Паровые котлы ТЭС

Стационарные режимы эксплуатации котлов

Стационарные условия работы рассматри­ваются почти во всех предшествующих главах книги. Поэтому в данной главе приводятся лишь некоторые дополнительные сведения эксплуатационного характера. В общем слу­чае эксплуатация котла ведется в соответст­вии с режимной картой, в которой на основе испытаний заданы основные режимные пока­затели. Современные блочные установки ос­нащены вычислительной техникой, позволяю­щей получать текущие или усредненные за любой заданный период времени (например, за смену) показатели экономичности работы и состояния среды по водопаровому тракту котла. Получаемая информация позволяет при обслуживании котла оптимизировать режим его эксплуатации. Кроме того, ряд автомати­ческих регуляторов обеспечивает поддержание того или иного оптимального процесса (на­пример, регулятор воздуха поддерживает за­данное содержание кислорода в дымовых га­зах). Для этих устройств в режимной карте указываются предельные отклонения пара­метров, при которых эксплуатационный персо­нал должен корректировать работу регулято­ров, а при их повреждении переходить на руч­ное управление.

Регулирование экономичности процесса горения за­ключается в поддержании оптимального коэффициента избытка воздуха в топке (от) и распределение воздуха по отдельным горелкам в соответствии с распределением топлива. Оптимальное значение ат определяют исходя из минимальных значений потерь,(см. гл. 6). Равномер­ное распределение топлива и воздуха по горелкам котла способствует снижению максимальных температур сте­нок экранных труб, уменьшает так называемые переко­сы температур дымовых газов на выходе из топки и создает наиболее благоприятные условия для обеспече­ния бесшлаковочного режима работы.

В эксплуатационных условиях важно обес­печить поддержание температур стенок труб в зоне обогрева не выше допустимых величин, определяемых примененной маркой стали и параметрами среды (см. гл. 10). Непосредст­венный контроль температур металла в зоне обогрева осуществляется лишь при испыта­ниях. В условиях эксплуатации контролиру­ются и поддерживаются заданные значения температур среды за отдельными поверхно­стями нагрева. При этом используются имею­щиеся средства регулирования температур среды. В ряде случаев эти температуры могут превышать установленные значения. Напри­мер, на прямоточном котле это может быть следствием пониженного расхода питательной воды и повышенного расхода воды на впрыс­ки (суммарного или на отдельные впрыски). Независимо от типа котла это также может быть следствием неудачной организации то­почного режима. Так, высокое расположение ядра горения в топочной камере котла может привести к повышению температур пара за отдельными ступенями пароперегревателя, особенно за незащищенными пароохладителя­ми. Неравномерное распределение топлива по горелкам котла может привести к повышению температур среды в одном из потоков. Такой режим приводит к увеличению тепловых раз - верок в отдельных поверхностях нагрева, что ограничивает допустимые температуры среды за ними. Естественно, что в эксплуатацион­ных условиях должно производиться перерас­пределение расходов воды на питание прямо­точного котла и впрыски, расходов топлива между ярусами горелок и по сторонам топок исходя из обеспечения надежной работы по­верхностей нагрева. На барабанном котле до­полнительно должен поддерживаться в допу­стимых пределах уровень воды в барабане. Его повышение приводит к уносу капель кот­ловой воды, вследствие чего не только ухуд­шается качество пара, но и образуются внут­ренние отложения в трубах пароперегревате­ля, приводящие к росту температур их стенок, а иногда и к пережогу.

Температурный режим поверхностей нагрева сущест­венно ухудшается также в случае появления течей (так называемых свищей) или разрывов отдельных труб. Для их своевременного обнаружения все в большей мере на­ходят применение специальные сигнализаторы разрыва труб, действующие по акустическому принципу. При по­вышении допустимых температур среды за отдельными поверхностями нагрева и в случае разрыва труб котел останавливают (см. § 23.5). Помимо текущего контроля температурного режима котла состояние, металла труб поверхностей нагрева, коллекторов и паропроводов, ра­ботающих при температурах 450°С и выше, контроли­руют периодически путем измерения геометрических раз­меров и выполнением металлографического анализа вы­резанных образцов.

Важным направлением работы эксплуатационного персонала является организация режима с минимальной интенсивностью протекания низкотемпературной корро­зии хвостовых поверхностей нагрева и газоходов. Как показано в гл. 16, для этого необходимо обеспечить сжигание сернистого мазута с малыми избытками воз­духа (1,02—1,03) и поддерживать подогрев воздуха не ниже 70 перед трубчатыми и 60°С — перед регенератив­ными воздухоподогревателями. Наиболее сложно в экс­плуатационных условиях обеспечение сжигания мазута с малыми избытками воздуха. При таком режиме не­обходимы: хорошая плотность топочной камеры, равно­мерное распределение топлива и воздуха между всеми горелками, кислородомеры с соответствующими шкала-

Ми и дымомеры. Несоблюдение этих условий может привести к увеличению отложений на поверхности на­грева сажи (ее воспламенение может повредить обору­дование) и выбросу сажистых отложений в атмосферу.

Стационарные режимы при работе котла на различных нагрузках неодинаковы. Зави­симость значения данного параметра среды или показателя режима работы от нагрузки называют его статической характеристикой. Как следует из изложенного в гл. 18, с ростом нагрузки доля радиационного тепловосприя­тия понижается, а конвективного — повышает­ся. Поэтому на барабанном котле соответст­венно повышаются температуры свежего и вторично-перегретого пара, воды за экономай­зером и горячего воздуха. На прямоточном котле, не имеющем фиксированной границы между парообразующей и пароперегреватель - ной частями, температура свежего пара мо­жет оставаться постоянной. Пример статиче­ских характеристик и температур свежего и вторично-перегретого пара с использованием имеющихся средств их регулирования приве­ден на рис. 23.1.

С ростом нагрузки температура дымовых газов на выходе из топки возрастает. Соответственно увеличи­ваются объем продуктов сгорания и температурные на­поры в конвективных поверхностях нагрева, что приво­дит к некоторому увеличению их тепловосприятия. Тем не менее в этих условиях температура уходящих газов возрастает и при неизменном избытке воздуха увеличи­ваются потери <?2. В ряде случаев по условиям топочно­го режима или с целью поддержания заданной темпера­туры пара на низких нагрузках работают с более вы­сокими избытками воздуха. Тогда потери ц2 могут даже возрастать со снижением нагрузки. Потери теплоты с химическим недожогом 9з, как правило, очень малы. Потери с механическим недожогом <7< при росте на­грузки сначала снижаются из-за повышения температур­ного уровня горения, а затем могут возрасти вследствие сокращения времени пребывания частиц топлива в то­почной камере. Потери теплоты в окружающую среду qs снижаются с ростом нагрузки. С учетом изложенного можно заключить, что зависимость КПД котла от на­грузки определяется сочетанием многих факторов: кон­струкцией котла, маркой сжигаемого топлива, воздуш­ным режимом, присосами воздуха и т. п. Максимальный

КПД может иметь место при нагрузке ниже поминаль­ной [в области (0,8—0,9)DHOM при сжигании твердых топлив и (0,6—0,7)£>ном на мазуте].

Изменение расхода топлива с изменением; нагрузки котла определяется из соотношения балансовых уравнений

F^nef'n. n 'а. в)Х~ЬДХвт(*"вт—г' вг)х]'17нк ,9о, v Вп!^нпе(»'"л. п-«п. в)н+-0"вт(^"вт-''вт)н]^к ' '

Где Dne, Z)BT, imn, і"ьт — расходы и энтальпии, свежего и вторично-перегретого пара; іп. в и і'вт — энтальпии питательной воды и пара на входе в промперегреватель; индексы «н» и «х» обозначают номинальную и сниженную на­грузки.

Если рассматривать снижение нагрузки - блока с сохранением номинальных парамет­ров пара, то, учитывая снижение in. в, j'BT при малом изменении т)к, можно отметить, что расход топлива снижается в меньшей сте­пени, чем нагрузка котла.

В результате испытаний и накопления опы­та эксплуатации современных котлов установ­лено, что нижняя граница регулировочного диапазона составляет: 40—50% номинальной нагрузки при сжигании мазута, газа и углей с большим выходом летучих; 50-—60%— для тощих и каменных углей; 60—75% —для кот­лов с жидким шлакоудалением. Технический минимум нагрузки обычно составляет 30— 40% номинальной нагрузки.