Файл: Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 123
Скачиваний: 3
тери воды и тепла е непрерывной продувкой. Оно наибо лее эффективно у котлов, питаемых водой с высоким солесодержанием. Для котлов, у которых питательная вода состоит из конденсата и обессоленной воды, полезность ступенчатого испарения снижается, поскольку даже при его отсутствии нужно удалять с непрерывной продувкой менее 1%' воды. Отдельные конденсационные электро станции ликвидировали на своих котлах перегородки между отсеками ступенчатого испарения внутри бара бана и тем самым либо стали работать без него, либо изменили трехступенчатое испарение на двухступенча тое, где второй ступенью стали экраны, сопряженные с выносными сепарационными циклонами.
9-3. Присоединение труб к барабану
Защитные патрубки. В современных котлах высокого давления все трубы присоединены к барабану и коллек-. торам с помощью сварки. При приварке к барабану тон костенной трубы возникают большие механические на пряжения в сварном шве, вследствие чего уменьша ется прочность сварного соединения. Поэтому на котлостроительном заводе к барабану приваривают короткие штуцера, а воз никающие напряжения снимают при нагреве ба рабанов в печи до высо кой температуры. При монтаже котла трубы приваривают к штуцерам.
Трещины в теле бара бана, в местах присоеди нения к нему труб, могут возникнуть при значитель
ном охлаждении |
отдель |
|
|
|
|||
ных |
участков |
металла. |
|
|
|
||
Поэтому |
во всех |
местах |
|
|
|
||
ввода |
в барабан |
относи |
Рис. 9-7. Защитные патрубки. |
||||
тельно |
холодной |
воды |
а — на |
ввода |
в барабан питательной |
||
воды; |
6 — на |
нижнем штуцере водо |
|||||
устанавливают |
защитные |
указательной |
колонки |
||||
патрубки, предохраняющие стенки барабана от местно го охлаждения. Такие патрубки ставят не только на вво де питательных труб и труб для фосфатирования, но и вокруг нижних штуцеров водоуказательных колонок (рис. 9-7). Последнее необходимо вследствие того, что внутри колонки всегда происходит конденсация пара и охлаждение воды.
Защита барабана при растопке и остановке котла вы сокого давления. В начальный период растопки котла горячая вода из экранов входит в барабан в очень малом количестве и нижняя половина барабана нагревается медленно. Верхняя же половина барабана при подъеме давления быстро нагревается паром, который непре рывно конденсируется на поверхности металла. Неравно мерное нагревание барабана может привести к появле нию на его стенках опасных напряжений у краев труб ных отверстий.
При ускоренном охлаждении котла температура во ды в нижней части барабана, равная температуре паро образования, снижается в соответствии с уменьшением' давления, верхняя же часть барабана остывает значи тельно медленнее. В этот период также могут возник нуть опасные напряжения на внутренней поверхности барабана вокруг трубных отверстий и на стенках самих отверстий. Повышение напряжений в металле барабана при растопках и остановках наиболее опасно у котлов на 140 кге/см2 и еще большего давления.
Выравнивание температуры производится путем про грева воды в барабане в начальный период растопки па ром от соседнего работающего котла, а также путем за полнения водой всего барабана после остановки котла и прекращения подачи пара на тѵрбину.
При прогреве барабана нужно следить за тем, чтобы давление греющего пара превышало давление в растап ливаемом котле. В противном случае котловая вода по падает в трубы парового прогрева и в них возникают гидравлические удары.
Трубу для парового обогрева вводят в самую ниж нюю часть барабана. Торец трубы заглушают, а по бо кам просверливают отверстия для выхода пара. Не ре комендуется размещать эти отверстия над местами ввода в барабан водоопускных труб экранов во избежание за сасывания в них отдельных паровых пузырей и ослабь ления возникающей циркуляции.
Заполнение водой всего барабана при остановке коТЛа контролируется по дополнительной водоуказательной колонке, которую присоединяют к верхней части бара бана.
У отдельных двухбарабанных котлов на 100 кгс/см2 имело место по нескольку аварий (менее десяти у каждого котла), во время кото рых вода выходила из барабана в течение нескольких минут. После этого опорожненный барабан охлаждался очень медленно, чему спо собствовало наличие вокруг него металлического кожуха, сохраняв шего вокруг барабана слой нагретого воздуха.
Возникавшие при авариях повреждения стремились ликвидиро вать как можно быстрее, а затем в барабан, остызшнй лишь при мерно до 200 °С, подавали воду температурой около 60 °С. Разли ваясь вдоль самой нижней части внутренней поверхности барабана, вода кипела до тех пор, пока не охлаждала узкую полосу металла
до |
100 °С. В этой зоне были обнаружены трещины тепловой устало |
сти, |
расходившиеся вокруг имевшихся там отверстий для труб, |
атакже расположенные вертикально внутри отверстий.
Уповрежденных барабанов отверстия расточили до большего диаметра, а трещины вокруг отверстий вывели наждачным кругом.
Кромки отверстий были закруглены. В дальнейшем было рекомендо вано воздерживаться от растопки котла до полного остывания опо рожненного барабана [Л. 1].
Рекомендуется при возникновении таких трещин выводить их только наждачным кругом во избежание задиров металла, ускоряю щих возникновение новых трещин.
Глава 10 |
ЭКРАНЫ |
|
КОТЛОВ |
||
|
10-1. Экраны котлов с естественной циркуляцией воды
Основным процессом, происходящим в экранных тру бах котлов докр'итического давления, является превраще ние воды .в пар. На упрощенной схеме (рис. 10-1) пока зано, что парообразование происходит только в обогре ваемых трубах (на рисунке справа). В необогреваемых (опускных) трубах находится только вода. Поэтому сое диненные между собой трубы экрана можно условно упо добить двум сообщающимся сосудам, в которых имеются различные жидкости: в левом сосуде — вода, а в пра вом— пароводяная смесь.
155
В таких сообщающихся сосудах обе жидкости нахо дятся в равновесии лишь тогда, когда они производят одинаковое давление на нижнюю часть сосудов в месте их сопряжения, в данном случае — на нижний коллектор.
Равновесие могло |
бы наступить, если бы обогреваемые |
и необогреваемые |
трубы не были соединены наверху |
(рис. 10-1,а). Тогда уровень пароводяной смеси держал ся бы значительно выше уровня воды.
Этого нет в экране. Высота столба воды в необогреваемых трубах и пароводяной смеси в трубах, находя-
Рис. 10-1. Условия движения воды и пара в экране котла с есте ственной циркуляцией воды.
а — изогнутая, открытая сверху труба, в одной половине которой |
испаряется |
|
вода (уровень пароводяной смеси находится выше уровня воды); |
6 — цирку |
|
ляционный контур экрана; |
/ — барабан котла; 2 — водоопускная |
труба; 3 — |
нижний коллектор экрана; |
4 — обогреваемая труба. |
|
щихся в топке, одинакова или почти одинакова. В таком состоянии жидкость в трубах не может находиться в рав новесии. Пока продолжается испарение воды, происходит непрерывное перетекание воды из левого сосуда в пра вый и движение воды и пароводяной смеси в направле нии, показанном на рис. 10-1,6 стрелками.
Такое круговое движение называют ц и р к у л я ц и е й воды в паровом котле. Пар проходит только часть этого
156
кругового пути и, следовательно, не циркулирует. Замк
нутый путь, по которому циркулирует вода, |
называют |
ц и р к у л я ц и о н н ы м к о н т у р о м . |
(в данном |
По закону Паскаля давление внизу сосуда |
случае давление на воду в нижнем коллекторе) не зави сит от формы сосуда (обогреваемой или водоопускной трубы) и определяется весом вертикального столба жидкости. Вес столба воды в опускных трубах всегда
Рис. 10-2. Изменение скорости циркуляции воды в отдельных экран- ■ ных трубах двухбарабанного котла ТП-230-2 производительностью 230 т/ч, давлением 100 кгс/см2 (по данным ОРГРЭС).
а — скорость циркуляции во фронтовом экране; |
б |
— в задней секции левого |
|||
бокового экрана; |
в — в заднем |
экране; |
/ — в одной |
из средних труб по шири |
|
не топки; 2 — во |
второй трубе |
от угла |
топочной |
камеры. |
|
больше веса столба пароводяной смеси в подъемных трубах. Чем больше эта разность весов, тем с большей скоростью движется вода в циркуляционном контуре.
Если отдельные трубы циркуляционного контура обо греваются неодинаково, то скорость воды обычно больше в тех трубах, в которых образуется большее количество пара.
157
При сложной картине распределения скорости воды внутри циркуляционного контура каждый контур харак теризуют одним значением скорости. Выбирают эту ско рость таким образом, чтобы, зная ее, можно было со ставить представление о свойствах всего циркуляцион ного контура. В качестве такой характеристики прини мают скорость воды на входе в трубы, где начинается
испарение. Ее |
называют |
с к о р о с т ь ю |
ц и р к у л я ц и и . |
Расчетной |
скоростью |
циркуляции |
считают среднюю |
скорость при обычных ее колебаниях. |
|
||
На рис. 10-1,6 скорость циркуляции соответствует скорости воды в нижнем конце обогреваемой трубы.
При очень малой нагрузке, т. е. при почти полном от сутствии парообразования, скорость циркуляции равна или почти равна нулю. С повышением нагрузки она уве личивается, но лишь до некоторого предела. При высо кой нагрузке котла скорость циркуляции изменяется ма ло, а в отдельных циркуляционных контурах даже не много снижается (рис. 10-2).
Вследствие этого при малой нагрузке котла всякое изменение его производительности немедленно резко из меняет циркуляцию. При высокой нагрузке циркуляция гораздо более устойчива. Это в значительной мере объ ясняет то обстоятельство, что большой процент цирку ляционных аварий возникает в периоды работы котлов
спониженной производительностью.
Укотлов среднего давления скорость циркуляции
обычно равна 0,6—0,8 м/с при полной |
нагрузке котла. |
У котлов высокого давления циркуляция |
воды легче мо |
жет нарушиться и ее скорость выбирается котлострои тельными заводами порядка 1,0—1,2 м/с. В двухсветных экранах скорость циркуляции равна около 1,6 м/с. Для обеспечения более высокой скорости увеличивают коли чество необогреваемых водоопускных труб экранов.
Весьма важен вопрос о том, как изменяется с повы шением давления скорость циркуляции у работающего котла. Например, при повышении давления с 35 до 110 кгс/см2 объем каждого килограмма пара уменьшает ся примерно в 3,5 раза. Однако скорость циркуляции в экране снижается при этом только на 20—30%.
Дело в том, что при возрастании плотности пара этот пар всплывает в воде гораздо медленнее. Поэтому при высоком давлении пар дольше находится в подъемных трубах экранов и количество пара в трубах возрастает.
158
Соответственно увеличивается разность веса столбов во ды и пароводяной смеси в опускных и подъемных тру
бах.
При давлении около 185 кгс/см2 вода и пар подни маются в трубах почти с одинаковой скоростью. Раз ность их удельных объемов невелика, но при отсутствии всплывания пара в водяном потоке пароводяная смесь
а)
Рис. 10-3. Упрощенная схема экранов пылеугольного котла с есте ственной циркуляцией воды.
а — схема экранов (вид изнутри топки); б— схема экранных труб в зоне ниж
него выступа в глубину топочной камеры; |
1 — барабан; |
2 — необогреваемые |
|||
опускные трубы; 3 — фронтовой экран; 4 — левый боковой |
экран; |
5 — задний |
|||
экран; 6 — отводящие трубы заднего |
экрана; |
7 — промежуточная |
опора; |
8 — |
|
развилка (показана преувеличенной); |
9 — дроссельная шайба; 10 — стенки |
га |
|||
зохода на выходе дымовых газов из топки; |
11 — крепежная скоба, приварен |
||||
ная к экранным трубам. |
|
|
|
|
|
содержит гораздо больше пара, чем при меньшем давле нии. Благодаря этому надежная циркуляция воды может быть обеспечена и при давлении порядка 185 кгс/см2.
Чем меньше ширина каждого циркуляционного кон тура, тем менее вероятна значительная неравномерность
159