Введение к работе
Актуальность темы диссертации
В настоящее время в Российской Федерации наблюдается дефицит генерирующих мощностей, вызванный несоответствием объема, структуры и технического состояния мощностей спросу на электроэнергию и объективными ограничениям топливно-энергетического баланса. Одним из путей преодоления этого дефицита является продление ресурса парка оборудования путем модернизации, улучшения и замены отдельных его элементов.
К настоящему моменту количество барабанных котлоагеретатов, выработавших свой парковый ресурс, составляет около 700 единиц (Таблицы 1и2).
Таблица 1. Список котлов 140 ата, отработавших парковый ресурс к 2010 г.
Таблица 2. Список котлов 100 ата, отработавших парковый ресурс к 2010 г.
Из приведенных данных следуют выводы:
Наиболее старый парк оборудования - котлы до 100 ата
Более 40 % котлов - переработка ресурса на 10 и более лет
Наиболее распространенные марки котлов
о 140 ата: ТГМ-84, ТП-87 о 100 ата: ТП-230, ТП-170 Говорит ли данная статистика о безусловной необходимости демонтажа
котлового оборудования, которое переработало свой парковый ресурс?
Однозначно на этот вопрос ответить невозможно в силу того, что
во-первых: современные котлы имеют блочную конструкцию, и за
время эксплуатации происходят ремонты и замены поверхностей нагрева,
пароперегревателей, водяных экономайзеров, воздухоподогревателей и
других узлов. Таким образом, к моменту выработки паркового ресурса
существенная часть котла может быть заменена, и в таком случае
необходимо говорить о парковом ресурсе отдельных элементов
котлоагрегата или об индивидуальном ресурсе котла в целом;
во-вторых: необходимо брать в расчет условия эксплуатации,
соблюдение водно-химического режима, частоту пусков-остановов.
Таким образом, для котельного оборудования понятие парковый ресурс
является реперной точкой, относительно которой необходимо сделать вывод
о состоянии металла узлов котлоагрегата, провести анализ проведенных
текущих и капитальных ремонтов, а также разработать мероприятия по
продлению индивидуального ресурса или же остановке и демонтаже данного
котла.
Единственным элементом, замена которого сопряжена с огромными
техническими трудностями, а, следовательно, с большими финансовыми
вложениями - барабан котла. Барабан, как главное сепарирующее устройство, является сосудом, работающим под высоким давлением. Помимо этого для эксплуатации барабана характерным являются циклические и усталостные напряжения металла обечайки. Следовательно, основным требованием к эксплуатации барабана является его безопасность.
До 1967 года барабаны котлов высокого давления выполнялись из стали 16ГНМ с толщиной стенки 95 мм. В процессе эксплуатации барабанов в местах приварки штуцеров стали появляться трещины различной конфигурации, ширины, длины и глубины. Учитывая этот факт, с 1967 года завод перешел на сталь марки 16ГНМА и увеличил толщину стенки до 115 мм. Однако до настоящего момента более 150 барабанов старой конструкции находятся в эксплуатации без возможности замены, представляя собой потенциальную опасность. После разрушения при проведении гидроиспытаний барабана котла ст.№1 Ярославской ТЭЦ-3 проблема замены барабанов из стали 16ГНМ стала очевидной.
Цель работы: комплексное обоснование необходимости и возможности замены барабанов, отработавших свой срок с использованием многоступенчатых схем испарения.
Научная новизна
Разработана и исследована концепция комплексного подхода к замене барабанов, отработавших свой индивидуальный ресурс. Суть подхода заключается в применении многоступенчатых схем испарения для замены барабанов. При этом решается две задачи: появление возможности замены барабана и улучшение качества котловой воды и, как следствие, увеличение межпромывочного интервала.
Разработана расчетная модель конечной батареи выносных циклонов, которая технологически представляет собой схему замены барабанов, позволяющая определить концентрацию примесей в і-ом по счету циклоне, для заданных параметров коэффициента распределения, влажности и коэффициента осаждения (Кр, , Кос). На основе выведенных
соотношений разработаны таблицы, по которым удобно производить расчеты любых многоступенчатых схем испарения. 3. Проведен анализ и предложены несколько вариантов замен барабанов, в которых рассматриваются различные компоновки, такие как: безбарабанная схема, схема с одним или двумя малыми барабанами, а также различные методы организации продувки и подачи питательной воды.
Достоверность в расчетах достигалась использованием фундаментальных закономерностей и уравнений материальных балансов, применением в разработках существующих нормативных документов (стандартов, нормативных актов), имеющих силу на территории РФ, а также использованием апробированных методик при проведении измерений и испытаний.
Практическая ценность
Появилась принципиальная возможность проводить замену барабанов, оптимизируя объем монтажно-демонтажных работ. Концепция замены барабанов получила одобрение заводов-изготовителей. Разработаны эскизные и детали рабочих проектов по заменам барабанов на нескольких станциях в различных генерирующих компаниях. Все варианты рассмотренных схем согласовывались в генерирующих компаниях.
Апробация работы.
Результаты работы доложены на:
Техническом совете ОАО ТГК-2, Ярославль, январь 2006 г.
Заседаниях Совета по надежности ОАО «РАО «ЕЭС России», Москва, март, апрель, май, 2006 г.
Техническом Совете ОАО ТГК-8, г. Волжский, март, 2007.
Семнадцатой Международной конференции студентов и аспирантов, МЭИ, Москва, февраль, 2011.
На защиту выносятся следующие положения:
- разработка концепции замены барабанов, отработавших свой срок;
- комплексное исследование многоступенчатых схем испарения, как прообраз решения по замене барабанов;
техническое и экономическое обоснование целесообразности внедрения альтернативных схем при замене барабанов.
Публикации
В ходе работы над диссертацией опубликованы 3 статьи, тезисы докладов на технических советах генерирующих компаний, штабах по надежности ОАО «РАО «ЕЭС России», зарегистрированы 7 патентов РФ.
