Краткая характеристика и описание работы котлов

Питательная вода в барабане смешивается с котловой водой и по необогреваемым опускным трубам подводится к нижним коллекторам, откуда распределяется по обогреваемым экранным трубам. В экранных трубах начинается процесс парообразования, и пароводяная смесь из экранной системы по пароподводящим трубам вновь попадает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Последняя смешивается с питательной водой и вновь поступает в опускные трубы, а пар через пароперегреватель поступает к турбинам. Таким образом, вода в котле движется по замкнутому кругу, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб. В результате многократной циркуляции воды с образованием пара происходит упаривание котловой воды, т.е. концентрирование находящихся в ней примесей. Бесконтрольное возрастание примесей может привести к ухудшению качества пара (за счет капельного уноса котловой воды и ее вспенивания) и к образованию отложений на поверхностях нагрева. Для предотвращения этих процессов предусматривается ряд мероприятий:

• Ступенчатое испарение и внутрикотловые сепарационные устройства для улучшения качества образующегося пара.
• Коррекционная обработка котловой воды (фосфатирование и аминирование) для уменьшения количества отложений и поддержания рН паров по нормам ПТЭ.
• Применение непрерывной и периодической продувок с целью вывода избыточного количества солей и шлама.
• Консервация котлов в период летних простоев.

Ступенчатое испарение

Сущность этого способа состоит в разделении поверхности нагрева, коллекторов и барабанов на несколько отсеков, каждый из которых имеет самостоятельную систему циркуляции.

Питательную воду подают в верхний барабан котла, который является частью чистого отсека. Чистый отсек производит обычно до 75-80% общего объема пара. В нем поддерживают определенное и невысокое солесодержание котловой воды за счет увеличенной продувки в солевые отсеки. Пар из чистого отсека имеет удовлетворительное качество. Котловая вода солевых отсеков имеет повышенное солесодержание. Пар из солевых отсеков будет невысокого качества и потребует хорошей очистки, но его будет немного: 20-25%, поэтому общее качество пара будет удовлетворительным. Ступенчатое испарение осуществляется с помощью выносных циклонов, являющихся солеными отсеками. Чистым отсеком служит барабан котла. Продувочная вода из барабана котла поступает в установленный рядом с барабаном циклон, для которого эта вода является питательной. Циклон имеет отдельный контур циркуляции и выдает пар в барабан котла. Продувка осуществляется только из циклона.

Для снижения капельного уноса, т.е. влажности пара, в барабанах и циклонах котлов низкого и среднего давления предусматриваются различные сепарирующие устройства в виде пароотбойных щитов, щелевых перегородок, жалюзей, сухопарников, устанавливаемых перед пароотводящей трубкой. Действие их основано на механической сепарации пара за счет сил инерции, центробежных сил, смачивания и поверхностного натяжения. Все это позволяет отделить капельки воды, захваченные паром из парового пространства.

Коррекционная обработка котловой воды

В паровых котлах при высокой кратности испарения и сравнительно небольших водяных объемах в котловой воде настолько возрастает концентрация солей, что даже при незначительной жесткости питательной воды возникает опасность образования накипи на поверхности нагрева. Поэтому в котлах производится обычно «доумягчение» посредством фосфатирования, т.е. коррекционной обработки котловой воды фосфатами: тринатрийфосфатом, триполифосфатом натрия, диаммонийфосфатом , аммонийфосфатом, триаммонийфосфатом.

При растворении в коррекционном растворе тринатрийфосфата или триполифосфата натрия образуются ионы Na+, PO43. Последние с катионом кальция котловой воды образуют нерастворимый комплекс, выпадающий в осадок в виде шлама гидроксилапатита не прилипающего к поверхности нагрева и легко удаляемого из котла с продувочной водой. Одновременно путем фосфатирования может поддерживаться определенная щелочность и рН котловой воды, обеспечивающая защиту металла от коррозии. Избыток фосфатов в котловой воде должен поддерживаться постоянно в количестве, достаточном для образования шламовых солей жесткости. Однако превышение содержания фосфатов по сравнению с нормами ПТЭ также не допускается, так как при наличии большого количества железа и меди в котловой воде могут образовываться феррофосфатные отложения и накипи фосфата магния.

Аминирование проводится для связывания углекислоты, выделяющейся в пар, из-за термического распада и гидролиза бикарбонатной и карбонатной щелочности. При этом можно достичь значений рН пара, нормируемых ПТЭ, т.е. 7,5 и более. Узел дозировки аммиака в добавочную воду находится на ХВО и обслуживается персоналом химцеха. Величина дозировки аммиака, выраженная в процентном соотношении от количества добавочной воды, подаваемой в котельный цех, устанавливается на автоматическом насосе-дозаторе персоналом ХВО в зависимости от рН перегретых паров по указанию лаборанта химконтроля.

Для одновременного аминирования и фосфатирования (при отключении узла аминирования на ХВО) коррекционная обработка котловой воды проводится смесью аммонийных солей фосфорной кислоты в различном соотношении в зависимости от рН перегретого пара. При растворении в воде вышеуказанных солей в коррекционном растворе образуются ионы NН3+, РО43.

Фосфатный или фосфатно-аммиачный раствор вводится в барабан котла первой ступени испарения. Фосфатно-аммиачный раствор готовится в комнате приготовления фосфатов на 2-м этаже котло-турбинного цеха в специальном баке-вытеснителе путем растворения солей на решетке для задержки грубых примесей горячей питательной водой и перекачивается в три фосфатных бака в турбинном отделении и один фосфатный бак в котельном отделении, откуда дозировочными насосами подается в котлы. Для надежного и непрерывного корректирования котловой воды в котлы подключены по 2 насоса, работающие либо совместно, либо в одиночном режиме. Три основных и один резервный фосфатный насос котлов.

Раствор фосфатов готовится персоналом химцеха и контролируется по концентрации PO43 и при необходимости NH4+ лаборантами сменной лаборатории с записью результатов в рабочий журнал. Ввод фосфатного раствора и наблюдение за работой дозировочных насосов производится персоналом котельного цеха. Контроль за концентрацией фосфатов в котловой воде ведет персонал химцеха (лаборанты химанализа сменной лаборатории). Для проверки правильности водно-химического режима в котловой воде необходимо контролировать не только концентрацию фосфатов, но и рН, так как условием соблюдения этого режима является соответствие между концентрацией фосфатов и рН.

Для быстрого устранения внезапного понижения рН котловых вод ниже норм ПТЭ (9,3 ед. рН для чистого отсека) имеется бак раствора щелочи. Раствор щелочи готовится персоналом химцеха в баке-вытеснителе и перекачивается с помощью насоса. По указанию лаборанта химконтроля персонал КТЦ собирает схему для ввода щелочи в питательную воду.

Щот = 100% * 40 (2Щфф-Щоб) / Sк.в.,

где Щоб – общая щелочность котловой воды; Щфф – щелочность по фенолфталеину; 40 – эквивалентный вес NаОН; Sк.в. – солесодержание котловой воды.

Одним из основных требований, предъявляемых к водному режиму котлов, является получение пара допустимого качества, обеспечивающего минимальные загрязнения внутренних поверхностей пароперегревателя и проточной части турбин, где солевые отложения откладываются в виде кремниевых соединений и натриевых солей. Поэтому качество пара принято характеризовать по содержанию натрия.

Среднее по всем точкам отбора качество насыщенного пара котлов с естественной циркуляцией, а также качество перегретого пара после всех устройств для регулирования его температуры должно удовлетворять следующим нормам:

• содержание натрия – не более 60 мкг/дм3;
• значение рН для котлов всех давлений не менее 7,5.

Продувка котлов

Остаточные примеси, содержащиеся в питательной воде, попадая в барабанный котел, по мере испарения воды концентрируются, в результате чего солесодержание котловой воды непрерывно возрастает. В связи с этим возникает необходимость вывода этих солей из цикла обращения воды на электростанциях. Для барабанных котлов такой вывод осуществляется путем непрерывного удаления из солевого отсека некоторой части котловой воды, т.е. путем непрерывной продувки.

Продувка связана со значительными тепловыми потерями, согласно картам ВХР котлов она должна составлять 2– 4 %. Процент продувки подсчитывается по анализам котловой и питательных вод:

Р= 100% * (Sп.в. - Sп.) / (Sк.в -Sп.в),
где Sп.в - солесодержание питательной воды;
Sп.- солесодержание пара;
Sк.в. – солесодержание котловой воды (соленый отсек).

Непрерывная продувка котла осуществляется персоналом котельного цеха по указанию дежурного химконтроля на основании результатов анализа котловой воды. Дежурный лаборант сменной лаборатории рассчитывает необходимое на данный момент для выдерживания величины продувки 2-4% солесодержание солевых отсеков в зависимости от солесодержания пара и питательной воды и сообщает полученное значение машинистам котлов и начальнику смены КТЦ.

Нормы качества котловой воды, режимы непрерывной и периодической продувок должны быть установлены на основе инструкции завода изготовителя котла, типовых инструкций по ведению водно-химического режима или результатов тепло-химических испытаний, проводимых электростанцией, службами АО энерго или специализированными организациями.

Непрерывная продувка ведется на сепаратор непрерывных продувок через регуляторы (РНП). При необходимости непрерывная продувка может осуществляться на сепаратор периодических продувок помимо РНП. В сепараторах часть продувочного объема в виде пара возвращается в цикл через линию греющего пара на деаэраторы. Другая в виде воды высокого солесодержания идет в бак подпитки теплосети или дренируется.

Периодическая или шламовая продувка производится из нижнего коллектора котла. Назначение продувки – удаление из котла грубовзвешенного шлама, окислов железа, механических загрязнений в целях предупреждения заноса в экранные трубы и последующего прикипания их к трубам, скопления шлама в коллекторах и стояках.

Периодическая продувка работающих котлов производится персоналом котельного цеха по указанию дежурного по химконтролю 1-2 раза в сутки в зависимости от цветности котловой воды (желтый или темный цвет). Во избежание нарушения циркуляции не разрешается открывать нижнее точки котла на продолжительное время (более 1 минуты).

Консервация котлов

Основным элементом, дающим отложения на поверхности нагрева, в частности, при избытке фосфат-ионов (феррофосфатные отложения), является железо, приходящее с питательной водой, образующееся в котле в результате стояночной коррозии в присутствии углекислоты.

Для борьбы со стояночной коррозией, протекающей в результате поглощения кислорода и наличия пленки влаги, предусматривают различные способы консервации оборудования. Наиболее простой метод консервации на короткий срок (не более 30 дней) является заполнение котлов питательной водой с поддержанием избыточного давления для предотвращения присоса воздуха (кислорода).

Каждый случай консервации котлов должен быть отражен в оперативном журнале котельного отделения. Химический контроль предусматривает проверку избыточного давления и определения кислорода в питательной воде (не более 30 мкг/л), с записью в ведомости химконтроля и журнале консервации котлов.

При консервации на длительный срок более надежна консервация с применением ингибиторов коррозии, которые способствуют образованию на поверхности металла защитных пленок, препятствующих дальнейшему протеканию коррозионных процессов.

Растопка котлов

Перед растопкой котла он медленно наполняется водой. Если котел был заполнен консервирующим раствором (щелочь), то последний опускается до 1/3 уровня, и в котел добавляется питательная вода. Дежурный лаборант химконтроля отбирает пробы воды для контроля содержания общей жесткости, прозрачности и концентрации железа. При жесткости более 100 и прозрачности менее 30 производится интенсивная продувка котла.

При взятии нагрузки необходимо следить за солесодержанием и содержанием натрия в парах. При повышении этих показателей – подъем нагрузки необходимо задержать, увеличить непрерывную продувку.