CC BY
5УДК 621.184.6
Приймак А.Ю.
главный инженер проекта ПАО Таганрогский котлостроительный завод «Красный котельщик» (г. Таганрог, Россия)
РАЗВИТИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ФОРСУНОК ВПРЫСКИВАЮЩИХ ПАРООХЛАДИТЕЛЕЙ
Аннотация: в данной статье рассматриваются основные разрушения и развитие конструкции центробежных форсунок впрыскивающих пароохладителей. Определены направления для дальнейшего усовершенствования их конструкции.
Ключевые слова: впрыскивающий пароохладитель, развитие конструкции, защитная центробежная форсунка.
Одной из существенных составляющих надежной работы оборудования энергоблоков ТЭС является эффективное регулирование и поддержание заданной температуры пара в паровом тракте котла. Из всех известных способов наиболее часто используемым является впрыск воды в пар, осуществляемый с помощью впрыскивающих пароохладителей (ВПО). Впрыск, как средство регулирования температуры пара, отличается простотой, экономичностью и возможностью обеспечения широкого диапазона регулирования.
Работа ВПО осуществляется в нестационарных режимах. Наиболее значительные изменения режима работы ВПО отмечаются в переходных процессах, которые связаны с изменением вида топлива, нагрузки. Все это создает высокие термические напряжения в материале этих узлов, что в конечном итого может поспособствовать их разрушению и, вследствие чего, выходу из строя самого ВПО.
На сегодняшний день известно более десятка аварий на крупных энергоблоках ГРЭС, связанных с выходом из строя ВПО, повлекшие за собой, в т. ч. остановы этих энергоблоков на длительное время.
Основными повреждениями ВПО являются трещины на корпусах и защитной рубашке, прогиб корпусов, разрушение защитной рубашки, разрушение впрыскивающих устройств и форсунок [1].
Далее будет рассмотрен основной рабочий элемент ВПО - форсунка. Форсунки ВПО работают в режиме резкой смены температур - от температуры пара до температуры впрыскиваемой воды. Максимальный градиент температур наблюдается в пусковых пароохладителях прямоточных котлов и порой достигает более 400оС. В связи с чем дальнейший анализ развития конструкции будет осуществляться именно для центробежных форсунок пусковых ВПО.
Впервые конструкция центробежных форсунок появилась, когда встала необходимость обеспечить качественный распыл воды в условиях низких значений плотности и скорости пара: в пусковых ВПО, аварийных ВПО тракта низкого давления. Первая конструкция центробежной форсунки [2] включала в себя основание форсунки, имеющее цилиндрическую камеру закручивания среды с входными радиальными отверстиями, оканчивающуюся конусом с выходным отверстием и крышку форсунки (рисунок 1).
Высокие скорости впрыскиваемой воды внутри форсунки непрерывно способствовали процессу ее эрозионного износа и в результате чего зачастую происходило ее разрушение ввиду недостатка конструкции и применяемых материалов (рисунок 2).
Рис. 1. Конструкция центробежной форсунки
Рис.2. Эрозионный износ центробежной форсунки ВПО
Проблему эрозионного износа пытались решить в работе [3], изменив конструкцию форсунки и применив высокоэрозионный материал (рисунок 3).
Рис. 3. Современная конструкция центробежной форсунки ПАО ТКЗ
Однако, на сегодняшний день проблема разрушения центробежных форсунок остается нерешенной, о чем говорит ряд выходов из строя пусковых ВПО, установленных на Пермской ГРЭС за последние несколько лет. Причинами их разрушения являются два параллельно протекающих процесса: эрозионный износ и появление/развитие трещин (рисунки 3, 4).
Рис.4. Эрозионный износ и трещины на центробежной форсунке ВПО
Выводы:
1. Выявлены причины разрушения центробежных форсунок ВПО.
2. Требуется провести работы по выбору оптимального материала для изготовления центробежных форсунок ВПО.
3. Требуется оптимизировать конструкцию центробежной форсунки ВПО на основании выявленных потенциальных зон разрушения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Израилев, Ю.Л., Хромченко, Ф.А. Живучесть паропроводов стареющих тепловых электростанций. - М.: Торус пресс, 2002. - 616 с.;
2. Авторское свидетельство № 364802. Впрыскивающий пароохладитель / Черняк В.Н., Дворецкий А.И., Штальман С.Г., МКИ F22G 5/12, заявл. 23.04.1968, опубл. 28.12.1972, бюл. №5;
3. Авторское свидетельство № 2339873. Впрыскивающий пароохладитель / Сивцов А.И., МКИ F22G 5/12, заявл. 20.04.2008, опубл. 27.11.2008, бюл. № 33
Priymak A.Y.
Taganrog Boiler-building Plant "Krasny Kotelshchik" (Taganrog, Russia)
DEVELOPMENT OF THE DESIGN OF CENTRIFUGAL INJECTORS INJECTING STEAM COOLERS
Abstract: this article discusses the main destruction and development of the design of centrifugal injectors injecting steam coolers. The directions for further improvement of their design are determined.
Keyword: injecting steam cooler, design development, protective centrifugal nozzle.
