КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Методы парового регулирования температуры пара j

І

Регулирование температуры пара высокого давления на барабанных котлах основано на понижении температуры по мере перегрева пара при ее превышении заданного значения в регулируемой точке. Поэтому размер поверхности пароперегревателя устанавливают такой, чтобы при нагрузке 0,5Дюм без каких-либо воздействий обеспечить номинальный перегрев пара. При нагрузках выше 0,5£>ном излишний перегрев пара снимается в пароохладителях. В прямоточных котлах поддержание номи­нальной температуры обеспечивается изменением соотношения BK/GU. B при расчетных поверхностях нагрева радиационных и конвективных пе­регревателей. Устройства для регулирования температуры пара в несколь­ких местах пароперегревательного тракта используются при переходных режимах для стабилизации температуры пара в этих местах. Регулиро­вание промежуточного перегрева пара обеспечивается путем догрева па­ра до необходимой температуры при нагрузках ниже номинальной. Для этих целей применяются как паровые, так и газовые методы регулирования (см. рис. 7.9).

Впрыскивающий пароохладитель. Для поддержания установленной температуры пара высокого давления почти исключитель­но применяются впрыскивающие пароохладители путем ввода (впрыска) в пбток частично перегретого пара питательной воды или конденсата, име­ющих температуру на 200-300°С ниже охлаждаемого пара.

Впрыскивающий пароохладитель (рис. 7.10) устанавливают на прямом участке паропровода или в коллекторе длиной 6-7 м, охлаждающая вода или конденсат вводится в поток пара через форсунку-распылитель с нескольки­ми отверстиями диаметром 3-6 мм. Во избежание попадания относительно холодных струй воды на горячие стенки корпуса (коллектора) внутри него установлена разгруженная от давления защитная рубашка цилиндрической формы или в виде сопла Вентури. Ее размер (3-5 м) определяется расчетной длиной участка испарения капель влаги.

Снижение температуры перегретого пара впрыскивающим пароохла­дителем достигается на некотором расстоянии от места ввода воды, так как на испарение капель конденсата и последующий перегрев образовав­шегося из них пара требуется некоторый промежуток времени, а скорость потока пара в пароохладителе более 40 м/с. Уменьшения этого расстояния достигают более тонким распылением воды за счет уменьшения диаметра отверстий форсунки и увеличения перепада давления между впрыскива­емой водой и паром и по возможности увеличением разности температур пара и конденсата.

И

Тепловой баланс пароохладителя можно записать в форме двух урав­нений: * тепло съем в потоке пара

Qno = D'n(h'no - Ко); (7-11)

Тепловосприятие впрыскиваемой воды

Quo = Атр(Д/*в + Г + ДЛп), (7.12)

Где D'n, DBnp — расход пара перед пароохладителем и воды на впрыск, кг/с; ^по> ^по ~~ энтальпия пара на входе и выходе пароохладителя, кДж/кг; Д/гв, Д/гп — энтальпия недогрева воды до насыщения и перегрева насыщенного пара до окончательной температуры кДж/кг; г — теплота парообразо­вания, кДж/кг. В результате осуществления впрыска воды в пар расход пара после пароохладителя возрастает на значение DBпр. Разность Ahno — hfno — — называют удельным теплосъемом в пароохладителе. Он составляет обычно (в целом на весь пароперегреватель) Ahno = 60-85 кДж/кг или в пересчете на изменение температуры Atuo — 30-45°С.

Расход воды на впрыск в пределах пароохладителя можно определить, составив тепловой и материальный баланс пароохладителя:

D'Xo + Азпр/гвпр - Фи + АичЖо - (7.13)

Здесь дополнительно /гвпр — энтальпия воды, поступающей на впрыск, кДж/кг.

Уравнение (7.13) позволяет определить необходимый расход воды на впрыск, если задан удельный теплосъем в пароохладителе Ahno:

А)

Рис. 7.11. Изменение температуры перегретого пара при различном размещении па­роохладителя в тракте пара: а — общая схема установки впрыскивающих устройств; б — изменение температуры пара; 1-3 — места установки пароохладителей и изме­нение температуры пара в тракте пароперегревателя /пс; 4 — предельнодогіустимая температура металла поверхности; РП — радиационный перегреватель; КП — кон­вективный перегреватель; fH. n, U. n — температура. насыщенного и перегретого пара.

Пароохладитель можно устанавливать за пароперегревателем, в рас­сечку между ступенями пароперегревателя, либо на стороне насыщенного пара (рис. 7.11). При установке пароохладителя на выходе из него обеспечи­вается надежное поддержание заданной температуры пара перед турбиной, но металл пароперегревателя в его выходной части остается не защищен­ным от высокой температуры пара, и потому такой метод применять нельзя. Установка пароохладителя по остальным вариантам защищает металл па­роперегревателя. Однако по мере удаления впрыскивающего устройства от выхода из перегревателя возрастает инерционность регулирования и сни­жается точность поддержания температуры.

Обычно для регулирования температуры пара используют не один, а два-три пароохладителя, установленные между отдельными пакетами пе­регревателя (рис. 7.12). Один из них устанавливают чаще всего перед шир - мовым перегревателем ШП (или в рассечку его) для обеспечения надежной работы металла этой сильно теплонапряженной поверхности. Этот впрыск является наибольшим по воздействию — A ft/ = (0,5-0,6)Aftno, ег0 До­полнительная задача состоит в стабилизации энтальпии пара на выходе из радиационных поверхностей с учетом неравномерности тепловыделения по стенам топки. Второй рекомендуется устанавливать перед конвективными пакетами перегревателя — для стабилизации температуры пара после ширм. На барабанных котлах обычно этот пароохладитель отсутствует, а на пря­моточных при его установке теплосъем принимают Aft// = (0, 2-0, 3)Aftno - Последний пароохладитель является подрегулирующим, он устанавлива­ется перед выходным пакетом перегревателя КП-2, имеющим небольшое тепловосприятие по пару (120-200 кДж/кг). Его задача — окончательно ста­билизировать температуру перегретого пара на выходе из котла. Расчетное количество впрыскиваемой воды составляет (0,05 - i - 0,07)-D„OM на прямо­точных котлах и до 0,1 DH0M на барабанных.

Впрыскивающие пароохладители требовательны к качеству воды, ис­пользуемой для впрыска. Прямоточные паровые котлы питают в основном очищенным конденсатом и обессоленной добавочной водой, в связи с чем их оборудуют впрыскивающими пароохладителями, использующими пита­тельную воду. В барабанных паровых котлах при сильно минерализованной питательной воде конденсат для впрыска получают в самом котле за счет конденсации части насыщенного пара, отбираемого из барабана котла. Та­кой способ получения качественной воды для впрыска называют схемой впрыска собственного конденсата (рис. 7.13). Конденсация насыщенного пара происходит за счет отвода теплоты к питательной воде, поступающей затем в экономайзер. Установленный в нижней части конденсатора сбор­ник выдает конденсат на впрыски в пароохладители, а избыток его через линию перелива возвращается в барабан. Для увеличения перепада давле­ния на впрыскивающем устройстве в этом случае рекомендуется защитную рубашку выполнять в форме сопла Вентури, обеспечивающей в узком ее сечении снижение статического давления пара (рис. ,7.10, б).

Паропаровой теплообменник. Для регулирования темпе­ратуры промежуточного перегрева пара часто применяют теплообменники, в которых некоторая доля теплоты пара высокого давления передается пару, поступающему на вторичный перегрев. Их называют паропаровыми тепло­обменниками (ППТО).

Первая часть пароперегревателя высокого давления, находящаяся до ППТО, обладает в основном радиационной характеристикой, а промежу­точный перегреватель является конвективным (рис. 7.14). При снижении нагрузки на котле температура пара высокого давления после прохождения радиационной части перегревателя перед ППТО будет несколько возрастать, а в конвективном промежуточном перегревателе — снижаться. Изменение тепловосприятия ППТО обеспечивается пропуском части вторичноперегре- ваемого пара помимо ППТО через байпасную линию (Б) с регулирующим клапаном. Если уменьшить расход пара через байпасную линию (увеличить через ППТО), то температура пара в точке смешения за ППТО (или что то же самое — перед конвективной поверхностью перегревателя) повысит­ся, компенсируя снижение тепловосприятия конвективной поверхности при пониженной нагрузке.

Секция паропарового теплообменника состоит из системы трубок диаметром 25-35 мм, помещенных в коллектор диаметром 200-250 мм (рис. 7.15). Для лучшей компенсации температурных удлинений трубной системы и компактности устройства теплообменнику придают V-образную форму. Внутри трубок движется пар высокого давления, а в объеме коллек­тора между ними противотоком — пар промежуточного перегрева.

В мощных паровых котлах число параллельно включенных секций ППТО достигает нескольких десятков. Диапазон регулирования темпера­туры пара в ППТО составляет 30-40°С.

Паропаровые теплообменники можно рассматривать как часть поверх­ности нагрева промежуточного пароперегревателя, так как через них всегда проходит часть потока пара. По тракту вторичноперегреваемого пара их устанавливают перед входом в конвективную поверхность.