Паровые котлы ТЭС

Тепловая схема котла

В котле поверхности нагрева соединены между со­бой по внешней и внутренней средам, образуя сложную комплексную систему. Напомним, что в целях достиже­ния наивысшей экономичности и надежности температу­ра продуктов сгорания в ряде точек газового тракта, воды и пара водопарового тракта и воздуха в воздуш­ном тракте должна поддерживаться в определенных пределах. Так, температура продуктов сгорания на вы­ходе из топки определяется видом топлива и его харак­теристиками (см. § 7.1). Температура уходящих газов определяется в результате технико-экономических рас­четов (см. § 6.2). Температура газов в зоне размещения промежуточного пароперегревателя по условиям надеж­ности металла на беспаровом режиме не должна пре­вышать 850°С (см. § 18.2). Надежность наиболее тепло - напряженных выходных пакетов пароперегревателя при заданных выходных параметрах пара определяется до­пустимой температурой металла, из которого выполнена поверхность нагрева, что при прочих равных условиях требует расположения этой части пароперегревателя в определенной температурной зоне газового потока и выбора соответствующей схемы пароперегревателя (см. § 18.3). По условиям устойчивого протекания гидроди­намических процессов в интенсивно обогреваемых топоч­ных экранах прямоточных котлов нельзя допускать по­ступление в них двухфазной смеси. Поэтому конвектив­ный экономайзер должен выдавать не пароводяную смесь, а воду с определенным запасом до кипения (см. § 11.2). При СКД для обеспечения надежной работы поверхности нагрева в зоне большой теплоемкости рабо­чей среды возникают определенные специфические тре­бования по месту ее размещения в топочной камере. По условиям надежной работы переходная зона котлов ДКД, в которой концентрируется основная масса внут­ренних отложений, должна располагаться в области уме­ренного обогрева. Выбор температуры горячего воздуха, определяемый характеристиками топлива, требует приме­нения того или иного типа воздухоподогревателя (см. § 19.3).

В результате создается система граничных условий или опорных точек, в которую должны вписываться отдельные поверхности нагрева. Выбор опорных точек по существу означает распределение приращения энталь­пии рабочей среды между этими поверхностями нагрева и рациональное их размещение вдоль потока продуктов сгорания, т. е. выбор тепловой схемы котла.

Тепловой схемой котла называют размещение паке­тов поверхностей нагрева вдоль потока газов и их вза­имную коммуникацию. При выборе этой схемы жела­тельно соблюдать два условия: для сохранения высоких температурных напоров рабочее тело с более высокой температурой должно омываться продуктами сгорания также с более высокой температурой; необходимо при­менить противоток рабочего тела и продуктов сгорания. Однако выполнение этих требований не всегда возмож­но. Так, тепловые нагрузки радиационных поверхностей нагрева, расположенных в зоне работы горелок, могут достигать огромных значений, что понижает надежность работы металла. Поэтому в зоне интенсивного обогрева располагают поверхности с пониженной температурой рабочей среды, подогревательные и парообразующие по­верхности, а также «холодные» пакеты пароперегрева­теля; выходные пакеты располагают в зонах с умерен­ной температурой продуктов сгорания.

При значительных тепловосприятиях отдельных по­верхностей нагрева (чаще пароперегревателей) в инте­ресах обеспечения надежности (уменьшения тепловой разверки и лучшего перемешивания потока) их делят на несколько последовательно включенных участков с мень­шим тепловосприятием (см. рис. 18.10 и 18.11).

Ограниченные возможности тепловосприятия настен­ных топочных экранов в агрегатах большой мощности привели к необходимости применения двусветных экра­нов (см. § 7.1) и ширмовых пароперегревателей (см. § 18.1). Они снижают температуру продуктов сгорания на выходе из топки до необходимого уровня.

В очень мощных барабанных котлах тракт перегре­ва пара, а в прямоточных котлах весь водопаровой тракт выполняют в виде нескольких автономно регули­руемых потоков. Число потоков, исходя из удобств авто­матизации, выбирают равным двум, четырем. Разделение водопарового тракта на потоки снижает тепловую не­равномерность по ширине котла, уменьшает диаметр трубопроводов, но усложняет и удорожает конструкцию агрегата, увеличивает число единиц арматуры, услож­няет автоматизацию.

В качестве примеров рассмотрим тепловые схемы барабанного и прямоточного котлов. В барабанном кот­ле (рис. 21.7) применен двухступенчатый подогрев воз­духа и соответственно двухступенчатый подогрев пи-

1 — парообразующие поверхности (топочные экраны); 2 —ШПП; 3 и 4 — горячая и холодная ступени КПП; 5 и 7 — вторая и пер­вая ступени экономайзера; 6 и 8 — вторая и первая ступени ТВП.

Тательной воды, которая после второй ступени эконо­майзера поступает в барабан. На стенах топочной ка­меры расположены парообразующие экраны, составляю­щие вместе с необогреваемыми опускными трубами кон­туры циркуляции. Насыщенный пар после сепарации в барабане поступает в пароперегреватель. Пароперегре­ватель состоит из последовательно включенных по пару радиационного и ширмового элементов и двух конвек­тивных пакетов, включенных по смешанной схеме, но с расположением выходного пакета в зоне более высо­кой температуры. Впрыски для регулирования темпера­туры перегрева пара на схеме не показаны. Ординаты на графике (вертикальная штриховка) изображают тем­пературные напоры, в которых работают поверхности нагрева. Видно значительное снижение температурных напоров по мере движения газов к выходу.

В прямоточном котле, тепловая схема которого по­казана на рис. 21.8, предусмотрен одноступенчатый по­догрев воздуха в вынесенном за пределы котла РВП и одноступенчатый подогрев питательной воды в эконо­майзере. Подогретая в экономайзере вода поступает в НРЧ, откуда рабочая среда направляется сначала в СРЧ, затем в первый пакет ШПП, ВРЧ, второй пакет ШПП и, наконец, КПП, откуда выходит перегретый пар заданных параметров. Предусмотрены два впрыска воды в пар для регулирования температуры свежего пара.

Промежуточный перегрев пара осуществляется в двух пакетах пароперегревателя, включенных по смешанной схеме и расположенных в конвективной шахте. Регули­рование температуры вторично-перегретого пара на схе­ме не показано.