Типы и классификация ка

В промышленности используются различные КА с естественной и принудительной циркуляцией. В последнее время широко применяются КА специального назначения:

- КА с промежуточными теплоносителями;

• КА с давлением в газовоздушном тракте и под наддувом;

• КА с использованием тепла газов технологических и энерготехнологи –ческих агрегатов;

• КА АЭС.

По своим параметрам КА стандартны ГОСТ 3619-69 и разделяются на 4 ступени по параметрам:

1. КА низкого давления (10 бар, 13,7 бар, 23 бара)

2) КА среднего давления (40 бар) характеризуются возможностью выполнения пароперегревателей из углеродистой стали; (t_пе=440°С)

3) КА (100 бар, 140 бар) (t_пе - 530÷560÷565°С), производительность свыше 100 т/ч;

4) КА (250 бар), производительность до 2000 т/ч.

ГОСТы на турбомашины связаны с ГОСТами на котлоагрегаты. Стан­дартизация позволяет организовать серийное производство КА, что всегда удешевляет продукции, стоимость КА уменьшается. Серийное производство обеспечивает рациональные технические решения при проектировании.

Лекция 25.

Типы ка

За основу мы взяли КА с естественной циркуляцией воды и пароводяной смеси.

Питательная вода последовательно проходит экономайзер, барабан, испарительные поверхности (экономайзер тоже), снова барабан, затем пароперегреватель и направляется оттуда к потребителю.

Питательный насос, который подает воду в экономайзер, должен давать давление на 10 % выше, чем давление в барабане.

Высокие КА 15-20 м - хорошо, т.к. естественная циркуляция зависит от высоты контура.

КА с естественной циркуляцией по параметрам пара ограничивают­ся (не выше 13,7 МПа). Они являются самыми надежными, т.к. требования к воде менее жесткие, отсутствуют затраты на дополнительную циркуляцию. КА с естественной циркуляцией очень хорошо воспринимают автоматику, в них удобно осуществлять контроль.

Анализ особенностей с естественной циркуляцией для ка

1) Для КА низкой и невысокой мощности характерны развитые конвективные испарительные поверхности нагрева. Это определяется невысоким тепловосприятием экрана, фестона и экономайзера.

2) Отсутствие в них подогрева воздуха, что оправдывает довольно простую конструкцию.

3) Наличие двухбарабанной схемы включения испарительной поверхности нагрева.

4)Отсутствие устройств для регулирования пароперегрева. Типичным примером таких КА является ДКВР, наибольшая мощность

его 20 т/ч и наибольшее давление 13 бар.

1) КА низкого давления, но большей мощности (свыше 35 т/ч) так же имеют развитые конвективные поверхности, но предусматривается более глубокое охлаждение продуктов сгорания в экономайзерах и воздухоподогревателях. При этом идет наилучшее сгорание топлива, т.е. с минимальным химическим недожегом. Использование водяного пара способствует повышению теплового КПД КА.

2)Для КА меньшей мощности:

поставляются крупными блоками (К-50-14, ГМ-50-14) энергетические КА (их резервом является промышленный КА ) для них характерны более высокие параметры пара. Давление 100 бар (9,81 МПа) и температуры перегрева 510-540°С, мощность свыше 75 т/ч. Основное отличике их от КА промышленных предприятий состо­ит в том, что в них тепловосприятие наиболее развито и в эко­номайзерах, и в пароперегревателях, развитые поверхности водяного экономайзера с частичным (до 25%) испарением в нем воды, обя­зательное наличие воздухоподогревателя, причем в КА среднего давления одноступенчатое расположение воздухоподогревателя и экономайзера, а высокого - двухступенчатое в рассечку.

В КА, в которых испаряют твердое пылевидное топливо непремен­но двухступенчатая компоновка экономайзера и воздухоподогревате­ля. В энергетических КА их элементы унифицированы (использование). Выпускаются сериями, что делает продукцию более дешевой (ТП-230 и среднего давления БМ-35, БГМ-50, БМ-35. Работает на газе).

Надо стремиться к тому, чтобы КА были надежные, имели высокую тепловую экономичность, невысокую стоимость и чтобы в них была обеспечена безопасность работы.

Примеры тепловых схем КА с естественной циркуляцией

КА с принудительной циркуляцией

Эти КА изготавливаются на те же параметры, циркуляция пароводяной смеси происходит за счет циркуляционного насоса, а поступ­ление воды в экономайзер такое же как в КА с естественной цирку­ляцией. Отбор пара такой же как в КА с естественной циркуляцией.

Особенности:

1. сопротивление в испарительном тракте преодолевается за счет ЦП (циркуляция принудительная), поэтому диаметр труб может быть меньше, чем в КА с естественной циркуляцией. Это дает ощутимую экономию металла;

2. малый диаметр труб и невысокая кратность циркуляции приводит к удешевлению барабана;

3. малый водяной объем и независимость напора от нагрузки способствует повышению эксплуатационных качеств;

4. трубы испарительных поверхностей необязательно выполняются вертикальными, важно, чтобы в них был восходящим поток.

Сравнение КА с принудительной циркуляцией с КА с естественной циркуляцией оказывается в пользу первого, когда имеет место разви­тые экранные поверхности, конвективные пучки, фестоны, а это в КА невысокого среднего давления и соответственно средней мощности.

В развитии КА с принудительной циркуляцией появились прямоточ­ные КА. Рабочая среда после­довательно проходит все свои фазы. Вода, насыщенный, слабоперегретый и перегретый пар, при­чем без существенных границ и причем за один ход. Все это без нарушения неразрывности. Прямоточные КА применяются как энер­гетические КА с высокими параметрами: давле­ние свыше 140 бар и температура 560-570°.

Мощность свыше 2000 т/ч. Процесс автоматизации затруднен, труд­но осуществлять продувку КА и поэтому к питательной воде предъявляются самые жесткие требования.

С амое большое преимущество - отсутствие барабана, конструкция дешевле.

температура на выходе 200°С

давление 20÷25 бар

производительность 120÷130 т/ч

Некоторые агрегаты имеют предтопки циклонного типа.

Пароводогрейные агрегаты создаются на базе КА низкого давления (ДКВР 6,5/13, 4/13)

Часть экранов (боковые) работают по пароиспарительной схеме, задний и фронтовой как водоподогреватели.

Парообразующая часть выносится на свои циклоны, а барабан ис­пользуется емкостью для отбора уже горячей воды.

КА специального назначения.

Это высоконапорные или работающие с наддувом (имеют внутри давление выше избыточного до 0,1 атм)

P_н = 0,05÷0,10 бар

А высоконапорные P_в.н.≤7 бар

Такое давление обеспечивается компрессором. Особенности этих КА: полностью исключаются прососы, т.е. меньше тепловые отходы с уходящими газами. Избыточное давление в топке интенсифицирует процесс горения, а значит, повышается коэффициент теплоотдачи, что открывает возможность уменьшения поверхности нагрева. Из требований к таким КА: необходимость т щательной обмуровки во избежание попадания в помещение продуктов сгорания.

К -компрессор

конд. - конденсатор

Такие КА установки работают с высокой мощностью 220 т/ч с давлением в 140 бар и температурой перегретого пара 545°С.

КА с принудительной циркуляцией продуктов сгорания, выход ко­торых должен быть не выше t=800°С на входе в расширительные аппараты газовых турбин. Расширение почти полное (до I атм), тем­пература на выходе из газовой турбины продуктов сгорания 400-450°С, температура покидающих установку - ~120°С.

Достигается значительная экономия топлива и поднимается тепло­вая эффективность участка.

Лекция 27.

Парогазовая установка со сбросом газов в КА.

В топке КА дожигается газ после газовой турбины и способствует дожиганию кислород, находящийся в этом газе.

В отработанном газе содержится кислорода О₂ ≈ 16%.

В камеру КА поступают отработанные газы после газовой турбины,

где находится O₂ и добавляется топливо, способное сгореть в этом О₂.

α = 3 ÷ 4

t ≈ 500°

Тепловая экономичность таких установок на 4÷6% выше, чем у простого КА с обыкновен­ным сжиганием топлива.

КА непрямого действия и с неводными теплоносителями

Призваны:

Повысить надежность испарительных поверхностей нагрева, которые и имеют возможность засоления.

Пример – двухконтурные КА.

Первый контур заполняется конденсатом и преимущественно с вынужденной циркуляцией.

Конденсат нагревается, испаряется и выходит в барабан высокого давления, откуда по трубам поступает в барабан-испаритель, в котором заканчивает парообразование от тепла первого, контура.

В обычных водяных установках такие КА не применяются, применяются КА с неводяными теплоноси­телями (жидкий Nа и К, органические теплоносители - дифенил и его смеси), которые имеют довольно высокую температуру ки­пения при низком давлении. Применение неводяного теплоносителя обеспечивает получение пара или кипения воды при

более низком дав­лении, чем давление воды при температуре насыщения.

В промышленности эти теплоносители известны как ВОТ - высоко-органические теплоносители, имеющие температуру кипения t₅ = 258°C при атмосферном давлении. При давлении ВОТ Р = 0,7 МПа имеют t_s = 370°C, а вода при таком давлении всего 165°С.

Натрий t_s ≈ 800°C.

( Смжи) Использовать теплоносителем в первичном контуре при срав­нительно недорогом способе подогрева воды, находящейся во втором контуре.

В теплообменнике по трубам проходит серосодержащий газ и доводит до кипения ВОТ, чей пар проходит второй контур и где подогревается вода, которая поступает в барабан. Используется КА с ВОТ на предприятиях в основном химического производства в выпарных установках и установках перегонок.

Лекция 28.