6. Тепловой расчет и тепловой баланс парогенератора

Целью теплового расчета парогенератора является определение размеров топки и поверхностей нагрева отдельных элементов его при номинальной нагрузке.

Тепловой расчет начинают с расчета объемов и энтальпий продуктов сгорания топлива. Затем составляют тепловой баланс парогенератора, подсчитывают его к.п.д. и часовой расход топлива.

Далее при выбранной температуре газов на выходе из топки определяют количество лучистого тепла, которое должно быть воспринято в топке, и рассчитывают необходимую для этого величину радиационной поверхности нагрева.

В барабанных парогенераторах с температурой перегретого пара не выше 783К пароперегреватели обычно делают конвективными и, поэтому в топке размещают только парообразующие поверхности нагрева. При температуре перегретого пара выше 783К в топке барабанных парогенераторов размещают полурадиационный (ширмовый), а иногда и радиационный пароперегреватели.

В прямоточных парогенераторах радиационные пароперегреватели имеются всегда. Кроме того, в нижней радиационной части происходит подогрев воды, поскольку водяной экономайзер (ВЭК) в этих парогенераторах всегда выполняют некипящим.

В связи с этим приходится предварительно произвести распределение тепловосприятия рабочего тела между отдельными поверхностями нагрева.

Полное тепловосприятие пароперегревателя разбивают в общем случае между его радиационной, ширмовой и конвективными частями.

Суммарное тепловосприятие пароперегревателя при наличии регулятора перегрева, выполненного в виде поверхностного пароохладителя, увеличивается на величину теплосъема в последнем.

Энтальпия пара на входе в пароперегреватель в барабанных и прямоточных парогенераторах принимаются равными соответственно энтальпии слабоперегретого пара, покидающего переходную зону парогенератора.

Тепловосприятие рабочего тела в переходной зоне прямоточного парогенератора подсчитывают из условия, что на входе в нее пар должен иметь влажность 15-20%, а на выходе должен быть перегрев пара не меньше, чем на 20^о .

При наличии в парогенераторе промежуточного пароперегревателя тепловосприятия его подсчитываются по известным параметрам пара на входе в него и заданным параметрам его на выходе.

Тепловосприятие ВЭК в прямоточном парогенераторе тоже может быть заранее подсчитано, поскольку на выходе из него необходимо иметь недогрев воды до температуры кипения на 30-40^о.

После распределения тепловосприятий рабочего тела по отдельным элементам парогенератора производят расчет их поверхностей нагрева. Его ведут в следующей последовательности: размещают в топке ранее подсчитанную поверхность нагрева парогенерирующих экранных труб и радиационного пароперегревателя, рассчитывают поверхность нагрева ширмового пароперегревателя, фестона и конвективного пароперегревателя (основного и промежуточного); далее определению подлежат низкотемпературные поверхности нагрева вертикальной конвективной шахты, которые удобно рассчитывать, начиная с первой ступени воздухоподогревателя (ВЗП), затем следует рассчитать вторую ступень воздухоподогревателя, первую ступень ВЭК, вторую ступень ВЭК и переходную зону.

При этом часто оказывается, что предварительно принятое тепловосприятие какой-либо поверхности не согласуется с конструктивно выделенными для нее поверхностями. Например: реальное тепловосприятие потолка может быть больше или меньше назначенного тепловосприятия. В этом случае приходится менять конструктивные размеры топки или перераспределять тепловосприятие между отдельными поверхностями нагрева.

При размещении конвективных поверхностей нагрева также встречаются аналогичные трудности. Количество петель одного змеевика конвективной или полурадиационной поверхности нагрева определяется длиной одной трубы и размерами газохода. Может случиться так, что длина одного змеевика, определенная по расчетной величине поверхности нагрева, образует дробное число петель, что конструктивно неосуществимо. Поэтому при конструировании парогенератора приходится число петель округлить до целого значения.

Возникающие конструктивные отступления от предварительно намеченных величин учитываются при проведении окончательного расчета.