Особенность тепловой схемы для котла среднего давления

Коэффициент прямой отдачи топки:

;

 

.

 

Коэффициент прямой отдачи топки оказывается меньше относительной доли парообразующих поверхностей, поэтому пололок и выходное сечение из топки используют как парообразующую поверхность. Для этого фронтовую стенку замыкают с потолком под углом.

Можно вместо ширм установить фестон. Так же как и в ширмах, он воспринимает и лучистую и конвективную теплоту. За счет установки фестона, недостающая генерация пара уменьшается на 5%.

С увеличением количества рядов фестона, увеличивается конвективная составляющая

;

;                       .

Недостающее количество теплоты, необходимое для генерации пара, наиболее просто получить установкой кипящего экономайзера.

Пароводяная смесь из циркуляционного контура поступает в сепарационные устройства барабана, где происходит ей первичное разделение на пар и воду, а окончательная сепарация обеспечивается за счет гравитации в паровом пространстве барабана. Пароводяная смесь из экономайзера не проходит сепарационные устройства, поэтому пар из смеси сепарируется только за счет гравитационной сепарации. Поэтому при определенном массовом паросодержании на выходе из экономайзера могут возникнуть критические явления, при которых на выходе из барабана не будет обеспечиваться отсутствие влаги. Это приведет к тому, что и поверхности пароперегревателя и проточная часть турбины не будут надежно работать. Допустить этого нельзя. Поэтому принято:

В экономайзере среда движется принудительно, поэтому в нем возникают процессы такие же, как и в прямоточном котле, т.е. пульсации. В этом случае повышается многозначность гидравлической характеристики  при  

Однозначная гидравлическая характеристика также обеспечивается делением экономайзера на две ступени. Одна подогревательная другая подогревательная и парообразующая. Для исключения неравномерной раздачи среды во вторую ступень

экономайзера, на ее вход должна подаваться среда строго однофазная, причем она должна быть недогрета до состояния насыщения на 30÷40Ккал/кг.

 

 

Если в этом случае не хватает тепла на генерацию пара, то в горизонтальном газоходе располагают котельный пучек (КП), который имеет свой циркуляционный контур.

 

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.