Методическая разработка урока «Причины износа поверхностей элементов котла, отложения и способы их удаления»

Исакова Людмила Витальевна

 

Дисциплина: «Котельные установки систем теплоснабжения»

 

Группы 2 курса специальности 0907000 «Теплотехническое
оборудование и системы теплоснабжения»

 

 

Пояснительная записка и описание занятия:  При обучении студентов на уроках специальных дисциплин одной из главных задач является развитие логического и оперативного мышления студентов, воспитание культуры мысли, творческой активности, самостоятельности, ответственности, чувства долга, умение принимать правильное решение, правильно использовать полученные знания.

Изучение темы  3.8 «Абразивный износ и коррозия поверхностей нагрева»  по учебной дисциплине «Котельные установки систем теплоснабжения» представляет значительные значительный интерес для студентов, так как они уже были на экскурсии на 2-х предприятиях теплоэнергетики, оборудованных котлоагрегатами разной конструкции, знают характеристику основного топлива и конструкции котлов и смогут  сами определить способы повышения работоспособности котлов. На уроке им предоставится возможность самим дать оценку своих знаний, проявить умение логически размышлять и принимать правильные решения.

Тип урока: Урок изучения нового материала с применением информационных технологий.

Цель: Сформировать у студентов знания, необходимые для освоения компетенции ПК5 «Применять технические знания в области теплоэнергетики для решения возникших в процессе работы проблем».

Обучающая  задача урока

-сформировать основные  понятия о причинах абразивного износа котлоагрегата;

-развить умения определять характер загрязнения поверхности труб котлоагрегата;

-выработать навыки выбора способа очистки поверхности труб котлоагрегата.

Развивающая задача урока:

Способствовать развитию воображения,  внимания, мышления студентов, умения сравнивать и правильно сделать вывод.

Воспитательная задача урока:

Способствовать воспитанию чувства гордости за достижения в области теплоэнергетики, уверенности в себе и своих силах.

Интерактивный ресурс,  оборудование:

 -Актуализация опорных знаний  — фронтальный опрос, работа у интерактивной доски с применением маркеров.

-Организационный момент- Слайд

-Изложение нового материала —  применением презентации, фрагментов видеофильмов.

Домашнее задание  — Слайд.

Формы контроля и оценка результативности  урока: Фронтальный опрос при  актуализации  опорных знаний. Опрос у интерактивной доски. Работа с чертежами.  Активность при обсуждении фрагментов фильмов, разборке схем оборудования.

Ход урока:

Организационный момент (2-3мин)

Дидактическая задача этапа: подготовить студентов к работе на уроке;

-приветствие,  проверка внешнего вида студентов, рапортичка старосты об отсутствующих;

слайд с датой, темой урока.

 

Актуализация опорных знаний (10-15мин)

Дидактическая задача этапа: установить осознанность выполнения студентами домашнего задания, устранить обнаруженные пробелы в знаниях.

1.Фронтальный опрос «Мозговая атака».

Используется интерактивная доска –слайд с вопросами

(Опрос ведется по предварительно заданным темам, связанным с новым материалом)

Вопросы:

1.Виды топлива, применяемого в котельных агрегатах?

2.Какой химический элемент угля вызывает эрозию труб?

3.Почему углерод содержится в дымовых газах?

4.Назовите основные конструктивные элементы котельных агрегатов

5.Что вызывает шлакование труб топки?

6.Какое оборудование располагается в опускном газоходе?

7.Какие участки труб экономайзера будут наиболее загрязнены?

8.Почему образуется накипь внутри труб?

  1. Каким способом можно снизить содержание солей в воде?

10.Как изменяются физические свойства материала труб, загрязненных осадками?

Причины износа поверхностей элементов котла

 

2.Опрос у интерактивной доски (использование «стеклянной доски» , маркера)

 

2.1 Укажите на чертеже П-образного котла  основные элементы, объясните их назначение.

Слайд «Котлоагрегат  БКЗ»  

(Проверяется знание конструктивного решения котлоагрегата, умение студента читать чертежи, его воображения, развитие речи)

 

2.2  Укажите и дайте обоснование  направления  движения теплоносителя и  продуктов сгорания.

Слайд «Котлоагрегат   БКЗ »  

(Проверяется способность логического мышления, развитие речи).

 

Активизация студентов: Привлечение всех студентов к поиску более полных и правильных ответов на поставленные вопросы, создание атмосферы важности работы, аргументация оценок.

Отмечается важность новой темы, отмечается межпредметная связь с дисциплинами «Конструкционные материалы», «Черчение», «Теоретические основы теплотехники» и с раннее изученными темами по дисциплине «Котельные установки систем теплоснабжения».

 

Изложение нового материала (с применением презентации, фрагментов видеофильмов). -49-43мин.

Дидактическая задача этапа: организация внимания, стимуляция интереса к рассматриваемому вопросу с точки зрения практической значимости. Добиться от  студентов восприятия, осознанности, первичного обобщения и систематизации новых знаний.

Способ активизации на уроке – использование средств наглядности: презентация, видеофильмы, комплекты миниплакатов  (КМП) по теме на каждую парту.

 

Раздел 3 Котельные  установки

Тема 3.8 Абразивный износ и коррозия поверхностей нагрева.

План

1.Причины износа поверхностей элементов котла.

  1. 2. Отложения и способы их удаления .

 

1.Причины износа поверхностей элементов котла.

При соприкосновении летящей золовой частицы с поверхностью нагрева на нее одновременно действуют силы,  стремящиеся удержать частицу на поверхности и силы, отрывающие ее от поверхности.

Сцепление золовых частиц с поверхностью нагрева называется адгезия.

Сцепление золовых частиц друг с другом называется аутогезия.

При образовании сыпучих отложений  силы,   стремящиеся   удержать частицу на поверхности, действуют только в точках непосредственного контакта частицы   с поверхностью трубы.

Для частиц меньшего размера преобладающими будут силы притяжения, а для частиц большего размера — отрывающие силы инерции и тяжести.

На лобовой части труб крупные частицы изнашивают слой отложений более интенсивно, в результате чего при скорости газов выше определенного предела сыпучие отложения вообще не образуются.

Очистка поверхностей нагрева одинаково необходима как при сжигании малозольных топлив, так и топлив с большим содержанием золы. Коэффициент загрязнения пропорционален диаметру труб. С уменьшением диаметра труб уменьшается радиус кривизны потока, обтекающего трубу. т.е. уменьшение диаметра труб является эффективным способом снижения образования сыпучих отложений.

Причины износа поверхностей элементов котла

Слайд. Внутренняя поверхность конвективных труб

 

Наибольшие трудности в эксплуатации вызывает шлакование высокотемпературных поверхностей нагрева (образование на них связанных золовых отложений в виде прочных шлаков).

На поверхностях нагрева труб оседают частицы в твердом состоянии, загрязняя их наружную поверхность как с лобовой, так и с тыльной стороны. Эти загрязнения могут иметь рыхлую структуру или прочно связываться с материалом труб, образуя трудноудалимые отложения.

Отложения на трубах уменьшают коэффициент теплопередачи и снижают эффективность отдачи теплоты, вызывая рост температуры уходящих газов. Подобно шлакованию, загрязнение поверхностей нагрева ведет к увеличению сопротивления газового тракта и ограничению тяги.

Рыхлые отложения образуются преимущественно с тыльной стороны труб. Для их уменьшения применяют шахматную компоновку тесно расположенных труб.

Связанные сыпучие отложения появляются при сжигании некоторых видов топлива, содержащих значительное количество соединений щелочноземельных (Са, Mg) или щелочных металлов (сланцы, фрезерный торф, угли Канско-Ачинского бассейна и некоторые другие), а также при сжигании мазутов.


 

  1. 2. Отложения и способы их удаления

Для удаления отложений золы используются различные способы очистки: паровую и воздушную обдувки, водяную обмывку, обмывку перегретой водой, дробевую очистку, виброочистку и термическую очистку.(Привлечь студентов к совместному составлению перечня способов очистки , т. к. они уже знакомы с контрукцией котлов).

Все способы подразделяюся на 2 группы:

-для котлов, находящихся в ремонте,

-для эксплуатируемых котлов.

Рассмотрим способы очистки, применяемые для котлов, находящихся в ремонте.

Видеофильм 1

Достаточно удачной является технология гидродинамической очистки. Принцип гидродинамической очистки основан на применении в качестве рабочего тела – водяной струи, которая под высоким давлением подается в рабочую зону через специальные насадки.

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма 1

 

Вода под высоким давлением легко справляется с самыми стойкими загрязнениями и покрытиями, а используя различные насадки, воду под давлением можно подать в самые труднодоступные места.

Вода обеспечивает высококачественную очистку любых поверхностей от продуктов коррозии, слоевой окалины, нагара.

 

Водяная обмывка-

Видеофильм 2

Очистку поверхностей нагрева котла производят в период его работы посредством водяного обмывочного аппарата, который вводится внутрь котла. Пуск водяного обмывочного аппарата осуществляют при наличии давления воды 1,0-1,6 Мпа. При этом же давлении производится очистка поверхностей нагрева. При нарушении режима работы обмывочного аппарата (например, нарушается поступательный ход обмывочного аппарата) расход подаваемой через аппарат воды понижают.

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма  2

 

При интенсивном загрязнении труб прочными связанными отложениями  применяют комплексную очистку, включающую различные способы.

Гидропескоструйная обмывка –

Видеофильм  3

Суть гидропескоструйной технологии заключается в обработке поверхности струёй, наполненной мелкодисперсными частицами воды с абразивом (обычно песком). Применение специальных гидроабразивных насадок позволяет достичь требуемого класса чистоты поверхности, при этом используются установки со значительно меньшим уровнем рабочего давления, нежели при работе только водой. Гидропескоструйные насадки также позволяют усилить очищающее воздействие воды на 50–100 %.

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма  3

 

Электрогидроимпульсный метод

Видеофильм  4

Принцип работы установки   основан на использовании эффекта гидроудара, возникающего  при высоковольтном разряде в жидкости (эффект Юткина). Во время работы установки   генератор преобразует переменное напряжение на входе в постоянное  на выходе.  Высокое напряжение с выхода генератора  поступает параллельно  на конденсатор, где происходит накопление энергии.  При достижении установленной  величины напряжения  на конденсаторе с помощью разрядника происходит импульсное разряжение электроэнергии  для образования ударной волны в очищаемой трубе.
Разрушение и смыв отложений происходит под действием следующих факторов:
1.Ударная волна имеет разные скорости распространения  в теле отложений и металлической стенке  трубы.

2.При прохождении фронта волны на границе раздела металлический поверхности и твердых отложений возникают большие напряжения, способные отслаивать последние  от стенок труб.

  1. Привозникновении гидроудара жидкости передается высокая скорость за счет чего смывается отслоившиеся  отложения.

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма  4

 

 

 

Электроразрядный способ–

Видеофильм  5

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма  5

 

В ёмкость, заполненной жидкостью, опускают очищаемую конструкцию. Высоковольтным импульсным разрядом возбуждают циклически волны сжатия и гидропотоки, которые разрушают отложения в зоне перфорационных отверстий, развивают старые и образуют новые трещины в отложениях, что приводит к перемещению жидкости в зону активного дренирования.

 

Механоконденсационный  способ

Видеофильм  6

Способ заключается в гидромеханическом разрушении твердых (как правило, карбонатных)  отложений на внутренней поверхности труб теплообменных аппаратов методом скалывания вращающейся роликовой или конической зубчатой коронкой специального профиля с последующим удалением отложений потоком движущейся воды.

Теперь рассмотрим  наиболее распространенные средства очистки поверхностей нагрева котлов, находящихся в эксплуатации, от шлакозоловых отложений.

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма  6

 

Обдувка может быть применена для очистки практически всех поверхностей нагрева совре­менных котлов. В качестве обдувочного агента широко используется пар или сжатый воздух, иногда применяется холодная или перегретая вода.

Эффективность очистки обдувкой зависит от скорости струи и параметров обдувочного агента, слоя отложений, расстояния от сопла до поверхности нагрева и угла подачи струи к поверхности труб (слайд).

Причины износа поверхностей элементов котла

Для обдувки поверхностей на­грева используют специальные обдувочные аппараты, При температурах продуктов сгорания ниже 600 °С применяют обычно стационарные, при более высоких температурах — выдвижные обдувочные аппараты . Элементами обдувочного аппарата являются обдувочная труба для подвода рабочего агента и механизм привода. При включении обдувочная труба поступательно вдвигается в газоход; когда сопловая головка окажется внутри газохода, труба начинает вращаться и автоматически открываются клапаны для подвода к соплам обдувочного агента. После окончания обдувки электродвигатель переключается на обратный ход и сопловая головка возвращается в исходное положение, что предохраняет ее от чрезмерного нагрева.

Причины износа поверхностей элементов котла

(слайд).-Аппараты обдувки глубокого выдвижения типа ОГ

 

При сжигании топлив, содержащих серу и окиси кальция, натрия, ванадия, на конвективных поверхностях нагрева образуются отложения, быстро переходящие из слабосвязанных в прочные связанные отложения.

Для борьбы с ними применяют дробевую очистку. (слайд и КМП).

Причины износа поверхностей элементов котла

Рис. Принципиальная схема дробеочистки:

1 — бункер дроби, 2 — сопло, 3 — входное устройство, 4 — дробепровод,

5 — дробеуловитель, 6 — тарельчатый питатель, 7 — входной трубопровод, 8 — разбрасыватель дроби, 9 — дробь, 10 — очищаемая поверхность, 11 — воздуходувка

 

При включении установки дробь из бункера 1 сжатым воздухом (из сопла 2) подается во входное устройство 3 дробепровода 4 . Транспортируемая воздухом дробь отделяется в дробеуловителях 5, из которых с помощью тарельчатых питателей 6 распределяется по отдельным трубопроводам 7 разбрасывающих устройств 8.

Дробевые установки с пневмотранспортом дроби работают под давлением или разрежением. В первом случае воздух из воздуходувки 11 нагнетается через устройство 3 в линию подъема дроби 4.

В качестве разбрасывающих устройств могут применяться обращенные вверх полусферические разбрасыватели 8, на которые из трубопровода 7 с определенной высоты падает дробь 9 и, отскакивая под различными углами, распределяется по очищаемой поверхности. Расположение подводящих трубопроводов и отражателей в зоне высоких температур требует применения водяного охлаждения.

 

Вибрационную очистку используют для обеспечения чистоты пароперегревательных по­верхностей нагрева (слайд и КМП).

Причины износа поверхностей элементов котла

Возбуждаемые вибратором 3 колебания передаются виброштангам 2 и от них змеевикам труб 1. Виброштангу, как правило, приваривают к крайней трубе с помощью полуцилиндрических накладок. Аналогичным образом соединяются остальные трубы между собой и с крайней трубой.

 

Принцип действия импульсной очистки заключает­ся в следующем: горючая смесь газа и воздуха после смесителя по трубопроводу через запальные камеры по­ступает в трубы, введенные в пространство между паке­тами змеевиков поверхностей нагрева с противополож­ных сторон газохода котла. Горючая смесь воспламеня­ется электросвечой. Происходит выхлоп импульсной камеры, сопровож­дающимися кратковременным выбросом некоторой мас­сы продуктов сгорания с образованием волн давления. Нужная периодичность выхлопов продуктов сгорания достигается автоматическим прерыванием подачи напря­жения.

Термический способ очистки (слайд и КМП)

Причины износа поверхностей элементов котла

применяется в регенеративных вращающихся воздухоподогревателях. Он заключается в том, что периодически раз в сутки на 10—20 мин воздух, подлежащий подогреву, направляют в обвод воздухоподогревателя, тем самым нагревая его набивку до температуры газов. Вследствие разных коэф­фициентов линейного расширения металла и высушенных отложений происходит термическое разрушение послед­них.

Разрушенные отложения сдуваются потоком про­дуктов сгорания. Однако широкого распространения этот способ не получил, так как при его использовании несколько воз­растает скорость коррозии, что связано с разрушением защитной пленки на поверхности нагрева

 

Гидрофлоу для очистки питательных труб

Видеофильм  7

 

В основе очистки труб питательной воды лежит работа электромагнитных импульсов переменной частоты, создающих в трубе вторичное поле с эффектом «стоячей волны», которое формирует генератор высокочастотных колебаний, управляемый микропроцессором. Поле сдерживает рост отложений, не позволяя ионам солей осаждаться на стенках трубы. В виде взвешенных микрокристаллов они выносятся водой из системы. Тот же эффект постепенно удаляет и старые отложения.

Причины износа поверхностей элементов котла

Фрагмент видеофильма  7

Рефлексия -25мин.

Дидактическая задача этапа: определить степень усвоения материала, устранение пробелов, закрепление полученных знаний.

Способ активизации на уроке : используются разнообразные задания с практической направленностью.

Студентам выдаются два задания:

 

Задание 1: На основании конспекта лекции составить кластер: «Способы очистки поверхностей нагрева».

Задание 2: По материалам обзорной экскурсии и изученных  котлоагрегатов подобрать для котлов, находящихся в работе, способ очистки труб от отложений.

 

Вид котла Способ очистки поверхностей нагрева Обоснование
БКЗ 220/100    
КВГМ-100    
ДКВР 10-13    
ПТВП-100    

 

Подведение итогов урока -3мин.

Дидактическая задача этапа:  Анализ успешности достижения цели урока. Оценка работы группы и  отдельных студентов, замечания по уроку.

 

Домашнее задание: 1мин.

Дидактическая задача этапа: сообщить студентам о домашнем задании, разъяснить методику его выполнения.

 

1.Учебники

Проработать учебный материал по учебникам, дополнить кластер.

-Эстеркин Р.И. «Промышленные котельные установки»    Стр .  335-339;

-Фокин Б.М.«Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения» Стр.201-203;

2.Работа с конспектом

3.Просмотреть интересную информацию по ИНТЕРНЕТ-ресурсу.

4.Повторитьучебный материал   дисциплины  «Химия» 1курса :  Понятие о коррозии металла, виды коррозии.

 

Аннотация разработки: Для реализации познавательной и творческой активности студентов в учебном процессе использованы современные  информационные технологии, которые позволили преподавателю:

-отработать глубину и прочность знаний студентов;

-развить технологическое мышление;

-умение самостоятельно принимать решения;

-обеспечить связь с производством.

Ожидаемый результат: Студенты должны понять процессы, проходящие в трубах во время работы котлоагрегата, знать современные методы очистки труб и  осознанно подбирать наиболее эффективное оборудование для очистки труб, уметь презентовать новейшие технологии и оборудование.

ПОДЕЛИТЬСЯ

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.