Повреждения водогрейных котлов типа ПТВМ
При эксплуатации котлов типа ПТВМ (они используются в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Перми, Краснодаре, Омске, Улан-Удэ и т. д.) основными причинами неполадок и отказов в работе являются: нарушения правил технической эксплуатации – работа с отключенными технологическими защитами, без режимных карт, с поврежденной обмуровкой и со свищами в трубах поверхностей нагрева, с несоблюдением норм качества подпиточной и сетевой воды; эксплуатация котла на давлении ниже рекомендованного заводом-изготовителем; дефекты изготовления ряда узлов котла и недостатки конструкции (большое количество горелок, затрудняющих организацию и наладку топочного режима, тесное расположение горизонтальных ширм конвективной части, собранных попарно в секции, отсутствие дымососа и регулирующего шибера за котлом, обмерзание лопаток дутьевых вентиляторов); низкая ремонтопригодность при полуоткрытой компоновке, которая не позволяет качественно производить внеплановые ремонты в зимнее время; высокая повреждаемость металла труб поверхностей нагрева при коррозии, образующейся из-за низкой температуры воды на входе в котел и водных обмывок; занос отложениями конвективной поверхности, выполненной с малым шагом, что увеличивает аэродинамическое сопротивление котла и еще более лимитирует нагрузку; недостаток тяги и дутья; некачественная обмазка амбразур горелок, в результате чего в неровностях и щелях обмазки происходит завихривание и горение газа, что вызывает ненормальную работу горелок и разрушение амбразур. На котлах с принудительной циркуляцией возможны неполадки и аварии при нарушении циркуляции в котлах (аварийный останов) или срыв сетевых насосов, разверка различных контуров и др.
Известно, что газомазутные водогрейные котлы типа ПТВМ имеют конструктивные недостатки. Исследованиями, проведенными СПО «Союзтехэнерго» на котле ПТВМ-100 с расчетной теплопроизводительностью 100 гкал/ч, номинальным расходом воды 2140 т/ч, работающем на высокосернистом мазуте, установлено, что при определенных эксплуатационных условиях в поверхностях нагрева возникают нарушения гидравлического и температурного режимов; которые могут привести к повреждениям труб. Опыты проводились на Таллиннской ТЭЦ в широком диапазоне режимов прямоточного котла с двухходовой схемой. Ограничение теплопроизводительности котла по верхнему пределу было вызвано нехваткой тяги.
В опытах с недогревом воды до кипения менее 20-25˚ С были выявлены нарушения гидродинамики в гидравлической системе котла и поверхностях нагрева. Нарушения начинались в основном с опрокидывания движения воды в трубах фронтового и заднего экранов, имеющих опускное движение воды. Опрокидывание происходило в наиболее обогреваемых трубах в момент закипания воды в них на выходе (при наличии общего недогрева до кипения в экране) и при значительных разверках температуры на входе в экран из-за отсутствия перемешивания воды после конвективных ширм. Опрокидывание движения среды было устойчивым, с кипением в данной трубе и температурой металла до 220˚ С.
Одновременно с закипанием и опрокидыванием движения среды в трубах выходных кранов обнаружено резкое расхождение среды в двух параллельных потоках котла и кипение на выходе в одном из них (поджатом), при этом возрастало гидравлическое сопротивление котла. Закипание поджатого потока сопровождалось кризисной разверкой температуры в конвективной части. Закипание одного из потоков приводило к снижению общего расхода воды в котел до 1200 т/ч при одновременном увеличении сопротивления и к опасному повышению температуры металла труб. Предотвращать аварию удавалось только срочной разгрузкой котла путем отключения форсунок.
В опытах с расходами воды менее 50 % номинального выявлен систематические опрокидывания движения среды во фронтовых и задних экранных трубах с опускным движением среды. Выявленные недостатки связаны с принятой гидравлической схемой и конструкцией котла ПТВМ-100 (в том числе ПТВМ-50 и ПТВМ-180), так как эти котлы имеют практически одинаковые компоновки поверхностей нагрева и гидравлические схемы. С целью повышения надежности и улучшения условий работы поверхностей нагрева котлов типа ПТВМ на основании результатов испытаний и расчетов предлагается комплекс реконструктивных и режимных мероприятий, изложенных в информационном письме № 5-80 «Изменение гидравлических схем поверхностей нагрева газомазутных водогрейных котлов типа ПТВМ». В условиях недогрева до кипения более 35-40˚ С и расхода воды в котел 60-100 % номинального гидравлический режим поверхностей нагрева был устойчив. Нарушение гидродинамики не отмечалось даже при значительных температурных разверках.
