что такое продувка котла в котельной
Непрерывная и периодическая продувка котла
Поделиться «Непрерывная и периодическая продувка котла»
В статье дана информация о непрерывной и периодической продувке котла, приведена реальная схема продувки и конструкторские чертежи связанные с РНП и РПП
Проблемы из-за солей в котловой воде
В котловой воде должен поддерживаться постоянный солевой состав, т.е. ввод солей и загрязнений с питательной водой должен соответствовать выводу их из котла. Это достигается проведением непрерывной и периодической продувок.
При недостаточном выводе солей из котла происходит накопление их в котловой воде и интенсивное накипеобразование на теплонапряжённых участках экранных труб, что снижает теплопроводимость труб, приводит к отдулинам, разрывам, аварийным остановам, и соответственно к снижению надёжности и экономичности работы котла. Поэтому оптимальный и своевременный вывод солей и шлама из котла имеет решающее значение.
Сепараторы пара в барабане
Чем выше параметры пара, тем хуже растворяются соли в питательной воде. Чем меньше растворенных солей в котловой воде и чем суше в итоге пар, тем он считается чище. Вынос влаги с паром считается недопустимым, так как в ней содержатся соли, и при испарении они осядут на внутренних поверхностях труб в виде осадка.
жалюзийный сепаратор барабана котла
Внутри барабана котла находятся специальные устройства (сепараторы), которые отделяют влагу от пара. Очень часто внутри барабанов котлов устанавливаются циклонные сепараторы, которые отделяют водные частицы от пара. Также применяют жалюзийные сепараторы, такой сепаратор показан на схеме барабана среднего давления.
Для предотвращения выпадения накипи на поверхностях теплообмена котла, в барабан вводят фосфаты, при этом в котловой воде образуются труднорастворимые соединения в виде шлама. Вывод солей из барабана котла достигается за счет продувки.
продувка из барабана котла
Обычно барабан разбивается на чистый отсек и грязные. Вода из чистого отсека продувается в грязный.
Это делается для того, чтобы потерять как можно меньше воды с продувкой. Продувка будет осуществляться из грязного (солевого отсека), где концентрация солей намного выше, чем в чистом отсеке, следовательно унос воды с продувкой из грязного отсека будет ниже.
Грязные отсеки меньше, чистого, поэтому основная часть пара генерируется в чистом отсеке и следовательно общее содержание солей в паре падает. Это называется ступенчатым испарением. Ступенчатое испарение в барабане котла (или за его пределами в случае использования выносных циклонов) снижает затраты на подготовку воды, и затраты на топливо, так как с продувкой мы теряем тепло.
Как осуществляется непрерывная продувка котла
Котловая вода должна быть такого качества, чтобы исключить:
Расчет величины продувки котла:
Продувка определяется в процентах от номинальной паропроизводительности котла:
Согласно пункту 4.8.27 правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ величина непрерывной продуки котла принимается:
Т.е если у Вас к примеру, конденсационная станция с турбиной К-330-240 с расходом свежего пара 1050 т/ч то величина продувки составит 10,5 т/ч.
Соответственно расход пара из котла определяется как разность расхода пительной воды и расхода продувки.
Размер непрерывной продувки при различных режимах работы должен дистанционно поддерживаться по расходомеру непрерывной продувки или регулироваться машинистом котла по требованию персонала химцеха.
Периодическая продувка
Периодическая продувка производится с целью вывода шлама из нижних точек всех коллекторов и направляется в расширитель периодической продувки и далее через барбатёр в промливневую канализацию.
Периодическая продувка, как ясно из названия не носит постоянного характера и производится время от времени. Периодическая продувка ограничена по времени и продолжается не более 30 секунд. Считается, что почти весь шлам удаляется сразу в первые секунды продувки.
Пример с эксплуатации: Периодическая продувка котла №3 проводится в среду и субботу персоналом КТЦ под контролем оперативного персонала химцеха. Каждая панель экранов продувается при полном открытии вентиля периодической продувки в течение 30 сек. При нарушении режимов по требованию персонала химцеха производятся внеочередные периодические продувки. При растопках котла периодические продувки производятся при 20, 60 атм в барабане котла и при достижении номинальных параметров.
Размер непрерывной продувки и время проведения периодических продувок фиксируются в суточных ведомостях экспресслаборатории дежурным лаборантом или начальником смены химцеха.
Продувка котлов: обессоливание или умягчение питательной воды?
Самая распространенная проблема не только для паровых котлов, но и для всего теплообменного оборудования – известковые отложения. Под воздействием высоких температур происходит выпадение в осадок карбоната кальция: трудноудаляемые отложения, более известные, как накипь. Их образование обусловлено присутствием в воде ионов жесткости: кальция и магния. Для удаления этих элементов большое распространение получила установка умягчения. Общий принцип работы установки основан на принципе ионного обмена, т.е. фильтрующий материал установки селективно «забирает» из воды ионы жесткости, «заменяя» их на ионы натрия Na. Вследствие этого, наибольшее распространение системы водоподготовки для паровой котельной получила схема 2-х ступенчатого умягчения с предварительной фильтрацией (в случае присутствия в воде повышенных концентраций мутности и железа). Согласно требованиям, предъявляемым к питательной и котловой воде, нормируется общая жесткость: от 0,02 мг-экв/л и ниже, в зависимости от давления и температуры воды в котле. В применяемой схеме первая ступень умягчения – основная, работает с полной загрузкой, обеспечивая удаление солей жесткости на 99% до 0,1 мг-экв/л, вторая ступень – барьерная, работает в облегченном режиме, обеспечивая удаление оставшегося 1% солей жесткости, что, позволяет достичь нормативных значений.
Как показывает практический опыт специалистов, выбор оборудования химводоподготовки на основе 2-х ступенчатого умягчения не универсален, и зачастую бывает неправильным. В некоторых случаях, паровые котлы, оснащенные такой системой подготовки воды, начинают сбоить еще в процессе ПНР, а добиться их выхода на номинальный режим работы становится невозможно. Связано это с тем, что при подборе оборудования не учитывался показатель солесодержания (или связанные с ним показатели минерализация, сухой остаток и электропроводности) исходной воды. Данный показатель информирует о количественном значении растворенных в воде солей.
Почему же он так важен? Дело в том, что при работе котла подаваемая питательная вода нагревается, превращается в пар, а растворенные соли, попадающие вместе с водой, остаются в котле. При дальнейшей работе, происходит постепенное увеличение концентрации растворенных солей в котловой воде, поэтому солесодержание в котловой воде всегда выше, чем в питательной. Но расти электропроводность (солесодержание) может только до определенного предела, регламентируемого производителем котельного оборудования. Для снижения солесодержания в современных паровых котлах предусматривается система автоматической продувки. Около верхнего уровня воды в котле устанавливается датчик, контролирующий непрерывно электропроводность воды. Данные значения передаются на шкаф управления парового котла, который управляет клапаном верхней непрерывной продувки. При интенсивном повышении, происходит приоткрытие клапана, позволяющее сбросить часть солесодержащей котловой воды (при этом в котел в таком же объеме будет добавляться питательная вода, с меньшим солесодержанием). При сохранении тенденции повышения электропроводности, происходит дальнейшее срабатывание клапана до полного открытия. При тенденции снижения происходит прикрытие клапана. Таким образом, поддерживается регламентируемое солесодержание воды в котле.
При солесодержании питательной воды ≤ 280-330 мг/л (электропроводность 560-660 мкСм/см) поддержание оптимального значения в котловой воде может обеспечиваться открытием продувочного клапана, однако при значениях 400 мг/л (800 мкСм/см) и выше, площадь поперечного сечения не позволит обеспечить достаточный сброс клапаном, что в итоге приводит к постоянному повышению солесодержания (электропроводности) котловой воды до предельных границ, последующему аварийному отключению горелки, и принудительному останову котла.
Продувка котлов по сухому остатку, %, определяют по следующему расчету:
Наиболее оптимальное решение для снижения солесодержания (электропроводности) питательной воды котлов – применение в схеме системы ХВП установок обессоливания (обратного осмоса). Данная установка позволяет снизить солесодержание исходной воды на 99%, с одновременным снижением жесткости до 0,1–0,2 мг-экв/л, т.е. полностью замещает первую ступень при сравнении со схемой умягчения в две ступени. При этом значительно снижаются эксплуатационные расходы, связанные:
– с потреблением таблетированной (или технической) соли;
– с перерасходом газа;
– с увеличением потребления воды для охлаждения продувки.
Из недостатков эксплуатации установки обратного осмоса можно отметить следующие:
– непрерывный сброс стоков с установки (в размере 25% от объема очищенной воды). Однако при достаточно высоком солесодержании (расчетный процент продувки – 25-30%), соответствующий объем воды (и более) сбрасывается из котла продувочным клапаном. При этом температура стока с установки обратного осмоса не превышает температуры исходной воды, а при сбросе продувки дополнительно расходуется газ для нагрева.
– высокое энергопотребление (ориентировочно 0,6-0,7 кВт на 1 м 3 /час обработанной воды),
– необходимость проведения периодической (1 раз в 3-6 месяцев) химической промывки установки.
Практически средний расчетный срок окупаемости установки обессоливания (обратного осмоса) при применении для обработки питательной воды паровых котлов составляет от 18 до 36 месяцев. Модернизация водоподготовительных установок котельных с применением установок обратного осмоса в настоящее время активно применяется на различных предприятиях во многих отраслях промышленности для обеспечения наладки оптимального водно-химического режима.
Для проверки правильности подбора системы подготовки воды, Вы можете воспользоваться калькулятором продувки паровых котлов.
Как выполняется продувка котла
Даже при условии использования качественной воды и постоянного обслуживания периодически возникает необходимость очистки оборудования от шлаков. С этим может помочь продувка котла.
Цель продувки котлов
Подпиточная вода, как правило, содержит примеси, которые при попадании в барабанный котёл аккумулируются, что ведёт к повышенному содержания солей в воде.
Это влечёт за собой необходимость выведения этих веществ из системы водяного цикла. В барабанных котлах используется непрерывный процесс удаления, называемый продувкой.
Цель этого процесса – избавление от шлама, окисленного железа, механического сора, во избежание попадания этих веществ в экраны тепловой установки и концентрирования в коллекторах. Вода должна удовлетворять нормам, указанным в документации оборудования, инструкциях водно-химического режима.
Промыв проводится на рабочем оборудовании сотрудниками котельной по распоряжению специалиста по химическому контролю до двух раз в сутки в зависимости от цвета воды.
Продувка парового котла
При испарении воды в паровом оборудовании на поверхности нагрева оседают соли, которые при дальнейшем нагреве поступают в виде шлама в нижних узлах котла. Это приводит к ухудшению теплообмена и увеличению расхода топлива, а в конечном счёте к повреждению труб, барабана.
Поэтому важно обеспечить работу оборудования без накипи и своевременную вентиляцию топки. Для поддержания правильного режима работы и проводится очистка паровых установок, то есть выведение посторонних примесей вместе с водой. Продувка бывает двух видов, которые подробно рассмотрим ниже, а именно периодическая – выполняется периодически для удаления шлама из экранов, барабана, коллекторов нижней части котла.
Этот процесс быстрый, но с большим расходом воды. Сброс воды производится в охлаждающий расширитель перед попаданием в канализацию. Непрерывное же промывание паровых котлов отводит примеси постоянно из верхней части котла. Вода поступает в сепаратор, где пар и вода разделяются.
Водогрейный
Чтобы увеличить устойчивость работы, водогрейные котлы подключаются в систему отопления через водоводяные теплообменники.
Подпиточная вода в котле должна быть высокого качества, для этого проводится непрерывная и периодическая продувка замкнутого контура. Данная процедура позволяет исключить содержание соединений железа.
Виды продувки
Как было сказано выше различают два типа очистки: периодическая и непрерывная. Первая предназначена для избавления от шламовых примесей, а вторая для обеспечения необходимого минимального уровня содержания солей в котловой воде. Частота периодической и объём непрерывной продувок определяется специалистами по техническому обслуживанию.
Периодическая продувка
Этот вид выполняется двумя сотрудниками при уровне воды в барабане больше среднего. При этом один непосредственно осуществляет промыв, а второй контролирует уровень воды.
Периодическое промывание осуществляется в несколько этапов:
После завершения процесса следует убедиться в закрытии всех вентилей и линия герметична. Время начала и окончания процедуры отображается в журнале смены.
При периодическом промыве производится отвод воды с примесями из нижней части котла. Помимо этого промывание помогает уменьшить уровень содержания солей в котловой воде. Качество процедуры определяется прибором по измерению давления в линии.
Непрерывная продувка котла
Непрерывная продувка выполняется через открытый на постоянной основе вентиль, который располагается на линии промыва, из верхней части котла. Вокруг барабана укладывается труба с отверстиями для равномерного поступления воды.
Это необходимо для избавления от солесодержащей воды, которая замещается таким же объёмом более чистой подпиточной водой. Как правило, объём промывания составляет до 3% воды. Этого достаточно для поддержания необходимого уровня содержания солей в воде.
Специалист по химическому анализу определяет количество солей в воде, и в зависимости от этого устанавливается процент отвода воды. Вода из котла поступает в сепаратор, где происходит разделение пара и воды, пар поступает в деаэратор, а загрязнённая вода после охлаждающего расширителя в канализацию.
Схемы продувки котла
На рисунке представлена схема проведения непрерывной и периодической продувок парогазовой установки мощностью 450 кВт. Насыщенный пар из расширителя непрерывной продувки направляется в сепаратор пониженного давления. Паропровод снабжён запорными вентилями и обратным клапаном.
Дренаж из РНП поступает в ёмкость чистых стоков. После РНП жидкость поступает в расширитель периодической продувки, а после этого загрязнённая вода сбрасывается в сливной бак из котла.
Чертеж паропровода из сепаратора непрерывной продувки к деаэратору
На данном проектном чертеже отображена конструкция паропровода низкого давления из РНП в атмосферный деаэратор. Паропровод снабжён запорной арматурой и обратным клапаном во избежание попадания пара в расширитель.
Чертеж выхлопа от предохранительного клапана РНП
На данном чертеже отображён трубопровод выхлопа от предохранительного клапана расширителя непрерывной продувки. Он проходит к главному корпусу и затем направляется на крышу (не выше 2 м) для обеспечения безопасности сотрудникам. На трубопроводе выхлопа устанавливается гидравлический затвор для отведения дренажа.
Чертеж выпара из расширителя периодической продувки
На рисунке представлен выпар из РПП. Его выводят на пределы помещения. В отличие от выхлопа, выпар отводится постоянно. Выпар необходимо охлаждать, для чего используют устройство подачи холодной воды в трубопровод (охладитель выпара).
Сепаратор непрерывной продувки
Сепаратор непрерывной продувки предназначается для получения из продувочной котловой воды вторичных энергоресурсов в виде сухого пара и горячей воды. Процесс протекает при падении давления насыщения от рабочего давления пара в котлоагрегате до давления среды в баке-сепараторе.
Полное разделение сред протекает под воздействием центробежных сил, которые задаются тангенциальным вводом горячей воды в бак сепарации. Устройство, с центробежной сепарацией, предназначенное для отделения мелких капель воды из пара. После его применения получается пар с высокой степенью сухости, что допускает его вторичное использование в технологических производственных процессах.
Сепаратор непрерывной продувки применяются не только в продувочных схемах, но и в линиях возврата конденсата от промышленных и технологических потребителей. Тем самым повышается общий КПД котельной установки за счет сокращения тепловых потерь в водяном тракте котла.
Назначение сепарационного устройства для продувки
В паровых водотрубных котлах барабанного типа, работающих как в схемах с естественной, так и с принудительной циркуляцией котловой воды, остро стоит вопрос очистки ее от высокого солесодержания.
Оно повышается при каждом новом цикле циркуляции котловой воды, поскольку сухой пар не имеющий примесей отводится потребителям, а все соли остаются в котле. Излишние соли отлагаются на внутренних поверхностях котловых труб, что для них является губительным.
В местах образования накипи образуется местный перегрев стенки трубы с последующим ее разрывом и созданием взрывоопасной ситуации в топке.
Для поддержания требуемой концентрации солей в водяном тракте котла, излишнюю соль сбрасывают с помощью выполнения периодической и непрерывной продувки котла. Процент продувки устанавливается по результатам водно-химического режима и мощности котла, он ограничивается государственными нормами не выше 5 % его паропроизводительности.
Для мощных котлов продувка составляет десятки тонн горячей воды в час, и создает серьезные потери в тепловом балансе котельной.
Для того чтобы максимально использовать вторичную энергию от продувочной воды в паровых котлах применяют сепараторы продувки, которые за счет расширения и вращательного движения поступающей среды, разделяют ее на пар и воду для вторичного применения. Устройство также удаляет лишние соли из котла, дренируя их из бака-сепаратора в виде шлама.
Устройство сепаратора для сбросных вод от непрерывной продувки
Сепаратор имеет несложное устройство, корпус его выполнен в форме вертикальной цилиндрической емкости, работающей под давлением. Исходя от допустимого давления, донышки корпуса выполняются плоскими либо эллиптической формы. Подвод продувочной воды в бак может иметь сплющенную форму либо круглое сечение.
Закручивание потока входящей горячей воды производится с помощью подачи ее на стенку бака-сепаратора, благодаря размещению внутри специальных направляющих приспособлений. Как правило, расход продувки на сепарационное устройство устанавливается не ниже 1% от паропроизводительности котлоагрегата.
В самом низу имеется дренажный штуцер для периодического освобождения сепаратора непрерывной продувки от шламовых загрязнений. Водяной уровень в баке поддерживают в автоматическом режиме регулятором поплавкового типа.
Принцип работы сепаратора
Выполнение сепаратором разделения горячей воды с давлением в барабане котла на паровую и водяную составляющую происходит за счет увеличения объема корпуса и придания вращательного движения продувочной воде через приемный патрубок.
Разъединение пара и воды протекает в центральной части сепаратора. Пар, под воздействием вращательного движения, поступает в паровую область и через верхний патрубок отбирается для вторичного использования. Вода, стекая по стенкам бака в нижнюю часть сепаратора, образуя определенный водяной объем и выходит для дальнейшего использования через отводной патрубок.
Продувка котла выполняется после анализа проб котловой воды, если будет установлено, что содержание в ней превышает допустимую норму. Анализ выполняет оперативный персонал цеха химводоподготовки с периодичностью установленной картой водного режима котла, как правило, каждые два часа.
Обслуживание сепаратора продувки
Лаборант ХВО доводит до сведения старшего смены результат анализа, который принимает решения о проведении периодической продувки. Непрерывная продувка осуществляется постоянно. Продувочная вода направляется в сепаратор и поступает по входному патрубку тангенциально, что закручивает поток жидкости. Сплющенное сопло на входе в бак увеличивает центробежный эффект.
Схема работы сепаратора и действия оперативного персонала:
Модификации
Серийные сепараторы непрерывной продувки в России выпускаются всеми котлостроительными заводами согласно ТУ 3113-017-00210714 от 2008 года. Размеры баков-сепараторов продувки находятся в пределах от 300 до 800 мм.
Они способны принять объем сбросной воды от 0.15 до 0.7 м3 и применяются для барабанного парового и прямоточного котла.
Наиболее популярные сепараторы непрерывной продувки:
Данная модификация сепараторов вверху корпуса имеет сепарирующий механизм закрепленный болтами к монтажному кольцу. Он состоит из комплекта отогнутых особым образом направляющих лопаток, предназначены для тонкой сепарации микроскопических капелек влаги от пара.
Конструкция имеет автоматическую систему поддержания уровня отсепарированной жидкости в рабочем баке. Для этого в патрубке Ду 150 внизу емкости установлен поплавковый регулятор. Для того чтобы наблюдать за уровнем пара и отсепарированной воды, внутри корпуса устанавливается водомерное стекло с продувочными кранами, чтобы проверять их работоспособность.
Контроль рабочего давления пара выполняется по пружинному манометру с давлением до 16 атм., оборудованного 3-х ходовым краном для продувки импульсной линии и контроля правильности показания.
Сепараторы продувки имеют высоконадежную конструкцию, выполняются из качественного толстостенного металла, способны работать в высокотемпературном режиме, под высоким давлением и в коррозионной среде.
Поэтому они имеют большой срок эксплуатации не менее 20 лет и хорошие гарантийные условия — три года с момента отгрузки покупателю.
Сепаратор непрерывной продувки — важный элемент в схеме котельной, он выполняет три основные функции для безопасной и экономичной работы парового котлоагрегата: поддержание солевого баланса в водяном тракте котле на уровне установленных норм, вывод шлама из котла и использование тепла от вторичного парообразования для повышения общего КПД котельной установки.
Специалисты подсчитали, что тепло продувочной воды в сепараторе выгодно использовать уже при объеме продувки 0.27 кг/с. В котельной тепловой схеме есть достаточно много точек, где можно использовать это тепло.
Например, ее подают в качестве греющего теплоносителя на водоводяной теплообменный аппарат для нагрева исходной воды. Грязная шламовая вода из сепараторного бака поступает еще в один охладитель либо барботер, где отдает тепло, понижая свою температуру до 45 С, а после выходит в общекотельную канализацию.