СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРОЦЕССОВ ШЛАКОВАНИЯ И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА П-49 В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКА К-500-240 «НАЗАРОВСКОЙ ГРЭС»
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Описание объекта 6
1.1 Топочная камера 6
1.2 Пароперегреватель первичного пара 10
2 Недостатки в процессе эксплуатации котельного агрегата П-49, после
технического перевооружения 26
2.1 Анализ причин повреждения котельных агрегатов в процессе
эксплуатации 26
2.2 Влияние шлакования и загрязнения поверхностей нагрева на
надежность работы котельного агрегата 28
2.3 Влияние наружных отложений на показатели и работу котла 39
2.4 Основные характеристики и экспертная оценка шлакующих
свойств углей 42
2.5 Варианты решения и их обоснование по борьбе со шлакованием
поверхностей нагрева котельного агрегата П-49 48
3 Разработка методики исследования процессов шлакования и загрязнения
поверхностей нагрева котла П-49 55
3.1 Разработка методики и алгоритма определения интенсивности шла¬
кования и загрязнения поверхностей нагрева парового котла в режиме реального времени 55
3.2 Формирование исходных данных, необходимых для определения
интенсивности загрязнения полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева 59
4 Построение математической модели 65
4.1 Внешний вид программы оперативного контроля коэффициента тепловой эффективности 65
Выводы по главе 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ
1 Описание объекта 6
1.1 Топочная камера 6
1.2 Пароперегреватель первичного пара 10
2 Недостатки в процессе эксплуатации котельного агрегата П-49, после
технического перевооружения 26
2.1 Анализ причин повреждения котельных агрегатов в процессе
эксплуатации 26
2.2 Влияние шлакования и загрязнения поверхностей нагрева на
надежность работы котельного агрегата 28
2.3 Влияние наружных отложений на показатели и работу котла 39
2.4 Основные характеристики и экспертная оценка шлакующих
свойств углей 42
2.5 Варианты решения и их обоснование по борьбе со шлакованием
поверхностей нагрева котельного агрегата П-49 48
3 Разработка методики исследования процессов шлакования и загрязнения
поверхностей нагрева котла П-49 55
3.1 Разработка методики и алгоритма определения интенсивности шла¬
кования и загрязнения поверхностей нагрева парового котла в режиме реального времени 55
3.2 Формирование исходных данных, необходимых для определения
интенсивности загрязнения полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева 59
4 Построение математической модели 65
4.1 Внешний вид программы оперативного контроля коэффициента тепловой эффективности 65
Выводы по главе 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ
Вопросы загрязнения и шлакования поверхностей нагрева пылеугольных котлов по сегодняшний день сохраняют свою актуальность, несмотря на огромный вклад в исследования парогенераторов и углей. Так же большой опыт проектирования и эксплуатации котельного оборудования при сжигании различных углей. Традиционные проблемы характеризуются большим экономическим ущербом, связанным с образованием шлаковых отложений из- за несовершенства конструкций котлов, методов их расчета и контроля. К числу новых задач относятся: освоение новых и нетрадиционных технологий сжигания топлива; улучшение экологических показателей путем изменения качества топлива, применением добавок и угольных смесей; сжигание непроектных углей, необходимость управления системами комплексной очистки поверхностей нагрева.
Статистический анализ видов и причин отказов паровых котлов при сжигании твердых органических топлив показывает, что одной из основных причин аварийных остановов котельных агрегатов является низкая надежность работы полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева, вследствие их интенсивного шлакования и загрязнения. В первую очередь это вызвано особенностями компоновки и жесткими температурными условиями работы поверхностей нагрева. В связи с этим существенно возрастает роль научно¬обоснованного подхода при выполнении проектных расчетов, наладке и технической диагностике эксплуатационных режимов полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева паровых котлов.
Одним из определяющих факторов эффективного проектирования современных энергетических котельных агрегатов является нахождение рациональных конструктивных характеристик и компоновочных решений поверхностей нагрева, обеспечивающих высокий уровень их тепловой эффективности при работе средств очистки и надежности эксплуатации. Выбор таких решений зависит во многом от вида сжигаемого топлива, характера теплообмена, ряда конструктивных и режимных параметров.
В настоящее время для оценки тепловосприятия поверхностей нагрева котельных агрегатов при решении проектных задач используется коэффициент тепловой эффективности (¥), обобщенный по результатам стендовых и промышленных тепловых испытаний котельных агрегатов, рекомендации по выбору которого представлены в «Нормах теплового расчета паровых котлов» (НТР). Однако, как показывает опыт эксплуатации, значения коэффициентов тепловой эффективности, полученные на действующих котельных агрегатах, значительно отличаются от рекомендованных нормативных значений, как следствие, приводит к повышению проектных рисков и ограничению номинальной паропроизводительности котла вследствие превышения температур металла труб поверхностей нагрева. В этой связи работа по исследованию и определению тепловой эффективности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева при различных конструктивных и режимных параметрах работы паровых котлов при сжигании твердых органических топлив является особенно актуальной.
Актуальность: Элементы поверхностей нагрева являются главными в котельном агрегате и их исправность, в первую очередь, определяет экономичность и надежность котельной установки. Работоспособность тепловых электрических станций в значительной мере зависит от надежности котельного оборудования. Большинство отказов происходит из-за повреждений труб поверхностей нагрева. Основная причина повреждений заключается в тепловой неравномерности, перегревах и ускоренном исчерпании запаса длительной прочности металла. Тепловая неравномерность является следствием неравномерности тепловосприятия. Неравномерность тепловосприятия связана с неоднородными распределениями температуры и скорости продуктов сгорания и циркулирующего теплоносителя.
Локальное или общее увеличение теплоотдачи от продуктов сгорания и снижение теплоотдачи к теплоносителю вызывают режимы ухудшенного теплообмена и перегревы металла выше расчетной или предельно допустимой температуры.
Образование отложений в котлах наносит экономический ущерб, снижает безопасность эксплуатации и ухудшает условия труда. Экономический ущерб может быть связан:
- с ограничением мощности и уменьшением выработки электроэнергии и тепла;
- с остановом котла на проведение расшлаковки и очистки;
- с ростом температуры уходящих газов и снижением экономичности;
- с затратами на проведение стояночной расшлаковки и аппаратами очистки в процессе работы;
- с повреждением поверхностей нагрева при работе аппаратов очистки (термошок, эрозийный износ) и падающими шлаковыми образованиями;
- с ограничением круга допустимых углей, и, как следствие, более высокими затратами на топливо.
Используемая на станциях ручная расшлаковка трудоемка и опасна;
В процессе пылеугольного сжигания в топке могут образовываться отложения, различающиеся по структуре, площади распространения и размерам.
Объект исследования: полурадиационные и конвективные поверхности нагрева пылеугольного котельного агрегата П-49 Назаровской ГРЭС, в составе седьмого энергоблока.
Предметом исследования: являются характеристики тепловой эффективности поверхностей нагрева пылеугольного парового котла.
Цель работы: разработка проектных, прогнозных и управленческих решений для обеспечения тепловой эффективности и эксплуатационной надежности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева пылеугольного котла.
Статистический анализ видов и причин отказов паровых котлов при сжигании твердых органических топлив показывает, что одной из основных причин аварийных остановов котельных агрегатов является низкая надежность работы полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева, вследствие их интенсивного шлакования и загрязнения. В первую очередь это вызвано особенностями компоновки и жесткими температурными условиями работы поверхностей нагрева. В связи с этим существенно возрастает роль научно¬обоснованного подхода при выполнении проектных расчетов, наладке и технической диагностике эксплуатационных режимов полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева паровых котлов.
Одним из определяющих факторов эффективного проектирования современных энергетических котельных агрегатов является нахождение рациональных конструктивных характеристик и компоновочных решений поверхностей нагрева, обеспечивающих высокий уровень их тепловой эффективности при работе средств очистки и надежности эксплуатации. Выбор таких решений зависит во многом от вида сжигаемого топлива, характера теплообмена, ряда конструктивных и режимных параметров.
В настоящее время для оценки тепловосприятия поверхностей нагрева котельных агрегатов при решении проектных задач используется коэффициент тепловой эффективности (¥), обобщенный по результатам стендовых и промышленных тепловых испытаний котельных агрегатов, рекомендации по выбору которого представлены в «Нормах теплового расчета паровых котлов» (НТР). Однако, как показывает опыт эксплуатации, значения коэффициентов тепловой эффективности, полученные на действующих котельных агрегатах, значительно отличаются от рекомендованных нормативных значений, как следствие, приводит к повышению проектных рисков и ограничению номинальной паропроизводительности котла вследствие превышения температур металла труб поверхностей нагрева. В этой связи работа по исследованию и определению тепловой эффективности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева при различных конструктивных и режимных параметрах работы паровых котлов при сжигании твердых органических топлив является особенно актуальной.
Актуальность: Элементы поверхностей нагрева являются главными в котельном агрегате и их исправность, в первую очередь, определяет экономичность и надежность котельной установки. Работоспособность тепловых электрических станций в значительной мере зависит от надежности котельного оборудования. Большинство отказов происходит из-за повреждений труб поверхностей нагрева. Основная причина повреждений заключается в тепловой неравномерности, перегревах и ускоренном исчерпании запаса длительной прочности металла. Тепловая неравномерность является следствием неравномерности тепловосприятия. Неравномерность тепловосприятия связана с неоднородными распределениями температуры и скорости продуктов сгорания и циркулирующего теплоносителя.
Локальное или общее увеличение теплоотдачи от продуктов сгорания и снижение теплоотдачи к теплоносителю вызывают режимы ухудшенного теплообмена и перегревы металла выше расчетной или предельно допустимой температуры.
Образование отложений в котлах наносит экономический ущерб, снижает безопасность эксплуатации и ухудшает условия труда. Экономический ущерб может быть связан:
- с ограничением мощности и уменьшением выработки электроэнергии и тепла;
- с остановом котла на проведение расшлаковки и очистки;
- с ростом температуры уходящих газов и снижением экономичности;
- с затратами на проведение стояночной расшлаковки и аппаратами очистки в процессе работы;
- с повреждением поверхностей нагрева при работе аппаратов очистки (термошок, эрозийный износ) и падающими шлаковыми образованиями;
- с ограничением круга допустимых углей, и, как следствие, более высокими затратами на топливо.
Используемая на станциях ручная расшлаковка трудоемка и опасна;
В процессе пылеугольного сжигания в топке могут образовываться отложения, различающиеся по структуре, площади распространения и размерам.
Объект исследования: полурадиационные и конвективные поверхности нагрева пылеугольного котельного агрегата П-49 Назаровской ГРЭС, в составе седьмого энергоблока.
Предметом исследования: являются характеристики тепловой эффективности поверхностей нагрева пылеугольного парового котла.
Цель работы: разработка проектных, прогнозных и управленческих решений для обеспечения тепловой эффективности и эксплуатационной надежности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева пылеугольного котла.
1. Создана система технической диагностики для определения интенсивности шлакования и загрязнения поверхностей нагрева в режиме реального времени в части оценки коэффициентов теплопередачи чистой и загрязненной поверхности теплообмена, учитывающие конструктивные и режимные особенности, как отдельной поверхности, так и котла в целом, обеспечивающие адекватную оценку показателей тепловой эффективности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева пылеугольного парового котла П-49 Назаровской ГРЭС;
2. На основе простой методики разработано алгоритмическое и программное обеспечение для выполнения оперативной оценки интенсивности шлакования и загрязнения полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева парового котла в режиме реального времени, что позволит оптимизировать условия работы средств очистки и снизить затраты на проведение котлоочистных мероприятий, повысить экономичность и надежность работы оборудования;
3. Своевременное применение средств очистки полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева от наружных отложений в режиме реального времени при различных режимах работы котла, основанные на анализе данных оперативного контроля показателей тепловой эффективности до и после использования обдувочных аппаратов, что позволяет повысить надежность и экономичность эксплуатации котла, а также эффективность применяемых средств очистки;
4. Создание алгоритмического и программного обеспечения, интегрированного в АСУ ТП котла П-49 Назаровской ГРЭС, для текущей оценки интенсивности шлакования и загрязнения поверхностей нагрева позволит скорректировать работу средств очистки полурадиационных поверхностей нагрева и сократить затраты на обдувку, примерно, на 300 тыс. руб/год. Применение алгоритмического и программного обеспечения для текущей оценки интенсивности шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла П-49 Назаровской ГРЭС влечет возможность сокращения периодичности проведения дробеочистки с 6 до 4 раз в сутки с обеспечением требуемой надежной работы котла. Сокращения числа циклов включения дробеочистки приведет к снижению годовых затрат на закупку дроби до 253 тыс. руб.
2. На основе простой методики разработано алгоритмическое и программное обеспечение для выполнения оперативной оценки интенсивности шлакования и загрязнения полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева парового котла в режиме реального времени, что позволит оптимизировать условия работы средств очистки и снизить затраты на проведение котлоочистных мероприятий, повысить экономичность и надежность работы оборудования;
3. Своевременное применение средств очистки полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева от наружных отложений в режиме реального времени при различных режимах работы котла, основанные на анализе данных оперативного контроля показателей тепловой эффективности до и после использования обдувочных аппаратов, что позволяет повысить надежность и экономичность эксплуатации котла, а также эффективность применяемых средств очистки;
4. Создание алгоритмического и программного обеспечения, интегрированного в АСУ ТП котла П-49 Назаровской ГРЭС, для текущей оценки интенсивности шлакования и загрязнения поверхностей нагрева позволит скорректировать работу средств очистки полурадиационных поверхностей нагрева и сократить затраты на обдувку, примерно, на 300 тыс. руб/год. Применение алгоритмического и программного обеспечения для текущей оценки интенсивности шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котла П-49 Назаровской ГРЭС влечет возможность сокращения периодичности проведения дробеочистки с 6 до 4 раз в сутки с обеспечением требуемой надежной работы котла. Сокращения числа циклов включения дробеочистки приведет к снижению годовых затрат на закупку дроби до 253 тыс. руб.