Причины и примеры повреждений водогрейных котлов типа пвтм
3.2. Причины и примеры повреждений водогрейных котлов типа пвтм
При эксплуатации котлов типа ПТВМ основными причинами неполадок и отказов в работе являются:
1) нарушения правил технической эксплуатации (работа с отключенными технологическими защитами, без режимных карт, с поврежденной обмуровкой и со свищами в трубах поверхностей нагрева, с несоблюдением норм качества подпиточной и сетевой воды; эксплуатация котла на давлении ниже рекомендованного заводом–изготовителем;
2) дефекты изготовления ряда узлов котла и недостатки конструкции (большое количество горелок, затрудняющих организацию и наладку топочного режима, тесное расположение горизонтальных ширм конвективной части, собранных попарно в секции, отсутствие дымососа и регулирующего шибера за котлом, обмерзание лопаток дутьевых вентиляторов);
3) низкая ремонтопригодность при полуоткрытой компоновке, которая не позволяет качественно производить внеплановые ремонты в зимнее время;
4) высокая повреждаемость металла труб поверхностей нагрева при низкотемпературной сернокислотной коррозии, образующейся из–за низкой температуры воды на входе в котел и водных обмывок;
5) занос отложениями конвективной поверхности, выполненной с малым шагом, что увеличивает аэродинамическое сопротивление котла и еще более лимитирует нагрузку;
6) недостаток тяги и дутья, препятствующий получению номинальной нагрузки котла;
7) внутренние загрязнения труб из–за неудовлетворительного качества добавочной воды или попадания в котлы ила и грязи при плохой промывке вновь присоединяемых участков сетей;
Рекомендуемые материалы
8) некачественная обмазка амбразур горелок, в результате чего в неровностях и щелях обмазки происходит завихривание и горение газа, что вызывает ненормальную работу горелок и разрушение амбразур;
9) коксование и плохой распыл мазута у форсунок или несовпадение осей форсунок и амбразур;
10) недостаточная плотность воздушных клапанов у горелок;
11) неудовлетворительная работа дробеочистки (при работе котла на мазуте), застревание дроби в отдельных местах газохода конвективного пучка.
На котлах с принудительной циркуляцией возможны неполадки и аварии при нарушении циркуляции в котлах (аварийный останов) или срыв сетевых насосов, разверка различных контуров и др.
Примеры неполадок котлов типа ПТВМ
Пример 3.1. При пуске на электростанции котла ПТВМ–100, работающего на мазуте, и увеличении нагрузки наблюдалась пульсация факела и сильная вибрация котла, вызвавшая на нем растрескивание изоляции. Причина – нехватка дутья в результате большого сопротивления воздухозаборных шахт и недостаточного диаметра подводящих воздуховодов. Максимальная теплопроизводительность котла не превышала 76 Гкал/ч (87,2 МВт) вместо номинальной 100 Гкал/ч (116 МВт).
После увеличения диаметра сопла распиливающей шайбы форсунки до 3,7 мм, а завихривающих каналов до 3 мм и отсоединения всасывающих патрубков вентиляторов от общего короба, по которому поступал воздух из верхних зон помещения котельной, максимальная нагрузка котла была повышена только до 106 МВт. Большей теплопроизводительности достигнуть не удалось из–за нехватки тяги.
Пример 3.2. На котле ПТВМ–50–1, работающем на мазуте, произошли сильные гидравлические удары. Причина – аварийная остановка сетевых насосов и прекращение циркуляции воды, вызвавшее закипание воды в экранных трубах (этому способствовали раскаленные массивные шамотные откосы в нижней части топки) и гидравлические удары. Несмотря на быстрое отключение форсунок и восстановление через 10–15 мин нормального расхода воды в котле удары продолжались в течение нескольких часов, хотя сила и частота их были значительно слабее.
При заборе наружного воздуха для вентиляторов котлов ПТВМ–50–1 имели место случаи обледенения крыльчатки некоторых вентиляторов, что привело к резкому снижению их производительности, ухудшению процесса горения и вибрации котла.
Пример 3.3. На котле ПТВ–100 через 8 дней после первого пуска произошел разрыв трубы 0 28X3 мм первого ряда конвективного пучка, расположенного непосредственно над топкой. Разрыв с отдулиной произошел по нижней образующей трубы, обращенной в топку. После останова котла поврежденная труба была заглушена с обоих концов у стояка конвективной части, а нижняя ветвь ее, доступная для вырезки из топки, была удалена. Весь этот участок был покороблен и покрыт окалиной.
Анализ металла показал, что стенки трубы перегрелись до температуры 700–800 ºС. Причина аварии – сильное внутреннее загрязнение трубы, что привело к снижению расхода и закипанию воды в ней.
На этом же котле имел место пережог одной трубы и недопустимый перегрев стенок шести труб первого ряда конвективного пучка из–за резкого снижения расхода воды через котел при нагрузке 9,3 МВт. При этом произошла гидравлическая разверка потоков воды в конвективном пучке, а в наиболее обогреваемых трубах вода закипела, расход ее резко сократился в результате чего стенки труб перегрелись.
Причина аварии – неправильная регулировка подачи сетевой воды в котел, включенным по воде параллельно с пиковым бойлером; уменьшение расхода воды через котел производилось не путем постепенного закрытия задвижки на выходе из котла, а резким открытием задвижки на входе в пиковый бойлер.
Авария котла ПТВ–100 была вызвана взрывом газа в топке и не относится к числу связанных с особенностями или конструктивными недостатками котла. Авария явилась следствием нарушения производственной инструкции и элементарных правил обращения с газовым топливом со стороны персонала, обслуживающего котел.
Как видно из приведенного ниже описания аварии, при правильных действиях персонала такие случаи не должны иметь место.
Электрические зажигающие устройства, обеспечивающие безопасную растопку котла, в данной установке не были смонтированы, и растопка котла производилась путем зажигания газа, выходящего из горелки, переносным факелом (асбест, намотанный на конец длинного металлического прутка и смоченный керосином).
При розжиге первой горелки на котле такой переносный факел был зажжен и вставлен в горелку через смотровой лючок. В момент открытия газа факел погас и газ не загорелся. Факел был срочно вынут, и снова зажжен. Газ при этом, по заявлению персонала, также закрыли. Не провентилировав топку, горящий факел вновь внесли через смотровой лючок к горелке, и в момент подачи газа произошел взрыв.
В результате взрыва 70–80 % натрубной обмуровки было повреждено, часть труб фронтового и заднего экранов были выгнуты из топки наружу, некоторые разорвались по сварным стыкам. Установленные вверху топки два взрывных клапана открылись, но, как выяснилось, защищали они от повреждения только ту поверхность стены, на которой имеется свободный проход газов. Вся обмуровка, прилегающая к взрывным клапанам, была повреждена.
Конвективный пучок из труб Ø 28 мм не представляет значительного сопротивления для взрывной волны. Волна прошла через пучок, не повредив и не погнув ни одной трубы, и, встретив сопротивление переходного короба от котла к дымовой трубе, деформировала его и разорвала по сварным швам.
О силе удара взрывной волны можно судить по значительному прогибу и скручиванию швеллеров № 20, приваренных в качестве ребер жесткости. Открытая дымовая труба Ø 3,5 м не ослабила силу удара, вызванного взрывом, и не защитила от разрушений не только стены топки, но даже и наклонную поверхность переходного короба, непосредственно к ней прилегающего.
Взрывная волна распространяется одинаково во все стороны, сила удара распространяется относительно равномерно по поверхности стен, ограждающих объем, в котором произошел взрыв, независимо от того, имеются на данной стене взрывные клапаны или нет. Эта сила зависит лишь от расстояния центра взрыва от данного участка поверхности.
Известно, что газомазутные водогрейные котлы типа ПТВМ имеют конструктивные недостатки.
Исследованиями, проведенными СПО "Союзтехэнерго" на котле ПТВМ–100 с расчетной теплопроизводительностью 100 Гкал/ч, номинальным расходом воды 2140 т/ч, работающем на высокосернистом мазуте, установлено, что при определенных эксплуатационных условиях в поверхностях нагрева возникают нарушения гидравлического и температурного режимов, которые могут привести к повреждениям труб.
Опыты проводились на Таллиннской ТЭЦ в широком диапазоне режимов прямоточного котла с двухходовой схемой – как стационарных, так и приближенных к экстремальным: по тепловой нагрузке – от 30 до 80 % номинальной, по избыточному давлению – от 1,2 до 6 МПа, по температуре воды на входе в котел – от 50 до 110 ºС, на выходе – до 150 ºС и по расходу воды через котел – от 30 до 100 % номинального. Ограничение теплопроизводительности котла по верхнему пределу было вызвано нехваткой тяги.
В опытах с недогревом воды до кипения менее 20–25 ºС были выявлены нарушения гидродинамики в гидравлической системе котла и поверхностях нагрева. Нарушения начинались в основном с опрокидывания движения воды в трубах фронтового и заднего экранов, имеющих опускное движение воды. Опрокидывание происходило в наиболее обогреваемых трубах в момент закипания воды в них на выходе (при наличии общего недогрева до кипения в экране) и при значительных разверках температуры на входе в экран из–за отсутствия перемешивания воды после конвективных ширм. Опрокидывание движения среды было устойчивым, с кипением в данной трубе и температурой металла до 220 ºС.
Одновременно с закипанием и опрокидыванием движения среды в трубах выходных кранов обнаружено резкое расхождение среды в двух параллельных потоках котла и кипение на выходе в одном из них (поджатом), при этом возрастало гидравлическое сопротивление котла.
Закипание поджатого потока сопровождалось кризисной разверкой температуры в конвективной части между параллельно включенными ширмами и между змеевиками внутри нижних ширм. с появлением в змеевиках перегретого пара и повышением температуры металла их до 500-530 ºС.
Политические идеологии современного мира - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Закипание одного из потоков приводило к снижению общего расхода воды в котел до 1200 т/ч при одновременном увеличении сопротивления и к опасному повышению температуры металла труб. Предотвращать аварию удавалось только срочной разгрузкой котла путем отключения форсунок.
В опытах с расходами воды менее 50 % номинального выявлены систематические опрокидывания движения среды во фронтовых и задних экранных трубах с опускным движением среды.
Выявленные недостатки связаны с принятой гидравлической схемой и конструкцией котла ПТВМ–100 (в том числе ПТВМ–50 и ПТВМ–180), так как эти котлы имеют практически одинаковые компоновки поверхностей нагрева и гидравлические схемы.
С целью повышения надежности и улучшения условий работы поверхностей нагрева котлов типа ПТВМ на основании результатов испытаний и расчетов СПО "Союзтехэнерго" предлагает комплекс реконструктивных и режимных мероприятий, изложенных в информационном письме № 5–80 "Изменение гидравлических схем поверхностей нагрева газомазутных водогрейных котлов типа ПТВМ".
В условиях недогрева до кипения более 35–40 ºС и расхода воды в котел 60–100% номинального гидравлический режим поверхностей нагрева был устойчив.
Нарушение гидродинамики не отмечалось даже при значительных температурных разверках.
