И вспомогательное оборудование

Конструкция современного СРК обусловлена спецификой процесса регенерации химикатов и свойствами золы черного щелока, имеющей низкую температуру плавления и сильные адгезионные (от лат. adhaesio – прилипание) характеристики. Значительный унос и низкая температура плавления золы, частично уносящейся с дымовыми газами и состоящей в основном из сульфата и карбоната натрия, являются причинами загрязнения поверхностей нагрева, большая часть которых работает в условиях жидкоплавкой и размягченной золы.

Поэтому конструкции современных содорегенерационных котлоагрегатов по сравнению с котлами, работающими на обычных энергетических топливах, имеют ряд специфических особенностей, характерных для всех типов выпускаемых в настоящее время СРК.

Основными из них являются:

• большая высота топок;

• низкие скорости газов на выходе из топки (до 3 м/сек);

• сравнительно низкие тепловые напряжения топочного объема (q_V = 90 - 110 кВт/м³);

• выполнение фестона и пароперегревателя в виде ширмовых поверхностей с большим поперечным шагом (300 – 460 мм);

• применение двухбарабанных конструкций с разряженными, высокоразвитыми котельными пучками;

• устройство горизонтальных сцеживающих подов, охлаждаемых слабонаклонными участками труб переднего или заднего экрана топки;

• выполнение водяного экономайзера с вертикальным расположением труб;

• наличие большого числа мощных паровых глубоковыдвижных обдувочных аппаратов для очистки поверхностей нагрева, включая поверхность водяного экономайзера;

• подогрев воздуха в калориферах.

Все они могут быть классифицированы следующим образом: тип БВ - изготовленные фирмами «Бабкок» и «Бреда»; тип СЕ - изготовленные фирмами «Альстрем», «Тампелла», «Стейн», «Мицубиси», «СМВ» и отечественные содорегенерационные котлоагрегаты.

СРК типа БВ оборудованы традиционной топкой Томлинсона, имеющей наклонный под, форсуночное устройство, набрызгивающее щелок на заднюю и боковые стенки и трехъярусную схему подачи воздуха с размещением вторичного дутья ниже отметки установки щелоковой форсунки.

СРК типа СЕ оборудованы топкой Комбашн, имеющей горизонтальный под декантирующего типа (декантация – технический способ отделения жидких веществ от твердых сливанием), двух- и трехъярусную схему подачи воздуха с вводом верхнего воздуха как по всему периметру, так и через четыре группы тангенциальных сопел, равномерное распределение щелоковых форсунок по периметру топочной камеры. Щелок в топках этого типа разбрызгивается форсунками грубого распыла в топочный объем.

Большая высота топки, небольшие тепловые напряжения и низкая скорость движения дымовых газов обеспечивают максимальное осаждение золы из газового потока на слой огарка до ее соприкосновения с поверхностями нагрева, расположенными над топкой. Выполнение фестона и пароперегревателя в виде ширмовых поверхностей нагрева снижает величину заноса их золой и облегчает их очистку.

Двухбарабанная конструкция СРК с мощными конвективными пучками труб позволяет снизить температуру газов перед экономайзером до 400 – 430 °С, при которой зола не спекается.

Подогрев воздуха производится в паровых или водяных калориферах, так как в случае установки воздухоподогревателя в газовом тракте его поверхность подвергается усиленному загрязнению и коррозии.

Защита пароперегревателей фестоном от непосредственного радиационного тепловосприятия из топки снижает температуру и выравнивает скорость потока газов на входе в пароперегреватель, что облегчает условия его работы.

Топочное устройство. Топка содорегенерационного котла обычно прямоугольного или квадратного сечения внизу ограничена подом, вверху – потолочными трубами, по сторонам – боковыми, передними и задними трубами экранов. Трубы переднего или заднего экранов являются продолжением труб, экранирующих под топки.

На рис. 11 изображены три характерных профиля топочной камеры СРК различных типов.

а) б) в)

Рис. 11. Профиль топочных камер СРК:

а– типа БВ; б – типа СЕ; в – конструкций «Тампелла».

1 – топочная камера; 2 – защитный пучок; 3 – пароперегреватель.

Активный объем топки образован фронтовым, задним и боковыми экранами, в нижней части – трубами пода, а в верхней части – поверхностью, проходящей через первый ряд труб защитного пучка 2. В СРК «Тампелла» ширмы защитного пучка 2 перекрывают топку на всю ее глубину, что связано с размещением пароперегревателя 3 по всему сечению первого подъемного газохода. Это обстоятельство отличает топку СРК «Тампелла» от топок СЕ и БВ, имеющих защитный фестон с длинным вертикальным участком, что в свою очередь связано с компоновкой пароперегревателя.

Основными расчетными характеристиками топки СРК являются: массовая нагрузка пода (массовой расход сухого вещества щелока на 1 м² пода в час); тепловое напряжение топки по объему и сечению.

Указанные расчетные характеристики современных агрегатов безотносительно к их конструкции находятся примерно на одном уровне. Так, массовая нагрузка пода составляет b_F = 500-600 кг/(м²·ч), теплонапряжение топочной камеры по объему q_V = 90 - 110 кВт/м³, теплонапряжение топочной камеры по сечению q_F = 1, 7 - 2, 0 МВт/м².

Теплонапряжения СРК в 1, 5-2 раза ниже допустимых значений, принимаемых для топок на угольном топливе, и в 3-4 раза ниже допустимых величин, принимаемых для газомазутных топок. По значению теплонапряжений топки СРК близки к топкам для сжигания горючих сланцев.

В котельно-топочной технике теплонапряжение топки по объему рассматривается как допустимое по условиям горения. Такой подход правомерен для топок содорегенерационных котлоагрегатов лишь отчасти, так как есть возможность обеспечить горение щелока с минимальными тепловыми потерями и при малых значениях q_V. Дополнительным фактором, влияющим на величины q_V, является высота топки, которая обусловлена необходимостью охлаждения дымовых газов на выходе из топки до температуры 880-900°С, а также значительным загрязнением экранов (коэффициент тепловой эффективности экранов ψ =0, 3-0, 4).

Тепловое напряжение топки по сечению, рассматриваемое для энергетических котлов с целью предотвращения усиленного шлакования экранов (сжигание твердого топлива) и снижения тепловых нагрузок на них (сжигание мазута), применительно к содорегенерационным котлоагрегатам наряду с удельной нагрузкой пода характеризует условия формирования слоя огарка. В этом отношении топка СРК подобна слоевой.

Рассматривая такой важный показатель работы топки, как доля золы, уносимой газами (а_ун = 0, 05), можно сделать вывод, что топка СРК по этому показателю на порядок превосходит камерные топки.

Таким образом, топка содорегенерационного котлоагрегата занимает промежуточное положение между камерной и слоевой топками. Как и при камерном сжигании, в топке СРК обеспечиваются распыление топлива, минимальные избыток воздуха и потери тепла от химического и механического недожога, и, как при слоевом – формируется слой топлива и минимизируется унос золы, при этом по степени осаждения золы топка СРК превосходит все известные типы слоевых топок. Факельно-слоевой способ сжигания щелока удовлетворяет условиям регенерации щелока, а габаритные размеры топки СРК обеспечивают применения этого способа.

На всех СРК предусматривается возможность сжигания мазута или газа в качестве резервного или вспомогательного топлива. Необходимость использования мазута или газа возникает при растопке котла, в случаях повышенной влажности или недостатке щелока, а также для выжига огарка при останове котла. Пусковые (подовые) горелки устанавливаются, как правило, на уровне или несколько выше уровня первичного дутья по всему периметру топки, а нагрузочные - на уровне сопел вторичного дутья

Конструкция экранов. Топочная камера СРК полностью экранирована – степень экранирования равна 1. Развитие конструкций экранов осуществлялось в следующей последовательности:

- гладкие трубы, защищенные чугунными блоками «Бейли»,

- плавниковые трубы,

- гладкие трубы, расположенные с тесным шагом (S = d+1, мм),

- цельносварные газоплотные панели.

Развитие конструкций экранов СРК происходило под влиянием общей тенденции в развитии технологии котлостроения и учитывало постоянно накапливающийся опыт эксплуатации СРК.

Топки современных содорегенерационных котлоагрегатов представляют собой газоплотные конструкции в виде цельносварных панелей или гладкотрубных экранов с обшивкой стальным листом по трубам. В настоящее время для экранов применяются только цельносварные панели, что обеспечивает существенные преимущества при изготовлении и монтаже СРК.

Для гладкотрубных экранов отечественных агрегатов СРК-320, СРК-625 используются трубы диаметром 60 мм, расположенные с шагом 64 мм, для СРК «Альстрем», «Стейн» – трубы диаметром 51 мм с шагом 52 мм, для СРК «Тампелла» – трубы диаметром 60, 3 мм с шагом 62 мм.

Для цельносварных газоплотных панелей отечественных СРК-350, СРК-700, СРК-1400 применяются трубы диаметром 57 мм с шагом 75 мм, т.е. ширина проставки равна 18 мм. Газоплотные панели СРК «Стейн», «Тампелла» состоят из труб диаметром 63, 5 мм с шагом 76, 5 -77 мм, т.е. ширина проставки составляет 13-13, 5 мм. У ряда СРК, прошедших модернизацию, в верхних частях топок еще сохранены плавниковые трубы диаметром 76-83 мм, расположенные с шагом 130-154 мм. Практика эксплуатации СРК с цельносварными газоплотными панелями подтвердила их механическую прочность и надежность.

Конструкция пода топки. Содорегенерационные котлы имеют различное устройство пода топки и его обмуровки (рис. 12).

Динамика развития содорегенерационных котлоагрегатов различных фирм показывает, что по мере увеличения мощности котлов совершенствовалась и их конструкция. Наклонный под топки и изоляция труб экранов на значительную высоту с целью защиты их от наружной коррозии, вызываемой воздействием плава и огарка, сменились соответственно подом в форме горизонтальной чаши с приподнятой леткой и изоляцией труб экранов до летки. Изоляция вертикальной части пода топки быстро разрушается почти на всех СРК, имеющих низкое расположение летки и высокую изоляцию ошипованных труб экранов.

На содорегенерационных котлоагрегатах, имеющих наклонный под и низко расположенную летку, часто наблюдается образование трещин в изоляции пода и течь плава мимо летки.

Опыт показывает, что изоляция пода не разрушается там где горизонтальная и вертикальная части пода, имеющего сплошное экранирование из сваренных между собой труб, изолированы на небольшую высоту (до летки плава).

Существуют три типа конструкции пода топки: наклонный, горизонтальный и слабонаклонный.

Наклонный под применяется в агрегатах, работающих по принципу набрызгивания щелока на стенки топочной камеры. Трубы пода располагаются с уклоном до 5° в сторону летки плава, ошиповываются, и по шипам наносится слой пластичной огнеупорной хромистой массы. Опыт работы таких агрегатов показал, что на поверхности огнеупорной массы не образуется защитный слой застывшего плава, поэтому поверхностный слой огнеупорной массы находится в контакте с движущимся жидким плавом. В связи с этим даже при правильно подобранной массе и технологии укладки практически ежегодно требуется замена набивки пода.

Горизонтальный и слабонаклонный поды используются в агрегатах, работающих по принципу впрыскивания щелока в топочную камеру. В горизонтальной конструкции летки плава приподняты над плоскостью огнеупорной массы примерно на 90 – 100 мм. Собственно огнеупорная масса наносится непосредственно на трубы, как правило, не имеющие ошиповки, с изоляцией вертикальных участков экранов до нижней кромки леток.

Рис. 12. Схемы обмуровки пода содорегенерационных котлоагрегатов:

а – топка с горизонтальным подом и обмуровкой вертикальной части до сопел вторичного дутья; б – то же, с обмуровкой вертикальной части пода до летки; в – топка с наклонным подом и обмуровкой вертикальной части до сопел вторичного дутья; г – то же, с обмуровкой вертикальной части пода до летки;

1 – коллекторы; 2 – экранные трубы; 3 – воздуховоды первичного дутья;

4 – окна для сопел первичного дутья; 5 – лётки; 6 – воздуховоды вторичного дутья; 7 – окна для сопел вторичного дутья; 8 – окна для щелоковых форсунок;

9 – бетон перхромит; 10 – масса перхромит; 11 – минеральное волокно;

12 – мазутные форсунки; 13 – хроморганическая масса; 14 – обшивка;

15 – плитки Бейли.

Горизонтальный под с приподнятой лёткой (декантирующий) образует неподвижный слой плава, который затвердевает и предохраняет огнеупорную массу от разрушения (рис.13). Агрегаты с декантирующим подом эксплуатируются в течение длительного времени без замены огнеупорной массы.

В слабонаклонной конструкции пода трубы находятся под углом до 2°, а уровень летки устанавливается таким образом, чтобы поверхность огнеупорной массы была горизонтальной и покрывалась слоем застывшего плава. Слабонаклонный под рассматривается как потенциально надежная конструкция, чтобы при возможном закипании воды в трубах пода исключить возможность образования паровых мешков.

Рис.13. Схема работы горизонтального пода с приподнятой леткой:

1 – застывший слой плава; 2 – плав; 3 – летка для плава

Покрытие нижней частиэкранов на высоту примерно до уровня вторичного дутья с огневой стороны специальной набивной массой на основе хромита или хромомагнезита связано с наличием в нижней части топки восстановительной атмосферы. Назначение защитной массы – предохранить трубы, находящиеся в зоне воздействия жидкого плава и газообразных соединений восстановленной серы, от коррозионного разрушения. Опыт эксплуатации показал, что набивная масса на вертикальных стенках разрушается в короткий срок. Восстановление защитного слоя является трудоемкой и нецелесообразной операцией. Однако регулярные осмотры СРК других конструкций («Альстрем», «Мицубиси»), не имеющих защиты нижней части топки, выявили, что скорость коррозии труб в этой зоне сравнительно низка. В то же время коррозия экранных труб является серьезной проблемой, с которой пришлось столкнуться при повышении давления в СРК до 6, 4 МПа и выше. Ввод в эксплуатацию СРК, работающих под давлением 6, 4 – 8, 4 МПа, сопровождался серьезными коррозионными повреждениями экранных труб, захватывающими в основном восстановительную часть топки. Опыт работы СРК, эксплуатирующихся при давлении 6, 4 МПа, показывает, что в случае применения труб из углеродистой стали с ошиповкой нижней части экрана замена труб необходима через 4 – 6 лет.

Коррозия зависит от состава топочных газов, химического состава и физического состояния отложений на трубах. Из образующихся на поверхности труб продуктов коррозии наибольшую опасность представляет сульфид железа FeS, так как он не защищает металл от дальнейшего поражения. Усиление коррозии наблюдается при содержании в газовой фазе сероводорода и кислорода в соотношении 1: 1. Любые условия, приводящие к образованию свободной серы, вызывают значительную коррозию. Наиболее вероятны следующие реакции, приводящие к образованию свободной серы:

2Na₂S + 2O₂ = Na₂S₂O₃ + Na₂O;

Na₂S₂O₃ + Q = Na₂SO₃ +S.

Свободная сера непосредственно взаимодействует с железом по схеме Fe + S = FeS.

Температура стенки труб в наибольшей мере определяет скорость коррозии. Для труб из углеродистой стали потери металла достигают недопустимо больших значений при температуре стенки трубы 320-330°С и выше.

На рис. 14 показана зависимость расчетной температуры стенки труб топочной камеры от давления пара в СРК. При давлении 4 МПа расчетная температура стенки трубы на несколько десятков градусов ниже температуры, при которой начинается усиленное разрушение углеродистой стали.

Рис. 14. Зависимость расчетной температуры стенки трубы

от давления пара.

В отечественной промышленности СРК работают при давлении 4 МПа, поэтому коррозионные явления в топке проявляются в отдельных случаях и носят локальных характер (зона леток плава, фурмы первичного дутья), вызванный спецификой эксплуатации СРК. Однако специальные методы защиты труб топок (увеличение толщины стенки углеродистых труб; наварка на трубы высоколигированной стали; использование биметаллических труб) находят применение на практике. Так, совместное сжигание сульфатного и сульфитного щелоков в силу высокой сульфидности плава (до 60%) делает обязательным применение коррозионной защиты труб топочной камеры при давлении 4 МПа. Эксплуатация СРК при совместном сжигании сульфатных и сульфитных щелоков целесообразна при биметаллическом выполнение экранов в нижней части топки и кислотоупорной металлизации труб в ее верхней части.

Биметаллические (компаундные) трубы применяются почти без исключения для обеспечения надежности работы нижней части топочной камеры для СРК с давлением выше 6 МПа. Внутренний слой этих труб выполняется из углеродистой стали, причем толщина слоя выбирается, исходя из расчета на прочность, а наружный слой - из стали аустенитного класса типа Х18Н9, толщина которого определяется запасом на коррозию. Изготовление труб производится горячим прессованием при температуре 1200° С.

Высота компаундной части в различных котлах меняется в широких пределах. Теоретически компаундная нижняя часть необходима лишь в восстановительных условиях, то есть несколько выше зоны подачи вторичного воздуха.

Фестон (Защитный пучок). Фестон предназначен для защиты ширмовых поверхностей пароперегревателя от теплового излучения из топки. В однобарабанных котлах фестон имеет независимый циркуляционный контур. Часть фестона располагается непосредственно в топочной камере, а другая часть – перед кипятильным пучком. Ширмы фестона, расположенные над топкой, той же мембранной конструкции, как и экраны топки. Количество ширм фестона соответствует количеству ширм радиационного пароперегревателя. Ширмы находятся на одной линии с ширмами пароперегревателя, что обеспечивает эффективную защиту нижних гибов труб ширм пароперегревателя от излучения из топки.

Гидравлические схемы. В СРК повреждения парообразующих поверхностей, связанные с неудовлетворительной циркуляцией воды, маловероятны, что объясняется достаточной степенью надежности высоких циркуляционных контуров СРК.

Схема циркуляции двухбарабанного СРК. На рис. 15 показана традиционная схема циркуляции двухбарабанного СРК, из которой видно, что вода из верхнего барабана 8 поступает в нижний 9 по обогреваемым последним рядам труб котельного пучка 1. Из нижнего барабана по необогреваемым опускным трубам 3 (или по стоякам большего диаметра) она проходит в главный распределительный коллектор 10, из которого осуществляется питание фронтового, заднего и боковых экранов. Пароводяная смесь из фронтового и заднего экранов 5 непосредственно вводится в верхний барабан.

Рис. 15. Схема циркуляции двухбарабанного СРК:

1 – опускные трубы котельного пучка; 2 – подъемные трубы котельного пучка;

3 – необогреваемые опускные стояки экранов; 4 – необогреваемые опускные стояки фестона; 5 – экраны; 6 – фестон; 7 – пароотводящие трубы боковых экранов и фестона; 8 – верхний барабан; 9 – нижний барабан; 10 – главный распределительный коллектор; 11 – верхний коллектор.

Из боковых экранов пароводяная смесь направляется в верхние коллекторы 11, а из них по пароотводящим трубам 7 – в верхний барабан. Трубы защитного пучка пароперегревателя (фестона) 6 питаются водой также из нижнего барабана по необогреваемым опускным трубам 4. Пароводяная смесь, образующаяся в трубах фестона, отводится в верхний барабан. Передние ряды труб котельного пучка являются подъемными, их питание осуществляется из нижнего барабана. Циркуляционные контуры экранов, защитного фестона и котельного пучка имеют общий элемент – обогреваемые опускные ряды котельного пучка.

Таким образом, обеспечение надежного опускного движения воды в последних рядах котельного пучка является важным фактором, обуславливающим нормальное питание подъемных труб. Практически это достигается предотвращением кипения в обогреваемых опускных трубах. Котельные пучки размещаются в зонах относительно слабого обогрева, и их опускные ряды омываются газами c температурой 400 – 500 °С. Питательная вода, поступающая в барабан после экономайзера с температурой на 20 – 30°С ниже температуры кипения, равномерно распределяется через перфорированную трубу со сливом в сторону опускных труб. В результате достигаются гарантированный недогрев до кипения циркулирующей воды на входе в опускные трубы и отсутствие кипения в них.

Схема циркуляции однобарабанного СРК. В отечественных однобарабанных СРК применено двухступенчатое испарение.

На рис.16 показана схема циркуляции СРК-700. Барабан котла разделен на чистый отсек с первой ступенью испарения и два солевых отсека, расположенных с торцов барабана, со второй ступенью испарения. Чистый отсек барабана (первая ступень испарения) включает фронтовой и задний экраны топки, 24 ширмы защитного фестона и все экраны конвективного поворотного газохода. Питание всех контуров чистого отсека осуществляется из барабана двумя стояками 1 наружным диаметром 630 мм.

Фронтовой экран состоит из 4 блоков по 32 подъемные трубы диаметром 57× 5 мм, образующих 4 циркуляционных контура. Питание экрана осуществляется из стояков трубами диаметром 133× 5 мм (по 2 трубы на каждый контур). Отвод пароводяной смеси в чистый отсек барабана осуществляется трубами 14 диаметром 133× 5 мм (по 2 трубы от каждого контура).

Задний экран 5 также состоит из четырех контуров. Питание каждого контура идет по двум трубам диаметром 133× 5 мм, связывающим стояк 1 с нижним коллектором. Задний экран в верхней части топки образует пережим, в этом месте каждая труба экрана имеет развилку. Вертикальные трубы необогреваемы. На выходе из них в коллекторе установлены шайбы (8 мм) с таким расчетом, чтобы по необогреваемым трубам проходило не более

3 - 5 % пароводяной смеси. Трубы, образующие пережим, входят в тот же промежуточный коллектор.

Рис. 16. Схема циркуляции однобарабанного СРК:

1 – питательные стояки 1-й ступени испарения; 2 – опускные трубы солевого отсека; 3 – коллектор питания фестона; 4 – блоки фронтового экрана топки;

5 – блоки заднего экрана топки; 6 – блоки боковых экранов; 7 – фестон;

8 – коллектор питания экранов конвективного газохода: 9 – блоки экранов конвективного газохода; 10 – пароотводящие трубы экранов конвективного газохода; 11 – пароотводящие трубы заднего экрана; 12 – пароотводящие трубы ширм защитного фестона; 13 – пароотводящие трубы боковых экранов;

14 – пароотводящие трубы фронтового экрана.

Из промежуточного коллектора выходят 24 трубы диаметром 108× 8 мм, образующие однорядный фестон перед второй ступенью пароперегревателя. Трубы входят в верхние коллекторы фестона (по одному на каждый контур). От каждого верхнего коллектора пароводяная смесь отводится в чистый отсек барабана тремя трубами 11.

Защитный ширмовый фестон состоит из 24 ширм (по 15 труб сечением 57× 5 мм в каждой ширме). Питание ширм осуществляется

из коллектора 3 наружным диаметром 465 мм, соединенного с двумя стояками 1. Пароводяная смесь из верхнего коллектора каждой ширмы отводится одной трубой 12 диаметром 133× 5 мм в чистый отсек барабана.

Экраны конвективного поворотного газохода включают экранирование боковых и задней стен. Боковые экраны состоят из 8 блоков: 6 блоков по 30 подъемных труб диаметром 57× 5 мм и 2 блока

по 12 подъемных труб диаметром 57× 5 мм. Задний экран выполнен из 4 блоков по 30 подъемных труб в каждом. Питание контуров бокового и заднего экранов конвективного газохода 9 осуществляется трубами диаметром 133× 5 мм из кольцевого коллектора 8 наружным диаметром 273 мм, в который поступает котловая вода из стояков 2. Отвод пароводяной смеси от каждого контура осуществляется трубами 10 диаметром 133× 5 мм. Все отводящие трубы объединены в кольцо наружным диаметром 219 мм, соединенное с чистым отсеком барабана. Для повышения надежности циркуляции воды в испарительных контурах экранов конвективного газохода предусмотрены рециркуляционные трубы диаметром 108× 8 мм (по 2 трубы на каждый контур). Подвод котловой воды и отвод пароводяной смеси от однорядного фестона, состоящего из 24 труб диаметром 57× 5 мм и расположенного перед опускным газоходом, осуществляется через нижний и верхний коллекторы, которые соединены непосредственно с нижним и верхним коллекторами контуров боковых экранов конвективного газохода, содержащих по 12 подъемных труб.

В солевые отсеки барабана (вторую ступень испарения) включены боковые экраны 6. Каждый боковой экран состоит из трех блоков: 2 блока по 32 подъемных трубы диаметром 57× 5 мм и 1 блок с 16 подъемными трубами диаметром 57× 5 мм. Питание боковых экранов осуществляется из соленых отсеков барабана: в нижние коллекторы крайних контуров вводится по 2 трубы, в средний – 1 труба. Для выравнивания солесодержания обоих солевых отсеков сделан переброс трубами, на которых установлен шламоотделитель. Эти трубы вводятся в крайний (передний) нижний коллектор бокового экрана. Отвод пароводяной смеси из верхних коллекторов осуществляется трубами 13. Все они включены в солевые отсеки верхнего барабана.

Пароперегреватели. Пароперегреватели содорегенерационных котлоагрегатов работают в напряженных условиях, вызванных тем обстоятельством, что адгезионные свойства пылевого уноса наиболее сильно проявляются в интервале температур от 600 до 850 °С. В этой температурной зоне унос, состоящий преимущественно из сульфата и карбоната натрия, находится в размягченном состоянии и образует на трубах липкие отложения. Именно необходимость надежной очистки труб от наружных загрязнений вызвала применение на СРК ширмовых пароперегревателей. Металл поверхности нагрева пароперегревателя имеет наивысшую в котельном агрегате температуру. Это обусловлено высокой температурой пара и относительно большими удельными тепловыми нагрузками. Поэтому для выходной ступени пароперегревателя применяются легированные стали. Отложения на трубах при определенных условиях могут быть коррозионноопасными, в результате чего даже незначительное превышение температуры пара в отдельных трубах выше среднего значения может привести к недопустимому, по условиям коррозии, повышению температуры стенки трубы, а с развитием и углублением коррозии – к потере прочности трубы. В этой связи конструктивные мероприятия, направленные на уменьшение температурной развертки труб, приобретают исключительное значение. Основным мероприятием в этом плане является разделение всей поверхности пароперегревателя на последовательно включенные по пару части с перемешиванием его перед поступлением в каждую из них.

Пароперегреватели большинства СРК разделены на две ступени, однако лучшей следует считать трехступенчатую компоновку. Пароперегреватели СРК, за исключением некоторых, выполнены в виде ширмовых поверхностей из труб диаметром 42 – 54 мм (на отечественных СРК для ширм первой ступени используются трубы диаметром 38 мм) с толщиной стенки 4, 5 – 6, 3 мм. Ширмы расположены с шагом 364 – 434 мм (S₁/d = 7, 5 – 8). Ширмовые пароперегреватели, хорошо компонующиеся с глубоковыдвижными обдувочными аппаратами, благодаря большому поперечному шагу менее подвержены заносу и при правильном подборе давления обдувки (не менее 1, 6 – 2 МПа) делают возможной длительную эксплуатацию СРК на номинальной нагрузке.

В трехступенчатых пароперегревателях СРК «Тампелла» первая ступень выполнена в виде змеевиковой поверхности с коридорным расположением змеевиков. Относительный поперечный шаг труб S₁/d = 4, 5 – 5, продольный – S₂/d = 2, 7 – 5. Змеевиковые поверхности достаточно разрежены и размещены в зоне температур газов 550 – 650 °С. Применение змеевиков с разреженным расположением труб для первой ступени пароперегревателя СРК является компромиссом между снижением металлоемкости конструкции, с одной стороны, и необходимостью ограничения заносов поверхности – с другой.

Сжигание сульфатного щелока с высоким содержанием щелочных соединений приводит к их налипанию на поверхность и образованию легкоплавких эвтектик (расплавов). Поэтому более предпочтительным является применение ширмовых поверхностей нагрева, расположенных с большими поперечными шагами. В то же время с теплотехнической точки зрения использование ширмовой поверхности в зоне температур 550 – 650 °С менее эффективно по сравнению со змеевиковой, поскольку конвективный теплообмен превалирует над излучением. Практика показывает, что при работе СРК с нагрузками, близкими к номинальной, возникают затруднения в очистке разреженных змеевиковых пароперегревателей, так как с возрастанием уноса и температуры по газоходам начинает проявляться склонность разреженной змеевиковой поверхности к заносу, причем в большей степени для пучка с меньшим продольным шагом.

Котельные пучки. Большая часть находящихся в эксплуатации СРК выполнена по двухбарабанной схеме и имеет развитые котельные пучки (рис.17). Наличие котельного пучка позволяет снизить температуру газов перед экономайзером до 400 – 420°С, что имеет важное значение особенно для экономайзеров с горизонтальным расположением труб по условиям их очистки от наружных загрязнений. Безотносительно к типоразмеру конструкция котельного пучка сохраняется традиционной для каждого типа СРК.

В СРК «Стейн», «Альстрем», «Мицубиси» и в отечественных двухбарабанных агрегатах котельный пучок выполнен относительно коротким и широким с поперечным омыванием газами (рис. 17а). В СРК «Бабкок» и «Бреда» котельный пучок имеет продольное омывание нисходящим и восходящим газовыми потоками с устройством специальной газовой перегородки (рис. 17б), а в агрегатах «Тампелла» он выполняется в виде длинного пучка труб с организацией продольного омывания основной поверхности восходящим потоком газов (рис. 17в).

Рис.17. Котельные пучки СРК

а - тип СЕ; б - тип БВ; в - конструкции «Тампелла».

Особенностью котельных пучков агрегатов «Стейн», «Альстрем», «Мицубиси» является использованием труб с обжатыми концами. Трубы пучка имеют наружный диаметр 63, 5 мм, а по концам обжаты до 51 мм. Этому размеру соответствуют отверстия в барабанах. Такое решение связано со стремлением, с одной стороны, максимально развить поверхность котельного пучка (труба диаметром 63, 5 м имеет поверхность на 25% больше трубы диаметром 51 мм), а с другой - обеспечить требуемую прочность барабанов без излишнего увеличения толщины стенки. Для котельных пучков данных агрегатов характерен также и меньший относительный шаг труб в поперечном направлении (S₁/d=1, 8) по сравнению с агрегатами других типов, однако первые 2 – 4 ряда труб пучка выполняются разреженными с увеличенным относительным шагом S₁/d = 3, 8 – 4, 8.

Рассмотрим работу котельных пучков с точки зрения отложения золы на трубах. При продольном обтекании осаждение частиц происходит вследствие турбулентных пульсаций в потоке дымовых газов в направлении к поверхности нагрева, а при поперечном обтекании - вследствие прямого набегания потока на лобовые участки труб и турбулентных пульсаций на кормовых участках труб. При поперечном омывании трубы наиболее вероятным является осаждение золы в кормовой области, в которую крупные кусочки золы не попадают, а мелкие частички, склонные к прилипанию, приносятся вихревыми токами.

В трубном пучке омывание зависит от взаимного расположения труб. В СРК применяются котельные пучки только с коридорным расположением труб, имеющие преимущество по сравнению с шахматным в отношении заносов. В коридорных пучках при поперечном омывании зона прямого набегания и вихреобразования расположена в промежутках между трубами продольного ряда, а на изменение аэродинамического сопротивления коридорного пучка оказывает влияние главным образом нарастание отложений золы на боковых образующих труб, причем этот процесс протекает достаточно медленно. Поэтому можно считать, что относительный продольный шаг S₂/d практически не влияет на величину отложений, а увеличение относительного поперечного шага S₁/d следует рассматривать как положительный фактор. Последнее обстоятельство существенно тем более, что температура газов на входе в котельный пучок превышает 500 °С, а при этой температуре адгезионные свойства уноса могут проявляться в большей степени.

Практика показывает, что трубы котельных пучков с продольным омыванием в меньшей степени подвержены заносам, чем котельные пучки с поперечным омыванием. Однако слабым местом в продольноомываемых пучках является зона, расположенная над нижним барабаном, в которой газовый поток совершает поворот на 180°, переходя от опускного к подъемному движению. В этой зоне происходит сепарация крупных фракций золы с перекрытием части живого сечения газохода. Эффективным методом борьбы с отложениями этого типа может быть рациональная компоновка обдувочных аппаратов с их размещением непосредственно в зоне вероятного осаждения золы. Занос поперечно омываемых пучков, особенно в начальной их части, может являться фактором, ограничивающим продолжительность непрерывной рабочей кампании СРК, и вызвать необходимость в проведении периодических ручных расшлаковок пучка.

Экономайзеры. Содорегенерационные котлоагрегаты оборудованы водяными экономайзерами, являющимися хвостовыми (низкотемпературными) поверхностями. В экономайзере температура металла имеет наименьшее значение из всех поверхностей, находящихся под давлением. При низкой температуре поверхности стенки могут возникнуть условия для коррозионного повреждения металла вследствие конденсации влаги из дымовых газов. Водяной экономайзер в большой степени подвержен отложениям летучей золы на трубах. Характерным для хвостовой поверхности является низкий температурный напор, особенно на входе в экономайзер.

Технологическая схема СРК в значительной мере определяет размеры и металлоемкость экономайзера. В схемах СРК с газоконтактным испарителем по условиям доупаривания черного щелока температура газов за экономайзером может достигать 300 °С.

В схемах СРК без газоконтактного испарителя с концентрированием щелока до заданного значения на выпарной станции температура газов за экономайзером составляет 165 – 185°С. В этом случае требуется существенное развитие поверхности экономайзера с соответствующим увеличением его габаритных размеров и металлоемкости. Для обеспечения циркуляции воды и ее надежного опускного движения в последних по ходу газа рядах труб котельного пучка необходимо исключить кипение воды в экономайзере и обеспечить гарантированный недогрев до кипения питательной воды, поступающей в барабан. В связи с этим в агрегатах без газоконтактного испарителя применяется метод промежуточного охлаждения питательной воды в воздушно-водяных теплообменниках, суть которого заключается в использовании части тепла воды для нагрева дутьевого воздуха.

Существуют два принципиально отличных типа экономайзеров СРК: горизонтальный и вертикальный. В СРК старых конструкций, как правило, устанавливались горизонтальные экономайзеры скомпанованные с установками дробевой очистки.

Для экономайзеров горизонатльного типа, составленных из гладкотрубных змеевиков диаметром 38-51 мм, расположенных в шахматном порядке, характерны следующие значения относительных шагов: в поперечном направлении S₁/d = 2, 8 – 3, 15, в продольном – S₂/d = 1, 4 – 1, 57. Продольные и поперечные шаги имеют соотношение 2: 1. В ряде агрегатов горизонтальные экономайзеры конструктивно выполняются из труб с продольным оребрением. При этом в верхних пакетах трубы располагаются коридорно с относительными шагами S₁/d = 2 и S₂/d = 2, 15, а в нижних пакетах – шахматно, с относительными шагами S₁/d = 2, 7 и S₂/d = 1, 3. Применение коридорного расположения труб в экономайзере следует рассматривать как конструктивную попытку уменьшить интенсивность золового заноса, так как коридорные пучки по сравнению с шахматными менее склонны к заносу. Однако коридорные пучки менее эффективны в тепловом отношении, поэтому для увеличения тепловоспринимающей поверхности используется оребрение труб.

Несмотря на то, что трубные пучки горизонтальных экономайзеров разрежены, их очистка от наружных загрязнений при помощи дроби являются серьезной проблемой в эксплуатации. Обеспечение удовлетворительной очистки горизонтальных экономайзеров СРК требует высокой плотности дробевого потока (до 900 кг/м²∙ ч) при практически постоянной работе дробеструйной установки. В этих условиях дробевому износу подвергаются не только трубы экономайзера, но и элементы самой дробеструйной установки, что вызывает необходимость проведения промывок экономайзера водой. Опыт эксплуатации показал, что из-за дробевого износа и коррозионного повреждения при частых промывках необходимость в частичной или даже полной замене труб возникала через 3-4 года эксплуатации.

Водяные экономайзеры с вертикальным расположением труб и паровой обдувкой были сконструированы и применены на СРК как альтернатива экономайзерам горизонтального типа. Эксплуатационные преимущества вертикальных экономайзеров оказались столь значительными, что в современных СРК применяются только экономайзеры с вертикальным расположением труб, несмотря на увеличенные габаритные размеры и металлоемкость. Многолетний опыт эксплуатации СРК с экономайзерами вертикального типа подтвердил их надежность и высокую эффективность очистки от загрязнений при использовании паровой обдувки. В конструкциях вертикальных экономайзеров (рис.18) используются плавниковые трубы, расположенные в коридорном порядке с относительным шагом S₁/d ≥ 2.

По условиям очистки конструкция вертикального экономайзера с продольным омыванием (рис.18б) предпочтительней конструкции вертикального экономайзера с наклонными газовыми перегородками (рис.18а), за счет которых характер омывания становится ближе к поперечному.

При модернизации экономайзеров СРК, работающих по схеме с газоконтактным испарителем, можно разместить вертикальный экономайзер в имеющейся ячейке. При этом появляется возможность осуществить некоторое повышение температуры газов за экономайзером, позволяющее улучшить доупаривание щелока в каскадном испарителе и снизить металлоемкость конструкции.

а) б)

Рис.18. Вертикальные экономайзеры СРК

а - «Стейн»; б - «Тампелла».

Необходимость снижения температуры дымовых газов за экономайзером до 165 – 185°С при исключении из схемы газоконтактного испарителя требует существенного развития поверхности вертикального экономайзера. В целях снижения металлоемкости, а также предотвращения кипения воды в экономайзере необходима организация промежуточного охлаждения воды с использованием ее тепла для подогрева дутьевого воздуха.

Для уменьшения поверхности экономайзера целесообразным является и обоснованное снижение начальной температуры питательной воды до 105 – 120 °С, что позволяет увеличить температурный напор и, соответственно, тепловосприятие экономайзера. Возможность снижения температуры питательной воды подтверждается как практикой работы ряда СРК, так и фактической температурой точки росы продуктов сгорания сульфатного щелока, составляющей, по данным испытаний, 85-95 °С.

Каркас, обмуровка котла. Каркаскотласостоит из опор и балок, выполненных из профилей конструктивной стали и является несущей конструкцией котла. Топочные камеры СРК имеют натрубную обмуровку, из-за которой усилия от избыточного давления газов не передаются на основной каркас, а воспринимаются специально укрепленными на экранных трубах поясными балками. Экранные трубы СРК подвешены к балкам перекрытия каркаса и свободно удлиняются вниз. Поясные балки прикреплены к трубам и перемещаются совместно с ними. Линейное расширение балок, находящихся вне обогрева, существенно меньше расширения экранных стен. Для взаимного перемещения балок и труб балочные пояса разрезаются по углам топки, а крепления самих балок к трубам допускают продольные перемещения вдоль балок. Все они отвечают постав-ленным требованиям и являются достаточно простыми. В конструкции, показанной на рис.19, к экранным трубам в плоскости пояса приварена полоса 1, дистанционирующая трубы. Сверху и снизу полосы к трубам приварены фигурные пластины 2, расположенные с шагом 762 мм. Верхняя и нижняя пластины соединены между собой скобой 3, имеющей вырез по профилю полочки балки 4. Собственно поясная балка свободно опирается на скобы, что обеспечивает перемещение экранов относительно поясной балки. Балочные пояса разрезаны по углам, а крепления на концах балок выполнены таким образом, что их реакции передаются на перпендикулярные им стены. Наличие овальных вырезов на концах поясных балок обеспечивает заданное конечное перемещение балок.

Рис.19. Крепление поясной балки к трубам.

1 – полоса; 2 – фигурная пластина; 3 – скоба; 4 – балка.

Расстояние между поясными балками по высоте топки зависит от прочности экранных труб и самих балок. Обычно расстояние между балками составляет около 3 м и зависит от размеров СРК. Наибольшее возможное по условиям прочности труб расстояние определяется суммой всех действующих усилий. Максимальные нагрузки в содорегенерационных котлоагрегатах приходятся на боковые экраны.

Опорная конструкция пода. На под топочной камеры СРК приходятся существенные весовые нагрузки, складывающиеся из веса подовых труб с водой, изоляции и обмуровки, веса плава и слоя огарка щелока. Указанные весовые нагрузки через подовые балки передаются на боковые экраны. Боковые экраны и трубы пода имеют тепловые перемещения относительно более холодных балок, поэтому конструкция опор предусматривает возможность таких перемещений. При перемещениях экранов относительно подовых балок возникают силы трения, вызывающие изгибающие моменты, которые в совокупности с моментами от весовых нагрузок приводят к дополнительному напряжению в трубах.

Существует два типа опор под подовые балки: первый – опора, размещенная непосредственно на трубах боковых экранов (рис.20); второй – опора, размещенная на нижних коллекторах боковых экранов (рис.21). На рис. 20а изображена широко распространенная в агрегатах «Тампелла» опорная конструкция пода.

а) б)

Рис. 20. Опорная конструкция пода на трубах.

1 – подовая балка; 2 – стульчик; 3 – упоры; 4 – прижимная плита;

5 – промежуточные балочки; 6 – катки.

В зависимости от мощности СРК число подовых балок меняется от 5 до 10. Расстояние между балками составляет 1000-1200 мм. Подовая балка двутаврового сечения 1 свободно опирается на стульчик 2. Опорный стульчик имеет развитую вертикальную стенку, через которую он стягивается с прижимной плитой 4 при помощи болтов, проходящих в зазоры между трубами. Своей нижней плоскостью стульчик 2 и прижимная плита 4 опираются на упоры 3. Упоры приварены к трубам и представляют собой стальной брус сечением 16× 16 мм. Подовые трубы передают нагрузку на подовые балки через промежуточные балочки 5. К балочкам 5 трубы не приварены и имеют возможность свободно перемещаться при тепловом удлинении. В свою очередь балочки приварены к основным балкам 1.

При тепловом расширении котла боковые экраны перемещаются относительно более холодных подовых балок. В месте касания поверхности полки балки и стульчика развивается сила трения скольжения, которая вызывает изгибающий момент относительно места примыкания труб пода и бокового экрана. Конструктивно места примыкания выполняются в виде пластин, привариваемых к трубам пода и бокового экрана и создающих абсолютную плотность соединения. Практика работы СРК показала, что в ряде случаев наблюдаются трещины и даже разрывы по сварке в местах соединения боковых экранов и пода.

Образование трещин и разрывов объясняется возникновением дополнительных напряжений от изгибающего момента рассмотренного типа, а также от изгибающего момента, вызванного смещением приложенной весовой нагрузки относительно оси. Поскольку подовая балка опирается на стульчик, то весовая нагрузка передается на трубы с плечом, равным расстоянию от центра приложения силы до образующей трубы.

Показанная на рис. 20б опорная конструкция пода относится к типу опор, размещенных на трубах боковых экранов. Но в отличие от ранее рассмотренной, эта конструкция практически исключает изгибающие моменты и контактные напряжения в трубах. Подовая балка 1 через катки 6 опирается на опорные стульчики 2. Опорные стульчики размещены по обе стороны труб, поэтому нагрузка действует на трубы симметрично и не вызывает изгибающего момента. При относительных перемещениях подовой балки и опорного стульчика, вызванных тепловым перемещением бокового экрана, возникающая благодаря наличию катков сила трения качения на порядок меньше силы трения скольжения. Поэтому изгибающий момент от силы трения качения незначителен, а симметричное приложение нагрузок исключает также и контактные напряжения в трубах.

На рис. 21а показана опорная конструкция пода, широко применяемая в агрегатах типа СЕ.

а) б)

Рис. 21. Опорная конструкция пода на коллекторах.

1 – подовая балка; 2 – стульчик; 3 – тяга; 4 – зажимная гайка;

5 – промежуточная балка; 6 – катки.

На рис.22 показана конструкция ограждения топочной камеры, экранированной гладкими трубами. Эта конструкция относится к типу газоплотных обмуровок с обшивкой стальным листом по экранным трубам, на которые устанавливаются стальные листы внутренней обшивки 1. Листы внутренней обшивки, имеющие отбортовку, крепятся на сварке к опорным швеллерам и гребням, приваренным к трубам. Зазоры между трубами и внутренней обшивкой заполняются огнеупорным бетоном с хромитовым наполнителем 2.

Рис. 22. Ограждение топки, экранированной гладкими трубами.

1 – лист внутренней обшивки; 2 – огнеупорный бетон с хромитовым наполнителем; 3 – стальные крючья; 4 – минеральная вата; 5 – металлическая сетка; 6 – металлический лист.

К листам внутренней обшивки в коридорном порядке с шагом 300 мм приварены стальные крючья 3 диаметром 3 мм, служащие для закрепления теплоизоляционных матов и минеральной ваты 4. Маты устанавливаются в два слоя, каждый толщиной 60 мм. Поверх слоя теплоизоляционных матов помещается металлическая сетка 5. С наружной стороны ограждение обшивается металлическими листами. Листы наружной обшивки 6 крепятся к поясным балкам и служат для защиты изоляции от механических повреждений. Внутренняя обшивка, выполненная из стальных листов толщиной 2 – 3 мм, плотно примыкает к тыльной поверхности экранных труб. Предельная температура применения углеродистой стали по условиям окалинообразования не должна превышать 450 °С, именно поэтому обшивка стальным листом по экранным трубам применена в условиях тесного экранирования топочных стен. Непосредственные измерения температуры стального листа, установленного на экранных трубах, показали, что она близка к температуре стенки экранных труб. При этом разность температур в соседних точках, лежащих на линии между трубами и на против них, не превышает 10 °С.

Незначительная разность температур листа и экранных труб объясняется охлаждающим влиянием экранных труб при их контакте. Это охлаждение надежно обеспечивается при s/d < 1, 1. Практически относительный шаг в гладкотрубных экранах содорегенерационных котлоагрегатов составляет 1, 02-1, 07. Благодаря очень малой разности температур листа и экранных труб их линейное расширение практически одинаково и установленные листы не имеют короблений, нарушающих изоляцию.

Толщина рассмотренного типа ограждения равна 125 мм (расстояние от тыльной поверхности труб до щитов наружной общивки). При указанной толщине температура на поверхности наружной обшивки составляет примерно 50°С. Экранные трубы, имеющие температуру 250 – 270°С, удлиняются в значительно большей степени, чем щиты наружной обшивки. Разница температурных перемещений труб и листов наружной обшивки составляет 2, 5 мм на 1 м длины, а в пределах между поясными балками, на которые опираются щиты, разница перемещений достигает 7-8 мм. Поэтому конструкция обшивки предусматривает возможность ее свободного перемещения. Щиты обшивки привариваются только к одной из поясных балок, а к другой – щиты прижимаются с помощью прижимных планок.

В отношении натрубной обмуровки с металлической обшивкой по трубам принято считать, что давление газов при возможных хлопках в топке непосредственно действует на обшивку, а затем передается на элементы, к которым она прикреплена. Поэтому внутренняя обшивка должна обладать достаточной прочностью. Собственно листы внутренней обшивки, имеющие большие линейные размеры и малую толщину, следует рассматривать как мембрану. Так как мембрана обладает большой гибкостью, она не воспринимает изгибающих и скручивающих моментов и рассчитывается только на растягивающие усилия, действующие по всему сечению. Напряжения в щитах невелики и составляют 20 – 26 МПа при допускаемом напряжении на растяжение 120 МПа при температуре 250° С. Результаты длительной эксплуатации показали надежность применения тонкого стального листа в качестве газоплотной внутренней обшивки натрубной обмуровки при плотном экранировании топочной камеры содорегенерационного котлоагрегата.

На рис. 23 приведена конструкция ограждения топочной камеры СРК, экранированной газоплотными цельносварными панелями. В газоплотных цельносварных экранах конфигурация изолируемой поверхности получается сложной и в общем случае нуждается в выравнивании. Выравнивающий слой предназначен для ликвидации длинных каналов вдоль труб, которые образуются при установке плитной изоляции. Эти каналы могут служить проходами для топочных газов при неплотности экранов в работе котла под наддувом. СРК работает с уравновешенной тягой, поэтому необходимость в выравнивающем слое мастичного типа отсутствует.

Рис. 23. Ограждение топки, экранированной цельносварными панелями

1 – гофрированный лист с алюминиевым покрытием; 2 – стальная сетка;

3 – теплоизоляционная плита; 4 – шпилька; 5 – асбестовый шнур.

Длинные каналы между трубами забиваются асбестовым шнуром 5 диаметром 30 мм. Два слоя теплоизоляционных плит 3 толщиной по 60 мм крепятся с помощью шпилек 4, приваренных к проставкам между трубами с шагом 300 мм. Сверху теплоизоляционных плит устанавливается стальная сетка 2. В качестве наружного слоя газо-плотной изоляции применяется тонкий гофрированный лист 1 с алюминиевым покрытием. Гофрированным лист установлен с небольшим воздушным зазором, оказывающим влияние на теплопередачу через ограждение. При малых воздушных зазорах, когда конвекция воздуха в воздушной прослойке практически отсутствует, возникает дополнительное термическое сопротивление и температура на поверхности ограждения снижается. Ограждения газоплотных топок СРК, конструктивно выполненных из гладких труб со стальной обшивкой по трубам или из цельносварных панелей, имеют следующие преимущества: значительно снижаются весовые характеристики ограждения, сокращаются сроки и трудозатраты на монтажные и ремонтные обмуровочные работы.

Устройства для очистки наружных поверхностей нагрева. По данным Центрального котлотурбинного института, проделавшего ряд анализов плавкости золы, отобранной в различных местах содорегенерационных котлоагрегатов после их останова, усредненная температура начала деформации золы составляет 820°С, плавления – 860°С, а жидкоплавкого состояния – 900°С. Температура плавления золы зависит от ее состава и при значительном содержании сульфида натрия может снижаться до 620°С.

Отложения, образующиеся на трубах экранов топки, носят характер огарка, периодически отваливающегося с труб, или плава, стекающего по трубам на под топки. Поэтому отложения, образующиеся на экранах топки, не лимитируют длительность рабочей кампании содорегенерационных котлоагрегатов и не требуют устройства для их удаления.

Ширмовые поверхности фестона, пароперегревателя и конвективного пучка содорегенерационных котлоагрегатов легко очищаются от наружных загрязнений при помощи паровых обдувочных аппаратов.

Для очистки горизонтальных змеевиковых экономайзеров содорегенерационных котлоагрегатов получили широкое распространение дробеструйные установки с пневматическим и механическим подъемом дроби.

Обдувочные аппараты. Конструктивная схема обдувочного аппарата приведена на рис. 24. Обдувочный аппарат включает в себя: электродвигатель 1, укрепленный на каретке 4; редуктор 3 предназначенный для вращения обдувочной трубы 2; электродвигатель 5 и редуктор 6, укрепленные на монорельсе 7, предназначенные для поступательного движения обдувочной трубы 2; механизм поступательного перемещения обдучовной трубы, состоящий из каретки 4, которая перемещается по полкам монорельса 7, звездочек 8 и бесконечной цепи 9; запорный клапан 10, автоматически открывающий пар в обдувочную трубу после ее выхода на позицию обдувки; механизм, управляющий запорным клапаном 10, состоящий из тяги с клином 11 и рычага 12. Обдувочная труба соединена при помощи сальника с неподвижным паропроводом 13, подводящим к ней пар от запорного клапана. Двутавровый монорельс 7 несет на себе все указанные механизмы, а сам крепится к каркасу котла.

При получении импульса от предыдущего обдувочного аппарата, закончившего свою работу, пускатель включает электродвигатели 1 и 5. При этом включается сигнальная лампа, расположенная на щике программного управления обдувкой. Каретка 4, перемещаясь по монорельсу, вводит обдувочную трубу 2 в газоход. Когда обдувочная труба выходит на позицию обдувки, стержень 14, воздействуя на рычаг, увлекает при помощи тяги клин 11, который через толкатель отжимает запорный паровой клапан, открывающий доступ пара в обдувочную трубу. Пар из обдувочной трубы выходит через сопла, обдувая поверхность нагрева.

Рис. 24. Обдувочный аппарат

1, 5 – электродвигатель; 2 – обдувочная труба; 3, 6 – редуктор; 4 – каретка;

7 – монорельс; 8 – звездочка; 9 – бесконечная цепь; 10 – запорный клапан;

11 – тяга с клином; 12 – рычаг; 13 – неподвижный паропровод; 14 – стержень.

При поступательно-вращательном движении трубы 2 обдувка производится по винтовой линии.

После полного ввода обдувочной трубы внутрь газохода штифт, установленный на приводной цепи 9, воздействуя на концевые выключатели электродвигателя 5, переключает прибор на обратный ход. При этом обдувка поверхности нагрева производится так же, как и при движении обдувочной трубы внутрь газохода.

До того как сопловая головка будет выведена из газохода, стержень 14, воздействуя через рычаг 12 на клин 11, выведет его в исходное положение, и запорный паровой клапан под действием пружины закроется, прекратив доступ пара в обдувочную трубу.

С возвратом обдувочной трубы в исходное положение штифт, установленный на приводной цепи 9, воздействуя на концевые выключатели, отключает электродвигатели 1 и 5, поле чего следующий по схеме прибор получает импульс на включение.

Схема охлаждения леток. Для охлаждения леток, как правило, используется неочищенная производственная вода, поэтому не исключены отложения шлама в проточной части леток и коррозия металла. Кроме того, на большинстве содорегенерационных котлоагрегатов отсутствует контроль температуры охлаждающей воды. Отсутствие контроля затрудняет регулирование количества охлаждающей воды. При недостатке охлаждающей воды перегорают летки, а при избытке струя плава переохлаждается и вследствие повышения вязкости теряет текучесть.

Применение леток, у которых сторона, соприкасающаяся со струей плава, выполнена из нержавеющей стали, значительно увеличивает длительность их службы. Во избежание отложения шлама и коррозии металла следует также рекомендовать охлаждение леток химически очищенной деаэрированной водой или конденсатом. При этом охлаждение летки наиболее целесообразно осуществить в замкнутом контуре циркуляции с автоматическим поддержанием уровня воды в расходных баках и автоматической регулировкой количества подпиточной воды.

Рекомендуемая схема охлаждения леток приведена на рис. 25.

Рис. 25. Схема охлаждения леток химически очищенной деаэрированной водой в замкнутом контуре циркуляции

1 – топка; 2 – летка; 3 – верхний напорный бак; 4 – нижний бак; 5 – насос;

6 – теплообменник; 7 – регулятор уровня; 8 – подпиточная вода.

Как видно из этой схемы, деаэрированная химически очищенная вода поступает на охлаждение летки самотеком из верхнего бака, расположенного выше уровня леток на отметке примерно 14 м. Из кожуха летки вода поступает в нижний бак, расположенный на нулевой отметке, откуда насосом через теплообменник перекачивается обратно в верхний бак. Температура воды, поступающей на охлаждение летки, не должна быть ниже 60 – 65°С, а на выходе из летки 70 – 75°С. При низкой температуре охлаждающей воды в верхней части летки, которая с одной стороны омывается плавом, а с другой – холодной водой, возникают большие напряжения, способствующие разрушению металла. Целесообразно при компоновке СРК с растворителем плава стремиться к установке леток минимальной длины.

Дробление струи плава и использование его физического тепла. Во избежание хлопков и взрывов в растворителях плава необходимо дробление его струи, стекающей из летки, зеленым щелоком (рис.26а), подаваемым специальными насосами рециркуляции. На случай внезапной остановки насосов для дробления стекающего плава должен быть подведен пар низкого давления.

На ряде комбинатов паропровод подводится под струю плава (как и трубопровод зеленого щелока), что не дает должного эффекта (рис. 26 б). Наиболее правильно для дробления струи плава подводить пар так, как это показано на рис. 26 в.

Дробление струи плава паром позволяет не использовать в ряде случаев рециркуляционные насосы зеленого щелока. Однако такое мероприятие может быть рекомендовано там, где имеются мешалки в растворителях, обеспечивающие хорошее перемешивание зеленого щелока. В этих случаях появляется возможность экономии электроэнергии и снижения затрат на ремонт насосов и рециркуляционных трубопроводов.

На некоторых предприятиях для дробления струи плава используется слабый белый щелок, непрерывно подаваемый в растворитель плава, что позволяет экономить электроэнергию, затрачиваемую на привод рециркуляционного насоса зеленого щелока. Однако, вследствие возможных перебоев в подаче слабого белого щелока при неравномерном режиме работы СРК, такое мероприятие не является достаточно надежным.

В баках зеленого щелока за счет физического тепла плава происходит интенсивное испарение воды и увлечение химикатов паром в атмосферу. Таким образом может теряться физическое тепло плава, которое составляет 4 – 5 % в тепловом балансе СРК. Поэтому на ряде предприятий тепло паров, испаряющихся из баков зеленого щелока, используется для нагрева воды в поверхностных теплообменниках. На других предприятиях в атмосферной трубе бака зеленого щелока устанавливаются уголки, которые орошаются слабым белым щелоком, направляемым противотоком к парам испарения.

Рис. 26. Схемы дробления струи плава

а – струей рециркулирующеего зеленого щелока; б – струей рециркулирующеего зеленого щелока и паром, подведенным под струю плава на выходе из летки; в – струей рециркулирующего щелока и паром, подаваемым на струю плава сверху.

1 – топка; 2 – экранные трубы; 3 – фурмы первичного дутья; 4 – под топки;

5 – летка; 6 – коллектор; 7 – водоподводящие трубы; 8 – рециркуляциионный насос; 9 – электродвигатель; 10 – трубопровод подачи зеленого щелока для дробления струи плава; 11 – трубопровод подвода пара для дробления струи плава; 12 – бак-растворитель плава; 13 – привод горизонтальной мешалки растворителя плава.

Пары самоиспарения, контактируя с поверхностью уголков, охлажденных слабым белым щелоком, конденсируются и стекают в бак, нагревая стекающий туда же слабый белый щелок. Со стекающим конденсатом и белым щелоком возвращаются в растворитель плава химикаты, увлеченные парами самоиспарения.