ВВЕДЕНИЕ 12
1 Современные методы оценки процессов накипеобразования и
коррозии внутренних поверхностей нагрева 15
2 Анализ существующих методов предотвращения процессов
накипеобразования и коррозии внутренних поверхностей нагрева барабанных водогрейных котлов 22
3 Особенности конструкции и эксплуатации двухбарабанных котлов
промышленно-отопительных котельных 28
4 Описание объекта исследования 32
5 Численное моделирование топочных процессов двухбарабанных
котлов 36
6 Расчетное моделирование физико-химических процессов в
пароводяном тракте 43
7 Анализ влияния эксплуатационных факторов на работоспособность
испарительных элементов 50
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 55
9 Социальная ответственность 67
Заключение 81
Список публикаций студента 82
Список используемых источников 83
Приложение A assessment of conditions of formation of intra pipe deposits in
screen heating surfaces of two-drum coppers 87
Приложение Б Скорость образования отложений An (мг/см2ч) на огневой
стороне труб борового экрана 106
Приложение В Скорость образования отложений An (мг/см2ч) на огневой стороне группы труб №2 борового экрана при различных концентрациях примесей 108
Графические материалы:
ФЮРА.311233.002 Эскиз котла ДКВР-20 110
ФЮРА.311233.003 Зависимость факторов эксплуатации испарительных
экранов топочной камеры по содержанию в воде продуктов коррозии 111
ФЮРА.311233.004 Зависимость факторов эксплуатации испарительных экранов топочной камеры по содержанию в воде ионов Ca2+ и Mg2+ 112
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа содержит 86 с., 21 рис., 15 табл., 37 источников, 3 прил.
Ключевые слова: двухбарабанный котел, накипеобразование, коррозия, тепловой поток, скорость.
Объектом исследования является двухбарабанный котел ДКВР-20 производства Бийского котельного завода (БиКЗ) для работы на природном газе и мазуте, установленный на предприятии ЗАО «Сибкабель» г. Томска.
Цель работы-анализ влияния различных факторов на работу экранных поверхностей нагрева; построение номограмм для оценки условий работы экранных поверхностей нагрева.
В процессе исследования проводились: моделирование топочных процессов в котле ДКВР-20; анализ влияния различных факторов на работу экранных поверхностей нагрева; расчет оптимального значения непрерывной продувки.
В результате исследования были построены номограммы для оценки условий работы экранных поверхностей нагрева.
Область применения: данное исследование может применяться на объектах малой энергетики для обеспечения более надежной работы котельных агрегатов данного типа.
Экономическая эффективность/значимость работы: данное исследование позволит снизить перерасход топлива для получения воды и пара требуемых параметров и затраты металла, необходимого для ремонта экранных поверхностей нагрева.
Одной из основных проблем промышленной энергетики является невысокая надежность и неэффективность промышленных котлов. В свою очередь их неэффективность и аварийность во многих случаях обусловлены образованием отложений солей жесткости и продуктов коррозии на теплообменных поверхностях котлов. Накипеобразование и коррозия ведут к тепловой и гидравлической разбалансированности, повышению аварийности и малому ресурсу работы. Обладая низкой теплопроводностью, слой накипи резко ухудшает передачу тепла в паровых и водогрейных котлах, вызывая перерасход топлива, снижение коэффициента полезного действия (КПД) в целом; снижение качества теплоснабжения и технологических процессов. Вследствие слоя накипи при толщине в 0,2 мм температура стенок котла может сильно отличаться от температуры котловой воды и в современных котлах достигать 700 °С, что ведет к аварийному разрыву экранных труб, что также отрицательно отражается на энергоэфективности используемых ресурсов [1].
Таким образом, процессы накипеобразования и коррозия внутренних поверхностей нагрева требуют особого внимания в качестве предмета изучения [2]. Отложения солей жесткости и оксидов железа являются главными накипеобразователями.
В качестве объекта исследования выбран двухбарабанный котел типа ДКВР-20, работающий на жидком и газообразном топливе. Один из таких котлов установлен в котельной на предприятии ЗАО «Сибкабель» г. Томска.
Вопросами эксплуатации промышленных котлов и накипеобразования в их экранных поверхностях нагрева занимались Ахмедов Д.Б., Калинин Д.С., Ветров Н.В., Калинин В.Я. [3], Каменецкий Б.Я. [4], Акопьянц Б.Е. [5, 6, 7], Шапров М.Ф. [8], Манькина Н.Н. [9], Петрова Т.И., Кашинский В.И., Семенов В.Н., Макрушин В.В., Верховский А.Е., Николаев П.А. [10], Попов В.В., Лебедев В.М., Заворин А.С., Тайлашева Т.С. [11, 12, 13, 14] и др.
После анализа публикаций по теме было выявлено, что аварии на котлах типа ДКВР происходят по различным причинам, но наиболее часто наблюдается разрушение боковых экранных поверхностей нагрева, которые включены в солевой отсек. К факторам, влияющим на подобные разрушения, относят солесодержание питательной и котловой воды, плотность теплового потока в пристеночной области, величина постоянной продувки.
Актуальность проблемы можно обосновать несколькими причинами:
- обеспечение безопасности эксплуатации повсеместно используемых парогенераторов;
- продление срока обслуживания парогенераторов между запланированными ремонтами;
- повышение эффективности эксплуатации парогенераторов.
Практическая значимость заключается в том, что:
- полученные результаты показывают наиболее опасные участки контура циркуляции, где накипеобразование происходит с большей скоростью, из чего следует, что они более подвержены разрушениям из-за образования отложений;
- полученные результаты возможно применять при разработке мероприятий по предупреждению и предотвращению аварий, связанных с разрушением экранных поверхностей нагрева.
Из вышеизложенного следует, что данное исследование является актуальным, так как направлено на обеспечение надежной работы повсеместно распространенных котельных агрегатов, которые, в том числе, обеспечивают теплом население, что обуславливает его социальную актуальность.
Исходя из вышеуказанного, цель данного исследования можно сформулировать следующим образом-исследование физико-химических процессов в пароводяном тракте двухбарабанного котла ДКВР-20 и определение оптимальной величины продувки для более надежной его эксплуатации.
Основными задачами исследования являются:
- определение факторов, влияющих на работу экранных поверхностей нагрева и их разрушение;
- проведение вычислительных экспериментов для анализа влияния этих факторов на работу испарительных элементов;
- построение номограмм для оценки условий работы экранных поверхностей нагрева.
