Регулирование температуры первичного пара.

В отече­ственных котлах применяют паровое регулирование тем­пературы первичного пара, которое осуществляют в по­верхностных пароохладителях или впрыском в поток пере­гретого пара чистого конденсата.

Поверхностные пароохладители. Изменение температу­ры пара по тракту пароперегревателя при различных схе­мах включения пароохладителя показано на рис. 28.

Рис; 28. Изменение температу­ры пара по тракту пароперегре­вателя в зависимости от разме­щения пароохладителя: а — за пароперегревателем; б — в рас­сечку; в — на выходе насыщенного пара; г — допустимая температура ме­талла труб; 1 — пароохладитель

Установку пароохладителя на выходе пара из пароперегревателя не применяют, так как пароперегреватель при этом остается не защищенным от чрезмерно высокой температу­ры.

Установка пароохладителя на стороне насыщенного пара определяет значительное запаздывание системы регу­лирования температуры пара и в настоящее время приме­няется в агрегатах малой мощности.

Установка пароохла­дителя в рассечку обеспечивает меньшую инерционность регулирования вследствие сокращения длины пути пара после регулятора и времени, необходимого для изменения количества теплоты, аккумулированной в пароперегревате­ле. В результате регулирование конечной температуры па­ра достигается почти в 2 раза быстрее, чем при установке пароохладителя на стороне насыщенного пара. При уста­новке пароохладителя в рассечку происходит снижение температуры частично перегретого пара и соответственно его конечной температуры.

Поверхностный пароохладитель представляет собой трубчатый теплообменник. Внутри труб протекает охлаж­дающая вода, снаружи трубы омываются охлаждаемым паром (рис.29).

Рис.29. Поверхностный пароохладитель:

1— входной коллектор охлаждающей воды; 2 — выходной коллектор воды; 3 — входная камера; 4 — трубы, охлаждаемые водой; 5 — корпус пароохладителя

В качестве охлаждающей воды исполь­зуется обычно питательная вода. По потоку питательной воды пароохладитель может быть включен параллельно или последовательно с экономайзером

При параллельной схеме включения пароохладителя с увеличением количе­ства проходящей через него воды ухудшаются условия охлаждения экономайзера и уменьшается использование в нем теплоты отходящих газов. В современных котлах применяется включение пароохладителя последовательно с экономайзером (рис. 30).

Рис. 30. Схемы вклю­чения поверхностного пароохладителя:

1— бара­бан; 2 — пароохладитель; 3 — отвод охлаждающей воды; 4 — экономайзер

Для обеспечения необходимого диапазона регулирова­ния пароохладитель котлов с естественной и многократной принудительной циркуляцией должен обеспечивать возможность снижения энтальпии пара на Δh_по=60…80 кДж/кг. При этом температура воды на входе в эко­номайзер будет выше, чем у воды, поступающей в котел:

h_п.в.э= h_п.в + Δh_по

Количество питательной воды, проходящей через паро­охладитель при полной его нагрузке, достигает 30—40 % общего ее расхода.

Впрыскивающий пароохладитель представляет собой участок паропровода перегретого пара, в котором располо­жена перфорированная труба с отверстиями диаметром 3—5 мм, через которые в пар подается распыленный кон­денсат. Для предотвращения попадания на стенку паро­провода относительно холодных струй конденсата в месте установки распылителя в паропроводе имеется защитная рубашка длиной не менее 0,5 м с зазором между ней и па­ропроводом 6—10 мм. Снижение температуры пара впрыс­кивающим пароохладителем происходит на некотором расстоянии от места ввода конденсата. Уменьшение этого расстояния достигается тонким распылом конденсата и повышением начальной температуры конденсата. Обычно устанавливается ряд параллельных по ширине паропере­гревателя и последовательных по ходу потока пара впрыс­кивающих пароохладителей. Схема регулирования темпе­ратуры свежего пара барабанного котла впрыскивающими пароохладителями показана на рис. 31.

Рис.31. Схема регу­лирования температуры впрыском собст­венного конденсата:

1 — барабан; 2 — гидроза­твор; 3 — пароохладитель; 4— емкость конденсатора; 5— коллектор с вспрыски­вающим устройством; 6 – экономайзер

Первые по ходу пара пароохладители предназначаются для предохранения расположенных за ними поверхностей нагрева от чрезмерного повышения температуры. Послед­ний по ходу пара пароохладитель поддерживает постоянную температуру пара. Во избежание отложений солей в пароперегревателе во впрыскивающие пароохладители должен подаваться конденсат. При минерализованной пи­тательной воде барабанных котлов конденсат для впрыска вырабатывают непосредственно в котле. Для получения собственного конденсата предусматривается установка специального конденсатора, в котором за счет охлаждения пара частью питательной воды осуществляется получение конденсата, необходимого для впрыска.

Количество пара, проходящего через ступень паропере­гревателя после впрыскивающего пароохладителя, увели­чивается и становится равным, кг/ч,

G_n=G'_n + ΔG_в,

где G'_п — количество пара до пароохлаждения, кг/ч; ΔG_в — количество воды, поступающей в пароохладитель, кг/ч.

Общее количество конденсата, поступающего в пароох­ладитель, кг/ч, определяется из условий обеспечения сниже­ния энтальпии пара примерно на 80 кДж/кг при работе котла с полной нагрузкой и определяется по формуле

ΔG_в = (G'_п Δh_по) / (h_п.п + h_к),

где h_п.п и h_к — энтальпии перегретого пара и конденсата, поступающего в пароохладитель, кДж/кг.

Следует учитывать, что по мере приближения пароохла­дителя к выходу пара из пароперегревателя ухудшаются температурные условия работы металла паропровода в ме­сте впрыска. Это также является одной из причин примене­ния двух-трех пароохладителей по тракту пара, что позво­ляет более тонко регулировать температуру пара и более надежно защищать отдельные ступени пароперегревателя.

Регулирование температуры пара промежуточного пе­регрева.

Применяется паровое и газовое регулирование температуры пара промежуточного перегрева. Регулирова­ние осуществляется в паропаровых теплообменниках, а так­же путем пропуска пара мимо части поверхности нагрева пароперегревателя. В связи с инерционностью этих спо­собов и ограниченным диапазоном регулирования преду­сматривается дополнительно аварийный впрыск в проме­жуточную точку парового тракта, который осуществляется при повышении температуры пара выше определенного предела.

Впрыск конденсата в поток пара промежуточного пере­грева экономически не оправдан, так как образующееся дополнительное количество пара поступает в турбину, ми­нуя ее ЦВД. Газовое регулирование преимущественно осу­ществляется путем рециркуляции части охлажденных до 300—350 °С продуктов сгорания в топку или пропуском части продуктов сгорания помимо конвективного паропере­гревателя (рис. 32).

Рис.32. Схемы газового регулирования температуры пара:

а — пропуском части продуктов сгорания через холостой газоход; б — распреде­лением продуктов сгорания по газоходам пароперегревателя; 1 — секции паро­перегревателя; 2 — экономайзеры; 3 — основной дымосос; 4 — регулирующий ды­мосос; 5 — регулирующий шибер (воздухоподогреватели не показаны)

Газовое регулирование вызывает дополнительные рас­ходы энергии на тягу или потери с уходящими газами и влияет на температуру первичного пара. Газовое регули­рование применяют совместно с паровым регулированием

.