СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВОГО БАРАБАННОГО КОТЛА Российский патент 1997 года по МПК F22B37/22 

Изобретение относится к области котельной техники, в частности к эксплуатации котлов, снабженных устройствами парового охлаждения барабана в переходных режимах.

Известные способы охлаждения барабанных котлов не предусматривают спуск воды из котла при избыточном давлении, а действующие "Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей" разрешают спуск воды с остановленного котла только после снижения давления в нем до атмосферного [1]
Причиной указанного ограничения является недостаточная надежность охлаждения узла, "присоединительный штуцер-стенка барабана", в котором при использовании вальцовочных соединений имели место неплотности из-за повышенных термических напряжений.

Известен способ охлаждения парового барабанного котла, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в подаче насыщенного пара к устройству парового охлаждения от постороннего источника, непрерывном в процессе расхолаживания котла сбросе пара, подводимого к устройствам охлаждения барабана через концевые участки паропроводов, вентиляции топки и газоходов непосредственно после остановки котла [2]
Недостатками данного технического решения являются:
высокая скорость коррозии внутренней поверхности барабана и трубной системы по причине присутствия воды и, как следствие, развитие трещинообразования в барабанах, коллекторах и гибах необогреваемых труб [3]
достаточно продолжительное охлаждение котла, особенно на конечной стадии (ниже 100-180^oC), связанное с весьма медленным охлаждением значительного объема котловой воды (от 100 до 200 т).

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - подавление стояночной коррозии, сокращение продолжительности расхолаживания.

Для решения поставленной задачи по известному способу, охлаждения парового барабанного котла, заключающемся в подаче пара к устройству парового охлаждения барабана от постороннего источника, вентиляции после останова котла и непрерывном выпуске пара в процессе расхолаживания, при избыточном давлении начинают спуск воды через дренажи нижних точек котла, а подачу пара от постороннего источника прекращают после спуска воды.

На фиг. 1 показан барабан с устройством парового охлаждения в поперечном разрезе; на фиг. 2 продольный разрез вертикальной плоскости барабана; на фиг. 3 показаны графики охлаждения узла "присоединительный штуцер стенка барабана" при различных способах останова котла. Стрелками показано направление потоков пара из отверстий направляющих патрубков.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит барабан, расположенные в нем барботажное устройство 2, дроссельный потолок 3, циклон с поддоном 4, устройство парового охлаждения барабана, содержащее верхний коллектор 5, нижний 6 с направляющими патрубками (не показано), линии подвода пара от постороннего источника 7 и 8. Осуществляют способ следующим образом. При останове котла (режим с уровнем воды в барабане) температурный перепад между верхней и нижней образующими барабана достигает от 80 до 120^oC. Для охлаждения котла подается насыщенный пар из барабанов соседних работающих котлов через линии подвода пара 7 и 8 соответственно к верхнему 5 и нижнему 6 распределительным коллекторам. Затем через отверстия направляющих патрубков пар подается в пристенную область барабана и интенсифицирует теплообмен между стенкой барабана и паром. Это объясняется турбулизацией потоков пара, ликвидацией застойных зон, повышением скорости омывающего стенку пара.

Непрерывно в процессе расхолаживания котла осуществляют сброс отработанного пара через концевые участки паропроводов.

Вентиляцию топки и газоходов начинают непосредственно после останова котла. Режим вентиляции выбирается в зависимости от конструктивных особенностей и условий работы оборудования.

Спуск воды из котла начинают при избыточном давлении через дренажи нижних точек котла (не показано). Уровень давления при этом выбирается в зависимости от конструкции котла и особенностей тепловой схемы ТЭС и может быть от 3 до 15 кгс/см². Подачу пара от постороннего источника прекращают после спуска воды, что позволяет вытеснить паром всю воду через нижние точки котла. Испытания режима охлаждения котла со спуском воды при избыточном давлении проведены АО" Уралтехэнерго" на котлах ТГМ-84Б и ТГМЕ-464 ТЭЦ КамАЗа.

На фиг. 3 приведена картина охлаждения узла "присоединительный узел - стенка барабана" при разных способах останова со следующими обозначениями:
Операции: I котел остановлен;
II отключили питание котла;
III подключили РРОУ;
IV открыли дренажи нижних точек экранов, экономайзера и др.

V. пуск ТДМ для расхолаживания.

Обозначения: 1 8 номера термопар;
9 стенка барабана;
10 штуцер;
а останов без парового охлаждения и без сохранения уровня воды в барабане;
б останов с паровым охлаждением без сохранения уровня воды в барабане;
в останов с паровым охлаждением барабана и поддержанием "среднего" уровня воды.

Из графиков видно, что температурный перепад в указанном узле при предлагаемом способе (б) охлаждения незначителен и составляет от 8 до 10^oC. Для сравнения показан режим с уровнем воды в барабане (в), когда охлаждение осуществляется в максимально благоприятных условиях поддержанием уровня котловой воды на линии насыщения. При этом указанный перепад температур не превышает 4-8^oC. Это значит, что спуск воды с котла при сохранении среднего уровня в барабане невозможен. Без использования устройства охлаждения барабана данный перепад может достигать до 40^oC, а в отдельных случаях значительно выше.

Испытания показали: спуск воды из котла при избыточном давлении обеспечивает подсушку внутренней поверхности барабана, коллекторов и труб за счет тепла, аккумулированного металлом, обмуровкой и изоляцией, что значительно снижает скорость коррозии. Так, если спуск воды произведен при 36 кгс/см², то металл барабана и трубной системы остается при температуре, соответствующей насыщению, 158^oC, и при дальнейшем снижении давления до атмосферного происходит подсушка внутренних поверхностей всех элементов котла.

Предлагаемый способ значительно проще и дешевле известного химического метода подавления стояночной коррозии путем введения гидразина в котловую воду. Кроме того, использование гидразина исключается при многих аварийных режимах, а также при остановах в плановые ремонты на длительный срок со спуском воды из котла.

Спуск воды из котла значительно сокращает продолжительность его охлаждения (от 2 до 3 ч), т.к. тепло, содержащееся в воде, составляет от 50 до 70% всего тепла, аккумулированного котлом.

В настоящее время решается вопрос о массовом использовании режима на всех барабанных котлах, оборудованных устройством парового охлаждения барабана.

Использование: в котельной технике, в частности при эксплуатации котлов, снабженных устройством парового охлаждения барабана, в переходных режимах. Сущность изобретения: подавление стояночной коррозии и сокращение продолжительности расхолаживания обеспечивается тем, что при охлаждении парового барабанного котла путем подачи пара к устройству охлаждения барабана от постороннего источника, непрерывного выпуска пара в процессе расхолаживания и вентиляции после останова котла, при избыточном давлении начинают спуск воды через дренажи нижних точек котла, а подачу пара от постороннего источника прекращают после спуска воды. 3 ил.

Способ охлаждения парового барабанного котла, заключающийся в подаче пара к устройству охлаждения барабана от постороннего источника, непрерывном выпуске пара в процессе расхолаживания и вентиляции после останова котла, отличающийся тем, что при избыточном давлении начинают спуск воды через дренажи нижних точек котла, а подачу пара от постороннего источника прекращают после спуска воды.