Нарушение надёжности работы котлоагрегата: расслоение пароводяной смеси в экономайзере
Содержание
1. Классификация экономайзеров
2. Основные виды повреждений экономайзера
3. Причины расслоения пароводяной смеси в экономайзере
4.Мероприятия по контролю за работой экономайзера
5. Требования к конструкции обеспечивающие надёжность работы экономайзера
6. Определение возможности, параметров и срока безопасной эксплуатации экономайзера
7. Программа испытаний экономайзеров
8.Фрагмент технологической карты выполняемых работ при текущем ремонте экономайзеров котельной установки
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В энергетике, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, металлургической и других отраслях промышленности широко используются традиционные кожухотрубные, змеевиковые, спиральновитые, пластинчатые и других типов теплообменные аппараты для жидких и газообразных сред.
Теплообменные аппараты служат для подогрева паром (водой) сетевой воды, используемой для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения потребителей. При их проектировании и разработке режимов эксплуатации приходится выполнять сложные и ответственные расчеты, в том числе по определению тепловой или экономической эффективности теплообменников. Известно, что при прямоточных и оборотных системах их охлаждения (нагрева) на внутренних поверхностях труб образуются отложения накипи и продуктов коррозии, что приводит к снижению производительности аппаратов на 30 - 40 % и уменьшению их тепловой эффективности.
Поэтому в домашнем задании рассматривались вопросы эксплуатации, ремонта и испытания экономайзеров котельной установки.
Основными задачами при выполнении данной работы были:
- изучение информационных источников, технической документации по эксплуатации и ремонту теплообменных аппаратов.
- составление фрагмента технологической карты выполняемых операций при текущем ремонте экономайзера.
- разработка программу испытаний экономайзера.
1. Классификация экономайзеров
Водяной экономайзер является неотъемлемой частью современного парогенератора. Экономайзер благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. В связи с этим у современных парогенераторов водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества теплоты, переданной через поверхности нагрева парогенератора.
В водяных экономайзерах в зависимости от вида топлива и КПД парогенератора при нагреве воды на 1 К продукты сгорания охлаждаются на 2-3 К. В зависимости от температуры, до которой вода подогревается в экономайзере, их делят на некипящие и кипящие. Некипящими называют. При движении по каналу греющей среды стенки канала отбирают теплоту, аккумулируя ее в своем массиве. Затем при протекании нагреваемой среды температура ее повышается за счет передачи теплоты от поверхности нагретой стенки. Такие аппараты применяют, как правило, для нагрева воздуха или газов (например, регенеративные воздухоподогреватели).
Экономайзеры, в которых по условиям надёжности их работы подогрев воды производиться до температуры на 40 К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное её испарение. Массовое содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15 %, а иногда и более. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по водяному тракту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8 % рабочего давления в барабане.
В зависимости от металла, из которого изготавливаются экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры изготавливаются для работы при давлении в барабане парогенератора до 2,4 МПа, а стальные могут применяться для любых давлений.
На рис 1 показан общий вид экономайзера, собранного из описанных чугунных труб. Число труб выбирается из условия получения скорости продуктов сгорания в экономайзере в пределах 6-9 м/с при номинальной производительности парогенератора. Число горизонтальных рядов в экономайзере выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.
Рис 1 Компоновка чугунного экономайзера
1-обдувочное устройство; 2-соединительный калач; 3-труба экономайзера; 4-трубопровод питательной воды; 5-предохранительный клапан; 6-гильза для термометра; 7-манометр.
Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых чугунных труб. Труба выпускаемых в настоящее время экономайзеров конструкции ВТИ показана на рис 2. Трубы соединяются между собой посредством калачей, как показано на рис 1. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания проходят через зазоры между рёбрами труб.
В чугунных водяных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Поэтому чугунные экономайзеры всегда работают как некипящие. Продукты сгорания в экономайзере целесообразно направлять сверху вниз для создания противоточной схемы движения воды и газов, при которой обеспечиваются лучшие условия теплообмена и минимальная поверхность нагрева экономайзера.
Компоновка поверхности нагрева чугунного водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трёх и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более 4ёх труб в горизонтальном ряду и более 8ми горизонтальных рядов. Через каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата, осмотра и ремонта экономайзера.
Стальные экономайзеры изготавливаются из труб диаметром от 28 до 38 мм, которые изгибаются в змеевики. Змеевики водяного экономайзера обычно размещают в опускном газоходе при поперечном омывании их продуктами сгорания. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, но может быть и коридорное.
Коллекторы водяного экономайзера имеют круглую форму, и в промышленных котлах их обычно размещают за пределами газохода, укрепляя на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам от веса самих змеевиков, заполненных водой, их обычно подвешивают с помощью специальных подвесок к каркасу котла или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками к опорным стойкам приваривают гребёнки. Трубки, вальцованные двумя концами в глухие фланцы. Для присоединения к трубопроводам тепловой сети и местных систем отопления или горячего водоснабжения предусмотрены четыре патрубка.
На рис 3 показана компоновка стального водяного экономайзера. Питательная вода поступает в нижний коллектор, и, пройдя по параллельно включённым змеевикам, направляется в промежуточный коллектор экономайзера для выравнивания распределения воды по отдельным змеевикам. Установка промежуточных коллекторов особенно необходима, если в экономайзере происходит частичное парообразование, так как перемешивание должно производиться до начала парообразования. При этом недогрев воды на входе в кипящую часть поверхности нагрева экономайзера должен составлять не менее 40 К.
Рис 3 Компоновка стального экономайзера
1-коллекторы; 2-змеевик; 3-опорная балка; 4-дистанцонная гребёнка.
Для обеспечения монтажа экономайзера отдельными блоками, удобства выполнения ремонтных работ и облегчения очистки поверхности нагрева от летучей золы поверхность разбивается на отдельные части (пакеты). Высота пакета не превышает 1,5 м при редком расположении труб и 1 м при тесном. Между пакетами предусматриваются разрывы 600-800 мм.
В последнее годы плавниковые трубы находят применение не только для мембранных экранных поверхностей нагрева газоплотных котлов, но и для мембранных водяных экономайзеров. Мембранный водяной экономайзер, изготовленный Подольским машиностроительным заводом, был испытан на котле производительностью 75 т/ч при сжигании сланцев. Испытанный мембранный экономайзер состоял из 10 мембранных пакетов, изготовленный из плавниковых труб 32 на 6 мм ( схема экономайзера на рис 4 ). Как показали испытания и опыт эксплуатации, экономайзер работает надёжно без термических деформаций мембранных пакетов ( прогибов, выпучиваний ).
Рис 4 Схема мембранного водяного экономайзера
Развивая конструкцию мембранных водяных экономайзеров, Подольский завод разработал мембранно-лепестковые экономайзеры. Мембранно-лепестковая конструкция состоит из цельносварных мембранных панелей, на проставки которых поперёк приварены частые и тонкие лепестки. В поперечном потоке газов лепестки омываются продольно, но, имея небольшую длину ( равную ширине проставки ) , они работают как входные элементы с высокой эффективностью и существенно улучшают коэффициент оребрения мембранной панели. При этом пара лепестков, располагающихся на проставке, по высоте не превышают диаметра труб и не приводят к увеличению габаритов экономайзера ( в отличии от поперечного оребрения на трубах ). Это создаёт компактность пучка и позволяет производить ремонт выемкой отдельного змеевика из пакета. Компактность в таких мембранно-лепестковых змеевиках приблизительно в 1,5-2 раза выше, чем поперечно оребрённых. Мембранно-лепестковая поверхность нагрева, разработанная Подольским заводом, не имеет аналогов зарубежом.
Схемы включения некипяший и кипящих водяных экономайзеров в общий водяной тракт парогенератора различны. В соответствии с требованиями правил Госгортехнадзора чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания ( иметь обводной газоход для пропускания продуктов сгорания мимо экономайзера ). При этом правилами Госгортехнадзора разрешено выполнять индивидуальные чугунные экономайзеры не отключаемыми по водяному тракту при условии непрерывного питания котла водой с помощью автоматического регулятора, установленного на входе воды в экономайзер.
Обводной газоход для отключения индивидуального водяного экономайзера по тракту продуктов сгорания необязателен при наличии сгонной линии, обеспечивающий постоянный пропуск воды через экономайзер в случаи повышения температуры воды после него. Пользоваться сгонной линией приходиться при растопке котла.
Схема включения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии и размещением необходимой арматуры показана на рис 5.
Рис 5 Схема включения чугунного экономайзера со сгонной линией.
1-барабан парогенератора; 2-запорный вентиль; 3-обратный клапан; 4-вентиль на сгонной линии для подачи воды в деаэратор; 5-вентиль после водяного экономайзера; 6-предохранительный клапан; 7-чугунный водяной экономайзер; 8-вентиль перед водяным экономайзером; 9-линия подачи воды от питательного насоса.
