Новости:

24.01.2012 / Прорехи в тепловой защите

Андриян Алексеев 
Журанал "Энергоэффективность и
энергосбережение", №1/2012  

Повышение эффективности действующих энергоблоков тепловых электростанций - одна из сложнейших задач современной энергетики. Увеличение ресурса эксплуатации энергоблоков, удлинение межремонтных интервалов, сокращение сроков ремонтов и внедрение энергосберегающих технологий - необходимые условия для ее решения, и именно они находятся в фокусе внимания практиков и представителей прикладной науки. 
Реальность такова, что потери при производстве тепловой энергии в окружающую среду значительно превышают нормативные. Исследования, которые в течение нескольких лет проводят специалисты ГК «Барамист», показывают, что главными причинами этого являются: применение морально устаревших изоляционных и обмуровочных материалов, несоблюдение режимов разогрева обмуровки котлоагрегатов во время пуска, а также неоправданно длительные сроки внедрения новых технологий и научных разработок по повышению эффективности тепловой изоляции и обмуровки оборудования. 

Ремонт за ремонтом 

На многих электростанциях по причине сжатых сроков ремонтов и применения устаревших технологий и материалов возникают ситуации, когда огнеупорщики едва закончили работу, а котел уже идет в растопку. В результате весь комплекс выполненных работ по ремонту обмуровки насмарку: бетон и мертель мгновенно разрушаются под воздействием повышенных температур - появляются тепловые пробои и присосы в газовоздушном тракте котла, снижается энергоэффективность блока. В итоге ремонт обмуровки котла нужно начинать заново. В решении проблемы увеличения энергоэффективности работы блоков немалую роль играют теплоограждающие конструкции энергетических котлов. Поскольку срок безаварийной работы теплоиспользующих агрегатов во многом определяется прочностью обмуровки, то вопрос о повышении стойкости теплоограждающих конструкций остается одним из наиболее актуальных. Наши наблюдения и практические выводы совпадают с мнением отраслевых научных специалистов. Так, кандидат технических наук Борис Шойхег подтверждает, что основными показателями, характеризующими физико-технические и эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов, являются: плотность, теплопроводность, температуростойкость, сжимаемость и упругость (для мягких материалов), прочность на сжатие при 10-процентной деформации (для жестких и полужестких материалов), вибростойкость, формостабильность, горючесть, водостойкость и стойкость к воздействию химически агрессивных сред, содержание органических веществ и биостойкостъ. Нельзя также не учитывать тот факт, что основной вектор инновационного процесса в энергетике тесно связан с идеей ресурсосбережения. Требованиям Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…» подчинены разработки всех групп теплоизоляционных и обмуровочных материалов. Требование снижения тепловых потерь, сокращения затрат топлива, а также желание увеличить устойчивость и долговечность обмуровки котлов приводит к необходимости разработки новых технологий и методик эксплуатации. А для этого необходимо глубокое понимание явлений и процессов, происходящих в основных элементах агрегатов, к сожалению, до настоящего времени исследованиям термонапряженного состояния обмуровки энергетических котлов не уделялось должного внимания. Это привело к тому, что современное состояние обмуровки котлов неудовлетворительное, а во многих случаях аварийное. Огромные средства вылетают в трубу. 

Подопытные котлы 

Дело в том, что частые пуски и остановки котлов, отсутствие контроля температуры обмуровки при разогреве котла приводят к значительным температурным градиентам и напряжениям. Это снижает эффективность тепловой изоляции и ресурс ее работы. Поэтому важным аспектом работоспособности обмуровки является ее термонапряженное состояние и зависимость прочностных характеристик огнеупорных материалов и изоляции от данного состояния. Для определения и оценки реальных тепловых потерь в окружающую среду через обмуровку действующих парогенераторов кандидатом технических наук Акмарал Кинжибековой проводились исследования процессов разогрева энергетического котла и разрабатывались рациональные температурные режимы разогрева обмуровки для снижения возникающих температурных напряжений и уменьшения тепловых потерь. В качестве объектов исследования обмуровок паровых котлов с целью определения действительных тепловых потерь в окружающую среду были выбраны паровые котлы марки БКЗ. эксплуатирующиеся на Павлодарских ТЭЦ-2, ТЭЦ-3 и Экибастузской ТЭЦ. При определении действительных тепловых потоков была использована методика, по которой удельный тепловой поток рассчитывают в зависимости от измеренных температур наружной поверхности теплозащитного ограждения котла и окружающего воздуха. для повышения точности исследований вся поверхность обмуровки была разделена на зоны. Тепловые потоки определены для стационарного состояния данных агрегатов. На основе получен ной температурной карты рассчитаны тепловые потоки через обмуровку исследуемых котлов. Были выполнены оценки эффективности обмуровки исследуемых объектов, а также истинного их состояния. Выяснилось, что реальные тепловые потоки через обмуровку данных агрегатов значительно превысили расчетные значения (от 1,53 до 2,87 раза), что подтверждает их неудовлетворительное состояние.   Наихудшее состояние наблюдалось у тепловой защиты котла БКЗ-75-39, обмуровка которого состоит из трех слоев: огнеупорного шамотного кирпича, теплоизоляционного диатомитового кирпича и минеральной ваты. Подобная теплоограждающая конструкция используется при обмуровке котлов на протяжении многих десятков лет и не соответствует современным требованиям энергосбережения ввиду применения морально устаревших материалов. Также следует помнить, что наиболее ответственным периодом в работе обмуровки котла является ее разогрев, особенно из холодного состояния. Именно в этот промежуток времени возникают максимальные температурные перепады и термические напряжения. Резкий подъем температуры обмуровки в период пуска и разогрева котла, а также различные коэффициенты теплового расширения слоев обмуровки являются причиной возникновения разрушений теплоограждающих конструкций. Линейное расширение одного погонного метра кладки шамотного кирпича при температуре 800 0С составляет 4 мм. Не надо обладать богатым воображением для того, чтобы представить последствия нарушения графика разогрева обмуровки - разрушение кладочных швов, выпирание и разрушение кладки, защемление креплений поверхностей нагрева, повреждения труб. Список можно закончить, дойдя до необратимой деформации каркаса котла. Кроме этого, были проведены исследования режима разогрева обмуровки парового котла БКЗ-75-39. Максимальная плотность теплового потока через обмуровку в этот период составила 812 Вт/м2, что превышает нормативные данные (348 Вт/м2), установленные Правилам и технической эксплуатации, в 2,3 раза. В ходе наблюдений выявлено значительное превышение напряжений в шамотном и диатомитовом слоях над допустимыми значениями. Максимальное значение напряжения сжатия в шамотном слое больше допустимого почти в 4 раза, а напряжения растяжения - в 9 раз. Определено, что сжатие теплоизоляционного слоя из минеральной ваты, возникающее вследствие значительных температурных напряжений в обмуровке, приводит к уменьшению толщины слоя минеральной ваты в стационарном состоянии на 26-28 мм. Таким образом, в результате расширения кладки толщина теплоизоляционного слоя обмуровки котла уменьшается в среднем на 22 % от первоначального значения. Проведенные нами исследований влияния сжатия на теплофизические свойства волокнистых теплоизоляционных материалов доказали, что вследствие теплового расширения огнеупорного слоя происходит сжатие теплоизоляционного материала, что приводит к снижению термического сопротивления тепловой изоляции. Это объясняется как уменьшением толщины изоляционного слоя, так и повышением теплопроводящих свойств уплотненного материала . 

Потери в рамки нормы 

Восточный институт огнеупоров проводит исследования состояния существующей обмуровки до реконструкции и после, выполненной с применением современных теплоограждающих конструкций. Практика показывает, что использование современных инновационных материалов в некоторых случаях снижает тепловые потери технологического оборудования на 35-60 %. При этом опыт эксплуатации обмуровки во время пуска котла из холодного состояния выявил необходимость контроля над внутренней температурой огнеупорной кладки. В связи с этим разработаны метод контроля температур и более рациональные режимы разогрева обмуровки котла, которые позволили уменьшить негативное влияние пусковых операций на тепловое состояние агрегата. По предложенному режиму разогрева обмуровки на первом этапе разогрев обмуровки происходит плавно. Это позволит предварительно разогреть обмуровку и снизить темп нарастания температурных напряжений. Максимальные напряжения в шамотном слое при данном варианте разогрева обмуровки на 30 % меньше, чем в существующем варианте. Тепловые потери в процессе разогрева котла, соответствующие данным напряжениям и деформациям, уменьшились на 20 %. Для достижения лучших показателей энергоэффектинности тепломеханического оборудования ГРЭС, ТЭЦ специалистами ГК «Барамист» предлагаются комплексные варианты минимизации тепловых потерь через теплоограждающие конструкции котлоагрегатов с целью увеличения ресурса их эксплуатации, снижения затрат на топливо, увеличения межремонтных интервалов, сокращения сроков и стоимости ремонтов. Разработаны, внедрены и успешно применяются современные теплоограждающие конструкции, которые используются при про ведении работ по ремонту и реконструкции обмуровки тепломеханического оборудования на предприятиях энергетики. Огнеупорная кладка из кирпича шамотного заменяется плитой ШБИ - вибропрессованым, термообработанным изделием в два раза тоньше кирпича и, соответственно, меньшим коэффициентом теплового расширения. Плиты монтируются с применением муллитокремнеземистой бумаги в качестве прокладки для уплотнения стыков и компенсации тепловых расширений. Теплоизолирующая кладка из диатомитового кирпича заменяется керамоволокнистым картоном КВК-200. Картон укладывается насухо, со смещением стыков, что сокращает теплопотери. Маты минераловатные заменяются слоем иглопробитых одеял Файбер Бланкет С 96 для создания демпфирующего теплоизоляционного слоя. Подобная конструкция обмуровки позволяет получить стабильные, ниже предусмотренных нормами, параметры тепловых потерь. Кроме того, предложенный вариант избавляет от необходимости применения «мокрых» процессов при монтаже обмуровки, сокращает трудозатраты и сроки про ведения работ. По оценке подрядных организаций применяющих новые технологии и материалы, сокращаются затраты при замене теплоизоляции в среднем на 20 %, снижаются тепловые потери на 15-20 %. При этом уменьшается потребление топлива в среднем на 1-5 %. Таким образом, применение современных теплоизоляционных и обмуровочных материалов при выполнении работ по монтажу и ремонту тепломеханического оборудования ведет к снижению потребления топлива, сокращению количества используемых материалов, увеличению оборачиваемости материалов и в результате позволит укрепить конкурентные позиции как монтажно-ремонтным предприятиям, так и эксплуатирующим организациям.  

 

Поделиться:   

Архив

Copyright © 2011 | Baramist, Все права защищены
Разработка сайта IDWORKING