Расчет котлов и котельных установок

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПЕРЕГРЕВА ПАРА

Паро-паровой теплообменник (ППТО) нашел применение благодаря особенностям теплообмена в радиационных и конвектив­ных поверхностях. Если перегреватель высокого давления имеет развитую радиационную поверхность, то температура в нем при уменьшении нагрузки котла будет расти. Получающийся избыток теплоты в тракте высокого давления передается промежуточному пару в паро-паровом теплообменнике.

Более распространенной является схема с регулированием байпасом 5 количества подаваемого в ППТО 3 вторичного пара (рис. 146). ППТО является частью поверхности нагрева пара про­межуточного перегревателя 4, обеспечивающей на номинальном режиме прирост энтальпии до 160—170 кДж/кг. Размещается ППТО вне газового тракта. По тракту пара высокого давления ППТО включают после СРЧ 1 (или ВРЧ). Снижением темпера­туры пара после теплообменника облегчаются условия работы металла труб ВРЧ 2 (или ширм при включении после ВРЧ). Данный способ регулирования применяют в прямоточных котлах при сжигании твердых топлив.

Рециркуляция продуктов сгорания в количестве г как сред­ство регулирования температуры перегрева может быть осуще­ствлена двумя путями: в активную зону горения в количестве гя через горелки 2 или в верхнюю часть топки в количестве гв — через специальные сопла-шлицы 3 (рис. 147). Отбор газов на ре­циркуляцию осуществляется дымососом 1 за экономайзером 7. Ввод газов рециркуляции в нижнюю часть топки увеличивает

Объем газов, снижает адиабатную темпе - / 2 ратуру горения, а следовательно, интен­

Сивность радиационного теплообмена, тепловосприятие топки и повышает тем­пературу газов на выходе из котла. Все это усиливает теплообмен в конвектив­ных поверхностях и повышает темпера­туру пара.

Рециркуляцией газов можно не толь­ко поддерживать температуру перегрева

Рис. 147. Схема ввода газов рециркуляции в топку:

1 — дымосос рециркуляции; 2 — горелка; 3 — шлицы верхнего ввода газов; 4 — ширма; 5 — перегреватель; 6 — промежуточный перегреватель; 7 — экономайзер

Рис. 148. Изменение температуры газов на выходе из топки дт и относительного тепловосприятия Д£/Д£г =0 поверхностей от количества газов гв рецирку­ляции (позиции см. рис. 147)

На заданном уровне, но и улучшить работу наиболее тепло - напряженных участков топки котлов — НРЧ. Нижняя ре­циркуляция газов получила широкое распространение на газомазутных котлах. Применение ее на котлах, работающих на твердом топливе, ограничено, так как с уменьшением темпера­туры в активной зоне горения может ухудшиться его воспламене­ние. Целесообразность применения нижней рециркуляции для твердых топлив ограничена величиной Уг > 40 % и QE >. > 14 МДж/кг.

Ввод газов рециркуляции в количестве гв в верхнюю часть топки не влияет на топочный режим, но ведет к снижению темпе­ратуры газов Фт на выходе из топки (рис. 148). Объем дымовых газов и их скорость при этом возрастают. При уменьшении тепло­восприятия ширм 4 (см. рис. 147) несколько увеличивается тепло­восприятие в последующих поверхностях перегревателя (кривые 5 и 6, рис. 148). В итоге обеспечивается повышение температуры перегрева пара. Ввод рециркуляции в верхнюю часть топки поз­воляет облегчить температурные условия работы труб ширм.

Данный способ регулирования применяется при сжигании газа, мазута, твердых топлив, в основном как дополнительный в сочетании с ППТО (по промежуточному перегреву) и впрысками воды по тракту высокого давления.

Следует отметить, что рециркуляция газов в пылеугольных котлах обусловливает увеличение концентрации золы по газо­вому тракту и абразивное изнашивание поверхностей. Доля

/

I JL

? f> я

Газов верхней рециркуляции для газомазутных котлов при номи­нальной нагрузке гв = 5-4-8 %; нижней гн = 15 %. По условию устойчивого горения топлива гн 60 %. Для твердых топлив гв = 104-15 %, а г„ = 5 4-6 %.

К недостаткам метода регулирования с помощью рециркуля­ции газов следует отнести некоторое повышение температуры уходящих газов при снижении нагрузки, необходимость ис­пользования дополнительного оборудования и увеличенный расход электроэнергии на собственные нужды.

Байпасирование продуктов сгорания осуществляется с по­мощью регулирующих шиберов 3 (рис. 149, а) или регулирующих дымососов 4 (рис. 149, б). Опускной газоход котла разделен на части, в которых расположены промежуточные перегреватели 1 (один—два газохода) и экономайзер 2. При снижении нагрузки в крайние газоходы обеспечивается подача большей доли газа, по сравнению со 100 %-ной нагрузкой котла. Это способствует поддержанию температуры перегрева на требуемом уровне. Не­достаток метода — усложнение, а следовательно, повышение стои­мости конструкции.

Регулирующая поверхность нагрева. Котлы, например, паро­производительностью 640 и 670 т/ч, для регулирования темпера­туры промежуточного перегрева оснащены регулирующими (до­полнительными) поверхностями нагрева, размещенными в опуск­ном газоходе. Расход пара при номинальной нагрузке через них минимален или вообще отсутствует (£)д = 0, QH = 0). При снижении нагрузки пропуск пара через регулирующую поверх­ность увеличивается, а через байпас уменьшается. Благодаря получению дополнительного количества теплоты температура промежуточного перегрева поддерживается постоянной.

Регулирование температуры перегрева с помощью горелок и воздушного режима основано на том, что тепловосприятие топки определяется местоположением факела. Чем ниже относительный уровень расположения горелок по отношению к высоте топки, тем меньше температура Фї газов на выходе и больше ее тепло - 244
восприятие. Изменить зону максимальных температур можно применением поворотных горелок или многоярусной их компо­новкой (на пониженных нагрузках можно перейти на работу верхнего яруса горелок). Это позволяет регулировать темпера­туру перегрева в пределах до 15 °С. Рассмотренные способы являются вспомогательными. Их применяют в комбинации с дру­гими способами регулирования.

Увеличением избытка воздуха в топке можно уменьшить теп­ловосприятие топки и передать часть теплоты, не воспринятой экранами, перегревателю. Однако такой способ нельзя признать экономичным ввиду роста потерь с уходящими газами и расхода электроэнергии на тягу и дутье.