Котельные установки

В топках с жидким шлакоудалением температуру в нижней части топочной камеры поддерживают такой, чтобы обеспечить не только полное расплавление шлаков, но и удаление их в жидком виде из топки. В топках с жидким шлакоудалением благодаря более высокой т-ре горения улучшается сгорание топлива и немного снижаются потери с недожогом. Вместе с тем, вследствие увеличения удаляемого через летку шлака и более высокой его температуры, возрастает потеря с физической теплотой шлака. Более высокий % улавливания золы позволяет по условиям износа металла повысить скорость продуктов сгорания в конвективных газоходах, что интенсифицирует теплообмен и уменьшит габариты и затраты металла  поверхностей нагрева. Основной недостаток топок – опасность застывания шлака при пониженной нагрузке котла, отсюда ограничения Д_мин. Повышение т-ры горения ведет к повышению образования вредных составляющих газов, например, оксидов азота.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35. Цель и методы интенсификации радиационного теплообмена в топках котлов.

Увеличение удельной тепловой нагрузки радиационной поверхности может быть достигнуто в основном повышением адиабатной температуры горения.

(Адиабатическая температура горения — это температура продуктов, достигаемая при полном протекании химических реакций и установлении термодинамического равновесия.)

В меньшей степени  на эффективность радиационного теплообмена влияет температура продуктов сгорания на выходе из топки и коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева экранов и ширм. Повышение адиабатной температуры горения данного топлива возможно путем снижения коэффициента избытка воздуха, уменьшения потерь от химического недожога и повышения температуры воздуха, используемого для сжигания топлива.

   Повышение температуры  воздуха возможно в пределах, ограниченных технико-экономическими условиями распределения тепловосприятия в элементах котла, надежностью работы воздухоподогревателя и механических топок при слоевом сжигании топлива. Температура продуктов сгорания на выходе из топки в значительной мере определяет общие технико-экономические характеристики котла, в том числе надежность и бесперебойность его работы. При сжигании твердого топлива повышение температуры продуктов сгорания на выходе из топки лимитируется условиями шлакования поверхностей нагрева экранов и расположенных за топкой поверхностей нагрева. При сжигании мазута и газа температура продуктов сгорания на выходе из топки определяется рациональным распределением тепловосприятия радиационных и конвективных поверхностей нагрева. Коэффициент тепловой эффективности может быть повышен за счет увеличения углового коэффициента x поверхности нагрева, в частности, путем применения двухсветных экранов и ширм, а также за счет поддержания чистыми поверхностей нагрева при систематической их очистке от загрязнений обдувкой или за счет механического воздействия на трубы.

 

 

36. Методы интенсификации конвективного теплообмена в котлах.

Интенсификация конвективного  теплообмена возможна путем повышения скорости теплоносителя, в первую очередь продуктов сгорания, а также уменьшением диаметра труб d или диаметра эквивалентного канала d_э. При этом коэффициент конвективной теплоотдачи α_к возрастает пропорционально скорости газов в степени 0,6-0,8 и обратно пропорционально определяющему размеру d в степени 0,4-0,2 в зависимости от расположения труб по отношению к потоку газов. Соответственно сокращаются необходимые конвективные элементы котла. Однако при повышении скорости газов имеет место увеличение аэродинамического сопротивления поверхности нагрева, пропорциональное квадрату скорости газов, и соответственно повышение расхода энергии на тягу. В связи с этим возникают экономически целесообразные пределы повышения скорости газов, лимитируемые также (при сжигании твердого топлива) условиями износа поверхности нагрева.

Более широко используется второй путь повышения эффективности конвективной теплопередачи – уменьшение диаметра труб и эквивалентных каналов. При уменьшении диаметра труб аэродинамическое сопротивление трубных пучков при неизменной скорости газов даже несколько уменьшается. Уменьшение диаметра труб, применяемых для конвективных поверхностей нагрева, является одной из характерных тенденций развития конструкций котлов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37. С какой целью применяется продувка в котлах с естественной циркуляцией? Виды продувок.

 

 

 

 

 

38. Что дает применение ступенчатого испарения в котлах с естественной циркуляцией?

В целях уменьшения потерь теплоты с продувкой надо стремиться к уменьшению кол-ва выводимой из котла воды. Эффективный метод снижения продувки - ступенчатое испарение воды. Сущность - испарительная система котла разделяется на ряд отсеков, соединенных по пару и разделенных по воде. Питательная вода подается только в первый отсек. Для второго отсека питательной водой служит продувочная вода из первого отсека. Продувочная вода из второго отсека поступает в третий отсек и т.д.

Продувку котла осуществляют из последнего отсека - 2-го при двухступенчатом испарении, 3-го - при трехступенчатом испарении и т.д. Т.к. концентрация солей в воде 2-го или 3-го отсека значительно выше, чем воде при одноступенчатом испарении, для вывода солей из котла требуется меньший процент продувки. Системы ступенчатого испарения и продувки обычно выполняют из 2 или 3 отсеков. Повышение солесодержания воды при нескольких ступенях испарения происходит ступенями и в пределах каждого отсека устанавливается постоянным, равным выходному из данного отсека. При двухступенчатом испарении система делится на две неравные части - чистый отсек, куда подается вся питательная вода и вырабатывается 75-85% пара, и солевой отсек, где вырабатывается 25-15% пара.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39. Как рассчитывается движущий и полезный напор в контуре с естественной циркуляцией?

 

 

 

 

40. Порядок расчета скорости циркуляции.

Для пароводяной смеси  удобно пользоваться приведенными скоростями воды и пара, представляющими собой отношение объемного расхода воды или пара к полному сечению трубы, м/с:

     

Всего в трубе протекает пароводяной смеси G = G^’ + G^’’.

Скорость  циркуляции, т.е. скорость, которую имела бы вода при температуре насыщения, если бы она протекала через данное сечение трубы при массовом расходе, равном расходам пароводяной смеси, м/с:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41. Какие существуют способы регулирования температуры перегретого пара?

Регулирование температуры  пара высокого давления 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 0,5D_НОМ без каких-либо воздействий обеспечить номинальный перегрев пара. При нагрузках выше 0,5D_НОМ излишний перегрев пара снимается в пароохладителях. В прямоточных котлах при более низких нагрузках поддержание номинальной температуры обеспечивается изменением соотношения B_К/G_П.В.

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

Регулирование промежуточного перегрева пара обеспечивается путем догрева пара при нагрузках ниже номинальной. Для этих целей применяются как паровые, так и газовые методы регулирования

Газовое регулирование применяется  для поддержания требуемой температуры пара промежуточного перегрева путем догрева пара при пониженной нагрузке. В этом случае конвективная поверхность устанавливается таких размеров, чтобы при номинальной нагрузке была обеспечена заданная температура пара, а при пониженной нагрузке расход газов через поверхность увеличивался. Газовое регулирование вызывает дополнительные расходы энергии на тягу и увеличение потерь теплоты с уходящими газами. Определенное влияние изменение расхода газов оказывает на температуру перегрева свежего пара, что усложняет эксплуатацию.

Рециркуляция продуктов сгорания обеспечивается возвратом части газов V_РЦ из газохода после экономайзера с температурой θ_РЦ = 350…450°С в топочную камеру. В результате ввода рециркулирующих газов в топку происходит снижение температуры горения в топке, уменьшение тепловосприятия топочных экранов и увеличение тепловосприятия конвективных поверхностей. В итоге в среднем 1% рециркуляции газов обеспечивает повышение температуры пара на 1,0…1,5°С.

Регулирование температуры  вторично перегреваемого пара путем байпасирования продуктов сгорания можно осуществить в двух вариантах - с использованием холостого газохода между пакетами пароперегревателя и перераспределением продуктов сгорания по параллельным заполненным газоходам, в одном из которых расположена поверхность перегревателя. Регулирование расхода продуктов сгорания можно осуществить газовыми заслонками (шиберами). Еще лучше вариант без применения заслонок, когда изменение расхода газов по газоходам конвективной шахты обеспечивается дымососами.

С учетом инерционности  газового регулирования в мощных котлах этот метод применяется совместно с паровым.