2.Способы регулирования температуры перегрева пара.

В современных котлах, имеющих конвективные и радиационные поверхности нагрева перегревателей, которые обладают суммарной регулировочной характеристикой температуры перегрева возрастающего типа, задача регулирования – удерживать температуру перегрева пара на постоянном номинальном уровне, соответствующем расчётному режиму при 100%-ной нагрузке. Здесь возможны два принципа регулирования: первый – когда поверхность нагрева рассчитана с запасом на возможность регулирования путём снижения излишка перегрева, второй – когда поверхность нагрева даёт необходимую температуру перегрева при 100% - ной нагрузки, а при уменьшении нагрузки требует подвода дополнительной теплоты на перегрев для пополнения недостатка перегрева. Таким образом, регулирование температуры перегрева осуществляется: или путём снятия излишнего перегрева пара, или путём увеличения перегрева пара до номинальной величины. В первом случае используются поверхностные или впрыскивающие пароохладители, во втором - газовое регулирование с дополнительной рециркуляцией газов или при изменении положения факела в топке.

Регулирование пароохладителями.

Установка поверхностных пароохладителей по тракту пароперегревателя возможна в трёх местах: на входе; на выходе; в рассечку. При установке пароохладителя на входе возникает большое запаздывание в регулировании из-за времени прохода пара по длине перегревательной трубы и времени изменения аккумулирующей способности поверхности нагрева. Это запаздывание может составлять несколько секунд, что является существенным недостатком. Установка пароохладителей на выходе не имеет такого недостатка; регулирование будет малоинерционным. Однако в этом случае существует другой большой недостаток, заключающийся в том, что выходной пакет поверхности пароперегревателя оказывается незащищённым от излишнего перегрева металла труб. Пар на выходе при номинальной нагрузке будет иметь завышенную температуру и большую чем номинальная. Температура металла выходного участка может достигнуть недопустимой величины для отдельных труб. При установке пароохладителя в рассечку выходной пакет пароперегревателя будет защищен от излишнего перегрева, а запаздывание регулирования получается незначительным. Обычно пароохладители устанавливают после радиационных поверхностей нагрева и перед выходным пакетом конвективного пароперегревателя, т.е. за 180 – 250 кДж/кг до выходной энтальпии пара.

Конструкция пароохладителя поверхностного типа, размещённая в коллекторе, представлена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Конструктивная схема поверхностного пароохладителя.

В цилиндрический корпус пароохладителя вставлена змеевиковая поверхность, которая охлаждается протекающей в ней водой. Пар подводится и отводится по всей длине корпуса, проходит в межтрубном пространстве и омывает охлаждающую поверхность в перпендикулярном направлении.

На рис. 8.2 показан пароохладитель впрыскивающего типа.

Рис. 8.2 Конструктивная схема впрыскивающего пароохладителя.

1 – распыливающая форсунка; 2 – защитный кожух.

Вода на впрыск подаётся к центру трубопровода и распыляется форсункой. Чтобы охлаждающая вода не попала на горячие стенки, паропровод защищён кожухом. Впрыснутая вода должна испариться , на что тратится тепловая энергия в количестве теплоты испарения, поэтому энтальпия пара уменьшается, а следовательно, снижается и его температура перегрева. Для впрыска в прямоточных котлах используется питательная вода.

В барабанных котлах питательная вода на впрыск нежелательна из-за повышенного солесодержания. Поэтому для впрыска приготавливают конденсат из части собственного пара, взятого из барабана, в специальном конденсаторе. Впрыск собственного конденсата возможен только в рассечку: обязательно после понижения давления в первом пакете на величину, обеспечивающую перепад давления для организации хорошего распыливания при впрыске.

Впрыск для регулирования температуры перегрева широко применяется в прямоточных агрегатах. В мощных агрегатах устраивают по крайней мере два впрыска: один после радиационного перегрева, второй перед выходной конвективной ступенью перегревателя. Впрыскивающие пароохладители нашли широкое применение при регулировании перегрева в первичном пароперегревателе.

При наличии вторичного пароперегревателя целесообразно применить паро-паровой теплообменник (ППТО). В этом случае первичный пар после радиационных поверхностей поступает в змеевики паро-парового теплообменника (рис. 8.3.),

Рис. 8.3. Конструктивная схема паро-парового теплообменника.

а в межтрубное пространство идёт пар вторичного перегрева из конвективных поверхностей. При снижении нагрузки агрегата относительный рост радиационного нагрева пара будет компенсировать пониженный обогрев и поддерживать примерно неизменный перегрев пара во вторичном перегревателе. Поскольку паро-паровой теплообменник служит в основном для выравнивания перегрева вторичного пара, то для возможности подрегулирования устроено байпасирование (обвод) части потока помимо теплообменника. Диапазон регулирования температуры перегрева пара около 40^оС.

Газовое регулирование.

Для газового регулирования используется рециркуляция газов, которые забираются после экономайзера специальным дымососом (рис. 8.4.)

Рис. 8.4. Схема газового регулирования.

. Газы после дымососа по газопроводу направляются в низ топки или в горелочное устройство, а иногда в верхнюю часть топки под ширмы. При увеличении подачи газов в низ топки радиационная теплопередача снижается, а температура газов, поступающих в газоходы, и их энтальпия повышаются, кроме того, скорость газов возрастает. В результате теплообмен в конвективных поверхностях увеличивается.

Количество рециркулирующих газов, характеризуется коэффициентом рециркуляции r_рец, %, т.е. отношением рециркулирующих газов к общему количеству:

R_рец.= G_рец. Х 100/G^о;

Где G_рец – количество рециркулирующих газов; G^о – расход продуктов сгорания. Чем больше этот коэффициент, тем с большей эффективностью работает газовое регулирование, часто принимают r_рец. = 15 -//- 20 %. Для осуществления охлаждения места ввода газов в топочную камеру и предохранения от обратного тока их минимальное значение коэффициента G рециркуляции должно составлять около 5 %.

Направление рециркулирующих газов в верх топки не меняет её тепловой работы, но температура продуктов сгорания, поступающих в конвективные поверхности , заметно снижается; в частности, снижается температура наиболее горячих труб ширм и повышается надёжность их работы, наконец, снижается шлакование конвективного пароперегревателя.

Рециркуляцию дымовых газов усиливают при понижении нагрузки котла и уменьшают при большой нагрузке.

На рис.8.4.показана схема регулирования температуры перегрева рециркуляцией газов. Следует отметить, что дымосос рециркуляции газов работает при высокой температуре газов, запыленных золой. При высокой зольности топлива отбор газов снабжается своим золоуловителем

(рис.8.4).

Газовое регулирование вторичного перегрева осуществляется по схеме байпасирования (рис. 8.5.).

Рис. 8.5. Схема байпасирования газов при регулировании перегрева вторичного пара.

1 – вторичный пароперегреватель; 2 – экономайзер; 3 – регулирующий шибер.

Между перегревательными поверхностями нагрева устанавливается экономайзерная поверхность в отдельном газоходе, в конце которого имеется регулирующий шибер. При прикрытии такого шибера в перегревательные поверхности (вторичного перегрева) протекает увеличенное количество газов с повышенной скоростью, теплопередача от этого увеличивается, а следовательно, и температура перегрева. Отметим, что регулирующий шибер громоздок и находится в трудных температурных условиях, что часто затрудняет применение схемы регулирования перегрева с байпасированием части газов.

Газовое регулирование осуществляется изменением по высоте положения факела в топочной камере. Повышение факела приводит к увеличению температурного уровня газов вверху топки, что отражается на температуре перегрева – она повышается.

Изменение расположения факела осуществляется при помощи двух или трёхъярусной системы горелок или путём установки поворотных горелок (меняющих угол по отношению к горизонтали выхода газотопливной смеси). При большой загрузке верхнего яруса факел приблизится к выходу из топочной камеры, а следовательно, температура перегрева повысится. Чаще всего такой метод регулирования перегрева используется при сжигании газового топлива.