Горизонтальный экономайзер котла

Когда говорят про горизонтальный экономайзер, многие сразу думают о простой ?батарее? в газоходе, задача которой — греть воду перед подачей в барабан. Но на практике это один из самых капризных узлов по части эксплуатации и ремонта. Частая ошибка — считать, что раз он горизонтальный, то и проблем с отложением шлама или неравномерным парообразованием меньше. На деле как раз из-за горизонтального расположения труб здесь могут застаиваться отложения, а локальные перегревы случаются даже при, казалось бы, нормальных режимах работы. Сразу вспоминается случай на одной ТЭЦ под Пермью, где из-за неверного расчёта скорости воды в трубах нижнего ряда за два года образовались свищи — пришлось менять целые секции, а не просто заглушать трубки.

Конструктивные нюансы, которые не всегда видны в чертежах

Если брать типовой горизонтальный экономайзер для котлов типа БКЗ или ДКВР, то основное внимание всегда на материале труб — 20Г или 20ГЛ. Но по опыту, стыки между секциями и способ крепления опорных рам к обмуровке часто оказываются слабым местом. Вибрация от газового потока, особенно при сжигании низкокалорийного топлива, приводит к усталостным трещинам в сварных швах. Мы как-то разбирали экономайзер после 15 лет службы — по чертежам всё должно было стоять намертво, а на деле половина креплений была с выработкой в 3–4 мм, и это при том, что сам пучок труб был ещё в хорошем состоянии.

Ещё один момент — расположение обдувочных аппаратов. Их часто ставят по стандартной схеме, не учитывая реальную зольность конкретного угля или даже древесных пеллет. В итоге первые два ряда труб по ходу газов зарастают намного быстрее, и теплосъём падает неравномерно. Приходится либо увеличивать частоту обдувок, что ведёт к эрозии труб, либо мириться с потерей КПД. Идеального решения нет, но грамотная расстановка датчиков перепада давления до и после экономайзера помогает хотя бы вовремя отслеживать загрязнение.

Что касается производителей, то кроме известных гигантов, есть специализированные предприятия, которые делают штучные замены или модернизации. Например, в работе с ООО Чэнду Нэнцзе Экологические Технологии (их сайт — western-turbo.ru) сталкивался, когда нужны были нестандартные крепления для экономайзера на котле малой мощности. Они как раз заявляют экспертизу по вспомогательным компонентам котлов, и по факту смогли подобрать материал крепежа с учётом повышенной сернистости в топливе — обычная сталь здесь бы быстро корродировала.

Проблемы монтажа и первые пуски

Самая распространённая ошибка при монтаже — невыдержанные уклоны при сборке секций. Горизонтальный экономайзер лишь условно горизонтальный: если нет минимального уклона в сторону сливных устройств, в нижних точках после останова будет скапливаться конденсат, а при розжиге — гидроудары. Один раз видел, как при опрессовке новосмонтированного блока лопнула заглушка на коллекторе именно из-за водяной пробки, которую не спустили. Проектанты вину свалили на монтажников, те — на производителя, а по сути все забыли про элементарный дренаж.

На первых пусках после ремонта или замены важно контролировать не только температуры, но и скорость нарастания нагрузки. Чугунные экономайзеры, конечно, менее чувствительны к перепадам, но стальные, особенно после длительного простоя, требуют плавного прогрева. Была история на котельной в Красноярске, где после аварийной остановки и быстрого запуска в одном из модулей пошли течи по развальцованным соединениям — сказались остаточные напряжения в металле.

И ещё по пускам: многие забывают проверить работу обдувочных аппаратов до включения котла на полную мощность. В итоге первый же час работы даёт такое наслоение летучей золы, что потом её не отбить. Мы всегда настаиваем на пробном включении обдувки на холодном котле, причём с проверкой каждой форсунки. Да, это затягивает график, но зато потом не приходится останавливать котёл на внеплановую очистку.

Эксплуатация: что ломается чаще всего

В режиме нормальной эксплуатации основные проблемы — это коррозия и эрозия. Коррозия, как правило, наружная, со стороны газов, при низких температурах стенки трубы, особенно если топливо с высоким содержанием серы. Эрозия — это уже от механического воздействия золы и частых обдувок. Самые уязвимые места — первые два ряда по ходу газов и зоны у обводных щитов. Здесь толщину стенок надо мерить не раз в год, а хотя бы раз в сезон, иначе рискуешь получить внезапную течь.

Интересный момент по коррозии: иногда помогает не замена материала труб, а банальная регулировка температуры питательной воды на входе. Если держать её выше точки росы дымовых газов, конденсация кислот не происходит. Но тут палка о двух концах — слишком высокая температура воды снижает эффективность теплосъёма. Приходится искать баланс, и он для каждого топлива свой. На объектах, где перешли с газа на уголь, эту регулировку часто упускают из виду, работая по старым настройкам.

Что касается ремонтов, то полная замена секции — это крайняя мера. Чаще практикуется заглушка повреждённых труб, но здесь важно не переборщить. Если заглушено больше 10–15% труб в одном поперечном сечении, резко возрастает скорость газов в оставшихся каналах, и эрозия ускоряется. Один наш клиент из-за такой экономии на замене потерял в итоге весь пучок за три года, хотя могли бы отделаться локальным ремонтом.

Взаимосвязь с другими системами — на что обращать внимание

Горизонтальный экономайзер — не изолированный узел. Его состояние напрямую зависит от работы золоуловителей и систем водоподготовки. Плохо работающая химводоочистка — и в трубах появляются внутренние отложения, падает теплопередача, растёт температура уходящих газов. А если золоуловители неэффективны, то абразивный износ труб возрастает в разы. Поэтому при анализе проблем с экономайзером всегда нужно смотреть шире.

На сайте western-turbo.ru компании ООО Чэнду Нэнцзе Экологические Технологии в разделе экспертизы указаны, среди прочего, водоочистные сооружения и системы очистки дымовых газов. Это логично, потому что поставлять запчасти для турбин — это одно, но понимать, как состояние газового тракта влияет на ресурс тех же экономайзеров — это уже уровень комплексного подхода. С такими поставщиками, которые видят систему целиком, работать проще — они могут предложить не просто трубу на замену, а, например, рекомендации по модификации обдувки или материал, более стойкий к конкретному составу золы.

Ещё один смежный момент — работа дымососов. Повышенное разрежение за экономайзером может указывать на его загрязнение, но может быть и следствием нештатной работы дымососа или роста сопротивления в другом месте тракта. Поэтому всегда нужно анализировать показания до и после каждого элемента. У нас был случай, когда искали причину высокого перепада на экономайзере, а оказалось, что заклинило направляющий аппарат дымососа, и он создавал избыточное разрежение.

Мысли на будущее и итоговые соображения

Сейчас много говорят о добавлении дополнительных поверхностей нагрева или переходе на витые трубы для увеличения эффективности. Но для существующих котлов, особенно среднего возраста, чаще актуальна не радикальная модернизация, а грамотное поддержание того, что есть. Регулярный контроль толщин, чистка, балансировка потоков питательной воды между секциями — это даёт порой больший прирост в надёжности и экономии, чем дорогостоящая замена.

Если же говорить о новых проектах или полной замене, то я бы сейчас смотрел в сторону модульных конструкций с упрощённым доступом для осмотра и ремонта. И обязательно закладывал бы больше точек для контроля — не только по температуре и давлению, но и по вибрации. Опыт показывает, что затраты на дополнительную КИП и удобный доступ окупаются за счёт сокращения времени простоев.

В целом, горизонтальный экономайзер — это показатель культуры эксплуатации всей котельной. Если он в порядке, с большой вероятностью и с водным режимом, и с топливным хозяйством, и с системой очистки газов всё более-менее нормально. А если он постоянно создаёт проблемы — это повод задуматься не только о ремонте одного узла, но и о комплексном аудите. Как раз в таких ситуациях и полезны поставщики с широкой экспертизой, которые могут посмотреть на проблему системно, а не просто продать очередную партию труб.