Файл: Цирульников, Л. М. Защита газомазутных котлов от сернокислотной коррозии [монография].pdf

Важно рассмотреть возможность и экономическую эффективность средств защиты от сернокислотной коррозии и определить область оптимального применения каждого из них. Следует учесть, что в за­ висимости от соотношения цен на оборудование, металлы и топлива выводы могут быть несколько уточнены. В расчетах приняты цены, действующие с 1967 г. и приведенные А. С. Горшковым (1969).

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЙТРАЛИЗУЮЩИХ ПРИСАДОК НА МАГНИЕВОЙ ОСНОВЕ

Ввод присадок — наиболее сложное мероприятие из всех рассмот­ ренных, поэтому оно целесообразно лишь там, где одновременно с за­ щитой низкотемпературных поверхностей нагрева ввод присадки дает возможность решать и другие технологические задачи.

Поскольку ввод в мазут присадки хлористого магния позволяет из­ менить степень черноты отложений на поверхностях нагрева, появля­ ется возможность регулировать теплообмен в топке и в конвективной шахте. Одновременно эта присадка разрешает частично нейтрализовать агрессивные компоненты золы мазута на высокотемпературных поверх­ ностях нагрева и сероводород в топочных газах при локальных зна­ чениях коэффициента избытка воздуха менее 1.

Данные свойства присадки хлористого магния в наибольшей степе­ ни целесообразно использовать на тех котлоагрегатах, где температура экранных труб находится вблизи максимально допустимого значения. Появление на трубах отложений с относительно низкой степенью чер­ ноты позволяет снизить температуру и повысить надежность. Одновре­ менно надежность повышается за счет ослабления высокотемператур­ ной коррозии. Это актуально для газомазутных котлов сверхкритиче­ ского давления блоков 300 МВт (например, двухкорпусный котел ПК- 41-1 номинальной паропроизводительностью 264 кгісек), а также для котлов докритического давления с высоким тепловым напряжением сечения (например, БКЗ-320-140ГМ паропроизводительностью 89 кгісек). Ввод присадки хлористого магния позволяет резко повысить надежность работы котлов и в определенной степени — их экономич­ ность, уменьшить образование окислов азота.

В качестве примера рассмотрим эффективность ввода присадки хлористого магния на блоке 300 МВт, использующем в качестве един­ ственного топлива высокосернистый .мазут. Каждый из аналогичных котлов, работая на этом топливе, имеет ежегодно только из-за разры­ вов НРЧ не менее 9 вынужденных внеплановых остановов средней продолжительностью 2,5 суток. По данным LIKTH, ущерб от суточного простоя блока 300 МВт составляет 13400 руб. Общий ущерб по одному блоку только из-за простоев достигает 301500 руб.

Ежегодная замена набивки весом 140 т по цене 425 рубіт и сто­ имости ремонтных работ 15 рубіт, по данным «.Мосэнергоремонта», вы­ зывает расход 61600 руб. Суммарные расходы составляют 363 100 руб.

На данном же блоке за счет ввода в мазут присадки хлористого маг­ ния удалось полностью избежать перегрева труб НРЧ, существенно

і30

(более чем в 2 раза) ослабить их коррозию, а коррозию газоходов на участке от РВП до дымососов, как и набивки РВП, снизить в 2 раза, при этом экономичность котла сохранялась.

По эксплуатационным данным, единовременные капитальные вло­ жения составляют не более 10 тыс. руб., а ежегодные издержки про­ изводства без учета стоимости присадки — около 2 тыс. руб. Расходы на приобретение присадки определяются из условия, что на 1 т мазу­ та вводится 0,5 кг хлористого магния, содержащегося в бишофите в количестве 47%. При стоимости 1 л; бишофита 23,5 руб., максималь­ ной длительности использования 5000 час. стоимость присадки оцени­ вается в 8750 руб. Тогда годовые затраты составят 12250 руб. В настоя­ щее время по крайней мере 10 энергоблоков мощностью 3000 МВт сжи­ гают мазут с этой присадкой. Намечено распространить этот опыт на других газомазутных блоках СКД мощностью 300 МВт.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПАРОВОЙ ОБДУВКИ НАБИВКИ РВП

В отличие от водных промывок набивки РВП, которая выполняется сравнительно редко (один раз за 300—700 час ), паровая обдувка долж­ на проводиться не реже 1 раза в 8—24 час , поэтому несколько услож­ няется эксплуатация. Зато это позволяет как минимум в 2—3 раза ослабить коррозию низкотемпературных поверхностей котла, снизить внеплановые простои оборудования и поддерживать сопротивление газового тракта на более низком уровне, что способствует умень­ шению среднеэксплуатационного расхода электроэнергии на тягу и дутье не менее чем на 1,8 - сгкікг пара. Одновременно удается снизить температуру уходящих газов на 8—10° С.

В связи с этим паровую обдувку РВП целесообразно применять на всех без исключения котлоагрегатах, что позволит резко сократить количество водных промывок — с 10—23 до 1—4 в год (в зависимости главным образом от температуры стенки). Только по одному котлу ТГМ-151 паропроизводительностью 61,1 кгісек удается за счет систе­ матической паровой обдувки набивки РВП снизить стоимость ремонт­ ных работ, связанных с сернокислотной коррозией и восстановлением низкотемпературных поверхностей нагрева, на 16 тыс. руб/год.

Одновременно удается сократить годовой расход электроэнергии на тягодутьевые установки не менее чем на 770 тыс. квтч при себестои­ мости 1 квтч 0,83 коп. Стоимость сэкономленной электроэнергии — 6390 руб/год. Повышение к.п.д. брутто составляет 0,4% и оценивается в 9 тыс. руб. Приведенные годовые затраты на внедрение этого меро­ приятия составляют 2,2 тыс. руб./год.

Экономический эффект по котлу ТГМ-151, не считая эффекта от сокращения недоотпуска тепловой и электрической энергии, состав­ ляет 28610 руб. Общий же эффект по котлоагрегатам ТГМ-151 (них модификациям) превышает 3,3 млн. руб. (не считая экономии средств на строительство и эксплуатацию систе.мы сбора, гіеЛгрализации и уда­ ления промывочных вод.)

9»

ОПТИМАЛЬНАЯ ОБЛ АСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЖИМА СЖИГАНИЯ ВЫСОКОСЕРНИСТОГО МАЗУТА C МАЛЫМИ ИЗБЫТКАМИ ВОЗДУХА

Из материалов, рассмотренных в главе IV, следует, что сжигание мазута с малыми избытками воздуха требует более высокого качества топочно-горелочных устройств и соответствующей их компоновки на каждом типе котла. Присосы воздуха в топке и конвективной шахте должны быть сведены к минимуму.

Одновременно повышаются требования к обслуживающему персо­ налу. Однако даже наиболее квалифицированный персонал может обес­ печить нормальную эксплуатацию при режиме сжигания с малыми избытками воздуха лишь в двух случаях: если котел, оснащенный системой контроля и автоматики горения, работает в автоматизиро­ ванном режиме регулирования нагрузки и параметров или если котел, не имеющий автоматики, но оснащенный надежной системой контроля за протеканием процесса горения, работает в базисном режиме или в режиме редко меняющихся нагрузок.

К сожалению, работа автоматики при горении мазута с малыми из­ бытками воздуха еще не отвечает современным требованиям котельно­ топочной техники, поэтому применение малых избытков воздуха на котлах, работающих в регулирующем режиме без автоматики, дает весьма ограниченный эффект, так как при каждом изменении режима нарушается соотношение между топливом и воздухом, что при недос­ татках воздуха приводит к появлению существенных количеств сажи и газообразных продѵктов неполного горения. В связи с этим велика вероятность загрязнения сажей низкотемпературных поверхностей нагрева, что неоднократно вызывало их загорание; в периоды отклоне­ ний избытков воздуха в большую сторону и в последующие периоды повышается скорость коррозии.

Несмотря на это, котлы, работающие в регулирующем режиме без автоматики, все же целесообразно переводить на режим с малыми из­ бытками воздуха, оснащая их системой контрольно-измерительных при­ боров, поскольку удается уменьшить в 1,5—2,5 раза скорость корро­ зии и интенсивность загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева, за счет чего можно снизить температуру уходящих газов

Расчеты, выполненные для одного из котлов ТГМ-84/А, показали, что оптимальный коэффициент избытка воздуха составляет 1,031. Как правило, на котельных агрегатах, работающих в регулирующем ре­ жиме, повышение к.п.д. нетто за счет снижения температуры и объема дымовых газов колеблется около 1%. Однако и реконструкция котлов оказывается весьма дорогостоящей. Так, стоимость реконструкции котла ТМ-84 для сжигания мазута с малыми избытками воздуха с ус­ тановкой приборов контроля близка к 60 тыс.руб. C учетом амортиза­ ционных отчислений расходы на реализацию режима сжигания мазута с малыми избытками воздуха составляют примерно 15 тыс. руб. Эко­

132

номический же эффект от повышения к.п.д. и снижения коррозии при работе этого котла в регулирующем режиме без автоматики равен 25 тыс. руб.

Нужно отметить, что модернизация менее мощных котлов оказы­ вается сравнительно (на 1 т паропроизводительности) дороже, чем крупных. Расчеты показали, что капитальные затраты (включая стои­ мость системы контроля) мало зависят от номинальной паропроизво­ дительности. Эксплуатационные же затраты, отнесенные к 1 т уста­ новленной паропроизводительности, резко снижаются с ее ростом. Минимальное значение номинальной паропроизводительности котла, при котором целесообразна его реконструкция для сжигания мазута с малыми избытками воздуха при длительности использования макси­ мум 4000 час , составляет около 28 кгісек. По расчетам, стоимость ре­ конструкции такого котлоагрегата составляет примерно 30 тыс. руб., а годовые эксплуатационные дополнительные затраты с учетом модер­ низации — около 10 тыс. руб. Экономия топлива от повышения к.п.д. на 1% равна 11 тыс. руб., а от снижения коррозии — 5—6 тыс. руб.

водительностью до 20 кгісек и водогрейных котлов первоначальной стои­ мостью менее 100 тыс. руб. модернизация стоимостью более 10—15 тыс. руб. оказывается нерентабельной.

Значительно больший эффект получен при сжигании мазута с малы­ ми избытками воздуха на котлах, работающих в базисном режиме, когда скорость коррозии оказывается ниже в 3—4 раза, а увеличение к.п.д. нетто достигает 2—2,5% за счет снижения температуры уходя­ щих газов на 15—20° С, объема газов на 10—25% и расхода электро­ энергии на собственные нужды на 1,8—3,6 кет сек/кг пара. Стоимость реконструкции оказывается на том же уровне, что и для котлов, рабо­ тающих в регулирующем режиме. Вследствие этого экономический эффект j>∙a таких котлах резко возрастает. Только для одного из котлов типа ТГМ-84/А, реконструированного для работы в базисном режиме по схеме сжигания мазута с малыми избытками воздуха в топке с 4 мощ­ ными газомазутными однофронтовыми горелками и встречным дутьем воздуха, годовой экономический эффект достиг 70 тыс. руб. Для всей серии котлов ТГМ-84, ТГМ-84/А и ТМ-84 он превышает И млн. руб.

Еще большего можно достигнуть при модернизации работающих на мазуте морально устаревших пылеугольных котлов ТП-230, ПК-10 и им подобных, поскольку одновременно производятся большие работы по уплотнению топок котельных агрегатов, наращиванию их поверх­ ностей нагрева и увеличению номинальной паропроизводительности. Вследствие этого к.п.д. отдельных котлов повышается на 4—5%, а кор­ розия уменьшается в 4—5 раз. Лишь по одному из котлоагрегатов ТП-230 паропроизводительностью 69,4 кгісек годовой экономический эффект составил 117 тыс. руб. По уже реконструированным в СССР

котлам такого типа годовой экономической эффект составил около

100 млн. руб.