Расчет котлов и котельных установок

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА

В случае применения поверхностных и впрыскивающих пароохладителей поверхность перегревателя рассчитывают на номинальной нагрузке с запасом того количества теплоты, кото­рое снимается в регуляторе.

Поверхностный пароохладитель представляет собой тепло­обменник 1 несмешивающего типа (рис. 141). Устанавливают его в барабанных котлах с р < 10,8 МПа и включают по воде в ма­гистраль до экономайзера 2. Проходя теплообменник /, вода отбирает теплоту от пара. В результате Іп < їп, а І'по > і'по - , Из уравнения теплового баланса, кДж/кг,

D (in - Q = D (4 — in.) следует, что величина регулирования, кДж/кг,

Alp = tn — in — t'as — Іпв •

Суммарное значение Дір по котлу принимает­ся равным 63—83 кДж/кг. Число регуляторов до двух. Один из регулято­ров обязательно устанав­ливают перед выходным пакетом 4 перегревателя 3, 4. В этом случае он защищает выходные вит­ки от пережога и под­держивает заданное значение температуры пара на выходе. В барабанных котлах высокого давления (р — 13,8 МПа) широкое распространение получили схемы регулирования пара впрыском собственного конденсата (рис. 142). После нагрева воды в экономайзере 8 и циркуляционном контуре 1 насыщенный пар из барабана 2 идет двумя потоками: в количестве DKy на уста­новку 9 получения собственного конденсата и в количестве D— DB на нагрев пара в потолочном перегревателе 3 ив ширме 5. В установке 9 пар конденсируется при передаче теплоты питатель­ной воде. В результате і"ку > іпв и і'вз > ілв - Полученный кон­денсат с теплосодержанием ік в количестве DBi и Db2 подается для регулирования температуры пара в паровой тракт котла перед «холодным» конвективным пакетом 7 ширмы и перед вы­ходной ступенью 6. Остаток конденсата DKy — DBl — DBi на­сосом 4 перекачивается в барабан 2. Благодаря теплоте, полу­ченной от пара питательной водой, tg3 > іпв.

Схема впрыскивающего пароохладителя приведена на рис. 143. Вода разбрызгивается форсункой — распылителем 1 внутри сталь­ной рубашки 2, защищающей корпус 3 парохладителя от попада­ния на него холодных капель. Защитный патрубок предохраняет корпус от возникновения трещин в месте соприкосновения с хо­лодной трубой ввода конденсата. Длина корпуса парооохладителя составляет 4 —5 м, что обеспечивает полное испарение капель влаги.

О.

Обычно число впрыскивающих пароохладителей не превышает двух. Пароохладитель устанавливают пе­ред выходной ступенью. При раз­витой радиационной поверхности перегревателя или при включении ширм после конвективного пакета впрыск воды делают перед ширмами или в рассечку между ними, если они выполнены по двух поточной схеме.

При включении ширм в тракт после потолочного перегревателя первый впрыск может быть выпол­нен перед первой по ходу пара конвективной ступенью пере­гревателя, а второй — перед выходной.

Суммарное количество воды, идущей на впрыск, DB — (0,03ч - 0,05) D. Перед выходной ступенью DB = (0,02-f-0,03) D. Кон­струкция пароохладителей должна быть рассчитана на возмож­ность ввода конденсата в 1,5—2 раза выше расчетного. Возможны две схемы конденсатной установки: с постоянно действующим на­сосом перекачки лишнего количества конденсата в барабан или с системой регулирования расхода пара на установку путем изменения сопротивления регулирующих задвижек.

Значения Atp определяют по уравнениям теплового баланса впрыскивающих пароохладителей, кДж/кг,

Ј>,itK + (D - DB) i'l — (D — Db2) fu Atpi = i'i - ii = DBl (ii - iK)/(D - Db2) (146)

DB2iK + (D - DB2)i'n ^ Din) ДіР2 = «и - t'li = Db2 (in - iK)/D, (147)

Где і'/ и i"j — энтальпии пара соответственно на входе и выходе

Из пароохладителя, кДж/кг.

Суммарное значение А/р = Д/р1 - f - Д/р2 = 634-83 кДж/кг, меньшее значение принимается при наличии настенных радиа­ционных перегревателей.

Теплота, полученная при конденсации пара, передается пита­тельной воде. Энтальпия воды на входе в экономайзер і'вз, кДж/кг,

DKy (Г„ - iK)/D.

Значения ii и гк — энтальпии сухого насыщенного пара и воды на линии насыщения. При DKy = DB

І» = in, — DB (С — iK)/D.

Dl. hi

Dsi [дй

B-D7

Суммарное количество теплоты, получаемой экономайзерным и испарительным участками экранов топки,

Qb3 + Qs = D (С - ївз)/Вр + (DKy - DB) (i"H - fK)/Bp.

Впрыск в количестве DBl + Db2 = (0,05ч-0,08) D приме­няется в прямоточных котлах в тракте высокого давления (рис. 144). Для впрыска берется питательная вода в количестве DB перед экономайзером 5, так как в прямоточных котлах она глу­боко обессолена. Число впрысков два, три. Для котлов с р = = 13,8 МПа и СКД воду впрыскивают в количестве DBl перед выходным пакетом 4 перегревателя и в количестве DB2 перед ширмами 3.

Температура пара t поддерживается постоянством соотноше­ния тепловой нагрузки Q и паропроизводительности D. Пусть температура пара в выходном пакете перегревателя начинает расти. Увеличим величину впрыска пара DB2 (рис. 145). Темпе­ратура пара t сначала уменьшится. Через все предвключенные поверхности 1 и 2 (см. рис. 144) расход среды снизится. При постоянстве теплоты, подводимой к предвключенным поверхно­стям 1 и 2, температура на выходе из них возрастет еще больше. Дальнейшее увеличение впрыска DB2 приведет к еще большему росту температуры t пара (см. рис. 145).

Впрыск воды в прямоточном котле следует рассматривать как способ уменьшения инерционности системы регулирования при основном способе регулирования, основанном на поддержании постоянства отношения Q/D. Следует отметить, что уменьшение впрыска Д£>в2 в выходной части перегрева­теля 4 (см. рис. 144) может оказы­вать воздействие на тепловосприя - тие радиационных поверхностей, так как расход среды в них будет меняться на величину ДDB2. Вели­чину Дір в прямоточных котлах рассчитывают по уравнениям, ана­логичным (146), (147), но вместо Рис. 145. Изменение температу-

Величины ік берут энтальпию /пв ПИ - Ры * перегрева пара во времени „ к „ пв т при возмущении по тепловому

Тательнои воды. Для поддержания пот£ку q и увеЛичении расхода

Температуры промежуточного пере - DBi на впрыск

Грева пара впрыск применяют очень редко, так как это приводит

К снижению экономичности цикла ТЭС в среднем на 0,1 % на каждый процент впрыска пара. Объясняется это тем, что пар, образуемый из впрыскиваемой воды, не совершает работы в ци­линдре высокого давления турбины.

Ввиду малой инерционности впрыскивающие охладители при­меняют на котлах и в качестве аварийных. Их устанавливают на выходе как из промежуточного перегревателя, так и перегрева­теля высокого давления.