Хвостовые поверхности нагрева

К хвостовым поверхностям нагрева котельного агрегата от­носятся водяной экономайзер и воздухоподогреватель. В про­мышленных котельных устанавливаются как стальные, так и чугунные водяные экономайзеры. Из различных конструкций воздухонагревателей в основном применяются трубчатые.

Условия эксплуатации стальных и чугунных экономайзеров различны. Стальные экономайзеры, как правило, выполняются не отключаемыми по воде. В связи с этим закипание в них воды не представляет опасности, так как экономайзер непо­средственно соединен с котлом и является его неотъемлемой частью. При растопке котла, имеющего стальной экономайзер, включается линия рециркуляции. Эта линия соединяет входной коллектор экономайзера с барабаном котла и обеспечивает по­ступление воды в экономайзер при ее испарении во время рас­топки. На линии рециркуляции устанавливается вентиль, ко­торый открывается при растопке котла и закрывается при включении котла в паровую магистраль. Во избежание аварии, связанной с поступлением воды мимо экономайзера, необхо­димо следить, чтобы при нормальной работе котла линия ре­циркуляции была отключена. При температуре продуктов го­рения в области водяного экономайзера менее 450 °С можно обойтись без линии рециркуляции. В этом случае котел перио­дически подпитывают, спуская излишки воды в дренажную си­стему.

Чугунные водяные экономайзеры обязательно должны быть отключаемыми но воде (требования правил Госгортехнадзора). Устройство обводного газохода для отключения индивидуаль­ного водяного экономайзера по тракту продуктов горения не обязательно при наличии сгонной линии, обеспечивающей воз­можность постоянного пропуска воды через экономайзер.

Опыт эксплуатации показал, что устройство обводных газо­ходов приводит к систематическому пропуску части газов по­мимо экономайзера из-за неплотности отключающих шиберов. По данным ЦКТЙ пропускание продуктов горения мимо эко­номайзера доходит до 20—40 %, что увеличивает потерю тепла с уходящими газами на 2,0—4,4 %

Во избежание кипения воды в чугунном экономайзере не­
обходимо внимательно следить, чтобы температура воды на
выходе из него была на 20 °С ниже температуры насыщенного
пара в котле.

Правила Госгортехнадзора разрешают выполнять индиви­дуальные чугунные экономайзеры не отключаемыми по воде при условии обеспечения непрерывного питания котла водой С помощью автоматического регулятора, устанавливаемого на входе воды в экономайзер. Однако в условиях эксплуатации промышленных котлов с резкопеременными нагрузками обес­печить непрерывное питание котла водой весьма затрудни­тельно. Групповой водяной экономайзер (общий для несколь­ких котлов) обязательно должен быть отключаемым по воде и иметь обводной газоход помимо газохода водяного эконо­майзера. Однако в настоящее время групповые экономайзеры не устанавливаются, и там, где можно, целесообразно заме­нять их индивидуальными.

При повышении температуры воды на выходе из водяного экономайзера до недопустимого уровня необходимо немедленно принять меры, обеспечивающие увеличение расхода воды через экономайзер. Для этого приоткрывают вентиль на сгонной линии или пропускают продукты горения мимо экономайзера, открывая шибер на обводном газоходе.

Обслуживание экономайзера при нормальной работе ко­тельного агрегата заключается в контроле температур воды и продуктов горения перед экономайзером и после него, пери­одическом прослушивании его газохода, обдувке поверхности нагрева, проверке плотности газохода. Прослушивание произ­водится с целью выявления неплотностей в трубах и утечек воды. Увлажнение золы, удаляемой из-под газохода экономай­зера, также указывает на наличие неплотностей в трубах.

Обслуживание воздухоподогревателя при нормальной ра­боте котельного, агрегата заключается в контроле температур воздуха и продуктов горения до воздухоподогревателя и после него, сопротивления по газовой и воздушной стороне, присосов воздуха, а также в обдувке поверхности нагрева.

При эксплуатации стальных водяных экономайзеров и возду­хоподогревателей необходимо систематически следить за состоя­нием поверхности нагрева. Опыт показывает, что повреждения стальных экономайзеров чаще всего происходят вследствие внутренней и наружной коррозии труб, а воздухоподогревате­лей — из-за наружной коррозии. Внутренняя коррозия эконо­майзеров происходит при неудовлетворительной работе деаэра­торов и наличии в питательной воде кислорода в недопустимом количестве. В соответствии с правилами Госгортехнадзора для котлов с давлением до 3,82 МПа производительностью 2 т/ч и более, оборудованных стальными экономайзерами, содержание растворенного кислорода в питательной воде не должно превы­шать 30 мкг/кг. Интенсивность коррозии возрастает при пони­женных нагрузках котла вследствие уменьшения скорости воды в трубах экономайзера. Коррозии подвергаются в первую оче­редь участки, на которых имеются местные сопротивления (по­вороты, прикипевший шлам, колечки сварочного грата).

Наружная коррозия труб хвостовых поверхностей нагрева, особенно воздухоподогревателей, происходит вследствие кон­денсации водяных паров из продуктов горения при низкой тем­пературе стенки. При сжигании сернистых топлив и низкой температуре стенки труб пары серной кислоты конденсируются на поверхности нагрева. Это вызывает интенсивную коррозию хвостовых поверхностей нагрева. Поэтому температура стенки поверхности нагрева водяного экономайзера и воздухоподогре­вателя при всех нагрузках должна быть больше точки росы. Однако исследования процесса коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева показали, что концентрация SОз в про­дуктах горения и точка росы не определяют однозначно ско­рость коррозии, хотя и влияют на ее протекание. Исследова­ния, выполненные ВТИ, показали, что на скорость коррозии влияют также аэродинамические факторы.

Основными путями уменьшения низкотемпературной корро­зии являются: повышение температуры стенки поверхности нагрева, применение присадок (жидких, минеральных или газо­образных), ведение процесса горения с минимальным коэффи­циентом избытка воздуха, систематическая очистка поверх­ностей нагрева от золовых отложений, ликвидация застойных зон и равномерное омывание поверхностей нагрева продуктами горения.

Повышение температуры стенки водяных экономайзеров осуществляется путем подачи деаэрированной воды с темпера­турой 103—104 °С. При установке вакуумных деаэраторов тем­пература воды, поступающей в экономайзер, не должна быть ниже 70 °С.

Повышение температуры стенки воздухоподогревателей до­стигается рециркуляцией горячего воздуха во всасывающий патрубок вентилятора или подогревом воздуха в калорифере перед его подачей в воздухоподогреватель. Температура воз­духа, подаваемого в воздухоподогреватель, не должна быть ниже 60 °С.

При сжигании высокосернистых мазутов применяются жидкие, минераль­ные и газообразные присадки. Жидкие присадки разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом нефтяной промышленности (ВНИИНП) и выпускаются различных модификаций (ВНИИНП-102, -103, -104, -105, -106). Испытания присадок на промышленных котлах производительностью 20 т/ч и ниже дали положительные результаты — уменьшение интенсивности коррозии и золовых отложений при подогреве воздуха перед воздухоподо­гревателем до 80—90 °С. В то же время испытания присадок ВНИИНП-102, -103 на энергетических котлах электростанций производительностью от 100 до 500 т/ч показали, что присадки не повлияли на интенсивность коррозии. В отдельных случаях ввод присадок способствовал некоторому улучшению структуры золовых отложений на пароперегревателе и водяном экономайзере.

Минеральные присадки (магнезит, доломит и известь) вводятся в топку и газоходы котлоагрегатов в мелкодисперсном состоянии. Опыт применения минеральных присадок на энергетических котлах показал, что при сжигании высокосернистых мазутов снижается коррозионная активность продуктов го­рения путем их нейтрализации каустическим магнезитом. Эффект от приме­нения каустического магнезита повышается при увеличении тонкости раз-

мола. Исследования показали, что ввод каустического магнезита по своему действию равноценен снижению коэффициента избытка воздуха в топке при­мерно до 1,03.

В качестве газообразной присадки на Уфимской ТЭЦ на котлах произ­водительностью 85—ПО т/ч был опробован аммиак. В результате опробова­ния установлено, что в определенных условиях присадка аммиака является эффективным средством защиты от коррозии при сжигании высокосернистых мазутов. Однако, как показали опыты, не все низкотемпературные поверх­ности защищаются от коррозии. Кроме того, из-за дефицита аммиака этот метод едва ли найдет широкое применение.

При сжигании высокосернистых мазутов в промышленных котельных из рассмотренных присадок пока применяются жидкие присадки. Для борьбы с коррозией низкотемпературных поверхностей нагрева в промышленных ко­тельных установках рекомендуется снижение коэффициента избытка воздуха в топке до 1,03, подача в экономайзер питательной воды с температурой не

Рис. 4-14. Варианты установки устройств для защиты экономайзера от эо­лового износа: а — защитные манжеты на гибах труб; б — групповая за­щита гибов змеевиков; в — защита прямых участков труб уголками

ниже 70 °С, в воздухоподогреватель воздуха с температурой не ниже 60 °С, а также систематическая очистка поверхностей нагрева от золовых отло­жений.

Повреждения хвостовых поверхностей нагрева наиболее часто происходят вследствие золового износа, неравномерного поступления воды в стальные экономайзеры, загорания сажи и уноса в газоходах экономайзеров и воздухоподогревателей.

Золовой износ стальных экономайзеров и входных участков труб воздухоподогревателей особенно значителен в местах по­вышенных скоростей и концентраций уноса в продуктах горе­ния. Для защиты от золового износа стальных экономайзеров при сжигании высокозольных топлив в местах, подвержен­ных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты. На рис. 4-14 показаны возможные варианты установки защит­ных устройств для предохранения стальных водяных экономай­зеров от износа.

У воздухоподогревателей наблюдается износ входных уча­стков труб на длине до 250 мм и даже трубных досок. На рис. 4-15 показан вариант защиты труб и трубной доски воздухоподогревателя от износа посредством установки разрез­ных втулок и торкретирования трубной доски.

Загорание сажи и уноса в газоходах водяного экономайзера или воздухоподогревателя может привести к выходу из строя

стального воздухоподогревателя. Загорание сажи и.уноса мо­жет произойти из-за неудовлетворительного топочного режима, при котором в газоходы уносятся несгоревшие частички твер­дого или жидкого топлива, а также сажи, образующейся даже при сжигании газообразного топлива. Отложившийся на по­верхности нагрева унос или сажа начинает тлеть и затем загорается при каком-либо изменении нагрузки котла или тягодутьевого режима топки.

Для своевременного выявления загорания уноса или сажи обслуживающий персонал должен следить за температурой

продуктов горения до и после хвосто­вых поверхностей нагрева. Повыше­ние температуры продуктов горения после водяного экономайзера или воздухоподогревателя против обычной для данной нагрузки, котла и разогрев обшивки газохода указывают на за­горание сажи или уноса. В этом слу­чае необходимо немедленно остано­вить топку, прекратить подачу возду­ха и уменьшить тягу, одновременно подав насыщенный пар в газоход. Появление отложений уноса и сажи на хвостовых поверхностях нагрева может быть обнаружено по увеличе­нию их сопротивления (разность раз­режений после газохода и перед ним).