Файл: Усов С.В. Основы эксплуатации электрических станций конспект лекций.pdf

быть получены только за счет эксплуатационных мер, напри­ мер за счет некоторого недогрева котловой воды. На рис. 25 показано влияние недогрева котловой воды на допустимую, скорость понижения давления.

Скорость понижения давления в прямоточных котлах так­ же должна быть несколько меньше скорости перемещения воды в трубах экономайзера и перед переходной зоной. Так как эта скорость составляет обычно около 9—10 м/с, допусти­ мая скорость понижения давления в прямоточных котлах со-

0 г . с кгс/см-

ставляет ~ о 5 —45----------.

Абсолютное понижение давления не рекомендуется до­ пускать больше 10—12% номинального его значения. Лучше всего с известным запасом принять за предельное понижение давления в 10% номинала. Сравнение регулирующих свойств котлов разных типов, проводимое ниже, основывается на пре­ дельном понижении давления в 10%.

Влияние аккумулирующей способности котлов разного давления и разных типов можно видеть на диаграмме рис. 26.

ние давления на 10% при ударной нагрузке разной величины и различных скоростях понижения давления [4].

Например, барабанный котел 100 кгс/см2 при предельной

40

. п кгс/см3

скорости понижения давления в 10 — ----- может допустить-

нагрузку в 25% номинала. При этом давление понизится на

10% за 60 с.

Прямоточный котел с такими же параметрами имеет зна­ чительно меньшую аккумулирующую способность, и его дав­ ление достигает пониженного на 10% значения за те же 60 с при толчке нагрузки всего в 3% номинальной. При ударной нагрузке в 25% давление прямоточного котла 100 кгс/см2 па­

дает со скоростью 30 KrJ,~M и достигает значения 90% номи­ нального приблизительно за 20 с, т. е. втрое скорее.

Но, с другой стороны, прямоточные котлы допускают очень большие скорости понижения давления, доходящие до

них могут быть значительно выше, чем на барабанные котлы, достигая 35—45% номинальной. Если учесть при этом еще их более высокую приемистость, то можно сделать вывод, что при одинаковых топочных устройствах и топливе прямоточные котлы гораздо лучше барабанных приспособлены для покры­ тия кратковременных ударных пиков нагрузки.

Влияние приемистости котла и инерционности топочного устройства на регулирующие свойства барабанных котлов можно определить по диаграммам рис. 27 [4].

На этих диаграммах показано изменение давления в бара­

41'

бане котла рв, за пароперегревателем рщ и у турбины рТурб при ударной нагрузке и различных форсировках топки. Кри­ вые 1 относятся к случаю, когда перестройка топочного ре­ жима вообще не производится. При этом в первые 5 с допол­ нительная нагрузка покрывается за счет аккумулирующей способности парового объема, заключающегося в паропере­ гревателе и паропроводе, соединяющим котел с турбиной.

Vv

Вследствие этого давление пара за перегревателем Рпп и у

турбины /? т у Р б круто падает со скоростью 60— ^ — .

Давление пара в барабане котла остается сначала неиз­ менным, и только спустя 5—6 с, когда вступают в действие паровой и водяной объемы барабана, начинается его пони­ жение.

В связи с увеличением пароводяного объема, участвую­ щего в покрытии дополнительной нагрузки, скорость падения давления с этого момента времени значительно уменьшается и в рассматриваемом на рис. 27 случае составляет около

14 КГ • С такой же приблизительно скоростью понижа­

42

ется с этого времени и давление за пароперегревателем и у турбины.

Так как такой режим длительно недопустим из-за глубо­ кого понижения давления и очень больших скоростей этого понижения, необходимо одновременно с изменением нагрузки начать перестройку топочного процесса. При этом при подаче импульса на увеличение форсировки горения даже одновре­ менно с началом увеличения нагрузки усиление тепловыделе­ ния начнется с некоторым запозданием, определяемым инер­ ционностью топки и измеряемым мертвым временем топки. Мертвое время, с одной стороны, зависит от быстродействия

цией механизмов подачи топли­ ва и может колебаться от 5 до 20 с для топок разных систем.

Само усиление тепловыде­ ления из-за аккумулирующего действия поверхностей нагре­ ва и кладки будет подчи­ няться экспоненциальному за­ кону, и восстановление тепло­ вого баланса в котле будет определяться постоянной вре­ мени топки Г/. Постоянная времени топки учитывает как запаздывание собственно топки (перестройка топочного про­ цесса), так и время, необходи­

мое для восстановления аккумулированного тепла, израсходо­ ванного в период понижения давления (перестройка режима котла).

Постоянную времени топки можно определить при помощи простых испытаний, возможных в любых эксплуатационных условиях. На рис. 28 показаны результаты одного из таких испытаний.

При постоянной подаче питательной воды W и постоянной нагрузке котла скачком повышают подачу топлива. При этом приращение теплового потока AQF вследствие аккумулирую­ щего эффекта топки котла происходит по экспоненциальной зависимости. Так как заполнение котла водой не меняется, по­ вышение тепловыделения вызывает повышение давления из-за повышенного испарения в котле. Кривая повышения давления в ее начальной фазе может быть использована для нахожде­ ния тепловой постоянной времени топки, как это показано на рис. 28.

Кривые 2 (см. рис. 27) относятся к случаю, когда пере­

43

стройка топочного режима начинается одновременно с увели­ чением нагрузки. Как видно, тепловыделение (тепловая мощ­ ность топки) возрастает с постоянной времени Tt и достигает значения Qi, соответствующего новой нагрузке D\, через про­ межуток времени %\ (около 120 с в частном случае диаграммы рис. 27). Средняя скорость понижения давления при этом со-

ставит около 8, а максимальная — около 12---- ----- .

МИН

Для уменьшения опасности нарушения циркуляции, кото­ рая может возникнуть при такой скорости падения давления,, прибегают к еще более быстрой перестройке топочного режи­

нием в барабане, отставая от него на величину потери давле­ ния в пароперегревателе 7 кгс/см2.

Этот известный в технике регулирования прием увеличе­ ния потолка регулируемой величины дает возможность при той же постоянной времени быстрее достигнуть необходимого (заданного) значения этой величины при изменившемсярежиме (рис. 29).

При регулировании паровой нагрузки котла дополнитель­ ным благоприятным обстоятельством является уменьшение по­ стоянной времени при увеличении форсировки топки.

Влияние мертвого времени топки тТО< и постоянной вре­ мени на величину максимального понижения давления в бара­ банном котле при ударном приложении нагрузки показано на рис. 30. Предполагается, что ударная нагрузка ДD* = 0,25 и-, что повышение нагрузки происходит в течение 8 с.

44

Как можно видеть на рис. 30, даже увеличение мертвого

•времени топки с 4 до 8 с почти не сказывается на понижении давления, тогда как увеличение постоянной времени топки в два раза приводит к увеличению падения давления больше чем вдвое.

С другой стороны, увеличение форсировки топки с 1,03 до 1,5 при той же постоянной времени, например 120 с, резко улучшает давление. Максимальное его понижение уменьша­ ется примерно в два раза. Таким образом, увеличение по­ толка форсировки эквивалентно уменьшению постоянной вре-

.■менн топки.

для покрытия более плавных и длительных изменений нагруз­ ки следует применять барабанные котлы также с газо-мазут- -ными топками. Барабанные и .прямоточные котлы с пылевыми камерными топками могут служить для регулирования отно­ сительно плавных изменений нагрузки, а слоевые котлы в со­ временных условиях не годятся для регулирования и должны (работать преимущественно с постоянной нагрузкой или по за­ данной программе с медленными изменениями нагрузки.

В табл. 3 указаны области применения различных типов котлов при регулировании нагрузки, а на рис. 31— их по­ стоянные времени (без топки).

Таблица составлена' для максимального понижения давле­ ния в 10%.

45

П р и м е ч а н и е . Пик. уд. — пиковая ударная нагрузка; б. per.— быстрое регулирование; per. гр. — регулирование графика.

Рис. 31

§ 13. Рабочий диапазон нагрузок парового котла

При изменении нагрузки парового котла существенно знать допускаемые отклонения производительности от номинальной, часто называемые регулировочным диапазоном котла.

Нижний предел нагрузки носит название технического ми­ нимума, так как эта минимальная нагрузка определяется только техническими ограничениями. Технические ограниче­ ния наинизшей нагрузки зависят от конструкции топки, вида сжигаемого топлива и типа котла, и поэтому технические ми­ нимумы различны для различных типов котла.

Наименьшая нагрузка барабанных котлов со слоевой топ­ кой определяется устойчивостью циркуляции и составляет для котлов разной конструкции от 25 до 40% номинальной произ-- водительности. Кроме того, технический минимум слоевых котлов ограничивается минимальной скоростью цепной решет­ ки, при которой еще не происходит оголения хвостовых по­ верхностей решетки и не возникает опасности повреждения этих поверхностей.

46