книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

В отдельных котлах солевой отсек имеет вид замк­ нутого короба, из которого пар выходит в сторону тор­ ца барабана, затем поворачивает и с малой скоростью направляется к чистому отсеку. Под паром в противопо­ ложном направлении движется вода с малой скоростью. В водяное пространство этого промежуточного объема не введено ни одной экранной трубы, поэтому уровень воды в нем не колеблется. При медленном движении па­ ра нал спокойной водой из него выделяется значительная часть влаги, а при большой длине пути от солевого до чистого отсека затрудняется движение пены над водой к разделительной перегородке.

Такое усложнение конструкции оказалось ненужным

всовременных котлах с внутрибарабанными циклонами.

Втаких котлах между чистым и солевым отсеками уста­ навливают простую перегородку с отверстием для пере­ текания воды (рис. 9-5).

Усовременных котлов большой производительности барабан имеет длину до 16—20 м. В концах такого бара­ бана даже при отсутствии ступенчатого испарения может быть не одинаковым содержание солей в кот­

В таких котлах одна из водоопускных труб каждого солевого отсека вводится в нижнюю экранную камеру второго симметричного отсека ступенчатого испарения (рис. 9-5). Этим достигается удовлетворительное вырав­ нивание содержания солей в котловой воде в обоих кон­ цах барабана.

По і[Л. 1] содержание фосфатов в котловой воде соле­ вых отсеков не должно превышать 75 мг/кг. Из-за этого либо по другим причинам иногда в солевых отсеках нуж­ но уменьшать солесодержание воды. Устанавливают до­ полнительную водоопускную трубу, у которой верхний конец включен во внутрибарабанное пространство одного из солевых отсеков, а нижний конец — в одну из нижних экранных камер, относящихся к чистому отсеку. При от­ крытии вентиля на этой трубе происходит перетекание котловой воды из солевого отсека в чистый и солесодер­ жание воды в солевом отсеке уменьшается. Благодаря наличию уравнительных труб (рис. 9-5) понижается и содержание солей в противоположном солевом отсеке ступенчатого испарения.

150

Котел лроизбодйтелыюстыо 230 т/ч на 100 кгс/см2 работал с на­ грузкой свыше 250 т/ч. Во избежание ухудшения качества пара уро­ вень воды в барабане держали примерно на '50 мм от нижней гра­ ницы видимости в водоуказательных колонках. В период, когда на­

ранной трубы и котел аварий­ но вышел из строя.

Разорвавшаяся труба и соседние деформироіваиные трубы были включены в соле­ вой отсек ступенчатого испаре­ ния, где уровень воды держит­ ся ниже, чем в чистом отсеке.

уровня перед аварией не была потеряна.

Разность уровней воды в отсеках ступенчатого испаре­ ния растет пропорционально квадрату нагрузки и сверх то­ го увеличивается дополнитель­ но, когда возрастает обратный переброс пены из солевого от­ сека в чистый. Расхождение уровней в отсеках перед ава­ рией, по-зидимому, превышало 150 мм. Это вызвало упуск уровня в одном из солевых от­ секов іпри его прямой видимо­ сти в чистом отсеке.

Ступенчатое испаре­ ние с выносными цикло­ нами. В циркуляционном контуре, присоединенном к выносному циклону, во­ да не проходит через ба­ рабан котла. Из экран­ ных труб (рис. 9-6) паро­ водяной поток направля­ ется в циклон, в котором при вращательном дви­

жении вода отделяется от пара и отводится в ниж­ ний коллектор экрана. Пар поднимается в верхнюю часть циклона и по пароотводящей трубе направляется в барабан котла. Труба меньшего диаметра служит для питания экрана водой для того, чтобы при непрерывном испарении уровень воды в циклоне не изменялся.

151

Выносные сепарацйонные циклоны устанавливают5 как вторую или третью ступень испарения и питают кот­ ловой водой либо из чистого отсека, либо из отсеков вто­ рой ступени.

Распространены выносные циклоны диаметром около' 350 мм, паропроизводительностью 25 т/ч и высотой не менее 4 м. Высокая верхняя часть циклона нужна для надлежащего осушения пара. Большая глубина нижней части необходима для того, чтобы избежать попадания

должен быть расположен выше уровня воды в бара­ бане.

Для пара, выходящего из выносных циклонов, обыч­ но не требуется дополнительного осушения в барабане котла. Необходима лишь его промывка для очистки от кремниевой кислоты.

Во многих котлах к одному циркуляционному конту­ ру экрана присоединяют два выносных сепарационных циклона. Если такой экран обогревается неравномерно по ширине, то в циклонах может возникнуть опасное расхождение уровней воды. Обычно уровень держится ниже в том из циклонов, в который отводится большее количество пара. Установка горизонтальных уравнитель­ ных труб, соединяющих циклоны по концам, уменьшает расхождение уровней, но не ликвидирует его. У таких, котлов при нарушениях циркуляции воды в присоединен­ ных к циклонам экранах необходимо проверить уровень воды в каждом из циклонов.

При завихренном характере движения воды в цикло­ не ее уровень не может быть горизонтальным. В средней части циклона вода образует воронку, а у стенок уро­ вень повышается. В водоуказательных приборах виден средний уровень воды. При глубокой водяной воронке возникает опасность попадания паровых пузырей в водо­ опускные трубы экрана, что может привести к наруше­

(рис. 9-6,6).

Условия применения ступенчатого испарения. На очень многих электростанциях ступенчатое испарение явилось весьма действенным мероприятием для уменьшения по-

152

Заполнение водой всего барабана при остановке коТЛа контролируется по дополнительной водоуказательной колонке, которую присоединяют к верхней части бара­ бана.

У отдельных двухбарабанных котлов на 100 кгс/см2 имело место по нескольку аварий (менее десяти у каждого котла), во время кото­ рых вода выходила из барабана в течение нескольких минут. После этого опорожненный барабан охлаждался очень медленно, чему спо­ собствовало наличие вокруг него металлического кожуха, сохраняв­ шего вокруг барабана слой нагретого воздуха.

Возникавшие при авариях повреждения стремились ликвидиро­ вать как можно быстрее, а затем в барабан, остызшнй лишь при­ мерно до 200 °С, подавали воду температурой около 60 °С. Разли­ ваясь вдоль самой нижней части внутренней поверхности барабана, вода кипела до тех пор, пока не охлаждала узкую полосу металла

атакже расположенные вертикально внутри отверстий.

Уповрежденных барабанов отверстия расточили до большего диаметра, а трещины вокруг отверстий вывели наждачным кругом.

Кромки отверстий были закруглены. В дальнейшем было рекомендо­ вано воздерживаться от растопки котла до полного остывания опо­ рожненного барабана [Л. 1].

Рекомендуется при возникновении таких трещин выводить их только наждачным кругом во избежание задиров металла, ускоряю­ щих возникновение новых трещин.

10-1. Экраны котлов с естественной циркуляцией воды

Основным процессом, происходящим в экранных тру­ бах котлов докр'итического давления, является превраще­ ние воды .в пар. На упрощенной схеме (рис. 10-1) пока­ зано, что парообразование происходит только в обогре­ ваемых трубах (на рисунке справа). В необогреваемых (опускных) трубах находится только вода. Поэтому сое­ диненные между собой трубы экрана можно условно упо­ добить двум сообщающимся сосудам, в которых имеются различные жидкости: в левом сосуде — вода, а в пра­ вом— пароводяная смесь.

155

В таких сообщающихся сосудах обе жидкости нахо­ дятся в равновесии лишь тогда, когда они производят одинаковое давление на нижнюю часть сосудов в месте их сопряжения, в данном случае — на нижний коллектор.

(рис. 10-1,а). Тогда уровень пароводяной смеси держал­ ся бы значительно выше уровня воды.

Этого нет в экране. Высота столба воды в необогреваемых трубах и пароводяной смеси в трубах, находя-

Рис. 10-1. Условия движения воды и пара в экране котла с есте­ ственной циркуляцией воды.

щихся в топке, одинакова или почти одинакова. В таком состоянии жидкость в трубах не может находиться в рав­ новесии. Пока продолжается испарение воды, происходит непрерывное перетекание воды из левого сосуда в пра­ вый и движение воды и пароводяной смеси в направле­ нии, показанном на рис. 10-1,6 стрелками.

Такое круговое движение называют ц и р к у л я ц и е й воды в паровом котле. Пар проходит только часть этого

156

кругового пути и, следовательно, не циркулирует. Замк­

случае давление на воду в нижнем коллекторе) не зави­ сит от формы сосуда (обогреваемой или водоопускной трубы) и определяется весом вертикального столба жидкости. Вес столба воды в опускных трубах всегда

Рис. 10-2. Изменение скорости циркуляции воды в отдельных экран- ■ ных трубах двухбарабанного котла ТП-230-2 производительностью 230 т/ч, давлением 100 кгс/см2 (по данным ОРГРЭС).

больше веса столба пароводяной смеси в подъемных трубах. Чем больше эта разность весов, тем с большей скоростью движется вода в циркуляционном контуре.

Если отдельные трубы циркуляционного контура обо­ греваются неодинаково, то скорость воды обычно больше в тех трубах, в которых образуется большее количество пара.

157

При сложной картине распределения скорости воды внутри циркуляционного контура каждый контур харак­ теризуют одним значением скорости. Выбирают эту ско­ рость таким образом, чтобы, зная ее, можно было со­ ставить представление о свойствах всего циркуляцион­ ного контура. В качестве такой характеристики прини­ мают скорость воды на входе в трубы, где начинается

На рис. 10-1,6 скорость циркуляции соответствует скорости воды в нижнем конце обогреваемой трубы.

При очень малой нагрузке, т. е. при почти полном от­ сутствии парообразования, скорость циркуляции равна или почти равна нулю. С повышением нагрузки она уве­ личивается, но лишь до некоторого предела. При высо­ кой нагрузке котла скорость циркуляции изменяется ма­ ло, а в отдельных циркуляционных контурах даже не­ много снижается (рис. 10-2).

Вследствие этого при малой нагрузке котла всякое изменение его производительности немедленно резко из­ меняет циркуляцию. При высокой нагрузке циркуляция гораздо более устойчива. Это в значительной мере объ­ ясняет то обстоятельство, что большой процент цирку­ ляционных аварий возникает в периоды работы котлов

спониженной производительностью.

Укотлов среднего давления скорость циркуляции

жет нарушиться и ее скорость выбирается котлострои­ тельными заводами порядка 1,0—1,2 м/с. В двухсветных экранах скорость циркуляции равна около 1,6 м/с. Для обеспечения более высокой скорости увеличивают коли­ чество необогреваемых водоопускных труб экранов.

Весьма важен вопрос о том, как изменяется с повы­ шением давления скорость циркуляции у работающего котла. Например, при повышении давления с 35 до 110 кгс/см2 объем каждого килограмма пара уменьшает­ ся примерно в 3,5 раза. Однако скорость циркуляции в экране снижается при этом только на 20—30%.

Дело в том, что при возрастании плотности пара этот пар всплывает в воде гораздо медленнее. Поэтому при высоком давлении пар дольше находится в подъемных трубах экранов и количество пара в трубах возрастает.

158

Соответственно увеличивается разность веса столбов во­ ды и пароводяной смеси в опускных и подъемных тру­

бах.

При давлении около 185 кгс/см2 вода и пар подни­ маются в трубах почти с одинаковой скоростью. Раз­ ность их удельных объемов невелика, но при отсутствии всплывания пара в водяном потоке пароводяная смесь

а)

Рис. 10-3. Упрощенная схема экранов пылеугольного котла с есте­ ственной циркуляцией воды.

а — схема экранов (вид изнутри топки); б— схема экранных труб в зоне ниж­

содержит гораздо больше пара, чем при меньшем давле­ нии. Благодаря этому надежная циркуляция воды может быть обеспечена и при давлении порядка 185 кгс/см2.

Чем меньше ширина каждого циркуляционного кон­ тура, тем менее вероятна значительная неравномерность

159