Водный режим и сепарация пара

В соответствии с требованием правил Госгортехнадзора водный режим должен обеспечивать работу котла и питатель­ного тракта без повреждений их элементов вследствие отложе­ний накипи и шлама, повышения относительной щелочности котловой воды до опасных пределов или в результате коррозии металла. Все котельные агрегаты производительностью 0,7 т/ч и более должны быть оборудованы установками для докотловой обработки воды. Котельный агрегат производительностью 0,7 т/ч и более в период временной эксплуатации должен пройти теплохимические испытания, целью которых является установление предельных норм качества котловой воды, ре­жима продувок, а также объема и периодичности химических анализов. Поддержание заданного солесодержания котловой воды достигается непрерывной продувкой. Удаление шлама из нижних точек котла производится периодической продувкой.

С непрерывной продувкой теряется значительное количество тепла. При Давлении пара 1,0—1,3 МПа каждый процент продувки, теплота которой не используется, увеличивает расход

топлива примерно на 0,3%. В отдельных котельных продувка доходит до 10%, следовательно, при отсутствии утилизации теплоты продувочной воды перерасход топлива может дости­гать 3%. Однако следует учитывать, что использование тепла продувочной воды не освобождает персонал от необходимости снижения продувки, так как котловая вода имеет более высо­кий тепловой потенциал по сравнению с водой, используемой в сепараторе продувки. Опыт эксплуатации показал, что иногда наблюдаются повышенные потери тепла из-за самопродувки (неплотности продувочной арматуры) и отсутствия регули­ровки расхода продувочной воды.

Использование тепла непрерывной продувки возможно в си­стеме отопления, в водяных тепловых сетях для подпитки или в специально устанавливаемых сепараторах для получения вторичного пара. На рис. 4-16 показаны схемы использования тепла непрерывной продувки. Для регулирования непрерывной продувки устанавливаются специальные вентили (игольчатые или скальчатые — рис. 4-16, а) или набор дроссельных шайб (рис. 4-16,6). Манометр 5 позволяет ориентировочно судить о расходе продувочной воды, если предварительно снята тарировочная кривая зависимости массового расхода от дав­ления.

Периодическая продувка котла и камер экранов произво­дится по указанию химической лаборатории, но-не реже одного раза за смену, в присутствии начальника смены или старшего машиниста. Перед такой продувкой следует убедиться в ис­правной работе питательных насосов, в наличии воды в пита­тельных баках, предупредить персонал, обслуживающий и ре­монтирующий другие котлы, подпитать котел до верхнего уровня по водоуказательному стеклу, снизить нагрузку котла.

Продувка производится в следующем порядке:

а) открывается вентиль второй от барабана или коллектора
по, ходу воды, а затем первый, и производится продувка;

б) во время продувки устанавливается непрерывный конт­роль по водоуказательному стеклу над уровнем воды в бара­
бане котла;

в) при гидравлических ударах в продувочном трубопроводе
немедленно прикрывается продувочный вентиль до прекраще­ния стука в трубопроводе, затем вентиль снова постепенно от­крывается;

г) продувка немедленно прекращается при приближении
воды в барабане к низшему уровню по водоуказательному стеклу;

д) прекращение продувки осуществляется путем закрытия
первого от барабана или от коллектора вентиля, а затем вто­рого;

е) проверка плотности продувочных вентилей производится
путем ощупывания продувочного трубопровода, который через
некоторое время подле продувки должен быть холодным;

ж) при обнаружений неплотностей в продувочных вентилях усиливают питание котла водой и повторно в указанном по­рядке открывают и закрывают вентили (при значительном про­пуске воды продувочной арматурой котел останавливают);

з) открывание и закрывание продувочной арматуры произ­водят в рукавицах, очках и плотной спецодежде (запрещается пользоваться рычагами для увеличения усилия на штурвал ар­матуры);

и) время начала и окончания продувки фиксируется в вах­тенном журнале.

При аварийных ситуациях в котельном цехе продувка за­прещена. Если во время продувки происходит авария, то про-

дувку немедленно прекращают. Исключением является пере­полнение котла водой, при которой, наоборот, продувку сле­дует увеличить.

Для предотвращения накипи на внутренних поверхностях непосредственно в барабан каждого котла вводят тринатрийфосфат, поддерживая в котловой воде избыток Р0₄^_3 от 5 до 15 мг/кг в котлах без ступенчатого испарения. Для котлов со ступенчатым испарением избыток РO ₄^-3в чистовом отсеке тоже должен быть не менее 5 мг/кг. Химической лабораторией содержание РO ₄^-3уточняется в каждом конкретном случае.

Перед переводом на фосфатный режим котел останавли­вают для очистки от накипи и производят его промывку во избежание засорения продувочной арматуры и коллекторов экранов. При вводе фосфатов устанавливают тщательный конт­роль над содержанием шлама в продувочной воде. По резуль­татам этого контроля химическая лаборатория устанавливает режим периодических продувок. При недостаточной продувке имеется опасность накопления шлама в коллекторах и трубах, которое может привести к нарушению циркуляции и выводу из строя экранных и кипятильных труб. Избыток фосфатов мо­жет привести к вспениванию котловой воды, поэтому при сту­пенчатом испарении избыток РО4^-3 в соленом отсеке не дол­жен превышать 75 мг/кг. При эксплуатации котлов имели место неполадки в их работе вследствие вспенивания при фосфатировании котловой воды и жесткости питательной воды

более 0,035 мг/л.

Во избежание межкристаллитной коррозии относительная щелочность котловой воды не должна быть больше 20 %. Пра­вилами Госгортехнадзора в паровых котлах со сварными ба­рабанами допускается повышение относительной щелочности сверх указанного предела при условии принятия специальных мер против межкристаллитной коррозии.

Потери с продувочной водой зависят от качества питатель­ной воды. Правила Госгортехнадзора для котлов с естествен­ной циркуляцией производительностью 0,7 т/ч и выше при дав­лении до -3,82 МПа устанавливают максимальную предельную жесткость питательной воды:

500 мкг • экв/кг (0,25 ммоль/кг) 30 мкг • экв/кг (0,015 ммоль/кг) 20 мкг • экв/кг (0,01 ммоль/кг) 15 мкг • экв/кг (0,0075 ммоль/кг)

Для газотрубных и жаротрубных кот­
лов, работающих на твердом топ­
ливе ..........................................................

То же, на газообразном или жидком
топливе ..................................................

Для водотрубных котлов с рабочим
давлением до 1,27 МПа...........................

То же, с рабочим давлением выше
1,27 МПа до 3,82 МПа ..........................

В водогрейных котлах вследствие отсутствия кипения воды опасными являются лишь отложения солей временной жест­кости на внутренней поверхности труб. При этом водный

режим теплофикационных систем определяется главным образом качеством подпиточной воды. Правилами Госгсгртехнадзора установлена предельная карбонатная жесткость подпиточной воды 700 мкг'экв/кг (0,35 ммоль/кг), при полном отсутствии свободной углекислоты. В теплофикационных системах с за­крытым водоразбором сетевая вода имеет более высокую же­сткость, чем подпиточная. Это происходит из-за того, что после ремонта отдельных участков их гидравлическое испытание про­изводится сырой водой. Во избежание попадания сырой воды в теплосеть вода после опрессовки дымовых систем должна сбрасываться в канализацию. Попадание сырой воды в теп­лосеть возможно также при появлении неплотности в водоводяных абонентских теплообменниках, у которых давление по­догреваемой водопроводной воды выше давления греющей сетевой воды. В эксплуатации необходимо следить, чтобы давление сетевой воды в теплообменниках было выше давления водопроводной воды.

В открытых системах теплоснабжения с непосредственным водоразбором подпитка доходит до 25 % общего расхода воды в теплосети. Поэтому в таких системах' жесткость сетевой и подпиточной воды практически одинакова.

Во избежание кислородной коррозии питательная вода па­ровых котлов с давлением до 3,82 МПа с чугунными экономай­зерами или без них не должна содержать растворенного кис­лорода более 100 мкг/кг, а со стальными экономайзерами — более 30 мкг/кг. Подпиточная вода для водогрейных котлов не должна содержать растворенного кислорода более 50 мкг/кг. Для предотвращения попадания кислорода в теплосеть необхо­димо следить, чтобы сырая вода после гидравлических испы­таний сбрасывалась в канализацию.

Для поддержания указанных выше норм содержания кис­лорода в питательной и подпиточной воде устанавливается строгий контроль режима работы деаэрационных установок. Опыт эксплуатации показал, что наиболее эффективная работа деаэраторов атмосферного типа обеспечивается при поддержа­нии в них избыточного давления в пределах 0,020—0,025 МПа, что соответствует температуре 103—104 °С. Весьма сущест­венно для эффективного удаления кислорода поддерживать соответствие между расходом пара и фактически требуемой тепловой и гидравлической нагрузкой деаэратора. Это может обеспечиваться только при условии равномерной подачи всех потоков воды. Так, например, конденсат из сборных баков следует перекачивать непрерывно, а не периодически. Питание котлов водой также следует производить при непрерывной ра­боте питательных насосов, а не периодическим включением их в работу, как это часто практикуется в промышленных котель­ных. Значительное улучшение в работе деаэраторов достигается при смешивании потоков воды с различной температурой перед входом в колонку деаэратора.

Для снижения влажности насыщенного пара (отделения от него капелек и пленок котловой воды) применяются сепарационные устройства. Солесодержание пара, выдаваемого котлом, зависит от количества и состава сухого остатка котловой воды, режима эксплуатации, конструкции и качества монтажа паро-сепарационных устройств. Существенное влияние на качество пара оказывает резкое увеличение паропроизводительности котла и снижение давления, а также фактический уровень воды в барабане и его постоянство. Увеличение паровой нагрузки и снижение давления приводят к повышению удельного напря­жения парового объема барабанов, выдающих пар, вследствие увеличения паросодержания в толще котловой воды, ее набуха­ния и уменьшения высоты парового объема барабанов. Повы­шение уровня воды в барабане, даже кратковременное, непо­средственно влияет на увеличение парового напряжения бара­банов, выдающих пар. Практика эксплуатации показала, что при удельных напряжениях парового объема барабанов более 1000 м³/(м³-ч) и высоте парового объема менее 600 мм трудно получить пар удовлетворительного качества. Для многих кот­лов снижение нормального уровня воды в барабане котла всего на 50 мм позволило повысить их паропроизводительность на 10—20 % без ухудшения качества пара. Только равномерное питание котла водой способно обеспечить непрерывное получе­ние пара требуемого качества.

Качество работы сепарационных устройств в значительной мере зависит от плотности сборки коробов для сбора пароводя­ной смеси и плотности отбойно-распределительных устройств. Проверка плотности сочленений отдельных элементов произво­дится на просвет при помощи переносной лампочки напряже­нием не более 12 В, а также опрессовкой водой либо под на­пором, либо путем заливки ее в короба и циклоны.

Значительное уменьшение продувки без ухудшения качества пара достигается применением ступенчатого испарения, предло­женного советским ученым Э. Й. Ромом. Конструктивно сту­пенчатое испарение выполняется с односторонним или двусто­ронним расположением солевых отсеков. Солевые отсеки могут быть устроены либо внутри барабана котла, либо с использо­ванием выносных циклонов.

При устройстве солевых отсеков внутри барабана котла воз­можно попадание воды из них в чистый отсек из-за неплотности перегородок, ценообразования в солевых отсеках, обратного тока воды через водоперепускную трубу между отсеками. Пе­риодически при остановке котла на ремонт следует производить осмотр внутрибарабанных сепарационных устройств. Осмотр производится до чистки барабана и, если это возможно, до раз­борки сепарационных устройств.

При осмотре чистого отсека проверяют: прочность крепления и отсутствие прогиба листов пароприемного потолка, целость листов погруженного или щелевого листа, отсутствие заноса

шламом отверстия в устройстве для распределения питательной воды, плотность фланцевых соединений. При осмотре солевого отсека проверяют: прочность установки циклонов, плотность соединений подводящих коробов с циклонами, прочность уста­новки съемных коробов, отсутствие неплотностей в направляю­щих коробах солевого отсека, обращенных тыльной стороной в чистый отсек.

При осмотре необходимо внимательно разобраться в шла­мовых следах на внутренней поверхности барабана. Расположе­ние шламовых следов позволяет выявить фактический уровень воды в отсеках барабана, а также дефекты сборки сепарационного устройства. Обычно около места прорыва струи на стенке барабана или на поверхности сепарационного элемента наблю­даются шламовые узоры в виде подтеков или вееров. Особенно хорошо заметны прорывы питательной воды в полость солевого отсека по характерным белесоватым подтекам. После осмотра шламовых следов проверяют состояние перегородок, разделяю­щих отсеки. Опыт эксплуатации показал, что сварные швы часто трескаются. Особенно ненадежны сварные швы и фланцевые соединения, на которые льется питательная вода, имеющая тем­пературу, меньшую, чем температура насыщения.

4-7. ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ОТ ЗОЛЫ. ШЛАКОЗОЛОУДДЛЕНИЕ И ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЕ

Существенное значение для надежной работы паровых и во­догрейных котлов имеет поддержание в чистоте их поверхностей нагрева. Отложения золы на поверхностях нагрева котельных агрегатов имеют различную природу и обладают разными свой­ствами. Различают сыпучие и связанные отложения. Связанные отложения могут быть слипшимися, спекшимися, сцементирован­ными, т. е. имеют различную прочность.

Сыпучие отложения образуются в основном на тыльной части трубы и растут лишь до определенного уровня, оставаясь затем неизменными. Повышение скорости продуктов горения приво­дит к уменьшению сыпучих отложений. Связанные отложения откладываются в основном на лобовой части труб, количество их увеличивается непрерывно и с повышением скорости растет. Связанные отложения наносят больший вред, чем сыпучие, так как в конечном итоге требуют остановки котла для очистки поверхности нагрева. Задача очистки поверхностей нагрева от сыпучих и особенно от связанных отложений очень важна и до­вольно трудна. Связанные отложения, образующиеся при сжи­гании сернистых мазутов, способствуют также коррозии поверх­ностей нагрева, особенно в водогрейных котлах.

Для удаления отложений в настоящее время применяют различные методы очистки поверхностей нагрева: обдувку, дробевую очистку, импульсную очистку, обмывку, очистку инстру­ментом вручную и виброочистку.

Ш

Обдувка применяется преимущественно для очистки экран­ных и пароперегревательных поверхностей нагрева, а в котлах малой мощности также конвективных поверхностей нагрева. Принцип работы различных обдувочных аппаратов заключается в том, что энергия сжатого воздуха или пара преобразуется в сопловом аппарате в кинетическую энергию струи, механи­чески воздействующей на слой отложения. Наиболее широко распространены обдувочные аппараты, выпускаемые заводом «Ильмарине». В этих аппаратах для обдувки ис­пользуется пар или сжатый воздух давлением до 4 МПа. Пар применя­ется перегретый или насыщенный. Давление пара или воздуха перед обдувочным аппаратом должно быть не менее 0,7 МПа. При более низких давлениях качество обдувки резко ухудшается.

Для очистки конвективных и хво­стовых поверхностей нагрева от свя­занных плотных отложений применя­ется дробевая очистка. Принцип дей­ствия дробевой очистки заключается в том, что падающий поток дроби сби­вает осевшую на трубах золу. При этом дробь, отскакивая от поверхно­сти, может достигать тыльной стороны труб выше лежащего ряда и очищать имеющиеся на них отложения. На рис. 4-17 в качестве примера приве­дена схема эжекционной дробеочист-ки. Дробь специальным разбрасыва­телем распределяется по всей поверх­ности конвективной шахты и, падая, производит очистку поверхности на­грева. Дробь и крупные частички зо­лы (мелкая зола уносится потоком продуктов горения) выпадают в бун­кер. Бункер снабжен сепаратором для отделения золы из по­тока дроби атмосферным воздухом. Затем дробь поступает в приемную воронку и питателем подается в дробепровод. За счет разрежения, создаваемого эжектором, дробь поступает в дробеуловитель. В дробеуловителе происходит отделение дроби от транспортирующего ее воздуха: отработавший воздух отсасывается эжектором, а дробь поступает в бункер дроби. При эксплуатации устройств для очистки поверхностей на­грева дробью рекомендуется:

а) перед пуском установки добиваться равномерного рас^: пределения дроби по селению конвективной шахты котельного

агрегата, предварительно непременно очистив поверхности на­грева от золы;

б) применять дробь с размером фракций не более 5 м"м;

б) работать с минимальным расходом дроби, при котором наблюдается удовлетворительная очистка поверхности на­грева;

г)_Л систематически при остановке котла контролировать со­стояние металла поверхностей нагрева путем их осмотра и пе­риодического анализа металла специально вырезанных образ­цов.

Дробевая очистка поверхностей нагрева широко применяется на энергетических котлах. Так, по данным Воронежской ТЭЦ оборудование котлов дробеочисткой позволило в среднем по­высить к. п. д. котлов примерно на 2%. Дробевая очистка применялась также на водогрейных котлах типа ПТВМ. В по­следнее время ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского рекомендовал от­казаться от дробевой очистки вследствие ее относительной сложности и перейти на механизированную обмывку поверхно­стей нагрева.

Обмывка поверхностей нагрева водой производится при плотных отложениях, не поддающихся механической очистке.^; На котлах ПТВМ для обмывки применяется сетевая вода с тем­пературой не ниже 70 °С при давлении не менее 0,3—0,4 МПа. Обмывка производится в течение 15 мин, не более, при пога­шенных горелках. Опыт эксплуатации показал, что обмывку следует производить не реже одного раза в неделю. Вода по­сле обмывки имеет повышенную кислотность и содержит дру­гие вредные примеси, поэтому слив ее без нейтрализации в ка­нализацию или в естественные водоемы недопустимы. Обмывка ускоряет коррозию поверхностей нагрева.

Ручная очистка поверхностей нагрева производится сжатым воздухом, подаваемым по гибкому шлангу к стальной трубе с наружным диаметром 26,8 мм. Давление воздуха для обдувки должно быть не ниже 0,5—0,6 МПа. Подача воздуха должна производиться только после установки обдувочной пики в газо­ход и прекращается перед удалением ее из газохода. Для расшлаковки применяют трубы (пики) с наконечниками, охлажда­емыми водой. Рабочие места для обдувки и расшлаковки должны иметь удобные площадки для обслуживания, подвод сжатого воздуха, воды и быть хорошо освещены. Обдувка обычно про­изводится не реже одного-двух раз в сутки.

Вибрационный метод очистки поверхностей нагрева состоит в том, что очищаемым трубам сообщается колебательное дви­жение. Колебания труб возбуждаются с помощью вибраторов и передающих устройств. В результате колебаний очищаемых труб в слое золовых отложений возникают силы инерции, превы­шающие силы сцепления частиц загрязнений между собой. Ис­следования и опыт внедрения виброочисткй на отдельных энер­гетических котлах показали ее высокую эффективность. Прак-

тическая реализация вибрационного метода очистки потребует создания и выпуска специальных высокочастотных вибраторов. В соответствии с «Правилами» Госгортехнадзора удаление шлака и золы из-под котлов производительностью 2 т/ч и выше при сжигании твердого топлива должно быть механизировано. Однако в ряде ранее построенных котельных применяется еще ручное шлакозолоудаление. При ручном шлакозолоудалении шлаковые и золовые бункера должны снабжаться устройствами для заливки водой золы и шлака в бункерах или вагонетках. Во избежание ожогов у работников при спуске золы и шлака под бункерами устраивают изолированные камеры, в которые устанавливается вагонетка перед спуском золы. Камеры обору­дуются смотровыми окнами, освещением и вытяжной вентиля­цией. Шлаковые и золовые затворы оборудуются дистанцион­ным приводом, расположенным за пределами камеры. Управле­ние вентилями для подачи воды также выносится в безопасное для обслуживающего персонала место. Указанные меры пре­дохраняют работников от травм и создают необходимые гигие­нические условия. Полы зольного помещения выполняются с ук­лоном и дренажами для стока воды.

Механизация шлакозолоудаления в промышленных котель­ных осуществляется применением скреперных установок и скреб­ковых транспортеров. В котельных с большим выходом золы (от 4 до 12 т/ч) применяется пневматическая система шлако­золоудаления. При камерном сжигании топлива с выходом шлака и золы более 12 т/ч применяют гидравлическую систему. При обслуживании системы шлакозолоудаления (особенно при удалении вагонетками) требуется осторожность и определен­ный опыт работы. Наиболее ответственной операцией является спуск шлака из бункеров в вагонетку. Спуск шлака произво­дится с разрешения начальника смены или старшего машини­ста. Перед спуском шлака устанавливается повышенное раз­режение в топке котла, включается вентиляция зольного поме­щения, устанавливается наблюдение за режимом работы топки. При неустойчивом режиме горения спуск шлака запрещается. После интенсивной заливки шлака в бункере при плотно закры­той двери камеры и включенной вентиляции приоткрывают шла­ковый затвор так, чтобы образовалась небольшая щель. Убе­дившись через смотровое окно, что из бункера высыпаются шлак и зола, открывают шлаковый затвор полностью и продол­жают заливку шлака и золы. Открывать двери камеры разре­шается только после того, как будет закрыт шлаковый затвор и прекратится интенсивное испарение воды. Удаление вагонеток на золоотвал чаще всего производится электрическими лебед­ками по рельсовым путям, проложенным в зольном помещении. При эксплуатации скреперных установок необходимо систе­матически следить за состоянием троса, направляющих роликов, скреперной лебедки. Схема скреперной установки показана на рис. 4-18. Спуск шлака в скреперный канал производят пооче-

редно из каждого установленного котла, предварительно вклю­чив скрепер. Перед сбросом в канал шлак должен быть хорошо залит водой. Управление спуском шлака и золы производят ди­станционно из помещения котельной. Трос скреперной установки должен быть огражден так, чтобы при его обрыве исключалась опасность травмирования работников. При остановленной си­стеме скреперного золоудаления не следует оставлять скрепер и трос в скреперном канале во избежание их коррозии. Скре­перный ковш в нерабочем положении обычно находится над приемным бункером или на наклонной части скреперной уста­новки. Для увеличения срока службы троса необходимо сле-

дить за качеством его смазки, сращиваи. его без узлов, сле­дить за правильной укладкой на барабане лебедки.

При эксплуатации скребковых транспортеров для удаления шлака из-под котла необходимо следить за смазкой подшипни­ков, отсутствием заедания элементов ходовой части, своевре­менно убирать шлак, производить профилактический осмотр и ремонт транспортера и его привода. При непрерывной работе транспортера надо следить за состоянием гидрозатвора во из­бежание присосов воздуха в топку. В случае срезания предо­хранительных шпилек прежде всего выясняют и устраняют причину, вызвавшую перегрузку транспортера и после этого, установив новую шпильку, производят повторный пуск. Обслу­живание систем шлакозолоудаления производится рабочими в предназначенной для этого спецодежде и обуви. Во избежа­ние попадания горячей золы и шлака внутрь обуви брюки спец­одежды надевают навыпуск. В зольном помещении пользуются переносными лампочками напряжением не более 12 В.

Для очистки дымовых газов от летучей золы и несгоревших частиц топлива в промышленных котельных применяют меха­нические золоуловители циклонного типа. Для уменьшения уноса необходимо тщательно регулировать процесс горения и следить за исправным состоянием установок возврата уноса.

Золовые бункера систематически очищают, не допуская в них скапливания уноса. Затворы золовых бункеров должны плотно закрываться. Очистка золовых бункеров производится при по­ниженном разрежении в топочной камере. Наличие неплотно­стей в золовых затворах способствует выносу золы из газо­ходов.

При эксплуатации механических золоуловителей различных типов основное внимание должно быть обращено на обеспече­ние их плотности и предохранение от забивания золой. Увели­чение сопротивления золоуловителей указывает на отложение в них золы, а уменьшение сопротивления — на появление не­плотностей вследствие износа. При профилактических осмот­рах и ремонтах следует проверять износ и исправность золоспускных мигалок. Необходимо также поддерживать в исправ­ном состоянии изоляцию золоуловителей. При расположении золоуловителей за пределами помещения цеха нарушения изо­ляции могут привести к конденсации водяных паров из уходя­щих газов, что вызовет затруднения при спуске золы. Плохая изоляция золоуловителей, расположенных в помещении цеха, недопустима из-за. опасности ожогов работников.