КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Показатели надежности работы контура циркуляции

Скорость циркуляции шо в контурах барабанных котлов высокого дав­ления не превышает 1 - f 1,5 м/с. При плотности среды р' — 590 кг/м3 (р = 16 МПа) это составит массовую скорость в трубах pwo не выше 1000 кг/(м2-с). Из гидравлических характеристик [/-образных панелей вид­но (гл. 10), что при малой скорости среды есть опасность перехода в об­ласть неоднозначности. Поэтому после расчета контура циркуляции прово­дится проверка надежности работы контура по следующим направлениям: температурный режим обогреваемых труб; работа опускных труб; рабо­та подъемных труб; надежность циркуляции при нестационарных режи­мах котла.

Температурный режим обогреваемых труб в котлах на давление менее 11 МПа и невысоких тепловых потоках (qn < 400 кВт/м2) может считать­ся обеспеченным при кратности циркуляции более 4. В котлах высокого давления (более 11 МПа) необходимо проверять экранные трубы на кризис теплообмена и образования в них режимов ухудшенной теплоотдачи (гл. 9).

Надежность гидродинамики опускных труб в стационарном режиме обеспечена, если нет вскипания воды на входе в них, отсутствует воронко - образование в барабане и нет сноса паровых пузырей в трубы (§ 11.3).

Надежность гидродинамики подъемных труб определяется по исклю­чению свободного уровня для труб, выведенных в паровое пространство, застоя и опрокидывания циркуляции для труб, выведенных в водяной объем барабана или в верхний коллектор.

Определение неоднозначной области, возможность возникновения за­стоя или опрокидывания циркуляции по гидравлическим и разверочным ха­рактеристикам рассматривалось в гл. 10. Необходимо его повторить. В этом параграфе для анализа надежности подъемных труб используем диаграммы циркуляции (в литературе диаграммы циркуляции называют еще гидравли­ческими характеристиками, что не совсем корректно).

Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 11.10. Схема (а) и диаграмма (б) циркуляции сложного контура.

Построим диаграмму циркуляции простого варианта сложного контура (рис. 11.10, а), состоящего из опускных труб и трех рядов подъемных труб, введенных непосредственно в барабан выше уровня воды. Ряды труб имеют разную интенсивность обогрева: ряд б — средний тепловой поток (q^ = = (/Ср), ряд а — сильнообогреваемый (ga > дср), ряд в — слабообогреваемый (<?В < (/ср)- Аналогичное решение будет для труб одного контура циркуляции при различном тепловом напряжении по ширине контура. Для каждого ряда строим зависимость Snол = f(Glx) на рис. 11.10,6. При одном и том же расходе Gu полезный напор у слабообогреваемого ряда меньше других, т. е. ^пол < SL < ^пол - Поскольку три ряда включены параллельно, сумма их полезных напоров S™)? определяется по условию: GЈ0HT = G* - f Gft - f G®; Др*п = const, 5пол = const. Пересечение кривых = f(Gn) и Др*п = — f{Gц) дает рабочую точку А, по которой определяются величины: GJ, действительные значения G®, Gjj, G® при действительном значении = = АРоп-

Количество пара, образовавшегося в трубах, определяется по формуле (считаем А/^нед = 0)

Бп - qHJr.

При одинаковой поверхности нагрева G® < G^ < G^. Возьмем слабо - обогреваемую трубу и сравним G® и GJJ. Возможны три случая:

1) G® < С®, кратность циркуляции if® = G®/G® > 1; работа этого ряда возможна, надо проверить температурный режим;

2) G® > G®, ifц < 1 — режим невозможен;

3) G® = Сц, і^ц = 1; этот режим возможен; особенность его в том, что поступающее количество воды по мере подъема испаряется и на ка­ком-то уровне жидкая фаза кончается, выше — паровая фаза. Этот уровень называется свободным уровнем. Свободный уровень в трубе, выведенной в паровое пространство барабана, появляется при прекращении движения воды вследствие невозможности поднять ее до высшей отметки трубы.

Примем, что свободный уровень в трубах ряда «в» образовался на высоте, расположенной ниже уровня в барабане на Нсв у (рис. 11.10, а).

Максимальная высота свободного уровня Н™™0 будет при ^под == 0 (при отсутствии обогрева или малом обогреве). Учитывая, что S*on = Ар*п, формулу для запишем в виде

TOC o "1-3" h z Св д^* Ов

Ггмакс _ ^пол _ _ дв /1 і

С0У (Р'-Р")9 (Р'-Р")9 {p'-p")g { }

Высота свободного уровня зависит от давления (р р"), интенсивности обогрева (^под) и сопротивления опускных труб (Ар*п). Она увеличивает­ся при росте давления и сопротивления опускных труб, при уменьшении тепловой нагрузки.

При образовании в обогреваемой трубе свободного уровня в зоне обо­грева происходит резкое ухудшение температурного режима, так как тепло­отдача к паровой фазе значительно менее интенсивна, чем к воде или паро­водяной смеси. Кроме того, непрерывное колебание уровня и температуры стенки вызывает усталостные напряжения в металле. Если свободный уро­вень находится выше обогреваемой зоны, то его образование менее опасно, но нежелательно, так как при малой скорости движения смеси интенсив­ность охлаждения трубы может оказаться недостаточной.

По графику 5®ол = /(Gu) определяем полезный напор при кото­ром возможен режим свободного уровня. Для этого по условию Сц = G® проведем вертикальную линию до пересечения с кривой 5®ол и полу­чим 5полУ. Для надежной работы слабообогреваемой трубы должен быть запас по свободному уровню:

5полУ/5оТ>1,1-1,2. (11.36)

Режимы опрокидывания и застоя циркуляции сопровождаются обрат­ным, опускным движением среды в трубах экрана. Поэтому для их анализа необходимо строить полные диаграммы циркуляции, охватывающие подъ­емное и опускное движение среды.

Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 11.11. Схема (а) и полная диаграмма (б) циркуляции сложного контура при вводе подъемных труб в водяной объем барабана.

Возьмем контур, аналогичный рассмотренному, но подъемные трубы введем в водяной объем барабана (рис. 11.11, а). Движущий напор равен величине

5лв = ^под(р' - р")9(Нк - ят.,). (11.37)

При Gxx — 0 труба заполнена паром, Tpnojy = 1, Ят>3 — 0, движущий напор

5дв = (р' - р")дНк.

При Gn > 0 высота точки закипания iJT3. растет, парообразование в трубе уменьшается и Tpn0R также уменьшается. Это приводит к снижению движу­щего напора 5ДВ (рис. 11.11,6). При опускном движении (Gl{ < 0) 5ДВ при увеличении расхода снижается, но темп снижения меньше, т. к. при одном и

Том же массовом паросодержании истинное паросодержание при опускном движении (/?оп больше, чем при подъемном с^пол (^оп > ^под* СМ. ГЛ. 8). Полезный напор в трубе

(11.38)

График Дрпод показан на рис. 11.11,6. При подъемном движении Ар*т положительно, при опускном — отрицательно. Вычитание по (11.38) дает сложный график зависимости 5П0л от расхода циркулирующей среды. Видно

(рис. 11.11,6), что эта зависимость име­ет зону неоднозначности, лежащую в диапазоне от S*on до S*on, от G™ до G™R. При Gn > С? ц0Д — устойчивое подъемное движение, при С? ц < С? ц0Л — устойчивое опускное движение. I

ДРп

Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 11.12. Зависимость 5ПОл и S1 давления.

О

Ркр

, от

Из формулы (11.31) видно, что дви­жущий напор 5ДВ и, соответственно, по­лезный напор 5пол сильно зависят от давления — с ростом давления они сни­жаются (рис. 11.12). При давлении око­локритическом и сверхкритическом эти напоры малы и не обеспечивают доста­точной скорости движения среды. По­этому барабанные котлы делаются с дав­лением до 18-19 МПа (< 0,85 • ркр).

Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 1 Г13. Полная диаграмма циркуляции при низком давлении.

-g: О с С G: аи

Ар S


Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 11.14. Полная диаграмма циркуляции при высоком давлении.

Опр

О с;р С

Полные диаграммы циркуляции для высокого и низкого давления по своему виду несколько отличаются (рис. 11.13 и 11.14).

Рассмотрим полную диаграмму циркуляции слабообогреваемой трубы Slln — f(Gix) при низком давлении (рис. 11.13). Левая часть графика Sllл (при Gц < 0) лежит существенно выше правой части. На этом же рисунке показаны графики для S™"T и Ар*п. По точке их пересечения А находим действительные G*, расход среды в трубе СцР. По тепловой нагрузке и площади нагрева определим количество образовавшегося в слабообогре­ваемой трубе пара Gj, p. При Gj, p < СцР — нормальный режим циркуляции; при Gj, p = G'iP поступающая в трубу вода испаряется, пар барботирует че­рез слой жидкости и уходит в барабан, верхняя часть трубы, соединенной с водяным объемом барабана, заполнена водой. Скорость подъема пара мала. Возможен и третий случай, когда GJJ3 < GnP. При этом происходит подпитка трубы водой из барабана в количестве Gnofln — Gnp — Gup. Из-за встречного движения воды скорость пара еще снижается. Застоем циркуляции называ­ется медленное перемещение в обогреваемой трубе воды вверх или вниз, а пара — вверх, при котором возможен застой отдельных паровых пузырей в гибах, сварных стыках, отводах и т. п. Такой режим неустойчив, вызывает пульсацию в трубе и контуре, охлаждение трубы ухудшается.

(11.39)

По графику S'nojі — /(Gu) при Gj3 = G„ определяется полезный напор застоя Проверка на застой определяется по формуле

Сзаст / qkoht і і • і о пол / пол 1 ~ х> z>

Где определяется для всего контура.

Нижняя граница зоны многозначности соответствует полезному напо­ру в точке минимума В (рис. 11.13). При этом напоре возможен переход с положительной ветви кривой на отрицательную, т. е. произойдет опрокиды­вание циркуляции. Напор в точке В поэтому называется полезным напором
опрокидывания 5п"л • Вода, двигающаяся сверху вниз, препятствует подъему пара, он скапливается в трубе, происходит ее запаривание, что может при­вести к аварийному пережогу трубы. Такой режим недопустим. Проверка на опрокидывание проводится по формуле

SZ/SnT>M-l,2. (11.40)

Из рис. 11.13 видно, что при низком давлении запас на опрокидыва­ние циркуляции больше, чем на застой, поэтому при нарушении режима в контуре в слабообогреваемой трубе может быть застой циркуляции. При высоком давлении (рис. 11.14) левая часть графика Siол = /(Gu) лежит ниже, чем при малом давлении. Полезный напор опрокидывания может оказаться меньше, чем тогда при нарушении режима работы контура в слабообогреваемой трубе произойдет опрокидывание циркуляции.

Аналогичную проверку надежности работы контура циркуляции мож­но проводить и по полным гидравлическим характеристикам труб и контура в целом (рис. 11.15).

Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 11.15. Полная гидравлическая характеристика вертикальной трубы.

Надежность циркулягщи при нестационарных режимах котла оп­ределяется скоростью изменения давления в котле. Изменение давления в контуре может быть вызвано резким изменением нагрузки, расхода топлива, давления, уровня в барабане.

Максимальная скорость изменения давления в котле возможна при мгновенном прекращении отбора пара турбинами при неизменном расхо­де топлива или при прекращении подачи топлива при неизменном расходе пара. В первую минуту времени она составляет (для котлов с давлением 10-20 МПа) 0,03 - г 0,05 МПа/с, через пять минут скорость падает в 2 раза, а через 10 минут — в 4 раза.

При падении давления в опускных трубах возможно вскипание воды за счет теплоты, аккумулированной металлом труб, их изоляцией и водой. Кипение воды не допускается при скорости потока менее 0,8 м/с. Если скорость потока более 0,8 м/с, то кипение воды допускается в пределах, не приводящих к застою и опрокидыванию циркуляции в подъемных тру­бах. Дело в том, что при вскипании воды в опускных трубах сопротивле­ние их Дроп Растет> увеличивается действительное значение а запас на застой и опрокидывание в слабообогреваемой трубе уменьшается (при постоянных и jSnoii) (см. рис. 11.16). Нормами гидравлического рас­чета ограничивается допустимая скорость падения давления, при которой не нарушается работа контура циркуляции. Для р — 15 МПа она порядка 0,025 МПа/с при гооп = 1 м/с и 0,04 МПа/с при won — 2 м/с. Эти значе­ния такого же порядка, что и максимально достижимые при предельных аварийных случаях. При нормальной эксплуатации они не достигаются.

Показатели надежности работы контура циркуляции

Рис. 11.16. Изменение диаграммы циркуляции от исходного значения (индекс 1) при понижении (индекс 2) и повышении (индекс 3) давления.

Допустимая скорость подъема давления определяется для наименее обогреваемой трубы контура с минимальным запасом надежности по застою или опрокидыванию циркуляции. В этой трубе при повышении давления (h' увеличивается) существенно снижается парообразование и, следовательно, уменьшаются БЦ и в том числе снижаются SnS? (рис. 11.16).

При постоянном значении б^ол1 это пРиводит к снижению запасов на опро­кидывание и застой циркуляции. Проверку допустимой скорости подъема давления проводят для всех котлов с давлением менее 14 МПа, а при более высоком давлении — при неравномерности тепловосприятия rjT < 0, 5.

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. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

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