Полный текст статьи можно загрузить в Word
Примечание: Этот фрагмент приводится для расширения представлений о расчетах, анализе и типичных дефектах работы котлов. Здесь вместо значения перетока котловых вод из солевого отсека в чистый использовался эмпирический параметр Z, который также как и переток определяется по экспериментальным данным, и который также как и переток характеризует кратность упаривания (отношение концентраций) между солевым и чистым отсеками.
------------------------
На данном этапе работ производится предварительная обработка эксплуатационных и накапливаемых бригадой ДонОРГРЭС данных.
Целью проводимого обследования является выявление условий, при соблюдении которых обеспечивается относительно благополучный ВХР. Из этих условий должны последовательно вытекать требования к работе котлов, требования к качеству котловых, питательной и добавочной вод. А отсюда должны вытекать требования на ограничения количества добавочной воды (требования на ограничения невозврата и потерь пара и воды) и требования к водоочистке, поставляющей воду для энергетических котлов.
Первое, что обратило на себя внимание при обработке данных, это большой разброс значений кратностей упаривания котловых вод котлов ВД. Причем эти расхождения значений существенны не только для разных по типу, но и среди однотипных котлов.
Более высокие кратности упаривания отражают, при прочих равных условиях, большую эффективность работы ступенчатого испарения котлов. Однако кратность упаривания не является постоянной для конкретного котла величиной, так как она зависит от размера непрерывной продувки. Поэтому для оценки эффективности работы ступенчатого испарения котлов лучше использовать так называемую приведенную кратность Z:
Z=Kr*(1+y*((Kr-1)/Kr)^2) (1)
где Kr - кратность упаривания или отношение солесодержаний котловых вод солевого и чистого отсеков;
у - размер непрерывной продувки в % от паровой нагрузки котла;
символ "^" - знак возведения в степень.
Нетрудно заметить, что при малых значениях продувки значения Kr приближаются к Z (значения Z при этом остаются неизменными):
Kr=(y+Z/2)/(1+y)+(((y+Z/2)/(1+y))^2-y/(1+y))^0.5
Ниже приведены результаты обработки данных по котлам ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. При этом использованы следующие обозначения:
Ys - размер непрерывной продувки, определенный по солесодержанию;
N1эф - эффективная мощность первой ступени испарения в % от паровой нагрузки котла (при нулевой эффективности работы ступенчатого испарения котел работает как одноступенчатый, что, при наличии более чем одной ступеней испарения, соответствует полному перемешиванию котловых вод чистых и солевых отсеков; при этом Z=1, N1эф=100, N2эф=0);
Sпв - солесодержание питательной воды в мг/кг;
Siпв - кремнесодержание питательной воды в мг/кг без учета коллоидной кремнекислоты;
Siпар - кремнесодержание пара в мкг/кг;
Ky - коэффициент солевого уноса из котловых вод в пар (о нем подробнее будет сказано позже).
Показатели ТЭЦ-1 за 1995-96гг:
Разный уровень значений Z для котлов ПК-14-2М и котлов ТП-170 обусловлен конструктивными особенностями этих котлов, что проявляется и в уровне значений эффективных мощностей. В общем случае, при более высоких значениях Z можно несколько ослаблять требования к качеству питательной и котловых вод. При низких значениях Z приходится эти требования соответственно ужесточать.
Основной причиной уменьшения кратностей упаривания и, как следствие этого, уменьшения значений параметра Z и эффективности работы ступенчатого испарения являются обратные перетоки котловых вод из солевых отсеков в чистые отсеки. Обратные перетоки возникают как вследствие неустраненных неплотностей и дефектов циркуляционных контуров котлов, так и вследствие неравномерного (пульсирующего) режима горения в топках котлов. Последняя причина не актуальна для современных котлов, если в качестве основного топлива используется газ, обеспечивающий большую равномерность режима горения в сравнении с другими видами топлива. Однако этого нельзя утверждать относительно устаревших двухбарабанных котлов.
Обратные перетоки возможны по следующим основным каналам:
- по линии регулирования кратностей упаривания между ступенями испарения (линии рассоливания);
- через неплотности и дефекты внутрибарабанных и других перегородок, разделяющих циркуляционные контуры ступеней испарения;
- по линии дренажей периодической продувки.
Могут быть и другие причины, связанные с индивидуальными особенностями котлов ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, которые, при необходимости, будут уточняться.
<<Примечание. Одной из причин понижения кратностей упаривания может быть попадание части питательной воды не в барабан, а непосредственно во вторую ступень испарения.>>
В качестве низких, средних и высоких значений параметра Z можно принять, по результатам обработки данных, значения:
Z = 7, 12 и 17 для ТЭЦ-1;
Z = 2, 5 и 9 для ТЭЦ-2.
Чтобы улучшить ВХР котлов, надо стремиться к достижению высокого значения параметра Z и по-возможности не допускать снижения ниже среднего значения Z. Таким образом, можно установить следующие регламентирующие значения:
Z >= 12 для ТЭЦ-1;
Z >= 5 для ТЭЦ-2.
Здесь надо, также, иметь ввиду, что результаты разовых определений значений Z довольно неустойчивы (из-за колебаний нагрузки, продувки и качества питательной воды котлов), поэтому о реальных значениях Z можно судить только по усредненным данным.
Следующий шаг в регламентировании эффективности работы котлов в отношении ВХР - это установление предельно допустимого значения коэффициента капельного выноса солей, при превышении которого следует принимать меры по улучшению работы внутрикотловых сепарационных и паропромывочных устройств. Этот коэффициент определяется по формуле:
Ky=100*Sпар/S~кв (2)
где Sпар - солесодержание пара;
S~кв - средневзвешенное солесодержание котловой воды.
Средневзвешенное солесодержание соответствует условному смешению в котле всех его вод, чистых и солевых отсеков. Основной вклад в это солесодержание обычно вносит вода первой ступени испарения. Для определения средневзвешенного солесодержания котловых вод котлов ПК-14-2М можно предложить довольно точную формулу, отражающую наличие в них двух ступеней испарения с мощностью второй ступени порядка 10% от паровой нагрузки котла:
S~кв=Sчо+0.1*(Sсо-Sчо) для ПК-14-2М (3)
здесь Sчо - солесодержание воды чистого отсека;
Sсо - солесодержание котловой воды солевого отсека.
Для котлов ТП-170 точная формула определения S~кв выглядит сложнее, чем (3), и требует более полного, чем это имеет место на данный момент, выполнения эксплуатационного анализа котловых вод. Однако для начала будет достаточным использование приближенной формулы, которую в дальнейшем, при необходимости, можно будет уточнить:
S~кв=Sчо+0.15*(Sсо-Sчо) для ТП-170 (4)
Эксплуатационные данные дают значения Ky на уровне 0.02% и более от средневзвешенного солесодержания котловых вод. Несколько меньшие значения Ky, на уровне около 0.02% для котлов ПК-14-2М, следуют из данных за 1994 г, приведенных в отчете предприятия "Укрэнергочермет". Можно, также, для определения регламентирующих значений Ky и S~кв воспользоваться нормативными значениями солесодержаний пара и котловых вод, установленными предприятием "Укрэнергочермет":
Sпар=0.2/3 мг/кг; Sчо=250 мг/кг; Sсо=900 мг/кг для ТЭЦ-1
Sпар=0.2/3 мг/кг; Sчо=500 мг/кг; Sсо=1100 мг/кг для ТЭЦ-2
Нормативное солесодержание Sпар=0.2/3 мг/кг отражает тот факт, что норма 0.2 мг/кг, установленная для котлов на ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, относится не к исходным, а к упаренным пробам паров. Подставляя эти нормативные значения в формулы (2), (3) и (4), получим предельно допустимые значения:
Ky<=0.019% и S~кв<=350 мг/кг для ТЭЦ-1
Ky<=0.012% и S~кв<=560 мг/кг для ТЭЦ-2
Надо сказать, что для современных энергетических котлов характерны более низкие предельные значения Ky, чем значения, приведенные здесь. Более низкие значения Ky позволяют повысить допустимое солесодержание котловых вод без превышения при этом предельно допустимого солесодержания паров.
Ниже приведены предельные значения показателей ведения ВХР
для котлов ТП-170 ТЭЦ-1 и котлов ПК-14-2М ТЭЦ-2, при котором
значения S~кв не превысят установленных выше норм, а солесодержание паров не превысят нормы ПТЭ. Эти показатели имеют следующие обозначения:
Sчо - солесодержание воды чистого отсека в мг/кг;
Sпв - солесодержание питательной воды в мг/кг.
Расчетные показатели по ТЭЦ-1:
Расчетные показатели по ТЭЦ-2:
Заказчику, видимо, интересно будет узнать, как выглядела бы ситуация с предельно допустимыми солесодержаниями питательных и котловых вод, если бы относительный солевой вынос из котловых вод в пар котлов ВД, установленных на ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, был бы на уровне обычных показателей такого выноса, зафиксированных для современных котлов.
Расчетные показатели по ТЭЦ-1:
Расчетные показатели по ТЭЦ-2:
Вынос солей натрия в пар обусловлен, прежде всего, капельным выносом в пар котловой воды. Большой капельный вынос при стационарном режиме работы котлов возникает вследствие неисправностей внутрикотловых устройств. Мы приводим в качестве общей информации наиболее распространенные виды таких неисправностей у современных однобарабанных котлов:
- неплотности в креплениях внутрибарабанных циклонов, в частности выбивание паронитных прокладок между фланцами циклонов и приемным коробом пароводяной смеси;
- неплотности и дыры в коробе;
- щели или неплотности, позволяющие пару проходить помимо паропромывочного устройства;
- негоризонтальность (перекосы) промывочного устройства;
- забивание или сужение сечения отверстий в промывочном устройстве;
- отсутствие зазора между жалюзи и пароприемным потолком;
- неплотности и прочие дефекты пароприемного потолка, создающие неравномерные перепады давлений в барабане;
- дефекты выносных циклонов (неисправности улитки, повышенное или неравномерное сопротивление отводу пара и др.).
К этому можно добавить следствия нарушения правильного положения уровня воды в барабанах котлов. Однако эта проблема является более типичной для двухбарабанных котлов...
Проблема солесодержаний не единственная проблема, связанная с качеством вод и паров. Предстоит также решать проблемы повышенных содержаний кремнекислоты, железа и угольной кислоты. Положение здесь может быть улучшено посредством некоторых локальных мероприятий: устранение разного рода неисправностей и дефектов оборудования, оптимизация продувок, улучшение положения с отсосами неконденсирующихся газов и т.п. Но есть и принципиальные ограничения на возможности улучшения ВХР, снятие которых требует более кардинальных мер. Они связаны со схемой подготовки добавочной воды, с максимально возможным возвратом конденсата и с конструктивными недостатками котлов. Соотношение тех и других мероприятий (локальных и кардинальных) будет определяться результатами дальнейшего обследования и требованиями, которые будут предъявлены к ведению ВХР (требованиями, обусловленными регламентирующими документами, пожеланиями Заказчика, соображениями надежности и экономичности и т.д.).
Вед.инженер ДонОРГРЭС Н.Г.Протасов 30.08.97
P.S. Просмотрел результаты теплохимических испытаний котла ТП-230 (аналог ТП-170) Волгоградской ГРЭС, который был переделан на однобарабанный котел с сепарацией пароводяной смеси во внутрибарабанных и выносных циклонах с последующей промывкой пара в барабане. Согласно этим результатам коэффициент выноса солей Ky составил менее 0.003%, то есть почти на порядок меньше того, что, согласно эксплуатационным данным и данным Укрэнергочермета, имеет место на ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. По выносу кремнекислоты в пар достижения не столь существенные, так как вклад капельного выноса не является главным фактором выноса кремнекислоты для котлов ВД.