Se recurge la circulația forțată în cazurile în care nu se poate realiza circulația naturală. Acest lucru se întâmplă cu creșterea presiunii, deoarece diferența de densități a aburului și a apei scade (peste 18 MPa). În cazanele cu circulație forțată multiplă, mișcarea apei în amestecul abur-apă se realizează printr-o pompă de circulație (Fig. 2.3 sau studii 6-2). Apa de alimentare este furnizată printr-un economizor de apă către tambur, din care este preluată de pompa de circulație 6 și trimisă către colectoarele inferioare ale ecranelor și colectoarele inferioare ale suprafeței de încălzire convectivă, distribuite prin conductele în sus. Din conducte, emulsia abur-apă intră în tamburul cazanului, în care aburul este separat de apă. Din tambur, aburul intră în supraîncălzitor și din acesta în linia de abur a consumatorului.
Rata de circulație este de 4-6. Fiabilitatea circulației depinde direct de pompa care funcționează la temperatura apei din cazan și de presiunea din generatorul de abur.
Pentru a distribui apa în mod uniform prin țevi individuale, în fiecare țeavă este instalată o șaibă de accelerație de dimensiunea corespunzătoare. Generatoarele de abur cu circulație forțată multiplă nu și-au găsit aplicație în instalațiile industriale.
Circulația forțată poate fi efectuată conform principiului fluxului direct, care este utilizat în apă caldă și cazane cu abur(Fig. 2.4 sau 6-3 studii). În această schemă, apa se transformă în abur supraîncălzit în timpul unei singure treceri prin serpentină. Într-o astfel de schemă, un număr de țevi sunt conectate în paralel. În VEC, apa este încălzită la o temperatură cu 50-60 K mai mică decât temperatura de saturație. Apoi intră în partea de radiație, unde se transformă în abur umed cu un nivel de uscăciune de 80%. Apoi, aburul intră în zona de tranziție, unde se transformă în abur umed și apoi ușor supraîncălzit (la 50-60K). În supraîncălzitoarele cu abur, aburul este supraîncălzit. Toate cazanele moderne de încălzire funcționează pe principiul fluxului direct. Sunt conectate direct la sistemul de incalzire, pompa de retea asigura miscarea apei.
La funcționarea cazanelor de încălzire a apei, fierberea lichidului în conductele individuale încălzite este inacceptabilă (acest lucru poate duce la șocuri hidraulice și poate deteriora cazanul). Fierberea la suprafață este, de asemenea, periculoasă - formarea de bule de abur pe suprafața interioară a țevilor la o temperatură medie sub punctul de fierbere, ducând la depuneri de calcar și ciocan de berbec. Acest lucru este posibil atunci când temperatura peretelui crește peste temperatura de saturație. Pentru a preveni acest lucru, este necesar să se mențină o anumită viteză a apei (1-2 m/s) atunci când este subîncălzită până la punctul de fierbere cu 30-35 K. Cu toate acestea, o creștere nejustificată a vitezei apei în conducte crește rezistența hidraulică, care înrăutățește funcționarea întregului sistem (supraconsum de energie electrică, presiune insuficientă a pompei). Aceste. este important să alegeți vitezele minime admise ale apei la care nu va exista fierbere la suprafață și întreruperea cazanului.
Sfârșitul lucrării -
Acest subiect aparține secțiunii:
Note de curs la disciplina: Topologia combustibilului și dispozitivelor. Bazele teoriei arderii
Note de curs la disciplina... Introducere Principala sursă de producere a termică şi energie electrica sunt centrale termice TPP-uri la care, datorita utilizarii...
Dacă ai nevoie material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:
Ce vom face cu materialul primit:
Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:
| Tweet |
Toate subiectele din această secțiune:
Note de curs despre disciplina
"UNITATI CAZANĂ"
Tipuri de combustibil. Principalele caracteristici ale combustibilului
Substanțele care sunt capabile să elibereze energie în timpul oricărei transformări care pot fi utilizate din punct de vedere tehnic se numesc combustibil. Există combustibili nucleari și chimici. Eliberări de combustibil nuclear
Principalele caracteristici ale combustibilului solid
Principalele tipuri de combustibil solid sunt turba și cărbunii fosili, care s-au format în timpul coalificării materiei vegetale moarte (lemn, frunze, ace de pin etc.). Părți de plante moarte
Principalele caracteristici ale combustibilului lichid
Combustibilul lichid natural este țițeiul - un amestec de hidrocarburi lichide de diverse compoziţii, în care hidrocarburile solide pot fi dizolvate. Dar țițeiul nu este folosit drept combustibil.
Principalele caracteristici ale combustibilului gazos
Combustibilii gazoși sunt împărțiți în naturali și artificiali. Natural – gaze naturale și gaze asociate care eliberează petrol la suprafață în timpul extracției. Artificial – generator (primire pus
Caracteristici ale arderii combustibililor solizi, lichizi și gazoși
Conform teoriei arderii, procesul de ardere se desfășoară în următoarea ordine: prepararea combustibilului pentru intrarea în cuptor (sortarea în fracțiuni, zdrobirea, iar în caz de ardere - măcinare). Lichid
Volumele teoretice și reale de aer pentru arderea combustibilului
În cazanele cu abur și apă caldă, aerul este folosit ca oxidant la arderea combustibilului. Cunoscând cantitatea de aer necesară pentru arderea a 1 kg (sau 1 m3) din fiecare element combustibil
Aspirarea aerului prin calea gazului
Calea de gaz a cazanului funcționează sub vid și aerul este aspirat în unitatea cazanului prin scurgerile din căptușeală (vezi Fig. 1.4.). Ca rezultat, coeficientul de exces de aer pe măsură ce se mișcă
Volumele teoretice și reale ale produselor de ardere
Compoziția produselor de ardere la arderea a 1 kg de combustibil solid sau lichid sau a 1 m3 de gaz: .
Toate produsele de ardere
Entalpia teoretică și reală a aerului și a produselor de ardere
Cantitatea de căldură conținută în aer sau în produșii de combustie se numește entalpie (conținut de căldură). Este desemnată entalpia apei și vaporilor de apă
Concept general de echilibru termic. Caldura disponibila si utila
Când funcționează un cazan cu abur sau apă caldă, toată căldura obținută în urma arderii combustibilului este cheltuită pentru a produce abur sau apă cu parametrii necesari și pentru a acoperi pierderile de căldură.
N Caracteristicile pierderilor de căldură într-o unitate de cazan 1. Pierderile de căldură cu gazele de eșapament apar datorită faptului că produsele de ardere, după ce trec prin calea gazelor, nu sunt răcite la temperatură
mediu
. Aceasta este cea mai mare componentă și Eficiența unității cazanului Eficiența cazanului este raportul
muncă utilă
la disponibil. Pentru un cazan se face o distincție între randamentul brut și randamentul net. Eficiența brută este determinată de căldura generată, iar eficiența netă de căldura degajată
Stratificați cuptoarele cu un grătar mobil și un strat mobil de combustibil
În focarele cu grătar mobil (Fig. 1.7.a, sau studiu 5-1-c-d), combustibilul din buncărul de combustibil prin cutiile de cărbune 4 și un regulator de grosime a stratului 5 sub influența propriei greutăți intră Tipuri de grătare cu lanț: 1. grătare cu lanț de curea, în care grătarele sunt legate între ele prin știfturi;
2. Site lant grinzi
Stratificați focarele cu un grătar fix și un strat mobil de combustibil
Focarele cu un grătar fix și un strat de combustibil în mișcare includ focare cu o bară de foșnet, o cutie de foc cu alimentare inferioară și o cutie de foc cu arbore.
Proprietăți și caracteristici ale prafului de cărbune
Praful de cărbune este alcătuit din particule de până la 300 de microni în dimensiune, cu o predominanță a fracțiunilor mici (majoritatea particulelor cu dimensiuni cuprinse între 20 și 50 de microni). Forma particulelor de praf este neregulată și depinde de tipul de combustibil.
Bazele
Scheme de pregătire a prafului
Pentru a transforma combustibilul solid în praf, este necesar să se efectueze următoarele operații: 1. prelucrare primară - îndepărtarea obiectelor metalice din combustibil cu ajutorul separatoarelor magnetice (pentru
Mori de măcinat cărbune
Transformarea combustibilului în praf se realizează în mori, care sunt de obicei clasificate în funcție de principiul măcinarii combustibilului și de viteza de rotație a părții mobile (vezi Tabelul 1.7).
Tabelul 1.7.
Hrănitori de cărbune zdrobit
Combustibilul este furnizat morilor de către alimentatoarele de combustibil. Tipul și designul alimentatorului depind de conținutul de umiditate al combustibilului. Pentru combustibili uscati se folosesc alimentatoare cu discuri, pentru combustibili umezi se folosesc alimentatoare cu raclete.
Separatoare
Separarea particulelor mari de cele mici, gata de ardere, se realizează în separatoare. În funcție de tipul și productivitatea morii, proprietățile combustibilului ars, gravitaționale, altele
Focare cu cărbune pulverizat Foarul cu cărbune pulverizat este alcătuit din arzătoare de cărbune pulverizat și o cameră de ardere. Arzătorul de cărbune pulverizat este proiectat pentru introducerea organizată a prafului de cărbune și a aerului în camera de ardere. Există vortex și altele Cuptoare pentru arderea combustibililor lichizi
Pentru a arde păcură este necesar
pregătire prealabilă : Reducerea vâscozității și atomizare. Arderea combustibilului trebuie precedată de evaporarea acestuia, amestecarea cu oxidantul și încălzirea amestecului combustibil. Cuptoare cu ardere pe gaz
Cuptoarele pentru arderea gazelor sunt similare ca design cu cuptoarele pentru arderea păcurului. Pot arde simultan gaz și combustibil lichid. Pregătirea
gaz natural
pentru arderea sa se produce în gaz
Calculul camerei de ardere se efectuează pentru a determina eficiența și fiabilitatea funcționării acesteia. Economia se caracterizează prin pierderi minime de căldură din arderea incompletă chimică și mecanică
Procedura de calcul a camerelor de ardere
La efectuarea unui calcul de verificare a focarului, se cunosc următoarele: volumul camerei de ardere, gradul de ecranare a acesteia și aria suprafețelor de încălzire prin radiație, caracteristicile de proiectare ale conductelor de ecran și convecția.
Producția de abur
Formarea aburului în navele spațiale are loc la presiune constantă și furnizare continuă de căldură din produsele de ardere către apă. Procesul de formare a aburului constă din trei etape: încălzirea apei la o temperatură de
Circulație naturală în suprafețele de încălzire prin evaporare
Performanță de încredere suprafețele de încălzire ale cazanului pot fi numai răcire bună pereții conductelor situate în zona de temperaturi ridicate a produselor de ardere. Răcirea se face
Dispozitive de separare
Protejarea suprafețelor de încălzire interioare de depuneri este posibilă numai cu o cantitate minimă de impurități. Impuritățile intră în aburul saturat cu picături de apă din cazan care conțin săruri. Pentru minte
Condiții pentru funcționarea fiabilă a suprafețelor de încălzire
Funcționarea fiabilă a suprafețelor de încălzire poate fi asigurată numai cu o circulație stabilă a mediului de răcire. Conductele de apă se răcesc cel mai intens, iar aburul este mai puțin intens. Dacă temperatura este depășită
Direcții principale de dezvoltare a cazanelor
Apariția primelor cazane de abur este asociată cu o unitate cilindrică simplă, prezentată în Fig. 2.9, a sau 7-1, și manual. Este format dintr-un tambur cilindric cu fundul eliptic. În vârf
Cazane cu destinație specială
Unitățile de cazane integrate în lanțul tehnologic în timpul producției oricăror produse sunt numite unități tehnologice.
Cazan energetic-tehnologic SETA-C-100 (pentru ardere 100 t/s
Cazane de apă caldă de cogenerare
Pentru furnizarea de căldură a întreprinderilor industriale și a sectorului locativ și comunal, în prezent, simultan cu generarea combinată de energie electrică și termică, centralele termice sunt utilizate pe scară largă
Cazane de incalzire cu abur si apa
Pentru a produce simultan abur de proces și apă supraîncălzită pentru încălzire, alimentare cu apă caldă și ventilare, se folosesc combine.
Reglarea temperaturii aburului
În cazanele industriale, fluctuațiile supraîncălzirii aburului atunci când sarcina se modifică nu afectează în mod semnificativ funcționarea dispozitivelor care utilizează căldură. Prin urmare, nu au dispozitive care reglează supraîncălzirea aburului. Energie
Un economizor de apă (WEC) este proiectat pentru a încălzi apa de alimentare cu produse de ardere. In functie de temperatura la care se incalzeste apa
Scheme de comutare pentru economizoare fără fierbere și fierbere
În conformitate cu cerințele Regulilor de supraveghere a cazanelor, economizoarele din fontă trebuie să fie comutabile de-a lungul căii apei și de-a lungul căii produselor de ardere (să aibă o conductă de gaz pentru produsele de ardere ocolită dincolo de WEC
Scop, tipuri și circuite de comutare ale încălzitoarelor de aer
ÎN cazane moderne, mai ales la arderea combustibililor umezi, VZP-urile sunt utilizate pe scară largă. Furnizarea de aer cald la cuptorul cazanului accelerează aprinderea combustibilului și intensifică procesul de ardere, reducând
Suflarea și spălarea suprafețelor de încălzire
Suflantele sunt folosite pentru a îndepărta depunerile de pe suprafața de încălzire. Suflarea se poate face cu abur fierbinte si apa rece sau aer comprimat. Principii de funcționare a suflantei: e
Curăţarea suprafeţei de încălzire
Pentru curățarea suprafețelor de încălzire prin convecție și coadă (economizoare de apă și încălzitoare de aer) de depozitele dense asociate de cca.
Coroziunea suprafetelor de incalzire
Distrugerea metalului sub influența unui mediu agresiv se numește coroziune. Suprafețe metalice cazanele de încălzire sunt supuse coroziunii sub influența duratei arderii (coroziune externă)
Materiale si structuri de constructii
Suprafetele de incalzire ale cazanelor sunt realizate din metal si sunt expuse la temperaturi ridicate, solicitari mecanice si medii agresive. Ca urmare, pot apărea fenomene de fluaj, conducând la
Materiale de zidărie
La efectuarea căptușelii, rezistente la foc și materiale termoizolante. Proprietățile acestor materiale sunt împărțite în două grupe: de bază și speciale.
Proprietățile de bază sunt proprietăți care
Fundații și rame
Fundația preia masa generatorului de abur, căptușeala cadrului acestuia și transferă această masă la sol. Adâncimea fundației este selectată astfel încât să se asigure stabilitatea și minimumul acesteia
Zidărie Căptușeala unui cazan cu abur și apă caldă servește la protejarea camerei de ardere și a coșului de mediu. Căptușeala este expusă la temperaturi ridicate, expunerea chimică
gaze, cenusa,
Set cazan
Stabil, pentru întreținerea cazanului și protejarea căptușelii împotriva distrugerii în timpul unei explozii, numit set cu cască. În conformitate cu Regulile de inspecție a cazanului, centrala trebuie să aibă uși de ardere, cămine pentru inspecție
Dispozitivele de alimentare sunt proiectate pentru a furniza apă de alimentare la cazan. Dispozitivele de alimentare trebuie să aibă un pașaport al producătorului și să asigure debitul necesar de apă de alimentare la presiune
Fitinguri și unități de reducere-răcire
Dispozitive destinate să oprească alimentarea cu lichid de răcire sau să modifice cantitatea acestuia, precum și să asigure munca sigura vasele sub presiune se numesc fitinguri. Tu
Conducte
Sistemul de conducte este conceput pentru a interconecta toate echipamentele de operare ale generatoarelor de abur, pompelor, dezaeratoarelor, TOA etc. Sistemul de conducte este format din țevi și fitinguri. Ar
Calea gaz-aer. Mașini de tragere
Pentru a organiza procesul de ardere, aerul trebuie alimentat în cuptorul unui cazan cu abur sau apă caldă și trebuie îndepărtați produsele de ardere rezultate. Alimentarea cu aer și îndepărtarea produselor de ardere pot fi
Aspiratoare de fum și ventilatoare
Ventilatoarele care alimentează focarul cu aerul necesar organizării procesului de ardere se numesc ventilatoare. Ventilatoare concepute pentru a elimina produsele din carbon
Economie de combustibil la arderea combustibililor solizi
Economia de combustibil a centralelor industriale de cazane constă în dispozitive și structuri pentru descărcarea, depozitarea, depozitarea și alimentarea cu combustibil a navei spațiale. Principala cerință pentru echipament
Economie de combustibil la arderea combustibilului lichid
Combustibilul lichid pentru cazane poate fi folosit ca combustibil primar, de rezervă, de urgență și de aprindere. Când folosiți păcură ca combustibil principal, acesta este singurul tip de combustibil (în caz contrar
Colecția de cenușă
Pentru a curăța produsele de ardere emise în atmosferă și pentru a proteja rotoarele de evacuare a fumului de antrenare (cenusa zburătoare și particulele de combustibil nears).
Îndepărtarea zgurii și a cenușii
În cazanele care funcționează cu combustibil solid, sistemele de îndepărtare a zgurii și a cenușii trebuie să asigure îndepărtarea fiabilă a zgurii și cenușii, conditii sigure pentru personal, protecția mediului împotriva poluării.
Sarcinile termice ale cazanelor
Regimul de consum de căldură al întreprinderilor individuale influențează semnificativ alegerea echipamentului cazanelor și eficiența utilizării acestuia. De numărul și puterea unitară a cazanelor instalate depind
Transportul căldurii către consumatori
Centralizarea alimentării cu căldură duce la necesitatea dezvoltării rețelelor de încălzire și a creșterii lungimii acestora, ceea ce crește costul transportului căldurii de la sursele de căldură către consumatori. A reduce
Metodologia de calcul a circuitelor termice
Calculul circuitului termic este principalul calcul termic la proiectarea unei centrale termice. Pe baza acestui calcul, se realizează bilanțul de abur și căldură al cazanului, se selectează echipamentul
Dispunerea echipamentului camerei cazanelor
Poziție reciprocă principal și echipamente auxiliareîn încăperea cazanelor se numește aspectul echipamentului. Aspectul este selectat de organizația de proiectare în funcție de tipul de lichid lichefiat
Standarde de bază pentru proiectarea cazanelor centrale
Instalațiile centralelor centrale sunt proiectate în conformitate cu SNiP. La proiectare, trebuie pornit de la următoarele principii de bază: 1. Construcția, extinderea și reconstrucția clădirii
Indicatori tehnico-economici ai centralelor termice
Principalii indicatori care caracterizează funcționarea economică a unui cazan sunt randamentul (brut și net), consumul de combustibil standard pe unitatea de energie electrică generată și furnizată, căldura specifică
18.1 Cazane cu trecere unica
Organizarea evaporării apei și a supraîncălzirii aburului în timpul mișcării fluxului direct a fost implementată într-o serie de modele de cazane. În fig. Figura 18.1 prezintă diagrame ale cazanelor Ramzin, Benson și Sulzer care au fost dezvoltate și utilizate în continuare.
Cazanele cu o singură trecere cu putere mare de abur la parametri de abur ridicat, ultra-înalți și supercritici sunt utilizate pe scară largă în centralele termice moderne. Astfel de cazane sunt produse de industrie pentru a funcționa cu diverse tipuri de combustibil, cu o capacitate de 210 și 1000 t/h, cu parametri inițiali de abur de 13,7 MPa (140 kgf/cm2), 560°C și supraîncălzire intermediară până la 560°C , precum și o capacitate de 1000 , 1650 și 2650, 3650, 3950 t/h, cu parametri de abur de 25 MPa (255 kgf/cm2), 565°C și supraîncălzire intermediară la 567°C.
Pe întreprinderile industriale iar la centralele electrice mici, cazanele cu trecere o singură dată nu sunt utilizate în prezent din cauza inutilității utilizării aburului cu parametri ultra-înalți în cazane de putere relativ mică; cerințe ridicate pentru apa de alimentare, asigurând calitatea necesară a cărei calitate este dificilă din cauza pierderilor mari de condens de abur; costuri suplimentare de energie pentru circularea mediului în suprafețele de încălzire și creșterea complexității sistemelor de control automat.
18.2 Cazane cu destinație specială
18.2.1 Instalații de generare a aburului de joasă și înaltă presiune
Pentru producerea energiei electrice se folosesc unități de gaz cu ciclu combinat (CCG), combinate într-un singur circuit termic. Acest lucru realizează o reducere a consumului specific de combustibil și a costurilor de capital. Cea mai mare utilizare se găsește în unitățile CCGT cu o unitate de regenerare de înaltă presiune (HNPPU) și cu o unitate de generare a aburului de joasă presiune (LNPPU). Uneori, VNPPU sunt numite cazane de înaltă presiune.
Spre deosebire de cazanele care funcționează sub vid pe partea de gaz, se creează o presiune relativ scăzută în camera de ardere și în conductele de gaz ale cazanelor de înaltă presiune și supraalimentate pentru NNPPU (0,005÷0,01 MPa) și crescută pentru VNPPU (0,5÷0,7 MPa).
Funcționarea unui cazan sub presiune este caracterizată de o serie de caracteristici pozitive. Astfel, aspirația aerului în cuptor și în conductele de gaz este complet eliminată, ceea ce duce la o reducere a pierderilor de căldură cu gazele de ardere, precum și la o reducere a consumului de energie pentru pomparea acestora. Creșterea presiunii în camera de ardere deschide posibilitatea depășirii tuturor rezistențelor la aer și gaz datorită ventilatorului de suflare (tir de fum poate fi absent), ceea ce duce și la o reducere a consumului de energie datorită funcționării dispozitivului de suflare la rece. aer.
Crearea unei presiuni excesive în camera de ardere duce la o intensificare corespunzătoare a procesului de ardere a combustibilului și face posibilă creșterea semnificativă a vitezelor gazului în elementele convective ale cazanului până la 200÷300 m/s. În același timp, crește coeficientul de transfer de căldură de la gaze la suprafața de încălzire, ceea ce duce la o reducere a dimensiunilor cazanului. În același timp, funcționarea sa sub presiune necesită căptușeală densă și diverse dispozitive pentru a preveni aruncarea produselor de ardere în încăpere.
În fig. Figura 18.2 prezintă o diagramă a unei centrale de gaz cu ciclu combinat (CCP) cu un cazan de înaltă presiune. Arderea combustibilului în cuptorul unui astfel de cazan are loc sub presiune de până la 0,6÷0,7 MPa, ceea ce duce la o reducere semnificativă a costurilor cu metalul pentru suprafețele care primesc căldură. După cazan, produsele de ardere intră într-o turbină cu gaz, pe arborele căreia se află un compresor de aer și un generator electric. Aburul din cazan intră într-o turbină cu un alt generator electric.
Eficiența termodinamică a unui ciclu combinat de abur și gaz cu un cazan de înaltă presiune, turbine cu gaz și abur-apă este prezentată în Fig. 18.3. Pe T, s-diagrama: zonele 1-2 - 3-4-1 - lucrul treptei de gaz L g, zona cdefabc - lucrul treptei de abur L p - 1-5-6-7-1 - pierderi de căldură cu gazele de evacuare cbghc - pierderi de căldură în condensator. Treapta de gaz este construită parțial deasupra treptei de abur, ceea ce duce la o creștere semnificativă a eficienței termice a instalației.
Cazanul de înaltă presiune aflat în funcțiune, dezvoltat de NPO TsKTI, are o productivitate de 62,5 kg/s. Cazan cu tub de apa, cu circulatie fortata. Presiunea aburului este de 14 MPa, temperatura aburului supraîncălzit este de 545°C. Combustibilul este gaz (pacură), ars cu o densitate volumetrică de degajare a căldurii de aproximativ 4 MW/m 3 . Produsele de ardere care părăsesc cazanul la temperaturi de până la 775°C și la presiuni de până la 0,7 MPa se extind într-o turbină cu gaz la o presiune apropiată de cea atmosferică. Gazele de eșapament la o temperatură de 460°C intră în economizor, după care gazele de eșapament au o temperatură de aproximativ 120°C.
Schema termică principală a unei unități CCGT cu o unitate de alimentare de înaltă presiune cu o capacitate de 200 MW este prezentată în Fig. Instalația 18.4 include o turbină cu abur K-160-130 și o turbină cu gaz GT-35/44-770. Din compresor, aerul intră în cuptorul VNPPU, unde este furnizat combustibil. Gazele de înaltă presiune după supraîncălzire la o temperatură de 770°C intră în turbina cu gaz și apoi în economizor. Circuitul asigură o cameră de ardere suplimentară care asigură temperatura nominală a gazelor din fața turbinei cu gaz atunci când sarcina se modifică. În unitățile CCGT combinate, consumul specific de combustibil este cu 4–6% mai mic decât în unitățile convenționale cu turbine cu abur, iar investițiile de capital sunt, de asemenea, reduse.
În fig. Figura 18.5 prezintă o diagramă schematică a unei instalații de producere a aburului de joasă presiune NNPPU cu evacuarea gazelor de eșapament ale turbinei cu gaz în cuptorul cazanului. În turbinele cu gaz moderne, în funcție de condițiile de funcționare ale metalului, temperatura inițială a gazelor nu trebuie să depășească 750÷800°C. În acest sens, pentru a reduce temperatura gazelor din fața turbinei cu gaz, excesul de aer după camera de ardere este α=3÷4. După turbina cu gaz, gazele evacuate în cazan la o temperatură de 500 o C conțin 16% oxigen, care este folosit pentru arderea combustibilului în cazan. În schema luată în considerare nu există un încălzitor de aer. Există unități cu NNPPU și cu încălzitor de aer. Reducerea temperaturii gazelor de ardere se realizează prin alimentarea unei părți din apa relativ rece a cazanului, ocolind încălzitoarele cu regenerare. Într-o astfel de centrală cu ciclu combinat se realizează o reducere a consumului specific de combustibil cu 3÷4%.
18.2.2 Cazane cu acțiune indirectă și cu lichide de răcire fără apă
Apariția cazanelor cu acțiune indirectă a fost asociată cu dorința de a crește fiabilitatea suprafețelor de încălzire prin evaporare atunci când funcționează cu apă de alimentare insuficient purificată. Un exemplu de cazan cu evaporare indirectă a apei este un cazan apă-apă cu dublu circuit. Schema sa de circuit este prezentată în Fig. 18.6. Camera de ardere conține suprafețele de evaporare ale circuitului primar, umplute cu condens, care asigură funcționarea fără calcar a circuitului. Abur generat în circuitul primar presiune mare este trimis la tamburul evaporatorului, în care evaporă apa care intră în tambur din economizor. Aburul de condensare al circuitului primar reintră pe suprafața de evaporare, iar aburul secundar format în tamburul evaporatorului este trimis către supraîncălzitor și apoi către consumator. La funcționarea unui astfel de cazan apă-apă cu dublu circuit, impuritățile conținute în apa de alimentare se depun pe suprafețele conductelor circuitului secundar de evaporare, ceea ce duce la o reducere semnificativă a transferului de căldură. Pentru a permite transferul de căldură de la circuitul primar la circuitul secundar, se menține o diferență de presiune între ele la 3÷5 MPa. Prezența a două circuite abur-apă și a două butoaie determină consumul mare de metal și costul mai mare al unui astfel de cazan în comparație cu cele moderne.
Pentru producerea de abur de apă folosind combustibil organic, astfel de cazane apă-apă cu dublu circuit nu au devenit larg răspândite. Cu toate acestea, principiul lor de funcționare este utilizat în cazanele speciale cu lichid de răcire care nu sunt pe apă discutate mai jos, precum și în generatoarele de abur ale centralelor nucleare.
Utilizarea lichidelor de răcire non-apă este asociată în majoritatea cazurilor cu dorința de a avea o substanță de lucru cu temperatură ridicată fierbere la presiune joasă. Astfel de lichide de răcire utilizate pentru cazane, în special, sunt substanțe organice precum bifenil, sodiu și potasiu topit, sărurile acestora etc.
La presiuni relativ scăzute pentru lichidele de răcire cu punct de fierbere ridicat (HBO), punctul de fierbere crește semnificativ. De exemplu, punctul de fierbere al BOT la o presiune de 0,7 MPa este de 370 o C.
Lichidanții de răcire fără apă sunt utilizați în circuitul primar al cazanelor cu două și trei circuite pentru a produce vapori de apă la presiune scăzută în circuitul primar. Lichizi de răcire din metal (Na, K) sunt utilizați în generatoarele de abur ale centralelor nucleare.
BOT, care este un amestec eutectic de difenil și difenil eter, și-a găsit o anumită utilizare ca agent de răcire intermediar pentru cazane. Cazanele cu dublu circuit cu VOT sunt folosite în întreprinderile industriale pentru a genera abur de proces folosind apa de alimentare calitate scăzută la presiune scăzută în circuitul primar, precum și pentru a obține o temperatură ridicată a peretelui suprafețelor de încălzire, eliminând formarea de „rouă”. După cum se poate observa din datele de mai sus, amestecul de bifenil la presiunea atmosferică are un punct de fierbere de 258°C. Pentru a atinge această temperatură atunci când lucrați pe apă, presiunea din circuit ar trebui să fie de aproximativ 0,4 MPa.
Amestecul de difenil este un lichid incolor cu miros înțepător, practic nemiscibil cu apa, are o densitate apropiată de cea a apei, capacitatea termică este de aproximativ 1,5 ori, iar conductibilitatea termică este de aproximativ 4 ori mai mică decât cea a apei. Amestecul de difenil are suficientă rezistență termică până la o temperatură de 385 o C, este inflamabil, dar practic neexploziv și netoxic.
În fig. Figura 18.7 prezintă o diagramă schematică a unui cazan cu BOT ca agent de răcire intermediar. Într-un cazan cu tuburi de gaz, care utilizează căldura gazelor combustibile după cuptor, HOT este evaporat, ai cărui vapori sunt trimiși la schimbătorul de căldură. În schimbătorul de căldură, din cauza căldurii caldului, apa de alimentare se evaporă pentru a produce vapori de apă, iar condensul rezultat al caldului intră din nou în cazanul cu tub de gaz. Figura prezintă dispozitive pentru umplerea unității cu lichid de răcire intermediar în timpul perioadei de încălzire.
Utilizarea VOT la presiune joasă asigură o temperatură a peretelui cazanului cu tub de gaz mai mare de 250°C, ceea ce elimină formarea de acid sulfuric pe tuburile unității din gazele de evacuare, pentru care temperatura punctului de rouă este ridicată (aproximativ 200°C).
Cazanele cu HOT sunt, de asemenea, folosite pentru întreprinderile industriale pentru a produce lichid de răcire la temperatură înaltă utilizat pentru o serie de industrii chimice tehnologice (evaporare, distilare etc.).
Cazanul este proiectat pentru a transforma energia chimică conținută în combustibil în energie termică a aburului. Acest abur este apoi folosit pentru a lucra diverse sisteme navă. Figura de mai jos prezintă diagrama de circulație într-un cazan cu tuburi de apă. Deși este prezentat un singur design de cazan, toate cazanele de nave sunt combustibil lichid lucrează după o schemă similară.
Într-un cazan cu tuburi de apă, focarul este înconjurat de mănunchiuri de țevi, care sunt conectate la tamburele superioare și inferioare folosind colectoare. Combustibilul este ars în focar și căldura este transferată prin radiație către tuburile de fierbere din jurul focarului. Energie termică Datorită conductivității termice, acesta este transferat în apa care circulă în tuburi. Aceasta produce abur și răcește metalul țevilor.
Când apa este încălzită, densitatea acesteia scade și tinde să se miște în sus. Apa mai rece și mai grea tinde să se miște în jos. Datorită faptului că amestecul fierbinte de abur-apă tinde în sus, în timp ce mai mult apa rece se deplasează în jos în conductele de jos, are loc circulația naturală în circuitul cazanului.
Când amestecul de abur-apă intră în tamburul superior (abur), acesta se separă. Aburul intră în jumătatea superioară a tamburului, apoi din acesta în supraîncălzitor sau direct către consumatorii de abur saturat. Apa care circulă rămâne la fundul acestui tambur, se amestecă cu apa de alimentare care intră și trece din nou prin întregul circuit de circulație.
În cazanele cu supraîncălzitoare, aburul din partea superioară a tamburului de abur intră în supraîncălzitoare, unde este încălzit în continuare, ceea ce crește energia aburului. Aburul supraîncălzit trece apoi printr-o turbină de înaltă presiune și, eventual, o turbină de joasă presiune, unde cea mai mare parte a energiei termice este convertită în energie mecanică.
Înainte ca aburul să se condenseze și să revină în sistemul de alimentare, pentru a utiliza mai pe deplin energia termică, o parte din aceasta poate fi luată din turbină pentru încălzirea apei de alimentare și alte nevoi.
După trecerea prin toate sistemele auxiliare, aburul intră în condensator, unde se transformă în apă, care este furnizată la conducta de alimentare, închizând bucla sistemului de alimentare a cazanului.
În sistemele care funcționează la niveluri de presiune mai scăzute fără supraîncălzitoare, aburul din tamburul de abur intră direct în sistemul de abur, după care se condensează și intră în sistemul de alimentare sub formă de condens.
Navele cu motor au de obicei două sisteme pentru producția de abur: un cazan de recuperare care utilizează căldura din gazele de eșapament diesel și un cazan cu combustibil lichid. Cazanul de recuperare funcționează în timp ce motorul funcționează, iar cazanul cu combustibil lichid este utilizat în timp ce nava este în port când motorul principal este oprit. Deși proiectarea acestor cazane diferă de proiectarea cazanelor principale, al căror abur este utilizat pentru propulsie, aceste cazane funcționează pe aceleași principii de transfer de căldură, iar funcționarea lor este însoțită de aceleași probleme datorate formării calcarului și coroziunii.
Circulația apei se numește de obicei mișcarea apei de-a lungul unui circuit închis. Circuitul de circulație, în general, include următoarele: elemente structurale cazane, cum ar fi butoaie, colectoare, conducte încălzite și neîncălzite ale suprafețelor de încălzire. Apa poate trece prin circuit în mod repetat sau o dată, deplasându-se prin suprafețele de încălzire de la intrare la ieșire.
Având în vedere dependența de motivele care provoacă mișcarea apei, circulația se împarte în naturală și forțată.
Circulația naturală are loc în cazanele de abur, deoarece presiunea de antrenare în circuit este creată de diferența dintre densitățile apei și aburului. În acest caz, fiecare kg de apă se poate transforma treptat în abur, trecând în mod repetat prin circuit, sau se poate transforma în abur într-o singură trecere prin suprafața de încălzire.
Circulația forțată a apei se realizează cu ajutorul unei pompe. Este utilizat în cazane de apă caldă și economizoare de apă și este cu flux direct.
Cu orice tip de circulație și metode de organizare a acestuia, apa și aburul generat în circuit trebuie să răcească în mod fiabil metalul, ceea ce este extrem de important pentru funcționarea fără probleme a cazanelor.
Circulația naturală a apei în cazanele de abur. Să luăm în considerare principiul de funcționare a circulației naturale folosind exemplul circuitului de circulație al ecranului lateral al cuptorului (Fig. 10).
Fig. 10. Schema celui mai simplu circuit de circulație naturală:
1 – colector; 2 – burlan; 3 – tambur superior; 4 – conducte de ecran (de ridicare).
Apa de alimentare este introdusă în tamburul superior al cazanului 3. Din acesta, apa coboară prin conducta de jos 2 și intră în colectorul 1. În această secțiune a circuitului, căldura nu este furnizată apei (conducta este izolată termic cu un perete de argilă refractară) iar temperatura apei rămâne sub temperatura de saturație la o anumită presiune a aburului în cazan
Din colector, apa intră în conductele încălzite ale ecranului 4 și, urcând prin acestea, este încălzită până la fierbere, fierbe și se transformă parțial în abur.
Postat pe ref.rf
Amestecul abur-apă rezultat este introdus în tambur, unde este separat în apă și abur.
Postat pe ref.rf
Aburul iese din cazan, iar apa se amestecă cu apa de alimentare și reintră în circuitul de circulație.
Secțiunea țevilor în sus unde apa este încălzită până la fierbere este de obicei numită economizor, iar secțiunea care conține abur este numită care conține abur. Înălțimea acestuia din urmă este de câteva ori mai mare decât înălțimea secțiunii economizorului.
În secțiunea economizor, apa se mișcă cu o viteză constantă, iar în secțiunea care conține abur crește constant, deoarece cantitatea de abur generată în conductele de ridicare crește continuu. Viteza pe care o are apa în secțiunea economizorului se numește de obicei viteza de circulație. Datorită constanței sale, viteza de circulație este una dintre caracteristicile importante ale circulației naturale. Valoarea sa este de aproximativ 0,5 - 1,5 m/s.
Prezența în circuit a unor zone cu medii cu densități diferite creează o diferență de presiune sau presiune de circulație de antrenare în circuit. Presiunea din conductele de jos este creată de o coloană de apă cu o densitate r V, iar în conductele de ridicare - o coloană de apă și amestec abur-apă cu o densitate r SM. Din acest motiv, un mediu mai dens înlocuiește un mediu mai puțin dens și se creează o mișcare circulară a apei în circuit. Mărimea presiunii de antrenare este determinată de dependența formei:
S DV = h PAR (r B - r CM) g Pa, (7,1)
Unde h ABUR– înălțimea secțiunii care conține abur a țevilor de ridicare; g – accelerația în cădere liberă.
Din exprimarea presiunii de antrenare rezultă că pentru circulație nu este suficient să existe medii cu densități diferite. De asemenea, este necesar ca țevile care conțin abur să fie poziționate vertical.
În timpul unei treceri prin circuit, doar o parte din apă se transformă în abur.
Postat pe ref.rf
Din acest motiv, conceptul de viteză de circulație este utilizat pentru a caracteriza intensitatea evaporării apei:
k = M/D,(7.2)
Unde M– debitul de apă prin burlan, kg/h; D– cantitatea de abur generată în conductele încălzite, kg/h.
Mai mult, viteza de circulatie arata de cate ori un kg de apa trebuie sa treaca prin circuit pentru a se transforma in abur.
Postat pe ref.rf
Pentru ecrane k = 50 – 70, pentru grinzi convective k = 100 – 200.
Reciprocul raportului de circulație caracterizează gradul de uscare a aburului umed x = 1/k. Din aceasta putem concluziona că în sită se formează un amestec de abur-apă, care nu conține mai mult de 0,02 sau 2% abur. Din acest motiv, chiar și cele mai solicitate suprafețe de încălzire ale cazanelor, care sunt ecrane, sunt umezite și răcite în mod fiabil cu apă.
În fasciculele convective, toate conductele sunt încălzite de gaze, a căror temperatură scade continuu pe măsură ce trec prin mănunchi. Din acest motiv, în tuburile de fierbere, pe măsură ce gazele se mișcă, scade și conținutul de abur, iar densitatea amestecului abur-apă crește. Prezența unui mănunchi de amestec abur-apă cu densități diferite în conducte creează o presiune de antrenare care mișcă apa după următoarea schemă: din tamburul superior, apa pătrunde în conductele posterioare ale fasciculului și prin acestea intră în tamburul inferior. a cazanului; Din tambur, apa intră în conductele rămase ale mănunchiului și, împreună cu aburul, intră în tamburul superior.
Circulație forțată. Circulația forțată este utilizată în cazanele de apă caldă, precum și în economizoarele cazanelor cu abur. Mișcarea apei prin conductele suprafețelor de încălzire este efectuată de o pompă. Apa intră rece pe suprafața de încălzire și o lasă fierbinte, efectuând o mișcare cu flux direct în cazan. Rata de circulație a apei este egală cu unu.
Este important de reținut că pentru a crea un flux direct de apă, suprafețele de încălzire ale cazanelor sunt realizate sub formă de panouri separate, care sunt conectate între ele în serie sau în paralel. Panoul este realizat dintr-un rând de țevi, ale căror capete sunt închise la colectoarele inferioare (de distribuție) și superioare (de colecție). În acest caz, țevile pot avea atât o configurație dreaptă (în cea mai mare parte), cât și una bobină.
Când țevile sunt conectate în paralel cu colectoare, apa trece prin țevi la debite inegale, ceea ce se datorează diferențelor de rezistență hidraulică a țevilor și încălzirii neuniforme a țevilor de către gaze. Din acest motiv, în țevile individuale curge mai puțină apă decât este necesar pentru răcirea fiabilă a metalului. Este posibil chiar ca apa să fiarbă în țevi individuale, ceea ce reduce și mai mult debitul de apă în astfel de țevi.
Mișcarea apei în conducte trebuie să fie atât în sus, cât și în jos. În acest caz, pentru a evita fierberea apei, viteza acesteia este considerată a fi de cel puțin 0,5–1 m/s. Din aceleași motive, scăderea presiunii apei în cazane nu trebuie să fie mai mare de 0,2 MPa.