Результат интеллектуальной деятельности: Способ вывода в ремонт парового горизонтального водотрубного котла

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при выводе в ремонт паровых котлов.

Известен способ аварийного ремонта газовой котельной (патент RU №2655069, МПК F22B 33/00, опубл. 23.05.2018 Бюл. №15), заключающийся в том, что при аварии газового котла в котельной, имеющей как минимум один котел, запорную арматуру, за пределы котельной заранее выносятся фланцы, имеющие возможность подсоединения к соответствующим фланцам временно заменяющего как минимум одного мобильного котла, с использованием гибких подводов газа, сжатого воздуха для продувки котла, теплоносителя, холодной и нагретой воды, а также электрические соединения для синхронизации работы со штатным оборудованием котельной и запала горелок, причем временно заменяющий как минимум один котел монтируется на прицепе грузового автомобиля и устанавливается на минимально допустимом расстоянии от котельной с последующим отключением после ввода штатного отремонтированного котла или котлов в работу.

Недостатками данного способа являются сложность реализации из-за необходимости применения дополнительного оборудования и как минимум одного мобильного котла, большие затраты на прогрев, так как универсальные мобильные котлы вынуждены работать в большем количестве случаем не в оптимальном режиме с низким коэффициентом полезного действия, и затраты времени на охлаждение и слив жидкости до ремонтных работ из вышедшего из строя котла, так как охлаждение происходит на естественном режиме, что не исключает образования конденсата и агрессивных веществ (кислот - в основном угольной кислоты) при соединении с продуктами сгорания, и слив воды из труб производят только при помощи специального оборудования, которое нужно доставить к котлу.

Наиболее близким по технической сущности является способ вывода в ремонт парового котла с топкой (патент RU №2045701, МПК F22B 35/00, опубл. 10.10.1995 Бюл. №28) путем отключения топлива, выпуска пара и подачи охлаждающего воздуха в топку для образования воздушного вентиляционного потока в котле, причем с целью ускорения начала ремонтных работ, в воздушный вентиляционный поток в зоне топки котла подают охлаждающую воду, причем подачу воды производят последовательно по всему поперечному сечению упомянутого потока.

Недостатками данного способа являются высокая вероятность образования агрессивных веществ (кислот) при реагировании после нагрева вводимой в топку воды с продуктами сгорания, остающимися до полного вытеснения в топочной камере, что приводит к интенсивному корродированною теплообменных стальных труб и деструкции теплоизолирующего материала, при этом невозможность обеспечения равномерного охлаждения котла из-за температурного распределения водяного пара в топке (более горячее - вверху, менее горячее и конденсат - внизу) и необходимость использования для закачки воды в горячую топку специального оборудования, которое нужно доставить к котлу.

Технической задачей предполагаемого изобретения является сознание способа вывода в ремонт парового горизонтального водотрубного котла, позволяющего обеспечить равномерное охлаждение котла, исключить образование агрессивных веществ в топке и произвести слив жидкости из теплообменных труб без специального дополнительного оборудования.

Техническая задача решается способом вывода в ремонт парового горизонтального водотрубного котла, включающий отключение подачи топлива в горелку, вытеснение из топки продуктов сгорания, закачку воды для ускорения начала ремонтных работ и выпуск пара из теплообменных труб.

Новым является то, что во время строительства котла внешний контур теплообменных труб в низшей точке при переходе во внутренний контур оборудуют сливным патрубком с краном, установленным снаружи и снизу котла, а входной и выходной патрубки теплообменных труб снаружи котла оснащают боковыми патрубками с задвижками, сообщенными с атмосферным воздухом, причем закачку дегазированной пресной воды осуществляют в теплообменные трубы через входной патрубок до полного вытеснения пара и снижения температуры в топке не ниже точки росы с последующим перекрытием входного и выходного патрубков, вытеснение продуктов сгорания из топки производят замещением с использованием естественной тяги через отводящую трубу, после чего производят слив воды из теплообменных труб через славной патрубок при открытом кране и открытых задвижках.

На чертеже изображена схема парогенератора в продольном разрезе.

Конструктивные элементы и технологически соединения, не влияющие на реализацию способа, на чертеже не показаны или показаны условно. В качестве котла можно использовать любой горизонтальный водотрубный паровой котел - авторы на его конструкцию и принцип действия не претендуют.

Способ вывода в ремонт парового горизонтального водотрубного котла, состоящего из корпуса 1 с отводящей трубой 2 и теплообменными трубами 3, включающими как минимум один внешний контур 4 с входным патрубком 5 подачи умягчённой дегазированной воды и как минимум один внутренний контур 6 с выходным патрубком 7 для отвода пара, образующих внутри топку 8 с горелкой 9, которая вставлена с одного из торцов корпуса 1, включает отключение подачи топлива в горелку 9, закачку воды в теплообменные трубы 3 по входному патрубку 5, выпуск пара из теплообменных труб 3 через выходной патрубок 7 до полного замещения его водой и отвод продуктов сгорания из топки 8 через отводящую трубу 2. При строительстве котла до ввода его в эксплуатацию внешний контур 4 теплообменных труб 3 в низшей точке при переходе во внутренний контур 6 оборудуют сливным патрубком 10 с краном 11, установленным снаружи и снизу корпуса 1 котла, а входной 5 и выходной 6 патрубки теплообменных труб снаружи корпуса 1 котла оснащают соответственно боковыми патрубками 12 и 13 с задвижками 14 и 15, сообщенными с атмосферным воздухом. При вытеснении пара из теплообменных труб 3 закачкой воды производят контроль температуры на выходном патрубке 7 (типовая операция - авторы на нее не претендуют), после снижения температуры ниже температуры кипения (парообразования) воды, но не ниже температуры точки росы в топке 8, запорные краны 16 и 17 соответственно входного 5 и выходного 7 патрубков перекрывают. Это обеспечивает полное заполнение контуров 4 и 6 теплообменных труб 3 дегазированной водой для исключения газовых пробок внутри теплообменных труб 3 и образования агрессивных веществ в топке 8 из-за отсутствия образования конденсата. При этом распределение температуры по теплообменным трубам 3 не зависит от гравитационного распределения, а зависит от скорости потока, который распределяет температурный фронт без резких скачков по длине и равномерно по периметру каждого контура 4 и 6 теплообменных труб 3, что исключает большие перепады температуры в корпусе 1 и, как следствие, исключаются температурные разрушения корпуса 1 котла и теплообменных труб. За время остывания корпуса 1 остатки продуктов сгорания на естественной тяге выводятся из топки через отводящую трубу 2. После перекрытия запорных кранов 16 и 17 соответственно входного 5 и выходного 7 патрубков открывают кран 11 сливного патрубка 10 и задвижки 14 и 15 соответствующих боковых патрубков 12 и 13. В результате жидкость по закону сообщающихся сосудов сначала сливается через сливной патрубок 10 из внешнего контура 4 теплообменных труб 3 (диаметр витков больше и, как следствие, больше перепад давлений), а на последнем витке, когда уровень снизится и станет примерно равным перепад давлений во внутреннем контуре 6 теплообменных труб 3, то из внутреннего контура 6. Из последних витков внутреннего 6 и внешнего 4 контуров (ближайших к сливному патрубку 10) вода сливается примерно одновременно, полностью опорожняя теплообменные трубы 3 без применения специального привозимого и/или устанавливаемого (дополнительного) оборудования (не показано).

Пример конкретного исполнения для парового горизонтального водотрубного котла.

На примере схемы (см. чертеж) прямоточного парогенератора МПН 28-40.00 (производство г. Бийск), состоящего из корпуса 1 с отводящей трубой 2 и теплообменными трубами 3, включающими один внешний контур 4 (радиационный змеевик) с входным патрубком 5 подачи насосом (не показан) умягчённой дегазированной воды и четыре внутренних контура 6 (конвективный змеевик) с выходным патрубком 7 для отвода пара, образующих внутри топку 8 с горелкой 9, к которой подвели топливопровод (не показан) для подачи топлива в виде газа и воздуховод (не показан) для подачи окислителя (кислорода) в виде газовоздушной смеси. К низшей точке внешнего контура 4 теплообменных труб 3 при переходе во внутренний контур 6 оборудовали сливным патрубком 10 с краном 11, установленным снаружи и снизу корпуса 1 котла, а входной 5 и выходной 6 патрубки теплообменных труб снаружи корпуса 1 котла оснастили соответственно боковыми патрубками 12 и 13 с задвижками 14 и 15, сообщенными с атмосферным воздухом. Выходной патрубок 7 соединили с потребителями (не показаны), например, нагнетательной паровой скважиной, цехом ощипа кур или т.п. (не показаны), а в входной патрубок 5 через системы очистки, умягчения и дегазации (не показаны) - с питательным водоводом (не показан). Насосом через входной патрубок 5 при закрытых кране 11, задвижках 14 и 15 и открытых запорных кранах 16 и 17 подали в теплообменные трубы 3 умягчённую дегазированную воду до полного заполнения. В горелку 9 подают топливо и газовоздушную смесь и поджигают для поддержания горения в топке 8. Высокая температура из топки 8 передается в теплообменные трубы 3 и находящуюся в них воду до парообразования. Пар через выходной патрубок 7 направляют потребителям, а продукты сгорания из топки 8 по отводящей трубе 2 под действием естественной или вынужденной (при наличии отводящего газового насоса - не показан) конвекции выбрасываются в атмосферу (наличие в отводящей трубе 2 утилизатора тепла - в зависимости от желания заказчика - не показан).

Для вывода парового котла в ремонт (техобслуживание, плановый ремонт, капитальный ремонт и/или т.п.) отключили подачу топлива в горелку 9, при нагнетании газовоздушной смеси по воздуховоду через горелку 9 вывели полностью продукты сгорания из топки 8 через отводящую трубу 2. При этом продолжили закачку дегазированой воды в теплообменные трубы 3 по входному патрубку 5 и выпуск пара из теплообменных труб 3 через выходной патрубок 7 до полного замещения пара водой. При вытеснении пара из теплообменных труб 3 производили контроль температуры на выходном патрубке 7, после снижения температуры ниже температуры кипения (для данного котла ниже 100°С) воды, но не ниже температуры точки росы (для продуктов сгорания газа не ниже 52°С) в топке 8, запорные краны 16 и 17 перекрыли. Контроль за изменением температуры корпуса 1 при снижении температуры водой в теплообменных трубах 3 вели при помощи тепловизора Testo 882 (серийный №2405013), что показало, что перепад температуры на расстоянии в 1 м нигде не превысил 5°С, тем самым обеспечивая равномерное охлаждение и исключая температурное разрушение корпуса 1 и/или теплообменных труб 3. После перекрытия запорных кранов 16 и 17 и отключения насоса, подающего воду, кран 11 и задвижки 14 и 15 открыли для ввода газа в соответствующие контуры 4 и 6 теплообменных труб 3. В результате жидкость слилась полностью через сливной патрубок 10 из теплообменных труб 3 полностью без применения дополнительного оборудования.

На работы по ремонту котла авторы не претендуют.

Предлагаемый способ вывода в ремонт парового горизонтального водотрубного котла позволяет обеспечить равномерное охлаждение котла, исключить образование агрессивных веществ в топке и произвести слив жидкости из теплообменных труб без специального дополнительного оборудования.