- •1. Классификация и типы паровых котлов.
- •1.1. Паровой котел. Общее устройство и определения.
- •3.3. Общие технические характеристики топлив.
- •3.5.1. Характеристики твердого топлива.
- •3.5.2. Характеристики мазута.
- •3.5.3. Характеристики природного газа.
- •3.6.1. Размолоспособность топлива.
- •3.6.2. Тонкость размола пыли.
- •3.6.3. Затраты энергии на размол топлива.
- •3.6.4. Характеристика угольной пыли.
- •4.1. Основы кинетики химических реакций.
- •4.2.1. Горение газового топлива
- •4.2.2. Горение твердого топлива.
- •4.2.3. Горение жидкого топлива.
- •4.3. Развитие и воспламенение топливно-воздушной струи в топочном объеме.
- •4.4. Продукты сгорания топлива.
- •5.1. Введение.
- •5.2. Топочные камеры и горелки для сжигания твердых топлив.
- •5.3. Газомазутные топки и горелки.
- •6. Эффективность работы и основы теплового расчета котла.
- •6.1. Общее уравнение теплового баланса котла.
- •6.2. Коэффициент полезного действия парового котла и котельной установки.
- •6.3.1. Потери теплоты с уходящими газами.
- •6.3.2. Потери теплоты с химическим недожогом топлива.
- •6.3.3. Потери теплоты с механическим недожогом топлива.
- •6.3.4. Потери теплоты от наружного охлаждения.
- •6.3.5. Потери с физической теплотой удаляемых шлаков.
- •6.3.6. Оптимизация показателей работы парового котла по сумме тепловых потерь.
- •7. Эксплуатация паровых котлов.
- •7.1. Эксплуатационные режимы паровых котлов.
- •7.2. Статические характеристики парового котла в нерасчетных режимах работы.
- •7.3. Переходные процессы в котле при изменении нагрузки.
- •7.4.Регулирование температуры пара.
- •7.4.1. Методы парового регулирования температуры пара.
- •7.4.2. Методы газового регулирования.
- •7.5. Загрязнения и абразивный износ конвективных поверхностей нагрева.
- •7.6.1. Высокотемпературная коррозия.
- •7.6.2. Низкотемпературная коррозия.
- •7.7. Сокращение вредных выбросов в окружающую среду.
- •8.Характеристики и виды движения водного теплоносителя в паровых котлах
- •8.1.Водный теплоноситель в паровых котлах и его физико-химические характеристики.
- •8.2 Общие уравнения движения жидкости в трубах.
- •8.2.1.Уравнения неразрывности, движения, энергии и состояния жидкости.
- •8.2.2.Уравнение движения однофазного потока в трубах.
- •8.2.3.Уравнение движения двухфазного потока в трубах.
- •8.3.Режимы течения двухфазного потока.
- •8.4.Перепад давления при движении рабочей среды в трубе.
- •8.5.Виды движения жидкости.
- •9.Гидродинамика водного теплоносителя в паровых котлах.
- •9.1.Гидродинамика водного теплоносителя в поверхностях с принудительным движением.
- •9.1.1.Теплогидравлические характеристики поверхностей нагрева парового котла.
- •9.1.2.Гидравлическая характеристика горизонтальных одиночных труб.
- •9.1.3.Гидравлические характеристики вертикальных одиночных труб.
- •9.1.4.Гидравлические характеристики системы труб парового котла.
- •9.1.5.Гидравлическая разверка в системе труб парового котла.
- •9.1.6.Пульсация потока в системах труб парового котла.
- •9.2.Гидродинамика водного теплоносителя при естественной циркуляции.
- •9.2.1.Движущий и полезный напоры контура циркуляции.
- •9.2.2.Гидравлические характеристики контура циркуляции.
- •9.2.3.Расчет контуров циркуляции.
- •9.2.4.Показатели надежности работы контура циркуляции.
- •9.3. Организация сепарации влаги и пара в барабанных котлах.
- •9.3.1.Барабан - сепарационное устройство барабанного котла.
- •9.3.2.Гидродинамические процессы в барабане парового котла.
- •10. Температурный режим поверхностей нагрева паровых котлов.
- •10.1.Металл паровых котлов.
- •10.2.Расчет температурного режима обогреваемых труб парового котла.
- •10.3.Условия теплообмена на стенке прямолинейной части трубы парового котла.
- •10.3.1.Теплообмен при докритическом давлении водного теплоносителя.
- •10.3.2.Теплообмен при сверхкритическом давлении водного теплоносителя.
- •10.4.Особенности температурного режима горизонтальных труб, криволинейных труб и каналов и газоплотных экранов.
- •10.5.Влияние внутритрубных отложений на температурный режим обогреваемых труб парового котла.
- •11.Физико-химические процессы в пароводяном тракте парового котла.
- •11.1.Материальный баланс примесей в пароводяном тракте парового котла.
- •11.2.Коррозия металла в пароводяном тракте парового котла.
- •11.3.Растворимость примесей в водном теплоносителе.
- •11.4.Переход примесей из воды в насыщенный пар.
- •11.5.Внутритрубные отложения примесей водного теплоносителя.
- •11.6.Образование отложений примесей в пароводяном тракте прямоточного котла.
- •11.7.Образование отложений примесей в пароводяном тракте барабанного котла.
- •11.7.1.Удаление примесей с непрерывной продувкой воды из водяного тракта барабанного котла.
- •11.7.2.Организация ступенчатого испарения в барабанном котле.
- •12.Водно-химические режимы паровых котлов.
- •12.1.Водно-химические режимы и нормы качества пара и питательной воды.
- •12.2.Водно-химические режимы прямоточных котлов.
- •12.3.Водно-химические режимы барабанных котлов.
- •12.4.Влияние внутрибарабанных устройств на качество котловой воды и насыщенного пара.
- •12.5.Химические очистки паровых котлов.
- •12.6.Консервация паровых котлов.
12.3.Водно-химические режимы барабанных котлов.
Состав примесей питательной воды зависит от рабочих параметров (давления, температуры) барабанных котлов. С ростом давления, которое сопровождается, как правило, увеличением мощности котла, повышаются требования к качеству пара и питательной воды. При среднем (давление в барабане P менее 11 МПа) и высоком (P ≥ 11 МПа) давлении добавочная вода проходит умягчение и в ней содержатся легкорастворимые соединения, в основном соли натрия. При сверхвысоком давлении (P = 15,5 МПа) добавляется обессоленная вода. В результате присосов охлаждающей воды в конденсаторе в питательную воду поступают соли жесткости (Са и Mg), характеризующиеся очень малой растворимостью. С увеличением давления в котле допустимые значения концентрации солей жесткости уменьшаются. При этом увеличивается доля продуктов коррозии, в первую очередь - железо-оксидных соединений.
В конденсате турбины и питательной воде барабанных котлов присутствуют кислород и свободная углекислота. Относительно высокая концентрация примесей в воде не дает возможности использовать нейтрально-окислительные режимы. Поэтому для связывания кислорода в питательную воду подается гидразин с избыточной концентрацией 20…60 мкг/кг, а для нейтрализации углекислоты и создания щелочной среды (рН = 9,1) - аммиак (до 1000 мкг/кг).
Фосфатный режим применяется для исключения отложения солей жесткости в экранных трубах. В котловую воду (в барабан котла) вводятся фосфаты, обычно в виде натриевых солей ортофосфорной кислоты (Na3PO4, Na2HPO4). При гидролизе этих солей в воде появляется едкий натр NaOH. В результате взаимодействия фосфатов с солями кальция образуется в водяном объеме шлам [гидроксилапатит Ca3(PO4)2∙ Ca3(OH)2], который удаляется из котла с непрерывной продувкой.
Для образования гидроксилапатита должен выдерживаться определенный избыток PO34+и поддерживаться высокощелочная среда.
Фосфатный режим не устраняет железооксидного и медного накипеобразования, вызывает железофосфатное накипеобразование, отложения цинка и магния. Поэтому он наиболее пригоден для среднего давления. При высоком и сверхвысоком давлении недостатки его существенны.
Рост массы отложений в газомазутных котлах при фосфатном режиме составляет 20 г/м2за 1000 ч. Если принять допустимое количество отложений 350…400 г/м2, то химическую промывку надо выполнять через 15…20 тыс.ч. Для угольных котлов это значение в 2 раза больше.
Бескоррекционный водный режимиспользуется при высоком и сверхвысоком давлении, когда качество питательной воды хорошее. На случай больших присосов в конденсаторе и повышение концентрации солей жесткости предусматривается возможность перехода на режим фосфатирования.
При бескоррекционном режиме возможны относительно низкие значения рН, что способствует усилению коррозии поверхностей нагрева. Для увеличения значения рН до необходимого уровня (рН > 9) лучше добавлять не летучий аммиак, а сильные щелочи NaOH, LiOH. Гидроксид лития при взаимодействии с железом (на поверхности стенки) образует стабильную пленку LiFeO2(феррат лития), но с фосфатами литий образует труднорастворимые в воде соединения, образующие отложения на стенках трубы. Гидроксид лития нельзя применять при возможных режимах фосфатирования. Применяется едкий натр NaOH.
Комплексонный водный режимоснован на использовании двухзамещенной натриевой соли ЭДТК (трилон Б). Ввод трилона Б производится непосредственно перед котлом (в сниженный узел питания). Комплексон образует с кальцием, так же как и с другими катионами, комплексонат кальция, обладающий высокой растворимостью. Комплексонаты выводятся из котла с продувочной водой.
При среднем давлении концентрация солей жесткости велика, расход трилона Б большой и стоимость обработки воды также велика.
Интенсивное разложение комплексоната железа с образованием защитной пленки происходит при температурах воды, соответствующих высокому и сверхвысокому давлению. Но при сверхвысоком давлении (P = 15,5 МПа, tS= 343°С) разлагаются комплексонаты кальция и образующийся гидроксид кальция внедряется в железооксидную пленку и нарушает ее сплошность. Для повышения термической стойкости комплексонатов кальция дозируют щелочь - едкий натр NaOH (комплексонно-щелочной режим). В чистом отсеке барабана поддерживается рН = 10,4.
Комплексон дозируют в воду периодически (8 ч/сут в течение 2 сут), а NaOH - непрерывно.
Комплексонно-щелочной режим имеет ряд преимуществ перед фосфатным (при сверхвысоком давлении): содержание железа в котловой воде в растворенном виде увеличивается, вывод его с продувкой эффективнее; в насыщенном паре Fe меньше, так как коэффициент распределения снижается в 2,5 раза; толщина отложений на стенке меньше в несколько раз, теплопроводность - выше; межпромывочный период удлиняется в несколько раз; нет необходимости в консервации при останове котла для защиты стояночной коррозии.