СПОСОБ ЗАЩИТЫ ШИРМОВОГО ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ КОТЛА Российский патент 1994 года по МПК F22G3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в конструкциях ширмовых пароперегревателей энергетических котлов.

Известны способы повышения надежности работы ширмовых пароперегревателей за счет укорачивания внешних змеевиков, защиты их обрамляющими трубами низкотемпературных поверхностей, защиты внешних змеевиков обрамляющими трубами большего диаметра, включенными параллельно защищаемым змеевикам, а также за счет защиты обрамляющими трубами из более жаропрочной стали, чем остальные трубы ширмы (Теплоэнергетика. 1972, N 3, с.20-25). Все это связано либо с усложнением компоновки, либо с усложнением конструкции и ее изготовления и соответственно с удорожанием поверхности.

Известны ширмовые поверхности нагрева, в которых с целью повышения надежности работы внешних змеевиков ширмы выход пара с этих змеевиков заведен в узкое сечение эжектора, установленного на выходе пара из выпускного коллектора (авт. св. N 434221, кл. F 22 G 3/00, F 22 B 37/34).

Данное устройство усложняет конструкцию и ведет к повышению сопротивления тракта пароперегревателя, что снижает экономичность работы цикла.

Цель изобретения - повышение надежности работы внешних змеевиков ширмовой поверхности (обычной), т.е. способ поддержания температуры металла труб внешних змеевиков (змеевики с наибольшим тепловосприятием) ниже определенной величины (температура начала окалинообразования), определяемой маркой стали.

Паровые энергетические котлы в большинстве своем работают на двух видах топлива: основном и резервном, а именно, уголь и природный газ, мазут и газ.

Ширмы пароперегревателя рассчитываются на более загрязняющее топливо (уголь, мазут), а при длительной работе на резервном топливе (газе) для обеспечения надежности работы ширмового пароперегревателя выходные пакеты размещаются в центре газохода (если нет разделения топки на две камеры двусветным экраном) и защищаются увеличенным по сравнению с работой на основном топливе впрыском конденсата, а входные пакеты размещаются по краям газохода, т.е. в областях с пониженной температурой газов. Увеличенный впрыск обусловлен тем, что при чистых поверхностях нагрева (при длительной работе на газе происходит самоочищение) теплопередача и излучением и конвекцией увеличивается, а следовательно, и увеличивается средняя выходная температура пара.

Из работ ("Тепловые неравномерности пароперегревателей", Энергетическое машиностроение, 1979, N 4 НИИЭинформэнергомаш) известно, что после эффективной очистки пароперегревателя разбежка температур достигает 30-33^оС. При частично загрязненных поверхностях разбежка температур пара снижается - 5-18^оС. Отсутствие очистки приводит к интенсивному загрязнению поверхности нагрева, особенно в зоне максимальных температур газов, в результате чего температура пара на выходе из пакетов, расположенных в этой зоне, значительно ниже средней (Данные по котлу ТКП-3, Д-200 т/ч, Р = 33 кг/см², t_пе = = 400^оС, челябинский бурый уголь). Для крупных котлов при больших неравномерностях температурного поля газов при работе на природном газе (и на других топливах после эффективной очистки, ремонта) разбежка температур может достигать и более 33^оС.

Следовательно, уровень выходных температур пара во внешних змеевиках при длительной работе на газе по сравнению, например, с углем вырастает еще более (увеличивается средняя по пакету выходная температура пара плюс увеличивается разбежка температур пара).

На фиг. 1 схематически показана ширма пароперегревателя, состоящая из змеевиков различной длины и входного и выходного коллекторов; на фиг.2 - узел I на фиг.1, где в большем масштабе даны первые со стороны топки змеевики; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - тот же разрез, но уже с нанесенным защитным слоем обмазки.

Змеевики, например, из труб диаметром 32 х 4, шаг труб в ширме 35-40 мм. Первые три змеевика со стороны топки имеют оребрение из навитой на внешнюю поверхность труб проволоки диаметром 1,0-1,5 мм с точечной приваркой проволоки к трубе. Шаг навивки 15-20 мм. Оребренная часть змеевиков покрыта обмазкой толщиной 1,5 мм.

При заводском изготовлении ширм первые (внешние) три змеевика еще до гибки оребряются на предполагаемую длину (освещенная со стороны топки длина змеевика) с помощью навивки и точечной приварки на специальном станке, потом гнутся в соответствии с чертежами змеевиков, а потом вместе с остальными змеевиками без навивки привариваются к коллекторам. Нанесение обмазки может осуществляться уже на смонтированных ширмах, на котле. Это возможный пример выполнения способа защиты внешних змеевиков. Возможны и другие варианты выполнения нанесения защитного покрытия, о чем уже указывалось в описании изобретения.

При защите чистой поверхности внешних змеевиков слоем загрязнений теплопередача в них конвекцией и излучением межширмового объема снижается, снижается и удельное тепловосприятие из топки и, следовательно, снижается выходная температура пара из внешних змеевиков ширмы, и снижается температура металла труб этих змеевиков.

Следовательно, при работе, например, пылегазового котла длительное время на природном газе необходимо для ликвидации выбегов температуры металла внешних змеевиков ширмы, смотрящих в топку, покрывать эти змеевики защитным слоем, создающим термическое сопротивление для теплового потока. В качестве материала, наносимого на внешние змеевики, можно использовать хромитовую либо хром-магнезитовую массу, наносимую способом "побелки" за несколько раз.

При заводском изготовлении возможно для внешних змеевиков нанесение на внешней поверхности труб змеевиков определенной шероховатости способом насечки, накатки, либо микрошипования. Данный способ защиты внешних змеевиков по сравнению с известными способами более надежен, не связан с усложнением конструкции, реализация его не связана с существенным удорожанием ширмового пароперегревателя.

Использование: теплоэнергетика, защита поверхностей нагрева ширмовых пароперегревателей в котлах. Сущность изобретения: змеевики ширмового пароперегревателя, размещенные в зоне максимальных температур газового потока, защищаются теплоизоляционным покрытием. В качестве покрытия используют хромитовую или хромомагнезитовую массу. Предварительно на внешнюю поверхность змеевиков ширмового пароперегревателя навивают проволоку. Оребренная таким образом часть змеевика покрывается слоем обмазки. 4 ил.

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ШИРМОВОГО ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ КОТЛА путем понижения температуры стенок змеевиков, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, температуру понижают в змеевиках, размещенных в зоне максимальных температур газового потока, путем нанесения на них теплоизоляционного покрытия, причем в качестве последнего используют хромитовую или хромомагнезитовую массу.