КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Тепловосприятие поверхностей нагрева

Парообразующие поверхности паровых котлов различных систем за­метно отличаются друг от друга, но всегда они располагаются в основном в топочной камере и воспринимают тепло радиацией. В зависимости от вида сжигаемого топлива топочные экраны воспринимают 40-50% полного коли­чества теплоты, отдаваемой рабочей среде в котле в целом, в поверхностях нагрева горизонтального газохода это тепловосприятие составляет 20-25%, а на поверхности конвективной шахты приходится 30-40% теплоты.

На рис. 2.1 показаны доли тепловосприятия в поверхностях котла, при­ходящиеся на нагрев воды, парообразование и перегрев пара при разных давлениях в котле с учетом принятых температур перегретого пара и пита­тельной воды.

Так, при среднем давлении (4 МПа) тепла, получаемого экранами ра­диационным теплообменом в топке, недостаточно для покрытия полной его потребности на парообразование (64%), в связи с чем часть теплоты, затрачиваемой на испарение воды, передается в экономайзере и в конвек­тивных котельных пучках труб на выходе из топки. Поэтому в барабанных котлах среднего давления обычно экономайзер становится кипящим, в нем питательная вода не только подогревается до температуры насыщения, но и частично превращается в пар. Для этих котлов характерны конвективные испарительные поверхности, образованные из 3-4 рядов труб на выходе из топки с собственным нижним коллектором, питаемым водой из барабана, а также разводка труб заднего экрана в два-три ряда в зоне пересечения ими горизонтального газохода (фестон).

В барабанных котлах высокого давления (10 МПа и выше) доля теп­лоты, используемая на парообразование, в значительной мере снижается, и тепловосприятие экранов в топочной камере становится достаточным для получения требуемого количества пара, в связи с чем экономайзер выпол­няет только свою основную функцию: подогревает поступающую питатель­ную воду.

2.1. ТНШІОІЮСПРИЯТИН ПОВЕРХНОСТЕЙ ПАЇ ІМ-ВА

Барабанный котел

6

ПП

/>,'' = К

Эк

Рис. 2.1. Распределение доли тепла на подогрев, испарение и перегрев в котлах при разных давлениях и температуре пара на выходе: ЭКР — топочные экраны и Доля испарения воды в экранах топки; ЭК — экономайзер и доля подогрева воды До насыщения; ПП — пароперегреватель и доля перегрева пара в поверхности; /?„ас, ''пи — соответственно энтальпии насыщения воды и насыщенного пара в барабане;

/?,,„ — энтальпии питательной воды на входе в котел и перегретого пара на выходе из него; hK — энтальпия среды в критической і очке К (рк = 22,13 МПа, 'к --- 371. 15°С, !>, - 2095 кДж/кг).

При сверхвысоком (18,5 МПа) и особенно при сверхкритическом дав­лении расширяется область подогрева воды, поэтому не только в конвектив­ных пакетах экономайзера, но и в нижней части топочных экранов происхо­дит нагрев воды до зоны фазового перехода (радиационный экономайзер), а далее расположены поверхности, в которых происходит фазовый переход от состояния воды к состоянию пара и начальный перегрев пара (средняя и верхняя радиационные части экранов топки).

При высоком и сверхкритическом давлениях пароперегревательные: по­верхности потребляют значительную долю тепло восприятия и не могут разместиться только в горизонтальном газоходе котла (тепловосприятие по­верхностей здесь не превышает 20-22%), поэтому часть поверхности па­роперегревателя занимает верх топки (потолок, настенные панели), а вы­ходной конвективный пакет часто находится в верхней части конвективной шахты (см. рис. 2.12, в). В паровых котлах СКД заметно увеличивается доля тепловосприятия пароперегревательных поверхностей, при этом значитель­ная часть этих поверхностей располагается на стенах топки, в зоне высоких тепловых потоков, что ставит специальные задачи по защите металла труб от перегрева.

На тепловосприятие конвективного экономайзера и воздухоподогрева­теля в конвективной шахте приходится около 30-35% общего теплово спри­ятия поверхностей котла. Воздухоподогреватель получает в конвективной шахте необходимое количество теплоты для доведения воздуха до заданной температуры, а на долю экономайзера отводят оставшуюся часть.