В практике эксплуатации нередки случаи аварийного повреждения змеевиков пароперегревателей [(особенно ширм и выходной ступени конвективной части), а также промежуточного пароперегревателя. Более часто повреждаются змеевики из стали Х18Н12Т, обладающей повышенной склонностью к окалинообразованию, при работе котла на мазуте [21].
Повреждения пароперегревателей на котлах с давлением пара 14- МПа составило до 50 % всех отказов, а по котлам с давлением 10 МПа — до 40 %.
К основным причинам, вызывающим повреждения пароперегревателей, относятся: длительная работа металла труб с повышенной по сравнению с расчетной температурой, приводящая к изменению структуры металла и обра — зованшо трещин; кратковременная работа металла с чрезмерно высокой температурой, вызывающая отдулины или разрывы труб; наружная и внутренняя коррозия труб; механический наружный износ (эрозия) труб летучей золой и уносом или струей пара; отложения солей на внутренних поверхностях перегревателя из-за высокого солесодержа — ния котловой воды; исчерпание ресурса длительной прочности; систематические колебания температуры металла труб, вызывающие разрушение металла с образованием кольцевых трещин. Это явление усиливается, если трубы защемлены и их удлинение затруднено.
Перегрев металла труб может быть в результате повышения средней температуры перегретого пара или повышения температуры пара в отдельных змеевиках перегревателя. В последнем случае средняя темпратура пара на выходе из перегревателя может находиться в пределах нормы.
Чрезмерное повышение средней температуры пара может быть вызвано причинами эксплуатационного и конструктивного характера.
Наиболее частыми причинами чрезмерно высокой температуры пара являются эксплуатационные причины. Например, перевод котла на сжигание топлива ухудшенного качества с повышенной влажностью или зольностью или на другой вид топлива с более низкой теплотворной способностью приводит к перераспределению тепловосприя — тия между радиационной и конвективной поверхностями нагрева. При выполнении перегревателя конвективным это приводит к повышению температуры пара.,Такое же влияние оказывают: неудовлетворительный топочный режим с большим избытком воздуха ( что ведет к увеличению объемов и скоростей дымовых газов); чрезмерно высокое распределение факела в топке; затягивание горящего факела в конвективный пучок и продолжение горения в области пароперегревателя; загрязнение и шлакование поверхностей нагрева котла, расположенных до пароперегревателя; снижение температуры питательной воды.
Повышение температуры пара может быть и при малом избытке воздуха в результате догорания газов в области пароперегревателя.
Причины конструктивного характера, приводящие к повышению средней температуры перегретого пара, связаны с завышением поверхности нагрева пароперегревателя „(ошибка расчета).
При необходимости целесообразнее сократить поверхность нагрева горизонтального перегревателя путем удаления отдельной секции, а вертикального перегревателя — путем вырезки одинаковых участков труб у всех змеевиков.
Другой способ уменьшения поверхности нагрева перегревателя состоит в удалении части змеевиков по возможности равномерно по ширине газохода, но при этом неизбежно появление коридоров.
Решение о целесообразности уменьшения поверхности нагрева перегревателя может быть принято только на основании исследования работы котла и установления невозможности применения других, более простых способов снижения температуры перегретого пара.
Одной из важных задач обеспечения надежности блочных установок является автоматическое поддержание * температуры перегретого пара в заданных, обычно весьма узких, пределах. Стабильность температуры зависит от целого ряда режимных факторов, но основные ее колебания связаны с изменением нагрузки.
• При развитом конвективном перегревателе температура пара растет с увеличением нагрузки; наоборот, при мощном радиационном перегревателе температура в этих условиях снижается.
На практике даже комбинированные радиационно-кои — вективные перегреватели в эксплуатационных условиях не обеспечивают постоянства температуры перегретого пара в пределах допустимых отклонений, в связи с чем каждый котел оборудуется устройством для регулирования температуры перегретого пара. Наибольшие допустимые отклонения температуры перегретого пара от номинального значения установлены ГОСТ 3619-82Е (табл. 5.3).
При чрезмерном повышении температуры пара металл становится пластичным. Под действием внутреннего давления перегретого пара появляются отдулины в трубе, а затем труба разрывается вдоль образующей. Размеры поврежденного участка с повышением температуры стенки увеличиваются. С большой скоростью пар из места разрыва истекает в — газоход, что приводит к усиленному охлаждению трубы, вследствие чего температура стенки трубы в месте разрыва уменьшается, а это прекращает дальнейшее увеличение размеров разрушенного участка. Следует иметь в виду, что струя пара, выходящего йз разрушенной трубы, может повредить соседние Трубьь. ; і1
|
Таблица 5.3. Отклонения от номинальных значений температуры пара (по Г0СТ. 3619-82Е)
|
|
Примечание. Для котлов на номинальную температуру пара 225 и 260 °С предельные отклонения установлены при работе с номинальной паропро — изводительностью, для остальных котлов — при диапазоне нагрузок 100j—VO %. |
Многие повреждения труб перегревателя являются — результатом неправильного режима его работы во время растолок и остановов котла, когда, расход пара через перегреватель мал. В это время трубы перегревателя подвергаются нагреву за счет теплоты газов, а при останове — за счет излучающего действия раскаленной обмуровки и шлака.
Особая осторожность необходима при растопке котлов высокого давления, снабженных радиационными перегревателями. В эти периоды охлаждение труб перегревателя должно производиться их продувкой. Для этого также регулируют предохранительные клапаны после перегревателя, которые обеспечивают их охлаждение паром в случае резкого сокращения расхода перегретого пара. Эти клапаны открываются раньше предохранительных клапанов, установленных на барабане котла.
При резком сокращении отбора пара от котла и подъеме клапана после перегревателя необходимо немедленно начать продувку его, одновременно уменьшая форсировку топки.