Регулирование температуры пара

РАДИАЦИОННЫЕ И ШИРМОВЫЕ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛИ

При высоких параметрах пара возникает необходимость размещения в топке радиационного или ширмового паропе­регревателя. Радиационный пароперегреватель барабан­ных котлов обычно устанавливают на потолке топки, а если этой поверхности недостаточно — и на вертикальных ее стенках по всей их высоте. Обычно размещают паропере­греватель на стенках, на которых установлены горелки, чаще на фронтовой стенке.

Радиационные пароперегреватели работают с больши­ми тепловыми нагрузками, поэтому температура металла их труб выше, чем у конвективных пароперегревателей, и превышает температуру пара на 100—150 °С. В связи с этим радиационные пароперегреватели обычно применя­ют для частичного перегрева пара, завершение которого осуществляется в конвективном пароперегревателе. На­дежное охлаждение труб достигается применением высокой скорости пара (до 30 м/с).

Преимуществами радиационных пароперегревателей являются меньшая, чем у конвективных пароперегревате­лей, удельная площадь поверхности нагрева и отсутствие сопротивлений по газовой стороне.

Ширмовой пароперегреватель представляет собой сис­тему трубок, образующих плоские плотные пакеты с вход­ными и выходными коллекторами. Ширмы размещают вертикально или горизонтально в верхней части топки с рас­стоянием между коллекторами 700—1000 мм.

Рис. 26. Вертикальный ширмовый пароперегрева­тель:

А — клинообразная форма низа ширмы; б — горизонтальная форма низа ширмы; 1 — труба ширмы; 2 — камеры (коллекто­ры); 3 — обвязочные трубы; 4 — хомут

На рис. 26 показана конструкция ширм, у которых трубки ширм висят на коллекторах, подвешенных к карка­су. Постоянство взаимного расположения ширм в топке обеспечивается соединением хомутами попарно выступаю­щих соседних труб в месте их соприкосновения. Преимуществом вертикальных ширм является стекание налипше­го на них шлака по мере утолщения его слоя.

Горизонтальные ширмы применяются преимущественно в прямоточных котлах.

В котлах большой мощности тепловосприятие ширмовых пароперегревателей может составлять до 50 % всей теплоты, необходимой для перегрева пара. Использование ширмовых пароперегревателей уменьшает площадь по­верхности нагрева настенных радиационных пароперегре­вателей и улучшает использование объема верхней части топочной камеры.

В процессе эксплуатации котла температура перегрето­го пара может меняться вследствие изменения удельного тепловосприятия пароперегревателя. Наибольшее влияние на температуру перегретого пара оказывает нагрузка кот­ла. Температура перегрева пара зависит также от темпера­туры питательной воды, избытка воздуха в топке, шлако­вания и загрязнения экранов и пароперегревателя, от характеристик топлива. В радиационном пароперегревате­ле с повышением нагрузки температура перегрева пара снижается, так как удельное тепловосприятие пароперегре­вателя возрастает в топке медленнее, чем увеличивается нагрузка. В конвективном пароперегревателе количество проходящих через него продуктов сгорания увеличивается почти пропорционально увеличению нагрузки, одновремен­но повышается и температура на выходе из топки. Соот­ветственно увеличиваются коэффициент теплоотдачи в па­роперегревателе и температурный напор. В результате удельное тепловосприятие пароперегревателя растет быст­рее, чем нагрузка котла, и температура перегрева пара возрастает. На рис. 27 показана зависимость температуры пере­грева пара от нагрузки котла для радиационного и конвек­тивного пароперегревателей. Из графика видно, что при соответствующем соотношении радиационной и конвектив­ной частей пароперегревателя можно иметь постоянную температуру пара при различной нагрузке котла.

Рис. 27. Зависимость темпе­ратуры перегрева пара от на­грузки котла (без регуляторов температуры перегрева пара):

1— радиационный пароперегрева­тель; 2 — конвективный паропере­греватель

В барабанных котлах при снижении температуры пита­тельной воды расход топлива и продуктов сгорания увели­чивается, что повышает скорость газов в пароперегревате­лях и увеличивает коэффициент теплоотдачи. Следова­тельно, при неизменном расходе пара повышается темпера­тура его перегрева. В прямоточных котлах снижение тем­пературы питательной воды приводит к уменьшению поверхности нагрева перегревательной зоны и температура перегрева пара снижается.

Рост избытка воздуха в топке уменьшает долю тепло­ты, передаваемой радиацией в топки, и увеличивает объем и скорость продуктов сгорания, проходящих через паропе­регреватель. В результате повышается температура пере­грева пара.

Повышение влажности твердого топлива при неизменной паропроизводительности котла увеличивает объем продуктов сгорания, проходящих через пароперегре­ватель, и его удельное тепловосприятие, за счет чего также повышается температура перегрева пара.

Шлакование экранов в топке вызывает повышение температуры продук­тов сгорания перед пароперегревателем и температуры пе­регрева пара. Загрязнение пароперегревателя вызывает ее снижение.

В прямоточных котлах поверхность нагрева пароперегревательной зоны меняется и зависит от эксплуатацион­ных факторов.

Поддержанием соотношения расхода воды и топлива можно обеспечить неизменную температуру пе­регрева пара. Вместе с тем небольшое изменение расхода топлива вызывает существенное изменение температуры пара вследствие малой аккумулирующей способности котла.

В соответствии с ГОСТ на турбины установлены допус­тимые отклонения температуры, перегрева пара от номинального значения в пределах от +10 до —15°С в котлах среднего давления и от +5 до —10 °С в котлах высокого давления. Применяемые системы и конструкции паропере­гревателей в различных условиях эксплуатации не могут обеспечить поддержание температуры пара в допустимых пределах. В связи с этим энергетический котел должен иметь устройство для регулирования температуры пара. При этом номинальная температура перегретого пара пос­ле первичного и промежуточного пароперегревателей долж­на обеспечиваться в диапазоне нагрузок котла 70—100 % при допустимых изменениях всех других факторов, влияю­щих на температуру перегрева пара.

В современных котлах применяют два способа регули­рования температуры пара: паровое и газовое. При паро­вом регулировании температура пара поддерживается по­стоянной путем изменения степени его охлаждения или изменения энтальпии пара, поступающего в пароперегре­ватель или в отдельные его ступени. При газовом регули­ровании осуществляется воздействие на тепловосприятие пароперегревателя за счет изменения передачи теплоты от газов к его поверхности нагрева.

ЛЕКЦИЯ 11(29)

Дата добавления: 2014-01-11