Воздухоподогреватель

Подача подогретого воздуха в топку интенсифицирует процесс горения, что приводит к уменьшению потерь теплоты от химической и физической неполноты сгорания. Установка воздухоподогреватель позволяет также снизить теплоту уходящих газов, что приводит к снижению величины Q2 и к увеличению КПД котла. С другой стороны установка воздухоподогреватель увеличивает капитальные затраты, а также сопротивление газового и воздушного трактов. Температура t подогретого воздуха выбирается из компромисса перечислительных выше факторов, а также зависит от вида топлива, способа сжигания и tточки росы. Для мазута и природного газа рекомендация t воздуха подаваемого в топку равна 250-300 С. При нагреве воздуха на 1С, так как количество и теплоёмкость продуктов сгорания больше, они охлаждаются на 0,7-0,9С целью уменьшения габаритов и повышения температуры воздуха, применяют двухступенчатый подогрев, размещая воздухоподогреватель в рассечку с водяным экономайзером. Как видно из графика при одноступенчатом подогреве, нагрев воздух до заданной температуры t гв невозможен (штриховая линия точка 1) из-за недостаточного температурного напора между продуктами сгорания и воздухом. При двухступенчатом подогреве, за счет переноса второй ступени воздухоподагрев, в зону более высоких температур продуктов сгорания. Заданный подогрев воздуха может быть обеспечен (сплошная линия точка 4 и Двухсторонний подогрев позволяет уменьшить площадь воздухоподагрев, за счет более высокого температурного напора во второй ступени.

Классификация По принципу действия:РегенеративныеРекуперативные В рекуперативных веках теплота продуктов сгорания передаётся воздуху через стенку непрерывно. Конструционно могут быть чугунными или стальными. Стальные в-ли делятся:Пластинчатые. Трубчатые. Наиболее широкое применение получили трубчатые в-ли. Трубчатые в-ли выполняются из труб D=33-40 mm и толщиной 1.5mm.Они состоят из 2-х трубных решеток, в которые в шахматном порядке вварены трубы. Продукты сгорания перемещаются по трубам, а воздух омывает их снаружи. Это облегчает очистку в-ля от летучей зоною. Очистка может производится двумя способами: 1. ОБДУВ ВОЗДУХОМ: поочередно каждой трубе в-ля подключается шланг от компрессора. 2. ДРОБЕОЧИСТКА: через трубки в-ля пропускается чугунные шарики диаметром 3-5 мм, которые сбивают осевшую на стенках золу, и вместе с ней попадает в приемный бункер расположенный в нижней части опускного газохода, в этом бункере зола и шарики отделяются. По виду воздушного тракта:Одноходовые.2.Многоходовые. Скорость воздуха в трубчатых в-ях –3-8 м/с, скорость газов10-14 м/с. Преимущества таких в-ей – просты по конструкции,надежны в работе и имеют высокую газоплотность.

Пузырьковая структура, при которой мелкие пузырьки пара относительно равномерно распределены по сечению трубы, возникает при небольшом паросодержании и малой скорости пароводяной смеси в вертикальной трубе. Снарядная структура, при которой образуются крупные паровые пузыри, напоминающие по очертанию снаряды. Этот режим возникает при увеличении паросодержания и низком давлении. При давлениях более 10 МПа снарядная структура не наблюдается. Стержневая структура характеризуется наличием сплошного парового стержня, движущегося по центру трубы. По стенке при этом движется слой жидкости, толщина которого уменьшается с ростом паросодержания и скорости потока. Эмульсионная структура наблюдается при большой скорости пара и высоком давлении. Основная масса водяной пленки срывается пузырями пара и уносится в виде капель. На внутренней стенке трубы остается тонкая водяная пленка. В горизонтальных трубах при малых скоростях происходит расслоение потока. В верхней части трубы движется пар, имеющий маленькую плотность по сравнению с водой, а в нижней части – основная масса воды. При низких давлениях наблюдается снарядный режим течения. С повышением давления до 3…4 МПа он переходит в снарядно – пузырьковый и при давлении 10 МПа – в пузырьковый, который при определенных условиях может перейти в стержневый, а затем в эмульсионный. Процесс кипения в трубах может так же происходить при t° воды, меньшей t° насыщения. Это наблюдается при интенсивном подводе кислоты, когда tст > tнас и кипение происходит в тонком слое жидкости. Однако, паровые пузыри, образовавшиеся в пристенной области, попав в ядро потока, быстро конденсируются. Такое кипение называют кипением в пограничном слое или кипением недогретой жидкости. Из указанных режимов течения пароводяной смеси наилучшие условия охлаждения стенки обеспечиваются при пузырьковой структуре потока когда имеет место высокая интенсивность теплоотдачи.

Характеристики потоков рабочего тела. 1. Массовая скорость потока wr = G/F, [кг*м²/с] G - массовый расход рабочего тела, кг/с f - площадь сечения трубы2. Средняя скорость потока w = GV/f м/с V- удельный объем среды. 3. Для пароводяной смеси удобно пользоваться приведенными скоростями воды и пара, представляющие собой отношение объемного расхода воды или пара к полному сечению трубы.w0’ = G’V’/f м/с w0” = G”V”/f м/с где G = G’+G”, w = w0’+w0” 3а. Скорость циркуляции, т.е. скорость к- ю имела h вода при tнас, если она протекла через данное сечение трубы при массовом расходе = Gпв. w0 = (G’+G”)V’/f V’ – удельный объем кипящей воды. 5. Паросодержание – отношение массы пара в пароводяной смеси к массе смеси.X=G”/(G’+G”) =(w₀^”v’)/(w^’₀v”) Среднее значение паросодержания на данном участке трубы:X=0,5(X_h*X_k) Скорость пароводяной смеси и скорость циркуляции связаны соотношением: W=W₀(1+X(V”/V’-1)) 6. Объемное паросодержание – отношение объемного расхода пара к объемному расходу пароводяной смеси: β=(G”V”)/(G’V’+G”V”)=W₀” /W_см после парообразования: β=X(X+(1-X)V’/V”) 7. Напорное паросодержание – доля сечения трубы, занятая паром. Φ=F_п/F=W₀”/W_п F_п – сечение трубы, занятое паром. W_п – истинная скорость пара. Изменение β, Φ, X по длине равномерно обогреваемой трубы показан на рисунке:

Гидродинамика котла. Для обеспечения надежности работы поверхностей нагрева необходимо поддерживать температуру металла (стенок) в допустимых пределах. Для этого производится непрерывный отвод теплоты от поверхностей нагрева путем омывания их теплоносителем. Температуру стенки поверхности нагрева можно опред. по формуле

где tрт - температура рабочего котла; q – плотность теплового потока от греющей среды к рабочему телу; dст, lст - толщина и холод тепла стенки; b - отношение dнар / dвнутр; m - козф. растечки теплоты по сечению трубы, вызываемый неравномерностью ее обогрева по периметру; a - коэф. теплоотдачи. Для углеродистой стали Ст20 предельно допуст. t = 450°С для 12´1 мор - 585° 1´18 Н 12 Т - 640°С Из формулы следует, что при конкретных значениях tрт, dст, lст, b - tст зависит от удельной тепловой нагрузки и коэффициента теплоотдачи от стенки и раб. телу.Повышение удельной тепловой нагрузки приводит к уменьшению площади поверхности нагрева и поэтому всегда желательно, хотя и не снижает tст. Поэтому для поддерж. tст необходимо стремиться к увеличению a2, который в «основном» зависит от скорости потока раб. тела. Массовая скорость раб. тела в элементах котла зависит от производительности (нагрузки), а в испарительных поверхностях – от организации движения пароводяной смеси.В экономайзерах и пароперегревателях котла вода и пар движутся принудительно, однократно и массовая скорость определяется только нагрузкой.При естественной циркуляции в испарительных поверхностях нагрева и низком давлении – скорость пароводяной смеси с ростом нагрузки резко увеличивается (кривая 1), а затем после достижения максимального значения почти стабилизируется паросодержании. При высоком давлении скорость нарастает медленно (кривая 2) и при малой нагруз. может не обеспечить требуемого охлаждения труб экранов. Для исключения этого недостатка используют метод растопки на скользящих параметрах. В прямоточных котлах скорость пропорциональна нагрузке. В котлах с многократно- принудительной циркуляцией скорость почти не зависит от нагрузки (кривая 4). Условия охлаждения внутренней повязности трубы зависят от структуры возникающего двухфазного потока пароводяной смеси. Структура потока пароводяной смеси в свою очередь зависит от паросодержания, скорости и давления.

Гидродинамика котлов с естественной циркуляцией. Простейший контур с естественной циркуляцией состоит из обогреваемой подъемной трубы, не-обогреваемой опускной трубы, соединительного коллектора и барабана, в котором происходит разделение пароводяной смеси на газ и воду.

Схема расчета циркуляции. Целью расчёта циркуляции в испарительной системе котла является определение скорости воды пароводяной смеси.Испарительные системы состоят из ряда параллельно включённых элементов, объединяемых коллекторами и барабанами.Циркуляционные контуры могут иметь последовательное и параллельное соединение отдельных обогреваемых участков.Для контуров с последовательным включением участков полезное давление контура при циркулирующем в нём количестве воды G_ц равен ∑P_пол = Р_пол1 + Р_пол2 + …Для контуров с параллельно включённым участками, объединёнными общим коллектором и барабаном, в каждом участке устанавливается одинаковое полезное давление с общим количеством циркулирующей воды G_ц = G_ц1 + G_ц2+ …Определить G_Ц контуре можно по скорости циркуляции во входных участках подъёмных труб, которые равны ω₀ и их сечению.Следовательно, в котле расчёта необходимо знать ω₀, определение которой является итоговой целью расчёта.Поэтому в начале расчёта данного контура приходится ориентировочно задаваться несколькими значениями скорости циркуляции ω₀ и далее строить гидравлические характеристики при этих значениях ω₀ в данном контуре. Предварительные значения обычно принимаются следующими:

Поиск по сайту: