3 Выбор и обоснование тепловой схемы котла и ее основных опорных точек

Под тепловой схемой котла понимается схема расположения поверхностей нагрева в газоходах, схема взаимного направления движения теплообменивающихся сред, схема распределения между отдельными поверхностями нагрева.

Одним из самых ответственных актов конструирования является выбор темпера­туры продуктов сгорания на выходе из топки. Поскольку радиационный теплообмен эф­фективен в области высоких температур, экономически выгодной является высокая тем­пература за топкой (порядка 1200 -1250°С), однако эта температура почти всегда ограни­чивается соображениями бесшлаковочной эксплуатации последующих ширмовых и кон­вективных поверхностей нагрева.

Для предотвращения шлакования ширм температура газов на выходе из топки не должна превышать температуру начала деформации золы t_A, в данном случае

t_A = 1160 °С, исходя из рекомендации [т. 3.2] и этих условий, температуру газов на

выходе из топки принимается равной .

Температура уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность ра­боты котла, т.к. потеря теплоты с уходящими газами при нормальных условиях эксплуа­тации является наибольшей даже в сравнении с суммой других потерь. Снижение темпе­ратуры уходящих газов на 12-16 °С приводит к повышению КПД котла примерно на 1 процент. Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева, а при сжигании сернистых топлив сопряжено еще с опасностью низкотемпературной коррозии.

Существенное влияние на выбор температуры уходящих газов оказывает темпера­тура питательной воды. С ее ростом увеличивается КПД термодинамического цикла, а КПД котла падает.

Температуру уходящих газов принята равной при приведенной влаж­ности W^r_пp = 0,3%*кг/МДж и температуре питательной воды t_п.в = 215 С° (т. 3.3)

Топливо средней влажности W_t^r = 6% и имеет сравнительно низкое содержание серы , поэтому для подогрева воздуха ис­пользуется трубчатый воздухоподогреватель (ТВП), который является более простым, хотя и более теплоёмким, и громоздким, чем регенеративный воздухопо­догреватель.

Температура подогрева воздуха в воздухоподогревателе определяется свойствами топлива, организацией его сжигания, особенностями выбранной системы пылеприготов­ления. В соответствии с рекомендацией (таблица 3.4) При подогреве воздуха до 250-320 возможно более простая одноступенчатая компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева (воздухоподогревателя и экономайзера).

Для подогрева воздуха больше 310-320 воздухоподогреватели выполняют двухступенчатыми, в рассечку. При этом в конвективной шахте последовательно по ходу газов размещаются: вторая по ходу воды ступень экономайзера, вторая по ходу воздуха ступень воздухоподогревателя, первая ступень экономайзера, первая ступень воздухоподогревателя. Температура горячего воздуха для данного топлива принимается равной t_г.в. = 320 °С, поэтому выбирается наиболее простая компоновка.

Число ступеней промежуточного пароперегревателя выбирается с учетом разверочных явлений так, чтобы приращение энтальпии пара в каждой из ступеней, особенно выходных по пару, как правило, не превышало 250-260кДж/кг.

где h_пе где - суммарное приращение энтальпии пара, кДж/кг;

h_ст = 250-260кДж/кг - приращение энтальпий пара в одной ступени пароперегревате­ля.

ΣΔh_по = 60-85 кДж/кг – суммарное снижение энтальпии пара в пароохладителях

Температура и давление перегретого пара заданы [приложение А] и равны соответственно t_пе = 540 °C и P_пе = 9,8 МПа. Энтальпия определяется как функция этих двух параметров [4]

h_пе = 3479 кДж/кг.

Свойства пароводяной смеси в барабане определяется как функция давления в нем [1]

P_б = P_пе + (0,13 - 0,15) ·P_пе =9,8 + 0,13·9,8 = 11,074 МПа.

Энтальпия сухого насыщенного пара h^"_s при этом давлении равна 2780 кДж/кг [4].

Суммарное приращение энтальпии пара в пароперегревателе:

= 3479 – 2780 + 70 = 770 кДж/кг;

Количество ступеней пароперегревателя на данном этапе расчетов принимается равным n_ст.пе = 3 (1 - ширмовая и 2 - конвективные)

Тепловая схема котла представлена на рисунке 3.1

1 - топочная камера; 2 - ширма; 3 - первая ступень конвективного пароперегревателя; 4 - вторая ступень конвективного пароперегревателя; 5 - экономайзер; 6 - воздухоподогреватель; 7 - барабан; 8 - паросборный коллектор

Рисунок 3.1 - Тепловая схема котла.