Опасность форсированного режима в котельной системе
Повышение рентабельности многих производств достигается при помощи увеличения выпуска продукции и оборота. Такие действия побуждают к эксплуатации оборудования на максимум производительности. Долгое время эксплуатация котлов на режимах выше максимальной нагрузки (MCR) служила темой для дискуссий. В течение не одного и не двух лет производители давали рекомендации для своего оборудования о длительности пиковых нагрузок 110% MCR от 2 до 4 часов. Конечно же, это сопровождалось вопросом: «Если котел при таких условиях способен проработать 4 часа, то почему бы ему не функционировать в подобном режиме постоянно?». Ответ на этот вопрос, к сожалению, не так уж и просто. Определенная гарантийная нагрузка вспомогательного оборудования котельной установки подразумевает резервы надежности безопасности этих устройств. Последние включают увеличение производительности и статического давления вентиляторов и насосов и тому подобное, например, расширенные возможность систем телеметрии и автоматики. Ни один из элементов вспомогательного оборудования не должен ограничивать возможности конструкторов паровых котлов. Последние должны иметь в этом полную уверенность. Проектирование вспомогательных систем с запасом, в большинстве случаев, дает возможность эксплуатировать котел при пиковых нагрузках более 110% MCR. Интенсификация производства, вызываемая отсутствием ограничений со стороны вспомогательного оборудования, заставляет форсировать котлы, причем иногда весьма сильно, в течение длительного времени.
Физические ограничения в конструкции котла, например, размер топки и паропроводов, вызывают возможность внезапного возникновения серьезных проблем, связанных с уменьшением теплоотдачи и падением давления пара, что в свою очередь снижает рабочую мощность котла. Существуют также и другие не столь очевидные физические ограничения. Эти ограничения являются причиной ряда проблем, которые зачастую ассоциируются со значительным перегревом котла. Сюда можно отнести эрозию труб, металлов, газоходов, золоочистителей; унос паром капельной влаги и твердых взвешенных частиц; разрушение металла труб, обмуровки, газоходов, вызванное кратковременным или длительным перегревом; а также коррозию стенок топки и труб пароперегревателей.
На возникновение проблем, связанных с перегревом котла, весьма сильно влияет тип используемого топлива. Проблемы эрозии, как правило, ассоциируются с твердым топливом, при сгорании которого образуются зола и шлаки. Это, например, дрова, уголь, торф, горючие отходы производства. Форсирование котла, независимо т вида топлива, подразумевает увеличение объема и скорости дымовых газов с соответствующим увеличением (причем в квадратичной пропорции) давления набегающего потока газов. Все это оказывает влияние на процесс эрозии. Помимо этого, возможно возникновение вихревых эффектов в хвостовых газоходах котла, а это также приводит к возникновению локальной эрозии.
Тепловые потоки на топочные краны и перегородки скрупулезно просчитываются конструкторами котлов. Ими же определяется температура стенок труб, обмуровки и прочих поверхностей. Вследствие перегрева котла возникает увеличение перепада давления и изменяется режим циркуляции. Эти два фактора своим воздействием значительно повышают температуру стенок труб и перегородок. Кратковременное или длительное воздействие высоких температур в своем эффекте может выразиться в потере прочности металла труб.
Коррозия и, следовательно, проблемы с ней, возникают при контакте частиц твердого или жидкого топлива с поверхностью тру при высокой температуре. Важно отметить и то, что форсаж топки может привести к распространению пламени на поверхность экранов, а это, само собой, также является причиной местной коррозии.
Правильно сконструированные котлы-парогенераторы в своем большинстве способны эксплуатироваться при нагрузках свыше MCR в течение непродолжительного периода времени. Не вызывает проблем также и эксплуатация периферийного оборудования в пределах физических возможностей. И, конечно же, наоборот, в случае длительной эксплуатации в форсированном режиме свыше MCR возможно возникновение таких долговременных и дорогостоящих проблем в обслуживании котлов, которым не свойственно появляться при кратковременной перегрузке. В тех случаях, когда форсирования парогенераторного оборудования требуют интересы производства, бизнес-решение должно строиться на основе сравнительного анализа доходов от интенсификации производства и удорожания эксплуатации оборудования.
