КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Образование отложений в барабанных паровых котлах

516

А) Концентрирование примеси в котловой воде

Особенность образования отложений в барабанных паровых котлах за­ключается в том, что по мере испарения воды в подъемных трубах конту­ров циркуляции в котловой воде (вода в барабане и контурах циркуляции) происходит накапливание примесей. Когда концентрация примесей в кот­ловой воде Скв будет больше растворимости ее С®в, начнется непрерывный рост отложений примеси в трубах контура циркуляции, в первую очередь — в обогреваемых испарительных трубах. Чтобы не допустить этого или, по крайней мере, ограничить рост отложений в приемлемых размерах, в ба­рабанных котлах организуется непрерывная продувка — удаление из котла небольшого количества продувочной воды Dnp с большой концентрацией примеси Спр. При этом расход питательной воды увеличивается:

Образование отложений в барабанных паровых котлах

(12.107)

Где D — паропроизводительность котла.

Количество продувочной воды выражают в %, р, от паропроизводи - тельности:

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Составим схему потоков воды и пара с указанием соответствующих концентраций (рис. 12.66). В барабан с питательной водой за 1 час вносится примеси в количестве DnBCnBi а уходит: с паром £>СП, с продувочной водой DnpCnp. Часть примеси образует отложения в трубах DnBAC0TJ]. С учетом этих потоков примеси составим солевой баланс барабана:

Образование отложений в барабанных паровых котлах

(12.108)

Принимаем, что внутренние загрязнения недопустимы (АС0Тл = 0). С учетом материального баланса (12.107) запишем солевой баланс в отно­сительных единицах (разделим на D):

(12.109)

Пр.

(100 + р)Спв = ЮОСп 4-рСг

Определим величину продувки:

Образование отложений в барабанных паровых котлах

(12.110)

'пв • С.'пв

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Рис. 12.66. Принципиальная схема устройства продувки барабанного котла: 1 — ба­рабан котла; 2 — заборные точки непрерывной продувки; 3 — сборный коллектор непрерывной продувки; 4 — запорные клапаны; 5 — регулировочный клапан про­дувки; 6 — расширитель; 7 — отвод пара в деаэратор; 8 — отвод продувочной воды; 9 — поверхностный теплообменник; 10 - теплоисиользующая вода; 11 — дренаж охлажденной продувочной воды; 12 — периодическая продувка и дренаж котла.

Величина продувки увеличивается при ухудшении качества питатель­ной воды (больше Спв), при повышении требований к качеству пара (Сп уменьшается). С увеличением концентрации примеси в продувочной воде величина продувки уменьшается.

Концентрация примеси в паре Сп зависит от выноса влаги и, %, и ко­эффициента распределения Кр, %:

Сп = 0,01 (и + Кр)Скв = 0,01KRCKB, (12.111)

Где Кв — суммарный коэффициент выноса примеси, %.

Из рис. 12.66 видно, что для рассматриваемой схемы Смр = Скв. Под­ставляя выражения для С„ и Спр в (12.109), получим

(100 + р)Спв = КвСт +рСt

Отсюда

(100 + р)

Скв-Спв^ ,, (12.112)

(АГВ + р)

Т. е. Скв = /(Спв, Р, Ав).

Относительное повышение концентрации примеси В КОТЛОВОЙ воде 7кв за счет испарения воды определим по формуле

Спв (Кв + р)

Расчеты по этой формуле представлены на рис. 12.67. Из этих данных видно, что при Кв & 0 (сильные электролиты) эффективность продувки очень высока: при р — 1% степень концентрирования примеси уменьшилась от бесконечности до 101, а при р = 5% — до 21. Для продуктов коррозии и слабых электролитов (Кр — единицы и десятки процентов) эффективность продувки падает.

Снижать Скв можно и за счет улучшения подготовки питательной во­ды Спв (рис. 12.68). Допустимая

Величина Скв определяется из следующих условии:

— при снижении Скв уменьшается величина загрязнений поверхностей нагрева, улучшается температурный режим труб, увеличивается срок работы до очередной промывки поверхности для удаления с нее отло­жений;

— уменьшение Спв требует дополнительных затрат на подготовку воды, уплотнение конденсаторов, подогревателей сетевой воды, всех трубо­проводов (чтобы не было утечек воды и пара);

— увеличение продувки р приводит к частичным потерям теплоты и во­ды, что снижает экономичность котла: для восполнения потерь воды необходимо готовить добавочную воду высокой чистоты.

В результате принимают следующие величины продувки: на ГРЭС и отопительных ТЭЦ, где общее количество добавочной воды невелико и ее можно готовить по методу химического обессоливания, р = 0,3-1%; при восполнении химически очищенной водой р — 1-3%; на производственных ТЭЦ с большими потерями воды (по технологии производства на заводах) добавочная вода готовится по упрощенной схеме и продувка может быть до 5%.

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Рис. 12.67. Зависимость степени кон­центрирования примеси в котловой воде от величины продувки и коэффи­циента выноса.

Таким образом, увеличение доли продувки приводит к уменьшению примеси в котловой воде (12.112) и в насыщенном паре (12.111), но увели­чивает потери теплоты и воды с продувочной водой, б) Системы ступенчатого испарения

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Рис. 12.68. Соотношение между концен­трацией примеси В КОТЛОВОЙ воде Скв и питательной воде Спв в при разных ве­личинах продувки котла р.

Улучшить качество котловой воды и пара без увеличения общей про­дувки котла можно путем организации внутренней продувки — ступенча­того испарения. Существуют различные способы организации ступенча­того испарения, в частности, внутри барабана устанавливают перегородку (рис. 12.69) с отверстием. Питательная вода поступает в отсек 2, в который включены некоторые контуры циркуляции. Часть воды испаряется в них, при этом образуется пар в количестве D (доля его п — D/D). Остав­шаяся вода через отверстие в перегородке перетекает в отсек 1. В конту­рах циркуляции, включенных в этот отсек, вода испаряется с образованием пара £>2 (^2 = D2/D). Продувка котла производится из второго отсека, причем Спр = СКв2 •

ГЛАВА 12

Определим Скві и Скв2-

520

D

Сп

Для первого отсека по (12.112):

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Рнс. 12^69. Схема двухступенчатого испарения в барабанном паровом котле.

(12.114)

Отсек II ГДЄ пР0ДУвка пеРВ0Г0 отсека рі равна отсек паропроизводительности второго отсе-

Ы +рі)

Скві — Спі

(кт + Pi)'

Ка П2 и продувке котла р: Pi = П2 + р.

(12.115)

Если принять при двухступенчатой схеме п2 = 20%, щ = 80%, ЛГв! = 0, р = 1%, то получим степень концентрирования 7i примеси в отсеке 1:

(80 + 20 + 1) (20 + 1)

Скві

Спв

(12.116)

4,8.

71

Следовательно, в первом отсеке котловая вода стала чище примерно в 20 раз (101: 4,8) по сравнению с одноступенчатой схемой.

Для второго отсека питательной водой является котловая вода первого отсека с концентрацией примеси Скві'

(■П2+Р)

Кві "

(Кв2+р)

Скв2 — С,

(12.117)

(12.118)

(12.119)

Отношение 72 при Кв2 = 0 и р = 1%:

Скв2 (20+1)

= 21.

1

72 = г По отношению к Спв:

727l =4,8-21 = 101.

(Скв2/Скві)

72 =

(Скві /Спв)

Концентрация примеси в котловой воде 2 ступени значительно выше, чем в первой, и соответствует концентрации в одноступенчатой схеме. По­этому 1 отсек называют «чистым», а 2 — «солевым». Выигрыш ступенчатого испарения заключается в том, что 80% (в нашем примере) котловой воды и, следовательно, пара получается значительно чище (в 20 раз); только 20%

Котловой воды и пара имеют такую же концентрацию, что и в одноступен­чатой схеме.

При Кв = 0,01%:

71 = =4 8* - « 21

71 21,01 72 "1,01 ~Zi'

Концентрация примеси в паре для тех же условий:

1) одноступенчатая схема:

Сп = 0,01КвСкв = Спр • 0,01КШ№ + Р1 =

(Кв +р)

= Спв • о,01 • 0,0lg74 - 10~4 .100СПВ;

2) двухступенчатая схема:

А) в первом отсеке

Сп1 =0,01- 0, ОіСкві = 0,01 • 0,017іСпв = Ю"4 • 4,8СПВ;

Б) во втором отсеке

Сп2 = 10"4CKb2 - 10~472Спв = 10~4 • 101СПВ;

В) после смешения потоков

Сп = 0, 8Сп1 + 0, 2Сп2 - Ю~4(0,8-4,8 + 0,2- 101)СПВ - Ю-4 • 24СПВ.

Результаты расчета показывают, что в двухступенчатой схеме количе­ство примесей в паре в 4 раза меньше, чем в одноступенчатой (в нашем примере). Для других исходных данных соотношения будут изменяться.

При увеличении числа ступеней качество котловой воды и пара будут улучшаться. Практически делают 2-3 ступени испарения, причем в каче­стве второй или третьей ступени во многих случаях используют выносные циклоны (рис. 12.70).

В) Особенности образования отложений в барабанных котлах

На рис. 12.71 показано изменение растворимости примеси по длине испарительных труб (до hUBC — энтальпии пароводяной смеси на выходе из испарительной трубы) и труб пароперегревателя (от h" до hUQ). График имеет вид, аналогичный для прямоточного котла докритического давления, только диапазон энтальпии от /г„вс до h" в барабанном котле не реализуется.

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Рис. 12.70. Схемы ступенчатого испарения в паровых котлах с естественной циркуляцией: а — одноступенчатая; б — двухступенчатая с отсеком в барабане; в — двухступенчатая с выносными циклонами; г — трехступенчатая с выносными циклонами; 1 — барабан; 2 — выносной циклон; 3 — нижний коллектор циркуляционного контура; 4 — верхний коллектор; 5 — опускные трубы; 6 — экранные парогенерирующие трубы 1 ступени испарения; 7 — экранные парогенерирующие трубы 2 ступени испарения; 8 — экранные парогенерирующие трубы 3 ступени испарения; 9 — подвод питательной воды; 10 — отвод пара из барабана; 11 — отвод продувочной воды; 12 — чистый (1) отсек барабана; 13 — солевой (2) отсек барабана; 14 — внутрибарабанная перегородка; 15 — водоперепускная труба из барабана в циклон; 16 — пароперепускная труба из циклона в барабан; 17 — перепускные (пароотводящие) трубы из верхнего коллектора в барабан или выносной циклон (отводится пароводяная смесь).

Образование отложений в барабанных паровых котлах

Рис. 12.71. Распределение концентрации примеси (а) и массы отложений (б) по длине испарительных и перегревательных труб в барабанном котле.

Допустим, что Спв < (Сп) мин - За счет упаривания концентрация примеси в котловой воде увеличивается в 7 раз. Возможны три случая (рис. 12.71) соотношения Скв в ступени испарения и растворимости С0:

А) Скв < С„вс; отложение примеси возможно в небольших (относитель­но) количествах за счет адсорбции на стенке и местного концентрирования примеси в поверхностной пленке жидкости;

Б) Спвс < Скв < С^; интенсивное отложение примеси в конце участка;

В) Скв > С£; интенсивное отложение примеси по всей длине трубы.

Чтобы рост отложений в испарительных трубах был минимальным,

Необходимо выдержать соотношение

Спв< (12.120)

Энтальпия Лпвс и массовое паросодержание хтс определяются кратностью циркуляции в контуре (в целом по котлу).

В насыщенном паре при уносе влаги и = 0 концентрация примеси составит: в случае «а» Сп < С„; в случаях «б» и «в» Сп = С„. Отложе­ние примеси будет происходить, в основном, в начале пароперегревателя (до (С°)м„„). Если и > 0, то Сп резко увеличится, что приведет к росту величины отложений в трубах.

Учитывая, что концентрация и интенсивность отложения примеси в контурах циркуляции второй и третьей ступени испарения выше, для сни­жения температуры стенки их располагают в топочной камере на участках с минимальными тепловыми потоками (боковые стенки, угловые секции).

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

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 …

Подбор мощности твердотопливного котла.

Наиболее важным параметром, от которого зависит удобство и комфорт использования котла, является его мощность. Неправильно подобранная мощность грозит Вам целым рядом проблем и неудобств. Самой распространенной ошибкой является недостаточная мощность

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@inbox.ru
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.