2.5. Основні схеми генерації пари

На рис. 2-7 наведені принципові схеми генерації пари в парових котлах промислових ТЕЦ і котельнях, в енергетичних котлах теплових електростанцій і в корабельних котельнях.

На принципі багатократної природньої циркуляції працюють барабанні котли. Водяна пара генерується в підйомних трубах циркуляційних контурів. Рушійною силою циркуляції є різниця густин води в опускних трубах циркуляційних контурів і пароводяної суміші в парогенеруючих трубах.

В однобарабанних котлах водяна пара генерується лише в екранних циркуляційних контурах, які утворені переднім, заднім і боковими екранами. До складу циркуляційного контуру входять: барабан котла – опускні труби (виведені за межами топки, не обігріваються) – нижній колектор екрану (для рівномірного розподілу води, що надійшла з барабана опускними трубами, по екранних трубах) – екранні підйомні, для парорідинного потоку, труби – барабан котла.

В 2-х і більше барабанних парових котлах водяна пара також генерується в конвективному трубному пучку, що з’єднує нижній і верхній барабани.

В будь-яких конструкціях котлів з багатократною циркуляцією живильна вода після водяного економайзера надходить у верхній барабан. З нього ж відбирається вся насичена пара, що утворилася в підйомних трубах циркуляційних контурів.

В енергетичних парових котлах (пара з яких направляється в турбогенератор) насичена пара з барабанів надходить в пароперегрівник. В парових котлах, що виробляють насичену технологічну пару, вона відбирається безпосередньо з верхніх барабанів котлів.

Парові котли з багатократною природною циркуляцією обов’язково є вертикально- водотрубними котлами, оскільки механізм природної циркуляції може бути реалізованим при наявності перепадів рівнів розташування барабана і нижніх колекторів екранів.

Багатократна примусова циркуляція створюється в циркуляційних корпусах насосами, оскільки парогенеруючі труби конструктивно розташовуються горизонтально або з ухилом, який не забезпечує перепад рівнів води в барабані і в нижніх колекторах, достатній для реалізації механізму природної циркуляції. Така схема генерації пари характерна для корабельних парових котлів і зумовлена жорстким обмеженням простору для розташування котлів.

Прямоточна схема генерації пари реалізується в прямоточних парових котлах високих параметрів пари і великої парової продуктивності.

Принциповою відмінністю між генерацією пари з багатократною циркуляцією і в прямоточних парогенераторах є те, що живлення перших котлів проводиться хімочищеною живильною водою з залишковим солевмістом, тоді як живлення прямоточних парових котлів можливо лише абсолютно знесоленою водою, тобто хімічно чистим Н₂О, в якій недопустима наявність будь-якого солевого залишку.

2.6. Робочі процеси в парогенеруючих трубах парових котлів

Парогенеруючі труби, розташовані в топці котла, сприймають теплоту від факела, в якому горить паливо, радіаційним способом і від гарячих димових газів, що омивають труби.

На інтенсивність відведення теплоти від внутрішніх стінок парогенеруючих каналів до парорідинного потоку, що рухається в них, суттєво впливає структура двофазового потоку і режим його руху.

У вертикальній парогенеруючій трубі можливі режими руху двофазового потоку, які схематично показані на рис 2-8.

Перехід від режиму “а” до режиму “г” здійснюється в зв’язку з наростанням кількості пари, що утворюється.

В парових котлах з багатократною природною циркуляцією в основному реалізується режим “а” і “б”, завдяки відносно невисокому паровмісту двофазового потоку.

Через різницю густин дійсна швидкість руху води, , буде меншою від швидкості руху пари, ,

Розглянемо деякі терміни, якими користуються при аналізі теплогідродинамічних процесів в парогенеруючих трубах.

Приведена швидкість руху води, ,

, м/с, (2-14)

де: , - маса і об’єм води, що проходить через поперечний переріз труби, кг/с, м³/с; - густина води, кг/м^3
; – площа поперечного перерізу, м², через який рухається двофазовий потік.