книги из ГПНТБ / Акользин, П. А. Безагрессивные водные режимы паровых котлов лекция для слушателей специальности 0306 - Водоподготовка и водный режим

В котлах с естественной циркуляцией (рис. 1) вода из барабана 1 опускается по необогреваемым (опускным) тру­ бам 5 в нижние сборные камеры и затем вместе с образую­ щимися паром поднимается за счет разности весов по обо­ греваемым трубам 6 опять в барабан. В барабане вода от­ деляется от пара и снова направляется в водоопускные тру­ бы. Таким образом, в котлах с естественной циркуляцией вода многократно проходит через трубы (циркулирует). Ба­ рабанный котел допускает поступление с питательной водой известного количества солей, нормируемых ПТЭ. Эти Соли концентрируются в котле вследствие упаривания воды. Каче­ ственная картина перемещения воды, пара и солей таких котлов отмечена на рис. 2.

Рис. 1. Схема барабанного котла:

/ — барабан; 2 — пароперегреватель; 3 — экономайзер; 4 — газоход, 5 — опускные трубы; 6 — подъемные трубы

Из рис. 2, и видно, что соли жесткости из потока 3 воды, поступающей на электростанцию, устраняются ионитовыми фильтрами. Эти соли в конечном счете отводятся снова в ре­ ку в виде потока 5, отмеченного черной (жирной) линией. Вместо них при осуществлении схем очистки iNa-катиониро- вания и Н— Na-катионирования добавочной воды добавляют­ ся ионы N a+ в виде NaH03, Na2C0 3 или NaOH. Умягченная вода из фильтров 14 направляется либо прямо в экономай­ зер (рис. 2, а), либо в испаритель 20 (рис. 3), в котором пос­ ле испарения воды остаются поваренная и другие соли, пе­ риодически вымываемые и отводимые в реку (поток 12).

Ма обеих схемах толщина отводов и подводов примерно соответствует количеству переносимых солей. Наиболее ин­ тенсивный обмен солей происходит при подаче в котел хими­ чески очищенной воды. Кроме солей, вносимых с питатель­ ной водой, небольшое количество их вносится конденсатом (поток 7) и по линии фосфатирования 8. Основное количест­

11) и при периодической продувке (поток 10).

На рис. 2, б отмечена такая же картина с включением в тепловую схему испарителя. В этом случае котлы питаются конденсатом турбин и дистиллятом испарителей, солесодержание котловой воды минимально.

Прямоточный котел состоит из системы труб, в которых отсутствует возвратное движение воды (циркуляция). У ба­ рабанного котла прямоточным иявляются экономайзер и па­ роперегреватель, через трубы которых вода и пар проходят только один раз. В прямоточном котле такой же характер имеет движение и в испарительных поверхностях нагрева.

У таких котлов барабанов не имеется. На рис. 5 показа­ но, что в прямоточном котле вода из экономайзера 3 направ­ ляется в камеру, находящуюся в нижней части топки, и от­ туда поднимается по почти горизонтальным виткам 7, распо­ ложенным по стенкам топки. В этих трубах большая часть воды превращается в пар. Из верхней части труб паро-водя­ ная смесь выходит в п е р е х о д н у ю з о ну 6, где завер­ шается испарение воды, после чего пар проходит через паро­ перегреватель 2.

Таким образом, для прямоточных котлов характерно не только отсутствие барабанов, но и особая конструкция испа­

ней обусловлена тем, что в прямоточном котле вода не цир­ кулирует по трубам, а полностью в них испаряется за один год. При этом часть находящихся в воде солей оседает на

6

тор; 6 — переходная зона; 7 — экранная часть

стенках труб. Отложение накипи происходит на сравнитель­ но небольшом участке, в котором завершается испарение воды. Этот участок (переходную зону) размещают между пароперегревателем и экономайзером, где обогрев труб срав­ нительно невелик и наличие небольшого слоя накипи менее опасно.

Конструкция остальных элементов у прямоточных и ба­ рабанных котлов почти одинакова.

В последние годы появились прямоточные котлы, рабо­ тающие при давлении, превышающем критическое, т. е. боль­ шем 225 кгс/см2. В таких котлах пет паро-водяной смеси и вода превращается в пар не путем образования отдельных паровых пузырей, а единовременно по достижении переходной температуры. Здесь не приходится опасаться появления «па­ ровых пробок» в опускных трубах. Экраны могут быть изго­ товлены не только в виде почти горизонтальной трубной «ленты», но и иной формы, в том числе с многократным подъемно-опускным движением воды. Подобные котлы воз­ можно питать лишь конденсатом турбин, подвергшимся до­ полнительной очистке. Накопления солей они не допускают.

7

Сведения о металле

Вотечественной практике для изготовления барабанов котлов применяются в основном стадиона давление пара до 60 кгс/см2— углеродистая марки 15К; от 60 до 100 кгс/см2— легирования марок 15М и 22К от 100 до 140 кгс/см2 — ле­ гированная марки 16ГНМ.

Втабл. 3 приведен химический состав сталей указанных марок.

Впроцессе эксплуатации барабанов возникает опасение за их надежность вследствие возможного трещинообразования. Отмечены наиболее серьезные повреждения барабанов котлов, изготовленных из высокопрочной стали 16ГЫМ.

На появляющиеся первичные трещины в дальнейшем на­ кладывается коррозионное воздействие водной среды. Состав сталей, используемых для изготовления поверхностей нагре­ ва, приведен в табл. 3 и 4.

Материалом низкотемпературных поверхностей нагрева котлов (до /=250°) является в основном углеродистая сталь 20, которая обладает высокой технологичностью и срав­ нительно малой стоимостью. Для более высоких температур применяют легированные стали. Экранные трубы барабан­

ных котлов на давление 155 кгс/см2 и прямоточных котлов, а также пароперегреватели изготовляются преимущественно из стали перлитного класса марки 12Х1МФ, легированной хромом, молибденом и небольшим количеством ванадия.

Наряду с ней применяются перлитная сталь марки 12Х2МФСР, а также аустенитная сталь Х18Н12Т. Выбор марок сталей для изготовления различных частей поверх­ ности нагрева котла производится, в первую очередь, с уче­ том их прочностных свойств при высоких температурах и давлениях.

В табл. 5 указаны марки стали отдельных элементов котла блока на закритические параметры, удовлетворяющие этому требованию.

Содержащиеся в сталях отдельные примеси мало изменя­ ют коррозионную стойкость, хотя каждая из них неодинако­ во влияет на этот показатель.

Это не распространяется на нержавеющие стали. Роль отдельных компонентов стали в развитии кислородной кор­

щей угольную кислоту, повышение содержания углерода в стали стимулирует коррозию с выделением водорода.

М а р г а н е ц (0,5—0,8%) не оказывает заметного влия­ ния на коррозионную стойкость стали. Более высокое его со­ держание не повышает коррозионной стойкости железа.

8