Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО И ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КОТЛОАГРЕГАТОВ ТЭС

Батухтин А Г, Пинигин В В,

1.5. Выбор расчетных температур воздуха и уходящих газов

Температура уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность работы парового котла, так как потеря теплоты с уходящими газами является при нормальных условиях эксплуатации наибольшей даже в сравнении с суммой других потерь. Снижение температуры уходящих газов на 12-16 °С приводит к повышению КПД котла примерно на 1 %. Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях приводит к усилению низкотемпературной коррозии.

Существенное влияние на выбор температуры уходящих газов оказывает также температура питательной воды. С ее ростом увеличивается КПД термодинамического цикла, а КПД котла падает. Температуры уходящих газов и питательной воды должны быть выбраны такими, чтобы сумма эксплуатационных и капитальных затрат была минимальной.

Продукты сгорания высоковлажных топлив из-за повышенного объема газов требуют для своего охлаждения увеличенных размеров конвективных поверхностей, поэтому при сжигании влажных топлив экономически оправдывается более высокая температура уходящих газов.

В любом случае оптимальные температуры уходящих газов для различных топлив и параметров пара котла устанавливаются на основании технико-экономических расчетов.

Рекомендуемые температуры уходящих газов в зависимости от приведенной влажности твердого топлива WП и температуры питательной воды приведены в табл. 1.2 (при сжигании твердых топлив). Высокая температура уходящих газов при сжигании сернистых мазутов обусловлена защитой воздухоподогревателя от интенсивной низкотемпературной коррозии (табл. 1.2 – при сжигании мазута и природного газа).

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель выбирается на уровне, предотвращающем развитую сернокислотную коррозию металла и забивание низкотемпературной части поверхности нагрева липкими отложениями. Таким образом, выбор зависит от влажности топлива и его сернистости.

Рекомендуемые приведены в табл. 1.3. Выбор температуры при сжигании твердого топлива прежде всего определяется его влажностью, но при этом следует учитывать и содержание серы в рабочей массе. Так, если твердое топливо окажется сухим (WП < 0,7), a SР > 2, то выбирать надо из условия исключения сернокислотной коррозии.

Таблица 1.2 – Рекомендуемые температуры уходящих газов, °С

Примечание. В газоплотных топках при сжигании сернистого и высокосернистого мазутов с коэффициентом избытка воздуза на выходе из топки не более 1,02 минимальная температура стенки воздухоподогревателя может составлять 80–85 °С. При этом температура уходящих газов может быть принята 130 – 140 °С для высокосернистого и 120 – 130 °С для сернистого азута при температуре воздуха на входе в воздухоподогреватель 40–50 °С.

Предварительный подогрев воздуха от 20-30 до 50 °С обычно осуществляют рециркуляцией части горячего воздуха на всас дутьевых вентиляторов. Более высокую температуру получают подогревом воздуха в паровых или водяных калориферах, установленных перед воздухоподогревателем. В первом случае подогрев воздуха происходит за счет теплоты продуктов сгорания собственно котла («внутренней» теплоты), поэтому в уравнении теплового баланса этот подогрев не учитывается, а расчет потерь теплоты с уходящими газами производится от tх.в = 20–30 °С. В случае калориферного подогрева воздуха отборным паром турбины (внешний подогрев) потери теплоты с уходящими газами также считаются по отношению к tх.в = 20–30 °С, однако располагаемая теплота топлива в уравнении теплового баланса (гл. 3) увеличивается на теплоту подогрева воздуха от tх.в до .

При содержании серы в рабочей массе мазута более 2 % или в рабочей массе твердого топлива более 3 % необходима дополнительная проверка надежности работы холодной части воздухоподогревателя с позиции исключения интенсивной сернокислотной коррозии. В этих целях минимальная температура стенки металла воздухоподогревателя должна составлять (большее значение – при сжигании мазута с ?m ? 1,03).

Рекомендуется определять значение в зависимости от типа воздухоподогревателя и предварительно выбранных температур уходящих газов и воздуха на входе в воздухоподогреватель:

для регенеративного воздухоподогревателя

(1.2)

для трубчатого воздухоподогревателя

(1.3)

При во всех случаях наблюдается интенсивная коррозия поверхности нагрева. Если расчетные по (1.2) или (1.3) не удовлетворяют требованиям надежной эксплуатации, необходимо несколько увеличить выбранные температуры и ?ух.

Температура горячего воздуха при сжигании твердых топлив определяется не только характеристиками топлива, но и организацией его сжигания (табл. 1.4.).

Количество поступающего в зону горения воздуха по массе в несколько раз превосходит массу топлива. Недостаточный подогрев воздуха может затормозить воспламенение топлива и привести к значительному недожогу. Так, для топлив с относительно малым выходом летучих веществ (VГ < 25 %) раннее воспламенение и низкий механический недожог достигаются при температуре горячего воздуха не ниже 300 °С.

Более низкий подогрев воздуха по условиям горения (250–300 °С)
допустим для топлив с высоким выходом летучих (VГ >> 25 %). Исключение составляют сильновлажные топлива, требующие использования для работы пылесистемы высокотемпературного сушильного агента. Последний можно получить путем смешения части горячих топочных газов с воздухом. Тогда допустимо некоторое снижение подогрева воздуха в воздухоподогревателях. Так, при влажности топлива WП ? 2 %·кг/МДж температура горячего воздуха может быть принята 270-300 °С, а при WП ? 5 %·кг/МДж – 400 °С.

Таблица 1.3 – Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель

Таблица 1.4 – Температура подогрева воздуха

Примечание.* Для сильновлажных бурых углей с WР > 50 % и торфа принимать 400 °С.

Обеспечение жидкого шлакоудаления требует высокого подогрева воздуха (не ниже 350 °С), уровень его зависит от выхода летучих, температуры плавкости золы и влажности сжигаемого топлива.

Сжигание мазута и природного газа допускает умеренный подогрев воздуха, при котором исключается недогорание топлива в высоконапряженных топках. Экономически выгодно подогревать воздух выше температуры питательной воды, поступающей в экономайзер.

Минимальный температурный напор за экономайзером (разность температур между газовым потоком и питательной водой) принимается .

Минимальный температурный напор перед воздухоподогревателем (разность температур между газами на входе в воздухоподогреватель и горячим воздухом) принимается . Снижение температурного напора ниже минимального приводит к неоправданному росту размеров поверхности нагрева.

Вопросы для самоконтроля

1. Чем поверочный расчет котельного агрегата отличается от конструктивного?

2. Какой тип топок применяется при сжигании жидких и газообразных топлив?

3. Для котлоагрегатов какой производительности рекомендуется использовать камерные топки?

4. в каком случае целесообразнее применять организацию твердого шлакоудаления, а в каком – жидкого?

5. В чем состоит достоинство жидкого шлакоудаления?

6. Какое влияние оказывают температура уходящих газов и питательной воды на экономичность работы котельного агрегата?

7. Какими параметрами необходимо руководствоваться при выборе температуры горячего воздуха?

8. Чему равен минимальный температурный напор перед воздухоподогревателем и за экономайзером?