Тест 1
1. Питательная вода-вода на входе в экономайзер котла
2. Экономайзер котла предназначен для нагрева воды до тем-ры насыщения
3. Воздухоподогреватель является конвективной низкотем-й пов-ю нагрева
4. Контур естественной циркуляции включает в себя: барабан, опускные трубы, нижние коллектора, обогр-е трубы
5. Прямоточные котлы имееют НРЧ, СРЧ, ВРЧ
6. По обогреваемым трубам контура ест-й циркуляции дв-ся пароводяная смесь
7. Котлы естественной циркуляции бывают ???
8. Обозначение Е-320-140Ж: котел с ест-й цирк-й произв-ю 320 т/ч и давлением пара 140 атм, с жидким шлакоуда-м
9. Прямоточный котел с промеж-м перегревом пара с давлением на выходе из котла 140 атм и произ-ю 500 т/ч: Пп-500-140
10. Порядок движения рабочей среды в прямоточном котле: экономайзер, НРЧ, СРЧ, ВРЧ, конвективный пароперегреватель
11. Воздух в воздухоподогревателе движется снаружи труб в межтрубном пространстве
12. Первичный воздух используется для подсушки при размоле и транспортировки твердого топлива
13. Барабан котла исп-ся для разделения пароводяной смеси
14. К твердым топливам относят: торф, горючие сланцы, каменные и бурые угли, антрацит и полуантрацит
15. К внутреннему балласту топлива относят: кислород и азот
16. Низшая теплота сгорания топлива - это кол-во теплоты при сжигании 1ой единицы кол-ва топлива с учетом потерь теплоты на испарение влаги в ПС
17. К внешнему балласту топлива относят: влагу и мин.часть
18. Приведенные характеристики топлива являются отношением к низшей теплоте сгорания
19. Условная теплота сгорания 7К ккал/кг
20. Летучая зола – это часть золы, уносимая топочными газами из топки котла
Тест 2
1. Какие из данных реакций явл-ся вторичнвми при горении углерода на поверхности частицы: 2С+СО2=2СО-q и 2СО+О2=2СО2+q
2. Чему равна относительная балансовая теплота Qв воспринятая поверхностью нагрева котла, если дельта t=200C, Н=25 м^2, k=80 Вт/(м^2*К), Вр=10 кг/с: 40000 (Qp=дельта t*H*k/Bp)
3. Лопаточный аппарат в горелочном устройстве предназначен для подогрева топлива: НЕВЕРНО
4. Адиабатическая температура горения топлива в топочной камере опр-ся по формуле θа=Qт/(суммаVi*ci)
5. Соответствие между видами потреь
Наибольшая по величине потеря в котле q2
Потеря теплоты с физической теплотой шлака q6
Потеря теплоты от наружного охл-я котлоагрегата через его стенки q5
Потеря теплоты с мех-м недожогом топлива q4
Потеря теплоты с хим-м недожогом топлива q3
Потеря теплоты с уходящими газами из котла q2
6. Повышение температуры уходящих газов из котла и повшение присосов холодного воздуха в котле приведет к: понижению КПД и понижению потери q2
7. Установите последовательность протекания процесса сгорания твердой частицы топлива в топочном объеме камеры сгорания: испарение влаги> прогрев частицы и выход летучих в-в> воспламенение и горение летучих в-в> горение коксового остатка
8. Увеличение содержания золы в твердом топливе приводит: к повышенному шлакованию пов-й нагрева; увеличению кол-ва летучей золы и снижению скорости дв-я газов по газоходу
9. Ширмовый пароперегреватель воспринимает теплоту: конвекцией и излучением
10. Назначение мазутной форсунки в горелочном устр-ве – обеспечить РАСПЫЛЕНИЕ МАЗУТА В ВИДЕ МЕЛКИХ КАПЕЛЬ
11. Последовательность движения воздуха и ПС по газовоздушному тракту котельной установки: дутьевой вент-р, воздухоподогреватель, горелочное устр-во, газоход КА, золоуловитель, дымосос и газоходы, дымовая труба
12. Если температура газов на выходе и котла увеличится то КПД котла УМЕНЬШИТСЯ
13. Процесс горения орг. топлива – это процесс, которые протекает В НЕКОЛЬКО ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕАКЦИЙ С ОБРАЗОВАНИЕМ АКТИВНЫХ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ
14. Байпасирование ПС в газоходе котла-это газовый метод регулирования тем-ры перегретого пара
15. В топочной камере котла в основном протекают процессы связанные с РАДИАЦИОННЫМ теплообразованием
16. Коэффициент избытка воздуха – это ОТНОШЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ОБЪЕМА К ТЕОРЕТИЧЕСКИ НЕОБХОДИМОМУ
17. Температура топливно-воздушной смеси, начиная с которой система способна к самоускорению реакции окисления – температура воспламенения
18. Правда ли, что двухступенчатое компоновочное решение экономайзерной поверхности: (Н-неправда, П- правда)
В случае сжигания газообразного воздуха в котле (Н)
В случае сжигания мазута в котле (Н)
Применяется для котлов, требующих высокого подогрева воздуха (П)
Применяется для котлов, сжигающих бурые угли (Н)
19. Котлоагрегат, в котором движение рабочего тела в испарительном контуре осуществляется при помощи насоса, относится к котлам с многократной принудительной циркуляцией(ответ не точный).
20. Вспомогательным оборудованием котельной установки является дутьевые вентиляторы, дымососы, питательный насос, дымосос рециркуляции.
21. Основные марки мазута Ф-5, М-40, М-100,М-200(ответ не точный).
22. Назначение мазутной форсунки в горелочном устройстве- обеспечить распыление мазута в виде мелких капель (ответ не точный).
23. Циклонные предтопки применяются для сжигания суспензионного топлива(ответ не точный).
24. Интенсивность горения газового топлива в большей степени зависит от
25. Правда ли, что выносной циклон предназначен для
26. Испарительная поверхность в прямоточном котле называется и расположена
27. Регулирование температуры перегретого пара во вторичном (промежуточном) пароперегревателе происходит посредством
Парового регулирования в паро-паровом теплообменнике.
28. Рекуперативный воздухоподогреватель - это совокупность
29. Пароперегреватель прямоточного котла расположен в СРЧ, ВРЧ, КПП
30. Какой водный режим применяется для прямоточных котлов нейтральный
31. Дробеочистка котла предназначена для очистки конвективных поверхностей нагрева(ответ не точный).
32. Основным коррозиионно-активным компонентом является сероводород.
33. Непрерывная продувка в барабанном котле необходима для обеспечения необходимого минимального уровня содержания солей в котловой воде.
34. Ступенчатое испарение в барабанном котле позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данном значении продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку.
35. Барботажную промывку пара осуществляют для
Барботажная промывка пара. - способ очистки (промывки) пара, вырабатываемого в паровом котле, чистой водой от в-в, находящихся в нем в виде молекулярных и коллоидных растворов.
36. Химические процессы, возникающие в нерабочем состоянии в поверхностном слое металла котлов называются химической коррозией
Лекция 1.
Котельная установка – это совокупность котельного агрегата и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки тепловой энергии в виде пара или горячей воды.
Паровой котел – это агрегат, предназначенный для выработки перегретого пара определенных параметров (давление, температура) посредством поверхностей нагрева котла, которые омываются высокотемпературными продуктами сгорания органического топлива, сжигаемое в топке котла.
Водогрейный котел - это агрегат, предназначенный для выработки горячей воды определенных параметров (давление, температура) посредством поверхностей нагрева котла, которые омываются высокотемпературными продуктами сгорания органического топлива, сжигаемое в топке котла.
-паровые котлы большой мощности с высокими и сверхкритическими параметрами пара (парогенераторы) устанавливаются на тепловых электростанциях ТЭЦ, КЭС и ГРЭС для производства перегретого пара с последующей его подачей на паровую турбину, которая способствует выработке эл /энергии посредством вращения генератора и тепловой энергии в виде пара и горячей воды;
- водогрейные котлы применяются в районных котельных для производства горячей воды, которая используется для отопления и горячего водоснабжения жилых районов и промышленных предприятий.
- паровые котлы малой и средней мощности с низкими и средними параметрами пара устанавливаются на промышленных котельных предприятиях для выработки насыщенного и перегретого пара, необходимого для технологического процесса производства продукции предприятия, для выработки эл /энергии, для собственных нужд предприятия, отопления и горячего водоснабжения.
Котельные установки классифицируются:
1) По виду производимой продукции:
- паровые котлы;
- водогрейные котлы.
2) По параметрам вырабатываемого пара паровые котлы разделяются:
- котлы с низкими параметрами пара (насыщенный пар и слабоперегретый).
- котлы с средними параметрами пара (перегретый пар с t до 400 °С и р до 40 кгс/см2);
- котлы с высокими параметрами пара (перегретый пар с t до 560 °С и р до 140 кгс/см2);
- котлы со сверхкритическими параметрами пара (перегретый пар с t до 570 °С и р до 250 кгс/см2).
3) По характеру движения среды в испарительной поверхности:
- котлы с естественной циркуляцией;
- прямоточные котлы.
4) По расположению поверхностей нагрева:
- П – образные котлы;
- Т – образные котлы;
- N – образные котлы;
- U – образные котлы.
Техническая характеристика газообразных топлив
Плотность. Любое газообразное топливо легче воздуха. Поэтому в целях безопасности перед пуском котла обязательно проверяют его скопления в верхней части газохода топки котла.
Взрываемость – это способность газа в смеси с воздухом в определенной пропорции самовоспламеняться и гореть со скоростью звука, то есть взрываться. Взрыв может произойти даже без источника воспламенения и при комнатной температуре. Для каждого горючего газа определена нижняя и верхняя граница смешения его с воздухом, выход за которую горение не возможно или затруднено.
Токсичность – это способность газа вызывать отравление живых организмов. Особенно опасными являются СО и Н2 S. Почти все газы совсем не имеют запаха, поэтому перед применением его обязательно одорируют, то есть насыщают его веществом с резким запахом.
Зольность – это минеральные примеси топлива, которые попадают в него при добыче (внешние примеси) и накопление их в пластах топлива при его образовании (внутренние примеси). При горении топлива минеральные примеси преобразуются в золу и выпадают из топки котла через лётку в виде твердого или жидкого шлака (от 5 до 20% от всей золы) или уносятся с продуктами сгорания в виде золы, проходя через весь газоход котла. Зольность топлива имеет важное значение для работы котла, так как влияет на теплообмен поверхностей нагрева, создает абразивный износ поверхностей, загрязняет окружающую среду.
Выход летучих веществ – это высокотемпературный процесс выхода горючих газов (СО, Н2 , СН4 и т.д.) из топлива при его нагреве в топочной камере котла. Данные газы воспламеняются, что способствует разогреву топлива (его оставшейся твердой составляющей – коксу) и его воспламенению. Содержание летучих веществ определяет высоту пламени и скорость сгорания топлива.
Влажность – это содержание воды в топливе. Различают внешнюю (поверхностную) и внутреннюю (кристаллогидратную) влагу. Внешняя влага устраняется из топлива на стадии его подготовке при просушке до 105 °С. Внутренняя влага испаряется при горении топлива и образует водяные пары в продуктах сгорания. Влага в топливе снижает тепловыделение при его горении и способствует развитию низкотемпературной коррозии
Вязкость. Важнейшая характеристика мазута. В соответствии с ней мазут классифицируется на легкий (флотский мазут Ф – 5, Ф – 12), средний и тяжелый ( топочные 40 и 100). Вязкость зависит от температуры, чем выше t, тем ниже вязкость. Поэтому для нормального транспорта мазута по трубопроводу его температура должна быть не менее 60 – 70 °С.
Реологические свойства – это способность мазута при невысоких температурах (10 – 25 °С) налипать на поверхности стенок трубопровода, емкостей и прочих сосудов. Это происходит из-за способности мазута перестраивать структуру углеводородных молекул с изменением температуры.
Сернистость. Серосодержащие вещества при переработке нефти скапливаются в мазуте. При горении мазута сера окисляется до SO2 и небольшая часть до SO3, которая создает коррозионную среду при взаимодействии со сконденсировавшимися парами воды в продуктах сгорания с образованием серной кислоты, которая разъедает стенки труб низкотемпературных поверхностей нагрева. Мазут разделяется на малосернистый - S≤0,5%, сернистый - S=0,5 - 2%, высокосернистый S≥2%.
Температура вспышки – это температура, при которой пары мазута в смеси с воздухом вспыхивают при контакте с открытым пламенем. Эта температура для мазута лежит в диапазоне от 80 – 140 °С. У сырой нефти – 20 - 40 °С.
Основной энергетической характеристикой топлива является теплота сгорания топлива – это количество теплоты, выделяющейся при сгорании единицы массы или объема топлива.
Различают: высшую и низшую теплоту сгорания.
Низшая теплота сгорания топлива – это количество теплоты, которое выделяется при горении топлива, но с учетом, что часть этой теплоты пойдет на нагрев и испарение влаги, содержащейся в топливе.
Высшая теплота сгорания топлива – это общее количество теплоты, которое выделяется при горении топлива.
ЛЕКЦИЯ 2
Общие условия горения топлива
- подвод окислителя (воздуха).
- подготовка топлива к сжиганию.
- перемешивание топлива с окислителем.
- создание условий для самовоспламенения топлива.
Горение топлива определяется физическими и химическими факторами:
к физическим факторам относят:
- интенсивность подвода топлива к окислителю;
- процесс смесеобразования (аэродинамический фактор).
к химическим факторам относят:
- температуры топлива и среды, в которой происходит горение;
- концентрация реагирующих веществ
Сжигание газового топлива является гомогенным горением, то есть и окислитель (воздух) и топливо находятся в газообразном состоянии.
Скорость протекания реакции зависит от концентрации топлива и воздуха в точном объеме и их скорости перемешивания. То есть зависит от физических и химических факторов.
Факторы определяющие скорость горения жидкого топлива
- скорость испарения капли с поверхности;
- скорость химической реакции в зоне горения, которая зависит от концентрации кислорода и температуры;
- скорость диффузии кислорода к зоне горения;
Наибольшее влияние на горение оказывает скорость испарения капли топлива. Что бы этого достичь необходимо более тонкий распыл топлива, для увеличения площади испарения и уменьшения размеров капли, которая более интенсивно испаряется и выгорает.
Горение жидкого топлива – гомогенный процесс так как и окислитель (воздух) и топливо находятся в газообразном состоянии
Уголь сжигается в топках котлов несколькими способами:
- сжигание в кипящем слое кусков угля средних и крупных размеров;
- факельное сжигание угольной пыли;
- сжигание угля в циклонных предтопках, с размерами кусков до 20 мм.
Перед сжиганием уголь специально подготавливают:
- извлечение инородных предметов;
- дробление;
- сушка;
- измельчение в пыль;
Стадии сгорания угольной пыли
1. Уголь с воздухом поступает в топочную среду;
2. Под действием высокой температуры топочной среды проходит стадию термической подготовки, то есть испарение оставшейся влаги и выделение летучих веществ;
3. Воспламенение и горение летучих веществ отчего температура вокруг коксовой частицы растет;
4. Воспламенение и горение коксовой частицы.
Все стадии горения занимает 2,5 секунды
Факторы влияющие на горение угля
1. Температура коксовой частицы.
2. Температура топочного объема.
3. Интенсивность диффузии кислорода через пограничную пленку.
ЛЕКЦИЯ 3
Топочная камера котла (топка) – это устройство для превращения химической энергии топлива в теплоту продуктов сгорания посредством его сжигания. В топке котла так же происходит частичное охлаждение продуктов сгорания за счет радиационного теплообмена с настенными экранами топки котла (парообразующие поверхности). Температура газов снижается в топке до безопасной в отношении шлакования последующих плотных конвективных поверхностей.
Основные геометрические размеры топочной камеры:
a – ширина фронта топочной камеры, м;
b – глубина топочной камеры котла, м;
hT – высота топочной камеры котла, м.
Основные характеристики топочных камер котлов
1.Сечение топочной камеры – fT=a*b, [м2].
2.Тепловыделение в топочной камере – QT=B*QHP , [кВт].
3.Тепловое напряжение сечения топочной камеры – qf=QT/fT, [кВт/м2].
4.Объемное тепловое напряжение топочной камеры, qv=QT/VT, [кВт/м3]
5.Адиабатическая температура горения топлива, Qq=QT/ (Σ*Vi*ci), [С]
6.Температура продуктов горения на выходе из топки, θт, [С]
7.Тепловосприятие топочной камеры котла, Qл=φ(QT-HT), [кДж/м3], [кДж/кг]
Топки котлов в зависимости от свойств минеральной части твердого топлива делятся на :
- топочные камеры с твердым шлакоудалением;
- топочные камеры с жидким шлакоудалением;
- циклонные предтопки.
Топочные камеры газомазутных котлов
К особенностям топочных камер, сжигающих газ или мазут можно отнести:
- низкая влажность топлива;
- большая потребность в воздухе на единицу массы или объема топлива;
- отсутствие зольности в топливе и как следствие шлакоудаления;
- высокое тепловое напряжение в объеме топки котла;
- более полное выгорание топлива (небольшие потери q3, q4);
- более легкие условия перемешивания, поэтому избыток воздуха в топке составляет αТ = 1,021,05 против избытка с твердым топливом, где αТ = 1,1
1,25
Горелочное устройство предназначено для подготовки топливовоздушной смеси для сжигания ее в топочной камере котла. Основным устройством в мазутных горелках являются форсунка, так как именно она распыляет поток жидкого мазута в виде маленьких капель, которые затем перемешиваются с воздухом в горелочном устройстве.
Существует внутреннее смешивание топлива с воздухом (то есть внутри горелочного устройства) и внешнее смешивание (то есть внутри топочной камеры). В последнем случае роль горелочного устройства сводиться к формированию оптимальных потоков топлива и воздуха для их качественного перемешивания в топке котла.
Форсунки бывают:
1. Механические;
2. Паромеханические;
3. Паровые.
Типы пылеугольных горелок.
- вихревые горелки – это горелочные устройство, в котором пылевоздушная смесь и вторичный воздух подаются в топку в виде закрученных струй, образующих в топочном объеме конусообразно расходящийся факел. Такие горелки выполняют круглыми в сечении.
Это горелки с внутренним смешением.
- прямоточные горелки – это горелочное устройство, которое подает струи аэропыли и вторичного воздуха. Перешивание струй определяется взаимном расположением горелок на стенах топки и созданием необходимой аэродинамики струй в объеме топки. Эти горелки могут быть кругло или прямоугольного сечения
ЛЕКЦИЯ 4
Компоновкой парового котла называют взаимное расположение газоходов и направление движения в них продуктов сгорания.
Различают П-, Т-, N-, U-образную, четырехходовую и башенную компоновки.
Тепловой схемой котла называют размещение пакетов поверхностей нагрева вдоль потока газов и их взаимную коммуникацию.
При выборе этой схемы желательно соблюдать два условия:
-для сохранения высоких температурных напоров рабочее тело с более высокой температурой должно омываться продуктами сгорания также с более высокой температурой;
-необходимо применить противоток рабочего тела и продуктов сгорания.
Различают конструктивный (проектный) и поверочный тепловые расчеты:
Конструктивный расчет* имеет целью определить размеры топки и других поверхностей нагрева, обеспечивающие при принятой экономичности и надежности получение номинальной паропроизводительности при заданных параметрах пара, температуре питательной воды и топливе. В результате теплового расчета получают данные, необходимые для расчета на прочность и выбора материала элементов котла, выполнения гидравлических и аэродинамических расчетов и выбора вспомогательного оборудования.
Поверочный расчет выполняют для существующей или запроектированной конструкции агрегата. Его выполняют для заданных размеров поверхностей нагрева и сжигаемого топлива с целью определения температуры рабочей среды, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева. Поверочный расчет выполняют при изменении температуры питательной воды, температуры перегретого пара, при переводе котла на другое топливо. Цель поверочного расчета — выявление тепловых характеристик котла при различных нагрузках и возможностей его регулирования.
ЛЕКЦИЯ 5
Поверхность нагрева котла – это основной элемент при помощи которого осуществляется передача теплоты от продуктов сгорания топлива к рабочей среде котла. Данные поверхности выполняются в виде совокупности близкорасположенных труб. Материал, диаметр, толщина труб, а так же их взаимное расположение относительно друг друга определяются условиями работы поверхности нагрева.
Рабочая среда – это среда, нагрев которой осуществляется внутри поверхности нагрева котла. В разных поверхностях нагрева движутся разные рабочие среды – это пар, вода, пароводяная смесь, воздух.
Продукты сгорания топлива – это энергоноситель, который передает химически связанную энергию топлива рабочим средам котла, через поверхности нагрева котла
К условиям работы поверхности нагрева относятся : температура продуктов сгорания, которые передают свою теплоту через стенку труб к рабочей среде поверхности нагрева; температура рабочей среды (пар, вода, воздух) в поверхности нагрева; количество теплоты, передаваемое через поверхность нагрева от продуктов сгорания к рабочему телу.
Основной рабочей средой является питательная вода, которая по мере последовательного прохождения поверхностей нагрева котла – нагревается, испаряется и полученный пар нагревается до необходимой температуры (перегревается).
Вспомогательной рабочей средой в котельной установке является воздух, который нагревается в воздухоподогревателе (поверхности нагрева). Он используется при сжигании топлива, а так же в случае сжигания угля для подсушки.
Классификация поверхностей нагрева.
Экономайзер – это поверхность нагрева, предназначенная для нагрева питательной воды до температуры кипения (насыщения), иногда с легким не догревом. Экономайзер располагается в зоне умеренных и низких температур продуктов сгорания в конвективной шахте котла. Данная поверхность представляет собой конвективный пучок змеевиковых труб.
Воздухоподогреватель – это поверхность нагрева, предназначенная для нагрева воздуха до необходимой температуры. Расположен в конвективной шахте. Представляет собой вертикальные трубы Ø 40x1,5 соединенные дистанционными досками в кубы.
Испарительные поверхности – это поверхность нагрева, предназначенная для испарения нагретой в экономайзере питательной воды. Данные поверхности располагаются по периметру топочной камеры, в виде вертикальных труб с диаметром от 40 до 80 мм, которые объединены в панели.
Пароперегревательные поверхности – это поверхности нагрева, предназначенные для нагрева, полученного пара в испарительных поверхностях до необходимой температуры. Данные поверхности разделяются по способу передачи теплоты на:
- радиационные пароперегреватели (ПП) воспринимают тепловую энергию за счет излучения энергии от раскаленных продуктов сгорания. Данные поверхности располагаются на стенках топки котла или на потолке. Представляют собой совокупность параллельных труб Ø 60 мм.
- полурадиационные ПП – воспринимают тепловую энергию из топки и конвенцией (за счет разницы температур). Данные поверхности получили название ширмовых поверхностей. Располагаются на выходе из топки котла и представляют собой ленты, составленные из труб Ø 32x5. Находятся в подвешенном состоянии.
- конвективные ПП – воспринимают теплоту только конвенцией. Находятся в горизонтальном газоходе в подвешенном состоянии. Представляют собой змеевиковые поверхности нагрева с трубами Ø 32x4.
Пароперегреватели (ПП)
Данный тип поверхностей нагрева выполняют из труб с внутренним диаметром 20-30 мм (32x5, 32x4). Трубы являются гладкими, без реберных поверхностей. Поверхность может представлять собой змеевиковый пакет, гладкую ленту, настенную панель в топке котла.
Взаимное движение пара и продуктов сгорании может быть в ПП:
а) противоточное:
+ высокий температурный напор (перепад температур между паром и газами), малая площадь теплообмена и соответственно металлоемкость;
- опасность пережога последних по пару змеевиков.
б) прямоточное:
+ лучшие условия работы металла;
- относительно низкий температурный напор и большая теплообменная площадь.
в) смешанная схема движения – это наиболее оптимальное решение.
Воздухоподогреватель (ВП)
Данная поверхность бывает двух типов:
- рекуперативные ВП – это трубчатые ВП, расположенные в конвективной шахте котла, в зоне низких температур;
- регенеративные ВП - это ВП, расположенные вне корпуса котла и представляют собой цилиндр с плотной набивкой тонколистовой стали.
ЛЕКЦИЯ 6
Высокотемпературная коррозия Это процесс наружной коррозии труб экранов топки котла. Наблюдается при сжигании углей с малым выходом летучих и сернистого мазута. Интенсивно протекает в зоне расположения горелок или чуть выше. Основным коррозиионно-активным компонентом является газ H2S. Поэтому зачастую эту коррозию называют газовой. Возникает в условиях нехватки кислорода при горении и температуре 1400 °С. Для предотвращения данной коррозии необходимо обеспечить равномерную разводку топлива и воздуха по горелкам, чтобы α>1, предотвращать касание факела экранов топки. Скорость коррозии может достичь до 3-4 мм/год. То есть трубы выходят из строя менее, чем за год при толщине стенки 5-6 мм.
Ванадиевая коррозия
Коррозия труб конвективных ПП при сжигании мазута, при температурах стенки трубы выше 610-620 °С, получила название ванадиевой.
Она возникает из-за наличия в топке продуктов сгорания топлива паров оксида ванадия V2O5. При наличии в мазуте натрия образуются воданат натрия (5V2O5xNa2OxV2O4), они формируют пленку на стенках трубы агрессивную к материалу стенки. Данной коррозии подвергаются так же крепежные и дистанционирующие элементы.
Процесс усиливается при наличии оксидов серы в дымовых газах, образуя при этом Na2S2O7 – пиросульфат натрия, который в сочетании с V2O5 создают повышенную агресивность среды уже при 600 °С. Максимум скорость коррозии достигается при 700-750 °С и особенно опасен для крепежных деталей.
Снижение скорости ванадиевой коррозии достигается применением щелочных присадок в мазут, например MgCl2. Однако более действенным способом является работа труб пароперегревателя с tст<600 С.
Низкотемпературная коррозия
Это разрушение металла поверхностей нагрева воздухоподогревателей, находящихся в области низких температур как по газам, так и по рабочей среде (воздуха).
Данная коррозия объясняется образованием в продуктах сгорания серной кислоты H2SO4. Механизм образования серной кислоты следующий:
- при горении серы, содержащейся в топливе, образуются SO2;
- при избытке воздуха SO2 доокисляется (догорает) до SO3;
- при низких температурах 250 – 500 °С образуются пары H2SO4 в результате взаимодействия паров воды с SO3;
- конденсация паров H2SO4 и воды на стенках воздуподогревателя при температуре 140 -160 С.
С увеличением SP[%] и α возрастает содержание SO3 в потоке газов.
Методы борьбы.
- повышение температуры металла стенки трубы поверхности нагрева выше точки росы;
- покрытие металлической стенки трубы антикоррозионным покрытием;
- применение керамических и прочих коррозионностойких материалов при изготовлении поверхности воздухоподогревателя.
Механизм образования отложений на поверхности нагрева котла
Отложения на поверхности нагрева котла бывает двух видов:
- липкие (спекшиеся), которые зашлаковывают высокотемпературные поверхности нагрева экраны топки, ширмы и КПП;
- сыпучие, которые скапливаются на экономайзерах и воздухоподогревателях, в зоне низких температур;
Факторы образования отложений
Степень интенсивности образования отложений на поверхности определяется:
- составом летучей золы и минеральной примеси в целом при сжиганий углей и содержанием серы и соответственно образование сульфатов и ванадия;
- условием сжигания топлива;
- тонкость помола угольной пыли;
- тип пучка труб поверхности нагрева (шахматный или коридорный);
- скорость движения потока продуктов сгорания между трубами поверхности нагрева;
Абразивный износ конвективных поверхностей нагрева
Суть абразивного износа в том, что крупные частицы золы, обладающие достаточной твердостью и остротой граней, при ударах о стенку трубы поверхности нагрева непрерывно срезают микроскопически малые слои металла, уменьшая толщину стенки трубы. Кроме того абразивными свойствами обладают частицы несгоревшего топлива.
Факторы, влияющие на интенсивность абразивного износа
1.Кинетическая энергия отдельных частиц золы или топлива, которая зависит от квадрата скорости;
2.Количество частиц (концентрация в газовом потоке), проходящих у поверхности в единицу времени, которое зависит от зольности топлива и является возрастающей функцией от скорости;
3.Неравномерность концентраций золы и скорости газов по сечению газохода в потоке;
4.Плотность расположения труб в поперечно-омываемом пучке, то есть относительным шагом труб.
Водный режим – это организация и поддержание чистоты рабочего тела котельного агрегата на необходимом уровне.
Как правило вода и пар (рабочее тело эл/станции) имеет различные примеси.
Примеси – это соединения, которые находятся в воде или паре, отрицательно влияющие на работу оборудования.
Источниками загрязнении рабочего тела котла и эл/станции в целом являются:
- присосы технической воды в конденсат пара в конденсаторе турбины;
- продукты коррозии конструкционных материалов котельного агрегата, то есть оксиды железа, меди, хрома, никеля, которые попадают в воду или пар (рабочее тело);
Примеси разделяются на:
1. трудно (мало) растворимые – соли и гидроксиды кальция и магния, оксиды конструкционных металлов;
2. Легко (хорошо) растворимые - соли и гидроксиды натрия.
Водные режимы барабанного котла (с естественной циркуляцией)
В котловой воде барабанного котла присутствуют соли кальция, магния и натрия. При парообразовании в котле они образуют накипь на стенках труб экранов топки. Однако данные вредные примеси могут образовывать шлам – взвешенные частицы в толще воды, при добавлении в котловую воду коррекционных добавок. Основная масса шлама удаляется из котловой воды непрерывной продувкой, то есть из барабана котла непрерывно удаляется часть воды (до3%), с которой уходит большая часть примесей в виде шлама. Небольшая часть удаляется из нижних коллекторов при периодической продувке, при останове котла. Обычно в качестве коррекционной добавки в воду добавляют Na3PO4 – тринатрий фосфат.
Выделяют следующие водные режимы:
Фосфатно-щелочной – это ввод фосфатов в котловую воду в барабане котла, где щелочность достаточно высока из-за многократного упаривания. Щелочная среда позволяет образовывать неприкипающий шлам из труднорастворимых примесей. Где умеренная щелочность поддерживается также вводом Na2НPO4.
Режим чисто фосфатной щелочности – где щелочность воды поддерживается только гидролизом фосфатов.
Водные режимы прямоточного котла
Изначально для прямоточных котлов питательная вода и как следствие котловая является более чистой по сравнению с барабанными котлами, поскольку продувки котловой воды здесь нет и соответственно удалить взвеси вредных примесей нет возможности. Поэтому в основном идет борьба за очистку воды от растворенного кислорода и оксида углерода CO2, который способен образовывать в воде углекислоту. Оба выделенных вещества вызывают изнутри коррозию труб поверхностей нагрева. Кроме того идет борьба за удаление из воды продуктов коррозии труб – оксиды железа, меди.
Различают следующие водные режимы прямоточных котлов:
1.Гидразинно-аммиачный водный режим – добавление гидразина N2H4 для связывания растворенного кислорода в воде и аммиака NH3 для связывания углекислоты Н2СО3. Добавление данных веществ осуществляется на всас питательных насосов, так питательная вода одержит оксиды железа и меди, которые ускоряют работу N2H4.
2. Нейтральный водный режим – это дозирование газообразного кислорода в питательную воду, который в большом количестве при взаимодействии с железом стенки трубы образует прочный защитный слой из магнетита Fe3O4 и гематита Fe2O3. Данный режим требует отсутствия CO2 в воде и электропроводность не должна превышать 0,2 мкСм/см.
3.Комплексонный водный режим – основан на вводе в воду комплексонов (этилендиаминтетрауксусная кислота ЭДТК), которые способны образовывать с катионами Ca,Mg,Fe,Cu водорастворимые вещества. Процесс следующий: в воду добавляют водный раствор ЭДТК и водный раствор аммиака NH4OH→ затем образуется аммонийная соль ЭДТК → соль взаимодействует с продуктами коррозии железа при 100 – 200 °С с образованием комплексонатов железа хорошо растворимые в воде→под действием высокой температуры при испарении воды комплексонаты железа разлагаются с образованием на стенки трубы плотного слоя магнетита. Последний защищает металл от коррозии.
Методы получения чистого пара
Требования к чистоте пара значительно более высокие, так как небольшое содержание вредных примесей приводит к отложению солей на проточной части турбины, что приводит к возникновению трения и нагрева лопаток турбины, а также перегреву труб пароперегревателя из-за отложений на внутренней стенке трубы.
Вредные примеси попадают в пар вместе с каплями воды, которые содержит влажный пар, к тому же пар способен увлекать за собой более крупные капли воды имея высокую скорость.
Поэтому важно качественно разделять воду и пар. Это осуществляется в барабане котла, если речь о котле с естественной циркуляцией. Для прямоточных котлов изначально готовится чистая питательная вода, поэтому унос влаги с паром здесь не так страшны, так как вода качественная. Барабанный котел зачастую питается водой несколько худшего качества и здесь важно качественное разделение воды и пара. Унос влаги с паром влечет резкое ухудшение качества пара, так как вода содержит примеси. Разделение воды и пара в барабане осуществляется с помощью внутрибарабанных циклонов и дырчатых щитов.
Ступенчатое испарение
Ступенчатое испарение воды имеет место только в барабанном котле – это многократное испарение воды, которое обеспечивает получение основного потока пара из котловой воды с наименьшим содержанием солей. Данная схема испарения позволяет выводить примеси из котловой воды и поддерживать их баланс посредством удаления части воды после последней ступени испарения, в которой содержится большое количество солей.
Наибольшее распространение получила трехступенчатая схема испарения с выносными циклонами. Первая ступень испарения имеет самую чистую воду, из которой образуется основная масса пара причем вся вода сразу не испаряется, только до 25%, затем часть воды перетекает в солевой отсек барабана (вторая ступень испарения), где вода снова частично испаряется, при этом как при первом испарении так и при втором все примеси остаются в воде, поэтому после второго частичного испарения солесодержание (примеси) в воде еще больше увеличиваются. Далее оставшаяся вода
после второй ступени испарения направляется в выносной циклон, где частично испаряется в третий раз и затем остатки воды с большим содержанием солей удаляется из выносного циклона (из котла) в баки расширители - это и есть непрерывная продувка котла. При каждом испарении воды в пар переходит лишь её часть (до 25%).
Это объясняется условиями надежности работы испарительных поверхностей
(охлаждение стенки трубы оставшейся водой, отсутствие отложений на стенках, так как соли остаются в неиспарившейся воде). |
Скачать 2.48 Mb.