5. Зольность топлива ().

Увеличение зольности топлива () ведет к снижению его теплоты сгорания () и адиабатической температуры в топке (). Несколько увеличится излучающая способность факела (а_Ф), возможно увеличение шлакования и загрязнения наружных поверхностей нагрева. Для сохранения паропроизводительности (D=const) необходимо увеличить расход топлива (В). Увеличение (В) вызывает увеличение и по всему газовому тракту вплоть до. Повышается температура горячего воздуха и уходящих газов (,J_УХ).

Изменение температуры перегретого пара будет зависеть от изменения долей радиационного и конвективного тепла в котле и от соотношения соответствующих поверхностей нагрева пароперегревателя.

Повышение объёма и температуры, уходящих газов, при повышении зольности топлива, увеличит потерю тепла с уходящими газами (q₂). Снижение температуры горения в топке приведет к росту потерь тепла с недожогом топлива (q₃, q₄).

Динамические характеристики котла

Переход от одного установившегося состояния работы котла к другому вызывает изменение контролируемых параметров работы котла. Эти изменения происходят во времени и описываются динамическими характеристиками.

В переходных процессах происходит изменение тепла, аккумулированного котлом (рабочей средой заполняющей трубы и металлом поверхностей нагрева).

Его величина определяется массой металла и рабочей среды парового котла. Данное тепло выделяется, например, при снижении давления в котле и воспринимается при увеличении давления. Аккумулирующая емкость котла зависит от паропроизводительности , давления и типа котла. Для барабанного котла она в 3-4 раза больше, чем для прямоточного соответствующих параметров.

,

где G_M, G_CP - масса металла и рабочей среды до и после возмущения;

С_M, С_CP – их теплоёмкости;

q₀, q - температура среды и металла до и после возмущения, ⁰К или ⁰С;

G_CP – масса среды заполняющая котел в переходный период изменяется;

q₀, q - температуры для среды и металла, которые естественно различны, но их разница, в основном, постоянна для начального и конечного состояний.

Рассмотрим динамические характеристики котла с естественной циркуляцией, в котором границы поверхностей нагрева жестко зафиксированы.

Ступенчатое изменение тепловой мощности топки (B۰Q^P_H).

τ₀ – время начала воздействия.

Н_УР – уровень воды в барабане.

t_ПЕ – температура перегретого пара.

D – паропроизводительность котла.

D_ПВ – расход питательной воды.

D = D_ПВ - D_ПР, где D_ПР - расход продувочной воды (непрерывная продувка).

Увеличение приведет к повышениюD, что соответственно повлияет на все остальные параметры. Начальное увеличение в барабане объясняется вытеснением воды в барабан паром из топочных экранов. В дальнейшем уровень воды в барабане будет падать т.к.D > D_ПВ.

С ростом паропроизводительности (D) увеличивается, если основная часть пароперегревателя конвективная, температура перегретого пара ().

Изменение всех параметров происходит с запаздыванием, т.к. изменяется тепло, аккумулированное котлом.

Ступенчатое изменение давления.

Сувеличением давления изменяются теплофизические свойства рабочего тела: увеличивается температура насыщения (); снижается скрытая теплота парообразования (r = h” - h´). Поэтому в начальный период после возмущения, паропроизводительность падает, т.к. часть выделившегося в топке тепла идет на повышение температуры металла и рабочей среды и достижения новой температуры насыщения. Далее паропроизводительность возрастает выше прежнего уровня, поскольку тепловосприятие испарительных поверхностей не меняется, а скрытая теплота парообразования (r) стала меньше. В соответствии с изменением небаланса паропроизводительности и расхода питательной воды, происходит изменение уровня воды в барабане. То есть в начале он возрастает, а затем падает. Поскольку тепло воспринимаемое пароперегревателем не изменяется, то изменение температуры перегрева пара будет обратно пропорционально изменению паропроизводительности.

Динамические характеристики прямоточного котла.

Границы поверхностей нагрева в прямоточном котле не зафиксированы и могут смещаться в зависимости от конкретных условий. В то же время в установившемся режиме расходы среды на входе (расход питательной воды) и выходе (расход пара) равны.

Небаланс между ив переходный период наступает, за счет изменения объема труб, занятых водой и паром.

Влияние изменения тепловыделения в топке (B۰Q^P_H).

Увеличение вызовет снижение поверхности экономайзера и увеличение поверхности пароперегревателя, вследствие чего сократится объем труб, занятых водой и увеличится объём занятый паром. Удельный объём пара значительно больше, чем воды.

В результате, на выходе из пароперегревателя будем иметь временное увеличение паропроизводительности (∆D), которое объясняется увеличением объема труб, занятых паром.

Начальное снижение объясняется дополнительной паропроизводительностью (∆D), которая сокращает количество тепла на 1кг пара () и температуру перегрева пара ().

В дальнейшем, увеличивается, т.к. возрастает поверхность пароперегревателя.

ЛЕКЦИЯ №20