Гидродинамический режим котлоагрегатов

С естественной циркуляцией

В котлоагрегатах с естественной циркуляцией движение воды и пароводяной смеси в испарительной системе осуществ­ляется за счет движущего напора циркуляции, создаваемого разностью весов столба воды в опускных трубах и столба паро­водяной смеси в обогреваемых подъемных трубах, Па,

                 S = h r ^/ - h`r_см ,                               (6.26)

 

где r^/-плотность котловой воды в опускной трубе, кг/м³;

` r_см - средняя по высоте паросодержащего участка трубы плотность пароводяной смеси, кг/м³.

 Учитывая высоту паросодержащего участка (рис.6.7), получают

                  S = h _пар (r ^/ - `r_см) .                           (6.27)

 

Движущий напор преодолевает сопротивление в подъем­ных åDр_под и опускных трубах åDр _оп , т.е.

              S = åDр_под + åDр _оп .                            (6.28)

                           

Разность движущегося напора и сопротивления подъемной части циркуляционного контура составляет полезный напор, расходуемый на преодоление сопротивлений опускной части контура:

               S_noл = S - å Dр _под   ,                         (6.29)

или                 S_noл  - å Dр _под = 0 . 

                          

На рис.6.8 показана точка пересечения А, характеризующая равенство S _пол  = å Dр _оп .

Рис. 6.7. Циркуляционный      Рис. 6.8. Гидравлическая

             контур экрана                              характеристика

 

При этом кратность циркуляции, т.е. отношение массы во­ды G_ц, циркулирующей в системе за единицу времени, к массе вырабатываемого пара D за это же время, составляет

      = 15 ¸ 100 .                                      (6.30)

Значение К в котлоагрегатах высокого давления (до 14 МПа) составляет 14¸6, среднего давления (до 8 МПа) - 30¸65.

При уменьшении нагрузки котлоагрегата кратность цирку­ляции возрастает, так как движущий напор уменьшается в меньшей степени, чем сопротивление опускных труб. При паропроизводительности котлоаграгата, равной 50 % номинальной, кратность циркуляции возрастает примерно в 1,6 раза.

Движение воды в экономайзере осуществляется при по­мощи питательного насоса, а пара в пароперегревателе - за счет разности давлений в барабане котлоагрегата и паропроводе.

Испарительные системы состоят из ряда параллельно включенных элементов, объединяемых коллекторами и бараба­нами. Циркуляционные контуры могут иметь последовательное или параллельное соединение отдельных обогреваемых участ­ков.

В параллельно включенных трубах поверхностей нагрева может возникнуть неравномерность тепловосприятия, распреде­ления воды и пароводяной смеси. Это связано с рядом конструк­тивных особенностей поверхностей нагрева котлоагрегата и ус­ловиями эксплуатации. Вследствие этого устанавливается не­одинаковый температурный режим металла труб, т.е. тепловая и гидравлическая неравномерность в трубах.

В котлоагрегатах с естественной циркуляцией при относи­тельно малом паросодержании пароводяной смеси в испари­тельных поверхностях нагрева причиной перегрева труб явля­ются нарушения гидравлического режима.

При малых тепловых нагрузках скорость пароводяной сме­си в обогреваемых подъемных трубах может снизиться, что приведет к застою паровых пузырей в отдельных участках тру­бы (гибы, отводы и проч.). Такой режим называется застоем циркуляции.

На рис. 6.9 представлена гидравлическая характеристика циркуляционного контура, состоящего из трех рядов подъемных труб.

При снижении тепловых нагрузок может оказаться, что для наименее теплонагруженного ряда труб пересечение харак­теристики этого ряда труб ординатой, определяющей S_пол всей системы, произойдет при расходе G_o, равном или меньшем нуля. Следовательно, в трубах этого ряда при некоторых малых тепловых нагрузках произой­дет застой (скорость циркуляции w_o =0) или опрокидывание циркуляции ( -w_o) . Оба режима неус­тойчивы и опасны.

Опрокидывание циркуляции не произойдет, если

           .                                             (6.31)

Здесь 1,1 - коэффициент запаса;

     S_onp - напор при опрокидывании циркуляции, определенный при минимальной скорости пароводяной смеси в слабо обогре­ваемой трубе, Па,

           S _опр = S_опр^уд (h - h _по) ,                        (6.32)

где S^уд_опр - удельный напор опрокидывания, определяемый по средней приведенной скорости пара в слабо обогреваемой трубе, Па;

Для избежания опасных режимов циркуляции, как видно из рис.6.9, необходимо ограничивать сопротивление опускных труб так, чтобы полезный напор подъемных труб не превышал некоторого предельного значения.

Застоя циркуляции не произойдет, если S _пол < S₃,

где S ₃ - напор при застое. Он определяется по формуле, Па,

        S₃ = (h_oб + h _по) × `j ₃ (r'- r"),                 (6.33)

 

где h _об - сумма высот паросодержащих элементов, м;

h _пo -высота участка после обогрева, м;

j ₃ - среднее истинное напорное паросодержание застоя в трубе;

r', r" - удельный вес воды и пара в пароводяной смеси, кг/м³, cоответственно.

Когда пароводяная смесь подводится под уровень воды в барабане котла, возможны застой и опрокидывание циркуляции, при подводе в паровое пространство барабана возможен только застой циркуляции.

 Рис. 6.9. Гидравлическая характеристика сложного циркуляционного контура: I - подвод теплоты; а, в, с- линии построения; 1- питательная вода; 2 - обогреваемые подъемные трубы; 3 - необогреваемые подъемные трубы

 

Наличие пара в опускных трубах уменьшает массу воды и может рассматриваться как дополнительное сопротивление цир­куляционного контура.

Производительность котлоагрегата может меняться в ши­роких пределах от 50 до 100 % номинальной. Для барабанных котлоагрегатов снижение нагрузки на длительное время ниже 20-30 % номинальной может ограничиваться застоем или опро­кидыванием циркуляции.

В эксплуатации паровых котлоагрегатов при резких изме­нениях нагрузки, расхода топлива, давления пара, уровня в ба­рабане возникают нестационарные режимы, влияющие на на­дежность циркуляции. Вследствие этого могут возникать застой и опрокидывание циркуляции в слабо обогреваемых трубах.

Резкое падение давления может возникнуть, например, при увеличении расхода пара и постоянном тепловыделении в топке. При падении давления возникает парообразование в опускных трубах, увеличивающее их сопротивление.

Наибольшая возможная скорость изменения давления в первую минуту после нанесения возмущения примерно сле­дующая:

при давлении в котлоагрегате 2-10 МПа: 0,008¸0,03 МПа/с;

при давлении 11-20 МПа : 0,03¸0,05 МПа/с.

Через 5 мин после нанесения возмущения скорость паде­ния давления снижается в 2 раза, а через 10 мин - в 4 раза по от­ношению к скорости в первую минуту.

Максимальная скорость подъема давления должна быть больше 0,01¸0,03 МПа/с для котлоагрегатов среднего давления и 0,04¸0,08 МПа/с для котлоагрегатов высокого давления.

 

---

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 200; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!