РД 24.031.121-2012
Оснащение паровых стационарных котлов устройствами для отбора проб пара и воды

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:

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

________

^* - 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

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