Регулирование температуры перегретого пара

Рассмотрим регулировочные характеристики различных типов пароперегревателей (ПЕ), под которыми понимается зависимость температуры перегретого пара от нагрузки котла -

Врадиационном ПЕ, где интенсивность передачи тепла излучением зависит от температуры (), степени черноты газов () и коэффициента тепловой эффективности (), []. Перечисленные параметры мало зависят от нагрузки котельного агрегата (D) или от расхода топлива (В). Поэтому в радиационном ПЕ с увеличением паропроизводительности (D), количество тепла на 1 кг пара убывает, что ведет к снижению температуры перегрева пара ().

В конвективном ПЕ объем и скорости продуктов сгорания увеличиваются пропорционально расходу топлива. Кроме того, температура газов на выходе из топки также увеличивается. Таким образом, повышается коэффициент теплопередачи и возрастает температурный напор в пароперегрвателе. Поэтому количество тепла, передаваемое на 1 кг пара с ростом D увеличивается, а следовательно возрастает .

Таким образом, можно подобрать такое соотношение радиационной и конвективной частей ПЕ, чтобы температура при изменении нагрузки (D) была практически постоянной.

В реальных условиях будет зависеть от изменения целого ряда параметров:

.

Например, в котле с естественной циркуляцией снижение температуры питательной воды приведет к снижению паропроизводительности при постоянном расходе топлива. Так как , на 1 кг пара будет приходиться больше тепла,следовательно, будет увеличиваться .

Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке (α_Т)и увеличение влажности топлива (W^P) приведет:к снижению температуры факела. к. Для сохранения паропроизводительности (D=const), очевидно, потребуется увеличить расход топлива, Что вызовет увеличение объема и скорости продуктов сгорания,Температур газов за топкой и по Всему газовому тракту, температурного наплра в пароперегревателе. В рзультате произойдет изменение радиационного и конвективного тепловосприятия пароперегревателя:

- снизится, а - увеличится.

, что вызовет увеличение тепловосприятия конвективной части ПЕ и вызовет увеличение температуры перегрева.

Повышение зольности топлива снизит температуру факела в топке, за счет снижения , но повысит степень черноты факела (а_Ф). Для сохранения паропроизводительности (D=const), очевидно, потребуется увеличить расход топлива. В результате произойдет изменение радиационного и конвективного тепловосприятия пароперегревателя:

- снизится, а - увеличится.

Общее изменение температуры будет зависеть от соотношения радиационной и конвективной поверхностей ПЕ.

В прямоточном котле, где границы поверхностей нагрева не зафиксированы, снижение температуры питательной воды вызовет увеличение поверхности экономайзера; поверхность ПЕ сократится, что приведет к снижению .

Влияние коэффициента избытка воздуха в топке и влажности топлива на температуру перегрева пара будет зависеть от соотношения поверхностей радиационной и конвективных частей пароперегревателя и всего котла. Очевидно для прямоточных котлов СКД, где радиационная часть пароперегревателя более развита т.к. включает СРЧ и ВРЧ, температура острого пара, с увеличением коэффициента избытка воздуха в топке и влажности топлива, снизится.

По ГОСТу 3619-76 температура перегрева должна выдерживаться

в указанных диапазонах нагрузок

Для поддержания температуры в допустимых пределах существуют различные методы регулирования температуры перегретого пара.

Следует учесть, что в прямоточном котле температура острого пара поддерживается регулятором соотношения «вода - топливо». Данный тип котлов обладает малой аккумулирующей способностью. Любое нарушение режима или изменение состава топлива будет вызывать изменение температуры перегретого пара. Поэтому регуляторы температуры, в виде впрыскивающих пароохладителей, необходимы для коррекции колебания от входных параметров.

Существуют два основных метода регулирования температуры перегретого пара:

1. паровые методы;

2. газовые методы.

При паровом регулировании поверхность пароперегревателя выполняется с запасом, а снижение температуры и энтальпии пара на выходе регулируется: поверхностным пароохладителем, изменением расхода охлаждающей воды, или с помощью впрыскивающего пароохладителе, изменением расходы воды на впрыск.

При наличии вторичного перегрева может использоваться перераспределение тепла между острым и вторичным паром (ППТО).

Газовые методы основаны на изменении тепловосприятия пароперегревателя с газовой стороны за счет изменения их объема и температуры продуктов сгорания.

Схемы включения парохладителей (ПО)

Применяются следующие схемы:

а) – за пароперегревателем;

б) – до пароперегревателя;

в) – в рассечку между ступенями.

Выводы:

В схеме (а): металл ПЕ надежно защищен от перегрева (от повышения) по всей длине. Недостатком данного метода является его наибольшая инерционность. Поскольку для изменения необходимо чтобы изменилась температура всего металла ПЕ. Задержка от начала воздействия до изменения температуры пара может достигать от 60 до 120 с. (довольно большое время).

Схема (б): обладает наименьшей инерционностью, но выходная часть змеевиков может работать в недопустимых температурных условиях, т.к. t_пе^мах > t_пе^ном, что снижает надежность работы металла.

Наиболее оптимальной считается схема установки пароохладителя «в рассечку».

Часто по ходу пара устанавливается два или три пароохладителя . «в рассечку» между ступенями пароперегревателя.

Конструкции и схемы включения ПО

1. Поверхностный пароохладитель – представляет собой трубчатый теплообменник, выполненный в виде коллектора, в который подается пар, охлаждаемый водой, проходящей через змеевики “U” образной формы (для самокомпенсации температурных расширений) размещенные внутри коллектора.

Схема включения поверхностного пароохладителя

Р_Т- регулятор температуры пара

2. Впрыскивающий пароохладитель- участок коллектора, в котором в поток пара впрыскивается охлаждающая вода. Для впрыска в котлах с естественной циркуляцией используется конденсат собственного пара, чтобы не снизить качество пара.

В прямоточных котлах, где требования к качеству питательной воды существенно выше, на впрыск подается питательная вода.

Схема включения впрыскивающего ПО с впрыском конденсата собственного пара

Рт – регулятор температуры;

1. водяной экономайзер; 2. барабан котла; 3. конденсационная установка; 4. первая ступень ПЕ; 5. вторая ступень ПЕ; 6. впрыскивающий ПО.