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

Бывает, однако, что по различным причинам окислы железа и меди выносятся в котлы в чрезмерном количе­ стве. В котлах с естественной циркуляцией воды лишь часть этих окислов удаляется при непрерывной и перио­ дической продувке. Значительное их количество накап­ ливается в котле и циркулирует е котловой водой. При возрастании их содержания в воде они отлагаются на внутренней поверхности экранных труб.

Обычно на стенках труб вместе с окислами железа оседает часть растворенных в воде солей. Количество и состав этих солей зависят от особенностей солесодержания воды.

Действие таких отложений может быть различным. Иногда оно ограничивается повышением температуры

косновения осевших частиц со стенкой трубы возникают слабые электрические токи, при которых металл трубы является анодом, а окислы железа и меди — катодом. Скрытый процесс переноса атомов железа с анода на ка­ тод и постепенного разрушения стенок трубы может длительное время оставаться незамеченным. Иногда год, два или еще дольше котлы продолжают беспере­ бойно работать, хотя на внутренней поверхности экран­ ных труб под тонким слоем осевшего металлического шлама растут и углубляются коррозионные язвы. На­ конец, в трубах появляются сквозные отверстия и в топку начинают бить струи воды.

Взвешенные частицы выпадают из котловой воды преимущественно в зоне наиболее интенсивной переда­ чи тепла, т. е. в нижней части топки, против ядра факе­ ла. Отложение частиц происходит прежде всего вблизи различных неровностей на внутренней поверхности труб, например у сварных стыков (рис. 10-6), а также в ме­ стах гиба труб.

Во избежание возможности таких повреждений нуж­ но следить за тем, чтобы содержание в питательной воде окислов железа и меди не превышало допустимых значений, а также оберегать от коррозии весь тракт питательной воды. Вводимые в эксплуатацию котлы высокого давления подвергаются внутренней очистке (кислотной промывке).

170

2.Экранные трубы могут разрушаться стояночной коррозией, описанной в § 3-3.

3.У котлов высокого и сверхкритического давления наружная поверхность экранных труб разрушается под

или продукта ее химического соединения с водородом— сероводорода. В присутствии свободного кислорода эти вещества сгорают и становятся безвредными для экран­ ных труб. Но при от­

в топку часть экранных труб имеет температуру на 20—40°С выше. При такой

температуре возникший на поверхности труб тончайший слой сернистого железа препятствует соприкосновению топочных газов с металлом самих труб, вследствие чего коррозия труб практически не происходит. Но в котлах высокого давления при нагреве труб примерно до 350°С защитный слой растрескивается и не может препятство­ вать коррозионному разрушению металла.

Таким образом, для предотвращения высокотемпера­ турной газовой коррозии пылеугольных котлов нужно систематически контролировать условия сгорания твер­ дого топлива. В газах, омывающих экранные трубы, должно быть хоть небольшое количество избыточного кислорода. Светящийся факел не должен омывать экранные трубы. Коррозии препятствует прочный зажи­

171

радиационной части наружным диаметром 32—42 мм имеют стенки толщиной 6—7 мм. При отсутствии у га­ зомазутных котлов зажигательного пояса температура наружной поверхности наиболее обогреваемых труб НРЧ, обращенной в сторону топки, часто превышает 500°С. Дальнейшее значительное возрастание этой тем­ пературы может произойти, если внутри труб возникает слой отложений толщиной даже в десятые доли мил­ лиметра.

Процесс коррозии НРЧ газомазутных котлов сверх­ критического давления изучен еще недостаточно, однако известно, что коррозия резко ускоряется с повышением температуры металла.

У газомазутного котла сверхкритического давления ПК-4! на одной электростанции после 15 мес. эксплуатации был обнаружен слой окислов железа черного цвета толщиной в доли миллиметра на внутренней поверхности наиболее нагреваемых труб НРЧ. При срав­ нительно небольших размерах топочной камеры котлов ПК-41 пере­ дача в ней тепла происходит более интенсивно, нежели у котлов дру­ гих типов. Даже при столь малых отложениях температура наруж-

Рис. 10-7. Условия работы труб НРЧ газомазутного котла сверх­ критического давления ПК-41.

а — продольный контур котла с указанием зоны измерения тепловых нагрузок отдельных труб; б — изменение по ширине бокового экрана НРЧ тепловой на­ грузки труб при полной нагрузке котла (по ЦКТИ); в — наибольшая темпера­ тура наружной поверхности труб, соответствующая указанным на графике б изменениям тепловой нагрузки; г — распределение температуры по толщине стенки трубы диаметром 32X6 мм при тепловой нагрузке 350 тыс. ккал/м2»ч (температура рабочей среды 375 °С, без накипи в трубе, по ВТИ); д — распре­ деление температуры по толщине стенки такой же трубы при той же тепло­ вой нагрузке и при наличии слоя окислов железа толщиной 0,4 мм,

172

Рис. 10-8. Изменение по высоте топки тем­ пературы наружной поверхности горизон­ тальных труб фронто­ вого экрана газома­ зутного котла сверх­ критического давле­ ния ТГМП-114 (но ІДКТИ).

ной поверхности наиболее обогреваемых участков труб повысилась примерно на 80 °С и достигала 600°С, а иногда — 630 °С (рис. 10-7,в).

Сталь марки 12Х1МФ рассчитана на работу при температуре не свыше 585—590 °С, и ее нагрев до более высокой температуры спо­ собствовал быстрой коррозии обращенной в сторону топки наружной поверхности труб. Одновременно, хотя и менее интенсивно, началась коррозия их внутренней поверхности. Уменьшение толщины стенок труб в наиболее обогреваемых участках неоднократно приводило

каварийным разрывам металла.

Вдальнейшем слой накипи периодически удаляли путем химиче­ ской очистки труб НРЧ (см. § 15-5).

На некоторых, электростанциях помимо строгого со­ блюдения водного режима систематически измеряют на газомазутных котлах сверхкритического давления тем­ пературу труб в зоне наибольшего обогрева и производят химическую очистку НРЧ, когда повышение температу­ ры свидетельствует о появлении накипи в трубах. Одна­ ко многократная химическая очистка приводит к умень­ шению толщины стенок труб.

Наружная коррозия труб НРЧ уменьшается при вве­ дении в нижнюю часть топки охлажденных топочных газов (рис. 11-11), благодаря чему сокращается излуче­ ние факела на трубы и снижается температура их на­ ружной поверхности.

В питательной воде трех газомазутных котлов сверхкритического давления ТГМП-114 с горизонтальными трубными экранными пане­ лями содержание окислов железа и отдельных растворенных солей намного превышало допустимое. Накипь отлагалась в зоне наиболь­ шего обогрева, где после 11 мес. эксплуатации температура труб воз­ росла примерно на 100 °С На отдельных участках температура на­ ружной поверхности труб НРЧ приблизилась к максимально допу­

173

стимому для стали 12ХIА^Ф значению 590 °С (рис. 10-8). На этих участках началась интенсивная коррозия металла.

В то же время, в верхней и в самой нижней зонах экранов тем­ пература труб не только не повысилась, но даже немного снизилась из-за загрязнения их наружной поверхности.

Было решено подвергнуть экраны НРЧ и СРЧ внутренней хи­ мической очистке. Чтобы не удалять вместе с накипью часть металла самих труб, очистку произвели сравнительно слабым раствором, в ко­ тором основным реагентом была лимонная кислота. Температура труб понизилась лишь на 20—30 °С и при дальнейшей эксплуатации котла вскоре вновь повысилась до опасных значений.

Пришлось промыть НРЧ и СРЧ более эффективным раствором, хотя при этом было вымыто небольшое количество металла труб. Одновременно были принять: мепы по уменьшению содержания ве­ ществ в питательной воде, а также по предотвращению возможности стояночной коррозии во всем энергоблоке.

10-7. Цельносварные трубные панели

Конструкция. В последние годы стали широко вне­ дряться котлы, у которых трубы, покрывающие стены топки и газоходов, сварены между собой почти по всей длине, в результате чего как экраны в топочной камере,

нок (рис. 10-9,а). Весьма перспективно изготовление панелей из ребристых труб, при наличии которых свар­ ные швы расположены в торцах ребер и изменение строения металла в зоне сварки не влияет на прочность находящейся под давлением части труб (рис. 10-9,6).

Недостатком ребристых труб является их повышенная стоимость.

174

При расстоянии между осями труб до 1,5 их наруж­ ного диаметра наибольшая температура в соединитель­ ных участках превышает температуру самих труб лишь на несколько десятков градусов.

Условия работы. Применение цельносварных панелей дает возможность разместить на каждой стене топки примерно в 1,5 раза меньше труб, чем в обычном экра­ не. Наибольшее значение это имеет для прямоточных котлов большой производительности. Так, в оборудован­ ный цельносварными панелями однокорпусный котел сверхкритического давления производительностью 1000 т/ч питательная вода подается не двумя раздельно регулируемыми потоками, а только по одной линии, чем значительно упрощается обслуживание котельного агрегата.

Расчетная экономия топлива благодаря снижению присоса в котел наружного воздуха, а также уменьше­ нию собственного расхода электроэнергии составляет около 1,0%.

Другие преимущества котлов с цельносварными трубными панелями еще более значительны. Не нужны дымососы, которые при работе на твердом топливе нуждаются в периодическом ремонте из-за эолового износа рабочих лопаток. Вместо многослойной тяжелой обмуровки применяется легкая натрубная изоляция, что уменьшает общий вес котла. Цельносварные панели можно обмывать струей воды, не опасаясь повреждения

для чего не нужно ни разбирать, а затем снова восста­

панелями сопряжена с дополнительными ограничениями условий эксплуатации. Неодинаковый нагрев труб, же­ стко соединенных в такую панель, может привести к об­ разованию трещин в сварных швах. Выбивание газов из этих трещин в помещение котельного цеха повышает запыленность воздуха и резко ухудшает условия работы людей. Оседание угольной пыли или мазутной сажи внутри приборов и автоматических регуляторов нарушает условия их действия, а неправильные показания прибо-

175