МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ ТРУБОПРОВОДОВСИСТЕМ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И ЗОЛОШЛАКОУДАЛЕНИЯ ТЭС

РД153-34.1-27.512-2001

Датавведения 2002-01-01

РАЗРАБОТАНО:Государственным образовательным учреждением высшего профессиональногообразования "Московский энергетический институт (Технический университет)",Открытым акционерным обществом "УралОРГРЭС"

Исполнители: к.т.н. В.Я. Путилов(руководитель разработки), И.В. Путилова, Е.А. Маликова (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)"); Б.Л. Вишня (ОАО "УралОРГРЭС"), К.П. Боричев (ОАО"Институт ТЕПЛОЭЛЕКТРОПРОЕКТ")

УТВЕРЖДЕНО: Начальником Департаментанаучно-технической политики и развития РАО "ЕЭС России" Ю.Н.Кучеровым 19.12.2001 г.

РАЗРАБОТАНЫВПЕРВЫЕ

Срокпервой проверки настоящего РД - 2006 г.,

Периодичностьпроверки - один раз в 5 лет

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

"МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ИРЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ ТРУБОПРОВОДОВСИСТЕМ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И ЗОЛОШЛАКОУДАЛЕНИЯ ТЭС" (далее"Методические указания ...") разработаны впервые по заданию 3 раздела2 Научно-технической программы "Повышение экономичности, надежности работыоборудования и экологической безопасности ТЭС, систем и сетей РАО "ЕЭСРоссии" через комплексное использование потенциала вузовской науки".

"Методическиеуказания ..." разработаны на основе анализа и обобщения:

-публикаций в научно-технических изданиях;

-результатов комплексных исследований физико-механических характеристик, химико-минералогическогосостава зол, образующихся при факельном сжигании углей различных марок;

-результатов исследований технико-экономических показателей установокпневмотранспорта золы с существенно отличающимися свойствами, выполненных МЭИ(ТУ), ОАО "УралОРГРЭС", ОАО "СибНИИГ" и другимиорганизациями;

-результатов исследований абразивных свойств золы энергетических углей ВТИ,УралВТИ. КазНИИЭнергетики и других организаций;

-результатов исследований технико-экономических показателей пневмотранспортныхустановок систем пылеподачи ТЭС;

-результатов фундаментальных исследований МЭИ (ТУ) по теоретическому обоснованиюкритериев оптимальности параметров пневмотранспортных потоков и абразивномуизносу поверхностей при взаимодействии с пылевоздушными потоками;

-результатов применения различных методов и внедрения мероприятий по защитеоборудования пневмотранспортных установок от абразивного износа на ТЭС и вдругих отраслях промышленности;

-отраслевых нормативно-технических документов, регламентирующих вопросы расчетаабразивного износа и/или выбора параметров оборудования пневмотранспортныхустановок, связанных с абразивным износом.

-материалов отчета о патентных исследованиях по теме "Абразивный износоборудования пневмотранспортных установок мелкодисперсных сыпучих материалов(способы и средства исследования и снижения износа)", выполненных напервом этапе работы по созданию настоящего РД.

"Методическиеуказания ..." предназначены для применения в организациях и предприятияхэнергетики, занимающихся вопросами исследования, проектирования, строительства,технического перевооружения, оптимизации параметров и эксплуатациипневмотранспортного оборудования систем пылеприготовления и золошлакоудаленияТЭС, с целью улучшения их технико-экономических показателей.

"Методическиеуказания ... " обязательны для всех структурных подразделений РАО"ЕЭС России" и акционерных обществ энергетики и электрификации.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

Термины

Мелкодисперсныесыпучие материалы (далее - материалы) - любыесыпучие материалы природного или техногенного происхождения с максимальнойкрупностью отдельных частиц до нескольких миллиметров (угольная пыль, зола,цемент, песок и др.).

Угольнаяпыль - частицы угля, предназначенные дляфакельного сжигания в топках котлов, образующиеся в результате размола вмельницах.

Зола(летучая зола, зола-унос) - частицы минерального остаткатвердого топлива с включением некоторого количества недожога (несгоревшейорганической части топлива), которые выносятся дымовыми газами из топкикотлоагрегата.*

Шлак- частицы минерального остатка твердого топлива с включением некоторогоколичества недожога (несгоревшей органической части топлива), образующиеся втопках котлов с камерным сжиганием, выпадающие из факела в топках котлов ивыходящие из шлакоудалителей котлов с крупностью до 40 мм или поступающие изтопок котлоагрегатов с кипящим слоем через охладители шлака в шлакоудалители скрупностью до 10 мм.

Пневмотранспортныеустановки мелкодисперсных сыпучих материалов -установки для транспортирования мелкодисперсных сыпучих материалов в потокевоздуха методами нагнетания, всасывания или перемещения в псевдоожиженном слое.

Пневмотранспортныйтрубопровод (далее - трубопровод) - трубопровод дляпневмотранспортирования мелкодисперсных сыпучих материалов.

Пылепровод(в энергетике) - трубопровод или короб прямоугольногосечения, по которому перемещается смесь воздуха и угольной пыли.

Пневмозолопровод(ПЗП) - трубопровод, по которому перемещается смесь воздухаи золы или шлака.

Агрегатнаяплотность (плотность) мелкодисперсных сыпучих материалов- отношение массы частиц к их объему, включая внутренние поры.

Нормативнаяминимальная толщина стенки трубопровода - остаточнаятолщина стенки трубы, определяемая по условию достаточной механическойпрочности, мм. Если нет особых условий, то остаточная толщина стенки трубы длянизконапорных и вакуумных установок пневмотранспорта d_остпринимается равной 2 мм, а для высоконапорных установок d_остпринимается равной 4 мм.

Критическаяскорость - наименьшая скорость воздуха в потокепылевоздушной смеси, при которой на дне трубопровода начинает образовыватьсяподвижный слой из частиц транспортируемого материала, м/с.

Оптимальнаяскорость - скорость воздуха в потокепылевоздушной смеси, при которой энергозатраты на пневмотранспорт перемещаемогоматериала являются минимальными, м/с.

Коэффициентотносительного содержания SiO₂ -отношение содержания SiO₂ в транспортируемом материале к содержаниюSiО₂ в кварцевом песке (в соответствии с /1/ содержание SiО₂в кварцевом песке составляет 94 % по массе).

Критерийаэродинамической легкости частиц -характеризует аэродинамическую легкость частиц мелкодисперсных сыпучихматериалов с точки зрения их пневмотранспортируемости, численно равен отношениюмассы частицы к площади ее поверхности при допущении, что частица имеетправильную сферическую форму и не содержит внутренних пустот, кг/м²/2/.

Условные обозначения

G_в- массовый расход воздуха, кг/с

G_м- массовый расход материала, кг/с

m = G_м/ G_в- массовая расходная концентрация потока смеси материала и воздуха, кгматериала/кг воздуха

D -внутренний диаметр трубопровода, м

D_н- наружный диаметр трубопровода, м

L -длина участка трубопровода, м

M_н- масса материала, пневмотранспорт которой вызывает абразивный износ стенкитрубы на 1 мм, т/1 мм

d_ст- толщина стенки трубопровода, мм

d_изн- глубина эксплуатационного абразивного износа трубопровода, мм

d_ост- нормативная минимальная толщина стенки трубопровода, мм

d_h- линейный абразивный износ трубопровода, мм

d_уд.h- удельный линейный абразивный износ трубопровода, мм/т

P -абсолютное давление в трубопроводе, Па

r_в- плотность воздушного потока, кг/м³

d₀- средневзвешенный эквивалентный диаметр частиц материала, м

r_м- агрегатная плотность материала, кг/м³

k_изн- коэффициент относительной износостойкости материала трубопровода

 - содержание SiO₂ в транспортируемом материале, % помассе

 - коэффициент относительного содержания SiО₂ втранспортируемом материале

U_м- средняя по сечению скорость потока частиц материала, м/с

U -средняя по сечению скорость воздуха при движении пылевоздушной смеси втрубопроводе, м/с

U_кр- критическая скорость воздуха в пылевоздушном потоке, м/с

U_опт- оптимальная скорость воздуха в пылевоздушном потоке, м/с

K_н= U/ U_кр- коэффициент надежности пневмотранспортирования

T_м,t_м- температура материала, К, °С

T_в,t_в- температура воздуха, К,°С

T_изн- срок эксплуатации трубопровода до достижения нормативной минимальной толщины стенкитрубы в результате абразивного износа, ч

T_э.у- число часов работы пневмотранспортной установки за весь период ееэксплуатации, ч

T_у- число часов работы пневмотранспортной установки, за которое необходимоопределить линейный абразивный износ трубопровода d_h,ч

K_П= r_sd₀/ 6 - критерий аэродинамической легкости частиц при пневмотранспортемелкодисперсных сыпучих материалов, кг/м² /2/

HV -твердость металла труб по Виккерсу

n_пров- число проворотов труб вокруг своей оси

Примечания. При обозначении величин,имеющих частное значение, по тексту приводятся их определения и размерности.

1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА ТРУБОПРОВОДОВ ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХУСТАНОВОК СИСТЕМ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И ЗОЛОШЛАКОУДАЛЕНИЯ ТЭС

1.1. Расчет удельного линейногоабразивного износа прямолинейных участков трубопроводов пневмотранспортныхустановок систем пылеприготовления и золошлакоудаления ТЭС

Расчетвеличины удельного линейного абразивного износа трубопроводовпневмотранспортных установок систем пылеприготовления и золошлакоудаления ТЭС d_уд.hвыполняется для горизонтальных и наклонных участков по зависимости (1):

 мм/т                                                  (1)

адля вертикальных участков по зависимости (2):

 мм/т                                                  (2)

где

K_П= r_sd₀/ 6;

 или

 

k_изнопределяется по выражению (3):

k_изн= 6,42 · 10^-5 · HV² -0,0157 · HV+ 1,97                                         (3)

иливыбирается из табл. 1

Таблица1 - Коэффициент относительной износостойкости трубопроводов изразличных материалов, k_изн

ОпределениеU_м.

Приизвестной средней по сечению скорости воздуха при движении пылевоздушной смесив трубопроводе Uдля расчета U_мнеобходимо определить критическую скорость воздуха в пневмотранспортныхтрубопроводах по выражению (4) из /2/ или (5) из /3/. Выражение (3) применяетсяпри выполнении условий:

m³2; D ³0,08 м; d₀³20·10^-6 м,

ав других случаях используется выражение (4).

                               (4)

                                              (5)

Возможно три варианта отношения транспортной икритической скоростей воздуха при движении пылевоздушных смесей:

1.U< U_кр

2.1,0 £К_н £ 1,7

3.U< 1,7U_кр

1.При U< U_крвеличину усредненной скорости частиц транспортируемого материала следуетопределять по выражению:

                                                                                           (6)

2.При 1,0 £ К_н £1,7 величину усредненной скорости частиц транспортируемого материала следует определятьпо выражению:

                                                               (7)

Надежнаяработа пневмотранспортных установок в режиме летучей транспортировки безподстилающего слоя обеспечивается при К_н в диапазоне 1,2¸1,4.Для такого случая при проектировании или оптимизации работы установкипневмотранспорта угольной пыли или золы при определении величины усредненнойскорости частиц транспортируемого материала следует пользоваться выражением:

U_м= 0,8 Uили U_м= 1,12 U_кр                                                                                      (8)

3.При К_н ³ 1,7 величину усредненной скоростичастиц транспортируемого материала следует определять по выражению:

U_м= 0,95 U                                                                                              (9)

Вслучае отсутствия фактических или проектных данных о величинах усредненныхскоростей воздуха для определения U можно использовать справочныеданные по аналогичным установкам или рассчитать их в соответствии с /4/ или/2/.

1.2. Расчетный срок эксплуатации прямолинейныхучастков трубопроводов пневмотранспортных установок

Расчетныйсрок эксплуатации трубопроводов пневмотранспортных установок по условиям абразивногоизноса T_изнопределяется продолжительностью периода, в течение которого толщина стенкитрубопровода d_стуменьшается до нормативной величины d_ост,устанавливаемой исходя из условия достаточной механической прочности. Тогда,глубина эксплуатационного износа трубопровода d_изнопределяется по выражению (10):

d_изн= d_ст- d_ост,мм                                                                                  (10)

1.2.1.Расчетный срок эксплуатации трубопровода без проворота прямолинейных участковтруб вокруг своей оси определяется из выражения (11):

Т_изн= (d_ст- d_ост)/ (3,6 · d_уд.h· G_м),час                                                   (11)

1.2.2.Расчетный срок эксплуатации трубопровода с проворотом прямолинейных участковтруб вокруг своей оси определяется из выражения (12):

Т_изн= (d_ст- d_ост)/ (3,6 · d_уд.h· G_м)· (n_пров+ 1), час                                 (12)

гдеn_пров- число, равное количеству проворотов труб вокруг своей оси, которое равно 3при угле каждого проворота труб вокруг своей оси на 90°, но может быть приняторавным 4 при угле каждого проворота на 72°.

1.2.3.Расчет требуемой толщины стенки труб по условиям абразивного износа

Расчеттребуемой (проектной) толщины стенки труб на весь период эксплуатациипневмотранспортной установки системы пылеприготовления или золошлакоудаления поусловиям абразивного износа следует проводить по зависимости (13):

d_ст= Т_э.у. · 3,6 · d_уд.h· G_м· (n_пров+ 1) + d_ост,мм                                     (13)

1.2.4.Исходные данные для расчета абразивного износа и срока эксплуатациипрямолинейных участков труб.

Таблица2 - Исходные данные для расчета величины удельного абразивного износа и срока эксплуатациипрямолинейных участков трубопроводов пневмотранспортных установок системзолошлакоудаления и пылеприготовления ТЭС d_уд.h

Пояснения к исходнымданным.

ЧислоВиккерса HVдля материала труб принимается из табл.1 или по справочным данным.

Расходзолы или угольной пыли G_м,массовая концентрация пылевоздушного потока m, средняя по сечению скоростьвоздуха при движении пылевоздушной смеси в трубопроводе U,внутренний диаметр трубопровода D, средневзвешенная крупность d₀и агрегатная плотность частиц транспортируемого материала r_м,плотность воздуха в трубопроводе r_в,температура транспортируемого материала t_ми воздуха t_впринимаются по фактическим данным или определяются в соответствии с /4/.Процентное содержание SiO₂ в транспортируемом материале принимаетсяпо результатам лабораторных исследований или по справочным данным.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КРИВОЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКОВТРУБОПРОВОДОВ

2.1. Обоснование оптимальной формы колен поворотовтрубопроводов

Приобработке результатов исследований различных авторов было установлено, чтоосновной износ колена происходит в зоне внешней образующей при угле атакипылевоздушного потока к поверхности колена a = 10¸45°.При этом максимальный износ находится в зоне внешней образующей при a= 25¸28°,а градусная мера дуги области интенсивного абразивного износа в поперечном сеченииколена составляет примерно 70°. В области внутренней образующей коленаабразивный износ практически отсутствует.

Приобработке результатов исследований аэродинамических характеристик и анализеданных по абразивному износу колен при движении пылевоздушных смесей втрубопроводах пневмотранспортных установок было установлено, что при углахповорота потока в элементах колена 15° и менее, что соответствует углу атаки7,5° и менее:

-скорость абразивного износа элемента колена трубопровода примерно в 30 разменьше, чем при угле атаки a = 25¸28°;

-аэродинамическое сопротивление колена трубопровода снижается примерно в 1,5¸2,0раза за счет отсутствия областей повышенной турбулентности из-за отрыва потокаот поверхности колена по всему его поперечному сечению.

Исходяиз вышеизложенного рекомендуется выполнять колена трубопроводов по эскизу,представленному на рис. 1. На рис. 1 изображен эскиз колена с углом поворотатрубопровода на 90°. Такая форма колена позволяет значительно уменьшить нетолько скорость абразивного износа, но и существенно снизить аэродинамическиепотери в колене. Последнее обстоятельство является весьма важным для сниженияобщих потерь давления в пневмотранспортных трубопроводах сложной конфигурации сбольшим числом поворотов. Такая оптимальная форма поворотов рекомендуется привыполнении колен из любых материалов труб, независимо от их антиабразивныхсвойств.

Рис. 1. Эскиз сварного колена суглом поворота трубопровода на 90°.

1 - первый элемент колена,являющийся торцем трубы конечного прямолинейного участка трубопровода передповоротом; 2-7 - отдельные элементы колена; 8 - восьмойэлемент колена, являющийся торцем трубы начального прямолинейного участкатрубопровода после поворота;

D_H - наружный диаметртрубопровода; a₁ = 7,5° - угол между осямипервого и второго элементов колена;

a₂ = 15° - угол между осямиэлементов колена со второго по седьмой;

a₃ = 7,5° - угол между осямиседьмого и восьмого элементов колена.

R₁/D_н = 6,875

R₂/D_н = 7,450

R₃/D_н = 7,730

R₄/D_н = 8,209

R₅/D_н = 8,419

R₆/D_н = 8,541

R₇/D_н = 8,575

Нарис. 2 показаны элементы колена на входе в поворот трубопровода, а на рис.3 - элементы колена на выходе из поворота трубопровода, где: 1 - первыйэлемент колена, являющийся торцем трубы конечного прямолинейного участкатрубопровода перед поворотом; 2-7 - отдельные элементы колена; 8 - восьмойэлемент колена, являющийся торцем трубы начального прямолинейного участка трубопроводапосле поворота; D_н- наружный диаметр трубопровода; a₁= 7,5° - угол между осями первого и второго элементов колена; a₂= 15° - угол между осями элементов колена со второго по седьмой; a₃= 7,5° - угол между осями седьмого и восьмого элементов колена

Рис. 2. Элементы колена на входе потока в повороттрубопровода

Рис. 3. Элементы колена на выходе потока изповорота трубопровода

2.2. Определение геометрических размеров элементовсварных колен поворотов трубопроводов оптимальной формы

2.2.1.Определение геометрических размеров элементов сварного колена оптимальной формыс поворотом трубопровода на 90°.

Уголатаки пылевоздушного потока по отношению к поверхности второго-седьмогоэлементов в соответствии с п. 2.1.1 принят равным 7,5°, что обеспечиваетсуммарный угол поворота потока в шести элементах колена 90° из-за равенствауглов падения и отражения потока. В связи с этим:

-угол между осями первого и второго элементов колена a₁= 7,5°;

-угол между осями элементов колена со второго по седьмой a₂= 15°.

-угол между осями седьмого и восьмого элементов колена a₃= 7,5°;

Размеры1-го элемента колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 1-го элемента колена:

Dl_1B= tg(a₁/ 2) · D_н= tg 3,75° · D_н= 0,066D_н

Размеры2-го элемента колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 2-го элемента колена в районе левоготорца:

Dl_2Вл= tg(a₁/ 2) · D_н= tg3,75° · D_н= 0,066D_н

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 2-го элемента колена в районе правоготорца:

Dl_2Вп= tg(a₂/ 2) · D_н= tg7,5° · D_н= 0,132D_н

Расчетдлины внешней образующей 2-го элемента колена:

l_2H = 0,5D/sin a₁ = 0,5D/sin 7,5° = 3,831D_н

Размеры3-го элемента колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 3-го элемента колена в районе левоготорца:

Dl_3Вл= tg(a₂/ 2) · D_н= tg7,5° · D_н= 0,132D_н

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 3-го элемента колена в районе правоготорца:

Dl_3Вп= tg(a₂/ 2) · D_н= tg7,5° · D_н= 0,132D_н

Расчетдлины внешней образующей 3-го элемента колена:

L_3H = 0,5D/sin a₁ = 0,5D/sin 15° = 1,932D_н

Размеры4¸6-гоэлементов колена

Размеры 4¸6-го элементовколена идентичны размерам 3-го элемента колена.

Размеры7-го элемента колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 7-го элемента колена в районе левоготорца:

Dl_7Вл= tg(a₂/ 2) · D_н= tg7,5° · D_н= 0,132D_н

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 7-го элемента колена в районе правоготорца:

Dl_7Вп= tg(a₃/ 2) · D_н= tg3,75° · D_н= 0,066D_н

Расчетдлины внешней образующей 7-го элемента колена:

L_7H = 0,5D/sin a₂ = 0,5D/sin 15° = 1,932D_н

Размеры8-го элемента колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 8-го элемента колена:

Dl_8В= tg(a₃/ 2) · D_н= tg3,75° · D_н= 0,066D_н

2.2.2.Определение геометрических размеров элементов колена оптимальной формы споворотом трубопровода на угол a_пов,отличающийся от 90°.

2.2.2.1.0° < a_пов< 7,5°

Коленосостоит из двух элементов и выполняется в виде стыка двух прямолинейныхучастков труб. При этом a₁= a_пов,а уменьшение длины внутренней образующей 1-го и 2-го элементов коленаопределяется по формуле:

Dl_1В= Dl_2В= tg(a_пов/ 2) · D_н

2.2.2.2.7,5° £a_пов£30°

Определениеуглов a₁,a₂,a₃

a₁= a₃= a_пов/ 4, a₂= a_пов/ 2

Размеры1-го и 3-го элементов колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 1-го и 3-го элементов колена:

Dl_1В= Dl_3В= tg(a_пов/ 8) · D_н

Размеры2-го элемента колена

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 2-го элемента колена в районе левоготорца:

Dl_2Вл= tg(a_пов/ 8) · D_н

Расчетуменьшения длины внутренней образующей 2-го элемента колена в районе правоготорца:

Dl_2Вп= tg(a_пов/ 8) · D_н

Расчетдлины внешней образующей 2-го элемента колена:

l_2H= 0,5D_н/ sin(a_пов/ 4)

2.2.2.3.30° < a_пов< 90°

Уголa₁принимается равным 7,5°, угол a₂принимается равным 15°, угол a₃определяется по формуле:

a₃= a_пов- a₁- a₂· n_э,

гдеn_э- целое число элементов колена с углом a₂= 15° с округлением в меньшую сторону, определяемое по выражению:

n_э= (a_пов- a₁)/ 15°

Параметрывсех элементов колена определяются по формулам в общем виде из подраздела 2.2.1 с заменой углов a₁,a₂и a₃на их вычисленные величины.

2.3. Рекомендации по компоновке параллельныхтрубопроводов на поворотах

Длясохранения оптимальных параметров колен трубопроводов на поворотах при ихпараллельной прокладке рекомендуется разводку трубопроводов осуществлять засчет увеличения длин элементов колен со второго по седьмой при неизменностиугла a₁.При этом трассировку поворотов трубопроводов необходимо начинать с трубопроводас минимальным радиусом поворота. Уменьшение длин элементов колена поворотатрубопровода с наименьшим радиусом поворота по сравнению с расчетными недопускается.

2.4. Оптимальные параметры тройников, переключателейи других криволинейных участков трубопроводов

Привыполнении криволинейных участков трубопроводов отдельные их элементы должнывыполняться таким образом, чтобы угол атаки потока частиц транспортируемогоматериала в любом элементе не превышал 7,5°.

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И ЗОЛОШЛАКОУДАЛЕНИЯ ТЭС

3.1. Оптимизация параметров работы пневмотранспортныхустановок

Эффективныммероприятием по снижению абразивного износа трубопроводов является оптимизацияпараметров работы пневмотранспортных установок в соответствии с /4/, так как порезультатам обследования действующих систем золошлакоудаления было установлено,что:

-скорость воздуха в пылевоздушных потоках в подавляющем большинстве случаевпревышает оптимальную в 1,5¸3,0 раза и находится в диапазоне30-50 м/с;

-трубопроводы сложной конфигурации и большой протяженности выполнены по аналогиис водопроводными или воздушными трубопроводами без учета спецификипылевоздушных потоков;

-величины массовой концентрации пылевоздушных потоков редко поддерживаются оптимальнымии составляют, как правило, единицы, а не десятки кг материала на кг воздуха;

-отсутствуют или не соблюдаются режимные карты эксплуатации пневмотранспортныхустановок.

Всоответствии с /5/ для обеспечения оптимальных параметров работы пневмотранспортныхустановок необходимо выполнение следующих основных условий:

-проектирование новых и модернизация действующих пневмотранспортных установокдолжны осуществляться в соответствии с /4/, а оценка их технико-экономическихпоказателей - в соответствии с /6/;

-при составлении инструкций по эксплуатации должны быть разработаны режимныекарты эксплуатации пневмотранспортных установок, которые должны быть провереныи уточнены при выполнении пуско-наладочных работ и испытаний;

-наладка пневмотранспортных установок должна выполняться специалистами в областипневмотранспорта мелкодисперсных сыпучих материалов (золы, угольной пыли идр.);

-эксплуатация пневмотранспортных установок должна осуществляться в точномсоответствии с режимными картами;

-эксплуатация пневмотранспортных установок может осуществляться толькоспециально обученным персоналом.

3.2. Технические мероприятия по снижению абразивногоизноса пневмотранспортных трубопроводов

3.2.1.Продление срока эксплуатации прямолинейных горизонтальных и наклонных участковтрубопроводов

3.2.1.1.Эффективным средством продления срока эксплуатации трубопроводов являетсяпроворот прямолинейных участков вокруг своей оси. При этом, обычно, проворотосуществляют на 90°, что позволяет увеличить срок эксплуатации в 4 раза. Однакоможет быть достаточным проворот на 72° или меньше. Для определения достаточногоугла проворота необходимо определить толщину стенки трубы в наиболееизнашиваемом месте (как правило, это на конце участка трубопровода одногодиаметра при ступенчатом его выполнении) и определить градусную меру дуги зонымаксимального износа, которая и будет численно равна углу проворота. Числопроворотов n_провв общем виде определяется по выражению:

n_пров= 360° / b_изн- 1

иокругляется до целого числа в меньшую сторону. Тогда угол проворота b_провопределяется по выражению:

b_пров= 360° / (n_пров+ 1).

3.2.1.2.В случае выполнения трубопровода без учета оптимальных скоростей пылевоздушныхпотоков величина абразивного износа может существенно отличаться на отдельных егоучастках. Для исправления создавшегося положения необходимо выполнить расчетоптимальных параметров всего трубопровода в соответствии с /4/ и установитьтрубы расчетного диаметра на наиболее изнашиваемом участке трубопровода.

3.2.1.3.Повышенному абразивному износу при всех прочих равных условиях подверженыучастки аэродинамической стабилизации потоков на входе и выходе из поворотов,запорно-регулирующей и переключающей арматуры. С целью избежания более частогоремонта или замены этих участков трубопроводов необходимо участкиаэродинамической стабилизации выполнять из труб с антиабразивным покрытием илис повышенной износостойкостью. При этом длина аэродинамического участкастабилизации потока определяется по выражению:

L_стаб³5 D_н

3.2.2.Продление срока эксплуатации криволинейных участков трубопроводов

Наиболееизнашиваемыми участками трубопроводов являются колена поворотов, тройники,переключатели и другая арматура. Поэтому при проектировании трубопроводов ихчисло должно быть принято минимально возможным, а при выполнении ремонтныхработ по восстановлению работоспособности трубопроводов необходимо ранеепринятые неправильные технические решения изменять. При выборе материалов длявыполнения колен поворотов и другой арматуры рекомендуется пользоваться даннымииз табл. 3.

Таблица3 - Рекомендации по выбору материалов для изготовления криволинейных участковпневмотранспортных трубопроводов систем золошлакоудаления и пылеподачи ТЭС

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Песок стандартный для испытания цементов (эталон) ГОСТ6139-91. М. Изд-во стандартов, 1992.

2.Путилов В.Я. Аэродинамика систем напорного пневмотранспорта золы тепловыхэлектростанций. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн.наук. - М.: МЭИ, 1992, 20 с.

3.Сизых В.Я. Разработка метода аэродинамического расчета систем пневмотранспортазолы ТЭС. - Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн.наук. - Л.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденева, 1982, 20 с.

4.Вишня Б.Л., Путилов В.Я., Боричев К.П. Методические указания по проектированиюсистем пневмоудаления золы от котлоагрегатов ТЭС, установок отпуска сухой золыпотребителям и отгрузки ее на насыпные золоотвалы. РД 34.27.109-96.,Екатеринбург, УРАЛТЕХЭНЕРГО, 1997,119 с.

5.Путилов В.Я., Маликова Е.А. Технические предложения по повышению надежности,экономичности и экологичности систем пневмозолоудаления от сухих золоуловителейпри раздельном или совместном факельном сжигании углей различных марок. М.:МЭИ, 1999, 49 с.

6.Методика оценки технико-экономических показателей систем золошлакоудаления ТЭСс учетом экологических требований. РД34.02.103-98. / Путилов В.Я., Автономов А.Б., Боричев К.П., Вишня Б.Л. идр., М.: НТФ "Энергопрогресс, 1997, 78 с.

Приложение А

Пример расчета величины удельного абразивного износа и срокаэксплуатации прямолинейного участка горизонтального трубопровода установкипневмотранспорта угольной пыли назаровского угля до нормативного износа

Имеетсядействующая установка пневмотранспорта угольной пыли назаровского угля системыпылеприготовления ТЭС. Необходимо определить величину удельного абразивногоизноса и срок эксплуатации горизонтального трубопровода установкипневмотранспорта угольной пыли до нормативного износа.

Исходныеданные:

-Транспортируемый материал - угольная пыль назаровского угля;

-Массовая концентрация m = 20 кгугольной пыли/кг воздуха;

-Трубопровод выполнен из труб 273´10марки стали 20;

-Скорость воздуха в пылевоздушном потоке U = 14 м/с;

-Средневзвешенная крупность частиц угольной пыли d₀= 142·10^-6 м;

-Плотность частиц угольной пыли r_м= 2100 кг/м³;

-Давление пылевоздушной смеси в трубопроводе P = 1,05·10⁵, Па;

-Температура пылевоздушной смеси в трубопроводе t_см= 100 °С;

-Содержание SiO₂ в угольной пыли = 6 %.

1.Расчет величины удельного абразивного износа прямолинейного участкагоризонтального трубопровода d_уд.h

Расчетвеличины удельного абразивного износа d_уд.hведется по формуле (1):

Критерийаэродинамической легкости частиц при пневмотранспорте мелкодисперсных сыпучихматериалов К_П определяется по формуле:

 кг/м²

Коэффициентотносительного содержания SiО₂ в угольной пыли определяется повыражению:

Коэффициент относительной износостойкости материалатрубопровода определяется по формуле:

k_изн= 6,42 · 10^-5 · HV² –0,0157 · HV+ 1,97 = 6,42 · 10^-5 · 156² – 0,0157 · 156 + 1,97 = 1,083

гдевеличина HVвыбирается из табл.1.

Определениесредней по сечению скорости потока частиц материала U_м.

Длярасчета величины U_мнеобходимо определить критическую скорость воздуха U_кри коэффициент надежности пневмотранспортирования К_н. ВеличинуU_кропределяем в соответствии с подразделом 1.1.по выражению (4):

Длярасчета U_кропределим в соответствии с /4/ плотность воздуха r_впо формуле:

 кг/м³

гдеТ_см = t_см+ 273 °К

ТогдаU_крравна:

 м/с

ОпределяемК_н по отношению:

ПосколькуК_н находится в диапазоне 1,0 £К_н £ 1,7, то U_мопределяется по формуле (7):

Рассчитываемd_уд.h:

 мм/т

2.Расчет величины срока эксплуатации прямолинейного участка горизонтальноготрубопровода до нормативного износа Т_изн

Величинасрока эксплуатации прямолинейного участка горизонтального трубопровода донормативного износа Т_изн без проворота вокруг своей осиопределяется по выражению (11):

 час

Всоответствии с исходными данными толщина стенки трубопровода d_стравна 10 мм. Поскольку установка пневмотранспорта угольной пыли системыпылеприготовления является низконапорной, то нормативная минимальная толщинастенки трубопровода d_остпринимается равной 2 мм.

Посколькувеличина массового расхода угольной пыли не задана, то в соответствии с /4/ G_мопределяется по формуле:

G_м= 0,785 · D²m· r_в· U= 0,785 · 0,253² · 20 · 0,995 · 14 = 13,992 кг/с

Тогдавеличина срока эксплуатации прямолинейного участка горизонтального трубопроводадо нормативного износа Т_изн составит:

 часов

По результатам расчетов составляем таблицу исходныхданных и расчетных величин удельного абразивного износа и срока эксплуатациипрямолинейного участка горизонтального трубопровода установки пневмотранспортаугольной пыли назаровского угля до нормативного износа.

ТаблицаА1. Исходные данные для определения и расчетные величины d_уд.hи Т_изн

 

Ключевые слова: методические указания, рекомендации, абразивный износ, пневмотранспортные трубопроводы, пылеприготовление, золошлакоудаление, тепловые электростанции