 |
Характеристики работы конвективных, ширмовых и радиационных пароперегревателей. Дать графическую зависимость и обоснование.
|
|
|
|
Контрольное задание № 1
Вариант 51
Вопросы
Схемы и принцип действия газотрубных котлов.
Ответ:
Газотрубные котлы - все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы (как основной теплоноситель) проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде окружающей трубы. В настоящее время такой вид котлов используется все реже, так как их мощность не может быть достаточной из-за требований безопасности. Для того чтобы газотрубные котлы вырабатывали большое количество пара, их необходимо снабжать нецелесообразно толстыми стенками.
В современной теплоэнергетике применение газотрубных котлов ограничивается тепловой мощностью ок. 360 кВт и рабочим давлением около 1 МПа. Дело в том, что при проектировании сосуда высокого давления, каким является котел, толщина стенки определяется заданными значениями диаметра, рабочего давления и температуры. При превышении же указанных предельных параметров требуемая толщина стенки оказывается неприемлемо большой. Кроме того, необходимо учитывать требования безопасности, так как взрыв крупного парового котла, сопровождающийся мгновенным выбросом больших объемов пара, может привести к катастрофе. При современном уровне техники и существующих требованиях к безопасности газотрубные котлы можно считать устаревшими, хотя пока еще находятся в эксплуатации многие тысячи таких котлов тепловой мощностью до 700 кВт, обслуживающих промышленные предприятия и жилые здания.
Горизонтальный газотрубный котел (рис. 1, а). Это газотрубный котел одной из старейших конструкций, именуемый ранее оборотным котлом шотландского типа, или оборотным котлом. Котел горизонтальный, цилиндрической формы, хорошо крепится на судовом фундаменте. Котел имеет цилиндрический корпус 3, топку (жаровую трубу) 6, огневую камеру 5, горизонтальные прямые трубы 4, дымовую коробку 2 и выпускной дымоход 1. Топка оборудована ротационной форсункой. Для внутреннего осмотра, вальцовки и очистки труб предусмотрены лазы и горловины. Существенными недостатками котла являются невысокое давление пара, неорганизованная циркуляции воды, жесткость конструкции, большая металлоемкость и высокая трудоемкость изготовления и ремонта.
|
|
|
Рис. 1. Схемы газотрубных котлов.
Вертикальный газотрубный котел с вертикальными трубами (рис. 1; б). Это котел обычного типа, широко распространен. Котел имеет цилиндрический корпус 1 и прямые вертикальные трубы 4, соединенные с дымовой камерой 2. Паровое пространство расположено выше зеркала испарения 3. Котел имеет автоматизированный топливно-форсуночный агрегат.
Вертикальный газотрубный котел с горизонтальными трубами (рис. 1, в). Котел имеет цилиндрический вертикальный корпус 1, прямые горизонтальные трубы 3 камеры для прохода газа, выпускной дымоход 2. Котел работает от топливно-форсуночного агрегата 4. Для поворота газа в камерах предусмотрены съемные щитки, одновременно упрощающие и очистку котла.
Как влияет повышение параметров пара на тепловую схему котельного агрегата?
Ответ:
Тепловая схема котла призвана обеспечить оптимальные конструктивные и эксплуатационные характеристики котла и определяется параметрами пара; типом и мощностью котла; видом топлива и способом его сжигания.
Повышение начальных параметров пара имеет целью экономию топлива. Однако одновременно возрастает стоимость оборудования, так как повышение давления обусловливает увеличение толщины стенок и массы деталей оборудования, а повышение температуры — быстрое снижение допускаемых напряжений, что также приводит к увеличению размеров и массы оборудования, выполняемого из стали данного класса и марки. При переходе к более прочным и совершенным классам и маркам стоимость стали резко возрастает.
|
|
|
Начальные параметры пара, параметры и число ступеней промежуточного перегрева пара выбирают на основании технико-экономических расчетов по минимуму расчетных затрат. При решении этой задачи необходимо учитывать возможную различную надежность оборудования при различных параметрах пара и видах цикла и, следовательно, различный аварийный резерв, необходимый для обеспечения заданной выработки энергии.
С повышением давления и температуры рабочей среды можно ожидать снижения надежности оборудования. Однако при сравнении создаваемого нового оборудования повышенных параметров пара с действующим оборудованием нужно считаться с совершенствованием технологии и возможностью применения улучшенных материалов для изготовления нового оборудования, что может компенсировать снижение его надежности.
С повышением давления и плотности пара в пределах данных габаритов агрегат (турбина) может развить большую мощность. Следовательно, повышение начального давления пара способствует укрупнению агрегатов и энергоблоков. Аналогично применение промежуточного перегрева пара, уменьшая удельный его расход на турбину, также способствует укрупнению агрегатов и энергоблоков. Отсюда следует, что задачи выбора параметров пара, вида цикла, мощности агрегатов (энергоблоков) взаимосвязаны и должны решаться комплексно.
Выбор начальных параметров пара и вида цикла зависит от стоимости топлива ст, руб/т, и годового использования установленной мощности электростанции Туст. Очевидно, чем больше эти показатели, тем выгоднее применение более высоких параметров.
Характеристики работы конвективных, ширмовых и радиационных пароперегревателей. Дать графическую зависимость и обоснование.
Ответ:
Котельный пучок — это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами. Пароперегревательные поверхности нагрева (или пароперегреватели) могут быть радиационными, полурадиационными или конвективными. Радиационные пароперегреватели располагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или потолочным пароперегревателем. В прямоточных котлах топочные экраны, расположенные в средней и верхней частях, преимущественно являются перегревательными. Рабочая среда из НРЧ поступает непосредственно в вышерасположенные топочные экраны, в которых пар уже перегревается - радиационный пароперегреватель. Он может состоять либо из двух поверхностей нагрева: средней радиационной части (СРЧ) и верхней радиационной части (ВРЧ), включенных между собой по пару последовательно, либо только ВРЧ, включенной непосредственно за НРЧ. Из ВРЧ частично перегретый пар поступает в последнюю по ходу пара поверхность нагрева, расположенную в конвективном газоходе — конвективный пароперегреватель, в котором он доводится до необходимой температуры. Из конвективного пароперегревателя перегретый пар заданных параметров (давления и температуры) направляется в турбину. Как и любая конвективная поверхность нагрева, конвективный пароперегреватель представляет собой систему большого числа параллельно включенных между собой трубчатых змеевиков из стальных труб, объединенных на входе и выходе коллекторами.
|
|
|
Полурадиационные пароперегреватели устанавливают в выходном сечении топки. Как правило, это ширмовые пароперегреватели — поверхности нагрева, в которых соседние трубы одного ряда отстоят друг от друга на значительном расстоянии (не менее пяти диаметров трубы).
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. 20.11 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.
|
|
|
