Характеристика котла: Характеристики газовых котлов для частного дома. На какие обращать внимание?

Г – Диаметр газохода

10. Кнопка пьезорозжига

11. Ручка регулировки режима газового клапана

Тепловая мощность напольных газовых котлов с атмосферной горелкой обычно варьируется от 10 до 80 кВт, хотя у некоторых моделей может достигать до 300 кВт, что позволяет подобрать агрегат практически для любого дома. Газовые котлы с атмосферной горелкой являются готовым изделием, поэтому они не допускают замены родной горелки на другую.
Напольные газовые котлы с вентиляторной горелкой изготавливаются в очень большом диапазоне мощности: от 20 кВт до нескольких сотен мегаватт.

Для индивидуального коттеджа газовый напольный котел с вентиляторной газовой горелкой становиться палочкой выручалочкой, если на момент монтажа котельной на участке отсутствует магистральный газ. До подвода газопровода котел может эксплуатироваться с дизельной горелкой, которую потом можно заменить на газовую.

При монтаже такого газового котла следует учитывать определенный шум, издаваемый при работе агрегата, ввиду больших скоростей газо-воздушной смеси и не располагать его прямо под детсткой комнатой или спальней.

Газовые котлы с вентиляторными горелками изготавливаются с высоким теплонапряжением топочной камеры, иными словами количество теплоты, выделяемое в объеме топки, оказывается выше, чем у котлов других конструкций.
Это позволяет производить мощные агрегаты с очень компактными размерами.

Для многоквартирных жилых домов и производственных помещений газовый напольный котел с вентиляторной газовой горелкой часто являются лучшим вариантом источника теплоты. Для многоквартирных домов котлы такого типа обычно монтируют в пристроенный и расположенных на крыше (крышных) котельных. Так как в составе своей конструкии вентиляторные горелки имеют стабилизатор давления газа, котлы устойчиво работают при колебаниях давления газа.

Следует отметить газовые котлы, поставляемые на российский рынок с закрытыми камерами сгорания. Воздух для горения в таком котле засасывается из смежного помещения или с улицы, а продукты сгорания (дымовые газы) удаляются с помощью дымососа (специальный венилятор) принудительно. Такие газовые котлы не требуют подключения к традиционному дымоходу, а отвод дымовых газов осуществляется прямо через стену здания на улицу или в коллективный дымоход. Согласно СНиП, котлы именно такой конструкции рекомендуется монтировать в административных общественных зданиях.

Рабочее давление (Бар)

0 — 20,7

20,8 — 31,0

31,1 — 41,4

51,8 — 62,1

62,2 — 68,9

69,0 — 103,4

103,5 — 137,9

Исходная вода

Кислород растворенный (измеренный) перед добавлением кислорода

0.04

0,04

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

3

0,007

0,007

77 900 л

0,1

0,05

0,03

0,025

0.02

0,02

0,01

0,01

Медь общая

0,05

0,025

0,02 0,02

0,02 0,02

0,015

0,01

0,01

Общая жесткость (CaCO3)

0.3

0,3

0,2

0,2

0,1

0,05

не обнаруживается

0,5

0,5

0,5

0,2

0.2

0,2

Нефтяное вещество

1

1

0,5

0,5

0,5

0,2

pH при 25

7,5 — 10,0

7.5 — 10,0

7,5 — 10,0

7,5 — 10,0

7,5 — 10,0

8,5 — 9,5

9,0 — 9,6

9,01327

Кремнезем

мг / л

150

30

20

8

2

1

Общая щелочность CaCO3

350

350

200

150

100

не указано

Щелочность свободного гидроксида CaCO3

не указано

не обнаруживается

мкСм / см

3500

3000

2500

2000

1500

1000

1000

Рабочее давление (бар)

0-15

15-25

25-35

35-45

60-75

75-100

Питательная вода

Растворенный кислород (измерено до добавления поглотителя кислорода)

мг / л

0.02 (Физическое удаление растворенного кислорода)

Общая жесткость

Французские градусы

0,5

0,3

0,2

0,1

0,05

0,05

Маслянистое вещество

мг / л

отсутствие

0.05

0,05

0,05

pH

> 8,5

3 Всего железа

мг / л

0,05

Характеристики котла высокого давления

Котлы высокого давления отличаются от других методов производства энергии топливом, выбросами и эффективностью. Все эти факторы влияют на производительность и стоимость оборудования. Некоторые характеристики котла высокого давления перечислены ниже:

Пар образуется, когда вода расширяется в 1600 раз.Пар состоит из большого количества тепла, что делает воду экономичным и идеальным сырьем для производства тепла и энергии. Котлы высокого давления создают пар, нагревая воду под давлением более 15 фунтов на квадратный дюйм и имеют давление воды более 160 фунтов на квадратный дюйм.

Эффективность сгорания отличается от потерь в дымовой трубе, которые представляют собой теплопотери дымовыми газами и влагой. Это показатель того, насколько хорошо топливо сгорает. Котлы высокого давления чрезвычайно эффективны, так как все топливо преобразуется в тепловую энергию.

Котлы высокого давления имеют термический КПД до 95%. Термический КПД — это способность теплообменника передавать тепло от процесса нагрева воде или пару.

ASME Power Test Code используется для измерения эффективности преобразования топлива в пар. Это соотношение между выходом в БТЕ и входом в БТЕ. Вход — это количество сырья, используемого для сгорания, а выход — произведенный пар.В большинстве случаев КПД котлов высокого давления составляет 85%.

Потеря температуры из-за сгорания газа в котле называется температурой дымовой трубы. Эффективный котел использует максимум тепла, вырабатываемого при сгорании. Чтобы избежать потерь в дымовой трубе, в котлах высокого давления регулируют количество воздуха, чтобы избежать избытка воздуха. Количество необходимого воздуха зависит от типа топлива.

Для эффективного горения горелкам обычно требуется 15-20% избытка воздуха.Однако в котлах высокого давления количество избыточного воздуха сведено к минимуму. Наличие избытка воздуха подтверждается повышением температуры дымовых газов.

Потери на излучение и конвекцию зависят от типа, размера и давления котла. Эти потери происходят из-за разницы в температуре котла и окружающей среды. Хотя полностью исключить радиационные и конвекционные потери невозможно, изоляция трубы и корпуса котла помогает контролировать их влияние.

КПД котла зависит от поверхности нагрева, которую котел имеет на каждую лошадиную силу. Как правило, бойлер производит от 5 до 7,5 фунтов пара в час на квадратный фут поверхности нагрева.

Количество проходов дымовых газов перед выходом из котла является эффективным способом проверки эффективности. По мере того, как газ движется вокруг котла, он охлаждается, изменяя свой объем. Чем больше проходов он делает, тем выше КПД котла, тем самым увеличивая скорость газа.

Производительность котла во многом зависит от горелки, контроллера и котла, работающих как совокупная система. Кроме того, эффективность горелки важна для оценки стоимости котла. Горелки имеют точные уровни воздуха, обеспечивающие полное сгорание.

Написано Джоном Хэмлином

Котлы высокого давления: значение, типы, характеристики и преимущества

В этой статье мы обсудим: — 1.Значение котлов высокого давления 2. Типы котлов высокого давления 3. Характеристики 4. Преимущества.

Значение котлов высокого давления:

Они используются для повышения эффективности установки. Они разработаны из-за роста стоимости топлива и ограничений на загрязнение воздуха. Современные электростанции обычно используют котлы высокого давления. Эти котлы высокого давления имеют давление выше 140 бар, а температура может достигать 540-610 ° C.

Котлы высокого давления используют как естественную, так и принудительную циркуляцию.Принудительная циркуляция достигается с помощью центробежных насосов. Использование этой принудительной циркуляции снижает скорость образования накипи в трубах и барабанах котла.

Типы котлов высокого давления:

1. La Mont Boiler:

Это современный водотрубный котел высокого давления с принудительной циркуляцией. Впервые он был представлен La Mont в 1925 году. Он обычно используется в Европе и США.

Рабочий:

Котел состоит из экономайзера, корпуса котла, пароперегревателя, испарителя, подогревателя воздуха и т. Д.Питательная вода из горячего колодца перекачивается питательным насосом через экономайзер, а предварительно подогретая вода подается в корпус котла.

Вода нагревается горячими газами, текущими вверх, которые позже выбрасываются через дымоход высоко в атмосферу, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.

Этот барабан котла также выполняет функцию пароотделителя. Циркуляционный насос, который работает при давлении примерно на 2,5 бар выше давления котла, перекачивает воду в распределительный коллектор.

Этот распределительный коллектор имеет форсунки, которые распределяют питательную воду в испаритель.

Вода в трубках испарителя испаряется. А смесь воды и пара нагнетается в корпус котла, где пар отделяется. Этот пар проходит через перегреватель, чтобы получить перегретый пар, и перегретый пар идет в паровую турбину для выработки электроэнергии.

Подогреватель воздуха также предусмотрен в канале дымовых газов для экономичного сжигания топлива в топке.Эти котлы могут генерировать пар до критического давления.

2. Котел Benson:

Основная проблема, с которой сталкивается котел La Mont, — это образование и прикрепление пузырей на внутренних поверхностях труб. Эти прикрепленные к поверхностям трубки пузырьки уменьшают тепловой поток и парообразование, поскольку обладают более высоким термическим сопротивлением, чем водная пленка.

Чтобы преодолеть эту трудность, Бенсон разработал котел в 1927 году. В этом котле вышеуказанная трудность преодолевается путем повышения давления в котле до критического давления пара.Поскольку при критическом давлении пар и вода сосуществуют с одинаковой плотностью, образование пузырьков не происходит. Далее при критическом давлении энтальпия испарения (скрытая теплота) равна нулю. Таким образом, вода превращается в пар напрямую, минуя процесс испарения.

Это водотрубный котел высокого давления с принудительной циркуляцией. Его уникальная особенность — отсутствие барабана и весь процесс нагрева, образования пара и перегрева происходит в одной непрерывной трубе.

Рабочий:

Насос питательной воды подает воду в экономайзер, откуда она поступает в секцию лучистого отопления. Здесь передается большая часть тепла, и вода нагревается почти до критической температуры. В испарительной секции, то есть в лучистом испарителе и соединительном испарителе, испарение завершается и начинается перегрев. В пароперегревателе достигается конечная желаемая температура.

Преимущества:

1.Из-за отсутствия барабана начальная стоимость невысока.

2. Циркуляционный насос отсутствует.

3. Котел легкий из-за отсутствия барабана.

4. Котел запускается в течение 15 минут и может быть введен в эксплуатацию.

5. Котел может работать также при сверхкритическом давлении.

Недостатки:

1. Требуются специальные средства для мытья пробирок во избежание осаждения твердых частиц.

2. Вероятность перегрева трубок при недостаточном потоке.

3. Для координации операций требуются опытные операторы.

3. Котел Schmidt-Hartmann:

В этом котле используется дистиллированная вода для производства пара высокого давления. Этот пар рециркулирует без потерь в контуре.

В этом случае пар высокого давления, генерируемый из чистой воды, используется для производства пара низкого давления из загрязненной воды или обычной воды и используется для выработки электроэнергии.

Как показано, дистиллированная вода из водяного барабана течет в первичные испарительные трубы за счет естественной циркуляции.Горячие газы из камеры сгорания проходят по испарительным трубам, а пар до давления 100 бар создается из дистиллированной воды. Затем этот пар поступает в первичный сепаратор. Затем этот пар проходит через трубы, предусмотренные в парогенераторе, которые погружены в нечистую воду в парогенераторе. Здесь тепло будет передаваться от пара к нечистой воде, а нечистая вода преобразуется в пар под давлением около 60 бар.

Этот пар низкого давления, образующийся из нечистой воды, затем проходит через перегреватель для перегрева.Наконец, перегретый пар подается в паровые турбины для выработки электроэнергии.

Обратите внимание, что конденсат пара высокого давления из-под корпуса котла переходит в подогреватель питательной воды, а затем в водяной барабан.

Нечистая вода из горячего колодца перекачивается питающим насосом и проходит через погруженные в воду трубы. Там, где происходит первичный нагрев этой нечистой воды, и предварительно нагретая вода подается в парогенератор.

Как показано, также предусмотрен подогреватель воздуха, который подает предварительно нагретый воздух для горения.

Преимущества:

1. Может использовать нечистую воду для производства пара.

2. Установка для смягчения воды не требуется.

3. Существует редкая вероятность перегрева компонентов первого контура (контур дистиллированной воды), так как нет опасности отложения солей. Отсюда долгая жизнь этих деталей.

4. Котел Loeffler:

Это современный водогрейный котел с принудительной циркуляцией. Он отличается от других котлов наличием двух пароперегревателей, а именно., Радиационный пароперегреватель и конвективный пароперегреватель.

Радиантный перегреватель расположен над камерой сгорания, так что он получает интенсивное тепловое излучение. Питательный насос подает питательную воду в экономайзер, где вода нагревается горячими газами, а горячая вода поступает в испарительный / котельный корпус. Обратите внимание, что часть образовавшегося перегретого пара (@ 65%) проходит в испарительный барабан через сопла, где он смешивается с питательной водой и образуется пар.

Насыщенный пар из котла или испарительного барабана всасывается паровым циркуляционным насосом и проходит через лучистый пароперегреватель, а затем конвективный пароперегреватель.Около 35% пара, выходящего из пароперегревателя, подается на турбину высокого давления. Пар, выходящий из турбины, затем проходит через пароперегреватель перед подачей в турбину низкого давления.

Около 35% всего перегретого пара используется для выработки электроэнергии, а оставшиеся 65% используются в испарительном барабане для производства пара.

Имеет паропроизводительность 90-95 т / час и давление пара до 150-155 бар.

5. Котел Велокс:

Известно, что скорость передачи тепла дымовыми газами может быть увеличена за счет увеличения скорости газов.

Таким образом, высокая скорость переноса с уменьшенной площадью поверхности достигается за счет использования высокой скорости (приблизительно или выше скорости звука) дымовых газов. Эта концепция используется в котле Vilox. А чтобы получить высокую скорость дымовых газов, используется сгорание под давлением.

Воздух сжимается под давлением около 3 бар с помощью компрессора, приводимого в действие газовой турбиной, перед подачей в камеру сгорания. В камере сгорания происходит сгорание воздуха и топлива под высоким давлением, что приводит к сверхзвуковой скорости горячих газов.Затем эти газы проходят через кольцевое пространство труб, как показано.

Тепло передается от газов к воде при прохождении через кольцевое пространство для образования пара. Образованная таким образом смесь воды и пара затем поступает в паровой сепаратор по касательной. Он образует вихрь в сепараторе, и благодаря центробежному действию влагосодержащий пар отделяется. Отделенная влага отправляется обратно в линию питательной воды.

Сухой пар, полученный таким образом в пароотделителе, направляется в пароперегреватель, где он дополнительно нагревается за счет горячих дымовых газов, выходящих из камеры сгорания.

Газы, выходящие из пароперегревателя, используются для работы газовой турбины, которая приводит в действие компрессор. Выхлопные газы, выходящие из газовой турбины, проходят через экономайзер для предварительного нагрева воды и, наконец, удаляются через дымоход.

Преимущества:

(i) Если можно начать быстро.

(ii) Конструкция котла компактна и позволяет изменять нагрузку.

Недостатки:

Твердое топливо использовать нельзя.Работает только на жидком или газообразном топливе.

Хотя современные котлы и называются котлами высокого давления, это не означает их полностью. Потому что работа под высоким давлением — лишь одна из характеристик современных котлов, используемых для выработки электроэнергии.

Остальные аспекты / характеристики следующие:

(1) Современные энергетические котлы водотрубные.

(2) Они используют принудительную циркуляцию воды.

(3) Они используют нагреватели питательной воды.

(4) Они используют современные методы стрельбы, а именно. пылеулавливание; циклонная печь; сжигание в псевдоожиженном слое.

(5) Они используют F.D. и И.Д. вентиляторы для создания необходимой тяги.

(6) Они используют водоочистные сооружения и установки деминерализации для очистки питательной воды котла, чтобы минимизировать образование накипи и солевых отложений в трубах котла.

(7) Они используют различные средства контроля уровня воды при температуре и давлении и т. Д.

(8) Применяется сложная сборка пароперегревателей, пароперегревателей, экономайзеров, воздухонагревателей и др.

1. Из-за высоких скоростей уменьшается склонность к образованию накипи в трубках.

2. Могут использоваться небольшие легкие трубки с улучшенным расположением поверхностей нагрева. Это делает установку компактной и сокращает время монтажа и стоимость котла.

3. За счет принудительной циркуляции, для равномерного нагрева всех деталей, что позволяет избежать перегрева и возникновения термических напряжений.

4. Больше гибкости в расположении топки, труб и других компонентов котла.

5. Пар можно быстро поднять для удовлетворения требований переменной нагрузки.

6. Повышена эффективность установки.

7. При наличии внешнего источника питания возможен очень быстрый пуск из холода. Следовательно, котел может использоваться для выдерживания пиковых нагрузок или в резервных целях с гидроэлектростанциями.

Справочник по воде — отказы котельной системы

Для успешной и надежной работы паропроизводящего оборудования необходимо применять наилучшие доступные методы предотвращения накипи и коррозии.Когда все же происходит сбой оборудования, важно правильно определить причину проблемы, чтобы можно было предпринять надлежащие корректирующие действия для предотвращения ее повторения. Неправильный диагноз неисправности может привести к неправильным корректирующим мерам; Таким образом, проблемы продолжаются.

Бывают случаи, когда причины неудач неясны. В этих случаях может потребоваться серьезное расследование для выявления причин. Однако в большинстве случаев проблемная зона имеет определенные характерные признаки.При правильной интерпретации этих характеристик причина проблемы и средство ее устранения становятся совершенно очевидными.

ДЕАЭРАТОР ТРЕЩЕНИЕ

В многочисленных деаэраторах образовались трещины на сварных швах и в зонах термического влияния вблизи сварных швов. Растрескивание чаще всего происходит в месте сварного шва между головкой и оболочкой ниже уровня воды в отсеке для хранения. Однако это также может происходить над уровнем воды и на продольных швах. Поскольку трещины могут развиться вплоть до отказа оборудования, они представляют собой потенциальную угрозу безопасности, требующую периодического осмотра оборудования и, при наличии гарантии, ремонта или замены.Для выявления трещин рекомендуется использовать влажные флуоресцентные магнитные частицы.

Механизм большинства деаэраторных растрескиваний был определен как усталостное растрескивание под воздействием окружающей среды. Хотя точные причины неизвестны, можно предпринять шаги для минимизации возможности растрескивания (например, снятие напряжения сварных швов и минимизация термических и механических напряжений во время работы). Кроме того, водно-химический режим должен быть спроектирован таким образом, чтобы минимизировать коррозию.

ЭРОЗИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

Высокоскоростная вода и особенно водно-паровые смеси вызывают эрозию в системах питательной воды.Наиболее часто встречающиеся проблемы эрозии возникают на изгибах шпилек в экономайзерах с пропариванием. Здесь смесь пара и воды истончает локти, оставляя характерный отпечаток обратной подковы.

С аналогичными проблемами можно столкнуться в трубопроводах питательной воды, где высокие скорости создают знакомую схему прореживания. Эти проблемы могут возникать даже при умеренных средних скоростях потока, когда последовательность изгибов вызывает значительное увеличение локальной скорости.

Чтобы уменьшить проблемы эрозии, полезно поддерживать такие водно-химические условия, которые образуют наиболее прочный оксидный слой.Однако проблемы не могут быть полностью решены без конструктивных или эксплуатационных изменений.

ТРУБКИ ЭКОНОМАЙЗЕРА

Водяные экономайзеры с трубками часто серьезно повреждаются кислородным питтингом (см. Рисунок 14-1). Наиболее серьезные повреждения возникают на входе в экономайзер и, если они есть, на сварных швах труб. Там, где установлены экономайзеры, абсолютно необходима эффективная работа воздухонагревателя. Применение быстродействующего поглотителя кислорода, такого как катализированный сульфит натрия, также помогает защитить эту жизненно важную часть котла.

В то время как кислородная точечная коррозия является наиболее распространенной формой коррозии со стороны воды, вызывающей выход из строя трубок экономайзера, едкий натр иногда накапливается под отложениями и вызывает образование щелочей. Обычно атаки этого типа развиваются в зоне экономайзера, где парообразование происходит под отложением, а в питательной воде присутствует свободная едкий натр. Лучшее решение этой проблемы — улучшенная обработка, устраняющая отложения.

Другие частые причины выхода из строя экономайзера включают усталостное растрескивание на концах катаных труб и коррозию у возгорания, вызванную конденсацией кислоты из дымовых газов котла.

ОТКАЗЫ ИЗ-ЗА ПЕРЕГРЕВА

Когда трубы выходят из строя из-за перегрева и пластического течения (условия, обычно связанные с отложениями), причина обычно определяется по оставшимся отложениям, как показано на Рисунке 14-2. Точный анализ отложений указывает на источник проблемы и шаги, необходимые для исправления. Металлографические анализы иногда полезны для подтверждения того, существовало ли краткосрочное или долгосрочное воздействие условий перегрева до отказа.Такой анализ полезен также при подозрении на качество металла или производственные дефекты, хотя эти факторы имеют значение только в единичных случаях.

Когда выход из строя трубы происходит из-за перегрева, тщательный осмотр вышедшего из строя участка трубы показывает, вызван ли отказ быстрым повышением температуры стенки трубы или длительным постепенным накоплением отложений. Когда условия вызывают быстрое повышение температуры металла до 1600 ° F или выше, достигаются условия пластической текучести и происходит сильный разрыв.Разрывы, характеризующиеся тонкими острыми краями, идентифицируются как «тонкогубые» разрывы (см. Рис. 14-3).

Сильные выбросы тонкогубой разновидности происходят, когда циркуляция воды в трубке прерывается из-за закупорки или нарушения циркуляции, вызванного низким уровнем воды. В некоторых конструкциях парового барабана уровень воды чрезвычайно важен, поскольку перегородка может изолировать генерирующую секцию котла, когда уровень воды в паровом барабане опускается ниже определенной точки.

Тонкие разрывы также возникают в трубках пароперегревателя, когда поток пара недостаточен, когда поток ограничивается отложениями или когда трубки блокируются водой из-за высокой скорости возгорания во время запуска котла.

Перебои в потоке не всегда приводят к быстрому отказу. В зависимости от достигнутой температуры металла трубка может быть повреждена из-за коррозионных механизмов или механизмов истончения в течение длительного периода времени, прежде чем появятся вздутия, пузыри или явные поломки. В таких случаях металлургическое обследование в дополнение к изучению механических факторов, способствующих этому, может быть полезным для определения источника проблемы.

Долговременное образование накипи, которое может привести к утечке трубки, обычно проявляется морщинистой, выпуклой внешней поверхностью и окончательной трещиной или отверстием с толстыми губами.Этот внешний вид свидетельствует о длительном отказе от ползучести, возникающем из-за повторяющегося образования накипи, вызывающего перегрев и набухание поверхности трубки в виде вздутия или пузыря. В таких случаях чешуйка имеет тенденцию треснуть; вода контактирует с металлом и охлаждает его до тех пор, пока процесс не повторится. Покрытие из оксида железа на внешней поверхности трескается во время процесса, вызывая характерные продольные трещины ползучести.

ОТКАЗЫ ИЗ-ЗА КОРРОЗИИ

Коррозионное растрескивание под напряжением

Различные механизмы коррозии способствуют выходу из строя трубы котла.Коррозия под напряжением может привести к межкристаллитному или транскристаллическому растрескиванию углеродистой стали. Это вызвано сочетанием напряжения металла и присутствием коррозионного вещества. Для подтверждения конкретного типа растрескивания требуется металлургическое обследование поврежденного участка. Как только это будет определено, можно будет предпринять надлежащие корректирующие действия.

Едкое охрупчивание

Каустическое охрупчивание, особая форма коррозии под напряжением, приводит к межкристаллитному растрескиванию стали.Межкристаллическое растрескивание возникает только при наличии всех следующих условий: определенных условий напряжения, механизма концентрации, такого как утечка, и свободного NaOH в котловой воде. Поэтому котельные трубы обычно выходят из строя из-за щелочного охрупчивания в точках, где трубы свернуты в листы, барабаны или коллекторы.

Нельзя игнорировать возможность охрупчивания, даже если котел имеет цельносварную конструкцию. Трещины в сварных швах или утечки на концах труб могут стать механизмом, который может отрицательно повлиять на металл барабана.При наличии свободной щелочи возможно охрупчивание.

Детектор охрупчивания может использоваться для определения того, имеет ли котловая вода склонность к охрупчиванию. Устройство, показанное на рис. 14-4, было разработано Горным бюро США. Если котловая вода обладает характеристиками охрупчивания, необходимо принять меры для защиты котла от выхода из строя, связанного с охрупчиванием.

Нитрат натрия — это стандартная обработка для предотвращения охрупчивания в котлах, работающих при низком давлении.Соотношение нитрата натрия и гидроксида натрия в котловой воде, рекомендованное Горным бюро, зависит от рабочего давления котла. Эти коэффициенты следующие:

Формула для расчета отношения нитрата натрия / гидроксида натрия в котловой воде:

При давлении выше 900 фунтов на квадратный дюйм скоординированный контроль фосфата / pH является обычной внутренней обработкой.При правильном применении этот метод обработки предотвращает образование высоких концентраций каустика, что исключает возможность охрупчивания каустика.

Усталость и коррозионная усталость

Трансгранулярное растрескивание, вызванное главным образом циклическим напряжением, является наиболее распространенной формой растрескивания, встречающейся в промышленных котлах. Чтобы определить причину межкристаллитного разрушения, необходимо изучить как конструкцию, так и условия эксплуатации котла.В прямотрубных, кожухотрубных котлах-утилизаторах часто возникают отказы труб и трубных решеток из-за приложения неравных нагрузок. Основная причина этого — неравномерное распределение горячих газов по поверхности трубной решетки. Используемые трубки имеют тенденцию расшатываться, создавая проблемы с утечкой. Даже когда трубы надежно сварены, приложенные напряжения могут вызвать поперечное растрескивание труб.

Любая конструктивная особенность, которая позволяет образовывать паровые карманы внутри блока, может вызвать циклический перегрев и охлаждение.Это может привести к поперечному растрескиванию труб, а иногда и гильз. Такое растрескивание всегда возникает в области наибольшего напряжения и приводит к трещинам, которые в основном являются межкристаллитными.

Некоторое межкристаллическое растрескивание может развиваться при этом типе разрушения вне зависимости от того, присутствует ли свободный NaOH. Однако преобладающим типом растрескивания является зернистая структура металла. Поскольку это происходит механически, растрескивание происходит независимо от концентрации химических веществ в котловой воде.Трещины часто сопровождаются рядом ямок, смежных с трещиной или на одной линии с ней, что является еще одним специфическим индикатором приложенных механических напряжений. Любые присутствующие коррозионные вещества способствуют образованию ямок. Нормальной реакции между железом и водой достаточно, чтобы вызвать точечную коррозию на разрывах тонкой оксидной пленки, образующейся на свежеоткрытых поверхностях под воздействием напряжения.

Коррозия под напряжением

Некоторые части котла могут быть очень восприимчивы к коррозии в результате воздействия механических сил, прилагаемых в процессе производства и изготовления.Повреждения обычно видны в нагруженных компонентах, таких как свернутые концы труб, резьбовые болты и циклонные сепараторы. Однако коррозия также может возникать в местах сварных швов по всему котлу (см. Рисунок 14-5) и может оставаться незамеченной до тех пор, пока не произойдет отказ. Рекомендуется регулярный осмотр на наличие признаков коррозии, особенно в области воздушной коробки котлов-утилизаторов Kraft, из-за возможности взрыва из-за утечки в трубке.

Потенциал коррозии, вызванной напряжением, можно снизить, если свести к минимуму следующие факторы: напряжения, возникающие в компонентах котла, количество термических циклов и количество химических чисток котла.Кроме того, необходимо поддерживать надлежащий контроль водно-химического режима во время эксплуатации и обеспечивать защиту от коррозии во время остановов.

Растворенный кислород

Коррозия растворенным кислородом представляет собой постоянную угрозу целостности нагревателя питательной воды, экономайзера и трубы котла. По мере совершенствования методов обработки для контроля отложений потребность в эффективном контроле кислорода становится все более важной.

Первый серьезный акцент на контроле кислорода начался, когда были введены обработки на основе фосфатов, чтобы заменить обработки кальцинированной содой, распространенной до того времени.Плотная и твердая накипь карбоната кальция, образовавшаяся в результате обработки кальцинированной содой, защищала трубы и барабаны от серьезной кислородной коррозии. Благодаря фосфатной обработке поверхности трубки и барабана стали чище. Следовательно, большая часть поверхности подвергалась воздействию коррозионных веществ в воде. Это стимулировало использование улучшенных открытых нагревателей питательной воды для удаления большей части кислорода до входа воды в котел. Сегодня большинство заводов оснащено эффективными воздухонагревателями-деаэраторами.Использование поглотителей кислорода, таких как катализированный сульфит натрия, гидразин и органические поглотители, также является стандартной практикой.

Использование хелатирующих добавок и деминерализованной воды улучшило чистоту теплопередающих поверхностей котла до такой степени, что условия практически без покрытия стали обычным явлением. В таких случаях остается только тонкая защитная пленка магнитного оксида. В результате контроль кислорода стал еще более важным. Использование катализированного сульфита, где это применимо, является стандартной рекомендацией при применении хелатирующих агентов.

Контроль простоев коррозии становится все более важным в последние годы для предотвращения или предотвращения точечной коррозии. Часто холодная вода, которая не была деаэрирована, используется для быстрого охлаждения или запуска котла. Это рискованная операционная практика, обычно выбираемая по экономическим причинам. В таких случаях может возникнуть сильная точечная коррозия, особенно в котлах, которые содержались в безотложном состоянии. Следовательно, обычно более экономично поддерживать чистые поверхности теплопередачи и исключить использование холодной воды, содержащей растворенный кислород, во время периодов охлаждения и запуска.Такая практика может привести к экономии топлива и повышению надежности котла.

Коррозия хелантами

В первые годы использования хелантов почти все проблемы с внутренней коррозией в котле назывались «хелатирующей коррозией». Однако другие коррозионные вещества, такие как кислород, диоксид углерода, щелочь, кислота, медь и вода, по-прежнему являются частыми причинами коррозии котлов. Кроме того, механические условия, приводящие к щелочному охрупчиванию, пленочному кипению и покрытию паром, сегодня даже более распространены, чем когда-либо, в результате увеличения скорости теплопередачи и более компактной конструкции парогенераторов.Хелантная коррозия, или хелантная коррозия, имеет некоторые специфические характеристики и развивается только при определенных условиях.

Хелантная коррозия котельного металла происходит только в том случае, если повышенная концентрация натриевой соли поддерживается в течение определенного периода времени. Атака имеет тип растворения или разжижения, а не точечную коррозию, и концентрируется в зонах напряжения внутри котла. Это вызывает утонение концов катаных труб, резьбовых элементов, кромок перегородок и подобных частей напряженных, не снятых участков. Обычно отожженные трубы и поверхности барабана не подвергаются воздействию.Когда в котле, обработанном хелатирующим агентом, происходит истончение труб, иногда присутствуют признаки паровой подушки и / или пленочного кипения. В таких случаях отказ происходит независимо от типа используемой внутренней обработки.

Питтинг часто считается результатом действия хелантов. Однако точечная коррозия труб из углеродистой стали почти всегда возникает из-за неконтролируемого присутствия кислорода или кислоты. В редких случаях меднение (обычно в результате неправильной операции кислотной очистки) может привести к появлению точечной коррозии.

Едкая атака

Едкое воздействие (или едкая коррозия), в отличие от щелочного охрупчивания, встречается в котлах с деминерализованной водой и чаще всего встречается в котлах с фосфатной обработкой, где образуются отложения в трубах, особенно в зонах с высоким тепловложением или плохой циркуляцией. Отложения пористой природы позволяют котловой воде проникать в отложения, вызывая постоянное накопление твердых частиц котловой воды между металлом и отложениями.

Поскольку каустическая сода в таких условиях не кристаллизуется, концентрация щелочи в захваченной жидкости может достигать 10 000 частей на миллион или более.Сложные каустико-ферритные соединения образуются, когда каустик растворяет защитную пленку магнитного оксида. Вода при контакте с железом пытается восстановить защитную пленку магнетита (Fe3O4). Пока сохраняется высокая концентрация каустика, этот деструктивный процесс вызывает непрерывную потерю металла.

Истончение, вызванное едкой щелочью, имеет неправильную структуру и часто называется каустической строжкой (см. Рисунок 14-6). Когда отложения удаляются с поверхности трубки во время исследования, характерные борозды становятся очень очевидными, наряду с отложениями белых солей, которые обычно очерчивают края первоначальной области отложения.Беловатый налет — это карбонат натрия, остаток каустической соды, реагирующий с углекислым газом в воздухе.

Проверки котлов с агрессивным воздействием щелочи часто показывают чрезмерное скопление магнитного оксида в областях с низким расходом барабанов и коллекторов. Это вызвано отслаиванием во время работы отложений, под которыми образовался сложный едкий ферритный материал. При контакте и разбавлении котловой водой этот нестабильный комплекс немедленно превращается в свободный каустик и магнитный оксид.Взвешенный и высвобожденный магнитный оксид перемещается и накапливается в областях котла с низким или высоким тепловым потоком.

В то время как едкая коррозия иногда упоминается как едкая ямка, физически она выглядит как нерегулярная выемка или истончение, и ее не следует путать с концентрированным локальным проникновением ямки, характерным для воздействия кислорода или кислоты.

Паровое одеяло

Ряд условий допускает расслоение потока пара и воды в данной трубе, что обычно происходит в зоне с низким тепловложением котла.На эту проблему влияет угол наклона затронутых трубок, а также фактическая нагрузка на котел. Расслоение происходит, когда по какой-либо причине скорость недостаточна для поддержания турбулентности или тщательного перемешивания воды и пара во время прохождения через трубы. Расслоение чаще всего происходит в наклонных трубах (рис. 14-7), расположенных вдали от зоны лучистого тепла котла, где подвод тепла невелик и положительная циркуляция в трубах может отсутствовать.

При осмотре пораженных трубок обычно выявляется заметная линия ватерлинии с общим истончением в верхней части трубки или коронки.В редких случаях дно трубки истончается. Когда котловая вода содержит щелочь, высокие концентрации накапливаются и приводят к едкой коррозии и образованию трещин под отложениями, которые накапливаются на водопроводе.

В некоторых случаях расслоение может происходить вместе с подводом тепла к верху или вершине трубы. Это приводит к сильному перегреву паровой подушки. Прямая реакция пара с горячей сталью развивается, если температура металла достигает 750 ° F или выше.При таких обстоятельствах коррозия стали будет продолжаться вне зависимости от присутствия каустика. Если есть сомнения относительно точной причины, металлографический анализ покажет, способствовали ли аномальные температурные отклонения в возникновении проблемы. Обычно в таких условиях отложения состоят в основном из магнитного оксида железа (Fe3O4). Водород также образуется в результате реакции и выделяется с паром.

В кровельных трубах возникла несколько необычная проблема, связанная с проблемами циркуляции и подвода тепла.Эти трубки обычно предназначены для сбора тепла только с нижней стороны. Проблемы обычно возникают, когда трубы провисают или отрываются от крыши, вызывая воздействие горячих газов на всю поверхность трубы. Обычно возникающий перегрев вместе с внутренним давлением вызывает постепенное расширение трубки, иногда довольно равномерное. Отказ происходит, когда расширенная трубка больше не может выдерживать комбинированное воздействие теплового напряжения и внутреннего давления.

часто демонстрируют такой же эффект набухания или увеличения.В таких случаях поток пара по какой-то причине был ограничен, что приводило к перегреву и, в конечном итоге, к выходу из строя.

Кислотная атака

Кислотное воздействие котельных труб и барабанов обычно проявляется в виде общего истончения всех поверхностей. Это приводит к визуально неровной поверхности, как показано на Рисунке 14-8. Гладкие поверхности появляются в местах обтекания, где атака была усилена. В тяжелых случаях другие компоненты, такие как перегородка, гайки и болты, а также другие напряженные участки могут быть серьезно повреждены или разрушены, что не оставляет сомнений в отношении источника проблемы.

Тяжелые случаи кислотного воздействия обычно связаны либо с неудовлетворительной операцией кислотной очистки, либо с загрязнением технологического процесса. Некоторые промышленные предприятия периодически сталкиваются с загрязнением возвратным конденсатом, что снижает щелочность котловой воды. Иногда регенерирующая кислота в процессе ионного обмена случайно попадает в систему питательной воды котла. Загрязнение охлаждающей воды конденсатом может снизить pH котловой воды и вызвать сильные отложения и точечную коррозию в областях с высоким тепловым потоком.Повреждение может быть весьма серьезным, если не принять немедленных мер по нейтрализации кислоты.

В случае загрязнения промышленного процесса органические загрязнители могут разлагаться под воздействием температуры и давления котла с образованием органических кислот. Сахар — отличный пример органического вещества, которое при возврате в большом количестве может вызвать быструю потерю щелочности котловой воды и снизить pH котловой воды до 4,3 и ниже. Большинство сахарных заводов имеют резервные насосные системы, чтобы добавить каустическую соду для максимально быстрой нейтрализации этих кислот.

Коррозия из-за меди

Язвенная коррозия барабанов котлов и рядов труб была обнаружена из-за отложений металлической меди, образующихся во время процедур кислотной очистки, которые не полностью компенсируют количество оксидов меди в исходных отложениях. Растворенная медь может быть нанесена на свежеочищенные стальные поверхности, что в конечном итоге приведет к образованию участков анодной коррозии и образованию ямок, очень похожих по форме и внешнему виду на те, что вызваны кислородом.

В таких случаях вполне очевидно металлическое меднение.В большинстве случаев он локализуется в определенных рядах трубок, вызывая случайные точечные дефекты в этих конкретных областях. При обнаружении отложений, содержащих большое количество меди или ее оксида, необходимо соблюдать особые меры предосторожности, чтобы предотвратить отслоение меди во время операций по очистке.

Отложения меди и температуры выше 1600 ° F могут вызвать охрупчивание жидким металлом. Ремонт сварным швом трубы, содержащей отложения меди, приводит к поломке, показанной на Рисунке 14-9.

Атака водородом или охрупчивание

Примерно с 1960 года водородная атака или охрупчивание все чаще встречается в системах высокого давления и высокой чистоты.Это не встречается на среднем промышленном предприятии, потому что проблема обычно возникает только в агрегатах, работающих при давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм или выше.

В системах этого типа щелочность котловой воды поддерживается на довольно низких значениях по сравнению с обычными стандартами для работы при более низком давлении. При указанном рабочем давлении и установленных водных условиях используются либо скоординированные программы pH / фосфата, либо общие летучие. Поскольку котловая вода относительно не забуферирована, на общие летучие программы больше влияют загрязняющие вещества, которые могут снизить щелочность котловой воды или pH.

Когда загрязняющие вещества значительно снижают pH котловой воды, при кислотном воздействии стали образуется водород. Если это происходит под твердыми, прилипшими, непористыми отложениями на трубках, давление водорода внутри отложений может возрасти до точки, в которой водород проникает в стальные трубки.

Когда атомарный водород проникает в структуру металла, он вступает в реакцию с содержащимся в нем углеродом с образованием метана. Поскольку молекула метана слишком велика, чтобы диффундировать через сталь, внутри металлической структуры возникает избыточное давление, вызывая разрыв металла вдоль кристаллических границ, где образовался метан.Развивающееся растрескивание в основном носит межкристаллитный или межкристаллитный характер, при этом пораженная металлическая область обезуглероживается. Отказ происходит, когда разорванный участок больше не может выдерживать внутреннее давление. Разрывы бывают сильными и внезапными и могут иметь катастрофические последствия (см. Рис. 14-10). Неисправные участки НКТ растрескиваются в межкристаллитном режиме и обезуглероживаются, но обычно сохраняют исходные размеры или толщину материала НКТ.

Хотя существует множество причин низкого pH котловой воды, чаще всего это происходит, когда для охлаждения конденсатора используется солоноватая вода.В частности, небольшие количества хлорида магния вызывают чрезвычайно низкие колебания pH, что требует очень тщательного наблюдения и обнаружения очень низких уровней загрязнения в конденсате.

Подводя итог, водородная хрупкость возникает только тогда, когда на поверхностях трубок присутствует твердая плотная накипь, позволяющая водороду концентрироваться под отложением и проникать в металл. Кислотное загрязнение или скачки низкого pH обычно создают условия для образования водорода. Этот тип приступа может развиваться очень быстро; поэтому требуется постоянный контроль чистоты конденсата.

Как указано, водородное охрупчивание обычно происходит в системах высокой чистоты, которые работают при давлении 1500 фунтов на кв. Дюйм или выше. Хотя его иногда путают с межкристаллитным растрескиванием при ползучести, этот тип разрушения можно точно идентифицировать по отличительной межкристаллитной природе растрескивания и обезуглероживанию металла.

Обследования установок, работающих при этих давлениях и в этих условиях, в целом показали, что применение скоординированного контроля pH / фосфата снизит вероятность водородного охрупчивания.Это связано, прежде всего, с улучшенной буферизацией котловой воды с присутствием фосфата.

Трубки пароперегревателя

Неисправности трубок перегревателя вызваны рядом причин, как механических, так и химических. В любом случае отказа трубы пароперегревателя анализ обнаруженных отложений является важным фактором в решении проблемы. Отложения магнитного оксида в точке отказа являются прямым признаком окисления металла трубки (см. Рисунок 14-11). Это окисление происходит во время перегрева, когда температура металла превышает расчетную температуру, и сталь вступает в прямую реакцию с паром с образованием магнитного оксида железа с выделением водорода.Когда отложения, обнаруженные в области отказа, представляют собой в основном оксид железа, может потребоваться изучить ряд рабочих условий, чтобы определить первоначальную причину.

Окисление может произойти, если поток пара через трубки ограничен или если подвод тепла слишком велик, что приводит к перегреву. В случае недостаточного расхода пара ограничение может быть связано с условиями, преобладающими в переходные периоды запуска или остановки котла. Это происходит, если не были приняты адекватные меры для защиты пароперегревателя в переходные периоды.Ни при каких условиях температура газа не должна превышать 900 ° F в зоне пароперегревателя, пока котел не достигнет рабочего давления и все трубы пароперегревателя не очистятся от воды, которая могла скопиться во время простоя. Условия перегрева могут возникать во время работы при низкой нагрузке, когда не достигается адекватное распределение насыщенного пара по ряду труб на входном коллекторе.

Отложения растворимых солей могут образовываться на входе трубы пароперегревателя в результате чрезмерного уноса твердых частиц котловой воды с паром.Это может привести к ограничению потока. Однако сбои из-за перегрева и прямого окисления могут возникать в областях, явно удаленных от засорения, таких как нижние контуры или самые горячие участки трубок пароперегревателя.

В некоторых случаях существует очень четкое различие между продуктами окисления в горячей зоне и отложениями растворимых солей на входе. Однако в большинстве случаев высокий процент отложений натриевой соли обнаруживается в горячих областях вместе с продуктами окисления. В таких случаях нет никаких сомнений в том, что унос котловой воды усугубил проблему.

Периодический перегрев пароперегревателей, вызванный недостаточным контролем температуры топки во время периодов пуска и останова, обычно приводит к появлению толстогубых трещин и пузырей со всеми признаками нарушения ползучести. Как и в случае с водяными трубками, трубка перегревателя быстро выходит из строя (часто резко), когда поток блокируется на короткий период времени и температура трубки быстро возрастает до температур пластического потока. Определение того, вызван ли отказ долгосрочной или краткосрочной ситуацией, по существу зависит от тех же общих характеристик, которые применимы к проверке водопроводных труб.

Кислородная коррозия трубок пароперегревателя, особенно в области подвесного контура, довольно распространена и происходит во время простоев. Это вызвано воздействием кислорода воздуха на воду в этих областях.

Важно строго следовать инструкциям производителя, чтобы предотвратить проблемы с перегревом во время запуска или остановки, а также для предотвращения кислородной коррозии во время простоя.

Когда в трубках пароперегревателя обнаруживаются отложения растворимых солей, первостепенное значение имеет чистота пара.Опыт Betz Laboratories после проведения тысяч исследований чистоты пара в течение многих лет показал, что отложения растворимых солей в пароперегревателях с сопутствующими проблемами можно ожидать, когда содержание твердых частиц пара превышает 300 частей на миллиард. Поэтому при обнаружении отложений растворимых солей необходимо тщательное исследование чистоты пара (и причин низкой чистоты).

Проблемы конструкции котла

Определенные недостатки основной конструкции могут способствовать отказу трубок.Проблемы, возникающие в результате дефекта конструкции, могут усугубляться химическим составом котловой воды. Котловая вода часто содержит элементы, которые становятся коррозионными при концентрации, превышающей нормальные значения, в результате конструктивных проблем.

Например, многие промышленные котлы обрабатываются таким образом, чтобы в котловой воде присутствовали низкие концентрации каустической соды. Каустик может вызвать коррозию стали, если котловой воде дают возможность сконцентрироваться до аномально высоких значений из-за плохой конструкции.Даже в отсутствие щелочи условия, которые допускают расслоение или покрытие паром и локальное повышение температуры металла выше 750 ° F, допускают прямое окисление или коррозию стали при контакте с водой или паром. Это приводит к потере металла и возможному разрыву трубки.

Кровельные трубы, трубы носовой дуги и конвекционные трубы с уклоном менее 30 градусов от горизонтали более подвержены проблемам осаждения, расслоения и отказов труб, чем вертикальные трубы.Когда хелант присутствует в котловой воде, натриевые соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), в частности, разрушаются при высокой температуре, оставляя остаток каустической соды. Остаток каустической соды от хелатирующего агента обычно является незначительной добавкой к любому каустику, который обычно может присутствовать.

Частой причиной проблем котла-утилизатора является неравномерное распределение газов по входным трубам на горячем конце. Это вызывает неравные напряжения и деформации, а также приводит к проблемам с механическим напряжением и усталостью.

Использование горизонтальных трубных конфигураций шпилек с недостаточной принудительной циркуляцией воды по трубам часто позволяет расслаивать пар и воду. Это часто приводит к проблемам с паровой подушкой или едкой коррозией.

Процедуры анализа отказов котельной трубы

Иногда причину сбоя определить невозможно, что затрудняет определение соответствующего корректирующего действия. Подробное изучение отказа и связанных с ним рабочих данных обычно помогает определить механизм отказа, чтобы можно было предпринять корректирующие действия.

Для точного металлургического анализа котельных труб необходимы надлежащие процедуры расследования. В зависимости от конкретного случая может потребоваться макроскопическое исследование в сочетании с химическим анализом и микроскопическим анализом металла для оценки основного механизма (механизмов) разрушения. При снятии вышедшего из строя участка трубы из котла необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить загрязнения отложениями и повреждения вышедших из строя зон. Кроме того, на трубке должна быть надлежащая маркировка с указанием ее местоположения и ориентации.

Первым этапом лабораторного исследования является тщательный визуальный осмотр. Поверхности как у очага, так и у воды должны быть осмотрены на предмет отказа или признаков неминуемого отказа. Фотографическая документация состояния НКТ в состоянии поставки может быть использована для корреляции и интерпретации данных, полученных в ходе исследования. Особое внимание следует уделять цвету и текстуре отложений, расположению и морфологии поверхности трещин, контуру поверхности металла. Стереомикроскоп позволяет детально изучить изображение при малом увеличении.

Анализ размеров вышедшей из строя трубы важен. Штангенциркули и точечные микрометры являются ценными инструментами, позволяющими количественно оценить характеристики разрушения, такие как выпуклость, утонение стенки на кромке разрыва и коррозионное повреждение. Степень пластичного расширения и / или образования оксида может дать ключ к определению основного механизма разрушения. Истончение наружной стенки из-за эрозии у очага пожара или механизмов коррозии может привести к разрывам труб, которые часто имитируют внешний вид повреждений, вызванных перегревом.В таких случаях анализ размеров прилегающих участков может помочь определить, произошло ли значительное утонение внешней стенки до разрушения. Фотография поперечного сечения трубы, сделанная непосредственно рядом с местом разрушения, может помочь в анализе размеров и обеспечить четкую документацию.

Степень, ориентация и частота растрескивания поверхности трубы могут быть полезны для точного определения механизма разрушения. В то время как повреждение от перегрева обычно вызывает продольные трещины, усталостное повреждение обычно приводит к трещинам, которые проходят поперек оси трубы.В частности, следует внимательно изучить зоны, прилегающие к сварным опорам, на предмет трещин. Для выявления и оценки степени растрескивания может потребоваться неразрушающий контроль (например, проверка с помощью магнитных частиц или проникающего красителя).

При соблюдении надлежащих нормативов водно-химического состава водные поверхности труб котла покрываются тонким защитным слоем черного магнетита. Чрезмерное осаждение у воды может привести к превышению проектной температуры металла и возможному выходу трубы из строя.Количественный анализ внутренней поверхности трубы обычно включает определение значения весовой плотности осадка (DWD) и толщины осадка. Интерпретация этих значений может определить роль внутренних отложений в механизме отказа. Значения DWD также используются для определения необходимости химической очистки трубопроводов котла. Кроме того, поверхность трубки можно тщательно очистить струйной очисткой стеклянных шариков во время испытаний DWD. Это облегчает точную оценку коррозионных повреждений на воде или возгорании (например,g., точечная коррозия, выдолбление), которые могут быть скрыты отложениями.

Наличие необычных схем отложения на водной поверхности может указывать на то, что в трубе котла существуют неоптимальные схемы циркуляции. Например, продольное отслеживание отложений в горизонтальной кровельной трубе может указывать на состояние паровой подушки. Паровая подушка, которая возникает, когда условия допускают расслоение потока пара и воды в данной трубе, может привести к ускоренному коррозионному повреждению (например, утонению стенки и / или выдолблению) и выходу трубы из строя.

Когда в трубке присутствует чрезмерное количество внутренних отложений, можно использовать точный химический анализ, чтобы определить источник проблемы и шаги, необходимые для исправления. По возможности рекомендуется собирать «объемную» композицию, соскребая и обжимая трубку и собирая поперечное сечение осадка для химического анализа. Обычно значение потерь при возгорании (LOI) также определяется для прибрежных отложений. Значение LOI, которое представляет потерю веса, полученную после нагрева осадка в печи, можно использовать для диагностики загрязнения водного осадка органическим материалом.

Во многих случаях требуется химический анализ отложений на определенной территории. Энергодисперсионная спектроскопия с помощью растрового электронного микроскопа (SEM-EDS) — это универсальный метод, позволяющий проводить неорганический химический анализ в микроскопическом масштабе. Анализ SEM-EDS показан на рисунках 14-12 и 14-13. Например, SEM-EDS может быть полезен в следующих определениях:

• различия в составе отложений между корродированными и некорродированными участками на поверхности трубки
• степень, в которой недостаточная концентрация котловых солей на теплопередающих поверхностях способствует коррозионному повреждению
• элементарные различия между визуально разными отложениями на поверхности труб

Неорганические анализы с помощью SEM-EDS можно также выполнять на шлифованных и полированных поперечных сечениях трубы, покрытой толстыми слоями водного осадка.Это тестирование называется элементарным картированием и особенно ценно, когда отложения многослойные. Подобно исследованию колец на дереве, поперечный анализ отложений в котле может определить периоды, когда происходили нарушения химического состава воды, и, таким образом, предоставляет данные, помогающие точно определить, как и когда образовались отложения. При элементном картировании пространственное распределение элементов в поперечном сечении месторождения представлено точечными картами с цветовой кодировкой. Отдельные интересующие элементы могут быть представлены отдельными картами, или выбранные комбинации элементов могут быть представлены на составных картах.

Сканирующий электронный микроскоп (SEM) также может использоваться для анализа топографии поверхностных отложений и / или морфологии поверхностей изломов. Фрактография особенно полезна при классификации режима отказа. Например, микроскопические особенности поверхности излома могут показать, является ли сталь хрупкой или пластичной, трещины распространяются по зернам или по границам зерен, а также является ли усталость (циклическое напряжение) основной причиной разрушения. Кроме того, тестирование SEM-EDS может использоваться для выявления участия конкретного иона или соединения в механизме разрушения посредством комбинации анализа поверхности трещины и химического анализа.

Большинство водонесущих труб, используемых при строительстве котлов, изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Однако трубы, несущие пар (пароперегреватель и подогреватель), обычно изготавливаются из низколегированной стали, содержащей различные уровни хрома и молибдена. Хром и молибден повышают стойкость стали к окислению и ползучести. Для точной оценки перегрева металла важно провести анализ части трубы на химический состав сплава. Анализ сплава также может подтвердить, что трубки соответствуют спецификациям.В отдельных случаях может произойти первоначальная установка сплава неправильного типа или ремонт трубы с использованием стали неправильного сорта. В этих случаях можно использовать химический анализ стали для определения причины преждевременного выхода из строя.

Иногда бывает необходимо оценить механические свойства компонентов котла. Чаще всего это измерение твердости, которое можно использовать для оценки прочности стали на растяжение. Это особенно полезно для документирования ухудшения механических свойств, происходящего при перегреве металла.Обычно используется твердомер по Роквеллу; однако иногда полезно использовать измеритель микротвердости. Например, измерения микротвердости можно использовать для получения профиля твердости в зоне сварки, чтобы оценить возможность хрупкого растрескивания в зоне термического влияния сварного шва.

Микроструктурный анализ металлического компонента, вероятно, является наиболее важным инструментом при проведении анализа отказов. Это испытание, называемое металлографией, полезно для определения следующего:

• независимо от того, вышла ли трубка из строя из-за кратковременного или длительного перегрева
• независимо от того, образовались ли трещины на воде или на поверхности огня
• , были ли трещины вызваны повреждением ползучести, коррозионной усталостью или коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC)
• , произошел ли отказ трубки в результате повреждения водородом или внутренней коррозии

Правильная ориентация и подготовка образца являются важными аспектами микроструктурного анализа.Ориентация секционирования определяется конкретными характеристиками отказа корпуса. После тщательного отбора образцы металла вырезаются ножовкой или абразивным отрезным кругом и устанавливаются в форму со смолой или пластиком. После монтажа образцы подвергаются серии этапов шлифовки и полировки. Цель состоит в том, чтобы получить плоскую поверхность металла без царапин в интересующей зоне. После обработки на полированную поверхность металла наносится подходящий травитель для выявления микроструктурных составляющих (границ зерен, распределения и морфологии карбидов железа и т. Д.).)

Металлографический анализ смонтированных, отполированных и протравленных участков металла выполняется с помощью световозвращающего оптического микроскопа (рис. 14-14). За этим следует сравнение микроструктур, наблюдаемых в различных областях секции трубы, например, на нагретой стороне и на ненагреваемой стороне трубы с водяной стенкой. Поскольку микроструктура на ненагретой стороне часто отражает состояние стали после изготовления, сравнение с микроструктурой в области отказа может дать ценную информацию о степени и степени локализованного износа (рис. 14-15).

Узнайте больше о химических продуктах SUEZ для очистки котловой воды и о том, как они могут помочь вам снизить количество отказов котельной системы.

Рисунок 14-1. Трубка экономайзера серьезно повреждена кислородом.

Рисунок 14-2. Накопление отложений ограничивает теплопередачу, что приводит к длительному перегреву.

Рисунок 14-3. Тонкий разрыв из-за быстрого перегрева.

Рисунок 14-4. Детектор охрупчивания.

Рисунок 14-5. Напряжение в месте соединения сварного шва вызвало локальную коррозию.

Рисунок 14-6. Типичная строжка, вызванная воздействием щелочи, развивалась под первоначальным налипшим отложением. Обратите внимание на неровные углубления и белые (Na2CO3) отложения, оставшиеся по краям первоначальной области отложения.

Рисунок 14-7. Покрытие паром привело к потере металла на вершине наклонной трубы.

Рисунок 14-8. Котельная труба показывает эффект кислотной атаки.

Рисунок 14-9. Охрупчивание труб котла жидким металлом из-за отложений меди и высокой температуры (более 1600 ° F).

Рисунок 14-10. Сильный разрыв из-за водородной хрупкости.

Рисунок 14-11. Проникновение кислорода во время остановов вызвало точечную коррозию перегревателя.

Рисунок 14-12. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) выявляет кристаллическую структуру осажденного магнетита с высокой отражающей способностью на поверхности трубы котла.500X.

Рисунок 14-14. Отражательный оптический микроскоп используется для сравнения микроструктуры металлических образцов.

Рисунок 14-15. Типичные микрофотографии труб котла из углеродистой стали.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Характеристики угля | Fossil Consulting Services, Inc.

Что такое уголь? Слово уголь описывает множество различных типов камнеподобных материалов, которые содержат сложные углеводороды и органические соединения в различных смесях.Важно понимать существующие типы, а также преимущества и недостатки, связанные с каждым типом. Выбор правильного типа или смеси угля для использования на электростанциях или промышленных котлах поможет максимизировать прибыль при сохранении выбросов в пределах установленных стандартов.

Различные типы угля, используемые в электростанциях или промышленных котлах, образовывались из остатков торфа, папоротников и других растений, которые росли на суше. Окаменелые остатки деревьев и растений можно найти во многих угольных пластах.Отложения с течением времени подвергались воздействию разного количества тепла и давления. В зависимости от того, насколько изменился органический материал растений, образовывались различные типы угля. Уголь, который претерпел наибольшие изменения, имеет молекулярную структуру, отличную от органического материала, из которого он был получен. Те угли, которые претерпели наименьшие изменения, больше напоминают молекулярную структуру органического материала, из которого они произошли.

Есть четыре различных типа угля:

• Антрацит — содержит от 86% до 98% углерода по весу, медленно горит в котлах
• Битумный — содержит от 69% до 86% углерода по массе
• Полубитуминозный — содержит меньше углерода, больше воды и является менее эффективным источником тепла для котлов
• Бурый уголь — содержит до 70% воды по весу.Выбрасывает больше загрязняющих веществ из котлов, чем другие угли

Антрацит образуется из битуминозного угля, когда в складчатых породах при образовании горных хребтов возникли большие давления. Это происходит только в ограниченных географических районах — в первую очередь в Аппалачах в Пенсильвании. Антрацит имеет самое высокое содержание энергии среди всех углей и используется для производства кокса, топлива, используемого в сталеплавильных печах.

При большом давлении образуется битуминозный уголь. Битуминозный уголь обычно используется в котлах электростанций для выработки электроэнергии.Битуминозный уголь имеет более высокую теплотворную способность для котлов, чем полубитуминозный или бурый уголь, но меньшую, чем у антрацита. Битуминозный уголь добывается в основном в регионах Среднего Запада и Аппалачей.

Заводские химики проводят анализы угля по мере его поступления. Зная свойства угля, операторы котлов могут корректировать процедуры для получения максимального количества тепла от угля и минимизировать негативные последствия плохого сгорания. Анализируется следующий контент:

• Влага — это вода, содержащаяся в угле.Он не дает тепла. Вместо этого топливо должно поставлять тепло для испарения воды при сгорании топлива. Это тепло теряется с дымовыми газами. Потери тепла из-за влаги в топливе могут быть большими.
• Летучие вещества показывает, насколько хорошо будет гореть уголь. Летучие вещества состоят из углеводородов и других газов, которые образуются при нагревании образца сухого угля. Уголь с содержанием летучих веществ менее 15% может быть трудным для сжигания и требует специальных процедур для эффективного сжигания.
• Фиксированный углерод — горючее вещество, остающееся после удаления летучих веществ угля в виде газа. Количество связанного углерода указывает, сколько топлива необходимо сжечь в твердом виде. Угли с высоким процентом связанного углерода обычно горят медленнее, потому что твердый углерод горит медленнее, чем водород и другие летучие вещества. Высокое содержание фиксированного углерода обычно означает, что уголь необходимо измельчить в измельчителе до более мелких частиц, чтобы улучшить скорость горения. Связанный углерод рассчитывается путем вычитания процентного содержания золы, влаги и летучих веществ из 100%.
• Зола — это остаток, оставшийся после сгорания всего горючего материала в угле. Зола — нежелательная часть угля. Зола увеличивает затраты на техническое обслуживание и может снизить надежность установки. Он не выделяет тепла, увеличивает вес топлива и увеличивает расходы на транспортировку и утилизацию.
• Теплотворная способность — это количество произведенного тепла, выраженное в БТЕ при полном сгорании угля. Когда теплотворная способность определена, она может быть сообщена двумя разными способами, как более высокая теплотворная способность (HHV) или более низкая теплотворная способность (LHV).

Еще одна серьезная проблема, связанная с углем, — это содержание серы. В большинстве углей содержится сера (химически связанная), похожая на углерод и водород; сера будет гореть. При сжигании серы образуются оксиды серы, широко известные как SOx. SOx из дымовых труб котлов способствует загрязнению окружающей среды из-за кислотных дождей. Выбросы SOx можно сократить тремя способами: за счет удаления серы из топлива, сухой и влажной сероочистки. Все эти методы увеличивают стоимость сжигания угля в котлах.

Многие электростанции в настоящее время сжигают смесь угля в своих котлах, чтобы минимизировать затраты, связанные с сжиганием угля с высоким содержанием серы из Аппалачей и угля с низким содержанием серы из бассейна Паудер-Ривер (PRB). Полубитуминозный уголь PRB имеет низкую теплотворную способность с низким содержанием серы, а битуминозный уголь Аппалачей имеет высокую теплотворную способность с высоким содержанием серы. Уголь PRB производит меньше тепла на фунт, но стоит меньше на конечной стадии, когда добавляются экологические соображения.Аппалачский уголь генерирует больше тепла в котлах за счет дорогостоящего оборудования для сокращения выбросов.
Руководство завода должно использовать лучшие отраслевые методы сжигания угля в своих котлах, а также расчеты затрат, связанных с транспортировкой, обработкой, сжиганием и сокращением выбросов, связанных с выбранным источником угля.

Пожарные котлы — Chipkin Automation Systems

Таким образом вода превращается в пар для использования в различных технологических процессах.Наиболее широко используемые котлы для промышленного применения — это судовые котлы Scotch .

Scotch Marine Boiler

«Судовые котлы Scotch обычно представляют собой цилиндрические кожухи с горизонтальными трубками, сконфигурированными таким образом, что выхлопные газы проходят через эти трубы, передавая энергию котловой воде со стороны кожуха». ²

Этот тип жаротрубных котлов считается рабочей лошадкой в ​​промышленности благодаря ряду преимуществ. Наиболее распространенные из них:

• Они высококвалифицированные и сильные.
• Их использование оказывается очень экономичным, так как они имеют очень низкую начальную цену.
• Эти типы котлов обычно содержат довольно большое количество воды, благодаря чему они способны выдерживать изменения нагрузки, происходящие при относительно небольших колебаниях давления.

Однако эта категория котлов также имеет несколько ограничений, которые перечислены ниже:

• Так как эти типы котлов состоят из большого количества воды; им требуется немного больше времени, чтобы запустить процесс пропаривания и смириться с колебаниями давления пара.
• В этих типах котлов парообразование происходит в кожухе, имеющем большую площадь поверхности. Из-за этого количество создаваемого давления обычно меньше.
• Как правило, использование судовых котлов Scotch не рекомендуется в областях, требующих высокого давления (обычно выше 300 фунтов на кв. Дюйм).

Основные характеристики

К основным характеристикам систем жаротрубных котлов относятся:

• «Жаротрубные котлы часто характеризуются количеством проходов, то есть количеством проходов продуктов сгорания (или дымовых газов) на длину длины трубы. сосуд под давлением, поскольку они передают тепло воде.”
  
• Каждый проход позволяет горячим дымовым газам проходить через трубы котла в разных направлениях. Каждый раз для зачатия следующего прохода дымовые газы в котле сдвигаются на 180 градусов и уходят обратно через кожух.
• Типичный трехходовой котел состоит из трех комплектов котельных труб, тогда как четырехходовой котел состоит из четырех комплектов. Выход из дымовой трубы в первом случае обычно расположен в задней части котла, в то время как во втором случае выход из дымовой трубы расположен на переднем конце.
• Для жаротрубных котельных систем доступны различные типы котельных труб в зависимости от количества проходов горячих дымовых газов, выходящих из топки котла, до момента их удаления из котельной системы.
• В случае котлов, изготовленных из простой стали, горячие дымовые газы, поступающие в реверсивную камеру, должны быть охлаждены до температуры 420 ° C перед их входом, тогда как в случае котлов, имеющих конструкцию из легированной стали, эта температура должно быть не менее 470 ° C.Если температура дымовых газов окажется выше рекомендованной, могут возникнуть такие проблемы, как перегрев и растрескивание труб котла.
• Поскольку система жаротрубного котла состоит из значительного количества воды внутри нее, поддерживаемой при температуре насыщения, она обычно служит в качестве значительного накопителя энергии для работы с очень быстрыми кратковременными нагрузками. Однако этот факт может представлять собой серьезное ограничение, так как может потребоваться повторное наращивание запаса энергии, что может занять много времени.
• В настоящее время доступны самые большие кожухотрубные котлы с мощностью котла 1500 лошадиных сил, т.е. примерно 50 000 фунтов в час.

Различные конфигурации

Пожарные котлы бывают разных конфигураций. К двум наиболее распространенным конфигурациям относятся:

1. Конфигурация котла с сухим обратным потоком
2. Конфигурация котла с мокрым обратным потоком

Вышеупомянутые типы конфигурации двухходового котла показаны на рисунке
ниже.

В первой конфигурации, т. Е. В конфигурации котла с сухой спиной и , отвод горячих дымовых газов осуществляется через камеру с огнеупорной футеровкой, расположенную на внешней крышке котла.

Другой вариант — с мокрым обратным потоком или с водяным обратным потоком конфигурация котла, которая считается более эффективной, чем предыдущая, поскольку в такой конструкции основная камера для обращения горячих газов полностью закрыта внутри котла.В этой конфигурации не требуется огнеупорная футеровка, поскольку в этом случае зона разворота охлаждается водой. Следовательно, это дает большую площадь для передачи тепла. Кроме того, он помогает нагревать котловую воду на той стороне стенки камеры, где тепло, выделяемое топкой, обычно имеет максимальную интенсивность.

Области применения

Жаротрубные котельные системы в основном используются в следующих областях:

• Для работы паровозов
• На небольших заводах и в промышленных процессах
• Для домашних систем отопления

Преимущества

Ниже перечислены основные Преимущества, предлагаемые жаротрубными котельными:

• «Вся установка может быть приобретена как полный пакет, требующий только крепления к основному основанию и подключения к водопроводной, электрической, топливной и паровой системам перед вводом в эксплуатацию.” ⁵
  Таким образом, снижаются затраты на установку систем жаротрубных котлов.
• Кроме того, поскольку они доступны в виде комплексных систем, их можно легко перемещать с одного места на другое.
• Строительство и обслуживание типичного жаротрубного котла очень просты.
• Жаротрубные котлы обычно состоят из одной топочной трубы и горелки. Следовательно, системы управления, предназначенные для отопления внутри этих котлов, остаются очень простыми.
• Из-за их сравнительно низкого рабочего давления аксессуары, необходимые для поддержки систем жаротрубных котлов, могут быть приобретены по очень экономичным ценам.
• Установлено, что эти типы котельных систем очень экономичны. К тому же их работа очень проста.
• Они обеспечивают очень экономичное решение для отопления.
• Их процедура очистки очень проста.
• Доступны в компактном размере и форме. Обычно они существуют размером от 600 000 до 50 000 000 британских тепловых единиц в час.
• Они сконструированы таким образом, что замена труб кожухотрубных котлов очень проста.
• Они широко используются для обогрева помещений и различных промышленных предприятий. Приложения.

Недостатки

Основные недостатки, связанные с жаротрубными котлами, указаны ниже:

• Как правило, максимальная мощность, генерируемая дымогарными котлами, составляет около 27 000 кг / ч.

  Добавить комментарий Отменить ответ

  Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

  Comment

  Your Name *

  Your Email *

  Your Website