Как вибирются продольные и поперечные шаги, количество параллельные шаги, количество параллельно включенных труб в пароперегревателях?

Как вибирются продольные и поперечные шаги, количество параллельные шаги, количество параллельно включенных труб в пароперегревателях?

Для ШПП: поперечный шаг S₁ выбираются таким чтобы при всех возможных режимах работы котла не было бы шлакования. ШПП: S₁=500…1100мм. Число параллельно включенных труб в ШШП определяют из условия обеспечения приемлемого значения коэффициента теплоотдачи со стороны пара α₂(для этого достаточно обеспечить pw=800-1000кг/м²с), тогда по диаметру, расходу пара и pw находим число параллельно включенных труб n.

Для шахматных пучков наибольшее значение коэффициента теплоотдачи конвекции α₂ имеют пучки у которых S₂/d меньше 1.5, а S₁/d больше 2.5. Однако для газа плотных котлов выполнить конвективные пароперегреватели с указанными шагами не всегда удается, по этому выбор S₁ согласуется с поперечным шагом потолочного экрана. Кроме того выходные пакеты КПП, расположены после ШПП, по условиям обеспечения бесшлаковочной работы, рекомендуется выполнить коридорным, с увеличением шагов S₁/d=4…5. Для КПП -число 11 труб.

23. Как изменится температура перегретого пара в барабанном паровом котле от нагрузки (без учета работы регулятора).

Применяют схемы с перебросом пара.

Почему в современных паровых котлах пароперегреватели выполняют комбинированными?

Потому что стремятся получить радиационную регулировочную характеристику, но полностью радиационный ПП получить нельзя не хватает лучистого тепла.

Позволяет снизить расходы на впрыск.

ДОПОЛНЕНИЕ 26

Какие способы регулирования используются для пара промежуточного перегрева?

Влияние паро-парового теплообменника на тепловую схему

Так как промежуточный пароперегреватель находится в зоне температур ‹ 850˚С, то его характеристика чисто конвективная.

Ели не учитывать изменение тепловосприятия пароперегревателя высокого давления, вызванное применением регуляторов, то:

 

А если учитывать, то:

- впрыск питательной воды;

- впрыск собственного конденсата;

;  ;

Нагрузка на пароперегреватель высокого давления сильно возрастает, и возникают проблемы по обеспечению надежности температурного режима пароперегревателя высокого давления.

Варианты включения ППТО

;  

 

Т.к перепад давления на тракте низкого давления не должен превышать 2-3атм., то увеличивать коэффициент теплопередачи «к» за счет скорости пара нельзя. Поэтому тепловой поток «q» можно увеличивать только за счет температурного напора.

Наибольшее значение средней температуры пара высокого давления в ППТО будет, если подключить его за пароперегревателем высокого давления.

Тогда характеристика изменения энтальпии приняла бы вид:

Перед ППТО параметры пара существенно превышает номинальное значение. А если учесть, что пароперегреватель находится в зоне высоких температур, то превышение температуры пара номинального значения приведет к необходимости использовать дорогую аустенитную сталь для обеспечения надежности выходной ступени пароперегревателя.

Поэтому ППТО никогда не рекомендуется включать за выходным пакетом КПП.

 

Вид характеристики в основном определяется соотношением между радиационными и конвективными тепловосприятиями поверхностей нагрева. Поэтому, если мы хотим уменьшить угол наклона характеристики, нужно найти способ передачи радиационной теплоты на ППП. А нам более выгодна кривая 2, так как диапазон регулировки нагрузки у неё больше.

Т.к.  конвективное тепловосприятие, то ППТО должен быть включен после поверхности, у которой изменение температуры пара будет соответствовать радиационной характеристике.

На выходе из НРП энтальпия пара должна возрасти на  , то есть температура пара тоже возрастает. Но так как НРП находится в зоне больших интенсивностей тепловых потоков, то это может привести к потере надежности его работы, то есть не выдержится его температурный режим.

В большинстве случаев ППТО устанавливают на выходе из ширмы. В этом случае достаточный температурный напор в ППТО и легче обеспечить температурный режим.

 

На температурный напор можно влиять температурой пара низкого давления. Существуют две схемы включения ППТО по тракту низкого давлении.

 

В схеме1  чем в схеме2. При первой схеме включения температурный напор больше, поэтому эта схема предпочтительней.

 

 

В итоге:

1. Применение ППТО уменьшает тепловосприятие пакетов ППП, а следовательно уменьшается их поверхность.

2. Тепловосприятие пароперегревателя высокого давления растет. Поэтому требуется уделять особое внимание к температурному режиму пароперегревателей перед ППТО.

3. Включение ППТО по высокому давлению рекомендуется производить после ширм, по низкому давлению на входе в ППП.

Сверхвысокое давление

При Р=14МПа

Эти котлы предназначены для работы с турбинами, у которых есть промежуточный перегрев пара.

Так как то при этом возникает необходимость на стенках топки разместить пароперегревательные поверхности нагрева. Т.к. необходимая генерация пара полностью обеспечивается настенными парообразующими экранами, то экономайзер в таких котлах не кипящего типа.

;

;

 . 

 

 

29.Особенности тепловых схем прямоточных котлов до- и сверхкритического давления.

прямоточный пк р‹р_кр

В ППК точки перехода фаз (т.е. переход от воды к пару и от паровоздушной смеси к перегретому пару) не фиксируются. Поэтому и точка закипания, и точка, где образуется насыщенный пар, не постоянны. Они варьируются в зависимости от:

Схема движения среды в ППК предполагает последовательный проход по всем поверхностям нагрева.

Так как из нижнего коллектора среда должна равномерно распределиться по всем змеевикам экрана нижней радиационной части, то выполнить это можно, только если на вход в экран будет поступать однофазная среда.

То есть первое ограничение этой тепловой схемы:

1)

Если это условие не выполнить, то возникнет гидравлическая разверка.

Поднимаясь по экранам топки, среда догревается до состояния насыщения и начинает превращаться в пар. При определённом значении Х (массового паросодержания) наблюдаются интенсивные выпадения солей на внутреннюю поверхность.

Даже то, количество солей, которое вносится с питательной водой, при определённом значении Х выпадает на ограниченную поверхность (переходную зону).

Масса солей в перходной зоне:

Так как ПЗ находится в топке, то: 

Сама поверхность, где наблюдается локальное выпадение солей получила название переходной зоны (ПЗ), т.к. в ней происходит переход солей из воды на поверхность трубы.

Обеспечить нормальный температурный режим в случае, когда переходная зона будет находиться в топке довольно сложно, поэтому в первых прямоточных котлах Рамзина было принято оригинальное решение: поверхность переходной зоны вывести в конвективный газоход опускной части, где интенсивность тепловых потоков в несколько раз меньше, чем в топке. Это приводит к:

                

Время эксплуатации поверхности переходной зоны увеличивается в несколько раз, чем, если бы она находилась в топке. Одновременно улучшаются условия ремонта.

Если ,то выпадение солей уже закончилось, но это при номинальной нагрузке. Реально станция работает при различных нагрузках, в основном меньших, чем номинальная.

Поэтому на выходе из переходной зоны, пар перегревают на несколько градусов (делают запас):

Если у котла расширенный диапазон регулирования, то переходная зона в этих котлах может быть размещена в топке, в зоне, где интенсивности тепловых потоков существенно отличаются от максимальных.

Прямоточный ПК сверхкритического давления (СКД)

При проектировании первых отечественных котлов СКД предполагалось, что свойства среды СКД более однородны в связи с отсутствием фаз.

В первых котлах СКД в конвективную шахту выносилась ПЗ (по аналогии с ДКД). При эксплуатации этих котлов было обнаружено, что в вынесенной ПЗ не удается локализовать выпадение солей.

Было обнаружено явление теплогидравлических разверок и явления ухудшенного теплообмена (аналогичные признакам теплообмена первого и второго рода).

Кроме того, переход на СКД потребовал увеличение толщины трубопроводов, и это привело к увеличению металлоёмкости котла.

Необходимо было выяснить причины возникших проблем. Поэтому заново начали исследовать специфику теплофизических свойств при СКД.

При СКД отсутствует зона парообразования, так как нет фаз. Но появилась зона изменения энтальпии, в которой наблюдается резкое изменение свойств среды.

Прежде всего это проявляется в поведении С_р. Среда с малой плотностью имеет малый коэффициент теплопроводности, поэтому ухудшается теплообмен.

В зависимости теплового потока и энтальпии возможно появление области ухудшенного теплообмена. В случае, когда поверхность работает в зоне высоких тепловых потоков, наблюдается резкое уменьшение коэффициента теплоотдачи и, наоборот: при малом q, улучшается теплообмен. Объяснить это явление помогает аналогия среды СКД и среды ДКД. При расчете этих явлений, когда определяются коэффициенты теплоотдачи, необходимо пользоваться номограммой из норм для определения поправочного коэффициента А.

Исследования показали, что выпадение солей происходит в интервале изменения энтальпий перекрывающих ЗБТ, то есть начинается выпадение солей еще до ЗБТ и заканчивается после неё.Сама ЗБТ довольно большая и существенно превышает приращение энтальпии ПЗ в котлах ДКД

Поэтому организовать выпад солей только в вынесенной в конвективную шахту поверхности не удается. Поэтому смысл вынесенной ПЗ в конвективную шахту теряется.

Вынесение ПЗ не решает проблему надежности и приводит к увеличению металлоемкости котла. Было принято решение: зону, где происходит выпадение солей не выносить в конвективную шахту котла. Тогда схема котла СКД упрощается.

При определенном значении энтальпии на входе в экраны можно наблюдать максимальную гидравлическую разверку (то есть коэффициент гидравлической разверки принимает минимальное значение).

1. Поэтому, чтоб избежать это неприятное явление гидравлической разверки, необходима сместить энтальпии на входе от максимума.  или

2.

3. Чтоб выдержать нормальные температурный режим экранов НРЧ в районе максимальных значений интенсивностей тепловых потоков необходима, чтоб в этом сечении экрана, особенно при сжигании газа (мазута), энтальпия рабочий среды была меньше 500Ккал/кг, т.е

                  ,

              где - приращение энтальпии среды от входа в НРЧ досечения q(max).

Анализ этих ограничений дает возможность определить величину энтальпии, которую нельзя превышать. То есть из трех ограничений выбирается наименьшая величина, которую нельзя превышать.

ПЗ в современных котлах иногда выносится в конвективную шахту, но не из-за солей, а из-за стремления обеспечить наибольшие допустимые температурные напоры на выходных ступенях пароперегревателя промежуточного перегрева.

 

Как вибирются продольные и поперечные шаги, количество параллельные шаги, количество параллельно включенных труб в пароперегревателях?

Для ШПП: поперечный шаг S₁ выбираются таким чтобы при всех возможных режимах работы котла не было бы шлакования. ШПП: S₁=500…1100мм. Число параллельно включенных труб в ШШП определяют из условия обеспечения приемлемого значения коэффициента теплоотдачи со стороны пара α₂(для этого достаточно обеспечить pw=800-1000кг/м²с), тогда по диаметру, расходу пара и pw находим число параллельно включенных труб n.

Для шахматных пучков наибольшее значение коэффициента теплоотдачи конвекции α₂ имеют пучки у которых S₂/d меньше 1.5, а S₁/d больше 2.5. Однако для газа плотных котлов выполнить конвективные пароперегреватели с указанными шагами не всегда удается, по этому выбор S₁ согласуется с поперечным шагом потолочного экрана. Кроме того выходные пакеты КПП, расположены после ШПП, по условиям обеспечения бесшлаковочной работы, рекомендуется выполнить коридорным, с увеличением шагов S₁/d=4…5. Для КПП -число 11 труб.

23. Как изменится температура перегретого пара в барабанном паровом котле от нагрузки (без учета работы регулятора).

Применяют схемы с перебросом пара.