Питательные системы паровых котлов

Питательная система предназначена для непрерывной подачи в котел питательной воды заданной температуры в количестве, обеспечивающем поддержание уровня воды в паровом коллекторе в допустимых пределах.

Поддержание заданного уровня воды в паровом коллекторе является одной из главнейших задач, обеспечивающих надежную работу котла. При высоком уровне воды в котле возможны забросы котловой воды в пароперегреватель и, как следствие, разрушение его конструкций от гидравлических ударов. Интенсифицируется также вредное явление уноса в пароперегреватель влажного пара вместе с содержащимися в нем солями. Отложения солей на стенках труб пароперегревателя, паропроводов и в проточной части турбин могут вызвать неработоспособность и выход из строя этих элементов котлотурбинной установки: пережог трубной системы пароперегревателя, коррозионные и эрозионные разрушения паропроводов и арматуры, выплавление упорных подшипников турбин.При низком уровне воды в паровом коллекторе возможен срыв естественной циркуляции и упуск воды из котла, приводящие к прекращению охлаждения парообразующих труб и неизбежному пережогу трубной системы испарительной части.

Уровень воды в котле регулируется с помощью регулятора питания, воздействующего на степень открытия питательного клапана котла. В простейших и вспомогательных котлах, не подвергающихся частым и резким изменениям нагрузки, а также в котлах с большим относительным водосодержанием могут использоваться простейшие поплавковые (рис. 31) и термогидравлические регуляторы уровня. Но в судовых котельных установках такие простейшие регуляторы применяются крайне редко. Чаще в качестве регуляторов уровня используются одноимпульсные и двухимпульсные гидравлические регуляторы питания.

В основу действия гидравлических регуляторов уровня положен принцип сравнения уровня воды в паровом коллекторе с «эталонным» уровнем воды в конденсационном сосуде, размещенном над паровым коллектором котла (рис. 32). Полость конденсационного сосуда соединена с паровым пространством котла трубкой. Пар при работе котла конденсируется на стенках конденсационного сосуда. Конденсат скапливается в нижней части, и его излишек по трубке стекает обратно в паровой коллектор. За счет этого обеспечивается постоянный (эталонный) уровень жидкости в конденсационном сосуде. Сигнал разности уровней в паровом коллекторе и конденсационном сосуде преобразуется на чувствительном элементе регулятора (мембране) в перемещение чувствительного элемента, и его рассогласование с заданным поступает на сервопривод управления питательным клапаном котла. При повышении уровня воды в паровом коллекторе давление жидкости в полости над мембраной увеличивается, вызывая прогиб мембраны вниз. Перемещение мембраны через усилительное реле передается на сервопривод, закрывающий питательный клапан, и уменьшающий расход питательной воды в котел. При снижении уровня ­воды в паровом коллекторе давление жидкости прогибает мембрану вверх, перемещая тарелку питательного клапана на открытие и увеличивая подачу питательной воды в котел.

В системах питания главных котлов, подвергающихся частым и глубоким изменениям нагрузок (что обычно происходит при изменении режима работы главной турбины), применяются двухимпульсные регуляторы питания – ДРП, которые используют для коррекции своей работы в переходных режимах дополнительный импульс по изменению расхода пара, отбираемого из котла. В стационарных режимах работы котла (без изменения расхода пара) ДРП работает как обычный одноимпульсный регулятор питания. В переходных режимах работы доминирующим сигналом является импульс по изменению расхода пара.

В зависимости от типа тепловой схемы, используемой в каждой конкретной КТЭУ, возможно применение питательных систем котлов с различными типами водоподогревателей: поверхностного и смесительного типов.

В питательных системах котлов с водоподогревателем поверхностного типа (рис. 33. а), водоподогреватель устанавливается на напорном трубопроводе питательного насоса. Питательная вода с напора основного питательного насоса (как правило, это насос с турбоприводом – ТПН) подается в водоподогреватель, где происходит ее предварительный подогрев паром перед подачей в котел. Подогретая питательная вода через ДРП и питательный клапан поступает в экономайзер котла. В целях резервирования механизмов, на случай выхода из строя основного питательного насоса, параллельно  с  ним  в  систему  включается  резервный   питательный   насос (обычно с электроприводом – ЭПН). Схема питательной системы предусматривает также питание котла напрямую, без использования водоподогревателя, а также в обход регулятора питания – ДРП.

В питательных системах котлов с водоподогревателем смесительного типа (деаэратором) подогрев питательной воды осуществляется в деаэраторе путем смешивания греющего пара с мелко распыленным конденсатом, подаваемым от конденсатного насоса (рис. 33. б). Подогретая питательная вода скапливается в нижней части деаэратора и забирается бустерным насосом, создающим необходимые условия для работы питательного насоса. Питательный насос через регулятор питания и питательный клапан подает воду в паровой котел. Параллельно с основным питательным насосом обычно включается резервный питательный насос, работающий в режимах пуска-остановки котла или пускающийся автоматически при выходе из строя основного питательного насоса.

Принципы регулирования давления пара в котлах.