Условия работы водогрейных котлов
Тепловые электрические станции, оснащенные мощными энергетическими блоками с паровыми котлами сверхкритических и высоких параметров пара, обеспечивают большую часть вырабатываемой в настоящее время электрической энергии и поддержание их высокой надежности и экономичности — важная народнохозяйственная задача, которую можно решить только в случае правильного выбора материалов и технологических процессов, используемых при изготовлении, монтаже и ремонте оборудования.
Ввод новых мощных энергетических блоков сопровождается повышением блочности их изготовления и комплектности заводской поставки энергооборудования, повышением качества изготовления и технического уровня котлов, вспомогательного оборудования, деталей трубопроводов и арматуры.
Металл элементов паровых или водогрейных котлов и трубопроводов работает в разнообразных и в ряде случаев тяжелых условиях.
Каркас котла, его обшивка, детали котельно-вспомогательного оборудования эксплуатируются при комнатной или умеренно повышенной температуре и относительно невысоких напряжениях.
Для изготовления деталей каркаса чаще всего используются углеродистые стали обыкновенного качества, которые являются наиболее дешевым и технологичным конструкционным материалом.
В более тяжелых условиях находится металл элементов котлов и трубопроводов, работающих под давлением. Повреждение этих элементов связано с повышенной опасностью.
Внутреннее давление и дополнительные усилия, вызванные весовыми нагрузками, тепловыми расширениями и рядом других трудно учитываемых факторов, приводят к тому, что элементы котлов работают в сложнонапряженном состоянии.
В сходных условиях, хотя и намного более щадящих, работают и отапливаемые дровами или углем чугунные печи. Поэтому, если вдруг возник вопрос, какие именно чугунные печи купить для бани, следует изучить их технические характеристики, убедиться в том, что выдаваемое печью тепло соответствует объему помещения.
Детали котлов и трубопроводов имеют конструкционные концентраторы напряжений в виде отверстий для приварки штуцеров, патрубков, резкие переходы сечений и т. п. При пусках, остановах, переходных режимах в трубной системе и барабанах котлов возникают циклические напряжения. Поэтому для снятия пиков местных напряжений в условиях сложного напряженного состояния без опасности образования трещин металл этих элементов должен обладать высокими пластическими свойствами.
Трубы поверхностей нагрева омываются горячими топочными газами с одной стороны и паром или водой с другой стороны. Температура металла труб поверхностей нагрева существенно выше температуры пара на выходе из котла. Это определяется неравномерной раздачей пара по змеевикам и неравномерным обогревом труб газами, а также неизбежным перепадом температур между наружной обогреваемой и внутренней охлаждаемой поверхностями труб и теплоносителем.
Металл при высоких рабочих температурах снижает прочность, возникают новые явления, которые не наблюдаются при комнатной температуре: металл начинает накапливать пластическую деформацию при относительно низких напряжениях, снижаются его пластические свойства при длительном нагружении, ухудшается структура, а на поверхности интенсивно протекают коррозионные процессы.
В более тяжелых температурных условиях работают необогреваемые стойки и подвески труб поверхностей нагрева и элементы конструкций горелок. К их материалам предъявляются высокие требования в отношении коррозионной стойкости.
Все перечисленные факторы влияют на надежность котла в целом. Под термином надежность понимается свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или наработки. Надежность котлов обеспечивается путем правильного выбора материалов, стабильности свойств материалов как результата отработанности и неизменности цикла их производства, совершенства конструкции, высокого качества монтажа, эксплуатации и ремонта. Правильный выбор материалов котла является важным условием его надежности и экономичности в эксплуатации, рационального расходования металла, а также технологичности при изготоадении, монтаже и ремонте.
С использованием материалов: Антикаин П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов. Энергоатомиздат. Москва.
