Полный текст статьи можно загрузить в Word
К котлам ВД мы будем еще неоднократно возвращаться, здесь сведения, относящиеся преимущественно к котлам среднего и низкого давления
Внимание: более полную версию статьи со всеми таблицами, графиками и программами расчетов см. файл ЭХ баланс.xls, Лист ТХИ и Лист ВКУ.
Первый этап испытаний - прикидочные опыты. Это, так сказать, лишь настройка на работу или, говоря языком военных, уяснение задачи, оценка обстановки, принятие решения. Hиже я привожу пример разборки (анализа) этого этапа и прошу простить меня за излишнюю резкость суждений. Hаучиться чему-то можно акцентируя внимание на ошибках и недостатках, а не нивелируя их. Кроме того, я и сознательно преувеличивал некоторые недостатки в иллюстративных, учебных целях. А вообще-то разбираемый мною первый этап испытаний оказался примерно таким, каким я его и ожидал увидеть. Было бы странно, если бы все прошло сходу гладко и без проколов.
Испытывался котел среднего давления с внутрибарабанной второй ступенью испарения. Котел был переведен с 40 кгс/см2 на давление 20 кгс/см2 с сохранением прежней номинальной паропроизводительности. В связи с этим переводом возникли сложности не только технического, но и психологического характера из-за потери ориентации относительно того, что можно ожидать от подобной модернизации котла. В связи с этим котлу приписывались грехи, которых он, может быть, и не имел.
Предварительно отмечу некоторые узловые моменты, которые позже постараюсь разобрать более подробно.
1. Котел подпитывается натрий-катионированной водой, содержащей много соединений угольной кислоты. Карбонаты и бикарбонаты практически полностью разлагаются в котле и переходят в пар в количестве до 60 мг_CO2/кг, в результате чего электропроводность паров в основном обусловливается диссоциацией угольной кислоты (аммиак не вводится и в парах его нет).
Электропроводность конденсата турбины, в которую поступает пар котла, резко снижается против электропроводности пара вследствие отсоса в конденсаторе турбины большей части угольной кислоты.
Электропроводность котловых вод возрастает не только в результате концентрирования солей, но и в результате разложения карбонатов и бикарбонатов до NaOH, так как подвижность OH-иона в несколько раз превышает подвижности прочих анионов.
Hедоучет этих факторов привел к неправильной оценке ВХРБ котла по его продувке, кратности упаривания и выносу натриевых солей в пар.
2. Имел место быстрый занос отложениями проточной части турбины, определяемый по повышению давления пара в проточной части (обычно после регулирующей ступени). В связи с этим был сделан вывод, что причиной заноса может являться большой вынос солей из котловых вод в пар. Однако на практике ускоренный занос проточной части турбин бывает, как правило, только вследствие попадания в пар питательной воды. Причем этот фактор может проявляться лишь в какие-то отдельные моменты (например, при изменении паровой нагрузки) и не улавливаться в процессе испытаний. В период первого этапа испытаний были устранены гидравлические неплотности поверхностного охладителя пара и быстрые заносы проточной части турбины, будем надеяться, прекратятся.
3. После перевода котла на пониженное давление снизился уровень котловой воды во второй ступени испарения. Причем, как утверждалось, это понижение усугубилось после увеличения проходных щелей на перепуске пара из второй ступени испарения в первую ступень (под промывочный лист, а внутрибарабанных циклонов в котле нет). В связи с тем, что увеличение проходных щелей делалось для уменьшения давления пара во второй ступени, а, следовательно, для повышения уровня котловой воды во второй ступени испарения, то относительно этого последнего утверждения можно сделать два предположения:
Более вероятное. Дополнительное понижение уровня котловой воды во второй ступени испарения произошло из-за воздействия каких-то неучтенных (не принятых во внимание) факторов: увеличение размера непрерывной продувки, увеличение паровой нагрузки на вторую ступень и т.д.
Менее вероятное. Вследствие увеличения размера проходных щелей произошло резкое увеличение капельного выноса котловой воды из второй ступени испарения в первую ступень из-за частичной утраты сепарирующей способности жалюзийного сепаратора. Соответственно этому возрос расход котловой воды из первой ступени испарения во вторую ступень, а для увеличения этого расхода потребовался больший перепад на водоперепускной трубе, который обусловливается разностью уровней котловых вод в первой и второй ступенях испарения. С точки зрения ВХРБ такой капельный вынос действует также, как и обратный переток котловых вод из второй ступени испарения в первую ступень. Такой "переток" должен, по моим оценкам, иметь размер более 5% от паровой нагрузки котла или более 20% по коэффициенту капельного выноса. Hичего подобного я в своей практике не встречал. Однако я имел дело в основном с котлами высокого давления, а в технической литературе упоминания о подобном большом капельном выносе есть. Во всяком случае, эту гипотезу следует проверить, для чего установить дополнительные пробоотборные точки пара непосредственно из второй ступени испарения. Дополнительно можно также отметить, что увеличение упомянутого капельного выноса могло произойти также из-за уменьшения по какой-то причине парового объема второй ступени испарения или вследствие увеличения ее паровой нагрузки, о чем будет идти речь на следующем листе.
Hиже я привожу фрагмент "разбора полетов" в таком виде, как я подготовил его для Ильдуса Hуреевича. Причастных лиц прошу не обижаться. Ошибки - дело временное. Со второй попытки их станет меньше. А с третьей или четвертой вы пойдете дальше Протасова H.Г. В особенности, если подобные "разборы полетов" вы будете делать самостоятельно и пополнять ими банк ВХРБ.
Начнем, как всегда, с чего-то относительно простого. Начнем с определения размера непрерывной продувки. Для этого мы можем использовать щелочность, солесодержание, хлориды для питательной и котловых вод. А содержанием этих компонентов в парах при расчетах продувки можем пренебречь.
Но сначала надо как-то причесать те данные, что у нас есть. Хорошо, когда мы имеем параллельные или дублирующие замеры, о чем я вел речь в материалах по ВХРБ. Тогда сразу видно что и где не так. Скажем перепутали столбцы (что было и в данной таблице) или приписали лишний нолик. Что не сходится - отбрасываем, что сходится - усредняем. Надежность от такого подхода и простота анализа повышаются в несколько раз. Однако возможности производства дополнительных анализов не беспредельны. Тогда желательно иметь "глазомер", чтобы сразу, по ходу дела выправить дефект. Какие-то подозрительные содержания жесткости в парах? - проверить, может быть присосы охлаждающей п/о точки воды. Фантастические содержания железа в парах? - тоже что-то здесь не так. Может быть недавно продули точку, может быть кто-то ее толкнул, может быть не аккуратно отобрали пробу, может быть какая-то вибрация (п/о точка дрожит). А может быть п/о точки паров сделаны не из нержавеющих труб? - тогда анализ паров на железо вообще теряет смысл. Впрочем, и другие показатели паров (рН, электропроводность) тоже могут искажаться из-за коррозии пробопроводных труб. Так что лучший способ определения натрия в парах это определение натрия, а не чего-то другого взамен его.
Ну а если имеем то, что имеем, как в нашем случае, то будем изощряться. Специальных методик на этот счет может быть и не стоит искать, но можно взять в союзники свою изобретательность и здравый смысл, который укажет на то, чего не должно быть.
Начнем с электропроводности, обозначенной буквой U, а рядом условное солесодержание NaCl'. По сути это дублирующие замеры одной порции пробы на одном приборе. Это лучше, чем ничего, и мы смотрим на соотношение U/NaCl. Коэффициент соотношения для ниже приведенной выборки, как видим, примерно постоянен 2.18, ничего отбрасывать нам в данном случае не надо и мы вычисляем среднюю величину Usr=(U+NaCl*2.18)/2
Оцениваем на достоверность и усредняем U
---------- Питательная вода ----------------
Аналогичным образом оцениваем соотношения Щ/Usr и Usr/Cl. Здесь, как видим, уже не все благополучно. Помечаем неблагополучные соотношения и значения Щ и Cl, которые к этим неблагополучиям привели. В последующих расчетах мы будем эти данные обходить. Аналогичным образом поступаем и со следующими выборками для котловых вод.
---------- Котловая вода ч.о. ---------------
--- К.вода с.о.л ---
--- К.вода с.о.п ---
С выборками для котловых вод пока что все обстоит более или менее благополучно. Теперь вернемся к Usr. Если бы мы меряли электропроводность уже оттитрованных по фенолфталеину проб, то мы имели бы меньше забот. А так нам надо учесть тот факт, что в щелочной среде присутствуют ионы OH, обладающие гораздо большей подвижностью против прочих анионов.
Поправка на pH
где 76.35 и 198.3 - подвижности (они есть в справочниках и в моих материалах) ионов Cl и OH; 50.1 и 76.35 - подвижности ионов Na и Сl; 23 и 35.5 - атомные веса Na и Cl; dUoh - поправка на электропроводность для приведения ее к электропроводности NaCl. Для питательной воды мы этой поправкой за ее малостью пренебрегаем, а для котловых воды подставляем эти формулы в таблицу:
Замер рH у нас не очень-то надежный, а погрешность в 0.1рH дает погрешность в 10^0.1*dUoh = 1.26*dUoh раз. Поэтому сгруппируем данные по Usr и S и попытаемся построить калибровочный график S=f(Usr):
График аппроксимируется формулой:
S=0.066953*Usr^1.2
Пользуясь этим графиком или формулой, уточняем солесодержание S для котловых вод- файл ЭХ баланс.xls, Лист ТХИ.
Одним из ключевых "нехимических" моментов, требующих нашего внимания, понимания и анализа, оказался низкий уровень котловой воды во второй ступени испарения. Что спасает наладчика в подобных ситуациях при недостатке технических знаний? Для начала - это интуиция, а затем, если позволяют время и финансирование, проработка вопроса путем изучения технической литературы и консультаций со специалистами соответствующих направлений.
Hачнем с интуиции. Hо интуиция тоже базируется на каких-то знаниях. Hапример, на знаниях в объеме школьного курса. Вот мы и начнем с того, что нам уже известно, хотя мы это, не исключено, и успели в чем-то подзабыть.
Поднимем камень на высоту dh и этим, как известно, создадим его потенциальную энергию m*g*dh. Когда отпущенный камень достигнет поверхности нашей планеты, вся его потенциальная энергия превратится в кинетическую энергию, равную, как тоже нам известно, m*v^2/2, где m - масса, а v - скорость камня:
m*g*dh=m*v^2/2 откуда
v=(2*g*dh)^0.5
dh=v^2/(2*g)
Теперь в развитие нашего успеха представим, что у нас сосуд с водой, наполненный до уровня dh, из дна которого сделан отвод вверх так, что вытекающая струя воды подымается до уровня dh. В этом случае мы имеем прежнее соотношение v=(2*g*dh)^0.5 для начальной скорости струи, а также dh=v^2/(2*g) для определения уровня воды, обеспечивающего требуемую скорость течения воды. Однако если на наш отвод мы наденем расширяющую насадку, то, очевидно, скорость движения воды в ней упадет, хотя до насадки она останется прежней. Так что наши почти ньютоновские выкладки относятся к движению воды в наиболее узкой части нашего отвода. Обратив внимание на то, что dh является лишь частным случаем создания перепада давлений dP между двумя точками движения жидкости, мы можем записать v=(2*g*dP)^0.5. Кроме того, можем ввести сюда и "забытую" нами поправку на трение, тормозящую движение воды. Однако пока не будем увлекаться этими деталями.
Величина dh - это интересующая нас разность уровней котловых вод межу первой и второй ступенями испарения, а наиболее узкая часть водоперепускной трубы - это конусная вставка, препятствующая обратному перетоку котловой воды из второй ступени испарения в первую ступень. Именно такие вставки есть на "нашем" котле (а они бывают не на всех котлах) и на них, видимо, будет в немалой мере концентрироваться (как это бывает на шайбах) перепад давлений dP,определяемый dh. В более точном плане из этого перепада давлений следует вычесть dPп - перепад давлений пара между второй и первой ступенями испарения. Hо пока что ограничимся упрощенным расчетом. При этом условно предположим, что у нас лишь одна водоперепускная труба (их две - слева и справа) с суммарным сечением St в наиболее узких частях конусных вставок. Тогда для скорости движения воды по водоперепускной трубе мы можем записать очевидное балансовое соотношение: v=Dk*((n2s+y+Per)/100)/St где Dk - паровая нагрузка котла; n2s, y, Per - мощность второй ступени испарения, непрерывная продувка и обратный переток в % от Dk. Обратный переток мы можем разделить на Per=Per1+Per2, где Per1 - это обычный переток, а Per2 - это переброс котловой воды из второй ступени испарения в первую ступень за счет капельного выноса. В результате имеем:
dh=a*(Dk*((n2s+y+Per1+Per2)/100)/St)^2/(2*g)
где a - нормирующий множитель, учитывающий соотношения размерностей входящих в формулу величин. Так, скорость в м/с будет отличаться от весовой скорости на множитель v', равный удельному объему котловой воды в м3/т (для давления Pб=20 кгс/см2 этот множитель согласно таблицам Вукаловича равен 1.175), а скорость в м/c будет отличаться от скорости в м/ч на множитель 1/3600. Кроме того, следует учесть тот факт, что dh при прочих равных условиях будет тем больше, чем меньше плотность или чем больше удельный объем котловой воды.
Расчетный фрагмент:
Здесь dhmin и dhmax - минимальная и максимальная оценки dh:
dhmin=a*(Dk*((n2s+y+Per1+Per2)/100)/St)^2/(2*9.81)
dhmax=2*dhmin+5
Множитель 2 соответствует предположению, что сопротивление водоперепускной трубы может увеличить перепад давлений на ней не более чем в два раза, а слагаемое 5 соответствует предположению, что перепад давлений пара между второй и первой ступенями испарения не превышает 5-ти единиц dh. Эти оценки взяты из технической литературы и, возможно, они несколько завышены применительно к примеру с конусными вставками относительно множителя, равного двум. В любом случае можно уточнить все эти моменты, сняв зависимость dh от расхода воды на непрерывную продувку. А зная капельный вынос во второй ступени (для чего, как отмечалось выше, необходимы дополнительные пробоотборные точки непосредственно из парового объема второй ступени), можно оценить и максимально возможную величину Per2 в предположении отсутствия сепарации пара на пути из второй ступени испарения в первую ступень.
Зависимость dh=f(y) можно снять буквально за один день, если иметь пусть и грубые, но конкретные замеры расходов воды на непрерывную продувку. Для тарировки расходомера в моей практике приходилось использовать тридцативедерную железную бочку, частично заполненную холодной водой. Продувка направлялась в эту бочку, а скорость ее заполнения оценивалась по секундомеру. Правда, на рассматриваемом котле нет расходомеров, но есть манометры на линиях продувки, что тоже позволяет сделать тарировку расходов продувочной воды. Как вариант, можно использовать и расширитель непрерывной продувки, но при этом надо будет учитывать и долю пара, образующегося при вскипании в расширителе продувочной воды. Если расширитель связан с атмосферой, то эта доля apar, согласно одному из вышеприведенных фрагментов, равна примерно 0.216:
Зависимость dh=f(y) и капельный вынос во второй ступени испарения в сочетании с осмотром внутрикотловых устройств позволят уточнить истинную причину большого значения dh. Возможно, dh уменьшится до приемлемой величины при снижении размера непрерывной продувки. Возможно, что не обязательно нужно будет бороться с этим dh. Как вариант, можно установить крестовины на опускных трубах солевого отсека, чтобы в этих трубах не образовывались воронки, чреватые захватом паровой фазы с последующим возникновением гидроударов. Правда, с увеличение dh несколько увеличивается паросодержание воды подъемных труб вследствие уменьшения движущего напора. Hо это увеличение не очень существенно. Возможно, мы его еще оценим в последующих разделах данного файла.
Конечно, можно решить проблему с dh и за счет увеличения проходного сечения водоперепускных труб. Hо я бы не торопился с подобного рода решениями: слишком быстрые и недостаточно обоснованные решения и предложения имеют свойство оборачиваться против нас. Лучший выход, отправляясь от серьезности вопроса, сделать дополнительные опыты и, если потребуется, дополнительные расчеты за счет, естественно, дополнительных соглашений на работы, превышающие обусловленный прейскурантом договорной объем работ.
Hаладчик, позволю себе здесь заметить, это не тот, который знает все, а тот, который находит способы развязывания проблем. В нашей практике порой приходится налаживать и новые, совершенно не знакомые нам аппараты. Подобные примеры из личного опыта вам могут привести наши ветераны химцеха ДонОРГРЭС.
P.S. Одна из гипотез, которую я высказал Ильдусу Нуреевичу, заключалась в том, что причиной низкого уровня котловой воды солевого отсека является немецкая аккуратность. Немецкие конструкторы, в отличие от наших, не должны были проектировать котел в расчете на максимальную его продувку в размере 8 и более % от Dk. По чертежу барабана в масштабе 1:10 я определил минимальный диаметр конусной вставки, равный примерно 60 мм или 0,06 м. Для двух конусных вставок это соответствует минимальному сечению 2*3,14*0,06^2/4=0,0057 м2. Подставил это значение в расчетный фрагмент (см. ниже). Получается, как и ожидалось, что котел надо было начинать испытвать при нормальных, т.е. небольших, продувках и лишь затем делать выводы о работоспособности котла и т.п. И вообще, есть такое правило, что котел испытывается в нормальном его диапазоне (если иное не оговорено специально) даже если это грозит ухудшением качества пара в период испытаний и т.п. Но это сказано не в упрек, а ради понимания читающими этот раздел "правил игры". Ильдус Нуреевич пытался уменьшить непрерывную продувку, но этот опыт у него почему-то не получился.
Расчетный фрагмент:
Для сравнения привожу другой возможный вариант событий относительно dh:
Этому варианту соответствует верхняя кривая графика, нижняя кривая - первый вариант:
Продолжение: О РАБОТЕ ВНУТРИКОТЛОВЫХ УСТРОЙСТВ
О РАБОТЕ ВНУТРИКОТЛОВЫХ УСТРОЙСТВ
См. файл ЭХ баланс.xls, Лист ВКУ
Передо мной книга К.П. Мынкина Сепарационные устройства паровых котлов, М, "Энергия", 1971г.
Hе скажу, чтобы я стопроцентно согласен со всем, что в ней написано, но в ней много полезных сведений, в том числе и со ссылками на работы, проводимые ОРГРЭС - фирмой, которой нам полагается доверять. К тому же, многие из сведений актуальны для котлов среднего и низкого давления, относительно которых объем этих сведений в моих файлах пока что не слишком велик. Я постараюсь сжато отразить наиболее полезные, на мой взгляд, для нас моменты, а за деталями, если таковые потребуются, вы можете обратиться к книге, которую назвал. Hу а теперь я перехожу к вольному изложению материала данной книги, благо на подобные вольности запретов в традициях советских времен нет.
Сепараторы
По принципу действия различают следующие типы сепараторов: объемные, пленочные, центробежные и массообменные аппараты. В практике эксплуатации котлов высокого давления "погоду" делают последние два типа аппаратов - т.е. внутрибарабанные и выносные циклоны и паропромывочные листы. Поэтому в своих предыдущих файлах я останавливался только на этих устройствах. Однако относительно приоритетов сепарации пара в котлах низкого и среднего давления ситуация может меняться от не совсем так до совсем не так против ситуации, типичной для котлов ВД.
Объемные сепараторы. Объемным сепаратором в барабанных паровых котлах является паровой объем верхней части барабана. Капли котловой или промывочной воды испытывают действие силы трения, увлекающей их с потоком, и силы тяжести, выводящей их из потока, чем и достигается разделение пара и воды. Hаиболее мелкие капли при этом уносятся с потоком, создавая определенную влажность пара, формирующую в котлах низкого и среднего давления основную долю солесодержания паров. Молекулярный вынос минеральных солей здесь незначителен в отличие от молекулярного выноса CO2, O2 и NH3, практически полностью переходящих из котловых вод в пар, как и для котлов высокого давления (котлов ВД). Объемные сепараторы наиболее эффективны при котловой воде с солесодержанием не выше 500--750 мг/кг, так как в такой воде котлов среднего давления не образуется устойчивой пены.
Для нормальной работы парового объема нужно организовать поле скоростей так, чтобы максимальная скорость отдельных потоков не превышала некоторых предельных значений, например для котлов среднего давления 0,3-1 м/сек. Для улучшения работы парового объема иногда искусственно понижают его нагрузку. Так, например, в солевых отсеках нагрузка парового объема, как правило, принимается в 1,5-2 раза меньшей по сравнению со средней паровой нагрузкой парового объема. Это создает предпосылки для повышешения солесодержания котловой воды в этих отсеках.
Наладка эффективной работы паровых объемов в значительной степени зависит от того, насколько удается выровнять скорости потоков на входе пара в объем. Жалюзийные сепараторы (см. ниже), обладая определенным гидравлическим сопротивлением, эффективно выравнивают скорость пара (рис. 4-5 на стр. 63 - картина впечатляющая).
Пленочные сепараторы. Эти сепараторы в большинстве случаев состоят из набора тонкостенных пластинок сложного профиля, через зазоры которых проходит сепарируемый пар. Такие устройства называются также жалюзийными сепараторами. К пленочным сепараторам можно отнести и широко применяемые перфорированные потолки, которые выравнивают скорости пара по объему барабана так же, как и жалюзи. Капельки котловой воды, имеющиеся в паре, при соприкосновении со стенками сепаратора оседают на них и в виде пленки стекают в водяной объем барабана. Движение пара в криволинейных каналах вызывает центробежные ускорения, способствующие выпадению капелек влаги на поверхность сепараторов. Предельное солесодержание котловой воды для этих сепараторов составляет 900--1000 мг/кг.
Недостатками жалюзийных сепараторов являются:
возможность забивания жалюзи различными отложеними, что приводит к повышению их гидравлического сопротивления;
резкое снижение эффективности работы при солесодержании более 1000 мг/кг вследствие того, что из воды высокого солесодержания образуется устойчивая пена, которую эти сепараторы не могут быстро разрушить.
Массообменные (паропромывочные) сепараторы. В этих устройствах сепарируемый пар соприкасается с относительно чистой (обычно питательной, реже - специально приготовленной) водой. Данные устройства применимы при солесодержании котловой воды 1500—2000 мг/кг.
Центробежные сепараторы - циклоны. В циклонах создается
вращательное движение пара или пароводяной смеси и под действием центробежного ускорения частицы влаги интенсивно выделяются из общего потока пара или пароводяной смеси. Эффективная работа циклонов достигается при высокой скорости ввода пароводяной смеси и достаточно высоком центробежном ускорении. Предельное солесодержание котловой воды для удачно выполненных циклонов составляет 2--200 тыс. мг/кг.
Для всех видов сепараторов. Согласно стр. 40, 104, 184 и др. Зависимость коэффициента капельного выноса в пар от паровой нагрузки котла имеет характер возрастающей экспоненты. Отсюда можно сделать вывод о том, что неравномерные потоки пара действуют как своего рода локальные нагрузки, вносящие существенный вклад в общее ухудшение качества пара.
Опираясь на эти представления, мы теперь можем сделать некоторые предположения относительно возможного капельного переброса котловой воды второй ступени испарения в первую ступень котла ТС-35, рассмотренного в предыдущем разделе по результатам предварительного этапа испытаний:
капельный переброс возрос из-за уменьшения парового объема второй ступени испарения или из-за повышения ее паровой нагрузки;
капельный переброс возрос вследствие изменения конфигурации пленочного сепаратора на пути движения пара из второй ступени испарения в первую ступень из-за уменьшения сепарирующей способности жалюзи;
капельный переброс возрос из-за увеличения неравномерности скоростей потоков пара в паровом объеме солевого отсека вследствие уменьшения гидравлического сопротивления и, соответственно, уменьшения по этим потокам выравнивающей способности жалюзи;
капельный переброс возрос вследствие сочетания предыдущих причин.
К этим выводам, корреспондирующим с материалом книги К.П. Мынкина, добавлю тезис о возможности влияния на рассматриваемые процессы топочного режима котла. Горение - это своего рода сложный колебательный процесс с "букетом" амплитуд от нескольких секунд до нескольких минут. И этот фактор тоже не мешает иметь ввиду при поиске причин ухудшения работы котла. Однако продолжим наше продвижение по страницам этой книги, безусловно полезной для тех, кто занимается котлами низкого и среднего давлений. Для тех, кто занимается котлами ВД, положения книги тоже небезынтересны, хотя и гораздо в меньшей мере актуальны.
Расчет пароперепускных и водоперепускных сечений
Рассмотрим пример одного из часто встречающихся случаев определения разницы уровней между солевым и чистым отсеками в котлах с двуступенчатым испарением применительно к котлу БКЗ-75/39.
Производительность котла Dk=75 т/ч; давление пара в барабане котла Pб=40 кгс/см2; производительность второй ступени испарения Dco=9 т/ч; непрерывная продувка y=5%; влажность пара солевого отсека Wco=30%; диаметр водоперепускной трубы d=150 мм;
сечение пароперепуска S"=0.1 м2.
Определение перепада давления на водоперепускной трубе
Массовый расход воды через водоперепускную трубу, определяемый по формуле
G'=Dco*(1+Wco/100)+y/100*Dk
составит:
Секундный объем воды:
vv=G'/(3600*p')
p' - плотность воды в т/м3 или кг/л
Скорость воды в водоперепускной трубе
v=vv/St
где St=3.14*(d/1000)^2/4
Коэффициент сопротивления водоперепускной трубы
SE=Evx+Epov+Elin+Ewx
где Evx - коэфф.сопротивления входа, Epov - к.сопр-я поворота,
Ewx - к.сопр-я выхода; Elin - линейный к.сопр-я Elin=L/d*h;
L и d - длина и диаметр трубы, h - коэффициент, учитывающий шероховатость трубы.
Пренебрегая линейным сопротивлением, определяем значение SE
SE=1+0+0+1=2
Далее определяем перепад давления по формуле Дарси:
dP'=1000*p'*SE*v^2/2 в н/м2
Примечание: я убрал некоторые неточности в исходном тексте, т.к. в расчетных фрагментах они недопустимы. Давление dP'=73.8 в н/м2 соответствует dP'=73.8*0.102/10000=0.000753 в кгс/см2, что без учета dP по пару соответствует перепаду уровней между отсеками dh=0.000753*10000/0.8=9.41 в мм вод. ст. при плотности воды 0.8 кг/л. Hу а теперь попробуем собрать все это в один расчетный
фрагмент – см. в Excel:
где yy=y+Per1, а Per1 - обратный переток котловых вод из второй ступени испарения в первую ступень. Мынкин забыл про этот некапельный переток Per1, который мы использовали на предыдущем листе, и мне пришлось его здесь ввести.
Определение перепада давления на пароперепускной трубе
Объемный расход пара, определяемый по формуле
D"co=Dco/p"
и секундный объем пара
vv"=D"co/3600
составят:
При скорости пара в перепускном окне сечением S":
v"=vv"/S"
Перепад давлений на перепуске определяется по формуле
dP"=p"vl*SE"*v"^2/2
где SE" - суммарный коэффициент сопротивления пароперепустка;
p"vl - влажность пара
1/p"vl=x/p'+(1-x)/p"
x=Wco/100
Приняв SE=1.5 (Мынкин это значение не объясняет), имеем:
что в единицах dh отвечает 0.338*10/0.8=4.23 мм.
В итоге перепад уровней отвечает dh=4.23+9.41 (9.41 по расчету водоперепускной трубы) = 13.64 мм. Однако К.П. Мынкин считает его несколько иначе:
Разбежка уровней между отсеками
Рабежка уровней между отсеками определяется по формуле:
dh=(dP'+dP")/(g*(p'-p"))
При низком уровне котловой воды в солевом отсеке возможно образование воронок в опускных трубах этого отсека. Для предотвращения образования воронок применяют в основном крестовины или планки в водяном объеме. Для повышения уровня в солевом отсеке можно использовать эжектирующее действие опускных труб. Для этого выходное отверстие водоперепускной трубы размещают возле устья опускной трубы, что вызывает подсос воды по водоперепускной трубе. Эжектирующее действие опускных труб ОРГРЭС проверил на котлах среднего давления ЛМЗ-160/200 и ТО-3-200.
Теплохимические испытания котлов (низкого и среднего давлений)
Основными задачами теплохимических испытаний являются:
1) определение максимально допускаемой по качеству пара производительности котла;
2) определение качества пара при различных нагрузках;
3) выявление влияния солесодержания котловой воды на качество пара;
4) определение влияния положения уровня воды в барабане котла на качество пара;
5) установление норм воднохимического режима работы котла.
В общем случае задачей теплохимических испытаний является экспериментальное определение границ надежной и экономичной работы котла по условиям воднохимического режима.
Типичные функциональные графики (стр. 142):
Стабилизация непрерывной продувки
Здесь автор предлагает тарировать расход продувки по манометру, установленному на линии непрерывной продувки. Причем в целях надежного и плавного регулирования размера продувки он предлагает использовать не обычный, а лабиринтовый вентиль. Мынкин приводит впечатляющие графики, показывающие, что стабильность поддержания требуемого расхода продувки при использовании лабиринтного вентиля намного выше, чем при использовании обычного вентиля. По утверждению автора: "Эксплуатационные наблюдения за работой вентиля подтвердили его хорошую регулировочную характеристику. Колебание величины непрерывной продувки сократилось с 3-9 до 4-6%, что повысило экономичность и надежность работы котлов. Этот вентиль можно применять и при высоком давлении <<?!.>>".
*** В книге Мынкина К.П. довольно много говорится об осаждении и вымывании примесей по тракту пара и в пробоотборных точках. На этот счет есть и у меня весьма подробные материалы в связи с исследованием водного режима энергоблоков при маневренных нагрузках и др. Однако это довольно длинная тема. Мынкин на стр. 35 своей книги приводит обобщенные данные по вымыванию примесей из пароперегревателей после простоев котлов. Это графики солесодержания перегретого пара Sпп в зависимости от количества суток, прошедших после пусков котлов. Подобные закономерности желательно иметь ввиду, чтобы избежать неверных выводов при интерпретации данных теплохимических испытаний:
Теперь перед нами не менее полезная книга Внутрикотловые устройства энергетических паровых котлов с естественной циркуляцией, М., Информэнерго, 1973г.
Это обзор, составленнй воднохимическим цехом ОРГРЭС (Москва, В.Н. Ноев). Hа стр. 6 приведен рисунок зависимости коэффициента избирательного уноса кремнекислоты от давления и значения рH котловой воды. Возможно, он придется по вкусу кому-то из моих молодых коллег:
что аппроксимируется формулой
Kyn=0.351+1.14204E-08*Pb^3.9-1.58437E-11*@Exp(6.8*pH^0.5)-4.71118E-19*Pb^3.9*@Exp(6.8*pH^0.5)
или фрагментом:
Как утверждается на стр.7, если Кун значительно превышает эти величины, то это означает, что имеются какие-то отклонения от нормальных условий, например: увеличенный заброс котловой воды на паропромывочное устройство; наличие в питательной воде коллоидной кремнекислоты, прорыв непромытого пара или брызг в обход внутрибарабанных устройств. Правда, у меня на Астраханской ТЭЦ-2 коллоидная кремнекислота переходила в растворимую в экономайзере и котле, но на величину Кун при этом не влияла.
Hа стр. 43 обращается внимание на то, что фактический перепад уровней котловых вод в солевом и чистом отсеках может значительно отличаться от расчетного перепада из-за воздействия потоков среды в опускных и подъемных трубах на движение воды по водоперепускной трубе вследствие того, что скорости в потоках по
величине сопоставимы со скоростью воды в водоперепускной трубе.
Подсасывающее действие опускных труб чистого отсека препятствует входу воды в перепускную трубу и тем самым ведет к увеличению разности уровней, необходимой для подачи воды в солевой отсек. Когда вход в перепускную трубу расположен вблизи опусной трубы и не защищен от ее эжектирующего действия, влияние этого действия столь велико, что приводит к резкому снижению уровня в солевом отсеке и даже к срыву циркуляции в соответствующем экране.
Подсасывающее действие опускных труб солевого отсека влияет в противоположном направлении и содействует перетеканию из чистого отсека в солевой. Под влиянием этого фактора уровень в солевом отсеке повышается и иногда подымается выше уровня в чистом отсеке.
Величина циркуляционного (подъемного) потока может иметь положительный или отрицательный знак в зависимости от направления потока по отношению к входному или выходному отверстию водоперепускной трубы. <<Кстати сказать, подобные "фокусы" могут воздействовать и на положение уровня в водомерных колонках.>>
В связи с этим следует избегать лишних водоперепусных труб из-за возможности возникновения в них обратных перетоков. Входные и выходные концы водоперепусных труб следует распологать так, чтобы избегать влияния на водоперепуск упомянутых потоков либо сознательно использовать их.
Кроме воздействия названных факторов на возникновение обратных перетоков типичной причиной ухудшения работы схемы ступенчатого испарения является попадание в солевой отсек неправильно организованного потока питательной воды.
Основные причины ухудшения качества пара
и методы проверки-приемки внутрикотловых устройств
Нормальная работа внутрикотловых устройств нарушается тогда, когда нарушается схема нормального движения по