Эксплуатация котлов
Эксплуатация котлов должна обеспечивать надежную и экономичную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация котлов должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Госгортехнадзора, «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей» и др.
На основе указанных материалов для каждой котельной установки должны быть составлены должностные и технологические инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т. п. Должны быть составлены технические паспорта на оборудование, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов различного назначения и схемы электрических соединений. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала, и только при этом условии он может быть допущен к работе. Знания персонала должны систематически проверяться.
Эксплуатация котлов проводится по производственным заданиям, составляемым по планам и графикам выработки пара, расхода топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды. Обязательно ведется оперативный журнал, в который заносят распоряжения руководителей и записи дежурного персонала о работе оборудования, а также ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах оборудования и мероприятиях по их устранению. Должны вестись первичная отчетность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирующих приборов, и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котлам за определенный период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в определенный условный цвет, установленный ГОСТ. Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Госгортехнадзора, требованиям техники безопасности, санитарно-техническим нормам, требованиям пожарной безопасности и пр. Эксплуатация котлов разделяется на периоды: подготовка и пуск в работу; обслуживание во время работы; останов работающего агрегата; содержание в нерабочем состоянии; ремонт агрегата. При ремонте агрегат находится в ведении ремонтного персонала, во все остальные периоды - в ведении дежурного персонала.
Подготовка и пуск в работу. Порядок пуска и останова котла устанавливается инструкцией. Перед растопкой производят его наружный осмотр, чтобы убедиться в исправности всех элементов оборудования и готовности к пуску. В частности, необходимо проверить исправность оборудования систем пылеприготовления, газового и мазутного оборудования топки, поверхностей нагрева, обмуровки, системы золоулавливания и золоудаления, дымососов и вентиляторов, насосов, арматуры, гарнитуры системы автоматизации и пр. После монтажа или капитального ремонта должны быть произведены щелочение и промывка поверхностей нагрева. Перед растопкой все воздушные краны должны быть открыты, а все продувочные и спускные устройства закрыты, за исключением клапанов для продувки пароперегревателя и системы рециркуляции воды в экономайзере. Наполнение котла производится питательной деаэрированной водой с температурой в начале заполнения (60-70) °С и в конце - не выше 100 °С.
Неравномерный прогрев барабана котла при быстром заполнении его горячей водой может вызвать опасные температурные напряжения внутри его стенок. Максимальные тангенциальные и осевые напряжения на внутренней поверхности барабана, Па, определяют по формуле
где а - коэффициент термического расширения стали, равный 12-10-6 мм/(мм-К); Е - модуль упругости стали, равный (2-2,1) -104 Па; At - разность температур поверхностей стенки, °С; р,-коэффициент Пуассона (0,25-0,33); р - отношение наружного диаметра барабана к внутреннему.
Во избежание возникновений больших внутренних напряжений в металле барабана заполнение котла водой должно проводиться при среднем давлении в течение 1 -1,5 ч и при высоком давлении в течение 1,5-2,5 ч. Заполнять котел водой следует до низшей отметки водоуказательного стекла, так как при начале испарения уровень ее повысится. Газоходы котла перед растопкой должны быть провентилированы в течение 10- 15 мин за счет естественной тяги или включения в работу дымососа. После заполнения водой котла, вентиляции газоходов и продувки газопроводов зажигают газовые горелки, растопочные мазутные форсунки или слой топлива на решетке. Одновременно наблюдают за плотностью котла по уровню воды в водоуказательном стекле. При повышении давления после того, как из воздушников и предохранительных клапанов начнет выходить пар, следует их закрыть. Продувка водоуказательных приборов производится при давлении 0,05-0,1 МПа. При наличии обходного газохода продукты сгорания пропускают помимо экономайзера. При отсутствии такой возможности должна быть включена линия рециркуляции воды. Во избежание коррозии воздухоподогревателя вентиляторы должны включаться при температуре продуктов сгорания за ним не менее 120 °С или воздух должен пропускаться помимо него. Топочная камера должна прогреваться равномерно, для чего следует одновременно симметрично включать несколько горелок или форсунок. Растопка барабанного котла среднего давления должна производиться в течение 2-4 ч, высокого давления - в течение 4 - 5 ч, прямоточного котла - в течение 1 - 2 ч. Включение котла, если он работает на общий паропровод среднего давления, следует производить при давлении на 0,05-0,1 МПа, а высокого давления -на 0,2-0,3 МПа меньшем, чем в общем паропроводе. На рис. 30.1 показан график растопки барабанного котла высокого давления.
Обслуживание во время работы. Ведение режима работы котла должно производиться персоналом по режимной карте, в которой указывают рекомендуемые технологические и экономические показатели его работы при различных нагрузках: давление и температура пара и питательной воды, содержание R02 в газах, температуры газов и разрежения по газовому тракту; коэффициенты избытка воздуха и его давления по воздушному тракту и пр.
Наблюдаемые отступления от рекомендуемых режимов должны устраняться автоматически или воздействием персонала на регулирующие и запорные органы с помощью устройств дистанционного управления или на месте их установки. Производительность установки нужно регулировать таким образом, чтобы обеспечивался нормальный режим работы топки, исключающий ее интенсивное шлакование и тепловой перекос. На электростанциях согласно ПТЭ допускаемое колебание давления пара составляет ± (0,3-0,5) МПа, температура перегретого пара равна ± (10-15) °С при номинальном ее значении 440 °С и ±(5-10) °С при номинальных ее значениях (540-570) °С.
Регулирование температуры пара в некоторых пределу ч может производиться изменением положения факела в топке или коэффициента избытка воздуха. Наружные загрязнения поверхностей нагрева устраняют с помощью имеющихся устройств (обдувочных, вибрационных и дробевых) по разработанному графику. Контроль за состоянием загрязнений поверхностей нагрева осуществляется по температуре газов и сопротивлению газового тракта.
Необходимо следить за исправностью всего оборудования и не реже 1 раза в смену проверять исправность действия манометров, предохранительных клапанов и водоуказательных приборов. Оборудование должно поддерживаться чистым. Особое внимание должно быть обращено на устранение скоплений угольной пыли в помещении. Останов котла. Производится по графику примерно в следующей последовательности: прекращается подача топлива из пылесистем, срабатывается пылевидное топливо в бункере; при слоевом сжигании прекращается подача топлива и дожигаются остатки его на решетке; отключается подача газа к горелкам и мазута в форсунки. После прекращения горения в топке отключают котел от паровой магистрали и открывают продувку пароперегревателя на 40- 50 мин; медленно, в течение 4-6 ч, расхолаживают котел после этого вентилируют газоходы с помощью естественной тяги, а также продувают котел. Через 8-10 ч после останова повторяют продувку и при необходимости ускорения охлаждения пускают дымосос; через 18-24 ч после останова при температуре воды 70-80 °С допускается медленный спуск ее из котла. В период останова наблюдают за уровнем воды в барабане и при необходимости подпитывают водой котел.
При нарушении нормальной работы котла вследствие неисправностей, которые могут вызвать аварию, а также в случаях аварии котел должен быть немедленно остановлен. Последовательность операций при аварийном останове котла остается такой же, как и при плановом.
В частности, необходимо остановить котел в случаях повышения давления сверх допустимого, если оно продолжает увеличиваться, несмотря на принятые меры; упуска воды из барабана и переполнения его водой; прекращения действия всех водоуказательных приборов, манометров или питательных насосов; обнаружения существенных ненормальностей в работе котла - шума, ударов, стуков, вибрации, разрушения кладки и разогрева каркаса, горения топлива в газоходах и т. п. При аварийном останове котел должен быть немедленно отключен от паровой магистрали.
При необходимости останова котла на длительный срок (более 10 суток) он должен быть предохранен от коррозии, возникающей вследствие воздействия кислорода и влаги воздуха. Преимущественно применяют следующие способы защиты: «сухой» способ, при котором внутри барабана и поверхностей нагрева поддерживается отсутствие влаги в заполняющем их воздухе с помощью влагопоглотителей (хлористый кальций в количестве 1 кг/м2, известь - 2 кг/м2 и т. п.); «мокрый» способ, при котором котел заполняется щелочным раствором (при наполнении питательной водой с содержанием 2 кг/м3 едкого натра, 5 кг/м3 тринатрийфосфата или 10 кг/м3 кальцинированной соды); способ «Избыточного давления», при котором за счет подвода пара от других котлов или периодического разогрева путем сжигания топлива в котле поддерживается давление выше атмосферного, что предотвращает доступ в него воздуха. Выбор способа защиты определяется местными условиями.
Ремонт котла. В процессе работы происходит неравномерный износ элементов и частей котла, вследствие чего необходимо систематически производить его ремонт: капитальный - через каждые 2-3 года, а текущий 1-2 года. По мере совершенствования оборудования и его эксплуатации период времени между ремонтами увеличивается. Основными задачами ремонта котла и его вспомогательного оборудования являются устранение причин, вызывающих аварии или неполадки; смена изношенных или восстановление поврежденных деталей; проведение мероприятий по повышению надежности и экономичности работы агрегата и увеличению срока службы деталей и механизмов. Все ремонтные работы должны выполняться в соответствии со специальными инструкциями и указаниями.
Время, затрачиваемое на выполнение ремонта, различно и зависит от характеристики оборудования и объема выполняемых работ. Для котлов с давлением от 4 до 10 МПа простой в капитальном ремонте в зависимости от мощности допускается 14-20, котлов высокого давления-18-20, а сверхвысокого давления и большой мощности - до 40 сут. До ремонта должны быть выполнены все подготовительные работы и, в частности, составлены подробные ведомости дефектов, выявленных в результате наружного и внутреннего осмотров оборудования, а также разработан сетевой график производства работ.
Надзор за котлами. Надзор за котлами с целью предотвращения аварий осуществляется Госгортехнадзором путем их освидетельствования в установленные сроки. Существуют три вида освидетельствования: наружный осмотр, внутренний осмотр и гидравлическое испытание. Наружный осмотр осуществляется инспекторами без остановки котла не реже 1 раза в год. При наружном осмотре обследуются общее состояние агрегата и помещение, в котором он установлен, обращается внимание на состояние обмуровки, топки, паропроводов, арматуры и пр. Контролируется знание персоналом правил технической эксплуатации и инструкций. Внутренний осмотр производится не реже 1 раза в 4 года. Кроме общего состояния оборудования и его эксплуатации, проверяют состояние стенок барабанов и поверхностей нагрева, плотность газоходов и пр. Гидравлическое испытание котла производят 1 раз в 8 лет. Перед гидравлическим испытанием проводят внутренний осмотр котла и освобождают от изоляции все швы барабанов, коллекторов штуцеров, фланцев и т. п.
Результаты освидетельствования котла заносят в его паспорт, в котором должны быть описание установки, чертежи, заводские акты, результаты испытаний и данные завода на ее основные элементы. При неудовлетворительном состоянии установки инспектор Госгортехнадзора имеет право запретить ее дальнейшую эксплуатацию.