Provoz ZEVO SAKO. Výzkum a vývoj přehříváku s vysokými parametry páry
Rubrika: Spalovny
V roce 2017 převzalo SAKO Brno, a.s. úlohu hlavního řešitele výzkumu a vývoje přehříváku s vysokými parametry páry od odstupujícího VÍTKOVICE POWER ENGINEERING a.s. (VPE). V rámci úkolu byly v předchozích letech do druhého tahu spalovenského kotle instalovány dvě zkušební smyčky z dvouvrstvých trubek, zařízení pro simulaci podmínek co nejblíže parametrům výstupní páry o teplotě 500°C a zařízení sběru dat pro vyhodnocení prostupu tepla a koroze materiálu. Na konci minulého roku byly zkušební smyčky z technických důvodů vyjmuty. V letošním roce budou v říjnu opětovně umístěny zpět do kotle, bude pokračovat hodnocení koroze materiálu a sběr dat pro další vyhodnocení.
Dosavadní průběh zkoušek
Původní záměr byl, ověřit u nových, v rámci úkolu vyvinutých dvouvrstvých trubek pro vysokoteplotní přehříváky páry, jejich odolnost proti chloridové korozi při teplotách páry nad 500°C. A dále u těchto dvouvrstvých trubek ověřit hodnotu součinitele prostupu tepla ze spalin do páry. Protože dnes se již nebude ve VPE realizovat navazující výzkum sdílení tepla na zkušební trati simulující provozní podmínky u takového přehříváku páry na kotli v SAKO, nemá měření prostupu tepla při pokračování úkolu smysl a úkol pokračuje jen v rozsahu první části původního záměru.
Obě zkušební smyčky byly instalovány v prostoru výstupního přehříváku páry kotle v oblasti teploty spalin 850°C, stav po montáži je vidět na Obr. 1, vnější část zařízení je umístěna na stropě kotle, situace je vidět na Obr. 2. Na Obr. 1 je vidět, že keramická ochrana, byť složená z dílčích trubek, tvoří hladkou rovnou trubku.
V původním provedení bylo na zkušební trubce instalováno po její délce celkem šest měřících míst, v každém se měřila teplota stěny trubky a teplota vzduchu uvnitř trubky. Schéma je vidět na Obr. 3, tato koncepce odpovídá záměru vyhodnotit prostup tepla. Současný stav, když se nebude vyhodnocovat prostup tepla, je naznačen na Obr. 4, zůstala jen jedna měřící úroveň asi 700 mm pod stropem, měří se teplota stěny trubky a teplota vzduchu uvnitř trubky, měření je zdvojené pro zvýšení spolehlivosti.
Během půlročního provozu byl kotel silně zastruskován, včetně zkušebních hadů, kotel se čistil výbuchem. Stav povrchu zkušebních trubek po odstavce na podzim 2016 je vidět na Obr. 5. Po odstranění nánosů je vidět, že keramická ochrana trubek je nepoškozená a od stavu po montáži (Obr. 1) se liší jen místním zašpiněním, které je způsobené ulpívajícími zbytky nánosů.
Hodnocení dosavadního provozu zkušebních smyček přehříváku můžeme provést z pohledu dvou hlavních cílů prováděného výzkumu, tj. odolnosti ochranné keramické vrstvy proti chloridové korozi a ověření prostupu tepla. I když se při podzimní odstávce provedlo hodnocení intenzity koroze podle programu, závěry by byly předčasné, protože se nepodařilo nastavit na zkušební smyčce potřebné provozní parametry. To proto, že na zařízení pro elektrický předehřev vzduchu (Obr. 6) se trvale nedosáhla požadovaná teplota vzduchu. S teplotou stěny trubky odpovídající teplotě páry vyšší než 500°C byl provoz stabilizovaný jen po krátkou dobu, převážně byla teplota stěny do 400°C, v některých provozních stavech pak 750°C i více.
Při nestabilním provozu nelze zodpovědně vyhodnotit ani prostup tepla, vyhodnocení se zkomplikovalo i tím, že některé z termočlánků byly zničeny při montáži nebo při neustáleném provozu. Nicméně z naměřených dat při najetí kotle, ještě za čistého, nezastruskovaného stavu, lze odhadnout tepelný tok u dvouvrstvých trubek s vnější keramickou vrstvou dle projektu asi na 8,9 kW/m2: pro porovnání, u zastruskovaného klasického přehříváku byl vyhodnocen tepelný tok asi 11,5 kW/m2.
Závěr
Za pozitivní výsledek lze považovat provozní ověření vnější keramické vrstvy trubek. Po podzimní odstávce se provedlo nejen vizuální hodnocení stavu trubek, ale laboratorně se ověřily i jejich mechanické vlastnosti. Zkoušky prokázaly, že nedošlo k žádnému opotřebení povrchu a ani ke změně mechanických vlastností, zachované zůstalo i provedení spojů, tvarovky nebyly prasklé ani nijak mechanicky poškozeny. I když hodnocení odolnosti keramické ochrany proti chloridové korozi je předčasné a musíme počkat alespoň na nová měření na podzim tohoto roku. Domníváme se, že výše uvedené hodnocení mechanických vlastností tvarovek opravňuje navrhnout takovou keramickou ochranu i jako ochranu proti abrazi svislých trubek, např. trubkových mříží nebo závěsných trubek, a to jak u kotlů v ZEVO tak i u klasických kotlů spalujících uhlí, případně pevná alternativní paliva. Toto doporučení podporuje i skutečnost, že provoz kotle v SAKO byl teplotně značně nestabilní, zkušební smyčka byla zatížena i přídavným namáháním – za provozu se smyčka „rozhoupala“ a během provozu došlo k zastruskování smyčky a k jejímu čištění výbuchem (čistil se celý kotel).
Pozn. Tento příspěvek byl zpracován na základě poznatků získaných při řešení projektu TAČR číslo TA04021583.
ZEVO SAKO operations. Research and development for a superheater with high steam parameters
In 2017 SAKO Brno took over the task of being the principal investigator of research and development for a superheater with high steam parameters from the outgoing VITKOVICE POWER ENGINEERING (VPE). In the framework of the project, two trial loops made of dual-layer tubes had been installed in previous years in the second flue of the incinerating boiler, equipment for simulating the conditions as closely as possible to the parameters of a steam outlet temperature of 500°C and equipment for gathering data to evaluate the heat penetration and corrosion of the material. At the end of last year, the test loops were excluded for technical reasons. This year in October they will again be placed in the boiler and the evaluation of the corrosion of materials and collection of data for further evaluation will continue.
Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu nakladatelství zakázáno.
Realizace: SE-MO Data s.r.o.
