Котельные установки и парогенераторы Лекция № 14 Переходные процессы в

изменении нагрузки

к другому установившемуся во времени режиму.
Уравнения для

нестационарного процесса :

Уравнение теплового баланса

(1)

Уравнение материального баланса

(2)

- количество теплоты в котле ;

- масса рабочего вещества в котле ;

и

- количество поступившей в котел воды и теплоты;

и

- количество отданного котлом пара и теплоты;

- потери вещества из тракта котла

Количество аккумулированной
в котле теплоты:

(3)

Пример: Масса барабана ~ 100 т, малое паросодержание при высокой кратности циркуляции. Теплосодержание котла : вода ~ 70%, металл ~ 15%, пар ~15%.
Теплосодержание котла СКД: металл ~ 70%, пар, вода ~30%. Теплоаккумулирующая способность барабанного котла в 3 раза выше, чем у прямоточного

обеспечивает более медленную реакцию на изменение внешних условий, а при

возможных неожиданных отказах оборудованиях позволяет в течение определенного времени поддерживать режим работы и произвести необходимые переключения.
Пример: Барабанный котел ТП 100 ( блок 200МВт) при погасании факела может поддерживать паропроизводительность близкую к номинальной за счет допустимого (до 15%) снижения давления пара в течение 50с. При снятии внешней электрической нагрузки перевод в режим собственных нужд с небольшим расходом пара на турбину поддерживается в течение 17-18 минут , тогда как прямоточный котел ПК -47 такой же мощности при погасании факела может удерживать блок в режиме собственных нужд не более 4 мин.




Важное отличие в работе барабанных и прямоточных котлах на переходных режимах :
Барабан в котле с естественной циркуляцией фиксирует границы экономайзерной, испарительной и перегревательных поверхностей и они не изменяются в процессе перехода с одной нагрузки к другой.
В прямоточном котле зоны фазовых превращений при нарушении стационарного режима работы перемещаются вдоль тракта рабочей среды в котле.

Наличие барабана снижает скорость набора нагрузки особенно в режимах пуска из холодного состояния из-за появления в барабане высоких температурных напряжений : по толщине стенки в верхней части из-за конденсации насыщенного пара, верхней (паровой) и нижней(водяной ) частями барабана, по длине его нижней части.

= cоnst ; Вк возрастает
Следствие : Временное

увеличение
расхода пара

(4)

Для фиксации границ фазовых превращений в прямоточном котле необходимо выдерживать пропорциональность измененря тепловыделения (расход топлива Вк
и подачи в котел питательной воды)

(5)

нормальный режим

с повышенным
тепловосприятием экранов

параметры процесса

парообразования
в экранных трубах приведет к вытеснению части воды в барабан

(уровень поднимется). Температура перегретого пара снизится из-за увеличения расхода пара.

2. Из-за превышения расхода пара над подачей воды уровень воды снижается и при достижении его нормального значения регулятор питания увеличит подачу воды в барабан.

3. Без воздействия регулятора перегрева пара температура пара стабилизируется на более высоком уровне.

изменять выработку пара в
соответствии с изменением внешней(электрической) нагрузки. Маневренность

энергоблоков ограничивается маневренностью котлов
Индикатором скорости изменения нагрузки является изменение давления в рабочем
тракте котла . Ограничения: подъем уровня воды в барабане за счет
дополнительного вскипания воды в трубах и вытеснения ее части в барабан; вскипание
воды в опускных трубах при быстром сбросе давления.

графика нагрузки электростанции необходим большой
диапазон регулирования паропроизводительности котла при

сохранении номинальной
температуры пара с допустимыми отклонениями +5°С и -10°С :
по пару высокого давления :
в пределах регулирования 0,3÷1,0 Dном в прямоточных газомазутных котлах,
в пределах регулирования 0,5 ÷ 1,0 Dном в барабанных и прямоточных на твердом топливе
по вторично перегретому пару:
в пределах регулировочного диапазона 0,6÷1,0 Dном

излишний перегрев пара в барабанных котлах
снимается в пароохладителях .

В прямоточных котлах поддержание номинальной температуры производится изменением соотношения при расчетных поверхностях нагрева радиационных и конвективных пароперегревателей.

В впрыскивающем пароохладителе используется питательная вода или конденсат
с температурой на 200÷300°С меньше, чем у перегретого пара.

либо на стороне насыщенного пара. При установке
пароохладителя на выходе

из него обеспечивается надежное поддержание заданной
температуры перед турбиной, но сам металл пароперегревателя остается
незащищенным в выходной части от высокой температуры пара. По этой причине этот
метод неприменим. Однако, удаление впрыскивающего устройства от выхода из
перегревателя увеличивает инерционность регулирования и снижает точность
поддержания температуры.

используемой для впрыска. В прямоточных котлах используют очищенный конденсат и

обессоленную добавочную воду. В барабанных котлах при сильно минерализованной питательной воде конденсат для впрыска получают в самом котле за счет конденсации части пара, отбираемого из котла.

в которых часть теплоты пара высокого давления передается пару ,

поступающему
на вторичный перегрев.

дополнительными расходами энергии на тягу и увеличение потерь тела с

уходящими газами. Снижение температуры горения
в топке приводит к увеличению тепловосприятия конвективных поверхностей нагрева.
1% рециркуляции повышает температуру на 1,0 ÷1,5 °С.