Герасимова Е. А.
В последние годы существенно возросло внимание к проблемам энергосбережения и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов. Заметная роль в решении этих проблем принадлежит надежной работе теплозащитных конструкций высокотемпературного оборудования ТЭС, такого, как котлы, турбины и паропроводы. Высококачественные конструкции тепловой защиты являются крупным резервом экономии топлива и оказывают значительное влияние на экономичность эксплуатации энергетического оборудования [1].
Известно, что теплозащитные конструкции выбираются в зависимости от технических свойств теплоизоляционных материалов и нормативной плотности теплового потока с изолированных поверхностей. Основными документами, регламентирующими назначение теплозащитных конструкций, являются отраслевой стандарт “Типовые проектные решения по применению теплозащитных конструкций для трубопроводов и оборудования электростанций” (1988) и СНиП 2.04-14-88 “Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов” (1989). Заложенные в них нормативы плотности теплового потока не соответствуют требованиям энергосбережения в настоящее время.
На предприятиях АО Свердловэнерго находится в эксплуатации оборудование, отработавшее свой нормативный ресурс. На более 70% единиц оборудования теплозащитные конструкции выполнены по проектам до 1956 г. Технический уровень состояния конструкций тепловой защиты оборудования является неудовлетворительным с точки зрения тепловых потерь в окружающую среду и не отвечает современным требованиям энергетики. Физический износ морально устаревших теплозащитных конструкций энергооборудования, отсутствие большого ассортимента фасонных огнеупорных и дефицитных теплоизоляционных материалов, заложенных в заводских проектах, приводят к резко возросшим объемам их ремонтов.
Ремонт теплозащитных конструкций оборудования (обмуровка котлов, тепловая изоляция турбин и трубопроводов) является сложным, многооперационным и трудоемким процессом, требующим больших затрат ручного труда и достаточно высокой квалификации исполнителей, а также большой замены огнеупорных и теплоизоляционных материалов, давно снятых с производства на отечественных заводах [2].
С введением в действие циркуляра Ц-01-94(Т) “Организация контроля за состоянием и ремонтом обмуровки и тепловой изоляции оборудования ТЭС в целях снижения тепловых потерь и температур поверхности изоляции до нормативных значений” (1994) стали актуальными вопросы реконструкции теплозащитных конструкций с точки зрения снижения сверхнормативных тепловых потерь, повышения надежности работы наиболее часто ремонтируемых узлов, корректировки технологии проведения ремонтов обмуровки котлов и тепловой изоляции турбин.
С целью доведения теплозащитных конструкций до действующих значений нормативной плотности теплового потока КО Энергоремонта разработаны проекты реконструкции обмуровки котлов типа ТП-35, ТП-200, НТ-200, ПК-14, ЛМЗ и др. Обмуровка реконструирована на более чем 30 котлах среднего давления. В результате внедрения новых конструкций снижены температуры наружной поверхности обмуровки, тепловые потери в окружающую среду доведены до нормы, уменьшены присосы холодного воздуха в топку, повышен КПД котла. Во внедренных конструкциях обмуровок использованы огнеупорные и теплоизоляционные материалы заводов Уральского региона. Применение высокоэффективных теплоизоляционных материалов на основе муллитокремнеземистого и базальтового волокон в виде плит, фетра, картона в различных комбинациях в зависимости от особенностей изменяемой теплозащитной конструкции позволило в значительной степени снизить потребление пенодиатомового кирпича марки ПД-350 по ТУ 36.16.22-27-91 Инзенского комбината (Ульяновская обл.) и известково-кремнеземистых изделий марки ИКИ-225 по ГОСТ 24748-81 Апрелевского завода теплоизоляционных изделий (Московская обл.).
С целью совершенствования технологии проведения ремонта обмуровок котлов, а также для повышения надежности работы отдельных часто ремонтируемых узлов по техническим требованиям Свердловэнерго освоены заводами Уральского региона новые виды огнеупорной продукции.
Двухслойные плиты для накаркасной обмуровки по ТТ 102-10-97 размером 1000 х 500 х 80 мм рекомендованы для замены футеровочных известково-кремнеземистых панелей марки ПФИ-600 по ТУ 36.16.22-23-88, используемых при ремонте стен топок котлов типа П-39 и П-57. При разработке плит исключены недостатки панелей ПФИ-600,
а именно: повышены механическая прочность за счет послойного армирования и надежность при попадании открытого пламени на плиту за счет увеличения толщины шамотобетонного слоя.
Внедрение горелочных блоков высокоглиноземистого состава с температурой применения до 1600°С по ТТ 202-9-98 позволило увеличить срок эксплуатации обмуровки амбразур горелок в 1,5-2 раза за счет повышения термостойкости, прочности и устойчивости к золовому износу по сравнению с традиционно используемыми для этих целей шамотными изделиями общего назначения марок ТТТА или ШБ по ГОСТ 390-96.
Выполнение амбразур горелок блоками массой до 50 кг достаточно трудоемкое и дорогостоящее мероприятие. Разработанная по ТТ 202-29-99 наварочная масса для ремонта упомянутых горелочных блоков восстанавливает разрушенные участки обмуровки амбразуры, исключая полную замену массивных блоков. Внедрение наварочной массы сокращает продолжительность ремонта амбразуры горелки при сохранении ее надежной работы.
В технологии ремонта теплозащитных конструкций турбин в настоящее время наметилась тенденция по замене изоляции из минераловатных изделий и полученной методом напыления из асбестосодержащих смесей на съемную, многоразового использования. Съемные конструкции тепловой изоляции турбин из изделий на основе базальтового и муллитокремнеземистых волокон позволяют снизить тепловые потери с поверхности оборудования, достигнуть рекомендуемых значений темпов охлаждения и выравнивания температур по поверхности цилиндров и, как результат повысить маневренность при выводе турбины в горячий резерв. Кроме того, применение волокнистых материалов улучшает условия работы ремонтного и обслуживающего персонала, обеспечивает быстрый доступ к корпусу турбины в случае аварии или для текущего ремонта.
Внедрение съемных теплозащитных конструкций цилиндров турбин на предприятиях Свердловэнерго производится с 1993 г. по проектам АО Энергозащита, НПЦ Теплотехнология, КО Энергоремонта. Однако высокая стоимость 1 м теплозащитной конструкции из изделий на основе базальтового и муллитокремнеземистого волокон ограничивает широкое внедрение съемной изоляции в настоящее время.
Основной теплозащитной конструкцией цилиндров турбин остается тепловая защита, нанесенная напылением в соответствии с инструкцией №015-87 “Технологическая инструкция по нанесению тепловой изоляции методом напыления смесей сухих асбестоперлитовых и асбестоверми- кулитовых” (1983). Однако в последние годы при выполнении тепловой защиты турбин методом напыления возникают трудности из-за отсутствия рекомендованного отвердителя - жидкого стекла антипирена из нефелина Гомельского химического комбината. Производство антипирена находится за пределами России, что переводит его в разряд дефицитных материалов. Отсутствие отвердителя жидкого стекла в напыляемых смесях приводит к значительному увеличению сроков набора прочности теплозащитного покрытия в естественных условиях. В качестве замены проработаны и внедрены составы с оптимальным количеством добавки нового вида отвердителя, обеспечивающего быстрое твердение напыляемого покрытия без снижения его теплофизических характеристик.
С целью организации паспортизации тепловой изоляции и оценки фактического состояния теплозащитных конструкций высокотемпературного оборудования на предприятиях Свердловэнерго на основании методики тепловых испытаний ОРГРЭС (1982) разработана, апробирована и с 1997 г. внедрена экспресс-методика контроля состояния тепловой изоляции с помощью приборов инфракрасной техники. Методика позволила диагностировать состояние тепловой изоляции в процессе эксплуатации энергооборудования, корректировать объемы ремонтов обмуровки котлов, оценить качество выполненного ремонта обмуровки и тепловой изоляции и эффективность вновь разработанной конструкции теплозащитного покрытия, составить паспорт по данным оценок до и после выполненного ремонта в соответствии с [3].
Выход методики [4] делает законным использование термографического обследования теплозащитных покрытий для паспортизации тепловой изоляции энергооборудования.
Термографическое обследование теплозащитных конструкций предусматривает дистанционную регистрацию тепловых полей оборудования по его собственному инфракрасному излучению с помощью инфракрасных камер и пирометров. Основа термографического метода - использование основных законов теплового излучения, устанавливающих взаимосвязь между температурой поверхности тела, его энергией излучения и излучательной способностью объектов излучения и окружающей среды. Данный метод позволяет определить температурные распределения по поверхности оборудования, оценить общие тепловые потери с поверхности оборудования, обнаружить поверхностные и скрытые дефекты в процессе эксплуатации оборудования по тепловым аномалиям, которые сопровождают возникновение таких дефектов, в ряде случаев возможно обнаружение узлов и частей конструкции, находящихся в предаварийном состоянии.
Выводы
- Проведена реконструкция морально устаревших теплозащитных конструкций обмуровок котлов среднего давления с целью доведения их до нормативных значений тепловых потерь.
- Разработаны и освоены новые виды огнеупорной продукции предприятиями Уральского региона - двухслойные плиты для накаркасной обмуровки, горелочные блоки высокоглиноземистого состава, наварочная масса для ремонта тарелочных блоков.
- Внедрен термографический метод контроля состояния теплозащитных конструкций высокотемпературного оборудования ТЭС для паспортизации тепловой изоляции.
Список литературы
- Воронков С. Т. Специальные конструкции тепловой защиты энергооборудования ТЭС,- Энергетик, 1994, № 6.
- Воронков С. I Эксплуатация и ремонт обмуровки котлов ТЭС,- Электрические станции, 1996, № 7.
- Ц-01-94 (Т). Организация контроля за состоянием и ремонтом обмуровки и тепловой изоляции оборудования ТЭС в целях снижения потерь тепла и температур поверхности изоляции до нормативных значений.
- РД 153-34.0-20.364-00. Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования. М.: ОРГРЭС, 2000.
