Technical solutions for selecting an option for replacing overaged boiler steam drums

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This work investigates possible options for replacing the main separator of steam power boilers to ensure their maximal service life. Separators of drum-type boilers are reviewed in terms of their advantages and disadvantages. An analysis of two steels – WB36 and 16GNMA – is carried out by comparing their performance characteristics, chemical composition, and welding procedures. Possible technical solutions for replacing overaged drum boilers are analyzed from the technical and economic perspectives. Three options were selected for replacing the separator: a similar drum made of imported grade WB36 steel; an alternative option with a small drum and a bank of off-mounted cyclones; a drumless option based on a multi-stage evaporation cycle and a bank of cyclones. The materials currently used in separators, i.e., 16GNM and 16GNMA, are compared with imported WB36 steel. It was found that each option had its own advantages and disadvantages, which should be analyzed according to the following parameters: weight and dimensions; assumed need in lifting equipment; hydraulic losses; assumed changes in automatic boiler equipment; relative costs associated with designing, analysis, and risk management. Therefore, the presented recommendations for selecting a drum replacement option are essential for extending the service life and ensuring the reliable and safe operation of boiler equipment.

About the authors

A. V. Okhlopkov

National Research University "Moscow Power Engineering Institute"; PJSC “Mosenergo”

Email: OhlopkovAV@mosenergo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0973-3863

N. V. Popov

PJSC “Mosenergo”

Email: Popov_NV@mosenergo.ru

D. O. Moiseev

National Research University "Moscow Power Engineering Institute"

Email: MoiseevDO@mosenergo.ru

V. D. Bitney

PJSC “Mosenergo”

Email: BitneyVD@mosenergo.ru
ORCID iD: 0000-0003-2814-6709

References

  1. Зройчиков Н.А., Горбуров Д.В. Комплексное обоснование замены барабанов, отработавших свой срок // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XVII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (г. Москва, 2 марта 2017 г.). М.: МЭИ, 2011. Т. 3. С. 98.
  2. Байдакова Н.В., Афонин А.В., Благочиннов А.В. Разработка алгоритма реализации ремонтной программы паровых котлов и турбин ТЭС по техническому состоянию энергетического оборудования // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14. № 1. С. 40–44. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2021-14-1-40-44.
  3. Попов А.Б. О предельных сроках эксплуатации энергетического оборудования // Энергетик. 2021. № 2. С. 8–14. https://doi.org/10.34831/EP.2021.18.78.002.
  4. Федоров А.И., Петров И.П., Тоболь Д.А. Анализ влияния конструкции и состояния внутрикотловых устройств на надежность работы барабанных котлов // Электрические станции. 2006. № 6. С. 65–73.
  5. Ларькин И.С., Овчинникова С.М. Анализ принципов сепарации в котлоагрегатах с точки зрения энергетической эффективности // Огарев-Online. 2014. № 23.. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-printsipov-separatsii-v-kotloagregatah-stochki-zreniya-energeticheskoy-effektivnosti (12.03.2022).
  6. Молдареева М.Д. Обзор сепарационных устройств барабанных котлов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XXVII Междунар. науч.- техн. конф. студентов и аспирантов (г. Москва, 11–12 марта 2021 г.). М.: Радуга, 2021. С. 877.
  7. Мынкин К.П. Сепарационные устройства паровых котлов. М.: Энергия, 1971. 192 с.
  8. Бузников Е.Ф. Циклонные сепараторы в паровых котлах. М.: Энергия, 1969. 248 с.
  9. Ланин А.А., Дьяков Ю.Г., Рева В.В. Влияние технологии сварочного ремонта на хрупкую прочность барабанов высокого давления // Энергетик. 2018. № 4. С. 14–17.
  10. Sultanov M.M., Baidakova N.V., Afonin A.V. Analysis of the technical condition of the equipment of generating systems // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2020. Vol. 1035. Р. 012004. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1035/1/012004.
  11. Гринь Е.А. Хрупкие разрушения барабанов котлов высокого давления – основные причины и способы предотвращения // Теплоэнергетика. 2008. № 2. С. 40–45.
  12. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.
  13. Гринь Е.А., Анохов А.Е., Зеленский A.B., Федина И.В. Исследование металла барабанов паровых котлов из стали 16ГНМ после длительной эксплуатации // Теплоэнергетика. 2010. № 6. С. 37–42.
  14. Ожигов Л.С., Митрофанов А.С., Толстолуцкая Г.Д., Василенко Р.Л., Руденко А.Г., Ружицкий В.В.. Комплексные исследования металла барабанов котлов тепловых электростанций // Теплоэнергетика. 2017. № 5. С. 40–47. https://doi.org/10.1134/S004036361705006X.
  15. Султанов М.М., Байдакова Н.В., Афонин А.В. Анализ оценки технического состояния оборудования генерирующих систем // Альтернативная и интеллектуальная энергетика: матер. II Междунар. науч.-практ. конф. (г. Воронеж, 16–18 сентября 2020 г.). Воронеж: ВГТУ, 2020. С. 312–313.
  16. Косинов Ю.П., Романов А.А., Трофимов Ю.В. Совершенствование ремонта энергетического оборудования для обеспечения надежной его эксплуатации за пределами паркового ресурса и сроков службы / Тригенерация. URL: http://www.combienergy.ru/stat/691-Sovershenstvovanieremontaenergeticheskogo-oborudovaniya (12.03.2022).
  17. Grabchak E.P. Assessment of technical condition of power equipment in digital economy // Safety and reliability of the electric power industry. 2017. Vol. 10. Iss. 4. Р. 268–274. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2017-10-4-268-274.
  18. Kuryanov V.N., Sultanov M.M., Kuryanova E.V., Skopova E.M. Mathematical model of the processes of restoration of power equipment in power systems by criterion of the index of technical condition // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1683. Р. 042041. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1683/4/042041.
  19. Sultanov M.M., Tyagunov M.G., Baydakova N.V. Procedure for assessment of technical condition of equipment of generating systems taking into account control effects on the basis of data management complex of monitoring and diagnostics system // Journal of Physics Conference Series. 2020. Vol. 1683. Iss. 4. Р. 042035. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1683/4/042035.
  20. Kokorin E.L., Khalyasmaa A.I. Electrical equipment condition based maintenance strategy // International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering. 2016. https://doi.org/10.1109/ICEPE.2016.7781439.
  21. Султанов М.М., Аракелян Э.К., Шестопалова Т.А., Смирнов А.А., Горбань Ю.А. Усовершенствование информационного обеспечения надежности и безопасности энергетического оборудования современных генерирующих систем на основе цифровой технологии «Блокчейн» // Новое в российской электроэнергетике. 2019. № 1. С. 6–13.
  22. Моисеев Д.О., Охлопков А.В. Исследование особенностей эксплуатации паровых энергетических котлов при замене главного сепарационного устройства // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XXVIII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (г. Москва, 17–19 марта 2022 г.). М.: Радуга, 2022. С. 705.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).