КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Классификация поверхностей нагрева и их характеристики

Поверхности нагрева парового котла по виду теплоотдачи к ним от дымовых газов разделяются на три группы (рис. 10.1): радиационные, по­лурадиационные, конвективные.

Радиационные поверхности нагрева расположены на стенках, поде и потолке топочной камеры, горизонтального газохода и конвективной шахты.

Полурадиационные поверхности (ширмы) располагаются в топке (в верхней ее части) и в горизонтальном газоходе (в особых случаях — в опуск­ной шахте). Ширмы являются ступенью пароперегревателя. Они могут быть вертикальными или горизонтальными (рис. 10.1)).

Конвективные поверхности находятся в горизонтальном газоходе и в конвективной шахте и делаются с горизонтальным и вертикальным распо­ложением труб (рис. 10.1)).

Конструктивное выполнение поверхностей нагрева, их крепление, об­муровка и другие аналогичные вопросы рассматриваются в других главах. В данной главе нас интересуют характеристики и параметры работы, вли­яющие на их надежность с точки зрения температурного режима, условий охлаждения труб, устойчивости гидравлического режима.

В гл. 9 отмечено, что испарительные поверхности барабанных котлов выполняются в топке в виде вертикальных панелей с подъемным движени­ем, а у прямоточных котлов докритического давления, кроме того, можно делать горизонтальные или слабонаклонные панели, но в них приходится идти на большие массовые скорости для предотвращения расслоения паро­водяной смеси. Панели с опускным движением потока при ДКД не делают­ся. При сверхкритическом давлении высокий коэффициент теплоотдачи (2 можно обеспечить при любом движении среды, поэтому в паровых котлах

Поверхность нагрева

Конвективные

Радиационные

Полурадиационные (ширмовые)

X

П:

/І. ІК7

А)

ДГ

Пн-

IH-

Ж)

-си

3)

М)

Х

Я)

И)

^ 1 А

Г)

Классификация поверхностей нагрева и их характеристики

К) л)

Д)

Рис. 10.1. Основные схемы гидравлических контуров поверхностей нагрева с при­нудительным движением рабочего тела: а — горизонтальная навивка экранов; 6 — вертикальные панели; в — П - и U-образные панели; г — N-образная панель; д — многоходовая панель с вертикальными трубами; е — многоходовая панель с гори­зонтальными трубами; ж — L-образная ширма; з — двойная L-образная ширма; и — горизонтальная ширма; к — U-образная ширма; л — многоходовая вертикальная ширма; л/ — вертикальный конвективный пакет; я — горизонтальный конвективный пакет.

СКД можно встретить любую из представленных на рис. 10.1 схем радиаци­онных поверхностей нагрева. Но, учитывая, что для горизонтальных труб и участков поверхности для обеспечения необходимого Стребуется более высокая скорость, панели с такими элементами не рекомендуется распола­гать в области высоких тепловых потоков, особенно при сжигании мазута. Кроме того, U-, П-, iV-образные панели (см. рис. 10.1)), как будет показано в данной главе, имеют меньшую гидравлическую устойчивость.

Важной характеристикой конструкции любой поверхности нагрева (элемента котла) является общая поверхность нагрева ее Нш, а также по-

Е)

" Котельные установки

Верхность нагрева каждой из труб Нт. Если в элементе параллельно вклю­чено п труб, то средняя поверхность нагрева одной трубы будет равна

Нср = Нэп/п. (10.1)

В действительности, трубы элемента имеют различную длину LT и, соответственно, разную поверхность нагрева Нт. Отношение обогреваемой поверхности отдельной трубы #т к средней обогреваемой поверхности труб элемента Нср называется коэффициентом конструктивной нетождествен­ности TjK

RjK = НТ/НС р. (10.2)

Поверхность нагрева можно выразить через обогреваемую длину дан­ной трубы LT и средней по конструктивному элементу Lcp: радиационная поверхность

Нт = Ьтс£г(!)т ' Яср = Lcpdcp(f )ср ' Хср' (10,3)

Где хт, хср — угловой коэффициент труб; S — шаг труб; конвективная по­верхность

Ят = Ljirdj; Яср = Lcp7rdcp; (10.4),

Полурадиационная поверхность

Ят - LT • 2dr(|)T • хт; Яср = Lcp • 2<icp(|)cp • *ср. (Ю.5)

При dT = dcp; ^^ = ( d) ' Хт = х°р К0ЭФФиЧиент Vk будет равен

Щ = LT/Lcp. (10.6)

Наименьшую величину коэффициент г/к имеет у одноходовых верти­кальных панелей, горизонтальной навивки, многоходовых панелей (с гори­зонтальными или вертикальными трубами), в конвективных змеевиковых поверхностях, где длина труб большая и отличие LT и Lcp мало проявля­ется (?7к = 0,95 - т - 1,05). В U-, П-, L-образных панелях, горизонтальных ширмах конструктивная нетождественность значительна (г/к = 0, 8 - т - 1.2 и больше). Следует иметь в виду, что при обводке труб вокруг горелок, лазов, лючков, взрывных клапанов и т. д. их длина увеличивается. В этом случае коэффициент г)к рассчитывается для конкретных условий.

Неравномерности тепловосприятия панелей зависят от места их распо­ложения. Например, горизонтальная навивка Рамзина (рис. 10.1,а) проходит

По всем четырем стенам топки и, следовательно, интегрирует неравномер­ности по ширине стен и между стенами. Вертикальная панель, располо­женная по всей высоте топки, наоборот, сглаживает неравномерность теп­ловосприятия по высоте. Таким образом, чем больше поверхность нагрева, тем ближе к единице коэффициенты т]ст, г]ш и 77в, по которым определяют среднее удельное тепловосприятие элемента <7эл- Но при этом увеличивает­ся разность в удельных тепловосприятиях отдельных труб в элементе qT и коэффициент неравномерности тепловосприятия г]Т = q1 /qln.

Классификация поверхностей нагрева и их характеристики

Рис. 10.2. Схема обогреваемого элемента котла.

По водному теплоносителю поверхности нагрева представляют собой параллельно включенные каналы, имеющие общие входные (раздающие) и выходные (собирающие) коллектора. Гидравлический режим системы па­раллельных труб и каждой отдельной трубы в ней существенно отличается °т гидравлического режима одиночной трубы. На рис. 10.2 изображена схе­ма обогреваемого элемента из п труб. На вход подается рабочая среда с эн - 'альиией /?вх, давлением р. Расход среды через элемент (панель) Gт. Сред-
няя длина (высота) обогреваемой части Lcp; q3n — qcp — средняя плотность теплового потока. Суммарная поверхность нагрева (обогреваемая) — Яэл.

Среднее приращение энтальпии среды в элементе Д/ізл определится из формулы

Д/Ъл = (Ю.7)

В расчете на одну условную, усредненную трубу

#ср — Яэл/п; Сср = Сэл/п; q3л — qcp-

Приращение энтальпии среды в этой средней трубе Д/гср будет равно

Д/1ср = «silk = АНэл. (10.8)

С^ср

Энтальпия среды на выходе (после собирающего коллектора) из эле­мента /гВых может быть определена по Д/гэл или по Д/гср:

^ВЫХ = ^ВХ Д^ЭЛ = ^ВХ Ahcp.

Поэтому при анализе элемента котла (поверхности нагрева) пользу­ются понятием средней трубы, к которой относятся все средние данные элементы, хотя, фактически, такой трубы в элементе может и не быть.

В действительности, параметры работы каждой трубы в элементе от­личаются от средних. Будем считать, что вторая труба слева (рис. 10.2) находится в наиболее опасных температурных условиях — разверенная тру­ба (§ 9.2). Поверхность нагрева ее Ят = г/кЯср, тепловой поток qT = r}Tq->n, энтальпия на входе /гвх. Давление на входе в разверенную трубу будет меньше давления среды на входе в раздающий коллектор р на сопротивле­ние движению среды в ЭТОМ коллекторе ДРвХ к:

І - Дй, к. (10.9)

(10.10)

Величина ДРвХ>к зависит от места подсоединения трубы к коллектору, т. е. для каждой трубы имеет свое значение, и, следовательно, давление на входе в трубы будет различаться. Аналогично, на выходе из труб в соби­рающий коллектор давление также различно и зависит от сопротивления в ЭТОМ коллекторе Дрвх. к - Для разверенной трубы

РГ = Р2 f дР;,

Перепад давления в разверенной трубе Ар1

Apr - Р? - рГ = (pi - АРвх к) - (Р2 + АртВЬ1ХЖ) =

(10.12)

(10.14)

= (Pi - Р2) - (Артвх к + АрзЬ]Х К) (10.11)

Давления pi и р2 и их разность pi — р2 = Ара относятся ко всему эле­менту и для всех труб остаются постоянными и одинаковыми величинами, а сопротивления во входном и выходном коллекторах зависят от располо­жения труб. Поэтому перепады давления в трубах Арт будут различаться. Для средней трубы элемента запишем выражение, аналогичное (10.11):

Арэл = (pi ~ Р2) ~ (ДЙ, + АрЭвЛых. к).

Формула (10.12) используется для расчета сопротивления поверхности нагрева Ара по сопротивлению средней трубы Арэл и среднему сопротив­лению в коллекторах:

А Ра = Pi - Р2 = а Рэл + (Арэвлх. к + Ар? ЬІХЖ). (10.13)

Итак, мы установили, что в параллельных трубах элемента перепад давления будет различным. Очевидно, это приведет к перераспределению рабочей среды между трубами и в каждой трубе установится свой расход среды Gi. Введем обозначения: расход среды в разверенной трубе GT, а в средней — Gcp. Отношение расхода среды в отдельной трубе к среднему расходу в элементе называется коэффициентом гидравлическойразверки рГ:

Pr = GT/Gср - GT/((3Vn),

А само это явление — гидравлической разверкой.

Для расчета рг надо знать зависимости АрТ = f(GT) и Ар-)Л = f(Gcp). Зависимость между расходом рабочей среды G и перепадом давления Ар, возникающим при ее движении, называется гидравлической характеристи­кой трубы и выражается в виде Ар = f{G). Следовательно, анализ гид­равлической разверки и ее расчет можно проводить по гидравлическим характеристикам разверенной и средней трубы.

Определим приращение энтальпии среды в разверенной трубе и эн­тальпию на выходе из нее:

Классификация поверхностей нагрева и их характеристики

/С, Х - Лвх + Д/^г.

(10.1.5)

(10.16)

Отношение приращения энтальпии в отдельной трубе Д/гт к средне­му приращению ее в элементе Д/гЭл называется коэффициентом тепловой разверки ря:

Pq = AhT/Ahin. (10.17)

Преобразуем формулу (10.17), выразив AhT и Ah3n через (10.15) и (10.7):

_ qTHT д1пНзп _ qT НТ G3Jl _ Г]ТГ]К

(10Л8)

Полученная зависимость показывает связь между коэффициентами тепловой и гидравлической разверок с учетом неравномерности тепловос - приятия и конструктивной нетождественности.

Общий подход к анализу надежности работы поверхностей нагрева (рис. 10.1) заключается в следующем: определяют трубы элемента, на кото­рые приходятся максимальные значения % и г]т и минимальные значения рг, для этих труб рассчитывают pq, для трубы с наибольшей тепловой развер - кой проводят проверку надежности температурного режима; если макси­мальные значения г]к и г]т и минимальное значение рг приходятся на одни и те же трубы или распределение неравномерностей неизвестно, надеж­ность определяется по тепловой разверке, рассчитанной по наихудшему их сочетанию.

При понижении нагрузки котла, нарушении гидравлического режима и в аварийных ситуациях необходимо обращать внимание не только на сильнообогреваемые трубы, но и на слабообогреваемые.

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Электрокотел — оптимальное решение для безопасного отопления

Нельзя подвести газопровод или пользоваться централизованным отоплением? Тепло и горячую воду все равно можно получить! Gazovyy-kotel.ua предлагает оптимальное решение – мощные и доступные электрокотлы.

Требования к котельной (топочной) на твердом топливе: основные нюансы от специалистов компании Статус 24

Проектирование и сборка составляющих для системы обогрева должна быть четко согласовано со строительными стандартами к отопительным помещениям.

ТТ котлы, электричество и тепловой насос, как альтернатива газу.

Тарифы на центральное отопление постоянно растут, оплата этой коммунальной услуги отнимает большую часть платежей семьи. Отличным выходом может стать выбор альтернативного источника тепловой энергии, который должен стать энергосберегающим, недорогим и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.