Исследование термопрочности водоподающего устройства впрыскивающего пароохладителя. Основные закономерности изменения количества аккумулированного тепла в пароперегревателях. Повышение надежности ступеней пароперегревателя от промежуточных до выходной, страница 10

Из [1] известно, что назначение тепловой разверки ρ_q можно воздействовать со стороны газового поля, а так же выбором гидравлической схемы и конструктивных характеристик. Суть этого воздействия заключается в компенсации известной неравномерности тепловосприятия змеевиков созданием заданной неравномерности распределения расходов в них.

Рис. 1. Распределение расходов ρ_гх по змеевикам при подводе среды в коллектор напротив (а); зависимость максимальных расходов от соотношения F_шт/F _к (б).

1—при подводе 1-го змеевика, l_х=0,05L_к; 2— то же 4-го змеевика, l_х=0,2L_к;; 3 — то же 7-го змеевика, l_х=0,33L_к; 4— то же 10-го змеевика, l_х=0,5L_к; 5—то же 16-го змеевика, l_х=0,78L_к;

6 — то же 19-го змеевика, l_х=0,93L_к.

На основе этого в УралВТИ предложен способ повышения надежности ширм путем увеличения расходов по наиболее теплонапряженным змеевикам. достигается это применением радиального подвода среды к коллекторам ширм и соосного расположения змеевиков и подводящих штуцеров под углом 180°. Схемы с радиальным подводом в настоящее время имеют довольно широкое применение (например, на паровых котлах энергоблоков 800 МВт ТГМП-204, ТГМП-204П, ТПП-804, П-67 и энергоблока 1200 МВт ТГМП-1202). Однако в них практически не используются возможности повышения надежности ширм этим способом, в связи с чем подвод и отвод предусматривался на произвольном расстоянии по длине коллектора с произвольным отношением сечения коллектора к суммарному сечению змеевиков  без учета коэффициента сопротивления трубной части ширмы Z_тр и других конструктивных факторов. Это приводило к тому, что эффект от такого подвода и отвода сводился к нулю. Главной причиной этого следует считать отсутствие расчетно-аналитических предпосылок и экспериментальных данных по эффективности радиального подвода и отвода среды. Имеющиеся материалы по радиальному подводу (отводу) среды в коллекторах [1] посвящены схемам с расположением змеевиков относительно подводящих штуцеров под углом 90°. Гидравлическая разверка ρ_г в таких схемах формируется в результате изменения давления в коллекторах, а в схемах с соосным под углом 180° расположением подводящих штуцеров и змеевиков, кроме того, на значение ρ_г оказывает влияние энергия вытекающей струи, которую можно использовать для создания повышенных расходов в зоне подвода. При этом увеличение расходов в локальных змеевиках, расположенных в зоне набегающей струи в раздающем коллекторе, практически не меняет соотношения расходов в остальных змеевиках, что является коренным отличием от всех других схем подвода (отвода) среды к коллекторам, где при изменении места подвода происходит полное перераспределение расходов по змеевикам.

При экспериментальных исследованиях коллекторных систем с радиальным подводом (отводом) среды [3] установлено наличие области возмущений в зоне подвода (отвода), для которой характерна значительная неравномерность давления по периметру сечения, перпендикулярного оси коллектора, однако при условии расположения змеевиков под углом α = 90°, ее влияние на локальные расходы не сказывается.

В УралВТИ были проведены стендовые исследования гидравлики схем с радиальным подводом и отводом среды и соосным расположением штуцеров и змеевиков. Задачей исследований было: определение эффективности использования такой схемы для повышения расходов в отдельных змеевиках, получение этого распределения перепадов давлений в коллекторах и коэффициентов, необходимых для расчета максимальных и минимальных перепадов давлений. Кроме того, особое внимание было уделено изучению и выявлению закономерностей процессов, происходящих в зоне подвода (отвода) среды в коллекторах.

Эксперименты проводили на водяном стенде, представляющем собой модель ширмового пароперегревателя (ШПН) с одиночным подводом и отводом среды и соосным под углом 180° расположением змеевиков и штуцеров. Исследуемая часть состояла из двух коллекторов диаметром 102х5 и длиной 1300 мм, объединенных между собой 20 змеевиками из стали 1Х18Н12Т диаметром 28х3 и длиной 1420 мм. С помощью стенда можно менять местоположение подводящего и отводящего штуцеров вдоль коллектора независимо друг от друга на расстоянии l_х, равном: 0,05; 0,2; 0,34; 0,5; 0,78; 0,93 от длины коллектора L_к. Кроме того, предусматривалось ступенчатое изменение отношения сечения подводящего штуцера к сечению коллектора F_шт/F_к с помощью специально выполненных вставок типа «труба в трубе» в диапазоне 1,0—0,16.