Работа котлов на пониженном давлении
Подробности
Категория: Генерация
Федоров А. И., канд. техн. наук, Понасечкин С. А., инж. ОАО «Фирма ОРГРЭС”
Срок службы котлов среднего давления составляет примерно 45 лет. В настоящее время более 300 котлов среднего давления (ТЭЦ бывшего Минэнерго) и значительное число котлов ТЭЦ промышленных предприятий эксплуатируются более 39 лет. Из-за относительно низкой температуры перегретого пара (менее 450°С) металл пароперегревателей котлов не работает в условиях ползучести, поэтому одним из основных факторов, приводящих к снижению срока службы, является коррозионный износ. Наиболее эффективный способ продления срока службы этих котлов — это планомерная замена поверхностей нагрева и обеспечение снижения темпа коррозионных процессов в котле.
В настоящее время более 600 котлов высокого давления ТЭС с поперечными связями находятся в эксплуатации свыше 40 лет и продление их ресурса осуществляется за счет контроля и диагностирования, замены (если необходимо) основных элементов котла, снижения температуры перегретого пара на 10 — 15°С (по условиям надежности и экономичности работы турбины), а также и за счет других мероприятий.
При реконструкции и техническом перевооружении работающих ТЭЦ иногда возникает необходимость перевода действующих котлов среднего и высокого давления на работу при пониженных параметрах пара (давление и температура перегретого пара). Эти вопросы возникают в основном на паровых котлах с давлением пара 34 — 155 кгс/см2 (3,4 — 15,5 МПа), введенных в эксплуатацию в 1940 — 1960 гг., большая часть которых выработала свой ресурс (наработка 200 — 300 тыс. ч). Задача продления срока их службы за счет снижения параметров пара, а значит и увеличения, так называемого, паркового ресурса [1], актуальна в связи с большой стоимостью установки новых паровых котлов, замещающих “старые”.
Рис. 1. Изменение энтальпии пара и воды в зависимости от давления:
I — энтальпия среды, ккал/кг; p — давление, кгс/см2; гпв, гпп — энтальпия питательной воды и перегретого пара соответственно, ккал/кг; i’, i» — энтальпия кипящей воды и сухого насыщенного пара соответственно; tuu, t^ — температура перегретого пара и питательной воды соответственно, °С; Q — доля тепла, которое необходимо подвести к поверхностям: испарительным Qmm экономайзера Q3a пароперегревателя Q^, регенеративных подогревателей питательной воды Q^
Из показаний на рис. 1 I-p диаграммы процесса нагрева воды, испарения и перегрева пара в котлах видно, что при снижении давления в котле уменьшается доля тепла, которое необходимо подвести к экономайзерным и пароперегревательным поверхностям нагрева, и увеличивается доля тепла, которое необходимо подвести к испарительным поверхностям. Следовательно, при снижении давления в котле поверхности нагрева пароперегревателя (ПП) и водяного экономайзера (ВЭ) должны быть уменьшены, а испарительные поверхности — увеличены. В связи с тем, что топочные камеры котлов воспринимают приблизительно 40 — 55% полного количества тепла сжигаемого топлива, то при снижении давления в котле тепла, получаемого за счет радиационного теплообмена, уже недостаточно для испарительных поверхностей. Поэтому при снижении давления в котле до 40 кгс/см2 (4,0 МПа) и ниже ВЭ становятся кипящими. При снижении давления в котле увеличивается температурный напор между дымовыми газами и водой или паром. Это приводит, при прочих равных условиях, к тому, что через каждый 1 м2 поверхности нагрева передается большее количество тепла.
При переводе котлов на пониженные параметры пара, как правило, должно быть предусмотрено выполнение следующих основных работ:
тепловой и гидравлический расчеты котла, а также пересчет сепарационных устройств; реконструкция ПП и пароохладителя; реконструкция ВЭ;
реконструкция внутрикотловых устройств котла, циркуляционных контуров, пароперепускных трубопроводов и паропроводов;
реконструкция общестанционного оборудования за пределами котла (установка новых питательных насосов и др.);
восстановительный ремонт котла; наладка и испытания котла.
В зависимости от состояния котла и от абсолютного значения понижения давления в котле часть работ может не производиться или производиться в уменьшенном объеме.
При понижении рабочего давления в котле изменяются практически все теплофизические характеристики воды и пара. При понижении давления происходит:
относительное увеличение осевых скоростей пара за счет уменьшения плотности пара;
увеличение разности плотности воды и пара (р’ -р»), а следовательно, увеличение подъемной силы и скорости всплытия паровых пузырей;
увеличение скрытой теплоты парообразования. Поэтому одно и то же количество тепла, воспринимаемое экранами, у котлов при работе на пониженном давлении испаряет меньше воды, чем при работе на повышенном давлении. По этой причине при переводе котлов на пониженное давление происходит увеличение кратности циркуляции; увеличение поверхностного натяжения, а следовательно, увеличение размеров паровых пузырей и капель, которые выбрасываются в паровой объем;
увеличение скорости витания капель в паровом объеме (при скорости витания масса капли и сила аэродинамического сопротивления равны);
увеличение критического по вспениваемости солесодержания котловой воды и др.
Рис. 2. Пересчет допустимых паровых нагрузок сепарационных устройств при понижении давления пара в котле:
Dp IDp — отношение допустимых паровых нагрузок при сниженном и номинальном давлении пара; рб — давление пара в барабане, кгс/см2: 1 — 24; 2 — 32; 3 — 44; 4 — 65; 5 — 115; 6 — 155
Нормальная работа сепарационных устройств (СУ), в том числе и барабана, происходит при выполнении условия
(1)
где
— допустимая осевая подъемная скорость пара, при превышении которой резко увеличивается влажность (солесодержание) пара котла.
При понижении рабочего давления в котле вследствие изменения теплофизических характеристик воды и пара фактическая скорость пара в СУ за счет увеличения его плотности растет быстрее, чем допустимая, поэтому, как правило, при понижении давления пара допустимые паровые нагрузки котлов приходится ограничивать. При переводе на пониженное рабочее давление котел может нести по условиям обеспечения качественного пара прежнюю (ту же, что и при повышенном давлении) паровую нагрузку в следующих случаях:
при работе котла на пониженном давлении СУ были рассчитаны с большим запасом по нагрузке,
т.е. w»ос << (w»ос)доп;
были приняты специальные конструктивные меры (установка новых СУ с большими допустимыми паровыми нагрузками, установка дополнительных выносных циклонов и др.), позволяющие интенсифицировать работу СУ.
Во всех остальных случаях допустимые паровые нагрузки котлов при понижении давления необходимо снижать.
Пересчет допустимых паровых нагрузок СУ котла с одного рабочего давления на другое точнее
всего можно производить с помощью критерия устойчивости двухфазных потоков [2]
(2)
где р’, р» — соответственно плотность пара и воды на кривой насыщения; g — ускорение свободного падения; а — коэффициент поверхностного натяжения; w»ос — осевая подъемная скорость пара в СУ.
Применимость данного критерия для пересчета допустимых паровых нагрузок сепарационных устройств приведена в работах ЦКТИ [3, 4], фирмы “ОРГРЭС” [5, 6, 7] и других организаций. Он позволяет с точностью до ± 15% пересчитывать допустимые паровые нагрузки при переводе котла с одного давления на другое.
На рис. 2 показаны графики пересчета допустимых паровых нагрузок СУ при пониженном давлении пара в котле с использованием критерия формулы (2), из которых можно, например, определить, что при снижении давления пара в котле со 115 кгс/см2 (11,5 МПа) до 14 кгс/см2 (1,4 МПа) допустимая весовая паровая нагрузка должна быть снижена до 51%. Методика построения графиков приведена в [8].
При переводе котлов на сниженные параметры пара должна быть обеспечена надежная работа циркуляционных контуров, ПП и ВЭ. Более подробно эти вопросы рассмотрены в [8].
Пар насыщенный.
Примечание. Числитель — номинальные параметры пара, знаменатель — сниженные.
Примеры перевода котлов на пониженные параметры пара приведены в таблице.
Источник
Тепло, которое всегда с тобой
Чаще всего настроение портят мелкие неурядицы, например, малое давление газа. Обычный котел выключится, а IMMERGAS? Продолжит работу! Даже при давлении газа в 3,5 мбар (или 35 мм водяного столба).
Россия – не Европа
Немногие задумываются, что система газоснабжения в нашей стране кардинально отличается от зарубежной. А зря!
Во-первых, у нас две нормы давления газа в магистрали: летняя и зимняя. Показатель первой равен 130 мм водяного столба, а второго – 200 мм. Но все мы знаем, что цифры в документах и реальные показатели – это не одно и то же… Какую картину мы в итоге имеем? Летом давление газа в трубах нормальное, а вот зимой бывает и 50 мм! При таком давлении большинство газовых котлов просто не запускается!
Во-вторых, в России распространена трехступенчатая схема подачи газа. Из магистрального провода топливо попадает в линию среднего давления, а уже оттуда – в трубы с давлением низким. А теперь еще и представьте, что особняк ваш находится на окраине поселка! Который, ко всему прочему, был газифицирован лет 20 назад…
Выход из этой ситуации лишь один – купить котел, способный работать даже при низком давлении газа. Всегда и везде! Согласитесь, это в любом случае удобно и практично.
Почему IMMERGAS?
Наверное, вы уже готовы возразить: Италия – самый центр Европы! Неужели там станут делать котлы, приспособленные к российским условиям газификации?
Здесь есть два главных нюанса. Во-первых, компания IMMERGAS – один из мировых лидеров в производстве настенных котлов. Именно они, в отличие от напольных отопительных приборов, лучше всего приспособлены к работе при малом давлении газа.
Во-вторых, в настенных котлах принцип нагревания проточный, а горелка – модулирующая. То есть ее мощность постоянно меняется. Хорошая подача газа – она горит в полную силу, плохая – функционирует на минимуме. Такой горелке не грозит просадка пламени или даже уход пламени внутрь горелки.
Комментарий эксперта Юрий Емелин, технический специалист Immergas Russia»:
«Следует понимать, что при низком давлении газа вода в контуре отопления и трубах ГВС не будет достаточно горячей. Но сделать срочные хозяйственные дела и, главное, уберечь трубы и дом от замерзания вы точно сможете.
Отсюда следует вывод: режим работы котла при низком давлении газа – это исключительно защитная функция оборудования. Она не главная, но в российских условиях холодных зим и резких перепадов температур очень необходимая!».
Не экономьте на качестве
«Я не такой богатый, чтобы покупать дешевые вещи!» – гласит житейская мудрость. Мы помним о ней, когда выбираем новый автомобиль, модную одежду или мощный компьютер. И почему-то «забываем» при выборе отопительной техники… Аргумент здесь один: зачем платить больше, если и так будет тепло? Градусом больше, градусом меньше – какая разница?
Это неверный подход. Допустим, давление газа резко упало до минимума. Если котел просто выключился, это полбеды… А если пламя «провалится» внутрь горелки? Тонкий металл горелки быстро прогорит, и вам придется менять целую деталь! Это лишние деньги, силы и время, за которое, плюс ко всему, могут промерзнуть и лопнуть трубы… Вот и получается, что экономить на качестве – занятие неблагодарное.
Газовые котлы Immergas: сделаны, чтобы работать.
Даже при низком давлении газа!
Источник
А.Н. Маштаков, исполнительныйдиректорОАО«Бийскийкотельныйзавод»
Выпускаемые Бийским котельным заводом котлы паровые типов ДКВр, КЕ и ДЕ имеют, согласно ГОСТ 3619-89, номинальное давление
пара 14 и 24 кгс/см2. Но многочисленные испытания
и длительный опыт эксплуатации большого количества таких котлов подтвердили их надежную работу
(кроме котлов ДКВр 20) на пониженном по сравнению с номинальным давлением. В этом случае для
котлов производительностью от 2,5 до 25 т/ч, при
сжигании сернистого топлива, допустимо минимальное давление 7 кгс/см2, т.к. при более низком давлении будет иметь место сернокислотная коррозия
труб конвективного пучка из-за низкой температуры
стенок (ниже температуры точки росы), а также значительно возрастает влажность вырабатываемого
котлами пара.
С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждается сравнительными тепловыми расчетами котлов производительностью от 4 до 25 т/ч на номинальном и повышенном давлении. В котельных, предназначенных для
производства насыщенного пара без предъявления
требований к его качеству, паропроизводительность котлов ДКВр (кроме ДКВр 20), КЕ и ДЕ при пониженном до 7 кгс/см2 давлении может быть принята такой
же, как и при давлении 14 кг/см2.
Давление пара в барабане котла ДКВр 20 при производительности до 20 т/ч включительно не должно
быть менее 9 кг/см2, а при производительности свыше 20 т/ч — менее 13 кг/см2.
Следует учесть, что для котлов ДКВр пропускная способность предохранительных клапанов соответствует номинальной паропроизводительности только при номинальном давлении, а для котлов ДЕ и КЕ при
абсолютном давлении не ниже 8 кгс/см2 и 10 кгс/см2 соответственно.
В случае, если соединенное с котлом теплоиспользующее оборудование имеет предельное рабочее давление меньше указанных выше величин, для
защиты этого оборудования следует установить на
нем дополнительные клапаны (т.к. элементы котлов
под давлением рассчитаны на рабочее давление
14 кгс/см2, безопасность котлов обеспечивается установленными предохранительными клапанами).
При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление. С понижением давления в котлах до 7 кгс/см2, изменений в комплектации котлов экономайзерами производить не требуется, т.к. в этом случае недогрев воды в питательных экономайзерах до
температуры насыщения пара в котле составляет более 20 ОС, что удовлетворяет требованиям ст. 2.7.4 Правил Госгортехнадзора РФ.
Учитывая изложенное, завод считает возможной
работу котлов типа ДКВр, КЕ и ДЕ (кроме ДКВр 20) на пониженном до 7 кгс/см2, против установленного ГОСТ
3619-89, абсолютном давлении пара без применения
редукционных установок в тепловой схеме котельной.
Тематические закладки (теги)
Тематические закладки — служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.
Тематические закладки пользователей:
Tеги: ДКВр, КЕ, ДЕ, котлы
Источник
Для обеспечения теплоснабжения и подогрева воды в индивидуальном жилом доме владельцы чаще всего устанавливают газовые котлы с замкнутой циркуляцией теплоносителя. Для установки и эксплуатации газового котла необходимо, чтобы рядом проходил газопровод. Если же сети газоснабжения поблизости отсутствуют, для отопления можно использовать сжиженный нефтяной газ в баллонах.
Двухконтурная конструкция позволяет увеличивать напор рабочей среды в контуре системы. Снижение давления способствует возникновению проблем при работе отопительной системы. Рассмотрим подробнее, какие бывают причины, и какими способами можно устранить эту неприятную проблему.
В процессе эксплуатации газовый котел может давать сбои в работе
Норма и контроль
На систему теплоснабжения пагубно влияет как чрезмерно высокое, так и низкое давление, измеряемое в атмосферах. При этом нормальный уровень составляет 1,5-2 атмосфер.
Полезно! В многоэтажных домах с центральным отоплением данная норма чуть выше, поскольку здесь трубы должны выдерживать к тому же и гидравлические удары.
Виды давления в системе
В двухконтурных системах отопления давление подразделяется на следующие виды:
- статическое — образуется под воздействием гравитационных сил на теплоноситель; повышается на 0,1 бар с увеличением высоты на один метр;
- динамическое — создаётся посредством принудительной работы насосного агрегата либо повышения температуры при движении рабочей среды;
- рабочее — статическое+динамическое;
- избыточное — разница между атмосферным и измеряемым;
- абсолютное — избыточное+атмосферное;
- номинальное — указывается производителем в технических документах к газовому котлу;
- максимальное — предельно допустимое, пороговое значение, которое способен вынести прибор;
- предельное (опрессовочное) — значение, при котором производится испытание устройства; может превышать рабочий уровень в полтора раза.
Приборы контроля
Газовые котлы содержат в себе различные компоненты, отвечающие за регулирование параметров оборудования и поддержание его в рабочем состоянии. Данная система требует постоянного контроля функционирования системы. Для контроля давления жидкости применяются манометры и термоманометры.
Интересно! Термоманометры позволяют дополнительно контролировать уровень температуры.
В некоторых системах вместо обычных стрелочных манометров используются электронные датчики. Датчики передают полученные сведения на электронный блок, который их обрабатывает и выводит на экран.
Контроль давления воды обеспечивает установленный в систему датчик — манометр
Если в отопительном агрегате отсутствует манометр, то он предусматривается группой безопасности, которая состоит из следующих узлов:
- Сам манометр либо термоманометр.
- Спускник воздуха для обеспечения препятствия завоздушивания контура.
- Предохранительный клапан для сброса давления теплоносителя при его сильном увеличении.
Причины падение давления и варианты решения
Падение давления может отрицательно сказаться на нормальной работе системы теплоснабжения. В данной ситуации вода перестаёт поступать в агрегат, и он автоматически отключается. Поэтому важно предусмотреть своевременное техническое обслуживание, осмотр и ремонт.
Причины падения давления могут быть разными, рассмотрим наиболее распространённые из них.
Падает давление в системе при включении горячей воды
Данная неполадка является довольно распространённой. Такое явление объясняется особой конструкцией котельных агрегатов.
Как утверждают специалисты, что в действительности это просто манометр отражает некорректное значение. Падению давления может способствовать подсос воздуха в контур или неправильная работа трёхходового клапана.
Для сведения! Если при открытии крана с горячей водой нормальная работа системы со временем не восстанавливается, значит, давление снижается, и проблема действительно существует.
Падает давление из-за протечек
Для устранения данного вида неполадки владельцу необходимо провести диагностику и осмотр всей отопительной системы, поскольку жидкость может выходить через любой узел.
Причиной протечки может являться неплотно зажатое соединение, изношенность теплообменников, трещины в трубах и батареях. Чаще всего уровень герметичности проверяется при запуске контура в работу, однако, герметичность может нарушить и при самой эксплуатации.
Узлы, которые нужно осмотреть и проверить в первую очередь:
- соединительные фитинги;
- радиаторы;
- расширительные баки;
- двухконтурные котлы.
Обнаруженные неполадки необходимо устранить, после этого система будет подпитываться жидкостью до восстановления нормального уровня давления.
Воздушные пробки
Образование трещин и разгерметизация системы теплоснабжения приводит не только к утечкам, но и к противоположному эффекту — засасыванию воздушных масс в контур. Итогом этого служит образование воздушных пузырьков.
Пониженное давление может возникать из-за воздушных пробок
Пузырьки также образуются при некорректном заполнении контура, поэтому в нём появляются воздушные пробки, вызывающие существенное падение давления.
Рекомендация! Данная проблема решается посредством обыкновенного развоздушивания системы, благодаря установке спускников.
Проблема с расширительным баком
Встречаются случаи возникновения проблем с расширительными баками. Здесь образуется разрыв либо ниппель может пропускать воздух. Внутренняя сторона бака состоит из двух отделений, разделённых мембраной. В одном отделении находится воздух, а другое заполнено теплоносителем. При нагреве жидкой рабочей среды происходит её расширение, и она с большей силой давит на мембрану. Мембрана, в свою очередь, влияет на сжатие смеси газов.
Когда оборудование функционирует длительное время, ниппель изнашивается и начинает пропускать воздух, что и приводит к снижению давления.
Проблема с расширительным баком может стать причиной изменения давления
Единственным разрешением данной неполадки является полная замена бака, однако, перед этим следует убедиться, что проблема кроется именно в этом, а не в протечке труб, радиаторов и завоздушивании системы.
Неисправность измерительного оборудования
Иногда диагностика системы на предмет целостности её составных компонентов может не дать результатов. Если вам так и не удалось обнаружить видимой причины, значит, следует задуматься о проверке исправности работы автоматики котла и контрольно-измерительной аппаратуры. Данное оборудование может сломаться и выдавать неправильные показания.
Определить данный вид неисправности самостоятельно достаточно сложно, поэтому лучше обратиться за помощью к специалистам. Проблема решается путём замены контрольно-измерительных приборов.
Трещины на теплообменнике в котле
На стенках теплообменников по истечении времени способны образовываться микротрещины, пропускающие воду из системы теплоснабжения. Поскольку вода в котле быстро испаряется, данную поломку выявить самим так же, как и в предыдущей ситуации, отнюдь не просто. Помимо этого, трещины могут возникать при промывке, которая проводится для профилактики либо вследствие заводского брака. Данная проблема устраняется благодаря герметизации обнаруженного участка с трещиной.
В стенках теплообменника могут поваляться со временем микротрещины
Кран сброса теплоносителя не закрыт плотно
Порой причина может крыться в совершенно простом моменте, таком как недостаточно плотно зажатый кран, из-за которого снижается уровень давления в агрегате. Устраняется неполадка легко и быстро закручиванием крана.
Как поднять давление в котле
Если причина заключается в неисправности расширительного бака, то неверно был подсчитан его объём либо повреждена мембрана. В таком случае следует либо более точно вычислить требуемый объём, либо просто заменить бачок.
Если давление стало сбрасываться сразу после первичного запуска, то это нормально. В контуре, совсем недавно заполненном водой из водопровода, присутствует большое количество воздуха. Со временем он превратится в пузырьки и выводится из трубопровода, а параметры контура придут в норму. Для более быстрого выведения пузырьков используется ручной спускник воздуха.
Перед тем как поднять давление, необходимо проверить герметичность системы
Перед проведением мероприятий по повышению давления в системе необходимо убедиться в её герметичности. Для этого нужно осмотреть следующие её части:
- отопительные приборы — часто протечки появляются в местах стыковки с трубами, возможны и протечки, возникающие между раздельными секциями;
- трубы — даже совсем мелкие трещины часто могут приводить к утечке теплоносителя;
- фитинги — нередко являются причиной протечек;
- котлы — модели с двумя контурами имеют сложное внутреннее строение: так, следует внимательно произвести осмотр циркуляционного насоса, трехходового клапана и теплообменника.
Профилактика образования воздушных пробок
Профилактические меры против появления воздушных пробок следующие:
- Обращайте внимание на правильность установки труб и подключения отопительных приборов. Многие проблемы вызваны именно ошибками, которые совершены на данной первоначальной стадии.
- Для предупреждения попадания воздушных пробок необходим правильный ввод оборудования в эксплуатацию, перед которым важно предварительно проверить все компоненты и соединения.
- Перед пуском устройств в работу проверьте их на предмет работоспособности. С помощью компрессора нужно подать давление, уровень которого на ¼ выше его нормального рабочего значения. Если за 30 минут оно не ослабнет, то всё в порядке и система подготовлена к работе. Если же давление резко снижается, то возможны протечки, которые следует оперативно выявить и устранить перед началом эксплуатации.
Посмотрите видео о том, как восстановить нормальное давление котла
Источник
