КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Особенности отложения примеси в прямоточном котле докритического давления

Особенностью отложения примеси в прямоточном котле докритическо­го давления является полное упаривание воды в испарительных поверхно­стях нагрева и, соответственно, повышение концентрации примеси в жид­кой фазе.

Представим прямоточный котел ДКД в виде трубы, на вход которой подается питательная вода, а на выходе — перегретый пар (рис. 12.63). По ходу рабочей среды имеются экономайзерный (эк), испарительный (исп) и перегревательный (пе) участки.

На испарительном участке происходит испарение воды, при этом часть примеси переходит в паровую фазу, а основное количество примеси оста­ется в жидкой фазе двухфазного потока.

Напишем баланс примеси в пароводяной смеси

Спв = Сж(1-х) + Спх, (12.101)

Где С'ж, Сп — концентрация примеси в жидкой и паровой фазах; х — массо­вое паросодержание.

Преобразуем формулу (12.101):

А, в=Сж-(Сж-С,)л^ (12.102)

12.7. Закономерности отложения примеси в паровых котлах где Кр — коэффициент распределения примеси

С,

Сж

Рис. 12.63. Принципиальная схема прямоточного котла докритического давления.

Из (12.102) определим относительное изменение концентрации приме­си 7Ж в жидкой фазе:

Сж

7ж =

Спв (1 - (1 - Кр)х) Для паровой фазы аналогично:

Сп_

Спв

(1 - (1 - Кр)х) Для сильных электролитов Кр < 1, тогда

1

(1-х)'

В этом случае при х —> 1 концентрация бесконечно растет (рис. 12.64).

У слабых электролитов Кр составляет сотые и десятые доли, что су­щественно снижает концентрацию примеси в жидкой фазе и увеличивает в паровой (рис. 12.64). При Кр = 1 7Ж = 7„ — 1, вся примесь из во­ды, в принципе, может перейти в пар. Это условие отвечает критическому давлению.

17 Котельные установки

Из рис. 12.64 видно, что даже при Кр = 0,2 концентрация примеси в жидкой фазе при х = 1 в 5 раз больше концентрации в питательной воде.

Растворимость примеси в пароводяной смеси уменьшается от раство­римости в воде на линии насыщения С® до растворимости в паре

Спв = с°ж( 1 - х) + С°пх = - (С2 - CnV (12.106)

На рис. 12.65 показано изменение растворимости по длине обогре­ваемой трубы. Возьмем концентрацию примеси в питательной воде Ст меньше, чем минимум растворимости в паре (С„ )мнн (если больше — рас­суждения будут аналогичны). По мере испарения воды Сж увеличивается и в каком-то сечении будет Сж > С®в, т. е. начнется отложение примеси на стенке трубы. Отложение примеси будет происходить до сечения, где находится (С„)мш. На рис. 12.65 показаны две кривые для Сж. Для кри­вой 1 диапазон отложений мал, но величина их большая (рис. 12.65,6). У второй кривой диапазон отложений больше, а максимальная величина — меньше. Характер отложений зависит от давления, концентрации примеси, коэффициента распределения и других факторов.

При малых тепловых нагрузках (паровые котлы малой мощности на низкое давление), когда кризис кипения происходит при больших значе­ниях х, характер отложений аналогичен кривым 1 на рис. 12.65. В этом

Случае имеет смысл зону интенсивных отложений (х > 0,75-0,8) выне­сти из топки в конвективную шахту, где тепловой поток ниже в несколько раз. Такую поверхность нагрева называют переходной зоной. В ней проис­ходит доиспарение воды и частичный (на 20-30°С) перегрев пара. Назна­чение переходной зоны состоит в накапливании отложений на внутренней поверхности труб до величин, предельнодопустимых для температурного режима труб. В переходной зоне на единицу поверхности можно допустить отложений больше во столько раз, во сколько в ней меньше тепловой по­ток (по сравнению с топочными экранами, при одинаковых марках стали) (индексы: кш — конвективная шахта, т — топка):

Аіш =

При высоких тепловых потоках и высоком давлении среды диапазон отложений сильно расширяется и организовать переходную зону практи-

ГЛАВА 12

Чески не удается. К тому же основная масса примеси выпадает на стенку в зоне кризиса теплопередачи 2-го рода, г. е. при относительно низких зна­чениях массового паросодержания.