КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Статические характеристики парового котла в нерасчетных режимах работы

При работе парового котла в режимах, отличных от расчетного за счет различий тепловых характеристик его элементов, происходит перераспре­деление теплово сприятий между радиационными и конвективными поверх­ностями нагрева. Это может привести к изменению параметров перегретого пара, температуры горячего воздуха, поступающего в топку, нагрева воды в экономайзере. В данном параграфе мы подвергнем анализу изменения по­казателей работы котла при переходе от одного выдержанного во времени стабильного режима работы к другому. Характеристики, соответствующие любому стабильному режиму работы парового котла, называются статиче­скими.

Зависимость от нагрузки. Тепловой режим топочной каме­ры при переходе на другую нагрузку изменяется не так заметно, как на­грузка. Он определяется законами радиационного (лучистого) теплообмена, в котором определяющими являются адиабатная (максимальная) темпера­тура газов в ядре факела 0а и температура газов на выходе из топки

Адиабатная температура горения характеризует максимальную теоре­тическую температуру газов, когда все тепловыделение в топке QT (см. 6.5) расходуется на нагрев газов. Она практически не зависит от нагрузки, по­скольку определяется по уцловиям расчета на 1 кг (м3) топлива и несколько уменьшается при снижении нагрузки лишь из-за незначительного измене­ния Qr. B, которое в целом составляет около 10%Q? r

Температура на выходе из топки д" определяется уменьшением массо­вого потока газов в сечении топки с уменьшением нагрузки при сохранении размера тепловоспринимающих поверхностей, в результате чего происхо­дит заметное снижение 0".

Так, при изменении нагрузки на AN = 10% температура газов на вы­ходе из топки изменяется примерно на АО" ~ 2,5% от уровня обычной
7.2. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОВОГО KOTJIA

Температуры = 1 150-1 200°С. В итоге средняя эффективная температу­ра газов в топочной камере, зависящая в большей мере от да, изменяется незначительно. Средний воспринятый тепловой поток поверхностью топоч­ного экрана изменяется с нагрузкой следующим образом:

= (7.4)

Где индексы «н» и «х»_относятся соответственно к номинальной и любой пониженной нагрузке; N = Nx/Nu — относительная нагрузка.

Расход рабочей среды в топочных экранах прямоточного котла изме­няется пропорционально нагрузке: Dx — DHN, поэтому теплоприращение рабочей среды в экранах топки

А^л = (7.5)

Изменится при пониженной нагрузке в зависимости

Д^л _ ЇУ°'6 _ 1 А К N n°a'

Если принять снижение нагрузки, например, до 0,5 iVH, то значение

Акн N

Таким образом, в радиационной поверхности при принудительном движе­нии рабочей среды имеет место повышение ее тепловосприятия по мере снижения нагрузки (рис. 7.3, а).

Другой характер имеет эта зависимость в конвективных поверхностях нагрева. Основное уравнение конвективного теплообмена имеет вид:

QK = kAtFK, (7.7)

Где к — коэффициент теплопередачи в поверхности нагрева FK; At. — темпе­ратурный напор между греющей газовой средой и рабочей средой в трубах поверхности.

199

(7.6)

При снижении нагрузки происходит одновременное уменьшение тем­пературного напора в результате падения температуры газов на входе в по­верхность и уменьшения коэффициента теплоотдачи за счет снижения ско­рости газов в газоходах. В связи с этим тепловосприятие конвективной

Статические характеристики парового котла в нерасчетных режимах работы

Рис. 7.3. Зависимость удельного тепловосприятия рабочей среды Д/г в поверхностях нагрева от тепловой нагрузки котла: а — радиационные поверхности; б— конвектив­ные поверхности; в — полурадиационные поверхности; 1 — равенство радиационной и конвективной составляющих теплообмена; 2 — превалирует конвективный тепло­обмен: 3 — превалирует радиационный теплообмен; N — относительная нагрузка.

Поверхности QK заметно снижается, причем в большей мере, чем изменя­ется расход среды с нагрузкой. В результате этого приращение энтальпии рабочей среды в конвективной поверхности Д/гк = QK/DK уменьшается с понижением нагрузки (рис. 7.3,6) и температура пара (воды, воздуха) на выходе из соответствующих поверхностей нагрева снижается.

В полурадиационных поверхностях нагрева на выходе из топки (шир - мовые поверхности перегревателя, разведенные ряды труб с увеличенным шагом между трубами) радиационный и конвективный теплообмен соизме­римы, тогда полное теплоприращение Д/г*.к = Д/г* + Д/г* и с учетом разной зависимости этих характеристик при снижении нагрузки тепловосприятие рабочей среды Д/гр. к останется постоянным или мало изменится в зависи­мости от превалирования одного вида теплообмена над другим (рис. 7.3, в).

На основе различия тепловых характеристик поверхностей парового котла при изменении нагрузки можно проследить, как будет изменяться тем­пература газового потока вдоль всего тракта котла при снижении нагрузки от номинальной (рис. 7.4). Наибольшее снижение температуры газов имеет место на выходе из топки — д". В связи с тем, что каждая из конвективных поверхностей в дальнейшем воспринимает меньше теплоты, чем при но­минальной нагрузке, крутизна температурной характеристики уменьшается и температура газов на выходе каждой из них постепенно приближается к. уровню номинальной нагрузки (рис. 7.4, кривая 2), но не достигает ее. Происходит процесс постепенного выравнивания температур. В конечном итоге снижение температуры уходящих газов составит примерно 1/10 от изменения ее на выходе из топки, т. е. Д^ух = 0,При этом увели­чивается доля радиационного тепловосприятия в котле и снижается доля тепловосприятия конвективных поверхностей котла.

Статические характеристики парового котла в нерасчетных режимах работы

Рис. 7.4. Изменение температуры газов вдоль газового тракта котла: 1 — при номи­нальной нагрузке без рециркуляции газов; 2 — то же при сниженной нагрузке; 3 — при номинальной нагрузке и рециркуляции газов в топку.

Зависимость от избытка воздуха и рециркуяции газов в топку. Увеличение избытка воздуха, подаваемого через горел­ки, имеет такое же воздействие на тепловой режим парового котла, как и рециркуляция газов в зону горения через горелки. При этом увеличива­ется объем газов в зоне горения при сохранении практически одинакового тепловыделения. В результате заметно снижается адиабатная (теоретиче­ская) температура горения да (рис. 7.4, кривая 3), расчетная эффектив­ная температура факела в топке, что приводит к снижению интенсивно­сти лучистого теплообмена в топке и тепловосприятия экранов. Послед­нее ведет к приближению температуры газов на выходе из топки к ис­ходному значению при номинальном режиме. Поверхности нагрева гори­зонтального газохода мало изменяют свое тепловосприятие, так как лучи­стый теплообмен ослаблен, а конвективный за счет увеличения скоростей газов несколько растет. В итоге температура газов в поворотной камере оказывается выше исходной при номинальной нагрузке на Д$пе. Это со­здает условия для заметного повышения тепловосприятия поверхностей, находящихся в верхней части конвективной шахты, поскольку здесь уве­личивается как температурный напор, так и коэффициент теплоотдачи. Обычно здесь помещают промежуточный перегреватель, а рециркуляция газов используется для регулирования температуры вторично перегревае­мого пара.

В дальнейшем каждая из последующих поверхностей по тракту газов также получает больше теплоты, а температура газов постепенно прибли­жается к исходной, оставаясь все же несколько большей. При этом потеря теплоты с уходящими. газами возрастает в случае рециркуляции газов только за счет некоторого повышения температуры fly*, а при повышенном избыт­ке воздуха в потоке газов потеря увеличивается более существенно ввиду роста как температуры, так и объема уходящих газов.

Таким образом, увеличение избытка воздуха, введение рециркуляции газов в топку, так же как возрастание влажности сжигаемого топлива, про­цесс шлакования топочных экранов приводят к перераспределению теп­ловосприятия поверхностей нагрева парового котла. Во всех указанных случаях снижается доля радиационной пёредачи теплоты в топке и воз­растает конвективное тепловосприятие. При этом температура уходящих газов, а также температуры горячего воздуха и воды после конвективного экономайзера несколько возрастут.

Влияние изменения температуры питательной воды. При работе блочной энергоустановки изменение (снижение) нагрузки приводит к перераспределению давлений в отборах турбины и соответствующему изменению (снижению) энтальпии и температу­ры питательной воды. Однако этот процесс в сочетании с характером изменения КПД парового котла (повышением его) не ведет к суще­ственным отклонениям от нормального расчетного режима. Другое дело, когда происходит отключение подогревателей высокого давления (ПВД) и температура питательной воды резко снижается. Так, при ра­боте блока СКД отключение этих подогревателей ведет к понижению температуры на входе в экономайзер с 260-270°С до ~ 160°С. При сохранении той же температуры газов перед экономайзером возрастает температурный напор в поверхности и тепловосприятие экономайзера заметно повышается, а температура газов за ним снижается (рис. '7.5). При этом в последующей поверхности воздухоподогревателя уменьшаются тепловосприятие и уровень в из-за снижения температурного напора. В результате температура г)ух все же окажется ниже исходной, что свиде­тельствует о некотором росте КПД котла. Такое явление нельзя считать нормальным, так как отключение ПВД сопровождается более заметным снижением КПД турбинной установки и, следовательно, всего энергоблока в целом.

Статические характеристики парового котла в нерасчетных режимах работы

Рис. 7.5. Изменение температур газов, воздуха, воды в поверхностях экономайзера и воздухоподогревателя при снижении температуры питательной воды: н — номи­нальный режим; х — режим с пониженной температурой питательной воды.

ЭК

ВП

Отключение ПВД приведет к изменению теплового режима поверх­ностей котла. Снижение энтальпии питательной воды /гп, в при сохранении параметров (давлениям температуры) перегретого пара и его энтальпии /іп. п ведет к росту удельного тепловосприятия 1 кг рабочей среды в котле AhK = — ^п. п ~ /іпв и соответствующему увеличению расхода топлива на котел. В случае аварийного отключения ПВД без необходимости повысить элек­трическую мощность работающей турбины одновременно с понижением температуры £п. в должно произойти снижение расхода пара в голову тур­бины примерно на 17%, что обеспечивается сохранением на барабанном котле расхода сжигаемого топлива. В прямоточном котле изменяется уста­новленное соотношение BK/GU в ввиду работы котла в нерасчетном режиме, которое увеличится (возрастает расход топлива на 1 кг поступающей пита­тельной воды).

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.