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Société par actions russe d'énergie et d'électrification
"UES DE RUSSIE"
INSTRUCTIONS METHODOLOGIQUES POUR ORGANISER LA MAINTENANCE DES SURFACES DE CHAUFFAGE DES CHAUDIÈRES DES CENTRALES THERMIQUES
RD 34.26.609-97
Date d'expiration fixée
du 01/06/98
DÉVELOPPÉ par le Département de l'Inspection générale pour l'exploitation des centrales électriques et des réseaux de RAO UES de Russie
INTERPRÈTE V.K. Pauli
CONVENU avec le Département des sciences et technologies, Département d'exploitation des systèmes énergétiques et des centrales électriques, Département de rééquipement technique, de réparation et de génie mécanique "Energorenovatsiya"
APPROUVÉ PAR RAO "UES de Russie" 26.02.97
Vice-président O.V. Britvin
Ces directives établissent la procédure d'organisation de l'entretien des surfaces chauffantes des chaudières des centrales thermiques afin d'introduire dans la pratique opérationnelle un mécanisme efficace et peu coûteux pour assurer la fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières.
I. Dispositions générales
Un mécanisme efficace et peu coûteux pour assurer la fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières implique principalement l'élimination des écarts par rapport aux exigences du PTE et d'autres documents normatifs et techniques et RD pendant leur fonctionnement, c'est-à-dire une augmentation significative du niveau de fonctionnement. Une autre direction efficace est l'introduction dans la pratique du fonctionnement des chaudières d'un système d'entretien préventif des surfaces chauffantes. La nécessité d’introduire un tel système s’explique par plusieurs raisons :
1. Après les réparations programmées, les canalisations ou leurs sections restent en service qui, en raison de propriétés physiques et chimiques insatisfaisantes ou du développement possible de défauts métalliques, entrent dans le groupe « à risque », ce qui entraîne leur endommagement ultérieur et l'arrêt de la chaudière. De plus, il peut s'agir de manifestations de défauts de fabrication, d'installation et de réparation.
2. Pendant le fonctionnement, le groupe « risque » est reconstitué en raison de défauts de fonctionnement exprimés par des violations des conditions de température et de produits chimiques de l'eau, ainsi que de défauts dans l'organisation de la protection du métal des surfaces chauffantes des chaudières pendant de longues périodes d'arrêt dues à non-respect des exigences de conservation des équipements.
3. Selon la pratique établie, dans la plupart des centrales électriques, lors d'arrêts d'urgence de chaudières ou d'unités de puissance en raison de dommages aux surfaces chauffantes, seule la restauration (ou l'arrêt) de la zone endommagée est effectuée et l'élimination des défauts associés, ainsi que des défauts dans d'autres zones de l'équipement qui entravent le démarrage ou le fonctionnement normal. En règle générale, cette approche entraîne des dommages répétés et des arrêts d'urgence ou imprévus des chaudières (unités de puissance). Parallèlement, afin de maintenir la fiabilité des surfaces chauffantes à un niveau acceptable, des mesures particulières sont prises lors des réparations programmées des chaudières, notamment : le remplacement des surfaces chauffantes individuelles en général, le remplacement de leurs blocs (sections), le remplacement d'éléments individuels (tuyaux ou tronçons de tuyaux).
Dans ce cas, diverses méthodes sont utilisées pour calculer la durée de vie du métal des tuyaux par lesquels il est prévu de les remplacer. Cependant, dans la plupart des cas, les principaux critères de remplacement ne sont pas l'état du métal, mais la fréquence de dégâts par surface. Cette approche conduit au fait que dans certains cas, il y a un remplacement déraisonnable du métal qui, de par sa nature, proprietes physiques et chimiques répond aux exigences de durabilité à long terme et pourrait toujours rester en service. Et comme la cause des premiers dommages reste dans la plupart des cas non identifiée, elle réapparaît après à peu près la même période de fonctionnement et impose à nouveau le remplacement des mêmes surfaces chauffantes.
Cela peut être évité si une méthodologie globale d'entretien des surfaces chauffantes des chaudières est appliquée, qui doit inclure les composants suivants constamment utilisés :
1. Comptabilité et accumulation de statistiques sur les dommages.
2. Analyse des causes et leur classification.
3. Prédiction des dommages attendus basée sur une approche statistique et analytique.
4. Défauts utilisant des méthodes de diagnostic instrumentales.
5. Établir des devis quantitatifs pour l'arrêt d'urgence prévu, imprévu ou planifié à court terme de la chaudière (unité de puissance) pour les réparations courantes de la deuxième catégorie.
6. Organisation travail préparatoire et le contrôle entrant des matériaux de base et auxiliaires.
7. Organisation et mise en œuvre des travaux planifiés de réparation de restauration, de diagnostic préventif et de détection des défauts à l'aide de méthodes visuelles et instrumentales et de remplacement préventif des sections de surfaces chauffantes.
8. Surveillance et réception des surfaces chauffantes une fois terminées travaux de réparation.
9. Contrôle (surveillance) des violations opérationnelles, élaboration et adoption de mesures pour les prévenir, amélioration de l'organisation de l'exploitation.
À un degré ou à un autre, tous les composants de la méthodologie de maintenance des centrales électriques sont utilisés élément par élément, mais il n'existe toujours pas d'application globale dans une mesure suffisante. Au mieux, un abattage sérieux est effectué lors des réparations programmées. Cependant, la pratique montre la nécessité et la faisabilité d'introduire un système d'entretien préventif des surfaces chauffantes des chaudières pendant la période entre les réparations. Cela permettra, dans les plus brefs délais, d'augmenter considérablement leur fiabilité avec des coûts minimes en fonds, en main d'œuvre et en métal.
Selon les dispositions fondamentales des « Règles d'organisation de l'entretien et de la réparation des équipements, des bâtiments et des ouvrages des centrales et des réseaux » (RDPr 34-38-030-92), l'entretien et la réparation comprennent la mise en œuvre d'un ensemble de travaux visant à assurer le bon état de l'équipement, son fonctionnement fiable et économique réalisé avec une certaine fréquence et cohérence, avec des coûts de main d'œuvre et de matériel optimaux. Parallèlement, la maintenance des équipements de centrales existants est considérée comme la mise en œuvre d'un ensemble de mesures (inspection, contrôle, lubrification, réglage, etc.) qui ne nécessitent pas leur dépose pour Entretien. Dans le même temps, le cycle de réparation prévoit T2 - réparations de routine de la deuxième catégorie avec un arrêt planifié à court terme de la chaudière ou de l'unité de puissance. Le nombre, le calendrier et la durée des arrêts pour le T2 sont planifiés par les centrales électriques dans le cadre de la norme pour le T2, soit 8 à 12 jours supplémentaires (en partie) par an, selon le type d'équipement.
En principe, T2 est le temps accordé à la centrale pendant la période de révision pour éliminer les défauts mineurs qui s'accumulent pendant le fonctionnement. Mais en même temps, il est clair que la maintenance doit également être effectuée sur un certain nombre de composants critiques ou « problématiques » dont la fiabilité est réduite. Cependant, dans la pratique, en raison de la volonté d'assurer le respect des objectifs de puissance de fonctionnement, dans la grande majorité des cas, la limite T2 est épuisée par des arrêts imprévus, au cours desquels, en premier lieu, l'élément endommagé est réparé et les défauts qui empêchent le démarrage -le fonctionnement normal et ultérieur sont éliminés. Il ne reste plus de temps pour une maintenance ciblée et la préparation et les ressources ne sont pas toujours disponibles.
La situation actuelle peut être corrigée si nous acceptons les conclusions suivantes comme axiome et les utilisons dans la pratique :
Les surfaces chauffantes, en tant qu'élément important qui détermine la fiabilité de la chaudière (unité de puissance), nécessitent un entretien préventif ;
La planification des travaux doit être effectuée non seulement pour la date fixée dans le calendrier annuel, mais également pour le fait d'un arrêt imprévu (d'urgence) de la chaudière ou de l'unité de puissance ;
Le calendrier d'entretien des surfaces chauffantes et l'ampleur des travaux à venir doivent être prédéterminés et communiqués à tous les intervenants à l'avance, non seulement avant la date d'arrêt prévue selon le plan, mais également de la même manière avant toute éventuelle urgence immédiate ( arrêt imprévu) ;
Quelle que soit la forme de l'arrêt, un scénario combinant réparation et restauration, travaux de prévention et de diagnostic doit être prédéterminé.
II. Système de contrôle statistique de la fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières des centrales thermiques
Dans la gestion de la fiabilité des équipements électriques (en l'occurrence des chaudières), les statistiques de dommages jouent un rôle important, car elles permettent d'obtenir une caractérisation complète de la fiabilité de l'objet.
L'utilisation d'une approche statistique est évidente dès la première étape des activités de planification visant à accroître la fiabilité des surfaces chauffantes. Ici, les statistiques de dommages remplissent la tâche de prédire le moment critique comme l'un des signes qui déterminent la nécessité de prendre la décision de remplacer la surface chauffante. Cependant, l'analyse montre qu'une approche simplifiée pour déterminer le moment critique des statistiques de dommages conduit souvent à des remplacements déraisonnables de tuyaux de surface chauffante qui n'ont pas encore épuisé leur durée de vie.
Par conséquent, une partie importante de l'ensemble des tâches incluses dans le système de maintenance préventive est la préparation du volume optimal de travaux spécifiques visant à éliminer les dommages aux surfaces chauffantes dans des conditions normales de fonctionnement de routine. Valeur moyens techniques le diagnostic est incontestable, cependant, dans la première étape, une approche statistique et analytique est plus appropriée, ce qui vous permet de déterminer (décrire) les limites et les zones de dommages et ainsi de minimiser le coût des fonds et des ressources lors des prochaines étapes de détection des défauts et remplacement préventif préventif des tuyaux de surface chauffante.
Pour augmenter l'efficacité économique de la planification du volume de remplacement des surfaces chauffantes, il est nécessaire de prendre en compte l'objectif principal de la méthode statistique - augmenter la validité des conclusions grâce à l'utilisation de la logique probabiliste et de l'analyse factorielle, qui, sur la base du la combinaison de données spatiales et temporelles, permettent de construire une méthodologie pour augmenter l'objectivité de la détermination du moment critique sur la base de caractéristiques statistiquement liées et de facteurs cachés à l'observation directe. À l'aide de l'analyse factorielle, il convient non seulement d'établir le lien entre les événements (dommages) et les facteurs (causes), mais également de déterminer la mesure de ce lien et d'identifier les principaux facteurs sous-jacents aux changements de fiabilité.
Pour les surfaces chauffantes, l'importance de cette conclusion tient au fait que les causes des dommages sont effectivement de nature multifactorielle et un grand nombre de caractéristiques de classement. Par conséquent, le niveau de la méthodologie statistique utilisée doit être déterminé par la nature multifactorielle, la couverture des indicateurs quantitatifs et qualitatifs et la définition d'objectifs pour les résultats souhaités (attendus).
Tout d’abord, la fiabilité doit être présentée sous la forme de deux composantes :
la fiabilité structurelle, déterminée par la qualité de conception et de fabrication, et la fiabilité opérationnelle, déterminée par les conditions de fonctionnement de la chaudière dans son ensemble. En conséquence, les statistiques de dommages devraient également être basées sur deux éléments :
Statistiques du premier type - l'étude de l'expérience de fonctionnement (endommagement) de chaudières similaires d'autres centrales électriques pour représenter les zones de points chauds sur des chaudières similaires, ce qui permettra d'identifier clairement les défauts de conception. Et en même temps, cela permettra de visualiser et de délimiter des zones focales probables de dommages pour vos propres chaudières, qu'il convient ensuite de « parcourir », ainsi qu'une détection visuelle des défauts, au moyen de diagnostic technique;
Statistiques du deuxième type - assurant l'enregistrement des dommages causés aux propres chaudières. Dans ce cas, il est conseillé de conserver un enregistrement fixe des dommages sur les sections de tuyaux ou les sections de surfaces chauffantes nouvellement installées, ce qui aidera à identifier les causes cachées conduisant à la réapparition des dommages après un temps relativement court.
La tenue de statistiques des premier et deuxième types garantira l'identification des domaines de faisabilité de l'utilisation d'outils de diagnostic technique et du remplacement préventif de sections de surfaces chauffantes. Dans le même temps, il est également nécessaire de maintenir des statistiques cibles - en tenant compte des zones visuellement défectueuses et en utilisant des diagnostics instrumentaux et techniques.
Méthodologie d'utilisation Méthodes statistiques met en évidence les domaines suivants:
Statistiques descriptives, y compris le regroupement, la présentation graphique, la description qualitative et quantitative des données ;
Théorie de l'inférence statistique utilisée dans la recherche pour prédire les résultats des données d'enquête ;
La théorie de la conception expérimentale, qui sert à détecter des relations causales entre les variables d'état de l'objet étudié sur la base d'une analyse factorielle.
Dans chaque centrale électrique, des observations statistiques doivent être effectuées selon un programme spécial, qui est un système de contrôle de fiabilité statistique - SSKN. Le programme doit contenir des questions spécifiques auxquelles il faut répondre sous forme statistique, et justifier également le type et la méthode d'observation.
Le programme caractérisant l'objectif principal de la recherche statistique doit être complet.
Un système de contrôle de fiabilité statistique devrait inclure le processus d'accumulation d'informations sur les dommages, leur systématisation et leur application aux formulaires de surfaces chauffantes, qui sont établis indépendamment des formulaires de réparation des surfaces endommagées. Les annexes 1 et 2 fournissent des exemples de formulaires pour les surchauffeurs à convection et à écran. Le formulaire est une vue de la partie dépliée de la surface chauffante, sur laquelle est marqué l'emplacement du dommage (x) et un index est placé, par exemple 4-1, où le premier chiffre désigne le numéro de série de l'événement, le deuxième chiffre pour un surchauffeur à convection est le nombre de tuyaux dans les rangées en comptant par le haut, pour un surchauffeur à écran - numéro d'écran selon la numérotation établie pour cette chaudière. Le formulaire prévoit une colonne d'identification des causes, où sont inscrits les résultats de l'enquête (analyse) et une colonne de mesures visant à prévenir les dommages.
L'utilisation de la technologie informatique (ordinateurs personnels connectés à un réseau local) augmente considérablement l'efficacité du système de contrôle statistique de la fiabilité des surfaces chauffantes. Lors du développement d'algorithmes et de programmes informatiques pour le SCCS, il convient de se concentrer sur la création ultérieure dans chaque centrale électrique d'un système d'information et d'expertise intégré « Fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières ».
Les résultats positifs de l'approche statistique-analytique de la détection des défauts et de la détermination des emplacements des dommages supposés sur les surfaces chauffantes sont que le contrôle statistique permet d'identifier les sources de dommages et que l'analyse factorielle permet de les relier aux causes.
Il convient de garder à l'esprit que la méthode d'analyse factorielle présente certaines faiblesses, en particulier, il n'existe pas de solution mathématique sans ambiguïté au problème des chargements factoriels, c'est-à-dire l'influence de facteurs individuels sur les changements dans diverses variables d'état de l'objet.
Cela peut être présenté à titre d’exemple : disons que nous avons déterminé la ressource résiduelle du métal, c’est-à-dire nous disposons de données sur l'espérance mathématique des dommages, qui peuvent être exprimées en termes de temps T. Cependant, en raison de violations existantes ou continues des conditions d'exploitation, c'est-à-dire créant des conditions de « risque » (par exemple, violation des conditions chimiques ou de température de l'eau, etc.), les dommages commencent avec le temps t, nettement inférieur à celui prévu (calculé).
Par conséquent, l'objectif principal de l'approche statistique-analytique est avant tout d'assurer la mise en œuvre d'un programme d'entretien préventif des surfaces chauffantes des chaudières, basé sur des informations solides et une base de décision économiquement réalisable, compte tenu du niveau actuel de dommages dans les conditions d'entretien opérationnel et de réparation existantes.
III. Organisation d'une enquête sur les causes des dommages (dommages) des surfaces chauffantes des chaudières des centrales thermiques
Un élément important de l'organisation d'un système d'entretien préventif des surfaces chauffantes des chaudières est l'enquête sur les causes des dommages, qui doit être effectuée par une commission professionnelle spéciale agréée par arrêté de la centrale, présidée par l'ingénieur en chef. En principe, la commission devrait considérer chaque cas de dommage à la surface chauffante comme un événement d'urgence, signalant des lacunes dans la politique technique menée à la centrale électrique, des lacunes dans la gestion de la fiabilité de l'installation énergétique et de ses équipements.
La commission comprend : l'ingénieur en chef adjoint pour la réparation et l'exploitation, le chef de l'atelier chaudière-turbine (chaudière), le chef de l'atelier de chimie, le chef du laboratoire des métaux, le chef du service de réparation, le chef du service de planification et de préparation des réparations, chef de l'atelier de mise en service et d'essais (groupe), chef de l'atelier d'automatisation et de mesures thermiques et l'inspecteur d'exploitation (en l'absence des hauts fonctionnaires, leurs adjoints participent aux travaux de la commission).
Dans ses travaux, la commission s'appuie sur le matériel statistique accumulé, les conclusions de l'analyse factorielle, les résultats de l'identification des dommages, les conclusions des métallurgistes, les données obtenues lors d'une inspection visuelle et les résultats de la détection des défauts à l'aide de diagnostics techniques.
La tâche principale de la commission désignée est d'enquêter sur chaque cas de dommages aux surfaces chauffantes de la chaudière, d'élaborer et d'organiser la mise en œuvre de l'étendue des mesures préventives pour chaque cas spécifique et d'élaborer des mesures pour prévenir les dommages (conformément à l'article 7 du le formulaire de rapport d’enquête), ainsi qu’organiser et suivre leur mise en œuvre. Afin d'améliorer la qualité de l'enquête sur les causes des dommages aux surfaces chauffantes des chaudières et de leur enregistrement conformément à l'amendement n° 4 aux Instructions pour l'enquête et l'enregistrement des violations technologiques dans l'exploitation des centrales électriques, des réseaux et des systèmes électriques (RD 34.20.101-93), les ruptures et fistules des surfaces chauffantes font l'objet d'une enquête, survenues ou détectées lors du fonctionnement, des temps d'arrêt, des réparations, des essais, des contrôles et essais préventifs, quels que soient le moment et la méthode de leur détection.
En même temps, cette commission est le conseil d’experts de la centrale électrique sur le problème de la « Fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières ». Les membres de la commission sont tenus d'étudier et de promouvoir parmi les ingénieurs et techniciens qui leur sont subordonnés les publications, la documentation réglementaire, technique et administrative, les évolutions scientifiques et techniques et les meilleures pratiques visant à accroître la fiabilité des chaudières. La mission de la commission consiste également à veiller au respect des exigences du « Système expert de suivi et d'évaluation des conditions de fonctionnement des chaudières des centrales thermiques » et à éliminer les commentaires identifiés, ainsi qu'à élaborer des programmes à long terme d'amélioration de la fiabilité, à organiser leur mise en œuvre et suivi.
IV. Planifier des mesures préventives
Un rôle essentiel dans le système de maintenance préventive est joué par :
1. Planification du volume optimal (pour un arrêt de courte durée) de mesures préventives dans les zones focales (zones à risque), déterminé par le système de contrôle de fiabilité statistique, qui peut inclure : le remplacement de sections de tuyaux droites, la soudure excessive ou le renforcement des joints de contact et composites , sursoudure ou renforcement des joints d'angle, remplacement de coudes, remplacement de tronçons aux endroits de fixations rigides (craquelures), remplacement de tronçons entiers, restauration de tuyaux et serpentins précédemment déconnectés, etc.
2. Élimination des dommages ayant provoqué un arrêt d'urgence (imprévu) ou des dommages détectés pendant et après l'arrêt de la chaudière.
3. Détection des défauts (visuelle et au moyen de diagnostics techniques), qui identifie un certain nombre de défauts et forme un certain volume supplémentaire, qui doit être divisé en trois parties constitutives :
a) les défauts qui doivent être éliminés lors de l'arrêt à venir (attendu), planifié ou d'urgence ;
b) les défauts qui nécessitent une préparation supplémentaire, s'ils ne provoquent pas de danger imminent de dommage (une évaluation plutôt conditionnelle, doit être évaluée en tenant compte de l'intuition professionnelle et des méthodes connues pour évaluer la vitesse de développement d'un défaut), sont inclus dans le étendue des travaux pour le prochain arrêt le plus proche ;
c) les défauts qui n'entraîneront pas de dommages pendant la période entre les réparations, mais qui doivent être éliminés lors de la prochaine campagne de réparation, sont inclus dans l'étendue des travaux pour les réparations en cours ou majeures à venir.
L'outil le plus courant pour détecter les défauts des tuyaux des surfaces chauffantes est devenu une méthode de diagnostic basée sur l'utilisation d'une mémoire magnétique métallique, qui s'est déjà révélée être un moyen efficace et simple pour identifier (rejeter) les tuyaux et les serpentins à risque. Ce type de diagnostic ne nécessitant pas de préparation particulière des surfaces chauffantes, il a commencé à attirer les opérateurs et est largement utilisé dans la pratique.
La présence de fissures dans le métal des tuyaux provenant des endroits où le tartre est endommagé est également détectée au moyen de tests par ultrasons. Les jauges d'épaisseur à ultrasons permettent de détecter rapidement un amincissement dangereux de la paroi métallique du tuyau. Dans la détermination du degré d'impact sur la paroi extérieure du tuyau métallique (corrosion, érosion, usure abrasive, durcissement, incrustation, etc.), les défauts visuels jouent un rôle important.
La partie la plus importante de cette étape est la détermination d'indicateurs quantitatifs sur lesquels il faut se concentrer lors de l'établissement du volume de chaque arrêt spécifique : temps d'arrêt et coût des travaux. Ici, il faut avant tout surmonter un certain nombre de raisons contraignantes qui, à un degré ou à un autre, surviennent dans les activités pratiques réelles :
Une barrière psychologique chez les directeurs de centrales électriques et les directeurs d'ateliers, évoquée dans l'esprit de la nécessité de remettre en service en urgence la chaudière ou l'unité de puissance, au lieu de recourir à cet arrêt d'urgence ou intempestif à un degré suffisant pour assurer la fiabilité des surfaces chauffantes. ;
La barrière psychologique des responsables techniques qui ne leur permet pas de déployer un gros programme dans un court laps de temps ;
Incapacité à assurer la motivation à la fois de notre propre personnel et du personnel des sous-traitants ;
Inconvénients dans l'organisation des travaux préparatoires ;
Faibles compétences en communication des gestionnaires des départements concernés ;
Manque de confiance dans la capacité de surmonter le problème des dommages aux surfaces chauffantes à l'aide de mesures préventives ;
Manque de compétences organisationnelles et de qualités ou de qualifications volontaires parmi les responsables techniques (ingénieurs en chef, leurs adjoints et chefs de service).
Cela permet de planifier les volumes physiques de travail pour les chaudières présentant des dommages accrus aux surfaces chauffantes dans les limites de la possibilité maximale de leur mise en œuvre, en tenant compte de la durée de l'arrêt, des équipes et en garantissant les conditions d'une combinaison sûre des travaux.
L'inclusion dans le système de maintenance préventive des surfaces chauffantes des chaudières d'entrée, de surveillance du courant et de contrôle de la qualité des travaux de réparation effectués améliorera considérablement la qualité des travaux de réparation préventive et d'urgence effectués. L'analyse des causes des dommages fait apparaître un certain nombre d'infractions significatives fréquentes lors des travaux de réparation, dont les plus significatives par leurs conséquences :
L'inspection à l'arrivée des matériaux de base et de soudage est effectuée avec des écarts par rapport aux exigences des clauses 3.3 et 3.4 du document directeur sur le soudage, le traitement thermique et l'inspection des systèmes de tubes des chaudières et des canalisations lors de l'installation et de la réparation des équipements des centrales électriques (RTM- 1s-93);
En violation des exigences de la clause 16.7 RTM-1s-93, le contrôle par roulement de bille n'est pas effectué afin de vérifier que le spécifié zone d'écoulement dans les joints soudés des tuyaux des surfaces chauffantes ;
En violation des exigences de la clause 3.1 RTM-1s-93, les soudeurs non certifiés pour ce type de travaux sont autorisés à travailler sur des surfaces chauffantes ;
En violation des exigences de la clause 6.1 RTM-1s-93 lors de travaux de restauration d'urgence, la couche de racine de la soudure est réalisée manuellement soudage à l'arcélectrodes enrobées au lieu du soudage à l'arc sous argon. Des violations similaires sont détectées dans un certain nombre de centrales électriques et lors de réparations programmées ;
En violation des exigences de l'article 5.1 du Manuel pour la réparation des équipements de chaudières des centrales électriques (technologie et conditions techniques de réparation des surfaces chauffantes des chaudières), la découpe des tuyaux ou sections défectueux de ceux-ci est effectuée au moyen d'un coupe-feu, et non mécaniquement.
Toutes ces exigences doivent être clairement indiquées dans les instructions locales pour la réparation et l'entretien des surfaces chauffantes.
Le programme de mesures préventives devrait inclure, lors du remplacement de sections de tuyaux ou de sections de surfaces chauffantes dans les « zones à risque », l'utilisation de nuances d'acier de qualité supérieure par rapport à celles établies, car cela augmentera considérablement la durée de vie du métal dans la zone de dommages accrus et niveler la durée de vie de la surface chauffante en général. Par exemple, l'utilisation d'aciers austénitiques au chrome-manganèse résistants à la chaleur (DI-59), plus résistants au tartre, tout en augmentant la fiabilité des surchauffeurs de vapeur, réduira le processus d'usure abrasive des éléments d'écoulement de la turbine.
V. Mesures préventives et conservatoires
L'étendue des travaux préventifs effectués lors d'un arrêt programmé de courte durée du T2 ou d'un arrêt d'urgence ne doit pas se limiter uniquement à la surface chauffante de la chaudière elle-même. Dans le même temps, les défauts qui affectent directement ou indirectement la fiabilité des surfaces chauffantes doivent être identifiés et éliminés.
À l'heure actuelle, il est nécessaire, en profitant de l'opportunité qui se présente, de mener un ensemble d'activités de vérification et de mesures spécifiques visant à éliminer les manifestations technologiques négatives qui réduisent la fiabilité des surfaces chauffantes. En fonction de l'état des équipements, du niveau de fonctionnement, des caractéristiques technologiques et de conception, chaque centrale électrique peut avoir sa propre liste de ces actions, mais les travaux suivants doivent être obligatoires :
1. Détermination de la densité du système de canalisations du condenseur et du réseau de chauffage afin de détecter et d'éliminer les endroits où l'eau brute pénètre dans le conduit de condensat. Vérification de l'étanchéité des joints sous vide.
2. Vérification de la densité des raccords sur le by-pass de l'usine de dessalement du bloc. Surveillance de l'état de fonctionnement des dispositifs qui empêchent l'élimination des matériaux filtrants dans le tractus. Contrôle des matériaux filtrants pour le huilage. Vérification de la présence d'un film d'huile à la surface de l'eau dans le réservoir du point bas.
3. Assurer la disponibilité des appareils de chauffage haute pressionà une mise en marche en temps opportun lors du démarrage de l'unité de puissance (chaudière).
4. Élimination des défauts des dispositifs d'échantillonnage et des dispositifs de préparation d'échantillons de condensats, d'eau d'alimentation et de vapeur.
5. Élimination des défauts contrôle de la température métal des surfaces chauffantes, fluide le long du trajet et gaz dans la chambre tournante de la chaudière.
6. Élimination des défauts des systèmes de contrôle automatique du processus de combustion et des conditions de température. Si nécessaire, améliorer les caractéristiques des régulateurs d'injection, de l'alimentation électrique de la chaudière et du combustible.
7. Inspection et élimination des défauts dans les systèmes de préparation de la poussière et d'alimentation en poussière. Inspection et élimination des brûlures sur les buses brûleurs à gaz. Préparation de l'allumage prochain des gicleurs fioul calibrés sur le stand.
8. Réaliser des travaux visant à réduire les pertes vapeur-eau, à réduire l'aspiration d'air dans le système de vide, à réduire l'aspiration d'air dans le four et le chemin de gaz des chaudières fonctionnant sous vide.
9. Inspection et élimination des défauts du revêtement et du boîtier de la chaudière, fixations des surfaces chauffantes. Redresser les surfaces chauffantes et éliminer les pincements. Inspection et élimination des défauts sur les éléments des systèmes de soufflage des surfaces chauffantes et de nettoyage des grenailles.
10. Pour les chaudières à tambour, il faut en outre effectuer les opérations suivantes :
Élimination des dysfonctionnements dans le fonctionnement des dispositifs de séparation intra-tambours, pouvant entraîner l'entraînement de gouttes d'eau de chaudière avec de la vapeur ;
Élimination des fuites dans les condensateurs de leur propre condensat ;
Préparation des conditions pour garantir que les chaudières soient alimentées uniquement en eau déminéralisée (renforcement des exigences de l'article 1.5 des Directives pour le traitement correctif des chaudières à tambour avec une pression de 3,9-13,8 MPa : RD 34.37.522-88) ;
Organisation de l'approvisionnement en phosphate selon un schéma individuel afin d'assurer la qualité du traitement correctif de l'eau de chaudière (renforcement des exigences de l'article 3.3.2 du RD 34.37.522-88 du fait que le mode de base des chaudières du même le type n'est généralement pas fourni);
Assurer le bon fonctionnement des dispositifs de purge.
11. Préparer les conditions pour garantir que les chaudières pour les tests de pression et l'allumage ultérieur sont remplies uniquement d'eau déminéralisée ou de condensat de turbine. Avant l'allumage, les chaudières à tambour et les chaudières à passage unique fonctionnant en modes hydrazine et hydrazine-ammoniac doivent être remplies uniquement d'eau désaérée. Afin d'éliminer les gaz non condensables qui contribuent à la formation d'impuretés corrosives, le remplissage des chaudières à passage unique fonctionnant en modes oxygène neutre et oxygène-ammoniac avant la cuisson doit être effectué en mode désaération (renforcement des exigences de la clause 4.3. 5 du PTE).
12. Lors du lavage extérieur des surfaces chauffantes avec de l'eau, utilisée pour les préparer à la réparation, il est nécessaire de sécher ensuite la chaudière afin d'éviter la corrosion du métal sur la surface extérieure des tuyaux. S'il y a du gaz dans la centrale électrique, le séchage est effectué en allumant la chaudière au gaz (pendant 1 à 2 heures), s'il n'y a pas de gaz - par des mécanismes de tirage et de soufflage lorsque les réchauffeurs de la chaudière sont allumés.
13. Rôle important Pour assurer la fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières, le support métrologique joue un rôle - étalonnage des instruments de mesure de la température du fluide le long du trajet, du métal des surfaces chauffantes et des gaz dans la chambre tournante. L'étalonnage des instruments de mesure répertoriés (thermocouples, canaux de mesure et instruments secondaires, y compris ceux inclus dans le système de contrôle automatisé des processus) doit être effectué conformément au calendrier d'étalonnage conformément aux paragraphes. 1.9.11. et 1.9.14 PTE. Si ces exigences n'ont pas été remplies auparavant, il est alors nécessaire d'effectuer un étalonnage étape par étape des instruments de mesure des paramètres répertoriés lors des arrêts de chaudières (unités de puissance), car même des erreurs mineures allant dans le sens d'une sous-estimation des lectures affectent considérablement la réduction de la durée de vie du métal et, par conséquent, réduisent la fiabilité des surfaces chauffantes.
VI. conclusions
1. Les graves difficultés financières de toutes les centrales électriques de l'industrie ne leur permettent pas de résoudre suffisamment les problèmes de reproduction en temps opportun des immobilisations : une tâche importante pour les exploitants devient une recherche ciblée d'opportunités et de méthodes permettant de préserver les ressources et d'assurer fonctionnement fiableéquipement énergétique. Une véritable évaluation de la situation des centrales électriques de l'industrie montre que toutes les réserves et opportunités dans ce sens n'ont pas été épuisées. Et l'introduction dans la pratique opérationnelle d'un système complet de maintenance préventive réduira sans aucun doute considérablement les coûts de réparation et d'exploitation pour la production d'énergie électrique et thermique et garantira la fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières des centrales thermiques.
2. Parallèlement à l'identification et à l'élimination des dommages aux tuyaux des surfaces chauffantes et au remplacement préventif des zones « à risque » identifiées sur la base d'une approche statistique-analytique et de détection des défauts (visuels et instrumentaux), dans le système de maintenance préventive, un important Un rôle devrait être accordé à l'élimination (à l'atténuation) des manifestations négatives dues aux carences de l'organisation des opérations. Par conséquent, le programme d'entretien préventif des surfaces chauffantes des chaudières doit être construit selon deux directions parallèles (Annexe 3) :
Assurer la fiabilité actuelle (immédiate) des surfaces chauffantes des chaudières ;
Création de conditions garantissant la fiabilité (prospective) à long terme (durée de vie accrue) des surfaces chauffantes des chaudières.
3. Dans l'organisation d'un système complet d'entretien préventif des surfaces chauffantes, les connaissances dans ce domaine des gestionnaires, des spécialistes en chef et des ingénieurs sont d'une importance capitale. Pour élargir ses horizons et prendre en compte l'expérience de l'industrie dans la garantie de la fiabilité des surfaces chauffantes des chaudières dans les activités pratiques, il est conseillé de compiler une sélection de matériaux sur le problème de chaque centrale électrique et d'organiser leur étude par le personnel approprié.
ANNEXE 1
| Riz. 1. Formulaire d'avarie boîte de vitesses chaudière HP n°1, ligne - A | Résultats de l'enquête(identification) du dommage
1.Date. Position n°1-2. Rupture sans déformation d'une section droite d'un tuyau en acier 12Х18Н12Т, s'ouvrant le long de la génératrice supérieure le long du tuyau. L'étude d'un échantillon découpé à proximité du lieu du sinistre a montré que la structure de l'acier est conforme aux exigences du cahier des charges, mais surface intérieure Les dommages causés à la calamine sont clairement visibles avec la formation de fissures longitudinales qui pénètrent dans le métal. 2.Date. Position n°2-1. Rupture sans déformation d'une section droite d'un tuyau en acier 12Х18Н12Т, s'ouvrant le long de la génératrice supérieure du tuyau. Dans la zone endommagée et sur les canalisations adjacentes, des traces d'écrouissage et d'usure par grenaille sont clairement visibles. L'analyse métallographique a montré que la cause de la rupture du tube en acier austénitique était un écrouissage intensif avec de la grenaille dû à la séparation du séparateur du dispositif de grenaille supérieur. 3.Date. Position n°3-6. Rupture sans déformation sur la génératrice inférieure d'un tuyau en acier 12Х1МФ. L'examen de la zone endommagée a montré une corrosion par piqûres importante le long de la génératrice inférieure de la surface interne de la canalisation due à une conservation à sec insatisfaisante lors des arrêts de la chaudière, aggravée par l'affaissement du serpentin dû à l'usure des « coqs » Système de suspension. |
1. A chaque arrêt, effectuer une inspection magnétique étape par étape des canalisations des sections de sortie des bobines. Les canalisations défectueuses doivent être inscrites dans la liste d'entretien à chaque arrêt de la chaudière. Développer un programme d'amélioration de la qualité du film protecteur d'oxyde : amélioration de la qualité de l'eau et des conditions de température, maîtrise du traitement vapeur-oxygène, etc. 2. Afin d'éviter d'endommager les tuyaux austénitiques en raison d'un écrouissage intensif par la grenaille lors de l'arrachement du séparateur d'arrêt supérieur, obliger le personnel à vérifier l'état de fonctionnement des grenailleuses avant d'effectuer le nettoyage de la grenaille (les instructions dans les instructions sont incluses en fonction du conception, si elle ne le permet pas, elle est alors vérifiée par le personnel de réparation lors des arrêts ). 3. Lors des arrêts des chaudières, inspecter et restaurer les fixations des serpentins du surchauffeur sur le système suspendu en remplaçant des sections des tuyaux du système suspendu par des « coqs » (des joints sont réalisés au-dessus et en dessous du surchauffeur). Améliorer la qualité" séchage sous vide". Considérez la faisabilité de l'introduction du PVKO. |
| 4. Dates. Position n°4-4. Rupture d'un tuyau en acier 12Х1МФ au point de passage dans le revêtement entre partie convective et "boîte chaude". Il existe une corrosion métallique externe importante au site de rupture. Cause du dommage : exposition à la corrosion à l'arrêt par l'acide sulfurique formé lors du nettoyage à l'eau de la gaine de convection avant le retrait de la chaudière pour les réparations programmées. | 4. Afin d'éliminer la corrosion externe des tuyaux aux endroits où l'acide sulfurique traverse le revêtement, qui se forme lors du nettoyage externe des surfaces chauffantes, introduisez la pratique de sécher la chaudière après chaque nettoyage avec un feu à gaz ou de l'air chaud provenant du soufflage. ventilateurs avec les radiateurs allumés. | |
| 5. Dates. Position n°5-2. Rupture longitudinale le long de la génératrice externe du coude (« kalach »). L'analyse métallographique a montré que lors de la réparation (date), un coude a été installé qui n'a pas été austénitisé après la fabrication par le personnel de réparation (des violations similaires peuvent être dues à la faute des usines de fabrication).6. Date de. Position n°6-1. Déformation (plastique) rupture au niveau du joint de contact. L'analyse métallographique du métal de la zone défectueuse a montré l'épuisement de la ressource de résistance à long terme dans la zone thermiquement affectée. L'analyse métallographique du métal de la zone défectueuse a montré l'épuisement de la ressource de résistance à long terme dans la zone thermiquement affectée. L'analyse métallographique du tube métallique à une distance d'un mètre du lieu du dommage a montré que la structure métallique ne répond pas non plus aux exigences de résistance à long terme conformément aux spécifications. Cette bobine est située dans une partie raréfiée de la surface de surchauffe, en raison de défauts de conception au niveau de la zone de jonction du collecteur. | 5. Améliorer la qualité de l'inspection à l'arrivée des produits fournis par l'usine. N'installez pas de coudes qui n'ont pas été austénitisés. Vérifiez la documentation de réparation, identifiez l'ensemble du lot de coudes non austénitisés et remplacez-les lors du prochain arrêt (ou lors des réparations). 6. Effectuer un test magnétique des tuyaux situés dans la partie raréfiée ; sur la base des résultats de la détection des défauts, remplacer tout d'abord les tuyaux exposés à l'influence maximale de températures dépassant le niveau admissible. Les canalisations restantes dans la zone « couloir de gaz » doivent être remplacées dans les plus brefs délais réparations programmées. Étudier l'expérience des centrales électriques concernées et demander au fabricant de fournir des informations sur la possibilité de reconstruire la partie raréfiée dans les zones de jointure des collecteurs. |
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| 7. Dates. Position n°7-3. Dommages au joint soudé composite. L'enquête a montré la présence d'un pincement du tuyau au point de passage à travers la cloison entre le puits de convection et la « boîte chaude », provoqué par des « poussées » de béton. | 7. Inspectez tous les endroits où les tuyaux du surchauffeur traversent le revêtement et nettoyez toutes les zones pincées trouvées. Améliorer la qualité des travaux de maçonnerie et assurer le contrôle nécessaire lors de la réception. |
ANNEXE 2
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Résultats de l'enquête sur les dommages (identification) 1.Date. Position n°1-2. Déformation (plastique) rupture d'une section de tuyau droit. L'analyse métallographique a montré que le métal ne répond pas aux exigences du cahier des charges en raison d'une surchauffe à court terme. La bobine coupée des collecteurs a été vérifiée en faisant passer une bille coincée dans le joint (pos.-a). Une étude du joint a montré que le soudage du joint a été effectué lors d'une réparation d'urgence (date) en violation des exigences du RTM-1s-93s - la couche de racine du joint, au lieu d'un soudage à l'arc sous argon avec un non -électrode consommable, a été réalisée par soudage à l'arc électrique avec des électrodes enrobées, ce qui a conduit à la présence d'affaissements et d'affaissements bloquant la section et conduisant à une surchauffe du métal. | Mesures pour prévenir les dommages 1. Établir une procédure de strict respect lors de la réparation des surfaces chauffantes du paragraphe 6.1 RTM-1s-93, qui exige que la couche de racine du joint soudé des tuyaux des surfaces chauffantes soit réalisée uniquement par soudage à l'arc sous argon avec une électrode non consommable . Seuls les soudeurs formés à ce type de soudage et ayant obtenu une certification devraient être autorisés à réparer les surfaces chauffantes. Exiger que les soudeurs inspectent la couche de racine avant de souder complètement le joint. Les laboratoires de métallurgie et les ateliers de chaudières et de turbines (chaudières) doivent effectuer des inspections aléatoires lors de toutes les réparations. |
| Riz. 2. Formulaire de dommages Shpp. Chaudières des centrales thermiques, chaudière n°2, ligne – A | 2.Date. Position n°2-6. Fistule dans le joint d'angle où la bobine est soudée au collecteur. Une inspection visuelle a révélé une mauvaise qualité des soudures (affaissement, manque de pénétration, contre-dépouilles) effectuées lors de la réparation (date). Une vérification de la documentation de soudage a montré que les travaux ont été effectués par un soudeur non agréé pour ce type de travaux. L'inspection n'a révélé aucun défaut de soudure clairement visible. | 2. Utilisez la documentation de soudage de réparation pour identifier tous les joints réalisés par cette soudeuse. Effectuez un contrôle de qualité aléatoire des autres joints et si les résultats ne sont pas satisfaisants, soudez tous les joints. Seuls les soudeurs certifiés pour ce type de travaux devraient être autorisés à effectuer des travaux de soudage sur des surfaces chauffantes. |
| 3.Date. Position n°3-4. Une rupture dans une section droite de tuyau à une distance d'un mètre du plafond (dans la zone de surchauffe maximale) de la partie de sortie de la batterie. La bobine coupée du collecteur a été vérifiée en faisant passer la bille coincée dans le virage, pos. - b). Une inspection interne a montré la présence de dépôts métalliques et de cordons de soudure sur la génératrice convexe de la paroi interne du coude. L'analyse de la documentation de réparation a montré que lors de la précédente réparation programmée, un échantillon avait été découpé pour examen métallographique sur cette bobine. L'échantillon a été découpé en violation de la technologie - au lieu de méthode mécanique Un coupe-feu a été utilisé, ce qui a entraîné un blocage partiel de la section transversale du tuyau et sa surchauffe ultérieure. | 3. Instruire et former les soudeurs effectuant des travaux sur les surfaces chauffantes des chaudières à la procédure de découpe des tuyaux défectueux ou de leurs sections en utilisant uniquement des outils de coupe mécaniques. Le coupe-feu peut être autorisé à titre exceptionnel uniquement dans les endroits exigus et peu pratiques, ainsi que dans les cas où les sections inférieures du tuyau ou du serpentin sont retirées. Sur la base de la documentation de réparation et d'une enquête auprès des participants aux travaux, identifiez tous les endroits où des travaux ont été effectués avec des violations similaires. Effectuer un test magnétique de ces canalisations afin de détecter la présence de surchauffe. Si les tuyaux présentent un risque, remplacez-les. | |
| 4. Dates. Position n°4-2. Déformation (plastique) rupture dans la section droite du tuyau de la partie sortie de la batterie à une distance d'un mètre du plafond. Lors de la détermination de la cause de la rupture, une fissure longitudinale (fistule) a été identifiée au niveau du site de soudage du « cracker » pos. - c), qui, en raison d'une réduction du débit de vapeur dans le serpentin après la zone de fistule, a entraîné une surchauffe et un endommagement du métal de la section de sortie dans la zone de températures maximales. | 4. Considérant que l'apparition de fissures aux endroits où les craquelins sont soudés sur les grilles de cette chaudière est devenue plus fréquente et que le métal des bobines répond aux exigences de résistance à long terme, il est conseillé de remplacer les tronçons de tuyaux par endroits. de fixation rigide avec des craquelins lors de la prochaine réparation programmée. Afin d'augmenter la fiabilité du nœud, considérez la faisabilité de sa reconstruction. | |
| 5. Dates. Position n°5-3. Fissure longitudinale sur un coude dans la zone d'absorption thermique maximale de la paroi du tuyau. L'inspection visuelle et l'analyse métallographique du métal ont montré des signes de corrosion par les gaz à haute température. L'inspection des écrans adjacents a également révélé la présence de corrosion gazeuse sur ceux-ci, ce qui est caractéristique conditions de combustion insatisfaisantes dans des conditions d'équipement insuffisant avec contrôle automatisé de la température. | 5. Afin de réduire l'influence de la corrosion des gaz à haute température sur les zones frontales des écrans, analyser l'état du régime de combustion en modes transitoire et stationnaire, renforcer le contrôle du respect par le personnel des exigences des cartes de régime. Surveillez systématiquement (quotidiennement) les températures réelles des métaux à l’aide de diagrammes. Rénovation du contrôle thermique des écrans. |
ANNEXE 3
PROGRAMME DE MAINTENANCE PRÉVENTIVE DES SURFACES DE CHAUFFAGE DES CHAUDIÈRES TPP
| ALGORITHME D'ORGANISATION DE LA MAINTENANCE PRÉVENTIVE DES SURFACES DE CHAUFFAGE DES CHAUDIÈRES | |||||||
| PROCESSUS STATISTIQUE ET ANALYTIQUEEnregistrement et marquage des sites de dommages et des zones « à risque » sur des fiches | |||||||
| ANALYSE FACTURIÈRE, IDENTIFICATION DES DOMMAGES AUX TUYAUX MÉTALLIQUESAnalyse des dommages métalliques et détermination des causes qui les ont provoqués | |||||||
| ORIENTATION TACTIQUE POUR ASSURER LA FIABILITÉ ACTUELLE (IMMÉDIATE) | ORIENTATION STRATÉGIQUE POUR ASSURER LA FIABILITÉ À LONG TERME (LONG TERME) | ||||||
| Etablir des cahiers des charges pour un arrêt d'urgence prévu, un arrêt intempestif ou pour un arrêt programmé-T2 d'une chaudière ou d'une centrale, prenant en compte la prévision des dommages attendus basée sur une approche statistique et analytique | Surveiller les violations opérationnelles, élaborer et prendre des mesures pour les prévenir. Améliorer l’organisation de l’exploitation | ||||||
| Organisation des travaux préparatoires et contrôle à réception des matériaux de base et de soudage | Respect régulier (tous les six mois) des exigences du programme « Système expert de surveillance et d'évaluation des conditions de fonctionnement des chaudières » | ||||||
| En attente d'un arrêt d'urgence (imprévu) ou d'un arrêt planifié de la chaudière (unité de puissance) à T2 | Développement et approbation d'activités dans les domaines du « Système Expert... », notés en dessous de 0,8. Organisation de leur mise en œuvre | ||||||
| Arrêt de la chaudière (unité de puissance) Lors de l'arrêt dû à la détection de dommages sur la surface chauffante ou si des dommages ont été découverts après l'arrêt, les travaux d'une commission sont organisés pour en rechercher la cause. | Formation et inculcation d'une idéologie unifiée sur la nécessité de réduire le nombre total d'arrêts de chaudières (unités de puissance) afin d'éliminer les facteurs de « risque » pour le métal dans des conditions transitoires | ||||||
| Organisation et mise en œuvre des travaux planifiés de réparations de restauration, de remplacement préventif de sections de surfaces chauffantes, de diagnostics préventifs et de détection de défauts par des méthodes visuelles et instrumentales | Formation de la notion de fonctionnement « doux » des chaudières (groupes de puissance) : - exclusion de la pratique des « rattrapages » de la réglementation de démarrage, Minimiser le nombre d'essais de pression hydraulique du trajet vapeur-eau, |
||||||
| - exclusion de la pratique du travail forcé | |||||||
| Suivi des travaux, réception des surfaces chauffantes une fois les travaux terminés. Préparation de la documentation de réparation et des résultats des diagnostics métalliques dans les zones « à risques ». Etablissement d'une liste du volume de remplacement préventif et de détection de défauts pour le prochain arrêt de la chaudière | (afin d'accélérer l'approbation) des temps de refroidissement du circuit de la chaudière plein d'eau automatisation du contrôle de la température, Introduction de la surveillance chimico-technologique |
||||||
| Identification et élimination des facteurs qui affectent directement et indirectement la diminution de la fiabilité actuelle | Clarification du programme de remplacement futur des surfaces chauffantes, en tenant compte de la détermination de la durée de vie possible | ||||||
| surfaces chauffantes | métal en utilisant des méthodes instrumentales de diagnostic technique et d'analyse physico-chimique d'échantillons | ||||||
ANNEXE 4
1. Arrêté du RAO "UES de Russie" du 14 janvier 1997 n° 11 "Sur certains résultats des travaux visant à améliorer la fiabilité des chaudières de la centrale électrique du district d'État de Riazan".
2. TU 34-38-20230-94. Chaudières à vapeur fixes. Conditions techniques générales pour les grosses réparations.
3. TU 34-38-20220-94. Grilles à tubes lisses pour chaudières à vapeur fixes à circulation naturelle. Caractéristiques pour les grosses réparations.
4. TU 34-38-20221-94. Écrans à tubes lisses pour chaudières stationnaires à vapeur à passage unique. Conditions techniques pour les grosses réparations.
5. TU 34-38-20222-94. Surchauffeurs pour chaudières à vapeur fixes. Conditions techniques pour les grosses réparations.
6. TU 34-38-20223-94. Surchauffeurs intermédiaires pour chaudières à vapeur fixes. Conditions techniques pour les grosses réparations.
7. TU 34-38-20219-94. Économiseurs à tubes lisses pour chaudières à vapeur fixes. Conditions techniques pour les grosses réparations.
8. TU 34-38-20218-94. Économiseurs à membrane pour chaudières à vapeur fixes. Conditions techniques pour les grosses réparations.
9. AR 34.30.507-92. Des lignes directrices pour éviter les dommages dus à la corrosion sur les disques et les aubes des turbines à vapeur dans la zone de transition de phase. M. : VTI im. F.E. Dzerjinski, 1993
10. AR 34.37.306-87. Lignes directrices pour la surveillance de l'état des principaux équipements des centrales thermiques ; détermination de la qualité et composition chimique sédiments. M. : VTI im. F.E. Dzerjinski, 1993
11. Shitsman M.E., Midler L.S., Tishchenko N.D. Formation de tartre sur l'acier inoxydable dans la vapeur surchauffée. Génie thermique de l'énergie N 8. 1982.
12. Gruzdev N.I., Deeva Z.V., Shkolnikova B.E., Saychuk L.E., Ivanov E.V., Misyuk A.V. Sur la possibilité de développer des fractures fragiles des surfaces chauffantes des chaudières dans des conditions neutres-oxydantes. Génie thermique de l'énergie N 7. 1983.
13. Zemzin V.N., Shron R.Z. Moyens d'améliorer la fiabilité opérationnelle et d'augmenter la durée de vie des joints soudés des équipements thermiques. Génie thermique de l'énergie N 7. 1988.
14. Bazar R.E., Malygina A.A., Getsfried E.I. Prévention des dommages aux joints soudés des tuyaux des surchauffeurs de vapeur à tamis. Génie thermique de l'énergie N 7. 1988.
15. Chekmarev B.A. Machine automatique portable pour souder le joint de racine des tuyaux sur les surfaces chauffantes. Énergétique n°10. 1988.
16. Sysoev I.E. Préparation des chaudières pour réparation. Énergétique n°8. 1989.
17. Kostrikin Yu.M., Vayman A.B., Dankina M.I., Krylova E.P. Caractéristiques calculées et expérimentales du régime phosphate. Centrales électriques N 10. 1991.
18. Sutotsky G.P., Verich V.F., Mezhevich N.E. Sur les causes des dommages causés aux tuyaux de tamis des compartiments à sel des chaudières BKZ-420-140 PT-2. Centrales électriques N 11. 1991.
19. Goffman Yu.M. Diagnostic des performances des surfaces chauffantes. Centrales électriques N 5. 1992.
20. Naumov V.P., Remensky M.A., Smirnov A.N. L'influence des défauts de soudage sur la fiabilité de fonctionnement des chaudières. Énergétique n°6. 1992.
21. Belov S.Yu., Tchernov V.V. Température des écrans métalliques de la chaudière BKZ-500-140-1 pendant la période initiale de fonctionnement. Énergétique n°8. 1992.
22. Khodyrev B.N., Panchenko V.V., Kalachnikov A.I., Yamgurov F.F., Novoselova I.V., Fatkhieva R.T. Comportement des substances organiques sur differentes etapes traitement de l'eau. Energetik N 3. 1993.
23. Belousov N.P., Bulavko A.Yu., Startsev V.I. Moyens d'améliorer les régimes hydrochimiques des chaudières à tambour. Énergétique n°4. 1993.
24. Voronov V.N., Nazarenko P.N., Shmelev A.G. Modélisation de la dynamique d'évolution des perturbations du régime chimique de l'eau. Génie thermique de l'énergie N 11. 1993.
25. Kholchtchev V.V. Problèmes thermochimiques de fonctionnement des écrans de combustion d'une chaudière à tambour haute pression. Centrales électriques N 4. 1994.
26. Bogatchev A.F. Caractéristiques de corrosion des tuyaux austénitiques des surchauffeurs à vapeur. Génie thermique de l'énergie N 1. 1995.
27. Bogachev V.A., Zlepko V.F. Application d'une méthode magnétique pour surveiller le métal des canalisations et des surfaces chauffantes des chaudières à vapeur. Génie thermique de l'énergie N 4. 1995.
28. Mankina N.N., Pauli V.K., Zhuravlev L.S. Généralisation de l'expérience industrielle dans la mise en œuvre du nettoyage et de la passivation vapeur-oxygène. Génie de l'énergie thermique, n° 10. 1996
29. Pauli V.K. Évaluer la fiabilité des équipements électriques. Génie thermique de l'énergie N 12. 1996.
30. Pauli V.K. Quelques problèmes d'organisation d'un régime d'eau à oxygène neutre. Centrales électriques N 12. 1996.
31. Shtromberg Yu.Yu. Contrôle des métaux dans les centrales thermiques. Génie thermique de l'énergie N 12. 1996.
32. Dubov A.A. Diagnostic des canalisations de chaudières à mémoire magnétique métallique. M. : Energoatomizdat, 1995.
informations générales. L'installation de chaudière se compose d'une chaudière et d'équipements auxiliaires
PRINCIPAL ÉQUIPEMENT THERMIQUE
STATIONS ÉLECTRIQUES
Chapitre 7
CHAUDIERES DE CENTRALES THERMIQUES
informations générales
L'installation de chaudière se compose d'une chaudière et d'équipements auxiliaires. Appareils conçus pour produire de la vapeur ou eau chaude l'augmentation de la pression due à la chaleur dégagée lors de la combustion du combustible ou à la chaleur fournie par des sources étrangères (généralement avec des gaz chauds) est appelée chaudière. Elles se répartissent respectivement en chaudières à vapeur et chaudières à eau chaude. Unités de chaudière qui utilisent (c'est-à-dire utilisent) la chaleur des gaz évacué des fours ou d'autres produits principaux et sous-produits de divers processus technologiques, sont appelées chaudières à chaleur résiduelle.
La chaudière comprend : foyer, surchauffeur, économiseur, aérotherme, châssis, revêtement, isolation thermique, caisson.
L'équipement auxiliaire comprend : les machines à aspirer, les dispositifs de nettoyage des surfaces chauffantes, les équipements de préparation et d'alimentation en combustible, les équipements d'élimination des scories et des cendres, les dispositifs de collecte des cendres et autres dispositifs d'épuration des gaz, les conduites de gaz et d'air, les conduites d'eau, de vapeur et de carburant, les raccords, les raccords, l'automatisation , protection des instruments et dispositifs de contrôle, équipements de traitement de l'eau et cheminée.
Les raccords comprennent des dispositifs de contrôle et d'arrêt, des vannes de sécurité et d'analyse de l'eau, des manomètres et des dispositifs indicateurs d'eau.
L'ensemble comprend des regards, des judas, des trappes, des portes et des registres.
Le bâtiment dans lequel se trouvent les chaudières s'appelle chaufferie
Un ensemble d'appareils, comprenant une chaudière et des équipements auxiliaires, est appelé installation de chaudière. Selon le type de carburant brûlé et d'autres conditions, certains des accessoires spécifiés peuvent ne pas être disponibles.
Les chaufferies qui fournissent de la vapeur aux turbines des centrales thermiques sont appelées centrales électriques. Pour fournir de la vapeur aux consommateurs industriels et chauffer les bâtiments, des installations spéciales de chaudières industrielles et de chauffage sont créées dans certains cas.
Les combustibles naturels et artificiels sont utilisés comme sources de chaleur pour les chaufferies ( charbon, produits liquides et gazeux du traitement pétrochimique, gaz naturels et de hauts fourneaux, etc.), gaz résiduaires de fours industriels et autres appareils.
Le schéma technologique d'une chaufferie avec une chaudière à vapeur à tambour fonctionnant au charbon pulvérisé est présenté sur la Fig. 7.1. Après concassage, le combustible de l'entrepôt de charbon est acheminé par un convoyeur jusqu'au bunker de combustible 3, d'où il est envoyé vers un système de préparation de poussière équipé d'un broyeur à charbon. 1 . Carburant pulvérisé à l’aide d’un ventilateur spécial 2 transporté par des canalisations dans le flux d'air vers les brûleurs 3 du four de la chaudière 5 situés dans la chaufferie 10. L'air secondaire est également fourni aux brûleurs par un ventilateur soufflant. 15 (généralement via un aérotherme 17 Chaudière). L'eau destinée à alimenter la chaudière est fournie à son ballon 7 par une pompe d'alimentation 16 réservoir d'eau d'alimentation 11, avoir un dispositif de désaération. Avant que l'eau ne soit fournie au tambour, elle est chauffée dans un économiseur d'eau 9 Chaudière L'évaporation de l'eau se produit dans un système de canalisations 6. La vapeur saturée sèche du tambour entre dans le surchauffeur 8 , puis envoyé au consommateur.
Riz. 7.1. Schéma technologique de la chaufferie :
1 - broyeur à charbon ; 2 - ventilateur de moulin; 3 - soute à carburant ; 7 - brûleur; 5 - circuit de la fournaise et des conduits de gaz de la chaudière ; 6 - système de canalisations - écrans de foyer ; 7 - tambour; 8 - surchauffeur; 9 - johnomiseur d'eau; 10 - aperçu du bâtiment de la chaufferie (local de la chaufferie) ; 11 - réservoir de réserve d'eau avec dispositif de désaération ; 12 - cheminée; 13 - pompe ; 14- dispositif de collecte des cendres ; 15- ventilateur; 16- cicoc nutritif; 17 - aérotherme; 18 - pompe pour pomper les cendres et la pulpe de scories ; / - chemin d'eau ; b- vapeur surchauffée; V- le cheminement du carburant ; G - trajectoire de mouvement de l'air ; d - cheminement des produits de combustion ; e - chemin de cendres et de scories
Le mélange air-carburant fourni par les brûleurs dans la chambre de combustion (four) de la chaudière à vapeur brûle, formant une torche à haute température (1 500 °C) qui rayonne de la chaleur vers les tuyaux. 6, situé sur la surface intérieure des parois du foyer. Ce sont des surfaces de chauffage par évaporation appelées écrans. Après avoir transféré une partie de la chaleur aux grilles, des fumées d'une température d'environ 1000°C traversent la partie supérieure de la lunette arrière dont les canalisations sont ici situées à intervalles rapprochés (cette partie est appelée feston), et laver le surchauffeur. Ensuite, les produits de combustion traversent l'économiseur d'eau, l'aérotherme et quittent la chaudière avec une température légèrement supérieure à 100 °C. Les gaz sortant de la chaudière sont nettoyés des cendres dans un dispositif de collecte des cendres 14 et un extracteur de fumée 13 rejeté dans l'atmosphère par une cheminée 12. Les cendres pulvérisées collectées dans les gaz de combustion et les scories tombant dans la partie inférieure du four sont généralement évacuées dans un courant d'eau à travers des canaux, puis la pulpe résultante est pompée à l'aide de pompes spéciales. 18 et est éliminé par des pipelines.
L'unité de chaudière à tambour se compose d'une chambre de combustion et ; conduits de gaz; tambour; surfaces chauffantes sous pression du fluide de travail (eau, mélange vapeur-eau, vapeur); aérotherme; raccordement des canalisations et des conduits d'air. Les surfaces chauffantes sous pression comprennent l'économiseur d'eau, les éléments évaporatifs formés principalement par les écrans et le feston de la chambre de combustion, ainsi que le surchauffeur. Toutes les surfaces chauffantes de la chaudière, y compris l'aérotherme, sont généralement tubulaires. Seuls quelques-uns sont puissants chaudières à vapeur avoir des aérothermes de conception différente. Les surfaces d'évaporation sont reliées au tambour et forment, avec les tuyaux de descente reliant le tambour aux collecteurs à tamis inférieurs, un circuit de circulation. Dans le tambour, la vapeur et l'eau sont séparées, en plus gros stock l'eau qu'il contient augmente la fiabilité de la chaudière.
La partie trapézoïdale inférieure du four de la chaudière (voir Fig. 7.1) est appelée entonnoir froid - les résidus de cendres partiellement frittés tombant de la torche y sont refroidis, qui tombent sous forme de scories dans un dispositif de réception spécial. Les chaudières à gazole ne disposent pas d'entonnoir froid. Le conduit de gaz dans lequel se trouvent l'économiseur d'eau et le réchauffeur d'air est appelé convectif (arbre de convection), dans lequel la chaleur est transférée à l'eau et à l'air principalement par convection. Les surfaces de chauffe intégrées à ce conduit et appelées surfaces de queue permettent d'abaisser la température des produits de combustion de 500...700 °C après le surchauffeur à près de 100 °C, soit utiliser davantage la chaleur du combustible brûlé.
L'ensemble du système de canalisations et le tambour de la chaudière sont soutenus par un cadre composé de colonnes et de poutres transversales. Le foyer et les conduits de fumée sont protégés des pertes de chaleur externes par un revêtement - une couche de matériau ignifuge et matériaux isolants. Du côté extérieur du revêtement, les parois de la chaudière sont dotées d'un revêtement étanche au gaz. tôle d'acier afin d'éviter que l'excès d'air ne soit aspiré dans le foyer et que des produits de combustion chauds et poussiéreux contenant des composants toxiques ne soient éliminés.
7.2. Objectif et classification des chaudières
La chaudière s'appelle dispositif énergétique productivité D(t/h) pour produire de la vapeur à une pression donnée R.(MPa) et température t(°C). Cet appareil est souvent appelé générateur de vapeur, car de la vapeur y est générée, ou simplement chaudière à vapeur. Si le produit final est de l'eau chaude de paramètres spécifiés (pression et température), utilisée dans des processus industriels et pour chauffer des bâtiments industriels, publics et résidentiels, alors l'appareil est appelé chaudière à eau chaude. Ainsi, toutes les chaudières peuvent être divisées en deux classes principales : la vapeur et l'eau chaude.
Selon la nature du mouvement de l'eau, du mélange vapeur-eau et de la vapeur, les chaudières à vapeur sont réparties comme suit :
· tambour à circulation naturelle (Fig. 7.2,a) ;
tambour à circulation forcée multiple (Fig. 7.2, b);
flux direct (Fig. 7.2, V).
Dans des chaudières à tambour à circulation naturelle(Fig. 7.3) en raison de la différence de densités du mélange vapeur-eau dans les tuyaux de gauche 2 et les fluides dans les bons tuyaux 4 le mélange vapeur-eau dans la rangée de gauche se déplacera vers le haut et l'eau dans la rangée de droite se déplacera vers le bas. Les tuyaux de la rangée de droite sont appelés descentes, et ceux de gauche sont appelés levage (écran).
Le rapport entre la quantité d'eau traversant le circuit et le débit de vapeur du circuit D sur la même période de temps est appelé taux de circulation K ts . Pour chaudières à circulation naturelle K tz varie de 10 à 60.
Riz. 7.2. Schémas de génération de vapeur dans les chaudières à vapeur :
UN- circulation naturelle ; b- circulations forcées multiples ; V- circuit à flux direct ; B - tambour ; ISP - surfaces évaporatives ; PE - surchauffeur de vapeur ; EC - économiseur d'eau ; PN - pompe d'alimentation ; CN - pompe de circulation ; NK - collecteur inférieur ; Q- apport de chaleur; OP - tuyaux de descente ; POD – tuyaux de levage ; D n - consommation de vapeur ; D pw - consommation d'eau d'alimentation
La différence de poids de deux colonnes de liquides (eau dans les tuyaux descendants et mélange vapeur-eau dans les tuyaux montants) crée une pression motrice D R, N/m 2, circulation d'eau dans les canalisations de la chaudière
Où h- hauteur du contour, m ; r in et r cm - densités (masse volumétrique) de l'eau et du mélange vapeur-eau, kg/m 3.
Dans les chaudières à circulation forcée, le mouvement de l'eau et du mélange vapeur-eau (voir Fig. 7.2, b)s'effectue de force à l'aide d'une pompe de circulation centrale dont la pression motrice est conçue pour vaincre la résistance de l'ensemble du système.
Riz. 7.3. Circulation naturelle de l'eau dans la chaudière :
1 - collecteur inférieur ; 2 - tuyau gauche ; 3 - tambour de chaudière ; 4 - tuyau droit
Dans les chaudières à passage unique (voir Fig. 7.2, V) il n'y a pas de circuit de circulation, il n'y a pas de circulation multiple d'eau, il n'y a pas de tambour, l'eau est pompée par la pompe d'alimentation PN à travers l'économiseur EK, les surfaces d'évaporation ISP et l'unité de transfert de vapeur PE, connectées en série. Il convient de noter que les chaudières à passage unique consomment davantage d'eau Haute qualité, toute l'eau entrant dans le conduit d'évaporation est complètement transformée en vapeur à sa sortie, c'est-à-dire dans ce cas le taux de circulation K ts = 1.
Une chaudière à vapeur (générateur de vapeur) se caractérise par le débit de vapeur (t/h ou kg/s), la pression (MPa ou kPa), la température de la vapeur produite et la température de l'eau d'alimentation. Ces paramètres sont répertoriés dans le tableau. 7.1.
Tableau 7.1. Tableau récapitulatif des chaudières produites par l'industrie nationale, indiquant le champ d'application
| Pression, MPa(at) | Production de vapeur de chaudière, t/h | Température de la vapeur, °C | Température de l'eau d'alimentation, °C | Champ d'application |
| 0,88 (9) | 0,2; 0,4; 0,7; 1,0 | Saturé | Satisfaire les besoins technologiques et thermiques des petites entreprises industrielles | |
| 1,37 (14) | 2,5 | Saturé | Répondre aux besoins technologiques et thermiques des grandes entreprises industrielles | |
| 4; 6,5; 10; 15; 20 | Saturé ou surchauffé, 250 | Chaufferies de chauffage trimestrielles | ||
| 2,35 (24) | 4; 6,5; 10; 15; 20 | Saturé ou surchauffé, 370 et 425 | Répondre aux besoins technologiques de certaines entreprises industrielles | |
| 3,92 (40) | 6,5; 10; 15; 20; 25; 35; 50; 75 | Alimentation en vapeur de turbines d'une capacité de 0,75 à 12,0 MW dans des centrales électriques de faible puissance | ||
| 9,80 (100) | 60; 90; 120; 160; 220 | Fourniture de vapeur aux turbines d'une capacité de 12 à 50 MW dans les centrales électriques | ||
| 13,70 (140) | 160; 210; 320; 420; 480 | Fourniture de vapeur aux turbines d'une capacité de 50 à 200 MW dans les grandes centrales électriques | ||
| 320; 500; 640 | ||||
| 25,00 (255) | 950; 1600; 2500 | 570/570 (avec surchauffe secondaire) | Fourniture de vapeur aux turbines d'une capacité de 300, 500 et 800 MW des plus grandes centrales électriques |
En fonction de la production de vapeur, les chaudières sont divisées en production de vapeur faible (jusqu'à 25 t/h), production de vapeur moyenne (de 35 à 220 t/h) et production de vapeur élevée (à partir de 220 t/h ou plus).
En fonction de la pression de la vapeur produite, on distingue les chaudières : basse pression (jusqu'à 1,37 MPa), moyenne pression (2,35 et 3,92 MPa), haute pression (9,81 et 13,7 MPa) et pression supercritique (25,1 MPa). La limite séparant les chaudières basse pression des chaudières moyenne pression est arbitraire.
Les chaudières produisent soit de la vapeur saturée, soit de la vapeur surchauffée à une température différente dont la valeur dépend de sa pression. Actuellement, dans les chaudières à haute pression, la température de la vapeur ne dépasse pas 570 °C. La température de l'eau d'alimentation varie, en fonction de la pression de vapeur dans la chaudière, de 50 à 260 °C.
Les chaudières à eau chaude se caractérisent par leur puissance calorifique (kW ou MW, dans le système MKGSS - Gcal/h), la température et la pression de l'eau chauffée, ainsi que le type de métal à partir duquel la chaudière est fabriquée.
7.3. Principaux types de chaudières
Chaudières énergétiques. Les chaudières d'une capacité de vapeur de 50 à 220 t/h à une pression de 3,92... 13,7 MPa sont fabriquées uniquement sous forme de fûts, fonctionnant avec circulation naturelle de l'eau. Les unités d'une capacité de vapeur de 250 à 640 t/h à une pression de 13,7 MPa sont réalisées à la fois sous forme de tambour et à flux direct, et les unités de chaudière d'une capacité de vapeur de 950 t/h et plus à une pression de 25 Les MPa sont uniquement sous forme de flux direct, car à pression supercritique, une circulation naturelle ne peut pas être obtenue.
Une chaudière typique avec une capacité de vapeur de 50...220 t/h à une pression de vapeur de 3,97...13,7 MPa et une température de surchauffe de 440...570 °C (Fig. 7.4) est caractérisée par la disposition de ses éléments sous la forme de la lettre P, en conséquence, deux passages de fumées sont formés. Le premier mouvement est un foyer blindé, qui a déterminé le nom du type de chaudière. Le blindage du foyer est si important que toute la chaleur nécessaire pour convertir l'eau entrant dans le tambour de la chaudière en vapeur est transférée aux surfaces du grillage. Sortie de la chambre de combustion 2, les gaz de combustion entrent dans un court conduit de raccordement horizontal où se trouve le surchauffeur 4, séparé de la chambre de combustion seulement par une petite coquille Saint-Jacques 3. Après cela, les gaz de combustion sont dirigés vers le deuxième conduit de gaz descendant, dans lequel les économiseurs d'eau 5 et les aérothermes sont situés dans une coupe. 6. Brûleurs 1 Il peut y en avoir soit des tourbillonnants, situés sur la paroi avant ou sur les parois latérales opposées, soit des angulaires (comme le montre la Fig. 7.4). Avec une disposition en U du groupe chaudière fonctionnant avec circulation naturelle de l'eau (Fig. 7.5), le tambour 4 la chaudière est généralement placée relativement haut au-dessus du foyer ; La séparation de la vapeur dans ces chaudières est généralement effectuée dans des appareils distants - cyclones 5.
Riz. 7.4. Groupe chaudière d'une capacité de vapeur de 220 t/h avec une pression de vapeur de 9,8 MPa et une température de vapeur surchauffée de 540 °C :
1 - brûleurs; 2 - chambre de combustion; 3 - feston; 4 - surchauffeur; 5 - économiseurs d'eau ; 6 - aérothermes
Lors de la combustion de l'anthracite, un foyer semi-ouvert et entièrement blindé est utilisé. 2 avec brûleurs contre-disposés 1 sur les parois avant et arrière et le fond destiné à l'élimination des scories liquides. Des écrans cloutés isolés avec une masse ignifuge sont placés sur les parois de la chambre de combustion, et des écrans ouverts sont placés sur les parois de la chambre de refroidissement. Un surchauffeur combiné est souvent utilisé 3, constitué d'une partie radiante plafonnière, d'écrans semi-radiatifs et d'une partie convective. Dans la partie inférieure de l'unité, un économiseur d'eau est placé de manière disséquée, c'est-à-dire en alternance 6 deuxième étage (le long du chemin d'eau) et un aérotherme tubulaire 7 du deuxième étage (le long du chemin d'air), et derrière eux un économiseur d'eau 8 heures aérotherme 9 première étape.
Riz. 7.5. Groupe chaudière d'une capacité de vapeur de 420 t/h avec une pression de vapeur de 13,7 MPa et une température de vapeur surchauffée de 570 °C :
1 - brûleurs; 2 - foyer blindé ; 3 ~- surchauffeurs; 4 - tambour;
5 - cyclones ; 6, 8 - économiseurs; 7, 9 - aérothermes
Les chaudières d'une capacité de vapeur de 950, 1600 et 2500 t/h et d'une pression de vapeur de 25 MPa sont conçues pour fonctionner dans une unité avec des turbines d'une capacité de 300, 500 et 800 MW. La disposition des chaudières de la capacité de vapeur indiquée est en forme de U avec un aérotherme situé à l'extérieur de la partie principale de l'unité. Double surchauffe de la vapeur. Sa pression après le surchauffeur primaire est de 25 MPa, sa température est de 565 °C, après le surchauffeur secondaire de 4 MPa et 570 °C, respectivement.
Toutes les surfaces chauffantes par convection sont réalisées sous forme de paquets de serpentins horizontaux. Le diamètre extérieur des tuyaux de la surface chauffante est de 32 mm.
Chaudières à vapeur pour chaufferies industrielles. Les chaufferies industrielles qui approvisionnent les entreprises industrielles en vapeur à basse pression (jusqu'à 1,4 MPa) sont équipées de chaudières à vapeur fabriquées par l'industrie nationale d'une capacité allant jusqu'à 50 t/h. Les chaudières sont produites pour brûler des combustibles solides, liquides et gazeux.
Un certain nombre d'entreprises industrielles utilisent des chaudières moyenne pression lorsque cela est technologiquement nécessaire. Chaudière tubulaire verticale monofût BK-35 (Fig. 7.6) d'une capacité de 35 t/h avec une surpression dans le tambour de 4,3 MPa (pression de vapeur à la sortie du surchauffeur 3,8 MPa) et une température de surchauffe de 440 °C se compose de deux conduits de gaz verticaux - un élévateur et un inférieur, reliés en haut par un petit conduit de gaz horizontal. Cette disposition de chaudière est appelée en forme de U.
La chaudière possède une surface d'écran très développée et un faisceau convectif relativement petit. Les tubes de tamis 60 x 3 mm sont en acier de nuance 20. Les tubes de tamis arrière en partie supérieure sont étalés, formant une coquille Saint-Jacques. Les extrémités inférieures des tuyaux de tamis sont évasées dans les collecteurs et les extrémités supérieures sont enroulées dans le tambour.
Le principal type de chaudières à vapeur de faible capacité, largement utilisées dans diverses industries, les transports, les services publics et l'agriculture (la vapeur est utilisée pour les besoins technologiques et de chauffage et de ventilation), ainsi que dans les centrales électriques de faible puissance, sont les chaudières à tubes d'eau verticales DKVR. . Les principales caractéristiques des chaudières DKVR sont données dans le tableau. 7.2.
Chaudières à eau chaude. Il a été indiqué précédemment que dans les centrales thermiques ayant une charge thermique importante, au lieu de réchauffeurs de pointe eau du réseau sont installés chaudières à eau chaude puissance élevée pour l'approvisionnement en chaleur centralisé des grandes entreprises industrielles, des villes et des régions individuelles.
Riz. 7.6. Chaudière à vapeur monocylindre BK-35 avec four à gazole :
1 - brûleur à gazole; 2 - écran latéral ; 3 - écran avant; 4 - approvisionnement en gaz; 5 - conduit d'air; 6 - les tuyaux de descente ; 7 - cadre; 8 - les cyclones ; 9 - tambour de chaudière ; 10 - approvisionnement en eau; 11 - collecteur de surchauffeur ; 12 - débit de vapeur ; 13 - refroidisseur de vapeur en surface ; 14 - surchauffeur à vapeur ; 15 - économiseur de bobine ; 16 - sortie de fumées ; 17 - réchauffeur d'air tubulaire; 18 - lunette arrière; 19 - chambre de combustion
Tableau 7.2. Principales caractéristiques des chaudières DKVR, production
"Uralkotlomash" (combustible liquide et gazeux)
| Marque | Capacité de vapeur, t/h | Pression de vapeur, MPa | Température, °C | Rendement, % (gaz/fioul) | Dimensions, mm | Poids (kg | ||
| Longueur | Largeur | Hauteur | ||||||
| DKVR-2.5-13 | 2,5 | 1,3 | 90,0/883 | |||||
| DKVR-4-13 | 4,0 | 1,3 | 90,0/888 | |||||
| DKVR-6 ; 5~13 | 6,5 | 1,3 | 91,0/895 | |||||
| DKVR-10-13 | 10,0 | 1,3 | 91,0/895 | |||||
| DKVR-10-13 | 10,0 | 1,3 | 90,0/880 | |||||
| DKVR-Yu-23 | 10,0 | 2,3 | 91,0/890 | |||||
| DKVR-10-23 | 10,0 | 2,3 | 90,0/890 | |||||
| DKVR-10-39 | 10,0 | 3,9 | 89,0 | |||||
| DKVR-10-39 | 10,0 | 3,9 | 89,0 | |||||
| DKVR-20-13 | 20,0 | 1,3 | 92,0/900 | 43 700 | ||||
| DKVR-20-13 | 20,0 | 1,3 | 91,0/890 | |||||
| DKVR-20-23 | 20,0 | 2,3 | 91,0/890 | 44 4001 |
Les chaudières à eau chaude sont conçues pour produire de l'eau chaude selon des paramètres spécifiés, principalement pour le chauffage. Ils fonctionnent en flux direct avec débit constant eau. La température finale de chauffage est déterminée par les conditions de maintien d'une température stable dans les espaces de vie et de travail chauffés par des appareils de chauffage, à travers lesquels circule l'eau chauffée dans la chaudière à eau chaude. Ainsi, à surface constante des appareils de chauffage, la température de l'eau qui leur est fournie augmente à mesure que la température ambiante diminue. En règle générale, l'eau du réseau de chauffage dans les chaudières est chauffée entre 70... 104 et 150... 170 °C. Récemment, on a eu tendance à augmenter la température du chauffage de l'eau jusqu'à 180... 200 °C.
Pour éviter la condensation de la vapeur d'eau des fumées et la corrosion externe associée des surfaces chauffantes, la température de l'eau à l'entrée de l'unité doit être supérieure au point de rosée des produits de combustion. Dans ce cas, la température des parois des tuyaux au point d'entrée de l'eau ne sera pas non plus inférieure au point de rosée. Par conséquent, la température de l’eau d’entrée ne doit pas être inférieure à 60 °C en cas de fonctionnement au gaz naturel, à 70 °C en cas de fonctionnement au fioul à faible teneur en soufre et à 110 °C en cas d’utilisation de fioul à haute teneur en soufre. Étant donné que l'eau du réseau de chauffage peut être refroidie à une température inférieure à 60°C, avant d'entrer dans l'unité, une certaine quantité d'eau (directe) déjà chauffée dans la chaudière y est mélangée.
Riz. 7.7. Chaudière à gazole pour chauffer l'eau, type PTVM-50-1
La chaudière à gazole de type PTVM-50-1 (Fig. 7.7) avec une capacité de chauffage de 50 Gcal/h a fait ses preuves.
7.4. Principaux éléments de la chaudière
Les principaux éléments de la chaudière sont : des surfaces de chauffage par évaporation (tubes de tamis et faisceau de chaudière), un surchauffeur avec régulateur de surchauffe de vapeur, un économiseur d'eau, un aérotherme et des dispositifs de tirage.
Surfaces d'évaporation de la chaudière. Les surfaces chauffantes génératrices de vapeur (évaporation) diffèrent les unes des autres dans les chaudières de différents systèmes, mais, en règle générale, elles sont situées principalement dans la chambre de combustion et reçoivent de la chaleur par rayonnement - rayonnement. Il s'agit de tuyaux grillagés, ainsi que d'un faisceau convectif (chaudière) installé à la sortie du four des petites chaudières (Fig. 7.8, UN).
Riz. 7.8. Schémas de disposition de l'évaporateur (UN) et surchauffe (b) surfaces du groupe chaudière à tambour :
/ - contour du revêtement du foyer ; 2, 3, 4 - panneaux latéraux d'écran ; 5 - écran avant; 6, 10, 12 - collecteurs d'écrans et faisceau convectif ; 7 - tambour; 8 - feston; 9 - faisceau chaudière ; 11 - lunette arrière ; 13 - surchauffeur mural à rayonnement; 14 - surchauffeur semi-radiatif à écran ; 15 ~~ surchauffeur radiant de plafond ; 16 ~ régulateur de surchauffe ; 17 - élimination de la vapeur surchauffée ; 18 - surchauffeur à convection
Les grilles des chaudières à circulation naturelle, fonctionnant sous vide dans le four, sont constituées de tuyaux lisses (grilles tubulaires lisses) d'un diamètre intérieur de 40...60 mm. Les tamis sont une série de tuyaux montants verticaux parallèles reliés les uns aux autres par des collecteurs (voir Fig. 7.8, UN). L'écart entre les tuyaux est généralement de 4 à 6 mm. Certains tuyaux de tamis sont insérés directement dans le tambour et ne disposent pas de collecteurs aériens. Chaque panneau de tamis, ainsi que les tuyaux de descente placés à l'extérieur du revêtement du four, forment circuit indépendant circulation.
Les tuyaux de la grille arrière à l'endroit où les produits de combustion sortent du foyer sont disposés sur 2-3 rangées. Cette décharge de tuyaux est appelée festonnage. Il permet d'augmenter la section de passage des gaz, de réduire leur vitesse et d'éviter le colmatage des interstices entre les canalisations, durcis lors du refroidissement par les particules de cendres fondues transportées par les gaz du four.
Dans les générateurs de vapeur de grande puissance, en plus de ceux muraux, des écrans supplémentaires sont installés qui divisent le foyer en compartiments séparés. Ces écrans sont éclairés par des torches des deux côtés et sont appelés double-lumière. Ils perçoivent deux fois plus de chaleur que les muraux. Les écrans double lumière, tout en augmentant l'absorption globale de chaleur dans le foyer, permettent d'en réduire la taille.
Surchauffeurs. Le surchauffeur est conçu pour augmenter la température de la vapeur provenant du système d'évaporation de la chaudière. C’est l’un des éléments les plus critiques de la chaudière. Avec une augmentation des paramètres de vapeur, l'absorption thermique des surchauffeurs augmente jusqu'à 60 % de l'absorption thermique totale de la chaudière. Le désir d'obtenir une surchauffe élevée de la vapeur oblige une partie du surchauffeur à être située dans la zone de températures élevées des produits de combustion, ce qui réduit naturellement la résistance du métal du tuyau. En fonction de la méthode déterminante de transfert de chaleur des gaz, des surchauffeurs ou de leurs étages individuels (Fig. 7.8, b) sont divisés en convectifs, radiatifs et semi-radiatifs.
Les surchauffeurs à rayonnement sont généralement constitués de tuyaux d'un diamètre de 22 à 54 mm. À des paramètres de vapeur élevés, ils sont placés dans la chambre de combustion et reçoivent l'essentiel de la chaleur par rayonnement de la torche.
Les surchauffeurs de vapeur à convection sont situés dans un conduit de gaz horizontal ou au début d'un puits de convection sous la forme d'emballages denses formés de serpentins avec un pas le long de la largeur du conduit de gaz égal à 2,5...3 diamètres de tuyau.
Les surchauffeurs à convection, en fonction du sens de déplacement de la vapeur dans les serpentins et du débit des fumées, peuvent être à contre-courant, à flux direct ou à sens de flux mixte.
La température de la vapeur surchauffée doit toujours être maintenue constante, quels que soient le mode de fonctionnement et la charge de la chaudière, car lorsqu'elle diminue, l'humidité de la vapeur dans les derniers étages de la turbine augmente, et lorsque la température dépasse celui de la conception, il existe un risque de déformations thermiques excessives et une diminution de la résistance des éléments individuels de la turbine. La température de la vapeur est maintenue à un niveau constant à l'aide de dispositifs de contrôle - désurchauffeurs. Les désurchauffeurs les plus utilisés sont du type à injection, dans lesquels le contrôle s'effectue en injectant de l'eau déminéralisée (condensat) dans le flux de vapeur. Lorsque l'eau s'évapore, elle enlève une partie de la chaleur de la vapeur et réduit sa température (Fig. 7.9, UN).
En règle générale, un désurchauffeur à injection est installé entre les différentes parties du surchauffeur. L'eau est injectée à travers une série de trous autour de la circonférence de la buse et pulvérisée à l'intérieur d'une enveloppe composée d'un diffuseur et d'une partie cylindrique qui protège le corps, qui a une température plus élevée, des projections d'eau afin d'éviter la formation de fissures dans le métal du corps en raison d'un changement soudain de température.
Riz. 7.9. Désurchauffeurs : UN - injection; b- surface avec refroidissement à la vapeur par eau d'alimentation ; 1 – trappe pour instruments de mesure; 2 – partie cylindrique de la chemise ; 3 - boîtier du désurchauffeur ; 4 - diffuseur ; 5 - trous pour pulvériser de l'eau dans la vapeur ; 6 - tête de désurchauffeur ; Planche à 7 tubes ; 8 - collectionneur; 9 - une chemise qui empêche la vapeur de laver la plaque tubulaire ; 10, 14 - des tuyaux d'alimentation et d'évacuation de la vapeur du désurchauffeur ; 11 - cloisons de distance ; 12 - batterie à eau ; 13 - cloison longitudinale qui améliore le lavage à la vapeur des serpentins ; 15, 16 - tuyaux d'alimentation et d'évacuation de l'eau alimentaire
Dans les chaudières de capacité moyenne en vapeur, des désurchauffeurs de surface sont utilisés (Fig. 7.9, b), qui sont généralement placés à l'entrée de vapeur dans le surchauffeur ou entre ses différentes parties.
La vapeur est fournie et évacuée vers le collecteur via des serpentins. À l’intérieur du collecteur se trouvent des serpentins à travers lesquels s’écoule l’eau d’alimentation. La température de la vapeur est contrôlée par la quantité d’eau entrant dans le désurchauffeur.
Économiseurs d'eau. Ces appareils sont conçus pour chauffer l'eau d'alimentation avant qu'elle ne pénètre dans la partie d'évaporation de la chaudière en utilisant la chaleur des gaz de combustion. Ils sont situés dans un conduit de convection et fonctionnent à des températures de produits de combustion (gaz de combustion) relativement basses.
Riz. 7.10. Économiseur de bobine d'acier :
1 - collecteur inférieur ; 2 - collecteur supérieur ; 3 - poste de soutien; 4 - des bobines ; 5 -- poutres de support (refroidies) ; 6 - vidange de l'eau
Le plus souvent, les économiseurs (Fig. 7.10) sont constitués de tuyaux en acier d'un diamètre de 28...38 mm, pliés en bobines horizontales et disposés en paquets. Les tuyaux dans les colis sont assez étroitement décalés : la distance entre les axes des tuyaux adjacents à travers le flux de fumées est de 2,0... 2,5 diamètres de tuyau, le long du flux - 1,0... 1,5. La fixation des tuyaux de serpentin et leur espacement sont effectués messages de soutien, fixés le plus souvent sur des poutres creuses (pour refroidissement par air) isolées côté gaz chauds.
Selon le degré de chauffage de l'eau, les économiseurs sont divisés en non bouillants et bouillants. Dans un économiseur bouillant, jusqu'à 20 % de l'eau peut être transformée en vapeur.
Le nombre total de tuyaux fonctionnant en parallèle est sélectionné en fonction d'une vitesse de l'eau d'au moins 0,5 m/s pour les économiseurs sans ébullition et de 1 m/s pour les économiseurs avec ébullition. Ces vitesses sont dues à la nécessité d'éliminer les bulles d'air des parois de la canalisation, qui favorisent la corrosion et empêchent la stratification du mélange vapeur-eau, ce qui peut conduire à une surchauffe de la paroi supérieure de la canalisation, mal refroidie par la vapeur, et sa rupture. Le mouvement de l'eau dans l'économiseur se fait nécessairement vers le haut. Le nombre de tuyaux dans le colis dans le plan horizontal est choisi en fonction de la vitesse des produits de combustion 6...9 m/s. Cette vitesse est déterminée par la volonté, d'une part, de protéger les serpentins contre l'entraînement des cendres et, d'autre part, d'éviter une usure excessive des cendres. Les coefficients de transfert de chaleur dans ces conditions sont généralement de 50... 80 W/(m 2 - K). Pour faciliter la réparation et le nettoyage des tuyaux des contaminants externes, l'économiseur est divisé en paquets d'une hauteur de 1,0... 1,5 m avec des espaces entre eux allant jusqu'à 800 mm.
La contamination externe de la surface des bobines est éliminée en allumant périodiquement le système de nettoyage de la grenaille, lorsque la grenaille métallique passe (tombe) de haut en bas à travers les surfaces chauffantes par convection, éliminant les dépôts adhérant aux tuyaux. L'adhérence des cendres peut être le résultat de la rosée provenant des gaz de combustion qui se déposent sur la surface relativement froide des tuyaux. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'eau d'alimentation fournie à l'économiseur est préchauffée à une température supérieure au point de rosée de la vapeur d'eau ou de la vapeur d'acide sulfurique dans les gaz de combustion.
Les rangées supérieures de tuyaux de l'économiseur lorsque la chaudière fonctionne au combustible solide, même à des vitesses de gaz relativement faibles, sont sujettes à une usure notable des cendres. Pour éviter l'usure des cendres, divers types de revêtements de protection sont fixés sur ces tuyaux.
Aérothermes. Ils sont installés pour chauffer l'air dirigé vers le four afin d'augmenter l'efficacité de la combustion du combustible, ainsi que vers les dispositifs de broyage du charbon.
La quantité optimale de chauffage de l'air dans l'aérotherme dépend du sol du combustible brûlé, de son humidité, du type d'appareil de combustion et est de 200°C pour le charbon brûlé sur une grille à chaîne (pour éviter la surchauffe des grilles), 250 °C pour la tourbe brûlée sur les mêmes grilles, 350...450 °C pour le combustible liquide ou pulvérisé brûlé dans les fours à chambre.
Pour obtenir une température de chauffage de l'air élevée, un chauffage à deux étages est utilisé. Pour ce faire, l'aérotherme est divisé en deux parties, entre lesquelles est installée une partie de l'économiseur d'eau (« dans la coupe »).
La température de l'air entrant dans l'aérotherme doit être de 10... 15 °C au-dessus du point de rosée des fumées afin d'éviter la corrosion de l'extrémité froide de l'aérotherme due à la condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'aérotherme. fumées (en contact avec les parois relativement froides de l'aérotherme), et obstruant également les canaux de passage des gaz avec des cendres collées aux parois humides. Ces conditions peuvent être remplies de deux manières : soit en augmentant la température des fumées et en perdant de la chaleur, ce qui n'est pas rentable économiquement, soit en installant appareils spéciaux pour chauffer l'air avant qu'il n'entre dans l'aérotherme. À cette fin, des aérothermes spéciaux sont utilisés, dans lesquels l'air est chauffé par la vapeur sélectionnée provenant de turbines. Dans certains cas, le chauffage de l'air est réalisé par recirculation, c'est-à-dire Une partie de l'air chauffé dans l'aérotherme retourne par le tuyau d'aspiration vers le ventilateur soufflant et se mélange à l'air froid.
Selon le principe de fonctionnement, les aérothermes sont divisés en récupératifs et régénératifs. Dans les aérothermes à récupération, la chaleur est transférée des gaz à l'air à travers une paroi de tuyau métallique fixe qui les sépare. En règle générale, il s'agit d'aérothermes tubulaires en acier (Fig. 7.11) avec un diamètre de tube de 25...40 mm. Les tubes qu'il contient sont généralement situés verticalement, les produits de combustion se déplacent à l'intérieur ; l'air les lave avec un flux transversal dans plusieurs passages, organisés à travers des conduits de dérivation d'air (conduits) et des cloisons intermédiaires.
Le gaz dans les tubes se déplace à une vitesse de 8... 15 m/s, l'air entre les tubes est deux fois plus lent. Cela vous permet d'avoir des coefficients de transfert de chaleur à peu près égaux des deux côtés de la paroi du tuyau.
La dilatation thermique de l'aérotherme est perçue par un compensateur à lentille 6 (voir Fig. 7.11), qui est installé au-dessus de l'aérotherme. A l'aide de brides, il est boulonné par le bas à l'aérotherme, et par le haut au cadre de transition du conduit de fumée précédent de la chaudière.
Riz. 7.11. Aérotherme tubulaire :
1 - Colonne; 2 – cadre de support ; 3, 7 – boîtes de dérivation d'air ; 4 - acier
tuyaux 40´1,5 mm ; 5, 9 – des plaques tubulaires supérieure et inférieure d'une épaisseur de 20...25 mm ;
6 – compensateur de dilatation thermique ; 8 – plaque tubulaire intermédiaire
Dans un aérotherme régénératif, la chaleur est transférée par une buse métallique, qui est périodiquement chauffée par des produits de combustion gazeux, après quoi elle est transférée dans le flux d'air et lui libère la chaleur accumulée. Le réchauffeur d'air régénératif de la chaudière est un tambour (rotor) à rotation lente (3...5 tr/min) avec une garniture (buse) en tôles d'acier minces ondulées, enfermé dans un boîtier fixe. Le boîtier est divisé en deux parties par des plaques sectorielles - air et gaz. Lorsque le rotor tourne, la garniture alterne entre le flux de gaz et le flux d'air. Malgré le fait que l'emballage fonctionne en mode non stationnaire, le chauffage du flux d'air continu s'effectue en continu sans fluctuations de température. Le mouvement des gaz et de l’air s’effectue à contre-courant.
L'aérotherme régénératif est compact (jusqu'à 250 m 2 de surface dans 1 m 3 de garnissage). Il est largement utilisé dans les chaudières puissantes. Son inconvénient est un flux d'air important (jusqu'à 10 %) dans le trajet des gaz, ce qui entraîne des surcharges des ventilateurs soufflants et des extracteurs de fumée et une augmentation des pertes dans les gaz de combustion.
Dispositifs de tirage et de soufflage de la chaudière. Pour que la combustion du combustible se produise dans le four d'une chaudière, de l'air doit y être fourni. Pour éliminer les produits de combustion gazeux du four et assurer leur passage à travers l'ensemble du système de surfaces chauffantes de la chaudière, un tirage doit être créé.
Actuellement, il existe quatre systèmes d'alimentation en air et d'évacuation des produits de combustion dans les chaufferies :
· avec tirage naturel créé par la cheminée et aspiration naturelle de l'air dans le foyer en raison du vide créé dans celui-ci par le tirage du tuyau ;
·tirage artificiel créé par l'extracteur de fumée et aspiration d'air dans le foyer à la suite du vide créé par l'extracteur de fumée ;
·tirage artificiel créé par un extracteur de fumée et alimentation en air forcé dans la chambre de combustion par un ventilateur soufflant ;
· la suralimentation, dans laquelle toute l'installation de chaudière est scellée et placée sous une certaine surpression créée par un ventilateur soufflant, suffisante pour vaincre toute la résistance des chemins d'air et de gaz, ce qui élimine la nécessité d'installer un extracteur de fumée.
Dans tous les cas de tirage artificiel ou de fonctionnement sous pression, la cheminée est conservée, mais la fonction principale de la cheminée est d'évacuer les fumées vers les couches supérieures de l'atmosphère afin d'améliorer les conditions de leur dispersion dans l'espace.
Dans les chaufferies produisant une grande production de vapeur, le tirage artificiel avec souffle artificiel est largement utilisé.
Les cheminées sont en brique, en béton armé et en fer. Les canalisations jusqu'à 80 m de haut sont généralement construites en brique, tandis que les canalisations plus hautes sont en béton armé. Les tuyaux en fer sont installés uniquement sur les chaudières cylindriques verticales, ainsi que sur les puissantes chaudières à eau chaude de type tour en acier. Pour réduire les coûts, une cheminée commune est généralement construite pour l'ensemble de la chaufferie ou pour un groupe de chaufferies.
Le principe de fonctionnement de la cheminée reste le même dans les installations fonctionnant à tirage naturel et artificiel, avec la particularité qu'avec un tirage naturel, la cheminée doit vaincre la résistance de l'ensemble de l'installation de la chaudière, et avec un tirage artificiel, elle crée un tirage supplémentaire au tirage principal. créé par l'extracteur de fumée.
En figue. 7.12 montre un schéma d'une chaudière à tirage naturel créé par une cheminée 2 . Il est rempli de fumées (produits de combustion) de densité r g, kg/m 3, et communique par les conduits de la chaudière 1 avec de l'air atmosphérique dont la densité est r in, kg/m 3. Évidemment, r in > r g.
A hauteur de cheminée N différence de pression entre les colonnes d'air GH r et gaz gН r g au niveau de la base du tuyau, c'est-à-dire la quantité de poussée D S, N/m 2, a la forme
où p et Pr sont les densités de l'air et du gaz dans des conditions normales, en kg/m ; DANS- pression barométrique, mm Hg. Art. En substituant les valeurs de r par 0 et r g 0, on obtient
De l'équation (7.2), il résulte que plus la hauteur du tuyau et la température des fumées sont élevées et plus la température de l'air ambiant est basse, plus le tirage naturel est important.
La hauteur minimale autorisée des tuyaux est réglementée pour des raisons sanitaires. Le diamètre du tuyau est déterminé par le débit de fumées qui en sortent à la production maximale de vapeur de toutes les chaudières connectées au tuyau. En tirant d'eau naturel, cette vitesse doit être comprise entre 6... 10 m/s, sans descendre en dessous de 4 m/s, afin d'éviter une perturbation du tirage par le vent (soufflage de tuyaux). Avec le tirage artificiel, la vitesse des gaz d'échappement sortant du tuyau est généralement comprise entre 20 et 25 m/s.
Riz. 7.12. Schéma d'une chaudière à tirage naturel créée par une cheminée :
1 - Chaudière; 2 - cheminée
Des extracteurs de fumée centrifuges et des ventilateurs soufflants sont installés pour les chaudières et pour les générateurs de vapeur d'une capacité de 950 t/h ou plus - extracteurs de fumée axiaux à plusieurs étages.
Les extracteurs de fumée sont placés derrière la chaudière, et dans les installations de chaudières destinées à brûler des combustibles solides, des extracteurs de fumée sont installés après le retrait des cendres afin de réduire la quantité de cendres volantes traversant l'extracteur de fumée, et ainsi de réduire l'abrasion de la turbine de l'extracteur de fumée. par les cendres. n
Le vide qui doit être créé par le désenfumage est déterminé par la résistance aérodynamique totale du trajet des gaz de l'installation de la chaudière, qui doit être surmontée à condition que le vide des fumées en tête du four soit égal à 20. .30 Pa et la pression de vitesse nécessaire est créée à la sortie des fumées des conduits de fumée. Dans les petites installations de chaudières, le vide créé par l'extracteur de fumée est généralement de 1 000 à 2 000 Pa, et dans les grandes installations de 2 500 à 3 000 Pa.
Les ventilateurs soufflants installés devant l'aérotherme sont conçus pour y fournir de l'air non chauffé. La pression créée par le ventilateur est déterminée par la résistance aérodynamique du trajet de l'air, qui doit être surmontée. Il s'agit généralement de la résistance du conduit d'air d'aspiration, de l'aérotherme, des conduits d'air entre l'aérotherme et le foyer, ainsi que de la résistance de la grille et de la couche de combustible ou des brûleurs. Au total, ces résistances s'élèvent à 1 000... 1 500 Pa pour les chaufferies de faible capacité et augmentent jusqu'à 2 000... 2 500 Pa pour les grandes chaufferies.
7.5. Bilan thermique de la chaudière
Bilan thermique d'une chaudière à vapeur. Ce bilan consiste à établir l'égalité entre la quantité de chaleur entrant dans l'unité lors de la combustion du combustible, appelée chaleur disponible Q r r , et la quantité de chaleur utilisée Q 1 et les pertes de chaleur. Sur la base du bilan thermique, l'efficacité et la consommation de carburant sont déterminées.
Dans des conditions de fonctionnement en régime permanent de l'unité, le bilan thermique pour 1 kg ou 1 m 3 de combustible brûlé est le suivant :
Où Q r r - chaleur disponible pour 1 kg de solide ou combustible liquide ou 1 m 3 de combustible gazeux, kJ/kg ou kJ/m 3 ; Q 1 - chaleur utilisée ; Q 2 - perte de chaleur avec les gaz sortant de l'unité ; Q 3 - perte de chaleur due à une combustion chimique incomplète du carburant (sous-combustion) ; Q 4 - perte de chaleur due à une combustion mécanique incomplète ; Q 5 - perte de chaleur vers l'environnement à travers l'enceinte externe de la chaudière ; Q 6 - perte de chaleur avec des scories (Fig. 7.13).
Généralement, les calculs utilisent l'équation du bilan thermique, exprimée en pourcentage par rapport à la chaleur disponible, prise à 100 % ( Q p p = 100) :
Où q 1 =Q 1 × 100/Q pp; q2= Q 2 × 100/Q rr etc.
Chaleur disponible comprend tous les types de chaleur introduits dans le four avec le combustible :
Où Q nr – chaleur de travail inférieure de combustion du carburant ; Q ft - chaleur physique du combustible, y compris celle obtenue lors du séchage et du chauffage ; Q v.vn - la chaleur de l'air qu'il reçoit lorsqu'il est chauffé à l'extérieur de la chaudière ; Q f - chaleur introduite dans le four avec la vapeur de la buse d'atomisation.
Le bilan thermique de la chaudière est relatif à un certain niveau de température ou, en d'autres termes, par rapport à une certaine température de départ. Si l'on prend comme température la température de l'air entrant dans la chaudière sans chauffage à l'extérieur de la chaudière, on ne prend pas en compte la chaleur du jet de vapeur dans les buses et on exclut la valeur Q ft, puisqu'elle est négligeable par rapport à la chaleur de combustion du carburant, alors on peut accepter
L'expression (7.5) ne prend pas en compte la chaleur introduite dans le four par l'air chaud de sa propre chaudière. Le fait est que la même quantité de chaleur est dégagée par les produits de combustion vers l'air présent dans l'aérotherme situé à l'intérieur de la chaudière, c'est-à-dire qu'une sorte de recirculation (retour) de chaleur est effectuée.
Riz. 7.13. Les principales déperditions thermiques de la chaudière
Chaleur utilisée Q 1 est perçu par les surfaces chauffantes de la chambre de combustion de la chaudière et ses conduits de convection, transférés au fluide de travail et consacrés au chauffage de l'eau jusqu'à la température de transition de phase, d'évaporation et de surchauffe de la vapeur. La quantité de chaleur utilisée pour 1 kg ou 1 m 3 de combustible brûlé,
Où D 1 , D n, D pr, - respectivement, la productivité de la chaudière à vapeur (consommation de vapeur surchauffée), consommation de vapeur saturée, consommation d'eau de chaudière pour le soufflage, kg/s ; DANS- consommation de carburant, kg/s ou m 3 /s ; je pp, je", je", je pv - respectivement, l'enthalpie de la vapeur surchauffée, de la vapeur saturée, de l'eau sur la ligne de saturation, de l'eau d'alimentation, kJ/kg. Au rythme du souffle 
et en l'absence de consommation de vapeur saturée, la formule (7.6) prend la forme
Pour les chaudières utilisées pour produire de l'eau chaude (chaudières à eau chaude),
Où g c - consommation d'eau chaude, kg/s ; je 1 et je 2 - respectivement, enthalpies spécifiques de l'eau entrant et sortant de la chaudière, kJ/kg.
Pertes thermiques d'une chaudière à vapeur. L'efficacité de l'utilisation du combustible est principalement déterminée par l'exhaustivité de la combustion du combustible et la profondeur de refroidissement des produits de combustion dans la chaudière à vapeur.
Perte de chaleur avec les fumées Q 2 sont les plus grands et sont déterminés par la formule
Où jeух - enthalpie des fumées à la température des fumées q ух et excès d'air dans les fumées α ух, kJ/kg ou kJ/m 3 ; je xv - enthalpie de l'air froid à température de l'air froid t xv et excès d'air α xv ; (100- q 4) - la proportion de carburant brûlé.
Pour les chaudières modernes, la valeur q 2 se situe entre 5 et 8 % de la chaleur disponible, q 2 augmente avec l'augmentation de qух, αух et du volume des gaz d'échappement. Une diminution de qх d'environ 14... 15 °C entraîne une diminution q 2 à 1%.
Dans les chaudières énergétiques modernes, la température est de 100... 120 °C, dans les unités de chauffage industrielles - 140... 180 °C.
Perte de chaleur due à une combustion chimique incomplète du carburant Q 3 est la chaleur qui reste chimiquement liée aux produits d’une combustion incomplète. Il est déterminé par la formule
où CO, H 2, CH 4 - teneur volumétrique en produits de combustion incomplète par rapport aux gaz secs,% ; les chiffres devant CO, H 2, CH 4 sont la chaleur de combustion de 1 m 3 du gaz correspondant réduite de 100 fois, kJ/m 3.
Les pertes de chaleur dues à une combustion chimique incomplète dépendent généralement de la qualité de la formation du mélange et de quantités locales insuffisantes d'oxygène pour une combustion complète. Ainsi, q 3 dépend de α t. Les plus petites valeurs de α t , auquel q 3 sont pratiquement absents, dépendent du type de combustible et de l'organisation du régime de combustion.
Une combustion chimique incomplète s'accompagne toujours d'une formation de suie, ce qui est inacceptable lors du fonctionnement d'une chaudière.
Perte de chaleur due à une combustion mécanique incomplète du carburant Q 4 - Il s'agit de la chaleur du combustible qui, lors de la combustion en chambre, est évacuée avec les produits de combustion (entraînement) dans les carneaux de la chaudière ou reste dans les scories, et lors de la combustion en couches - dans les produits qui passent à travers grille(échec):
Où un shl+pr, un un - respectivement, la part de cendres dans le laitier, le gouffre et l'entraînement, déterminée par pesée à partir de la balance des cendres UN shl+pr + un un = 1 en fractions de un ; g shl+pr, g un – la teneur en substances inflammables dans les scories, les dolines et l'entraînement, respectivement, est déterminée par pesée et postcombustion d'échantillons de scories, de rupture, d'entraînement dans des conditions de laboratoire, % ; 32,7 kJ/kg - chaleur de combustion des combustibles dans les scories, les dolines et l'entraînement, selon les données VTI ; Un r - teneur en cendres de la masse utile du carburant, %. Ordre de grandeur q 4 dépend de la méthode de combustion et de la méthode d'élimination des scories, ainsi que des propriétés du combustible. Avec un processus de combustion bien établi de combustible solide dans des fours à chambre q 4 "0,3...0,6 pour combustibles à haut rendement en substances volatiles, pour pellets d'anthracite (AS) q 4 > 2%. Combustion en couche pour houille q 4 = 3,5 (dont 1% dus aux pertes avec scories, et 2,5% dus à l'entraînement), pour le brun - q 4 = 4%.
Perte de chaleur vers l'environnement Q 5 dépendent de la superficie de la surface extérieure de l'unité et de la différence de température entre la surface et l'air ambiant (q5"0,5...1,5%).
Perte de chaleur des scories Q 6 se produisent à la suite de l'élimination des scories du four, dont la température peut être assez élevée. Dans les fours à charbon pulvérisé avec élimination des scories solides, la température des scories est de 600...700°C, et dans les fours liquides - 1500...1600°C.
Ces pertes sont calculées à l'aide de la formule
Où Avec shl - capacité thermique des scories, en fonction de la température des scories t Shl. Donc à 600°C Avec shl = 0,930 kJ/(kg×K), et à 1600°C Avec shl = 1,172 kJ/(kg×K).
Coefficient action utile consommation de chaudière et de combustible. La perfection du fonctionnement thermique d'une chaudière à vapeur s'apprécie par le rendement brut h à br,%. Oui, selon solde direct
Où QÀ - chaleur utilement transférée à la chaudière et exprimée à travers la perception thermique des surfaces chauffantes, kJ/s :
Où Q St - contenu calorifique de l'eau ou de l'air chauffé dans la chaudière et transféré sur le côté, kJ/s (la chaleur de purge n'est prise en compte que pour D pr > 2% de D).
Le rendement de la chaudière peut également être calculé à l'aide du bilan inverse :
La méthode du bilan direct est moins précise, principalement en raison des difficultés rencontrées pour déterminer les grandes masses de carburant consommées en fonctionnement. Les pertes de chaleur sont déterminées avec une plus grande précision, de sorte que la méthode de l'équilibre inverse a été largement utilisée pour déterminer l'efficacité.
En plus du rendement brut, le rendement net est utilisé, ce qui montre l'excellence opérationnelle de l'unité :
Où q s.n - consommation totale de chaleur pour les besoins propres de la chaudière, c'est-à-dire consommation d'énergie électrique pour entraîner les mécanismes auxiliaires (ventilateurs, pompes, etc.), consommation de vapeur pour le soufflage et la pulvérisation de fioul, calculée en pourcentage de la chaleur disponible.
A partir de l'expression (7.13) la consommation de combustible fourni au four est déterminée B kg/s,
Étant donné qu'une partie du carburant est perdue en raison de la sous-combustion mécanique, la consommation de carburant calculée est utilisée pour tous les calculs des volumes d'air et des produits de combustion, ainsi que des enthalpies. B R. , kg/s, compte tenu de l'incomplétude mécanique de la combustion :
Lors de la combustion de combustibles liquides et gazeux dans des chaudières Q 4 = 0
Questions de contrôle
1. Comment les chaudières sont-elles classées et à quoi servent-elles ?
2. Nommez les principaux types de chaudières et énumérez leurs principaux éléments.
3. Décrivez les surfaces d'évaporation de la chaudière, énumérez les types de surchauffeurs et les méthodes de régulation de la température de la vapeur surchauffée.
4. Quels types d'économiseurs d'eau et de réchauffeurs d'air sont utilisés dans les chaudières ? Parlez-nous des principes de leur conception.
5. Comment l'air est-il fourni et les gaz de combustion sont-ils évacués dans les chaudières ?
6. Parlez-nous de la fonction de la cheminée et de la détermination de sa gravité ; indiquer les types d'extracteurs de fumée utilisés dans les installations de chaudières.
7. Quel est le bilan thermique d’une chaudière ? Lister les pertes de chaleur dans la chaudière et indiquer leurs causes.
8. Comment est-il déterminé ? Efficacité de la chaudière unité?
Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Fédération de Russie
Budget de l'État fédéral éducatif
établissement d'enseignement supérieur
"Énergie d'État d'Ivanovo
Université nommée d'après V.I. Lénine"
Département des Centrales Thermiques
Test
Pour le cours « Fonctionnement et modes de fonctionnement
Installations de chaudières TES"
Option n°6
Complété:
Groupe d'étudiants 5-75
Zagulin A.S.
Ivanovo 2017.
1. Caractéristiques et fonctions des installations énergétiques.Caractéristiques des installations énergétiques :
La nécessité de produire de l’énergie thermique et électrique pour répondre aux besoins des entreprises industrielles et de la vie humaine est bien connue. L'électricité elle-même peut être produite par des générateurs, des panneaux solaires et des générateurs magnétohydrodynamiques (générateurs MHD). Cependant, pour la production industrielle d'énergie électrique, on utilise des générateurs synchrones à courant alternatif triphasés, dont les moteurs principaux peuvent être des turbines à vapeur, à gaz ou hydrauliques.
La production industrielle d'énergie thermique et électrique et sa livraison au consommateur direct sont assurées par des installations énergétiques.
Les installations énergétiques comprennent : les centrales électriques, les chaufferies, les réseaux thermiques et électriques.
Un complexe d'installations énergétiques, reliées par un mode de fonctionnement commun et disposant d'un contrôle de répartition opérationnel centralisé, constitue un système énergétique qui, à son tour, constitue le principal maillon technologique de la production d'énergie.
Vous trouverez ci-dessous une brève description des installations énergétiques.
Centrales électriques En général, les centrales électriques sont des entreprises ou des installations conçues pour produire de l'électricité. Sur la base des caractéristiques du principal processus technologique de conversion d'énergie et du type de ressource énergétique utilisée, les centrales électriques sont divisées en centrales thermiques (TPP) ; centrales hydroélectriques (HPP) ; centrales nucléaires (NPP); les centrales solaires, ou centrales solaires (SPP) ; centrales géothermiques (GTPP) ; centrales marémotrices (TPP).
La majorité de l'électricité (tant en Russie que dans le monde) est produite par des centrales thermiques (TPP), nucléaires (NPP) et hydrauliques (HPP). La composition et l'emplacement des centrales électriques dans les régions du pays dépendent de la disponibilité et de la localisation des ressources hydroélectriques et thermiques dans tout le pays, de leurs caractéristiques techniques et économiques, des coûts de transport du carburant, ainsi que des indicateurs de performance technique et économique de centrales électriques.
Les centrales thermiques (TES) sont divisées en condensation (KES); chauffage urbain (centrales de production combinée de chaleur et d'électricité - cogénération) ; turbine à gaz (GTPP) ; centrales électriques à cycle combiné (CGPP).
Centrales électriques à condensation (CPS) Ils sont construits au plus près des lieux d'extraction du combustible ou de lieux propices à son transport, sur de grands fleuves ou réservoirs. Les principales fonctionnalités d’IES sont :
Utilisation de turbines à condensation puissantes et économiques ;
Principe de bloc de construction d'IES modernes ;
Production d'un type d'énergie pour le consommateur - électrique (l'énergie thermique est générée uniquement pour les besoins propres de la station) ;
Assurer les parties de base et demi-pointe du planning de consommation électrique ;
Exercer un impact significatif sur l’état écologique de l’environnement.
Centrales de cogénération (CHP) conçu pour l'approvisionnement centralisé des entreprises industrielles et des villes en électricité et en chaleur. Ils sont équipés de turbines de chauffage de type T ; « PT » ; « R » ; "RP", etc.
Centrales électriques à turbine à gaz (GTPP)) Leur distribution est limitée en tant que centrales électriques indépendantes. La base d'une centrale électrique à turbine à gaz est une unité de turbine à gaz (GTU), qui comprend des compresseurs, des chambres de combustion et des turbines à gaz. En règle générale, une unité à turbine à gaz consomme du carburant de haute qualité (liquide ou gazeux) fourni à la chambre de combustion. L'air comprimé y est pompé par un compresseur. Les produits de combustion chauds cèdent leur énergie à une turbine à gaz qui fait tourner un compresseur et un générateur synchrone. Les principaux inconvénients des turbines à gaz comprennent :
Caractéristiques sonores accrues, nécessitant une isolation phonique supplémentaire de la salle des machines et des dispositifs d'admission d'air ;
Consommation d'une part importante (jusqu'à 50-60 %) de la puissance interne d'une turbine à gaz par un compresseur d'air ;
Petite plage de changements de charge électrique en raison du rapport de puissance spécifique du compresseur et de la turbine à gaz ;
Faible efficacité globale (25-30%).
Les principaux avantages des centrales électriques à turbine à gaz comprennent un démarrage rapide de la centrale (1 à 2 minutes), une grande maniabilité et l'aptitude à couvrir les pics de charge dans les systèmes électriques.
Centrales électriques à cycle combiné (CGPP) pour l’énergie moderne, ils constituent le moyen le plus efficace d’augmenter considérablement l’efficacité thermique et globale des centrales électriques utilisant des combustibles fossiles. La base du PHPP est une centrale électrique à cycle combiné (CCP), qui comprend des turbines à vapeur et à gaz, unies par un cycle technologique commun. La combinaison de ces paramètres en un seul tout permet de :
Réduire les pertes de chaleur des gaz d'échappement d'une turbine à gaz ou d'une chaudière à vapeur ;
Utiliser les gaz derrière les turbines à gaz comme comburant chauffé lors de la combustion de carburant ;
Obtenez de la puissance supplémentaire en remplaçant partiellement la régénération des unités de turbine à vapeur et, à terme, augmentez le rendement d'une centrale électrique à cycle combiné jusqu'à 46-55 %.
Centrales hydrauliques (HPP) conçu pour produire de l’électricité en utilisant l’énergie des flux d’eau (rivières, cascades, etc.). Les principaux moteurs des centrales hydroélectriques sont des turbines hydrauliques, qui entraînent des générateurs synchrones. Une particularité des centrales hydroélectriques est leur faible consommation d'électricité pour leurs propres besoins, plusieurs fois inférieure à celle des centrales thermiques. Cela s'explique par l'absence de grands mécanismes dans le système des besoins auxiliaires des centrales hydroélectriques. De plus, la technologie de production d'électricité dans les centrales hydroélectriques est assez simple, facile à automatiser et le démarrage d'une unité hydraulique ne prend pas plus de 50 secondes, il est donc conseillé de prévoir des réserves de puissance pour les systèmes électriques équipés de ces unités. Cependant, la construction de centrales hydroélectriques est associée à d'importants investissements en capital, à de longues périodes de construction, à la localisation spécifique des ressources hydroélectriques du pays et à la complexité de résoudre les problèmes environnementaux.
Centrales nucléaires (NPP)- Il s'agit essentiellement de centrales thermiques qui utilisent l'énergie thermique des réactions nucléaires. Ils peuvent être construits dans presque n’importe quelle zone géographique, à condition qu’il y ait une source d’approvisionnement en eau. La quantité de combustible consommée (concentré d'uranium) est insignifiante, ce qui simplifie les exigences de son transport. L'un des principaux éléments d'une centrale nucléaire est le réacteur. Actuellement, deux types de réacteurs sont utilisés dans les centrales nucléaires : le VVER (réacteur de puissance refroidi à l'eau) et le RBMK (réacteur à canal de haute puissance).
Solaire, géothermique, marémotrice,vent les centrales électriques appartiennent à des types de centrales électriques non traditionnels, sur lesquels des informations peuvent être obtenues à partir de sources littéraires supplémentaires.
Installations de chaudières
Les installations de chaudières comprennent un ensemble de dispositifs destinés à générer de l'énergie thermique sous forme d'eau chaude ou de vapeur. La partie principale de ce complexe est une chaudière à vapeur ou à eau chaude. Selon leur destination, les chaufferies sont divisées en énergie, chauffage et industriel et chauffage.
Chaufferies énergétiques Ils fournissent de la vapeur aux centrales à vapeur qui produisent de l'électricité et sont généralement inclus dans le complexe de la centrale thermique sous la forme d'un atelier de chaudière ou d'un service de chaudière dans le cadre de l'atelier chaudière-turbine de la centrale thermique.
Chauffage et chaufferies industrielles sont construits dans des entreprises industrielles et fournissent de l'énergie thermique pour les systèmes de chauffage, de ventilation et d'alimentation en eau chaude bâtiments industriels et les processus de production technologiques.
Chauffage des chaufferies fournir de l'énergie thermique pour le chauffage, la ventilation et les systèmes d'alimentation en eau chaude des bâtiments résidentiels et publics. Les chaudières à eau chaude et à vapeur industrielle peuvent être utilisées dans le chauffage des chaufferies divers types et des dessins. Les principaux indicateurs d'une chaudière à eau chaude sont la puissance thermique, c'est-à-dire capacité de chauffage et température de l'eau, et pour une chaudière à vapeur - capacité de vapeur, pression et température de la vapeur fraîche.
Réseau de chaleur
Ce sont des caloducs destinés à transporter l'énergie thermique sous forme de vapeur ou d'eau chaude depuis une source de chaleur (centrale thermique ou chaufferie) jusqu'aux consommateurs thermiques.
Les caloducs comprennent : des tuyaux en acier interconnectés ; isolation thermique; compensateurs de dilatation thermique; vannes d'arrêt et de régulation; construction de bâtiments; les soutiens; appareils photo; dispositifs de drainage et d'évacuation de l'air.
Le réseau de chaleur est l’un des éléments les plus coûteux d’un système de chauffage centralisé.
Électricité du net
Les réseaux électriques sont des dispositifs qui relient les sources d'énergie aux consommateurs d'électricité. L'objectif principal des réseaux électriques est de fournir de l'électricité aux consommateurs ; en outre, les réseaux électriques assurent le transport d'énergie sur de longues distances et permettent de combiner les centrales électriques en systèmes énergétiques puissants. La possibilité de créer de puissantes associations énergétiques est due à leurs grands avantages techniques et économiques. Les réseaux électriques sont classés selon différents critères :
Pour la transmission de courant alternatif continu ou triphasé ;
Réseaux électriques de basse, moyenne, haute et ultra haute tension ;
Réseaux électriques internes et externes ;
Basique, rural, urbain, industriel ; distribution, approvisionnement, etc.
Des informations plus détaillées sur les réseaux électriques sont discutées dans la littérature technique spéciale.
Fonctions des installations énergétiques
Du point de vue de la technologie de production d'énergie électrique et thermique, les principales fonctions des installations énergétiques sont la production, la transformation, la distribution d'énergie thermique et électrique et sa fourniture aux consommateurs.
En figue. montre un diagramme schématique d'un complexe d'installations énergétiques qui assurent la production industrielle d'énergie thermique et électrique, ainsi que sa livraison au consommateur.
La base du complexe est une centrale thermique, qui assure la production, la transformation et la distribution d'énergie électrique, ainsi que la production et la fourniture d'énergie thermique.
L'énergie électrique est produite directement dans le générateur (3). Pour faire tourner le rotor du générateur, une turbine à vapeur (2) est utilisée, qui est alimentée en vapeur vive (surchauffée) produite dans une chaudière à vapeur (1). L'électricité générée dans le générateur est convertie dans le transformateur (4) en une tension plus élevée afin de réduire les pertes lors de la transmission de l'électricité au consommateur. Une partie de l’électricité produite par le générateur est utilisée pour les besoins propres de la centrale de cogénération. L'autre partie, plus grande, est transférée au dispositif de distribution (5). Depuis le dispositif de distribution de la centrale thermique, l'électricité pénètre dans les réseaux électriques des systèmes énergétiques, à partir desquels l'électricité est fournie aux consommateurs.
La centrale thermique produit également de l'énergie thermique et la fournit au consommateur sous forme de vapeur et d'eau chaude. L'énergie thermique (Qp) sous forme de vapeur est libérée à partir des puissances de production contrôlées de la turbine (dans certains cas directement des chaudières à vapeur via le ROU correspondant) et, suite à son utilisation, est condensée chez le consommateur. Le condensat est renvoyé entièrement ou partiellement du consommateur de vapeur vers la centrale thermique et est ensuite utilisé dans le trajet vapeur-eau, garantissant ainsi une réduction des pertes vapeur-eau dans la centrale électrique.
Le chauffage de l'eau du réseau est effectué dans les réchauffeurs de réseau (6) de la centrale électrique, après quoi l'eau du réseau chauffée est fournie au circuit de circulation du système d'alimentation en eau chaude pour les consommateurs ou aux réseaux dits de chauffage. La circulation de l'eau chaude (« directe ») et froide (« retour ») du réseau de chauffage s'effectue grâce au fonctionnement de pompes dites réseau (SN).
Schéma de principe d'un complexe d'installations énergétiques
1 – chaudière à vapeur ; 2 – turbine à vapeur ; 3 – générateur synchrone ; 4 – transformateur ; 5 – appareillage ; 6 – chauffage réseau. KN, SN, CN, PN – respectivement pompes à condensats, de réseau, de circulation et de transfert ; NPTS – pompe d'alimentation du réseau de chaleur ; DS – extracteur de fumée ; S.N. – les besoins propres de la centrale thermique ; Tr.S.N. – transformateur pour les besoins propres de la centrale.
– – – limites des zones de service pour les équipements des installations électriques.
7. Donnez un organigramme schématique de la chaufferie. Énumérez les systèmes technologiques présents dans la tuyauterie de la chaudière et donnez-leur (les systèmes) une brève description.
L'installation de chaudière d'une centrale thermique est conçue pour produire de la vapeur surchauffée présentant des paramètres spécifiés et une qualité chimique appropriée, qui est utilisée pour entraîner le rotor d'une turbine afin de générer de l'énergie thermique et électrique.
Dans les centrales thermiques non unitaires, les systèmes de chaudières sont principalement utilisés, y compris les chaudières à tambour à circulation naturelle, sans surchauffe intermédiaire de la vapeur, fonctionnant à moyenne, haute et ultra-haute pression (3,5, 10,0 et 14,0 MPa, respectivement), et les systèmes de chaudières. sont moins fréquemment utilisés avec les chaudières à flux direct.
Le schéma technologique de base de l'installation d'une chaudière d'une centrale thermique non unitaire est présenté à la Fig.
Riz. . Organigramme schématique d'une installation de chaudière d'une centrale thermique non unitaire
B – tambour de chaudière ; VT – cyclone externe ; RNP – expanseur à soufflage continu ; OP – refroidisseur à vapeur ; MNS – station de pompage de fioul ; RTM – régulateur de température du fioul ; RDM, RDG – régulateur de pression de fioul et de gaz ; RPTT – régulateur de quantité de combustible solide ; GRP – point de contrôle du gaz ; EC – air chaud ; SPV – air légèrement chauffé ; RPP – expanseur de purge périodique ; T – four à chaudière ; PC – chambre rotative de la chaudière ; KSh – arbre convectif ; PSK – chambre de collecte de vapeur ; IPK, OPK – respectivement soupapes de sécurité à impulsion et principale ; DV – ventilateur soufflant ; DS – extracteur de fumée ; DRG – extracteur de fumées pour la recirculation des fumées ; ZU – dispositif de collecte des cendres ; KGPV – collecteur d'eau chaude d'alimentation ; KKhPV – collecteur d'eau froide d'alimentation ; K.O.P. – collecteur de vapeur vive ; K.S.N. – collecteur de vapeur pour les besoins auxiliaires ; KU – unité de condensation ; KK – chaudières chauffantes ; OP – refroidisseurs de vapeur à injection ; PEN – pompe d'alimentation ; PP – extenseur de petit bois ; RB – barboteur d'allumage ; Dispositif de réduction-refroidissement du petit bois RROU ; SUP – unité d'alimentation réduite de la chaudière; – canal de drainage pour l'élimination des cendres et des scories.
Systèmes technologiques dans la tuyauterie de la chaudière (riz.), à savoir :
- système de remplissage et d'alimentation du tambour de chaudière , y compris les conduites d'alimentation allant des collecteurs d'eau froide et chaude de la station générale au tambour de la chaudière. Le système assure le maintien du niveau d'eau requis dans le tambour de la chaudière en fonctionnement, ainsi que la protection de l'économiseur contre le grillage pendant les modes de démarrage et d'arrêt de la chaudière, qui est l'une des principales conditions du fonctionnement normal de la unité de chaudière;
- système de conduites de mazout dans la tuyauterie de la chaudière assurer l'approvisionnement en fioul préparé à la station de pompage de fioul directement vers les buses des dispositifs de brûleur. En général, le système doit fournir :
1) maintenir les paramètres requis du fioul devant les buses, garantissant une atomisation de haute qualité dans tous les modes de fonctionnement de la chaudière ;
2) la capacité de réguler en douceur le débit de fioul fourni aux buses ;
3) la possibilité de modifier la charge de la chaudière dans la plage de charge réglable sans éteindre les buses ;
4) empêcher la solidification du fioul dans les canalisations de fioul de la chaudière lorsque les buses sont mises hors service ;
5) la possibilité de retirer les conduites de fioul pour réparation et d'éliminer complètement le fioul résiduel des sections déconnectées du conduite de fioul ;
6) la possibilité d'évaporer (purge) les buses de fioul débranchées (allumées) ;
7) la possibilité d'installer (retirer) rapidement la buse dans le dispositif de brûleur ;
8) arrêt rapide et fiable de l'alimentation en fioul du four dans les modes d'arrêt d'urgence de la chaudière.
La structure du schéma de canalisation de fioul de la chaudière dépend principalement du type de buses de fioul utilisées ;
- système de gazoduc dans la tuyauterie de la chaudière fournissant :
1) alimentation sélective en gaz des brûleurs de la chaudière ;
2) régulation des performances des brûleurs en modifiant la pression du gaz devant eux ;
3) arrêt fiable du circuit lorsque des défauts y sont détectés ou lorsque des protections opérant pour l'arrêt de la chaudière se déclenchent ;
4) la possibilité de purger les conduites de gaz de la chaudière avec de l'air lorsqu'elles sont retirées pour réparation ;
5) la possibilité de purger les gazoducs de la chaudière avec du gaz lors du remplissage du circuit ;
6) la possibilité d'effectuer en toute sécurité des travaux de réparation sur les gazoducs et le conduit gaz-air de la chaudière ;
7) la possibilité d'allumer en toute sécurité les brûleurs ;
- système de préparation de poussière individuel. Dans les chaudières à vapeur énergétiques modernes combustible solide brûlé dans un état poussiéreux. Le carburant est préparé pour la combustion dans un système de préparation de poussière, dans lequel il est séché, broyé et dosé à l'aide de doseurs spéciaux. Des agents siccatifs sont utilisés pour sécher le carburant. L'air (chaud, légèrement chauffé, froid) et les gaz de combustion (chauds, froids) ou les deux ensemble sont utilisés comme agents de séchage. Après avoir transféré de la chaleur au combustible, l’agent dessiccatif est appelé agent dessicant usé. Le choix d'un système de dépoussiérage est déterminé par le type de combustible et ses propriétés physiques et chimiques. Il existe des systèmes de dépoussiérage centraux et individuels. Actuellement, les plus répandus sont les systèmes individuels de préparation des poussières, réalisés selon un schéma de trémie à poussière, ou selon un schéma d'injection directe, lorsque la poussière finie est transportée par un agent de séchage usé vers les brûleurs du dispositif de combustion ;
- système de conduits gaz-air de chaudière conçu pour organiser le transport de l'air nécessaire à la combustion du carburant, des produits de combustion formés à la suite de la combustion du carburant, ainsi que la collecte des cendres et des scories et la dispersion sur une distance considérable des émissions nocives restant après la collecte (cendres, azote et oxydes de soufre, gaz chauffés, etc.) . Le trajet gaz-air part des fenêtres d'entrée d'air de la prise d'air et se termine à la buse de sortie de la cheminée. En y regardant de plus près, il est possible de distinguer les chemins d'air et de gaz ;
- système de canalisations de vapeur vive au sein de l'atelier de chaudière (département), comprenant des éléments pour protéger la tuyauterie de la chaudière contre une augmentation inacceptable de la pression, des éléments pour protéger le surchauffeur contre le grillage, une conduite de vapeur de raccordement et une unité d'allumage ;
- système de contrôle de la température de la vapeur conçu pour maintenir la température de la vapeur surchauffée (primaire et secondaire) dans une plage donnée. La nécessité de réguler la température de la vapeur surchauffée est due au fait que, lors du fonctionnement des chaudières à tambour, elle dépend de manière complexe des facteurs de fonctionnement et des caractéristiques de conception de la chaudière. Conformément aux exigences de GOST 3619-82, pour les chaudières moyenne pression (P pe = 4 MPa), les fluctuations de la vapeur surchauffée par rapport à la valeur nominale ne doivent pas dépasser +10С, –15С, et pour les chaudières fonctionnant à un pression supérieure à 9 MPa, + 5С, –10С. Il existe trois méthodes de régulation de la température de la vapeur surchauffée : la vapeur, dans laquelle l'environnement de la vapeur est principalement affecté par le refroidissement de la vapeur dans les désurchauffeurs ; méthode au gaz, dans laquelle la perception de la chaleur du surchauffeur du côté gaz est modifiée ; combiné, dans lequel plusieurs méthodes de contrôle sont utilisées ;
- systèmes de nettoyage des surfaces chauffantes des chaudières Les dépôts externes comprennent : le soufflage de vapeur et d'air, le lavage à l'eau, le lavage à l'eau surchauffée, le nettoyage par grenaille et le nettoyage par vibration. Actuellement, de nouveaux types de nettoyage des surfaces chauffantes commencent à être utilisés : pulsé et thermique ;
L'installation de chaudière se compose d'une chaudière et d'équipements auxiliaires. Les appareils conçus pour produire de la vapeur ou de l'eau chaude à haute pression en raison de la chaleur dégagée lors de la combustion du combustible ou de la chaleur fournie par des sources externes (généralement avec des gaz chauds) sont appelés unités de chaudière.
Ils sont divisés en conséquence en chaudières à vapeur Et chaudières à eau chaude. Les chaudières qui utilisent (c'est-à-dire utilisent) la chaleur des gaz évacué des fours ou d'autres produits principaux et sous-produits de divers processus technologiques sont appelées chaudières à chaleur résiduelle.
La chaudière comprend : foyer, surchauffeur, économiseur, aérotherme, châssis, revêtement, isolation thermique, caisson. Équipement auxiliaire prendre en compte : les machines à aspirer, les dispositifs de nettoyage des surfaces chauffantes, la préparation et l'alimentation en carburant, les équipements d'élimination des scories et des cendres, la collecte des cendres et autres dispositifs d'épuration des gaz, les conduites de gaz et d'air, les conduites d'eau, de vapeur et de carburant, les raccords, les raccords, l'automatisation, le contrôle et des instruments et dispositifs de protection, un équipement de traitement de l'eau et une cheminée.
À raccords comprennent des dispositifs de régulation et d'arrêt, des vannes de sécurité et d'analyse de l'eau, des manomètres et des dispositifs indicateurs d'eau.
DANS casque comprend les regards, les judas, les trappes, les portes et les registres. Le bâtiment dans lequel se trouvent les chaudières s'appelle chaufferie.
Un ensemble d'appareils, comprenant une chaudière et des équipements auxiliaires, est appelé installation de chaudière. Selon le type de carburant brûlé et d'autres conditions, certains des accessoires spécifiés peuvent ne pas être disponibles. Chaudières fournissant de la vapeur à des turbines électriques thermiques
les stations sont appelées énergie. Pour fournir de la vapeur aux consommateurs industriels et aux bâtiments de chauffage, dans certains cas des production Et chauffage installations de chaudières.
Les combustibles naturels et artificiels (charbon, produits liquides et gazeux issus du traitement pétrochimique, gaz naturels et de hauts fourneaux, etc.), les gaz résiduaires des fours industriels et autres appareils, l'énergie solaire, l'énergie de fission des noyaux d'éléments lourds (uranium) sont utilisés comme sources de chaleur pour chaufferies, plutonium), etc.
Le schéma technologique d'une chaufferie avec une chaudière à vapeur à tambour fonctionnant au charbon pulvérisé est présenté sur la Fig. 5. Le combustible de l'entrepôt de charbon après concassage est acheminé par convoyeur jusqu'au bunker de charbon brut 1 , à partir duquel il est envoyé vers un système de préparation de poussière doté d'un broyeur à charbon 2. Carburant pulvérisé à l’aide d’un ventilateur spécial 3 transporté par des tuyaux dans le flux d'air jusqu'au brûleur m4 fours à chaudière 5, situé dans la chaufferie 14. L'air secondaire est également fourni aux brûleurs par un ventilateur soufflant. 13 (généralement via un aérotherme 10 Chaudière) . L'eau pour alimenter la chaudière est fournie à son tambour 7 pompe d'alimentation 12 du réservoir d'eau d'alimentation 11 , comportant un dispositif de désaération. Avant que l'eau ne soit fournie au tambour, elle est chauffée dans un économiseur d'eau 9 Chaudière L'évaporation de l'eau se produit dans un système de canalisations 6 . La vapeur saturée sèche du tambour entre dans le surchauffeur 8, puis envoyé au consommateur.
Figure 5 - Schéma technologique de la chaufferie :
UN- le chemin d'eau ; b- vapeur surchauffée; V- le cheminement du carburant ; g- le chemin du mouvement
air; d- parcours des produits de combustion ; e- chemin de cendres et de scories ; 1 - bunker
carburant; 2 - broyeur à charbon ; 3 - ventilateur du moulin ;
4 - brûleur ;
5 - le contour du four et des conduits de fumées de la chaudière ; 6 - les écrans du foyer ; 7 - tambour;
8 - surchauffeur à vapeur ; 9 - économiseur d'eau ; 10 - aérotherme ;
11 - réservoir de réserve d'eau avec dispositif de désaération ;
12 - nutritif
pompe; 13 - ventilateur; 14 - aperçu du bâtiment de la chaufferie (pièces
chaufferie); 15 - un dispositif de collecte des cendres ;
16 - un extracteur de fumée ;
17 - cheminée; 18 - station de pompage pour le pompage des cendres et de la pulpe de scories
Le mélange air-carburant fourni par les brûleurs chambre de combustion(four) d'une chaudière à vapeur, brûle, formant une torche à haute température (1500°C) qui rayonne de la chaleur vers les tuyaux 6, situé sur la surface intérieure des parois du foyer. Ce sont des surfaces de chauffage par évaporation appelées écrans. Après avoir cédé une partie de la chaleur aux grilles, des fumées d'une température d'environ 1000°C traversent la partie supérieure de la lunette arrière dont les canalisations sont ici situées à grands intervalles (cette partie est appelée feston), et lavez le surchauffeur. Ensuite, les produits de combustion traversent l'économiseur d'eau, l'aérotherme et quittent la chaudière avec une température légèrement supérieure à 100 °C. Les gaz sortant de la chaudière sont nettoyés des cendres dans un dispositif de collecte des cendres 15 et un extracteur de fumée 16 rejeté dans l'atmosphère par une cheminée 17. Les cendres pulvérisées collectées dans les gaz de combustion et les scories tombant dans la partie inférieure du four sont généralement évacuées dans un courant d'eau à travers des canaux, puis la pulpe résultante est pompée à l'aide de pompes spéciales. 18 et est éliminé par des pipelines.
La figure 5 montre qu'une chaudière à tambour se compose d'une chambre de combustion et de conduits de fumée, d'un tambour, de surfaces chauffantes sous pression du fluide de travail (eau, mélange vapeur-eau, vapeur), d'un aérotherme, de canalisations de raccordement et de conduits d'air. . Les surfaces chauffantes sous pression comprennent l'économiseur d'eau, les éléments évaporatifs formés principalement par les écrans et le feston de la chambre de combustion, ainsi que le surchauffeur. Toutes les surfaces chauffantes de la chaudière, y compris l'aérotherme, sont généralement tubulaires. Seules quelques chaudières à vapeur puissantes sont équipées d'aérothermes de conception différente. Les surfaces d'évaporation sont reliées au tambour et, avec les tuyaux de descente reliant le tambour aux collecteurs inférieurs des tamis, forment circuit de circulation. La séparation de la vapeur et de l'eau s'effectue dans le tambour ; De plus, une grande quantité d'eau augmente la fiabilité de la chaudière. La partie trapézoïdale inférieure du four de la chaudière (voir Fig. 5) est appelée entonnoir froid - les résidus de cendres partiellement frittés tombant de la torche y sont refroidis, qui tombent sous forme de scories dans un dispositif de réception spécial. Les chaudières à gazole ne disposent pas d'entonnoir froid. Le conduit de gaz dans lequel se trouvent l'économiseur d'eau et le réchauffeur d'air s'appelle convectif(arbre de convection), la chaleur y est transférée à l'eau et à l'air principalement par convection. Surfaces chauffantes intégrées à ce conduit et appelées queue, permettent de réduire la température des produits de combustion de 500-700 °C après le surchauffeur à près de 100 °C, c'est-à-dire utiliser davantage la chaleur du combustible brûlé.
L'ensemble du système de canalisations et le tambour de la chaudière sont soutenus par un cadre composé de colonnes et de poutres transversales. Le foyer et les conduits de fumée sont protégés des déperditions de chaleur externes garniture- une couche de matériaux ignifuges et isolants. À l'extérieur du revêtement, les parois de la chaudière sont recouvertes d'une tôle d'acier étanche aux gaz pour empêcher l'excès d'air d'être aspiré dans la chambre de combustion et d'éliminer les produits de combustion chauds et poussiéreux contenant des composants toxiques.