Режимы работы паровых котлов
Лекция №5
Режимы работы паровых котлов
Произвольный режим характеризуется:
1. Нагрузкой (тепловой Q или паровой Dпе).
2. Граничными параметрами (Рпе, tпе, tп.в., 
…).
3. Температурами рабочей среды и газов (ti, 
).
Заданная нагрузка и параметры обеспечиваются:
1. Расходом питательной воды Dп.в..
2. Расходом топлива и воздуха (В, Vвоз).
Рекомендуемые материалы
Для каждого режима характеристики связаны уравнениями:
1. Теплового баланса:
2. Материального баланса:
a). по рабочей среде: 
кг/с;
б). по газам: 
м3/с;
в). по воздуху: 
м3/с.
3. Теплопередачи: 
, кВт.
Принципы управления паровыми котлами
A. Барабанный котёл.
Основные оперативные параметры: Pб, tпе, hур.
1. Pб. По Pб судят о соответствии Dка = Dта.
Если Dка > Dта, то ↑ Pб, а если Dка < Dта, то ↓Pб.
Допустимые отклонения Pбдоп = 2 % Pбном.
По Pб ведётся регулирование:
- подачи топлива;
- подачи воздуха;
- удаление продуктов сгорания.
Pб определяется:
a). Топочным режимом, т. е. Pб ~ Dнас ~ Dлуч.
Pб = f(В, сост. топлива, Wp, Ap, αт, ψэкр).
б). Аккумулирующей способностью котла Gакк, т. к. 
, то Dбар = Dэкр + Dак → ↓↑Pб.
в). Режимом работы ЭКО (т. е. Qэко).
При Dп.в. ≠ Dнас.п. → ↓↑Pб.
2. tпе. По tпе судят о соответствии тепловосприятия и поверхности нагрева пароперегревателя, т. е. tпе = f(Qпе/Hпе) = f(В/Hпе).
tпе определяется: D, tп.в., αт, Wp, r, ψэкр, R90.
Допустимое отклонение ∆tпе = + 5 0С.
3. hур. По hур судят о соответствии Dпе = Dп.в..
Если Dп.в. > Dпе, то ↑ hур.
hур. зависит:
a). от изменения давления ∆Рб (меняются ρ/ и ρ//).
б). от изменения содержания (набухание слоя при упрочнении паровых пузырей).
Допустимое отклонение ∆ hурдоп = + 50 мм.
B. Прямоточный котёл.
Основной оперативный параметр tпе. Величина tпе определяется строгим соответствием В и Dпе.
Чтобы tпе = Const, надо чтобы (В/Dпе) = Const.
Более точно tпе регулируют впрыском.
Рабочий диапазон нагрузок паровых котлов
Это диапазон от Dmin до Dmax.
Минимально допустимая нагрузка ограничивается:
1) 
Надёжностью гидродинамического режима.
При 
А). Барабанный котёл (нарушение надёжной циркуляции в контурах).
При 
→ происходит скопление пара вдоль стенок труб.
→ т. к. α2п << α2см → ↑↑
→ пережог.
По условию W0доп = 0,3 м/с в самых необогреваемых трубах минимальная нагрузка: Dmin = 0,4·Dном , ниже нельзя.
Б). Прямоточный котёл (нарушение гидродинамической устойчивости):
1. Смещение экономайзерной зоны (точки tф.п.) влево:
ð ухудшается распределение по параллельным трубам блока НРЧ и в трубах с ↓Wр.с. → ↑↑tст → пережог.
2. Пульсации потока:
a). Общекотловая: б). Межвитковая:
При tст < tметдоп за счёт ↓↑ tст → ↓↑σуст → разрыв труб.
3. Гидродинамическая нестабильность: начинается при D < D1, когда одному ∆Р соответствует три Wρ → пережог при ↓↓ Wρ.
4. Тепловая разверка в блоке НРЧ:
, т. к. 
.
В отдельных трубах, когда W2 << W1, а q2 > q1 → пережог труб за счёт ↓α2 и ↑tР.С..
Вывод: При 
,
поэтому Dmin = 0,3·Dном.
2) Устойчивость топочного процесса:
При ↓D → ↓В и меняется характер теплообмена в топке по длине факела. Нарушение устойчивости при υф < tвоспл. При этом tвоспл = f(сост. топлива).
Dmin определяется:
1. Устойчивостью воспламенения топливной смеси.
2. Стабильностью горения (без хлопков, пагасания).
Для природного газа и мазута Dmin = 0,45·Dном.
3) Эффективность сжигания топлива:
4) Надёжность шлакоудаления в топках с ЖШУ:
При 
и при tШЛ < 1300 0С застывание.
Поэтому Dmin = 0,7·Dном.
Для топок с Тв. ШУ Dmin = 0,4·Dном.
5) Низкотемпературная коррозия ВЗП:
По условию исключения коррозии 
.
Максимально допустимая нагрузка котла ограничивается:
1. Условиями работы пылесистемы (нагрузка мельниц).
2. Шлакованием радиационных поверхностей и поверхностей на выходе из топки (ШПП).
Если 
, то Dmax соответствует бесшлаковочной мощности.
3. Надёжностью работы труб топочных экранов (НРЧ).
Для природного газа и мазута:
для 
С 
.
4. Эффективностью сжигания топлива.
При ↑D → ↑В → ↑qV → ↓τпреб ~ ~
.
5. По эоловому износу труб.
C ↑D → ↑В → ↑Vгазов → ↑WГ → ↑ износ труб эоловыми частицами.
Допустимый износ δ < 0,2 % мм/год.
По износу труб Dmax ограничивается:
a). для молозольных топлив Wгдоп = 10 – 12 м/с;
б). для высокозольных топлив Wгдоп = 7 – 9 м/с.
6. Температурным режимом труб Пе.
C 
. Рост q влияет больше на 
.
Если tстпе > tметдоп → пережог труб.
7. 
Напором и производительностью дымососа (вентилятора).
С ↑D → ↑В → 
→ ↑∆Р ~ V2, т. е. рабочая точка выходит за пределы возможностей Д(В) по напору и производительности.
8. Напором и производительностью питательного насоса, т. к. с ↑D→↑P”В-П”тракт ~D2.
Лекция "Принципы и условия конструктивного разрешения конфликта" также может быть Вам полезна.
9. Качеством пара в барабанных котлах.
С ↑D → ↑ брызгоунос из барабана в Пе → ↑ влажность 
.
С ↑D > Dmax → ↑Wпара > Wпдоп = 0,5 м/с → ↑↑ω > 0,33 % (доп) → ↑ заброс капель с солями в Пе: ↑↑↑
.
Во всех случаях (для разных типов котлов и топлив) или нормальной эксплуатации Dmax = = Dном, и только разрешается непродолжительная работа при Dmax = (1,05 – 1,08)·Dном, т. е. диапазон регулируемой нагрузки определяется нижним предело
Dmin.
