Базальтовые технологии

УДК 622.799:621.742.4
ОПЫТ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ КАМЕННЫМ ЛИТЬЕМ.

В.М. Карпов
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург.

В.Л. Попов
ОАО «Первоуральскип завод горного оборудования», г. Первоуральск

Приведены примеры разработанных авторами и изготовленных в камнелитейных цехах г. Первоуральска из горнблендитовых расплавов износостойких футеровочных элементов для угольных теплоэлектростанций. Показана высокая эффективность зашиты от износа каменным литьем узлов тепломеханического оборудования и трактов золоудаления ТЭС.

Проблема износа и коррозии тепломеханического оборудования на электростанциях, работающих на каменном угле, всегда требует повышенного внимания. Одним из эффективных способов защиты отдельных узлов является применение камнелитых футеровок. Особенностью защиты энергетического оборудования зачастую является недопустимость утяжеления его узлов. Это не позволяет применять футеоовки из серийно выпускаемого толстостенного каменного литья, нашедшего широкое применение в горнорудной, химической, металлургической, строительной и других отраслях.

При непосредственном участии авторов в системе Свердловэнерго (ныне ПАО «Т Плюс») освоено конструирование и производство камнелитых элементов, специально приспособленных для футеровки наиболее изнашивающихся узлов и агрегатов тепловых электростанций. Внедрение камнелитых футеровок на Рефтинской ГРЭС и на других тепловых станциях РФ, в особенности работающих на абразивных высокозольных углях, показало высокую эффективность камнелитой защиты.

Так, по заказу Троицкой ГРЭС (Челябинская обл.) была разработана конструкция и изготовлена опытная партия камнелитой плитки для футеровки наклонных стенок приемных бункеров сырого угля. Плитка выполнена с закладными металлическими токопроводящими лентами, что позволяет избавиться от «зависания» угля на стенках, особенно в зимний период, за счет разогрева лент и низкого коэффициента трения каменного литья.

Для Томь-Усинской ГРЭС (Кемеровская обл.) изготовлена партия футеровочных элементов типа «швеллер» взамен стальных плит для футеровки улиты мельничного вентилято­ра для подачи угольной пыли в горелки паровых котлов. Такая замена позволила эксплуатировать мельничные вентиляторы в течение нескольких межремонтных периодов.

Поворотные участки угольных пыле-проводов также подвержены интенсивному абразивному износу. Обычно их «латают» каждые полгода путем наваривания на «пробоину» стальных броневых листов толщиной 20 мм, что требует останова всей пыле-системы. Причем жесткая монолитная футеровка здесь не подходит, поскольку пыле-проводы подвержены температурным деформациям, связанным с периодическими пусками и остановкам пыле-систем.

Поворотный участок пыле-провода с футеровкой камнелитыми секторными кольцами.

Разработана составная футеровка поворотных участков, набираемая из камнелитых секторных колец с унифицированным углом раскрытия и проходным диаметром, равным диаметру пыле-провода. Наличие кольцевого шпунта и свободная, без замазки, установка колец в стальной опалубке обеспечивают надежное перекрытие швов, взаимную центровку элемен­тов, а также позволяют компенсировать периодически возникающие при остановах и пусках пыле-систем температурные деформации пыле-провода (рис. 1). В результате срок службы футерованных поворотных участков увеличивается до 10-12 лет.

По договору с Сахалинской ГРЭС (Паранайский район, пос. Лермонтовка) на электростанцию была поставлена партия камнелитых шпунтованных секторных колец диаметром 300 мм. Авторы разработки выезжали в командировку на станцию для консультирования местных специалистов по особенностям монтажа камнелитой защиты. По отзыву главного инженера станции, «уральские каменные кольца» после 12 лет эксплуатации износились лишь наполовину.

Установка подобных секторных колец в пыле-проводах Красногорской ТЭЦ (Свердловская обл.) также позволила эксплуатировать их без ремонта более 12 лет.

Камнелитая защита пылеугольной горелки котла П-57.

В этой связи следует отметить, что рассчитанный унифицированный «угол раскрытия» камнелитого секторного кольца позволяет монтировать наборные футеровки в пыле-системах всех угольных станций РФ и бывших союзных республик. Примером комплексной за­щиты энергетического обору­дования каменным литьем мо­гут служить, например, горелочные устройства котлов ПК-39 энергоблоков 300 МВт Рефтинской ГРЭС. Наиболее изнаши­вающиеся зоны горелок - цен­тральную воздушную трубу, входной конфузор (конус Юнга) и периферийную трубу канала аэросмеси - защищают соответственно камнелитыми полукольцами, трапециевидно-конической плиткой и центробежной каменной трубой в стальной обечайке. Применение камнелитых футеровок позволило: отказаться от ежегодного восстановительного ремонта, связанного с разборкой всего горелочного устройства; сократить расход металла и топлива; значительно снизить ремонтные затраты; улучшить условия труда персонала. По аналогии разработана и изготовлена камнелитая защита для центральных и наружных труб горелок котлов П-57 энер­гоблоков 500 МВт. Наибольшее количество узлов оборудования тепловых электростанций, подверженных абразивному, кавитационному износу и химической коррозии, находится в системах золо и дымо удаления.

На электростанциях, применяющих систему мокрого золоулавливания, интенсивному износу подвергаются корпуса труб Вентури. особенно их входные участки. С учетом условий эксплуатации труб Вентури была разработана и успешно внедрена на многих ТЭС металло-каменная секция, образующая конфузор, горловину и нача­ло диффузора трубы Вентури. Остальная часть диффузора футеруется кислотоупорной керамической плиткой. Металло-каменная секция представляет собой двустенную стальную обечайку, полость которой заполняется камнелитейным расплавом с последующей термообработкой. Металлокаменная секция является сменяемым узлом заводской готовности, удобным в монтаже и позволяющим эксплуатировать золоуловители без остановов в течение всего 4-летнего межремонтного периода эксплуатации котла. На конструкцию изделия получены патенты РФ на изобретение и на полезную модель.

А для футеровки, например, инерционных золоуловителей котлов-утилизаторов ТЭС используются термостойкие плиты, изготавливаемые на ПЗГО из шихт на основе доломита, глины и кварцевого песка литьем в песчано-глинистые формы. Подобные плиты хорошо зарекомендовали себя, в частности в тяжелых условиях эксплуатации наклонных рамп для приёма кокса из тушильных вагонов коксохимического производства НТМК. Партия таких плит была отправлена на Карачинский металлургический завод полною цикла (Пакистан). Если приме мявшиеся ранее чугунные плиты служили в этих условиях 3,5 - 4,0 мес., то термостойкие камнелитые - 2 года.

Значительному абразивному и «химическому» износу подвержены и конические донные поверхности скрубберов ТЭС для мокрой очистки дымовых газов от пыли. Эти поверхности выстилают кислотоупорной керамической плиткой в два слоя, с перекрытием стыковочных швов крепят плиты на силикатной замазке или замазке АРЗАМИТ. Между тем разработанная для футеровки подобных поверхностей и изготовленная питьем в песчано-смоляные оболочки трапециевидная каменная плитка с четырехсторонним ступен­чатым шпунтом позволила футеровать днище скрубберов в один слой, с перекрытием стыков камнелитым материалом.

Горнблендитовые отливки, полученные в оболочковых формах.

Абразивному износу подвержены и такие сооружения тепловых станций, как газоходы, которые монтируют на эстакадах между дымососами и дымовой трубой. Традиционно их собирают из массивных стеновых и кровельных плит размером 3 * (6-9) м и толщиной до 250 мм, которые, к сожалению, не обла­дают необходимой износостойкостью. При высокоскоростном Потоке дымовых газов наибо­лее уязвимы поворотные участки этих коробов-тоннелей.

Шпунтованная камнелитая плитка для футеровки газоходов.

Для футеровки таких поворотных участков была разработана камнелитая плитка с рифлением для креплении на замазку и с четырехсторонним ступенчатым шпунтом дня перекрытия стыковочных швов. Массовое производство таких плиток было организованно на участке каменного литья (Первоуральск) на кокильном рамочном конвейере, специально сконструированном и построенном для этой цели. На некоторых электростанциях такие футерованные камнелитой шпунтовой плиткой газоходы работают 8-12 лет.

Основная масса золы от сжигания угля в котлах ТЭС удаляется через тракты сухого или мокрого золоудаления. При «мокром» золоудалении пульпа транспортируется на золоотвалы по протяженным каналам, облицованным камнелитыми желобами (лотками) длиной 1 м. Продвижение потока пульпы по каналам инициируется подачей под большим напором (Re > 200 000) оборотной воды через так называемые побудительные сопла, установленные вдоль тракта транспортировки золы. Традиционно используемые для эти цели чугунные сопла необходимо заменять каждые 2 мес., поскольку под действием кавитационно - абразивного износа выходное отверстие увеличивается, что ведет к падению напора струи воды и увеличению ее расхода.

Изготавливаемые методом точного литья по выплавляемым моделям камнелитые сопла служат 2 года. При этом диаметр выходного отверстия, как показывают заморы, увеличивается в среднем на 1 мм.