ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
«НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ
И ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
им. И.И. ПОЛЗУНОВА»
(ОАО «НПО ЦКТИ»)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ОСНАЩЕНИЕ ПАРОВЫХ СТАЦИОНАРНЫХ КОТЛОВ
УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПАРА И ВОДЫ

Санкт-Петербург

Предисловие

Настоящие методические указания (МУ) предусматривают оснащение устройствами для отбора проб пара и воды, предназначенными для эксплуатационного (штатного) контроля за водно-химическим режимом барабанных котлов высокого, среднего и низкого давлений, прямоточных котлов, в том числе сверхкритического давления, высоконадорных котлов, котлов-утилизаторов, водогрейных и энерготехнологических котлов.

Устройства для отбора проб воды и пара, а также отдельные элементы оборудования пробоотборных линий могут быть использованы для штатного химического контроля в других точках пароводяного тракта электростанции или котельной, а также для отбора проб пара и воды для экспериментального контроля и на приборы автоматического химического контроля.

1 РАЗРАБОТАН отделением проектирования, наладки и исследования котельных установок (отделение № 5)

Рабочая группа:

- ведущий научный сотрудник Анисимова О.Л.,

- ведущий инженер-конструктор Петухова В.Ф..

- ведущий инженер Тамбовцева В.Н.

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом от 17.09.12 № 330

3 ВЗАМЕН РД 24.031.121-2007

СОДЕРЖАНИЕ

 

Дата введения - 2012

1 Область применения

Методические указания (МУ) являются рекомендуемыми к применению на предприятиях отрасли, занимающихся изготовлением энергетического оборудования, а также на ТЭС и в промышленных котельных.

2 Нормативные ссылки

В настоящих МУ используются ссылки на следующие стандарты и нормативные документы:

ГОСТ 1050-88	Прокат сортовой, калиброванный со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия
ГОСТ 3619-89	Котлы паровые стационарные. Типы и основные параметры
ГОСТ 5632-72	Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 9941-81	Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные из коррозионно-стойкой стали. Технические условия
ГОСТ 14162-79	Трубки стальные малых размеров (капиллярные). Технические условия
ГОСТ 20072-74	Сталь теплоустойчивая. Технические условия
ОСТ 108.030-113-87	Поковки из углеродистой и легированной стали для оборудования и трубопроводов тепловых и атомных станций. Технические условия
РТМ 108.030.08-81	Котлы паровые стационарные высокого давления с естественной циркуляцией. Организация измерения и контроля параметров водно-химического режима
РТМ 108.030-137-84	Котлы паровые стационарные сверхкритического давления. Организация водно-химического режима
РД 24.032-01-91	Методические указания. Нормы качества питательной воды и пара, организация водно-химического режима и химического контроля паровых стационарных котлов-утилизатров и энерготехнологических котлов
ТУ 14-3Р-55-2001	Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов. Технические условия
ТУ 14-3Р-197-2001	Трубы бесшовные из коррозионностойких сталей с повышенным качеством поверхности. Технические условия
ПБ 10-573-03	Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды
ПБ 10-574-03	Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов

3 Обозначения и сокращения

В настоящих методических указаниях применены следующие обозначения и сокращения:

ГОСТ - межгосударственный стандарт;

ОСТ - отраслевой стандарт;

РТМ - руководящий технический материал;

ТУ - технические условия;

ПБ - правила безопасности;

НД - низкое давление (до 2,4 МПа);

СД -среднее давление (3,9 ÷ 7,0 МПа);

ВД - высокое давление (9,8 МПа и выше);

СКД - сверхкритическое давление;

ЦВД - цилиндр высокого давления;

ЦСД - цилиндр среднего давления;

ВС - встроенный сепаратор;

D_н - наружный диаметр;

D_вн, d_вн - внутренний диаметр;

D_y - условный диаметр;

Р_р - рабочее давление пара в котле;

Р - гидравлическое давление в змеевике.

4 Основные нормативные положения

4.1 Типы и конструкции устройств для отбора проб пара и воды и указания по их установке

4.1.1 Типы устройств для отбора проб штатного контроля и места их установки приведены в таблице 1. Конструкции устройств приведены на рисунках 1 - 5.

4.1.2 Типы устройств для проб экспериментального контроля и рекомендуемые места их установки на трубопроводах указаны в таблице 2. Конструкции устройств для экспериментального химического контроля приведены на рисунках 6 - 7.

4.1.3 Вопрос об установке дополнительных устройств для экспериментального контроля водного режима на пилотных образцах котлов ВД и СКД решают проектная и наладочная организации совместно с заказчиком на стадии проектирования.

4.1.4 Скорость среды для зондов трубчатого и однососкового (рисунки 1, 5) строго не регламентируется, так как эти зонды предназначены для отбора проб из однородной среды.

4.1.5 Скорость среды во входном отверстии зондов устьевого и щелевого (рисунки 2, 3, 7), рекомендуемых для отбора проб насыщенного пара при 100 %-ной нагрузке котла, должна быть равна скорости в штуцере на выходе из барабана и в корпусе выносного циклона или трубопроводе, соответственно.

Методики расчета зонда щелевого (рисунок 4) и экспериментального зонда с трубой Вентури (рисунок 6) приведены в Приложениях А и Б.

4.1.6 Зонды всех видов должны быть направлены строго навстречу потоку. Положение зонда в собранном устройстве для отбора проб фиксируется риской на штуцере, там же фиксируется диаметр зонда.

Таблица 1

Наименование устройства	Отбираемая проба	Место установки					Требования установки			Примечание
		Котлы НД, СД	Котлы ВД и СКД				Котлы НД и СД	Котлы ВД и СКД
Зонд трубчатый (рисунок 1)	Питательная вода	Трубопровод питательной воды вблизи котла.* Трубопровод питательной воды после II ступени экономайзера.**					Наличие прямого вертикального*** участка трубопровода длиной не менее 10 dвн до места установки и не менее 5 dвн после него			При наличии двух питательных линий отбор производится из любой линии
	Конденсат впрыска	-			Трубопровод перед узлом впрыска		-		Наличие прямого вертикального участка трубопровода длиной не менее 10 dвн до места установки и не менее 5 dвн после него	На котлах с впрыском питательной воды отбор не предусматривается
	Котловая вода котлов без ступенчатого испарения	Опускная труба					Наличие прямого участка на нижней части опускной трубы с учетом размещения оборудования на пробоотборной линии и уклона ее по ходу пробы. Длина прямого участка 10 dвн до места установки и 5 dвн после него.			-
	Котловая вода I ступени испарения	Опускная труба I ступени испарения (одна из средних по длине барабана)								-
Зонд трубчатый (рисунок 1)	Котловая вода II ступени испарения (при двухступенчатом испарении)	Опускная труба II ступени испарения					Наличие прямого участка на нижней части опускной трубы с учетом размещения оборудования на пробоотборной линии и уклона ее по ходу пробы. Длина прямого участка 10 dвн до места установки и 5 dвн после него.			При отсутствии линий выравнивания солевой кратности отбор производится с обеих сторон котла. При наличии линии выравнивания - с одной стороны
	Котловая вода III ступени испарения (при трехступенчатом испарении)	Опускная труба III ступени испарения				-
Зонд устьевой (рисунки 2, 3)	Насыщенный пар котлов с пароперегревателем	Средняя по длине барабана пароотводящая труба					Устанавливается в устье пароотводящей трубы таким образом, чтобы входное сечение наконечника располагалось по касательной к внутренней поверхности барабана.			Зонд в пароотводящем штуцере барабана устанавливается по рисунку 2, в трубе - по рисунку 3
Зонд щелевой со смесителем (рисунок 4)	Насыщенный пар котлов без пароперегревателя Рабочая среда*	Горизонтальный или нисходящий вертикальный участок паропровода				За встроенной задвижкой (перед встроенным сепаратором)	В горизонтальном паропроводе зонд устанавливается только вертикально с отводом пробы вниз. Перед смесителем должен быть прямой участок трубопровода не менее 5 dвн.		-	Смеситель не устанавливается, если зонд устанавливается на расстоянии 1 ÷ 2 dвн за подкладным кольцом или 5 ÷ 6 dвн за измерительной диафрагмой
Зонд однососковый (рисунок 5)	Перегретый пар	Общий паропровод					-		-	При наличии двух и более паропроводов отбор производится из любого паропровода
	Пар после промперегрева	-		На линии подачи вторичного пара на турбину вблизи котла			-		-	Отбор предусматривается только для котлов СКД
	Перегретый пар	-		На трубопроводе после пароперегревателя вблизи котла			-		-
Примечание: Для котлов НД и СД допускается отбор пробы котловой воды выполнять из линии продувки штуцером, который приваривается до узла регулирования продувки заподлицо с внутренней поверхностью трубы.

________

^* - относится к котлам НД, СД и СКД

^** - относится к котлам ВД.

^*** - при отсутствии вертикальных участков допускается установка на горизонтальных или наклонных участках

________

^* - для блоков СКД

Рисунок 1 - Зонд трубчатый

1 - труба ∅ 10×2; 2 - втулка

Рисунок 2 - Зонд устьевой

1 - штуцер; 2 - труба ∅ 10×2 мм; 3 - втулка; 4 - труба ∅10×2, L = 90 мм;
5 - наконечник; 6 - полоса 2×20 мм

Рисунок 3 - Зонд устьевой

1 - штуцер; 2 - вставка; 3 - труба ∅ 10×2 мм; 4 - втулка; 5 - труба ∅10×2 мм, L = 90 мм;
6 - наконечник; 7 - полоса 2×20 мм

 

Рисунок 4 - Зонд щелевой со смесителем

1 - труба; 2 - втулка

Рисунок 5 - Зонд однососковый

1 - втулка; 2 - труба; 3 - наконечник; 4 - пробка

Таблица 2

Наименование устройства	Отбираемая проба	Место установки			Требования установки		Примечание
		Котлы НД, СД	Котлы ВД и СКД		Котлы НД и СД Котлы ВД и СКД
Зонд трубчатый (рисунок 1)	Котловая вода II ступени испарения при трехступенчатом испарении	Опускная труба II ступени испарения		-	Наличие прямого участка на нижней части опускной трубы с учетом размещения оборудования на пробоотборной линии и уклона ее по ходу пробы. Длина прямого участка 10 dвн до места установки.		При отсутствии линий выравнивания солевой кратности на котлах со ступенчатым испарением отбор производится с двух сторон котла.
Зонд устьевой (рисунки 2, 3)	Насыщенный пар из торцов барабана при одноступенчатом испарении	В устье крайних пароотводящих труб			Входное сечение наконечника располагается по касательной к внутренней поверхности барабана		-
Зонд со смесителем с трубой Вентури (рисунок 6)	Насыщенный пар	Пароотводящие трубы			Должна быть обеспечена соосность наконечника зонда и трубы. Наконечник должен быть повернут навстречу потоку (при установке трубы Вентури на горизонтальном участке пробу пара следует отводить вниз)		Устанавливается как контрольный, параллельно со штатным устьевым пробоотборным устройством
Зонд однососковый (рисунок 5)	Пар до промперегрева	-		На линии возврата пара на перегреватель в непосредственной близости к котлу	-		При наличии двух и более линий допускается отбор пробы из любой линии
Зонд щелевой (рисунок 7)	Насыщенный пар из выносных циклонов II и III ступеней испарения	Пароотводящая труба циклона или над пароприемным потолком циклона		Над пароприемным потолком циклона	На горизонтальном прямом участке трубопровода в непосредственной близости к выносному циклону	-	-
					В циклоне зонд устанавливается щелью навстречу потоку пара. Рабочая длина зонда равна диаметру циклона. Свободный конец зонда заглубляется в специальное от­верстие в корпусе циклона

 

Рисунок 6 - Зонд со смесителем-трубой Вентури

1 - смесительное устройство; 2 - пробоотборное устройство

W_mp - скорость пара в трубе; - скорость пара в суженном сечении

Рисунок 7 - Зонд щелевой для отбора проб насыщенного пара из выносных циклонов

1 - труба ∅ 22×3 мм; 2 - штуцер; 3 - насадка щелевая; 4 - донышко;
5 - заглушка

4.1.7 Устройства для отбора проб пара и воды изготавливаются из материалов, предусмотренных «Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» ПБ 10-573-03 и «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» ПБ 10-574-03:

-труба ∅ 10×2 мм (рисунки 1 - 6) - из стали марки 12Х18Н12Т по ТУ 14-3Р-55-2001;

- втулка (рисунки 1 - 4, 7), заглушка (рисунок 7) - из стали марки 20 по ОСТ 108.030.113-87;

- втулка (рисунки 5, 6) - из стали марки 12Х1МФ по ОСТ 108.030.113-87;

- наконечник (рисунки 2, 3, 5), пробка (рисунок 5), донышко (рисунок 7), труба ∅ 22×3 мм (рисунок 7) - из стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72;

- полоса (рисунки 2, 3) - из стали марки 20 по ГОСТ 1050-88 или 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72;

- вставка (рисунок 3) - из стали марки 20 по ТУ 14-3Р-55-2001;

- насадка щелевая (рисунок 7) - из стали марки 12X18Н9Т по ГОСТ 5632-72.

4.2 Оборудование пробоотборных линий

4.2.1 Пробоотборные линии выполняются из труб размером 10×2 мм. Допускается применение труб размером 16×2,5 мм.

4.2.2 На пробоотборной линии после устройства для отбора пробы последовательно располагаются:

- два запорных вентиля D_y 6 мм;

- холодильник;

- дроссельный игольчатый вентиль D_y 6 мм.

Допускается применение вентилей D_y 10 мм .

4.2.3 Запорные вентили выбираются по параметрам среды (давлению и температуре), поступающей в линии отбора пробы. Первые (коренные) запорные вентили устанавливаются непосредственно после отбора пробы, вторые вентили группируются в удобном для обслуживания месте, которое выбирается с учетом расположения холодильников и водного щита. Допускается установка этих двух запорных вентилей у пробоотборного устройства в случае удобного к ним подхода.

4.2.4. Холодильники проб пара и воды применяются змеевиковые двухточечные. Конструкция холодильников приведена на рисунке 8.

4.2.5 Холодильники обеспечивают температуру охлажденной пробы перегретого и насыщенного пара, котловой и питательной воды не более 40 °С, охлаждающей воды на сливе не более 60 °С.

По производительности холодильники рассчитаны на расход перегретого пара с параметрами р = 25 МПа (255 кгс/см²), t = 540 °С на одну нитку в количестве 25 кг/ч. При необходимости увеличения расхода пробы или более глубокого ее охлаждения (отбор пробы для определения удельной электропроводимости, pH и других показателей) рекомендуется установка последовательно двух холодильников.

4.2.6 Для охлаждения пробы используется охлаждающая вода с расчетной температурой не более +25 °С. Содержание взвешенных веществ в охлаждающей воде не должно превышать 5 мг/кг, карбонатная жесткость - 3,0 мг⋅экв/кг, сухой остаток - 1000 мг/кг.

Допускается использование воды при больших концентрациях указанных веществ, однако при этом должна быть предусмотрена возможность проведения периодической реагентной очистки поверхностей холодильников.

4.2.7 Монтаж пробоотборных линий разделяется на следующие этапы:

- этап 1 - установка устройства для отбора проб и коренного запорного вентиля:

Рисунок 8 - Холодильник двухточечный

1 - патрубок; 2 - змеевик; 3 - труба-ограничитель; 4 - донышко; 5 - труба; 6 - крышка;
7 - патрубок; 8 - змеевик; 9 - патрубок; 10 - прокладка; 11 - болт; 12 - гайка; 13 - кольцо резиновое

- этап 2 - присоединение трубопровода к запорным вентилям, холодильникам, водному щиту и регулирующей арматуре.

Присоединение (этап 2) производится после промывки котла и продувки устройств для отбора проб до пуска котла, за исключением трубопроводов, используемых для контроля химической очистки котла.

4.2.8 При монтаже пробоотборных линий следует выдерживать уклон трубопроводов в сторону движения пробы. Необходимо добиваться, чтобы горизонтальные участки в пробоотборной линии на всем ее протяжении отсутствовали. При монтаже пробоотборных линий необходимо выполнить участки компенсации их тепловых удлинений. Трубопроводы не должны изолироваться независимо от их длины и для обеспечения безопасности должны быть ограждены.

4.2.9 Холодильники монтируются вертикально. Каждая группа холодильников имеет самостоятельную линию охлаждающей воды с разводкой по отдельным холодильникам. Линия охлаждающей воды для холодильников не должна быть связана с другими объектами установки (дымососами, вентиляторами и др.). сливная труба охлаждающей воды от группы холодильников выходит либо в общую дренажную канаву, либо в общий дренажный трубопровод без давления.

После сборки и сварки необходимо проверить плотность нижней части корпуса холодильника путем заполнения его водой до выходного патрубка.

Гидравлическое испытание змеевиков следует производить после приварки их к донышку при давлении согласно таблице 3.

Таблица 3

4.2.10 Пробоотборные линии выводятся на водный щит. Конструкция водного щита приведена на рисунке 9.

4.2.11 Водный щит для котлов с давлением не более 9,8 МПа (100 кгс/см²) устанавливается вблизи фронта котла в удобном месте для эксплуатации и поддержания щита в чистоте.

Для обеспечения представительности отбираемых проб вывод в щит пробоотборных линий котловой воды, а также питательной воды на среднем и низком давлении желательно отделять перегородкой от вывода проб насыщенного и перегретого пара.

Щит также может быть приспособлен к раздельному сбросу воды, которая может использоваться в схеме станции или котельной (конденсат, питательная вода) и загрязненной воды.

Для котлов с давлением 13,8 МПа (140 кгс/см²) и прямоточных котлов СКД водные щиты размещаются в специальных изолированных помещениях-боксах.

При установке щит крепится к стене или металлоконструкциям котлов.

4.2.12 Трубопроводы и змеевики холодильников всех отборов проб пара и воды для котлов выполняются из стали марки 08Х18Н10Т по ТУ 14-3Р-197-2001 и 12Х18Н12Т по ТУ 14-3Р-55-2001 . Допускается применение труб из стали 12Х18Н12Т и 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941-81, ГОСТ 14162-79. Трубопроводы и змеевики холодильников проб котловой воды с давлением до 2,4 МПа (24 кгс/см²) включительно для штатного химического контроля допускается выполнять из стали марки 20 по ТУ 14-3Р-55-2001.

4.2.13 Вентили запорные к регулирующие для всех отборов проб применяются из стали марки 12Х18Н12Т по ГОСТ 5632-72. Вентили регулирующие и запорные могут применяться из стали марки 20 в случаях, если трубопроводы и змеевики холодильников выполнены из стали 20 по ТУ 14-3Р-55-2001.

Рисунок 9 - Щит водный

1 - отборник; 2 - труба ∅ 10×2×120 мм; 3 - корыто; 4 - муфта; 5 - козырек; 6 - ручка; 7 - завертка; 8 - лист;
9 - труба дренажная; 10 - щит перфорированный; 11 - труба ∅ 32×4, L = 900 мм

Примечание: До начала серийного выпуска вентилей D_y6 временно допустимо применение вентилей D_y10 из стали марки 12Х1МФ по ГОСТ 20072-74 и стали марки 20 по ГОСТ 1050-88. При этом в местах присоединения их к пробоотборной трубе устанавливаются переходники.

4.3 Схемы отбора проб пара и воды

4.3.1 Схемы отбора проб пара и воды предназначены для химического контроля водного режима при эксплуатации котлов и представлены на рисунках 10 - 20. Обозначение точек отбора приведено в таблице 4.

4.3.2 Схемы отбора проб пара и воды для химического контроля водного режима при эксплуатации барабанных котлов с давление 9,8 МПа (100 кгс/см²) и 13,8 МПа (140 кгс/см²) представлены на рисунках 10 - 13 в соответствии с РТМ 108.030.08-81.

4.3.3 Расположение точек отбора проб пара и воды для химического контроля водного режима прямоточного котла в пределах котла представлено на рисунке 14 в соответствии с РТМ 108.030.137-84.

4.3.4 Схемы отбора проб пара и воды для химического контроля водного режима при эксплуатации котлов среднего и низкого давления, а также котлов-утилизаторов и энерготехнологических котлов с давлением в барабане не более 4,9 МПа (50 кгс/см²) представлены на рисунках 15 - 20 в соответствии с РД 24.032.01-91.

Таблица 4

4.3.5 Для проведения теплохимических испытаний на пилотных образцах котлов ВД и СКД схемы химического контроля разрабатываются проектной и наладочной организациями и согласовываются с заказчиком и предприятием-изготовителем.

Рисунок 10 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов с давлением 10 МПа
(102 кгс/см²) и более с одноступенчатым испарением

Рисунок 11 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов с давлением 10 МПа
(102 кгс/см²) и более с двухступенчатым испарением
(вторая ступень испарения - внутрибарабанная)

Рисунок 12 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов с давлением 10 МПа
(102 кгс/см²) и более с двухступенчатым испарением
(вторая ступень испарения - выносные циклоны)

Рисунок 13 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов с давлением 10 МПа
(102 кгс/см²) и более с трехступенчатым испарением
(вторая и третья ступени испарения - выносные циклоны)

Рисунок 14 - Схема отборов проб пара и воды прямоточного котла

Рисунок 15 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов низкого давления
без пароперегревателя

Рисунок 16 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов низкого и среднего
давления с одноступенчатым испарением

Рисунок 17 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов низкого и среднего давления с
двухступенчатым испарением (вторая ступень испарения - внутрибарабанная)

Рисунок 18 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов низкого и среднего
давления с двухступенчатым испарением
(вторая ступень испарения - выносные циклоны)

Рисунок 19 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов низкого и среднего давления с
трехступенчатым испарением
(третья ступень испарения - выносные циклоны)

Рисунок 20 - Схема отборов проб пара и воды барабанных котлов
низкого и среднего давления с трехступенчатым испарением
(вторая и третья ступени испарения - выносные циклоны, соединенные
последовательно и подключенные к разным панелям экранов)

Приложение А
(обязательное)

Методика расчета зонда со смесителем - трубой Вентури

Расчет приведен в таблице А.1.

Таблица А.1

Рисунок А.1 - График зависимости критической скорости срыва пленки влаги от давления

Приложение Б
(обязательное)

Методика расчета зонда щелевого со смесителем

Расчет приведен в таблице Б.1

Таблица Б.1

 

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ