Классификация обогрева и охлаждения поверхностей нагрева. Три области теплообмена парового котла.

В котлах, использующих органическое топливо, условно можно выделить три области теплообмена. Первая область теплообме­на охватывает поверхности, расположенные в ТК — топочные экраны, полу­чающие теплоту излучением. Важнейшим фактором теплообмена в этой области явля­ется характер распределения теплового пото­ка по высоте ТК и по периметру сечения экранных.

Вторая область теплообмена охватывает полурадиационные поверхности, располагае­мые в зоне достаточно высоких газовых тем­ператур (1200—800°С), где еще существенно излучение газовых объемов. Это главным об­разом ширмовые поверхности нагрева и на­стенные экраны поворотной камеры.

Характерной особенностью третьей обла­сти является тепловосприятие поверхностей нагрева преимущественно конвекцией. В этой зоне с относительно невысокой температурой продуктов сгорания (300—900°С на входе в конвективную шахту и до 100—150ºС на вы­ходе из нее) располагаются конвективные по­верхности нагрева: ЭК, ВЭП, отдельные пакеты п/п. Эти поверхности нагрева конструируют­ся с плотным шагом труб — малыми газовыми объемами м/у ними. В этих условиях доля лучистого межтрубного излучения продуктов сгорания мала.

выделяемая тепло­та должна интенсивно отводиться через по­верхность нагрева. Это обеспечивается непре­рывным движением рабочей среды с опреде­ленной скоростью.

Движение пароводяной смеси, а ⇒, и охлаждение парообразующих труб паровых котлов различных систем организуется по-разному.

В агрегатах с естественной циркуляцией па­роводяная смесь перемещается в à движущего напора естественной циркуляции, возникающего при обогреве труб. Массовая скорость на входе в парообразующие трубы с á нагрузки сначала резко á и после достижения максимального зна­чения почти стабилизируется или даже не­сколько â из-за того, что á парообразование при большом удельном объеме пара приводит к á сопротивления труб.

В установках с многократной принуди­тельной циркуляцией движение воды и паро­водяной смеси в парообразующих трубах осу­ществляется насосом принудительной цирку­ляции, поэтому независимо от нагрузки мас­совая скорость рабочего тела почти постоянна.

В агрегатах прямоточного типа массовая скорость пропорциональна нагрузке. При малой нагрузке массовая скорость может оказаться недопустимо низкой, что мо­жет привести к повреждению труб из-за их перегрева. Приходится ограничивать â нагрузки не ниже 30% номинальной паропроизводительности.

Комб. котлы в которых движение рабочего тела организовано по принципу многокртной при­нудительной циркуляции при малой на­грузке и принципу прямоточности при большой нагрузке. В режиме многократной принудительной циркуляции массовая ско­рость выражается суммой ординат аб — мас­совой скорости, соответствущей рециркуляции через парообразующие поверхности, и бв - массовой скорости в ЭК и п/п по прямоточной схеме. С перехо­дом на прямоточный режим массовая ско­рость одинакова во всех поверхностях нагрева водопарового тракта — ордината а'в'. Та­ким образом, комбинированная система цир­куляции обеспечивает надежное охлаждение всех поверхностей нагрева независимо от на­грузки. В ЭК и п/п соответственно вода и пар движутся при­нудительно и однократно.

Тепловое состояние труб водопарового тракта котла в зависимости от соотношения количества подведенной теплоносителем теп­лоты к наружной пов–ти и отведенной теплоты с рабочей средой от внутренней по­в–ти. В à одновременно проте­кающих процессов подвода и отвода теплоты в каждой точке пове–и нагрева устанав­ливается свое тепловое состояние, обусловли­вающее соответствующий уровень t. В совокупности t пов–ти нагрева в различных точках образует темпе­ратурное поле. Различают температурное поле вдоль дви­жения рабочей среды, т. е. по длине труб, полагая их обогрев равномерным по всему периметру, и температурное поле в попереч­ном сечении этих труб, имея в виду ее одина­ковый обогрев или неодинаковый отвод теп­лоты по периметру.

Вопрос № 170