Конспект лекций по дисциплине "Котельные установки и парогенераторы". Часть 2 (Требования к чистоте пара и воды. Аэродинамика парового котла. Гидродинамика паровых котлов)

Страницы работы

24 страницы (Word-файл)

Содержание работы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

10

Е.А.Блинов

Конспект лекций по дисциплине

Котельные установки

и парогенераторы

Часть 2

нкт-Петербург

2008г.

Требования к чистоте пара и воды.

Паросепарация.

Организация рационального водного режима – одна из главных задач эксплуатации ПК.

Вместе с питательной водой в ПК попадают минеральные примеси, которые при определенных условиях (при достижении состояния насыщения) начнут выпадать; в первую очередь это соли жесткости Са(НСО3)2, Мg(НСО3)2, СаСО3, МgСО3 и др., образуя накипь (на трубах) и шлам (в воде). Накипь имеет низкий коэффициент теплопроводности (0,1÷0,2 Вт/(м·К)) – снижается надежность труб и КПД котла. Шлам образует и соединение силикатмагния MgSiO3. Могут осаждаться соли Na, соединения Fe, Cu, Al. Накипи из солей Cu и Fe отлагаются в зоне высоких тепловых нагрузок q>150·103 Вт/м3, чаще в трубах экранов. В ПК высокого давления вредно для надежности и качества пара Н2SiO3.

При давлении больше 7 МПа кремниевая кислота растворяется в паре, затем отлагается в виде SiO3 на лопатках турбины, что снижает ее КПД.

Увеличение щелочности приводит вспениванию воды в барабане, что сказывается на ухудшении качества отбираемого пара (увеличение в нем вредных примесей). Повышенная щелочность – щелочная коррозия металла. О2 и СО2 приводят к коррозии металла, уменьшению их механической прочности.

Пониженная щелочность также приводит к коррозии. рН – на оптимальном уровне.

В нормах для ПК с естественной циркуляцией указано предельное содержание различных примесей в зависимости от давления [Теплотехнический справочник. Под ред. Юренева, Лебедева. М. «Энергия». Т.1, 1975; т.2, 1976]. Например, при давлении <4 МПа общая жесткость воды <10 мкг-экв/кг, О2<10 мкг/кг. Содержание Н2SiO3 не нормируется. При давлении 10 МПа общая жесткость воды <5 мкг-экв/кг, О2<20 мкг/кг и кремниевой кислоты<500 мкг/кг. Для прямоточных ПК общая жесткость воды <0,2÷0,3 мкг-экв/кг, О2<10 мкг/кг и кремниевой кислоты<30 мкг/кг.

Водный режим и продувка ПК – проработать самостоятельно.

Требование к пару: в насыщенном водяном паре могут находиться газу и соли минеральных веществ, взвешенные или растворенные в паре. Содержание натриевых соединений в пересчете на натрий при Рб=4÷10 МПа – 200 мкг/кг, при Рб>10 МПа – не более 10÷15 мкг/кг. Содержание свободного СО2 при Рб=4÷10 МПа – 5÷10 мкг/кг, при Рб>10МПа – отсутствие.

При Рб>7 МПа нормируется также: SiO22-≤25 мкг/кг.

В пар эти примеси попадают из воды. В общем случае содержание в насыщенном паре примесей

Сп=0,01(ω+Кр)Св

где ω  – влажность пара, % (ω=0,01÷0,03%),

      Кр – коэффициент распределения примесей в воде, мкг/кг.

Для ПК низкого и среднего давления

Сп≈0,01ωСв

При вводе пароводяной смеси в барабан котла происходит ее дробление и образование крупных и мелких капель, часть которых может быть унесена отбираемым из барабана паром.

Повышение давления увеличивает транспортирующую способность пара и долю мелких капель влаги в паре, а также солесодержание пара. Уменьшение содержания в паре капельной влаги достигается в барабане котла:

1)  равномерным распределением по длине и диаметру барабана пароводяной и паровой нагрузки,

2)  отделением капель влаги от пара с помощью сепарационных устройств.

Гравитационная сепарация.

Инерционная сепарация.

Пленочная сепарация.

Пароприемные щиты.

Промывка пара – проработать самостоятельно.

Аэродинамика парового котла.

Движение реального потока дымовых газов и воздуха в ПК представляет сложный случай турбулентного движения сжимаемой жидкости при неадиабатных условиях: то есть при изменении температуры, плотности и давления потока.

Сопротивления, возникающие при движении потока делятся на: сопротивление трения при течении потока в прямом канале постоянного сечения, в том числе при продольном омывании пучка труб; местные сопротивления, связанные с изменением формы или направления потока; сопротивление поперечно омываемого пучка труб.

Сопротивления трения определяются по формуле

Δhтр=,

где λ – коэффициент сопротивления трения;

      l, dэ – длина и эквивалентный диаметр канала, м;

      ω – скорость потока, м/с;

      ρ – плотность, кг/м3.

При наличии теплообмена между потоками и стенками канала вводится температурная поправка

Δhтр=,

где Тст и Т – средние по участку газохода температуры стенки и среды.

Все линейные сопротивления

Δhм=,

где ξ – коэффициент местного сопротивления.

Сопротивление пучков при поперечном омывании

Δhпоп=.

Перепады полных напоров по газовому и воздушному тракту проработать самостоятельно.

Вентилятор и дымосос должны надежно обеспечивать подачу воздуха, необходимого для горения и удаление продуктов сгорания при всех режимах работы ПК.

Основными параметрами, определяющими выбор вентилятора и дымососа является требуемая их производительность и давление при Dном.

Для вентилятора (м3/ч)

Qв1Врт+Δαв–Δαвп–Δαпл+ βрц)Vвº,

для дымососа (м3/ч)

Qв1Вр(Vг+Δα Vвº) ,

где Вр – расчетный расход топлива, кг/ч (м3/ч);

      Vвº – теоретический расход воздуха, м3/кг (м33);

      Vг – объем продуктов сгорания топлива при αт, м3/кг (м33);

      αт, Δαв, Δαвп, Δαпл – α в топке, присосы в газоходе, присосы в воздухоподогревателе, уменьшение α за счет поступления воздуха из системы пылеприготовления;

      tхв и tг – температуры воздуха, поступающего в вентилятор и газов, поступающих в дымосос;

      β1 – коэффициент запаса по производительности, принимается равным 1,05;

      βрц – доля рециркуляции воздуха.

Δα=д-1),

гдеαд – коэффициент избытка воздуха перед дымососом.

Необходимое полное давление вентилятора или дымососа (перепад полных давлений на входном и выходном патрубках), Па

Нр2ΔНп,

гдеΔНп – перепад полных напоров по воздушному или газовому трактам ПК;

      β2=1,1.

Мощность на валу вентилятора или дымососа, кВт

N=,

гдеηв,д=0,7÷0,75 – КПД вентилятора или дымососа.

Характеристики вентилятора и дымососа заводами-изготовителями (т.е.связь между производительностью и напором) дается для 20ºС и 760мм.рт.ст. (102·103 Па), поэтому при выборе машины Q и H необходимо привести к заводским условиям

,

гдеhбар – Па.

Расчетное полное давление

= КγНр

где Кγ=;

      γº  – удельный вес воздуха или газов при 0ºС и 120·103 Па, γº=1,22÷1,35;

      Т – температура воздуха или газа перед машиной;

      Тзав – то же по заводской характеристике.

Регулирование производительности вентилятора и дымососа проработать самостоятельно.

Основные сведения о дымовых трубах – самостоятельно.

Гидродинамика паровых котлов.

Основные характеристики двухфазного потока.

Максимальная температура наружной поверхности трубы не должна достигать температуры окалинообразования или температуры изменения структуры металла. На температуру наружной поверхности трубы оказывают влияние как условия охлаждения трубы с внутренней поверхности, так и режим работы котла, в том числе вид топлива.

Температура наружной стенки трубы

=tжt1t2t3=tж+q,

гдеΔt1 – перепад температур в слое между рабочей жидкостью и слоем накипи;

      Δt2 – перепад температур в слое накипи;

      Δt3 – перепад температур в стенке трубы, как это показано на рисунке.

Похожие материалы

Информация о работе