Применение обмуровочных материалов нового поколения на котельных агрегатах ОАО "Иркутскэнерго"

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет

Корпоративный Учебно-исследовательский центр ОАО «Иркутскэнерго-ИрГТУ»

Применение обмуровочных материалов нового поколения на котельных агрегатах ОАО «Иркутскэнерго»

В.А. Бочкарев, А.И. Петухова

О.С. Харебина, Н.А. Ярина

г. Иркутск

Аннотация

Выявлены недостатки материалов, применяемых для обмуровки котельных агрегатов на филиалах ОАО «Иркутскэнерго». Предлагается использовать более совершенный обмуровочный материал - шамотно-волокнистые плиты. Приведено сравнение физических и эксплуатационных характеристик используемого в настоящее время диатомового и шамотного кирпича и шамотно-волокнистых плит. Выполнен сравнительный расчет существующей и предлагаемой обмуровки на примере топочной камеры котельного агрегата ПК-24 ТЭЦ-10 ОАО «Иркутскэнерго». Проведена оценка экономической эффективности данной замены.

Ключевые слова: котельные агрегаты; обмуровка; эффективность работы теплотехнического оборудования; шамотно-волокнистые плиты

V. Bochkarev, A. Petukhova, O. Kharebina, N. Yarina. The application of the new generation encasing materials for boilers of JSC Irkutskenergo

Authors of the article revealed some shortcomings of materials used for encasing of boilers at the branches of JSC Irkutskenergo. Authors suggested usage of more advanced material for encasing: chamotte-fibrous slabs. In the article there is presented the comparison of physical and operational characteristics between currently used moler and chamotte brick and chamotte-fibrous slabs. Authors also present the comparative calculation of existing and suggested encasing on the example of the combustion chamber of PC-24 CHP-10 boiler of JSC Irkutskenergo. There is also given an appraisal of the economic efficiency of this substitution.

Key words: boiler units, encasing, efficiency of heating equipment, chamotte-fibrous slabs.

На тепловых электрических станциях для производства обмуровочных работ применяются различные материалы. Наиболее часто используемыми являются диатомовый и шамотный кирпичи, а также совелитовые плиты.

Данные материалы имеют высокую теплопроводность, поэтому тепловой поток с поверхности котла может превышать нормативный, что негативно сказывается на работе котла, снижая его КПД. Количество теплосмен материалов также ограничено. Масса обмуровочных материалов достаточно велика, что приводит к утяжелению конструкции, которое ведет к дополнительным нагрузкам на каркас котла и уменьшает срок его нормальной эксплуатации. При этом монтаж существующих обмуровок достаточно трудоемкий и сложный, что затягивает сроки проведения ремонтов и приводит к удорожанию самого ремонта. Отсутствует возможность производить частичную вырезку обмуровки при мелком ремонте и проведении анализов. Присосы воздуха через обмуровку котла приводят к перерасходу топлива.

В настоящее время появилась возможность исключить эти недостатки, применив новый материал для выполнения обмуровочных работ - шамотно-волокнистые плиты.

Плиты изготавливаются из муллитокремниеземистой ваты и глиняной связки. Они не токсичны, пожаровзрывобезопасны, имеют низкую теплопроводность (0,25ккал/м•час), небольшой вес (примерно в 10-20 раз меньше, чем вес существующей обмуровки), количество теплосмен составляет 1000-2000. Сравнительная характеристика материалов представлена в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика материалов

Плиты марки ШВП стандартно выпускаются размером 500 см х 500 см х100 см. Монтаж плит производится на штыри диаметром от 6 до 10 мм из стали. Кроме того, по заключению департамента «Восточный институт огнеупоров» при нагревании до 1200єС плиты не претерпевают никаких линейных изменений, а максимальный уровень температуры длительного применения плит находится в интервале температуры 1200-1250єС.

В настоящее время шамотно-волокнистые плиты уже нашли широкое применение в черной и цветной металлургии; судостроении; стекольной, перерабатывающей, химической и нефтеперерабатывающей промышленности; на машиностроительных предприятиях, а также в энергетике в европейской части России на котлах средней производительности (типа ДКВР, КМ, ДЕ и др.); водогрейных котлах средней производительности в качестве рабочего слоя стен и свода. В том числе широко плиты применяются на котельных агрегатах ОАО «Мосэнерго», где был разработан ряд подвесных и натрубных конструкций обмуровок, отличающихся от традиционных более высоким удельным термическим сопротивлением, значительно меньшей материалоемкостью и более высокой технологичностью. Разработанные конструкции и технология их монтажа были успешно использованы при модернизации потолков котлов. Предприятия, на которых эксплуатируются плиты ШВП, дают положительные отзывы.

На территории Российской Федерации производством данных плит занимается несколько заводов. В Иркутскую область (Ангарск) плиты ШВП поставляются ЗАО «Чебаркульский завод Союзтеплострой». На тепловых станциях ОАО «Иркутскэнерго» подобные теплоизоляционные материалы не используются, поэтому предлагается их применение как более надежного и экологически чистого аналога существующей обмуровки.

Расчет был проведен на примере топочной камеры котельного агрегата ПК-24. Эти котлы эксплуатируются на ТЭЦ-10 Ангарска в количестве 14 штук. ТЭЦ-10 - одна из наиболее крупных тепловых электростанций ОАО «Иркутскэнерго», техническое состояние которой находится на уровне современных энергетических требований.

ПК-24 - прямоточный паровой котел производительностью 270 т/ч; температура пара на выходе из котла 545^оС, давление 14 МПа. Температура в топке достигает 1500^оС. Существующая обмуровка котла ПК-24 выполнена в полтолщины шамотного кирпича в качестве огнеупорного слоя и полтолщины диатомового в качестве теплоизоляционного слоя.

Предлагается заменить существующую обмуровку на шамотно-волокнистые плиты ШВП-350 (рисунок), теплофизические свойства и эксплуатационные показатели которых выше, чем у огнеупорного кирпича.

а) б)

Схема обмуровки топочной камеры котельного агрегата ПК-24:

а - существующий вариант, б - предлагаемый вариант; 1 - шамотный кирпич, 2 - диатомовый кирпич, 3 - стальная обшивка, 4 - плита ШВП-350

шамотный волокнистый обмуровка топочный котельный

Вначале проводится поверочный расчет существующей обмуровки для определения температур внутренней поверхности обмуровки.

Температура наружных поверхностей обмуровки котлов принимается согласно правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации не выше 45^оС при температуре окружающей среды 25^оС. При этом удельная тепловая потеря обмуровкой в среднем не должна быть более 300 ккал/(м²·час).

Температура внутренней поверхности стенок обмуровки зависит от температуры газового потока (?С), температуры наружного загрязнения экранных труб (?С), степени черноты газового потока и труб экрана и подсчитывается по следующим формулам [2] для обмуровки, закрытой трубами экрана:

максимальная температура

средняя температура

где = 0,582 - степень черноты факела, которая принята по данным теплового расчета [3];

= 0,67 - степень черноты труб экрана [3];

= 1 - угловой коэффициент экрана [2];

= 0,15 - угловое соотношение между стенкой и факелом [2].

Температуру потока и наружного загрязнения труб принимают для топочной камеры (в среднем) [2]:

,

где - теоретическая температура горения;

- температура газов на выходе из топки;

= 360?С - средняя температура рабочего тела в трубах.

Данные величины получены в результате теплового расчета котла согласно [4].

Материал для первого слоя обмуровки рекомендуется выбирать по температуре при наиболее тяжелых условиях работы для экранированной топочной камеры Характеристики материалов, используемых на ТЭЦ-10, приведены в табл. 2 [2]. Удельная потеря теплоты наружной стенкой обмуровки определяется по средней температуре внутренней поверхности стен обмуровки = 345^оС и температуре окружающей среды = 25^оС, ккал/(м²·час).

Таблица 2

Характеристики обмуровочных материалов

где - коэффициент теплопередачи в зависимости от числа слоев и их теплоизоляционных качеств;

где - суммарное сопротивление теплопроводности всех слоев, (м²·час·^оС)/ккал;

- тепловое сопротивление при переходе теплоты от стенки к воздуху, (м²·час·^оС)/ккал.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающему воздуху считается по формуле [3]

где - температура наружной поверхности обмуровки; - температура окружающей среды.

При расчете толщины обмуровки, состоящей из плит ШВП-350, принимаем величину теплового потока с поверхности обмуровки равной нормативному значению 300ккал/(м²·час·^оС).

Коэффициент теплопроводности для плит ШВП при температуре 345^оС составит 0,097ккал/(м²·час·^оС).

Толщина обмуровки из плит ШВП определяется из формулы

Поскольку стандартная толщина плиты 0,1 м, принимаем = 0,1 м.

Стоимость 1м³ шамотно-волокнистых плит приблизительно в 4 раза выше стоимости 1м³ шамотного кирпича и в 3,3 раза - диатомового кирпича. Однако вследствие уменьшения толщины обмуровки, количество используемого материала снижается. В рассматриваемом случае стоимость материала для обмуровки 1м² топки повышается всего на 60 %.

В табл. 1[1] приведена трудоемкость работ по монтажу различных видов обмуровочных материалов. В указанную величину для кирпича входят: транспортировка обмуровочных материалов и изделий от склада электростанции на рабочую площадку; приготовление и подача растворов, устройство обмуровки. Для плит ШВП: подготовка изолируемой поверхности, распиловка плит, укладка плит с подгонкой их по месту.

Тогда трудозатраты на монтаж обмуровки 1 м² поверхности топки рассматриваемого котла:

при существующей обмуровке

при обмуровке плитами ШВП-350

Таким образом, несмотря на повышенную стоимость плит, эксплуатационные затраты на монтаж (и разборку) обмуровки снижаются более чем в 5 раз.

Расчет показал, что данный материал полностью удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к обмуровке энергетических котлов правилами технической эксплуатации тепловых электрических станции и сетей РФ. Были получены следующие результаты: за счет снижения удельного веса обмуровочного материала (в 4 раза) снижается нагрузка на каркас котла; уменьшаются тепловые потери с поверхности; значительно увеличивается срок службы обмуровки (увеличение числа теплосмен в 20 раз); стоимость монтажа и разборки снижается в более чем в 5 раз. Кроме того, данная замена позволяет получить дополнительную выработку тепловой и электрической энергии на ТЭЦ сокращения времени простоя оборудования при ремонтных работах, требующих разборки и монтажа обмуровки, а так же за счет повышения КПД котельного агрегата.

Библиографический список

1. Базовые цены на работы по ремонту энергетического оборудования, адекватные условиям функционирования конкурентного рынка услуг по ремонту и техперевооружению. Ч. 15. Базовые цены на работы по ремонту тепловой изоляции и обмуровки. [Электронный ресурс]: Интернет-портал сообщества ТЭК EnergyLand.info.

2. Залкинд Е.М. Тепловой расчет обмуровки парового котла. Л.: Энергия, 1965. 72 с.

3. Максимов В.М. Котельные агрегаты большой производительности. М.: Изд-во Энергия, 1961. 431 с.

4. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод), 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.

Размещено на allbest.ru