Способы регулирования температуры перегретого пара

Перегретый пар имеет наивыс­шую температуру рабочей среды в котле. Поэтому металл паропере­гревателя, особенно в выходных па­кетах, имеет наиболее высокую температуру из всех поверхностей нагрева, подверженных внутренне­му давлению, он работает практи­чески у предела своих возможно­стей. Повышение температуры от­дельных труб пароперегревателя на 15 – 20 °С приводит к сокращению срока их службы примерно в 2 раза.

В паровых котлах большой мощ­ности с большим поперечным се­чением газоходов наблюдается зна­чительная неравномерность обогре­ва по ширине и высоте горизонталь­ного газохода.

Уменьшение влияния неравно­мерности обогрева по ширине газо­хода достигается секционированием пароперегревателя по ширине с обязательным перебросом полупото­ков пара на противоположные сто­роны газохода после каждой секции по глубине. Переброс пара осущест­вляется либо специальными труба­ми, либо за счет дви­жения пара вдоль коллектора. Последнее более эффек­тивно, поскольку в коллекторах пе­ремешивается пар каждого полупо­тока, а перемешиванию подверга­ется значительно меньшая доля по­тока пара, зависящая от числа пере­пускных труб.

Так как радиационные и полу­радиационные пароперегреватели подвергаются интенсивному обогре­ву, то температура их труб превы­шает температуру пара на 70 – 100 °С. Надежность охлаждения труб достигается в этом случае при­менением сравнительно высокой скорости пара. Ее значение связано с плотностью потока пара, опреде­ляемой давлением и температурой. Для достижения одинакового ох­лаждающего эффекта металла пар более высокого давления (большей плотности) может иметь меньшую скорость.

Регулировочная характеристика – зави­симость температуры перегретого пара от на­грузки котла, различна для пароперегрева­телей различных систем. Характерной особен­ностью радиационного пароперегревателя яв­ляется снижение температуры перегретого пара с повышением нагрузки.

Рисунок 2.33 – Секционирование конвективного пароперегревателя:

а) с перебросом пара перепускными трубами; б) с перебросом пара вдоль коллектора; 1 – входной коллектор; 2 – змеевики пакета; 3 – выходной коллектор; 4 – промежуточный коллектор; 5 – паросборная камера; 6 – перепускные трубы.

В радиационные поверхности нагрева количество передаваемой теплоты зависит от теоретической температуры сгорания топлива, степени черноты топки и тепловой эффективности экранов. Эти величины очень слабо за­висят от количества сжигаемого топлива, а следовательно, и от нагрузки. Поэтому в ради­ационном пароперегревателе тепловосприятие растет медленнее увеличения расхода пара че­рез него, в связи, с чем удельное тепловоспри­ятие (на единицу расхода пара) снижается. Характерной особенностью радиационного пароперегревателя является снижение температуры перегретого пара с повышением нагрузки (рисунок 2.34, кривая 1).

В конвективном пароперегревателе количество проходящих через него продуктов сгорания увеличивается почти пропорционально увели­чению нагрузки, и это увеличивает конвектив­ную теплоотдачу пропорционально скорости газов в степени 0,6—0,65. Из-за умень­шения прямой отдачи в топке и соответствен­но роста температуры продуктов сгорания на выходе из топки увеличивается температур­ный напор. Эти обстоятельства приводят к более быстрому росту температуры перегре­того пара по сравнению с темпом роста на­грузки котла (кривая 3).

Рисунок 2.34 – Регулировочные характеристики пароперегревателей:

1 – радиационного; 2 – конвективного; 3 – комбинированного.

При соответствующем подборе размеров радиационной и конвективной частей паропе­регревателя теоретически можно было бы до­биться постоянства температуры перегретого пара (линия 2). Однако в реаль­ных условиях температура перегретого пара будет изменяться вследствие изменения экс­плуатационных факторов: температура питательной воды; избыток воз­духа в топке; шлакование экранов топки и пароперегревателя; влажность топ­лива.

Различают два основных метода регулирования температуры перегрева пара: паровой и газовый.

Паровое регулирование основано на снижении энтальпии пара либо путем отбора от него частицы теплоты питательной воде, либо путем впрыска в него обессоленной воды и ее испарения.

Паровое регулирование осуществляется в двух вариантах:

- охлаждение пара в поверхностных пароохладителях – теплообменниках;

- впрыскивание в поток перегретого пара чистого конденсата – впрыскивающие пароохладители.

Эти методы обычно применяются для регулирования температуры свежего пара. Для регулирования температуры вторично-перегретого пара также применяют паровое регулирование, однако обычно оно основано на перераспределении теплоты между свежим и вторично-перегретым паром.

Газовое регулирование основано на изме­нении тепловосприятия поверхности нагрева с газовой стороны до значения, необходимого для получения заданного уровня температуры перегретого пара. К этим методам относятся рециркуляция продуктов сгорания, байпасирование части потока продуктов сгорания мимо поверхности нагрева пароперегревателя, изме­нение положения факела в топочной камере. Газовое регулирование применяется для регу­лирования температуры вторично-перегретого пара, а при его отсутствии иногда и для регу­лирования температуры свежего пара.