Ремонт поверхностей нагрева
Повреждения трубной системы. Существуют четыре вида повреждений системы котла:
1. Увеличение диаметра труб – диаметр кипятильных и экранных труб увеличивается в результате их перегрева при нарушении циркуляции котловой воды или отложения на их внутренней поверхности накипи или шлама. При замедлении циркуляции воды, в трубе образуется паровой мешок. Коэффициент отдачи тепла от пара к стенке значительно ниже, чем от воды к стенке. При полном прекращении циркуляции воды труба разрывается. В змеевиках пароперегревателя диаметр может увеличиваться из-за засорения, уменьшения скорости движения пара, местного повышения температуры газов перед пароперегревателем, при нарушении топочного режима, отложений накипи при забрасывании воды в пароперегреватель.
2. Износ (истирание) стенок труб. При увеличенных скоростях запыленного газового потока (особенно при сжигании твердого топлива с высокой зольностью) стенки труб подвергаются абразивному истиранию и становятся тоньше. Наибольший износ происходит в местах увеличения скорости, изменения потока газов, в местах завихрений, в которых увеличивается концентрация золы, а также более интенсивно подвергаются износу креплению труб, манжет, крючков, хомутов, трубы экранов, огибающие амбразуры (горелок), через которые выходит с большой скоростью поток угольной пыли. Стенки труб изнашиваются также от струй пара из обдувочных аппаратов. Низкотемпературные поверхности нагрева (экономайзер, воздухоподогреватель) изнашиваются от воздействия дроби (отчистки). Для определения истирания используются ультразвуковые толщеномеры.
3. Коробление и изгиб труб и змеевиков. Процессе эксплуатации экранные трубы изгибаются и выступают из общего ряда. Причиной этого является зажатие камер нижних барабанов или отдельных труб при проходе через обмуровку из-за недостаточного зазора для термического расширения. Змеевики пароперегревателя коробятся с большей степенью, чем отдельные трубы. В следствии обгорания и обрыва подвесок, выпадения дистанционных гребенок (распорок между рядами)коробление змеевиков происходит также из-за неравномерного натяга при их установке. Змеевики труб экономайзера коробятся и выступают из общего ряда в меньшей степени, чем змеевики пароперегревателя. Причинами коробления могут быть недостаточная жесткость и смещение опор, обрывы подвесок.
4. Коррозионные разъедания поверхности труб. На наружной и внутренней поверхности труб в результате коррозионных процессов появляются оспенный, язвенный, и раковинный, которые могут превратиться в свищи. Наружное разъедание обнаруживают при осмотре труб после их отчистки от шлака. Чтобы проверить коррозии на внутренней поверхности, вырезают участки труб и сдают в металлолабораторию. Свищи в сварных швах обнаруживаются во время эксплуатации. При гидравлическом испытании перед ремонтом отмечают места течи. Главными причинами образования свищей являются дефекты сварки (трещины, непроварены, шлаковые включения, смещения труб).
Изготовление трубных элементов котла.
Устройство плаза. Для изготовления труб и змеевиков пользуются чертежом, на котором приведены длины прямых участков, радиусы, углы изгибов и другие данные, которые определяют форму и размеры элемента. Однако чертеж применяют при небольшом количестве изготавливаемых элементов. При изготовлении змеевиков сложной формы и большого количества значительных габаритов, используют плаз. Он представляет собой металлический лист, на котором вычерчены натуральные величины, изготавливаемых труб и змеевиков, а также элементы котла, к которым они крепятся. На плазу также привариваю планки, ограничивающие дуги, ограничители концевые, которые служат для точного направления труб при их укладывании на плаз и ограничении габаритов, изготавливаемых элементов. Для разметки трубы под гнутье, откладывают длину прямого участка, а затем длину гнутого участка, которая определяется по формуле L=0,0175∙α∙R, где α – угол изгиба в градусах, а R – радиус гнутья в миллиметрах. Если на трубе должно быть два гнутых участка, то откладывают их длины, затем длину прямого участка между ними.
Сборка и классиферка труб и змеевиков
Перед проверкой гнутых труб по чертежам и при вычерчивании труб на плазу, убеждаются в правильности расположения элементов котла, к которым крепятся трубы. Изготовленные и обрезанные трубы укладываются на плаз, подгоняют их углы загиба и длины до точного совпадения с размеченными линиями на плазу. Далее проверяют наружные диаметры и толщину стыкуемых труб. При наличии разницы более одного миллиметра, раздают конец трубы меньшего диаметра. Трубы, диаметром до 83 мм и толщиной стенки до 6мм (экранные трубы) можно раздавать холодным способом, если нужно увеличить диаметр не более, чем на 3%. В остальных случаях нагревом до 900°С. Разность толщин труб должна быть не более 15% от средней толщины труб, а при изготовлении труб пароперегревателей не более 5%. Расстояния от шва до начала закругления трубы берут не менее 50мм для котлов с давлением до 6Мпа и 70мм для котлов свыше 6Мпа. Расстояние между соседними стыками должно быть не менее 150мм. Окончив проверку на плазу, производят прихватку труб, а затем сварку всех участков. Сваренные трубные элементы устанавливают для проверки на плаз. Смещение стенок может быть не более 0,5мм. Отклонение осей труб не более 1мм в расстоянии или на длине 200мм.
Ремонт поверхностей нагрева на месте монтажа
Работы по устранению небольших повреждений элементов поверхностей нагрева производят на месте установки без их демонтажа. Покоробленные участки трубы подбивают и рихтуют на вторых участках. В тех случаях, когда смещение или прогиб труб меняет шаг или выводит их из плоскости ряда более, чем на 10мм, небольшие смещения или прогибы возмещают без нагрева. Места искривленных или значительно деформированных труб перед правкой нагревают до 1050°С. Трубы правят в интервале температур 1050-750°. При остывании больше нижнего предела, повторно нагревают. Подгибку углеродистых труб пароперегревателей при радиусе подгибки равным трем диаметрам трубы и более, можно производить как в горячем, так и в холодном состоянии. При подгибке на больший угол и размер, нагревают участок труб до 1100-1150°С, выдерживают при этой температуре не более одной минуты, затем медленно охлаждают. Нижний предел температуры не допускается ниже 950°С при подгибке. Иногда требуется раздвижка труб, которая осуществляется с помощью винтовых приспособлений. Рихтовку труб производят также с помощью реечного домкрата. Домкрат закрепляют на трубе, которая подвешивается на соседних исправных трубах. Труба на которой закрепляется домкрат входят проушины двух скоб, которые с помощью прутка закрепляются на трубы, не требующие рихтовки. При вращении рукоятки домкрата покоробленные трубы вводятся в общий ряд.
Замена поверхностей нагрева, которые нельзя отремонтировать, удаляют и заменяют новыми или отремонтированными. Их вырезают с помощью абразивных дисков. При разметке трубы для обрезки, соблюдают следующие условия:
1. В месте реза труба не должна иметь дефектов.
2. Должна быть обеспечена возможность заварки стыка с обеих сторон.
3. Расстояние сварного шва до изгиба трубы не менее 70мм, а между соседними сварными стыками — 150мм.
Особенности ремонта мембранных поверхностей.
Замену участка труб мембранной панели производят по следующей технологии: после определения длины заменяемого участка, по его углам плавника просверливают четыре отверстия диаметром 10мм. Общая длина вырезаемых участков должна быть не менее 500мм. Плавники разрезают вдоль дефектного участка. Вставку устанавливают с зазором между концами труб с одной стороны 1,5+/-0,5мм, с другой стороны – 1+/-0,5мм и закрепляют, стык с большим зазором сваривают в первую очередь. Также приводят стыковку, прихватку и сварку. В образовавшиеся технологические окна в районе стыков вваривают подогнанные пластины.
Гидравлические испытания
После установки труб, производят их гидравлические испытания. Для этого устанавливают заглушки, трубу или змеевик заполняют водой и гидравлическим насосом создают давление. Трубы на высокое давление 10-15МПа испытывают на давление 1,25*Pраб. Трубы давление до 6Мпа испытывают двойным давлением. После испытания воду из труб удаляют продувкой сжатым воздухом.
Источник
Ремонт элементов поверхностей нагрева без их демонтажа
Элементы поверхностей нагрева, признанные при осмотре и проверке годными к дальнейшей эксплуатации, ремонтируют в топках и газоходах котлов без демонтажа.
В объем ремонтных работ входят подгибка и рихтовка труб, ремонт опор, подвесок и креплений, вырезка контрольных образцов и установка вставок, ремонт и замена защитных устройств, промывка змеевиков пароперегревателя. При ремонте устраняют дефектные сварные стыки, выполняют приварку к трубам ребер, плавников и других деталей, производят ошиповку труб. Подгибку (на гнутых участках) и рихтовку (на прямых участках) труб паровых котлов производят в случае выхода труб из проектной плоскости на величину, превышающую предельные отклонения от проектных размеров. Это происходит при короблении труб, а также при отрыве труб от креплений и дистанционирующих деталей, отрыва креплений труб от деталей каркаса.
У прямоточных котлов встречаются перекосы панелей радиационной части и выходы их из проектной плоскости.
Подгибку и рихтовку трубных элементов из углеродистой стали при выходе из ряда на 15–20 мм производят холодным способом, при выходе из ряда на 20–30 мм при нагреве участка трубы до 750–1050 °С. При большей деформации изогнутые участки обычно вырезают.
Деформированные трубы из легированной стали, как правило, не рихтуют, а заменяют.
Выпрямленные трубы фиксируют установкой креплений. Оборванные и перегоревшие крепления заменяют.
Подгибку и рихтовку труб производят при помощи домкратов, винтовых скоб, клиньев, струбцин и других приспособлений.
Провисшие и деформированные змеевики выравнивают путем регулирования длины подвесок и восстановления стоек, гребенок, хомутов.
Подтяжку подвесных труб и пружинных опор трубных элементов производят динамометрическими ключами, позволяющими контролировать нагрузку, установленную технической документацией.
Установку на место перекошенных и вышедших из проектной плоскости панелей радиационной части производят при помощи винтовых стяжек или ручных рычажных лебедок (рис. 9.1) после удаления обдувочных аппаратов и других мешающих деталей и освобождения панели от закрепляющих устройств.
Рис. 9.1. Восстановление провисших труб настенного пароперегревателя котла ТП-100: а – общий вид; 1 – балка каркаса; 2 – обмуровка; 3 – тепловая изоляция; 4 – ручная лебедка; 5 – канат; 6 – труба экрана; 7 – труба настенного пароперегревателя
При рихтовке ширм и вертикальных змеевиков (пакетов) конвективного пароперегревателя вместо индивидуальной рихтовки каждой петли иногда целесообразно восстанавливать правильное положение элемента целиком, пользуясь приспособлением, приведенным на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Приспособление для рихтовки змеевиков пароперегревателя: 1 и 2 – стяжные болты; 3 и 4 – планки
Работы по восстановлению правильного положения панелей, правке и рихтовке труб тесно связаны с проверкой и ремонтом креплений труб, их опор, подвесок и дистанционирующих деталей.
Детали крепления труб в современных котлах большой мощности являются ответственными элементами, они фиксируют поверхности нагрева в определенном положении и обеспечивают тепловые перемещения трубных элементов и коллекторов в заданных направлениях.
На рис. 9.3.–9.5. приведены распространенные конструкции креплений труб котлов высокого давления. Все конструкции креплений экранов предохраняют трубы от прогиба в сторону топки, но не препятствуют тепловым перемещениям параллельно стенам топки.
Рис. 9.3. Крепление экранных труб: а – к балке каркаса котла; б и в – к горизонтальной балке, перемещающейся вместе с трубами; г – к балке каркаса с обеспечением некоторой свободы для перемещения труб относительно друг друга (треугольником указаны места сварки); 1 – тяга; 2 – балка; 3 – скоба; 4 – экранные трубы; 5 – планка, приваренная к экранным трубам; 6 – балка каркаса
При ремонте и замене креплений экранных труб обеспечивают свободу для температурных перемещений, для чего вырезы в скобах 3 должны быть направлены в сторону удлинения труб.
Змеевики пароперегревателей имеют не только подвески и крепления, но и дистанционирующие устройства. Их ремонт заключается в проверке и замене поломанных и сгоревших деталей с одновременным выравниванием змеевиков.
Рис. 9.4. Крепление элементов пароперегревателя: а – вертикальной ширмы; б – горизонтальной ширмы; в – потолочных труб; 1 – обвязочная труба; 2 и 3 – детали крепления труб ширм
Поверхности нагрева прямоточных котлов фиксируются неподвижными креплениями с одной стороны и подвижными креплениями в направлении удлинения труб и панелей при нагревании.
Рис. 9.5. Крепление змеевиков экономайзера: а – на стойках из уголков; б – на стойках из штампо- ванных полос; в – на подвесках из полос; г – на подвесках из труб экономайзера; 1 – труба змеевика; 2 – стойка; 3 – опорная балка; 4 – подвеска из полосы; 5 – подвеска из труб
Типы неподвижных креплений труб прямоточных котлов ТПП-312 и ТГМП-314 энергоблоков 300 МВт приведены на рис. 9.6., подвижных креплений подового экрана и НРЧ – на рис. 9.7., СРЧ и ВРЧ – на рис. 9.8.
Рис. 9.6. Типы неподвижных креплений: а – труб нижней радиационной части; б – труб потолочного экрана; 1 – труба; 2 – косынка; 3 – кронштейн; 4 – опорная конструкция; 5 – планка; 6 – подвеска
При осмотре неподвижных креплений проверяют прочность сварных швов и при обнаружении обрывов или трещин усиливают сварку. У крепления, изображенного на рис. 9.6, не должно быть верхнего зазора между косынкой и кронштейном. Появление зазора свидетельствует о нарушении положения труб НРЧ из-за защемления. В этом случае необходимо обнаружить и устранить причину защемления.
Рис. 9.7. Типы подвижных креплений труб: а – подового экрана; б – фронтовой и задней стен НРЧ; в – боковых стен НРЧ; г – фронтового экрана; д – потолочного экрана; 1 – труба; 2 и 9 – прутки; 3 – косынки; 4 – тяга; 5 – планка; 6 – опорные конструкции; 7 – кронштейн; 8 – палец (стрелками обозначено направление теплового перемещения труб)
Трубы подового экрана перемещаются к фронтовой и задней стенам топки благодаря наличию прорези в косынке 3 (рис. 9.7., а) и за счет скольжения косынки по кронштейну 7 (рис. 9.7., б) при наличии зазора между трубой и обмуровкой.
Конструкция крепления труб боковых экранов НРЧ (рис. 9.7., в) позволяет панелям перемещаться в вертикальном (благодаря прорези в планке 5) и в горизонтальном (благодаря перемещению пальца 8 относительно планки) направлениях. Перемещение труб фронтового и потолочного экрана происходит в связи со скольжением косынок по пальцу – вверх у фронтового экрана (рис. 9.7., г) и в направлении фронтовой стены у потолочного экрана (рис. 9.7., г).
У всех этих креплений проверяют и восстанавливают прочность приварки деталей. Прорези в косынках и планках должны быть направлены в сторону перемещения труб, а запас хода должен быть на 5–10 мм больше теплового перемещения панели.
Панели СРЧ и ВРЧ выполнены в виде лент, поэтому их крепления более сложны. Кроме креплений описанных конструкций имеются крепления, обеспечивающие тепловые перемещения труб в вертикальном или горизонтальном направлении или в обоих одновременно.
Рис. 9.8. Типы подвижных креплений средней и верхней радиационных частей: а – крепление, обеспечивающее перемещение ленты труб в вертикальном направлении; б – крепление, обеспечивающее перемещение ленты труб в горизонтальном направлении; в – крепление, обеспечивающее перемещение труб в горизонтальном и вертикальном направлениях на стыке двух лент; 1 – труба; 2 – косынка; 3,6 и 8 – планки; 4 – кронштейн; 5 – тяга; 7 – опорная конструкция (стрелками обозначено направление теплового перемещения труб)
В вертикальном направлении перемещение обеспечивается в результате наличия прорези в кронштейне 4 (рис. 9.8., а), в горизонтальном – зазора между косынкой 2 (рис. 9.8. б) и прорези в планке 3, а в обоих направлениях – в результате специальной конструкции крепления, приведенной на рис. 9.8., в. К каждой трубе 1 приварены косынки, входящие в прорези планки 3. В косынках имеются вырезы, в которые вставляют замыкающую планку 8, привариваемую к планке 3.
Кроме проверки прочности приварки всех деталей и совпадения направления прорезей с направлением перемещения труб проверяют зазор а между планками 3 на стыке двух лент (рис. 9.8., в), так как уменьшение этого зазора может привести к защемлению лент и нарушению всех креплений блока. Обращают также внимание на зазор между косынкой и стенками прорези в планках 3 (рис. 9.8., б) крайних лент. Если во всех лентах блока этот зазор со стороны оси блока должен быть 5 мм, то в месте выхода ленты к коллектору должен быть 12 мм.
Большое значение для компенсации тепловых перемещений труб имеет их холодный натяг. В котлах ТПП-312 и ТГМП-314 холодный натяг труб осуществлен на стыке фронтового и потолочного экранов (рис. 9.9., а) и в углах опускного газохода у потолочных труб поворотной камеры (рис. 9.9., б). Холодный натяг труб фронтового экрана равен 145 мм, потолочного – 15 мм. Для перемещения труб потолочного экрана в сторону фронтовой стены котла предусмотрено 160 мм. Перемещение труб фронтового экрана вверх воспринимается компенсатором верхней части экрана.
Рис. 9.9. Холодный натяг труб: а – фронтового и потолочного экранов; б – экрана поворотной камеры
Перемещение потолочных труб поворотного газохода в сторону задней стены компенсируется холодным натягом, равным 45 мм.
Величина холодного натяга труб указывается в технической документации на котлы.
Основным методом борьбы с абразивным истиранием труб поверхностей нагрева является установка защитных накладок. С учетом местного характера абразивного износа защитные устройства устанавливаются на лобовых участках верхних труб конвективных поверхностей нагрева и на участках, расположенных в районе газовых коридоров в непосредственной близости от местных сопротивлений (рис. 9.10).
Рис. 9.10. Места наиболее интенсивного золового износа труб: а – у верхних рядов змеевиков и задней стенки конвективной шахты; б – у разделительной перегородки; в – у сужений газохода; г – под кромкой дефлектора; д – под кромкой козырька; е – около хомутика
На рис. 9.11–9.13 изображены способы установки защиты труб. Крепление индивидуальных манжет на трубах из углеродистой и низколегированной сталей можно производить электросваркой, на трубах из высоколегированных сталей – с помощью хомутов. Крепление групповых манжет производится только хомутом. Приварку и крепление хомутом следует производить только с одной из сторон, обеспечивая тем самым свободу теплового перемещения манжеты вдоль трубы.
Рис. 9.11. Установка защитных накладок на трубах, огибающих амбразуры: 1 – труба; 2 – защитная накладка
Рис. 9.12. Индивидуальные манжеты для защиты гибов труб: 1 – внешняя манжета; 2 – внутренняя манжета
Рис. 9.13. Способы крепления манжет: а – приваркой планок и крепление хомутом; б – соединительной планкой и приваркой к трубам; в – хомутом с болтом; г – приварным хомутом; д – крепление групповых манжет на гибах труб хомутом
Рис. 9.14. Сопряжение отдельных участков манжет: а – оттяжкой; б – накладкой; в – неправильное (наличие зазоров недопустимо)
Стыковку манжет на трубе выполняют оттяжкой одной из манжет (рис. 9.14, а) или накладкой (рис. 9.14, б). Оставление зазоров между соседними накладками недопустимо, так как это ведет к повышенному локальному износу трубы.
Источник