлов вызывает заносы солями пароперегревателей, что понижает их тепловосприятие и температуру перегретого пара, а также создаёт опасность пережога труб пароперегревателя.

В паровых турбинах возможны отложения солей на лопаточном аппарате что, как правило, является причиной ограничения номинальной мощности, снижения экономичности и надёжности работы турбины. В соответствие с требованиями ПТЭ эксплуатация турбин не допускается в случае отклонения качества свежего пара по химическому составу от принятых норм. Поэтому в числе основных задач эксплуатации котельных агрегатов стоит выработка пара требуемого качества.

Известно, что качество насыщенного и далее перегретого пара во многом зависит от качества питательной воды подаваемой в барабан котла и уровня солесодержания котловой воды (воды циркулирующей в контуре естественной циркуляции барабанного котла).

Главным источником загрязнений питательной воды являются продукты коррозии конструкционных материалов трубопроводов и оборудования питательного тракта паротурбинной установки. Сведение к минимуму процесса внутренней коррозии металла трубопроводов и оборудования обеспечивается за счёт ведения, так называемого, водно-химического режима (ВХР) котлов и электростанции в целом. ВХР включает совокупность мероприятий, обеспечивающих работу основного и вспомогательного оборудования электростанций без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей, образованием отложений на теплопередающих поверхностях и в проточной части турбин, шлама в оборудовании, насосах и трубопроводах. Повышение тепловосприятия в экранных трубах приведёт к дополнительному росту парообразования и уве­личению паросодержания в экранных поверхностях нагрева котла. Так как, объем пара, многократно больше объема испарившейся воды, произойдет вытеснение части воды из экранных труб в барабан, в результате чего в нем начнется повышение уровня воды и, как следствие повышения паросодержания.

В практике эксплуатации барабанных котлов наибольшее распространение получили: гидразинно-амиачный, комплексонный и безнакипный водные режимы. Эффективность принятого на электростанции водно-химического режима определяется, в конечном счёте, техническим состоянием основного и вспомогательного оборудования (отсутствием или наличием коррозии, отложений, накипи, продуктов коррозии и растворимых солей), а также отсутствием аварий и неполадок в работе конкретных агрегатов, вызванных перечисленными выше явлениями.

Известно, что в барабанном котле солесодержание питательной воды выше, чем в паре. Поэтому в котловой воде, циркулирующей в контуре циркуляции, происходит накапливание минеральных веществ по мере частичного ее упаривания. В этом случае уровень солесодержания котловой воды будет определяться качеством поступающей в барабан питательной воды и величиной продувки котловой воды из барабана котла.

Для снижения величины продувки и повышения эффективности работы котлоагрегата экранные поверхности нагрева подключают к барабану котла по схеме позволяющей организовать ступенчатое испарение котловой воды. Чаще всего в энергетических котлах используются двухступенчатые или трехступенчатые схемы испарения. В качестве последних ступеней испарения используются выносные циклоны, из которых и осуществляется непрерывная продувка котловой воды.

Таким образом, основное назначение непрерывной продувки состоит в том, чтобы обеспечить требуемое качество котловой воды при заданном качестве питательной воды путём вывода из котла, поступивших в него примесей.

Известно, что непрерывная продувка не может обеспечить полного отвода шлама, и поэтому он постепенно накапливается в котле. Поэтому непрерывную продувку всегда дополняют периодической продувкой. С периодической продувкой удаляется шлам из нижних коллекторов экранных поверхностей нагрева, где концентрация шлама наибольшая.

Исследования показали, что на качество перегретого пара влияет также и уровень воды в барабане котла. Так при повышении уровня воды в барабане и соответственно снижении высоты парового объёма барабана унос влаги паром, отделяемым от кипящей котловой воды, увеличивается.

На величину уноса влаги оказывает большое влияние концентрация солей в котловой воде, так как с повышением солесодержания котловой воды процессы «набухания» и вспенивания воды усиливаются. Наконец, количество уноса сильно зависит от скорости выхода пара в паровое пространство барабана, которая в свою очередь находится в прямой зависимости от паровой нагрузки котла.

Доказано, что для конкретных барабанных котлов и соответствующих внутрибарабанных устройств существуют, так называемые, «критические паровые нагрузки котлов» и «критические значения солесодержаний котловой воды» при которых наблюдается резкое ухудшение качества пара. Значения «критических паровых нагрузок» и «критических солесодержаний котловой воды» определяются при проведении тепловых испытаний котлов, которые в дальнейшем и принимаются за основу при составлении режимных карт для эксплуатационного персонала.

В конечном итоге требуемое качество насыщенного и перегретого пара при обеспечении заданного качества котловой и питательной воды достигается за счёт введения в конструкцию котла, так называемых, внутрибарабанных устройств [10]. Внутрибарабанные устройства современных энергетических котлов включают в себя внутрибарабанные циклоны, сепарационные и паропромывочные устройства (рис. 3.3.), а также перегородки при трёхступенчатых схемах испарения.

Рис. 3.3. Принципиальная схема расположения внутрибарабанных устройств котлов высокого давления

1 – подвод воды в опускные трубы; 2 – крестовина; 3 – труба аварийного слива котловой воды; 4 – экранные трубы; 5 – пароразделяющий впускной короб, обеспечивающий первоначальное разделение смеси на воду и пар; 6 – корпус циклона; 7 – крышка внутрибарабанного циклона; 8 – встроенный жалюзийный сепаратор; 9 – крестовина внутрибарабанного циклона; 10 – сливной короб; 11 – паропромывочное устройство; 12 – дырчатый лист; 13 – выходная труба; 14 – распределительный коллектор питательной воды; 15 – ввод питательной воды после экономайзера; 16 – перепускной короб; 17 – внутрибарабанный циклон.

При организации ступенчатого испарения во второй и, тем более, тре­тьей ступени испарения концентрация примеси в котловой воде значитель­но выше, чем в первой, и для получения чистого пара необходима высокая степень осушки пара. В низких внутрибарабанных циклонах это сделать нельзя, поэтому применяются выносные циклоны [11]. Схема соединения выносных циклонов с ба­рабаном и контуром циркуляции применительно к двухступенчатой схеме испарения показана на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема соединения выносных циклонов с ба­рабаном котла и контуром циркуляции применительно к двухступенчатой схеме испарения.

1 – выносной циклон; 2 – барабан котла; 3 – внутрибарабанные циклоны; 4 – жалюзийный сепаратор; 5 – дырчатый лист.

В данной схеме первой ступенью испарения является барабан с включёнными фронтовыми, задними и передними боковыми экранами. Вторая ступень образована из выносных сепарационных циклонов и труб задних боковых экранов. Пар из выносных циклонов отводится по двум трубам в паровое пространство барабана.

Выносной циклон представляет собой вертикальную трубу диаметром 300 -400 мм и высотой до 4-5 м (рис. 3.5). В днище циклона вварены опускные трубы 1, подвод воды из барабана 2 сделан над ними. На пу­ти воды из водяного объема циклона в опускные трубы стоит крестовина 3 для ликвидации вихревых потоков. Замер уровня воды в циклоне произ­водится с помощью водомерного стекла 4. Пароводяная смесь из экран­ных труб поступает тангенциально через улитку 8 и завихритель 9. Вода отжимается к стенкам и опускается вниз, а пар поднимается вверх. Вы­равнивание скорости пара (порядка 0, 3- 0, 5 м/с) производится путем уста­новки дроссельного дырчатого листа 5 перед трубами 6 отвода пара. За счет большой высоты парового пространства происходит хорошая сепа­рация влаги от пара. Осушенный пар из циклона направляется в бара­бан котла.

 

Рис. 3.5. Выносной циклон для сепарации пара солевых отсеков.

1 – опускные трубы; 2 – штуцер для подвода воды из «чистого» отсека барабана котла; 3 – крестовина; 4 – водомерное стекло; 5 – дроссельный дырчатый лист; 6 – трубопровод отвода пара; 7 – воздушник; 8 – улитка для подвода пароводяной смеси из экранных труб; 9 – завихритель; 10 –трубопровод вывода продувочный воды.

 

Продувочная линия 10 выводится ниже уровня воды в циклоне, где находится область наиболее высокой концентрации примеси. В верхнем торце циклона предусмотрен воздушник 7 для удаления воздуха из системы при пуске котла. Обычно на паровой котел устанавливают 2-4 выносных циклона.

Таким образом, требуемое качество перегретого пара отпускаемого от энергетических котлов может быть обеспечено только при условии высокой культуры эксплуатации, исправности внутрикотловых устройств и технологических схем, используемых для ведения водно-химического режима котлов.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: