Файл: Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие].pdf

лу и шлак только до тех пор, пока эти отложения неве­ лики. Любая из существующих конструкций обдувки приносит пользу только при регулярном пользовании ею; удалять шлаковые наросты большого размера примене­ нием обдувочных устройств невозможно.

Различные конструкции обдувочных аппаратов опи­ саны в гл. 15.

8-1. Сжигание мазута

В настоящее время все большее распространение в отечественной энергетике получают газомазутиые кот­ лы, приспособленные для работы только на жидком и газообразном топливах. Кроме того, мазут и природный газ сжигают в большом количестве в пылеугольных котлах.

На газомазутных электростанциях нет ни пылепри­ готовительного оборудования, ни золоуловителей. У газомазутпых котлов меньшие размеры, благодаря чему сокращается стоимость как их самих, так и здания ко­ тельного цеха. В итоге стоимость крупной газомазутной электростанции равна около 87% стоимости пылеуголь­ ной такой же мощности (включая и бытовое строитель­ ство). Упрощается по сравнению с пылеугольными агре­ гатами обслуживание оборудования котельного цеха. И, что важнее всего, уменьшается стоимость электроэнер­

подземной (шахтной) добычи угля.

К началу 70-х годов при сжигании мазута и газооб­ разных топлив вырабатывалось свыше 40% электроэнер­ гии, получаемой на тепловых электростанциях СССР.

К1980 г. эта выработка должна возрасти до 55%. Мазутопроводы. При обычной температуре мазут име­

ет настолько большую вязкость, что не может свободно

128

течь по трубам. В котельную мазут поступает 'подогре­ тым до температуры, зависящей от его марки (обычно примерно до 80°С). Для предотвращения застывания ма­ зута предусматривается его циркуляция в трубах вдоль котельной с возвращением в помещение нефтенасосной.

При периодическом потреблении мазута (например, в пылеугольных котлах) предусматривают его циркуля­ цию не только вдоль котельной, но и вокруг топки каж­ дого котла. Короткие участки перед горелками можно продувать паром. Чем больше охлаждается мазут в ко­ тельной, тем большее количество его должно проходить по трубам во избежание его застывания.

Втопку котла мазут поступает под давлением через

фо р с у н к и , которые устанавливают обычно в централь­ ной части пылеугольных или газомазутных горелок.

Котел производительностью 170 т/ч был растоплен ночью на ма­ зуте и постепенно переведен на основное топливо— антрацитовую пыль. В 7 ч 30 мин утра котел уже устойчиво нес нагрузку 120 т/ч. Можно было прекратить подсвечивание факела мазутом, но руково­ дивший растопкой заместитель начальника цеха решил дождаться смены вахты и оставил включенными две форсунки.

В 8 ч 10 мин пламя в топке начало пульсировать. Была увели­ чена подача мазута; вскоре включили третью форсунку. Но мазут горел плохо, а вахтенные работники не обратили внимания на харак­ терный треск в зоне воспламенения, свидетельствовавший о наличии в мазуте воды. После включения четвертой форсунки факел в топке полностью погас. Котел был остановлен с соответствующим сниже­ нием нагрузки электростанции.

Оказалось, что в нефтяном баке, заполненном на высоту около 1 м, был слой воды под мазутом толщиной около 0,5 м. Эта вода откачивалась вместе с мазутом. Чем больше открывали подачу жид­ кого топлива, тем больше воды разбрызгивали в топке котла.

Сброс нагрузки произошел из-за недостаточного контроля за ма­ зутными баками.

Горелки и форсунки. Принцип действия всех мазут­ ных форсунок одинаков. Выходя из них, жидкое топливо разбрызгивается на мельчайшие капли, которые разле­ таются в глубину топочного объема. Отсутствие в раз­ брызгиваемом мазуте крупных капель является непре­ менным условием его экономичного сжигания.

Применяют форсунки трех типов: с паровым, механи­ ческим и паромеханическим распылением. Форсунки с паровым распылением, как правило, устанавливают только как растопочные. Для длительной работы они нецелесообразны, так как непрерывный расход большого количества пара ухудшает экономичность эксплуатации котельного агрегата.

Широко распространены форсунки с механическим распылением мазута. Завод «Ильмарине» изготовляет форсунки типа ЦКТИ; на электростанциях применяются и другие их конструкции. Во всех этих форсунках распы­ ляемое топливо проходит через завихритель, в котором его струе сообщается вихревое движение, а затем с боль­ шой скоростью выходит через небольшое отверстие в то­ почную камеру (рис. 8-1).

Для хорошего распыления необходимо, чтобы мазут поступал в форсунки с достаточно большим давлением

Рис. 8-1. Мазутная паромеханическая форсунка ТК.3-4.

а — схема; б — продольный разрез наконечника; / — подача мазута; 2 — пода­ ча пара или воздуха по кольцевому каналу; 3 — корпус наконечника; * — за­ вихритель; 5 —рассекатель.

(для большинства конструкций 20—35 кгс/см2). При сни­ жении нагрузки котла приходится либо допускать умень­ шение давления мазута перед форсунками, из-за чего ухудшается распыление топлива и соответственно воз­ растает потеря тепла от его неполного сгорания, либо выключать часть форсунок, оставляя, однако, подачу не­ большого количества воздуха через неработающие го-

130

релки во избежание обгорания ,их деталей, обращенных в сторону топки. Этот воздух почти не участвует в горе­

нии топлива; его наличие ухудшает экономические пока­ затели котла.

Более приспособлены к работе с переменной произво­ дительностью 'паромеханические форсунки, в головке ко­ торых происходит как механическое распыление жидко­ го топлива, так и его распыление струей пара, расход которого очень мал. Форсунки такого типа изготовляют­ ся в настоящее время для большинства новых мазутных котлов, устанавливаемых на электростанциях.

Жидкие и газообразные топлива могут настолько легко воспламеняться, что для их сжигания не требуется не только высокого подогрева воздуха, но и разделения его на первичный и вторичный. Воздух из горелки по­

чем облегчается воспламенение топлива. Как и в пыле­ угольных горелках, воздух завихряется либо в улиточ­ ном коробе, либо при прохождении через ряд наклонных лопаток (регистр).

У горелок большой производительности воздух по­ дается через два концентрических кольцевых канала

(рис. 8-2).

Сжигание мазута. При правильной работе горелок ма­ зут сгорает в топочном объеме полностью даже при ми­ нимальном избытке воздуха (коэффициенте избытка воздуха 1,02—1,04). Недожог возникает обычно вследст­ вие неравномерного распределения топлива и воздуха между горелками, из-за чего через отдельные горелки подается меньше воздуха, чем требуется для горения, а также при неудовлетворительном завихрении воздуха, плохом распылении мазута и т. п.

Равномерная раздача по горелкам топлива и воздуха затрудняется прежде всего из-за того, что их расход из­ меряют обычно со значительной погрешностью. Еще большие затруднения возникают при работе котла с пониженной нагрузкой, когда для сохранения расчетной скорости воздуха в действующих горелках приходится от­ ключать часть горелок и подавать в них немного возду­ ха во избежание их обгорания. Возможность беспере­ бойной работы с низкой нагрузкой является одним из основных преимуществ двухпоточных горелок, у которых

можно сохранять высокую скорость воздуха во внутрен­ нем из двух концентрических воздушных каналов.

При неполном сгорании мазута частицы сажи оседа­ ют на поверхностях нагрева, ухудшая передачу тепла. По мере возрастания толщины слоя сажи увеличивается

Рис. 8-2. Газомазутная горелка производительностью 4 т/ч по мазуту и 7 800 м3/ч по природному газу.

1, 2 и 3 — соответственно короб, завихривающие лопатки (регистр) и выходной кольцевой канал для периферийного воздуха; 4, 5 и 6 — те же элементы для внутреннего потока воздуха; 7 — кольцевой коллектор природного газа; 8 — отверстия для периферийной подачи природного газа (расчетная скорость выхода газа из отверстий 134 м/с); 9 и 10 — соответственно входная труба и кольцевой канал для центральной подачи природного газа (расчетная ско­

температура уходящих газов и соответственно снижается экономичность работы котла. Иногда приходится ограничивать его производительность.

Сажу вымывают при остановках котла струей воды, в которую добавляют щелочи для того, чтобы избежать образования кислоты (при соединении воды с находя­ щимися в саже окислами серы) и разъедания металла

1 3 2

этой кислотой. Воду с сажей удаляют через бункер под поверхностями нагрева (рис. 4-3).

Опаснее всего отложение сажи в воздухоподогревате­ ле. При сжигании сернистого мазута может возникнуть быстрая коррозия его труб или пластин. Еще более опасно воспламенение сажи, возникающее в том случае, когда после длительной работы с недостатком воздуха увеличивают его избыток. Тлеющая сажа при омывании воздухом загорается, и ее горение неоднократно приво­ дило к полному выходу из строя воздухоподогревателя и длительной остановке котла.

Котел типа ЦКТИ-75/39 производительностью 75 т/ч в течение почти 2 мес. работал на мазуте с нагрузкой 35—40 т/ч. Из дымовой трубы часто шел черный дым. При остановке котла был обнаружен налет сажи в экономайзере и коробе перед дымососом. Сжигание жидкого топлива рассматривалось как временное и наладкой топоч­ ного режима никто не занимался.

Однажды внезапно вышел из строя мазутный насос. Подача топ­ лива к форсункам прекратилась. Немедленно пустили другой насос, но в этот момент было обнаружено повышение уровня воды в бара­ бане, вследствие чего мазут решили не зажигать до установления нормального уровня. Дымосос и дутьевой вентилятор продолжали работать и занесенные сажей газоходы омывались чистым воздухом.

Через 2—3 мин появилась сильная вибрация дымососа и он не­ медленно был остановлен. Сразу же остановили дутьевой вентилятор. Но было уже поздно: через минуту заметили сильное покраснение обшивки воздухоподогревателя, которое быстро распространилось вниз, т. е. по ходу газов.

Линии пожаротушения на котле не было и бороться с зажига­ нием сажи было трудно. Пар стали подавать через полностью откры­ тые паровые вентили форсунок, а в дальнейшем — шлангами через отверстия взрывных клапанов. Для уменьшения естественной тяги плотно закрыли газовые шиберы.

Несмотря на принятые меры, горение сажи продолжалось в те­ чение 5 ч.

44а следующий день при вскрытии газоходов было обнаружено, что шесть кубов трубчатого воздухоподогревателя пришли в полную негодность, другие кубы были повреждены частично. Трубы были расплавлены, большое количество металла протекло через нижние трубные доски. Лопатки дымососа искривились. Ликвидация повреж­ дений потребовала длительного времени.

Все это произошло из-за невнимательного контроля за полнотой сгорания мазута в топочной камере. ,

Воспламенение мазутной сажи неоднократно проис­ ходило после остановки котла, когда при вентиляции га­ зоходов воздух омывал тлеющие отложения. Поэтому вентиляция газоходов после остановки котельного агре­ гата недопустима во всех случаях, когда в результате сжигания мазута отлагалась сажа в воздухоподогрева­ теле.

133

Неполное сгорание мазута может привести к повреж­ дению и труб пароперегревателя, на которых отложе­ ния сажи также иногда воспламеняются.

Котел ТП-80 производительностью 420 т/ч на 140 кгс/см2 рабо­ тал на донецком тощем угле При снижении нагрузки до 240 т/ч были включены мазутные форсунки для подсвечивания факела. Но при низком уровне мазута в нефтяном баке подача жидкого топлива происходила неравномерно, вследствие чего факел несколько раз погасал в обеих полутопках. Температура перегретого пара была чрезмерно высокой. Вскоре вахтенные рабопшки услышали харак­ терный шум струи выходившего пара, что свидетельствовало о раз­ рыве трубы в верхней части котла. Котел был немедленно оста­ новлен.

При осмотре левой полутопки оказалось, что трубы потолочной панели пароперегревателя почернели вследствие налипания на них большого количества несгоревшего мазута и его последующего вос­ пламенения. Часть труб при чрезмерном нагревании прогнулась вниз. Трубы ширм были покрыты слоем окалины; у многих труб был уве­ личен диаметр. Одна труба ширмы разорвалась.

Повреждение труб и аварийный останов котла произошли вслед­ ствие того, что было допущено сжигание мазута пульсировавшим и иногда коптившим пламенем.

Еще большие повреждения возможны, если при обры­ ве факела происходит распыление незагоревшегося ма­ зута в топочном объеме.

При растопке котла ПК-Ю паропроизводителыюстью 230 т/ч на 100 кгс/см2 внезапно отключились дымососы. Горение мазута прекра­ тилось, но форсунки не были немедленно отключены и продолжали распылять мазут в топочную камеру. Смесь воздуха и мельчайших капелек мазута воспламенилась от какой-то частицы сажи, тлевшей на стенке топки, и вспыхнула сразу в большом пространстве. Взрыв­ ные клапаны открылись, но сила взрыва (хлопка) была настолько большой, что были изогнуты колонны каркаса котла; топочные экра­ ны прогнулись в сторону обмуровки, барабан был перемещен по своей оси на 2 см и. даже верхняя часть экономайзера оказалась немного сдвинутой. Наибольшие разрушения возникли в обмуровке и обшивке топочной камеры. При этом гидравлическая плотность находившихся под давлением поверхностей нагрева не была на­ рушена.

При осмотре поврежденного котла оказалось, что каркас топоч­ ной камеры продолжал медленно изгибаться. Это могло привести к поломке основных колонн и к значительному увеличению размеров разрушения. Пришлось немедленно усилить каркас и, в частности, прикрепить его на высоте 16 м к колоннам здания котельной. Таковы были последствия невнимательности машиниста, не отключившего ма­ зут немедленно после прекращения горения в топке.

Газовый электрозапальник. Управление котлами боль­ шой производительности намного упрощается, если про­ изводится не вручную, а с помощью различных механиз­ мов и устройств. В частности, начальное воспламенение подаваемого в каждую горелку топлива можно осущест­

134