Исследование термопрочности водоподающего устройства впрыскивающего пароохладителя. Основные закономерности изменения количества аккумулированного тепла в пароперегревателях. Повышение надежности ступеней пароперегревателя от промежуточных до выходной, страница 13

аккумулированного тепла в пароперегревателях

Ефимов Н.Н. канд. техн. наук

НИИЭПЭ

На примере барабанного котла ТП-100 анализируется влияние тепла, аккумулируемого в газовом и паровом объемах пароперегревателя, на интенсивность изменения температуры пара в его

 элементах при переменных режимах работы.

Потребление электроэнергии в последние годы отличается значительной неравномерностью, что заставляет диспетчерские службы при регулировании суточных графиков нагрузок использовать ТЭС большой мощности, которые не всегда к этому подготовлены. Специального теплоэнергетического оборудования для покрытия пиковых нагрузок в энергосистемах практически не существует. Ввод новых энергоустановок (ГТУ, ПГУ и др.), способных эффективно участвовать в глубоком регулировании суточного электропотребления, задерживается. Это вынуждает снижать нагрузку энергоблоков крупных тепловых электростанций, не приспособленных для работы при пиковых режимах, до минимально допустимой или переводить ее в горячий резерв. При этом возрастает количество пусков и остановов основного оборудования ТЭС, а также увеличивается число маневренных режимов. Наиболее не приспособлен к изменению нагрузок котел [1], поскольку любое изменение его мощности связано со значительными колебаниями температур теплоносителей, металла и обмуровки. В данной работе исследуются закономерности изменения количества аккумулируемого тепла в пароперегревателях котла с естественной циркуляцией при изменении нагрузки энергоблока (в режиме пуска).

Сравнительно большие массы газа, пара, воды и металла котла способны накапливать значительные количества тепла, причем скорость его накопления для различных элементов неодинакова. Поэтому при переходных режимах в них происходит естественное перераспределение тепла с неодинаковыми разгонными характеристиками. Таким образом, апериодические изменения температур одного элемента котла при переменных режимах могут сопровождаться колебательными процессами изменения температуры другого элемента.

Известно [2, 3], что тепловой баланс любого тепло обменника (например, пароперегревателя котла) при переходных режимах может быть представлен уравнением

,                    (1)

где ,  - количества тепла газов, подводимого к теплообменнику и отводимого из него, кДж / с;

- тепло второго теплоносителя (пара) на входе и выходе теплообменника, кДж/с;  - количество тепла, накапливаемого в объемах теплоносителей, металла, обмуровке и других элементах, кДж.

Для стационарного процесса, когда отсутствуют изменения параметров во времени, зависимость (1) приобретает известный в инженерной практике вид уравнения теплового баланса с учетом потерь тепла в окружающую среду, которые выражаются коэффициентом полезного действия теплообменника (η_т)

.

Следует отметить, что потери тепла могут также определяться уравнением (1). Их можно представить в виде процесса накопления тепла в окружающей среде, и тогда

, где  - тепло, аккумулируемое окружающей средой, кДж. При бесконечно долгом процессе теплообмена между теплообменником и окружающей средой можно принять, что /dτ = const. Поскольку передача тепла в окружающую среду происходит через промежуточные элементы (теплоноситель — металл — обмуровка — ...), то потери тепла могут быть определены по выражению

.

При ступенчатом изменении какого-то параметра в уравнении (1) (например, расхода одного из теплоносителей) действует апериодическая закономерность изменения других составляющих. Аккумулирующие способности сред, занимающих объем теплообменника, играют роль успокаивающего фактора. Следовательно, при переходных режимах изменение количества тепла, аккумулированного в объеме теплообменника, происходит из-за появляющегося небаланса между подводом и отводом тепла теплоносителей. Однако темпы изменения его аккумуляции зависят от интенсивности теплообмена сред, их теплофизических параметров и тепловых эквивалентов.

Изменение количества аккумулируемого тепла в металле и обмуровке поверхностей нагрева котла определить несложно [4]. Для парового и газового объемов пароперегревателя котла оно находится по уравнению