22. Температурный режим поверхностей нагрева

Для оценки надежности парового котла очень важно располагать данными для опре деления температуры металла поверхностей нагрева, работающих в сложных и напряжен­ных условиях.

В котлах, использующих органическое топливо, условно можно выделить три обла-

охватывает поверхности, расположенные в топочной камере — топочные экраны, полу­чающие теплоту излучением. Важнейшим фактором теплообмена в этой области явля­ется характер распределения теплового пото­ка по высоте топочной камеры (см. рис. 20.2) и по периметру сечения экранных труб (см. § Ю.4).

Вторая область теплообмена охватывает полурадиационные поверхности, располагае­мые в зоне достаточно высоких газовых тем­ператур (1200—800°С), где еще существенно излучение газовых объемов. Это главным об­разом ширмовые поверхности нагрева и на­стенные экраны поворотной камеры.

Характерной особенностью третьей обла­сти является тепловосприятие поверхностей нагрева преимущественно конвекцией. В этой зоне с относительно невысокой температурой продуктов сгорания (800—9О0°С на входе в конвективную шахту и до 100—150°С на вы­ходе из нее) располагаются конвективные по­верхности нагрева: экономайзер, воздухоподо­греватель, отдельные пакеты пароперегрева­теля. Эти поверхности нагрева конструируют­ся с плотным шагом труб — малыми газовыми объемами между ними. В этих условиях доля лучистого межтрубного излучения продуктов сгорания мала.

23. Расчет контура естественной циркуляции

Основные уравния циркуляции решают графо­аналитически. Обе части уравнения зависят от расхода воды (скорости циркуляции): С увеличением полезный напор циркуляции уменьшается (см. рис. 12.2), а гидравлическое сопротивление опускных звеньев контура растет пропорцио­нально квадрату расхода.

Для построения диаграммы циркуляции обычно задаются тремя значениями скоростей циркуляции: В ходе выполнения расчета циркуляции последовательно опреде­ляют: гидравлическое сопротивление опускных труб, по которым движется вода; высоту экономайзерного участка и соответственно высоту паро­образующего участка , относительное сечение, занятое паром, движущий на­пор циркуляции, сопротивление подъем­ного участка, по которому движется пароводя­ная смесь (9.49), полезный напор циркуля­ции. По результатам расчета строят диаграмму циркуляции (рис. 12.5,а), В рабочей точке диаграммы определяют действительную скорость циркуляции, которая в совокуп­ности с количеством образующегося в контуре пара О_п позволяет определить кратность цир­куляции К в контуре.

Рис. 12.5. Диаграмма циркуляции простого контура.

а — с непосредственным присоединением парообразующих труб к барабану; б — с пароотводящими трубами; А — рабочая точка диаграммы; шд₀ — действительная скорость циркуляции (расход воды).

24. Надежность контуров естественной циркуляции

По мере уменьшения скорости циркуляции ш₀ полезный напор симметрично увеличивает­ся и в пределе стремится к своему максималь­ному значению. На полезный напор циркуляции большое влияние оказывает относительная скорость пара. В зависимости от направления потока это влияние различно. По­лезный напор застоя, при котором движение среды практически прекращается и возникает явление застоя циркуляции. Застой циркуляции охватывает область очень медлен­ного движения воды в обогреваемой трубе вверх или вниз, однако пар движется только вверх, барботируя через столб находящейся в трубе воды.

Застой циркуляции возникает в контуре с парообразующими трубами, вклю­ченными в водяной объем барабана, т. е. ни­же уровня в нем воды (рис. 12.10,а). При под­воде труб в паровой объем барабана (рис. 12.10,6) в условиях очень медленного движения в них воды полезный напор недо­статочен для преодоления сопротивления опускных труб и подъема среды до высшей отметки подъемных труб контура. В этих условиях в них образуется свободный уровень воды.

Процесс перехода от подъемного движения к опускно­му проходит через нулевую скорость и носит название опрокидывания циркуляции. иКонтуры циркуляции представляют собой системы параллельно включенных труб, кото­рые реально обогреваются по-разному. Неоди­наковый обогрев отдельных труб может вызы­ваться конструктивными особенностями систе­мы или условиями эксплуатации. Так, по конструктивным особенностям угловые трубы систематически получают примерно в 2 раза меньше тепла, чем срединные. В ряде случаев из-за нарушения креплений возможен выход из ранжира отдельных труб экрана (рис. 12.12,6), которые оказываются более освещенными и получающими больше теплоты, а другие — затененными и получающими меньше теплоты проверя­ется по критериям надежности. Проверка от­сутствия нарушения циркуляции выполняется для труб с наименьшим обогревом (с учетом 10% запаса). Производят проверку:

-застоя циркуляции

-опрокидывание циркуляции

Перечисленные явления крайне опасны, так как застой циркуляции или свободный уро­вень приводит к прекращению движения воды в контуре циркуляции, а опрокидывание цир­куляции связано с переходом подъемного дви­жения в опускное, т. е. с прохождением ско­ростей через нулевое значение. Все эти режи­мы приводят к нарушению устойчивого отвода теплоты от внутренней стенки парообразую­щих труб и возможности их перегрева.