Лекция. Эксплуатация высокотемпературных теплотехнологических установок

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

1.1.  Задачи и организация эксплуатации высокотемпературных

установок

После завершения приемочных испытаний начинается период плановой эксплуатации ВТУ. Задачей эксплуатации является обеспечение безопасной и надежной работы ВТУ при поддержании в течение возможно более длительного времени первоначальных проектных, производственных и технико- экономических показателей, а также стремление к их повышению. Поскольку установки работают непрерывно в течение достаточно длительного времени, организуется круглосуточная их эксплуатация в три или четыре смены.

Прием-сдача смены в горячих непрерывно работающих цехах с ВТУ (например, с доменными, сталеплавильными или нагревательными промышленными печами) производится на ходу во время работы оборудования. Начальники сдающей и принимающей смен подписывают сменный рапорт. В течение смены эксплуатационный персонал ведет журнал эксплуатации установки, куда систематически (обычно ежечасно) записывает основные показатели ее работы, действия персонала на установке, фиксирует проведенные мероприятия. Технические показатели работы непрерывно записываются КИП на щите установки. Эти данные позволяют получить характеристики работы установки и судить о качестве эксплуатации оборудования в каждую смену.

Работа эксплуатационного персонала регламентируется должностными, технологическими и аварийными инструкциями. Должностные инструкции определяют права и обязанности обслуживающего персонала, их ответственность, административную и оперативную подчиненность. Технологические инструкции по эксплуатации оборудования определяют последовательность пуска и останова, режимы эксплуатации основного и вспомогательного оборудования ВТУ. Эти инструкции составлены в соответствии с правилами технической эксплуатации (ПТЭ) данной ВТУ. Для каждого вида оборудования и установок разработаны типовые ПТЭ, на основе которых составляются ПТЭ конкретной установки и ее оборудования.

Аварийные инструкции устанавливают действия обслуживающего персонала в случае той или иной аварии и направлены на локализацию последствий аварии, обеспечение максимальной сохранности оборудования.

Инструкции по технике безопасности при обслуживании оборудования указывают систему приемов и предохранительных мер для обеспечения безопасности и охраны здоровья обслуживающего персонала в процессе эксплуатации ВТУ.

Эффективная эксплуатация ВТУ возможна лишь при соблюдении следующих трех условий:

строгое соответствие теплотехнических режимов и методов эксплуатации требованиям технологических инструкций;

• систематическое уточнение и совершенствование инструкций по эксплуатации в соответствии с непрерывно изменяющимися производственными условиями (рост производительности установок и цехов, изменение состава и свойств сырья, топлива и др.) на основе уточняющихся оптимальных режимов эксплуатации;
• систематическое улучшение конструкции и методов эксплуатации установки и ее элементов с целью повышения производительности, снижения себестоимости продукции, уменьшения удельного расхода топлива и огнеупоров, облегчения условий эксплуатации, продления межремонтной кампании.

При эксплуатации ВТУ стремятся обеспечить максимальную длительность межремонтной рабочей кампании с заданной производительностью и вырабатывать технологический продукт стандартного качества без ухудшений во времени технико-экономических показателей работы. Однако в процессе эксплуатации происходит постепенное физическое старение установки и ухудшение показателей ее работы. При этом первостепенное значение имеет служба огнеупорной футеровки, износ которой является главной причиной снижения производительности, повышения расхода топлива, а в конечном итоге – потери работоспособности, останова и вывода ВТУ в ремонт.

Эксплуатация включает межремонтное техническое обслуживание установки во время ее работы и ремонты.

1.2.  Межремонтное обслуживание высокотемпературных установок

Межремонтное обслуживание включает технический уход, осмотр и надзор и направлено на предупреждение преждевременного износа узлов и элементов ВТУ и обеспечение нормальной ее работы. В межремонтное обслуживание входит оперативный контроль работы установки для поддержания заданных аэродинамического, теплового, температурного и технологического режимов, надзор за выполнением ПТЭ и исправностью оборудования. Производится выявление причин отклонения параметров работы от заданных и их устранение.

Обслуживание установки в процессе эксплуатации означает поддержание ее работоспособности и обеспечение нормального протекания технологического процесса, для чего осуществляется уход персонала за всеми элементами и системами ВТУ, контроль и поддержание их исправности.

Нормальная работа системы отопления установки означает устойчивую работу ее горелок с заданными параметрами и распределением нагрузки между ними, поддержание требуемого соотношения между расходами топлива и окислителя на каждую горелку. Контроль работы системы отопления ведется на основе показаний щитовых приборов (общие расходы топлива и окислителя на установку, содержание кислорода или СО₂ в отходящих газах) и расходов топлива и окислителя на каждую горелку, например, по их давлению перед горелками по месту. Следует контролировать отсутствие утечек топлива и окислителя в трактах до горелочных устройств. Требуется поддерживать заданное распределение тепловой мощности по длине (или зонам) рабочей камеры установки, используя показания щитовых приборов расхода топлива, температуры по участкам рабочей камеры.

При эксплуатации установки поддерживается требуемое распределение давления газов в рабочей камере и по дымовому тракту. Давление газов контролируется по щитовым приборам и регулируется с помощью соответствующих регулирующих органов тягодутьевых средств. Эксплуатационный персонал должен контролировать газоплотность обмуровки, систематически поддерживать ее и обеспечивать тем самым минимум присосов холодного воздуха в дымовой тракт и выбивание продуктов горения топлива в помещение цеха.

Обслуживающий персонал следит за нормальной работой системы испарительного охлаждения установки отсутствием перегрева отдельных охлаждаемых элементов конструкции, толчков и чрезмерных вибраций в контурах циркуляции воды, контролирует параметры поступающей питательной воды и вырабатываемого пара, работу автоматов питания и непрерывной продувки, систематически осуществляет периодическую продувку из нижних точек циркуляционных контуров. Производятся контроль работы и обслуживание элементов системы теплоиспользования. По перепадам температуры и давления газов на каждом элементе и их изменению во времени судят о характере и стабильности работы элементов. Если наблюдается уменьшение перепада температуры газов на элементе при одновременном увеличении его аэродинамического сопротивления с газовой стороны, то это свидетельствует о загрязнении уносом поверхности нагрева, и требуется произвести ее очистку.

В процессе эксплуатации осуществляются также систематический осмотр оборудования установки и основных ее узлов и технический уход за ними – чистка и смазка трущихся частей, регулировка работы, ликвидация мелких неисправностей и т. п.

Всякое отклонение параметров работы установки от заданных значений должно побуждать эксплуатационный персонал к немедленному выяснению и устранению причин нарушения нормальной ее работы. Особое внимание должно быть уделено контролю за состоянием огнеупорной футеровки, поскольку в высокотемпературных установках она наиболее быстро изнашивается, что может стать причиной аварии с тяжелыми последствиями. 

Задачи и особенности эксплуатационных испытаний высокотемпературных установок

Задачи и особенности эксплуатационных испытаний высокотемпературных установок

Эксплуатационные испытания проводятся с целью улучшения технологических, производственных и технико-экономических показателей действующей ВТУ. При этом ставятся задачи рационализации (оптимизации) режимов эксплуатации оборудования и уточнения режимной карты (инструкций) ведения процесса, повышения надежности работы установки, разработки рекомендаций по совершенствованию конструкции отдельных узлов, частей и элементов установки. Необходимость в эксплуатационных испытаниях обуславливается изменением конкретных условий работы ВТУ. Например, в процессе достаточно длительной эксплуатации установки изменяется состав сырья или топлива, меняется при ремонтах конструкция отдельных элементов, могут быть использованы новые огнеупорные материалы, повышаются температура в рабочей камере и интенсивность процесса и т. д. Одновременно может меняться ассортимент технологической продукции, растут требования к ее качеству, улучшается организация технологического процесса (ускоряется загрузка технологических материалов, анализ промежуточных проб технологической продукции, уменьшаются холостые простои установки по организационным причинам и т. п.). С течением времени вводятся новые КИП и методы контроля процесса, производится автоматизация режима работы установки.

Эксплуатационные испытания имеют некоторые особенности. Такие испытания обычно проводятся на рабочих режимах установки и имеют пассивный характер, так как на промышленном объекте не представляется возможным целенаправленно варьировать параметры работы в достаточно широком диапазоне. Могут подвергнуться испытаниям как отдельные элементы, так и вся установка в целом в зависимости от поставленных конкретных задач. При этом полные балансовые испытания установки с составлением материального, теплового и энергетического балансов могут сочетаться со специальными углубленными испытаниями отдельных ее элементов.

Выявление даже отдельных простых частных зависимостей параметров между собой в производственных условиях затруднено неконтролируемыми одновременными колебаниями многих параметров процесса, что затемняет искомую зависимость. Для уменьшения влияния случайных колебаний режимных параметров необходимо произвести значительное количество параллельных измерений (до нескольких десятков) и использовать при обработке полученных данных методы статистического анализа.

Применение регрессионного, дисперсионного и корреляционного анализов для обработки результатов промышленного эксперимента позволяет отбраковать грубые ошибки, оценить точность эксперимента, установить корреляцию параметров процесса и получить их аппроксимационные зависимости.

В процессе испытаний ВТУ должна находиться в стационарном состоянии, чтобы избежать получения искаженных данных и зависимостей. Поэтому при подготовке непрерывно работающей установки на стационарном режиме к испытаниям недопустимы колебания режима ее работы – производительности и тепловой мощности более ± 5 % в течение 24 ч до и во время испытания.

Продолжительность испытания установки на каждом режиме должна обеспечить получение представительных данных для достаточно точного сведения материального и теплового балансов в условиях работы промышленного объекта. Рекомендуемая длительность испытаний крупных производственных ВТУ при непрерывной их работе в стационарном режиме составляет от одной смены до суток, при циклической их работе – не менее одного цикла.  Режимы и улучшить показатели работы действующей установки. Такие испытания должны проводиться регулярно по мере накопления изменений самой установки или условий ее эксплуатации

Эксплуатационные характеристики высокотемпературных установок и пути их совершенствования

Эксплуатационные характеристики высокотемпературных установок и пути их совершенствования

Для оценки эксплуатационных характеристик высокотемпературных установок используется система различных показателей, которые можно разбить на шесть групп:

1. Технологические показатели, которые включают абсолютную производительность установки, а также характеристики качества технологической продукции в сопоставлении с требованиями ГОСТ и ТУ и стабильность качества во времени.
2. Теплотехнические показатели, характеризуют теплотехническое совершенство установки и содержат ее тепловую мощность, удельную тепловую нагрузку единицы объема рабочей камеры или удельное тепловыделение, удельную производительность на единицу объема рабочей камеры и единицу площади ее пода. Сюда можно отнести также удельный расход условного топлива, тепловой и энергетический КПД технологического процесса и установки.
3. Технико-экономические показатели: удельные расходы сырья, огнеупоров и воды на единицу технологической продукции, производительность труда, себестоимость технологической продукции, рентабельность производства, фондоотдача, прибыль.
4. Показатели надежности для ремонтируемого объекта, каковым является ВТУ, включают следующие три характеристики: безотказность, долговечность и ремонтопригодность.
5. Показатели безопасности работы установки и комфортности условий труда обслуживающего персонала. Сюда относятся пожаро- и взрывобезопасность установки, соблюдение в ее конструкции всей совокупности требований техники безопасности, а также степень приближения условий труда персонала к комфортным. Последние зависят от степени физической тяжести труда (легкая или тяжелая работа), времени года, температуры поверхности окружающих человека предметов и в среднем лежат в следующих пределах: температура 12–22 ℃, относительная влажность 40–60 %, подвижность (скорость воздуха) 0,2– 1,5 м/с.

Условия труда определяются также уровнем шума и вибраций, содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны в сопоставлении с установленными для них уровнями и ПДК.

6. Экологические показатели отражают степень негативного воздействия высокотемпературной установки на биосферу и включают массовую долю материальных отходов производства и вредных выбросов, потребление свежей воды и массу производственных стоков, абсолютное значение вредных выбросов (твердых, жидких и газообразных) в сопоставлении с ПДВ, а также мощность тепловыделения в окружающую среду, особенно в водоемы.

Совершенствование ВТУ ведется в направлениях экономии топливно- энергетических, материальных ресурсов и затрат живого труда на единицу технологической продукции, эффективной защиты окружающей среды от производственных загрязнений.

Совершенствование действующих ВТУ по указанным направлениям производится путем проведения ряда мероприятий: интенсификации технологического процесса и повышения производительности, усиления тепловой изоляции рабочей камеры и других элементов, усиления регенерации тепловых потерь, развития внешнего теплоиспользования для выработки дополнительной технологической или энергетической продукции, более глубокого обезвреживания или улавливания вредных выбросов.

Однако радикально, наиболее полно и эффективно указанные направления совершенствования установок реализуются при разработке и использовании новых безотходных теплотехнологических систем.