Испарительные поверхности нагрева

Испарительные поверхности ― это поверхности парового котла, в которых происходит испарение воды до температуры кипения.Это котельные пучки труб, омываемые горячими топочными газами, фестон на выходе газов из топки, настенные топочные экраныс радиационным обогревом.

Испарительные радиационные поверхности нагрева котла размещаются в топочной камере в радиационной шахте, а конвективные ― в послетопочных газоходах агрегата, то есть в конвективной шахте.

Пароперегреватели

Радиационная поверхность нагрева пароперегревателя обычно размещается на стенах топки. Поверхность радиационно-конвективная выполняется в виде U-образных ширм и потолочных панелей,а конвективные поверхности в виде змеевиковых пакетов.

Различают перегреватели по способу крепления змеевиков: вертикальные ― первичного перегревателя и горизонтальные ―вторичного.

Воздухоподогреватели

По принципу действия воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном типе воздухоподогревателей передача теплоты от газов к воздуху осуществляется непосредственно через разделяющую их стенку, а в регенеративном ― через промежуточное тело (например, через стенку трубок). Регенеративный подогреватель, как правило, эксплуатируется только как вращающийся, а рекуперативный ― как неподвижный.

Основным видом рекуперативных воздухоподогревателей является трубчатый воздухоподогреватель с вертикально расположенной трубной системой.

Трубы прямые и вертикальные, концы которых приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке. Воздухоподогреватель выполняется в виде отдельных кубов (секций), которые очень удобны для транспорта и монтажа. Секции подобраны для каждого котла так, что они заполняют всё сечение газохода. Трубная система от температуры газов расширяется в основном вверх, поэтому для возможности её перемещения и для обеспечения плотности газохода применяются компенсаторы. Трубные доски секций также уплотняют линзовыми компенсаторами.

Преимущества трубчатых воздухоподогревателей заключаются в том, что они просты по конструкции, надёжны в работе, значительно более плотны по сравнению с воздухоподогревателями других систем, требуют сравнительно небольших расходов металла.

Однако имеются и недостатки: они в большей мере подвергаются коррозии,в результате чего в трубах появляются свищи, через которые воздух утекает в газоход котла. Поэтому рекуперативные воздухоподогреватели применяются на котлах производительностью до 130 кг/с.

Основным типом регенеративного воздухоподогревателя электростанций являются вращающиеся воздухоподогреватели, у которых поверхностью теплообмена служит набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, которые образуют небольшой диаметр (8÷10 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха (рис.6).

Металлическая набивка в виде секций заполняет цилиндрический пустотелый ротор, который разделён перегородками на изолированные друг от друга секций.

Рис.6 Схема работы регенеративного воздухоподогревателя:

а―общий вид аппарата; б―пластины металлической набивки; 1―вал; 2 и 3―верхняя и нижняя опоры; 4―секция ротора; 5―верхнее переферийное уплотнение; 6―зубья привода; 7―наружная металлическая обшивка (кожух).

Движение газового и воздушного потоков непрерывное и раздельное, а набивка ротора попеременно проходит эти потоки. В газовой части воздухоподогревателя металлическая набивка секторов аккумулирует теплоту, полученную от дымовых газов, а затем отдаёт её воздушному потоку. В конечном счёте происходит непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, которая аккумулирована в газовом потоке. Движение дымовых газов и воздуха – противоточное.

К набивкам предъявляются такие требования, как возможно большая интенсивность теплообмена между воздухом и дымовыми газами и минимальное аэродинамическое сопротивление с той и с другой стороны.

Применение гофрированных листов (рис.27б) обеспечивает интенсивный конвективный теплообмен и соответственно более быстрый нагрев металлической набивки, а затем более глубокое её охлаждение.

В отличие от рекуперативных в регенеративных подогревателях в условиях вращающегося ротора имеют место перетоки воздуха по радиусу ротора, потери воздуха в воздушной части ротора и присосы воздуха в газовый поток.Утечки воздуха и присосы его в газовый поток примерно одинаковы, поэтому их можно рассматривать как перетоки.

Защита от перетоков достигается установкой в верхней и нижней частях ротора кольцевых и радиальных уплотнений.

Регенеративные воздухоподогреватели нашли широкое применение в энергетике на крупных энергоблоках. По конструкции эти подогреватели сложнее рекуперативных, но они компактны, требуют меньшего расхода металла, имеют невысокое аэродинамическое сопротивление и устойчивость к коррозии.

6. Теплофикационные установки КЭС и ТЭЦ; производственные и производственно-отопительные котельные; тепловые схемы источников теплоснабжения; расчет тепловых схем производствено-отопительных ТЭЦ и котельных; выбор основного оборудования котельных.

Вода, подаваемая в тепловую сеть для нужд потребителей, на ТЭЦ подогревается в сетевых подогревателях турбоустановок, в пиковых подогревателях и в пиковых водогрейных котлах, которые относятся к основному теплофикационному оборудованию ТЭЦ.К вспомогательному теплофикационному оборудованию относятся: подпиточная установка теплосети, сетевые насосы I-ой и II-ой ступеней, баки-аккумуляторы, рециркуляционные насосы водогрейных котов и т. д.

Пиковые водогрейные котлы предназначены для установки на ТЭЦ с целью покрытия пиков теплофикационных нагрузок.Пиковые водогрейные котлы обычно устанавливаются в отдельных помещениях на крупных ТЭЦ или в главном корпусе на небольших ТЭЦ. Топливом этих котлов служит большей частью мазут или газ. Ввиду малого использования в течение года пиковые котлы выполняют простыми по конструкции и недорогими. Здание может выполняться лишь для нижней части котлов, верхняя часть их при этом остаётся на открытом воздухе. До ввода в работу ТЭЦ водогрейные котлы можно использовать для временного централизованного теплоснабжения района. Сетевая вода нагревается последовательно в сетевых подогревателях до 110÷120⁰С, а затем в ПВК до 150⁰С максимально.

Во избежание коррозии металла котла температура на входе в него должна быть не ниже 50÷60⁰С, что достигается рециркуляцией и смешением горячей и холодной воды. Расчётный КПД водогрейных котлов на газе и мазуте достигает 91÷93%. Выпускаются и используются ПВК на угле. У них своя пылеподготовка, дымососы и т.д.

Широко применяются водогрейные котлы типов ПТВМ-100 и ПТВМ-180 на газе и мазуте с номинальной теплопроизводительностью 419 и 760 ГДж/ч при подогреве 2140 и 3840 т/ч воды соответственно от 104 до 150⁰С.

Пароводяные подогреватели теплоподготовительных установок предназначены для подогрева сетевой воды паром от турбин или от котлов через РОУ. До 1967 г. выпускались вертикальные пароводяные подогреватели сетевой воды типов БО и БП, которые установлены на многих ТЭЦ и котельных. В зависимости от характера покрываемых нагрузок подогревателям присваивали обозначение БО ― для основной нагрузки и БП ― для пиковой. Число после буквенного обозначения соответствует площади поверхности нагрева в м², например, БО-350.

В настоящее время вместо подогревателей типа БО и БП выпускаются вертикальные подогреватели сетевой воды типа ПСВ и горизонтальные типа ПСГ. Например, ПСВ-500-3-23, где ПСВ ― подогреватель сетевой воды, 500 ― площадь поверхности нагрева, м², 3 ― допустимое избыточное давление по пару, кг/см², 23 ― допустимое избыточное давление по воде, кг/см². Цифра 3 говорит, что этот подогреватель является основным, так как давление пара невелико. В качестве пиковых применяются подогреватели типа ПСВ-315-14-23, ПСВ-500-14-23 и т.д. Горизонтальные ― ПСГ-2300-3-8-II, ПСГ-2300-2-8-I и другие. Все обозначения в цифрах те же, а римские I и II обозначают номер регулируемого теплофикационного отбора турбины (верхний и нижний).

Вода в пароводяных сетевых подогревателях подаётся внутрь трубок, изготовленных из латуни Л-68. Наружный диаметр трубок у вертикальных подогревателей составляет 19 мм при толщине стенки 0,75 мм, а в подогревателях типа ПСГ наружный диаметр трубки ― 24 мм при толщине её в 1 мм.

При использовании пароводяных сетевых подогревателей первой ступенью нагрева служат охладители конденсата типа ОГ-6, ОГ-35, ОГ-130 и т.д., где цифра обозначает площадь поверхности охлаждения в м².

Деаэраторы подпитки теплосети относятся к вспомогательному оборудованию теплофикационной установки.

Для подпитки тепловых сетей с открытой системой горячего водоснабжения (ГВС) используется вода только вода питьевого качества. При закрытых системах ГВС, при установке у потребителей местных подогревателей воды. Также должна использоваться питьевая вода. Деаэрация подпиточной воды производится в атмосферных и вакуумных деаэраторах. Количество и производительность деаэраторов подпиточной воды выбирается по её расходу. Резервных деаэраторов не устанавливается.

Баки-аккумуляторыустанавливаются на ТЭЦ при схемах теплоснабжения с непосредственным водозабором на ГВС для выравнивания неравномерности потребления горячей воды в течение суток. Баки выбирают на основании почасового графика расхода воды за сутки наибольшего водопотребления. При отсутствии суточного графика водозабора вместимость баков-аккумуляторов разрешается принимать равной 10-кратному среднему расходу горячей воды за отопительный период.

Сетевые насосыслужат для подачи горячей воды по теплофикационным сетям и в зависимости от места установки применяются в качестве насосов первого подъёма, подающих воду из обратного трубопровода в сетевые подогреватели; второго подъёма для подачи воды после сетевых подогревателей в теплосеть; рециркуляционных, установленных после пиковых водогрейных котлов.

Сетевые насосы могут работать как на ТЭЦ, так и на промежуточных насосных станциях теплофикационных систем (на протяжённых теплосетях, когда напора сетевых насосов, установленных на ТЭЦ, не достаточно для преодоления гидравлических сопротивлений сети). Сетевые насосы должны обладать повышенной надёжностью, так как перебои или неполадки в работе насосов сказываются на режиме работы ТЭЦ и потребителей. Основной особенностью работы сетевых насосов являются колебания температуры подаваемой воды в широких пределах, что в свою очередь вызывает изменение давления внутри насоса. Сетевые насосы должны надёжно работать в широком диапазоне подач.

Сетевые насосы предназначены для работы на чистой воде с содержанием твёрдых включений не более 5 мг/кг с размером частичек до 0,2 мм. Обычно сетевые насосы ― центробежные, горизонтальные, с приводом от электродвигателя.

В качестве сетевых насосов применяются такие: СЭ-3200-160 (подача ― 3200 м³/ч, напор ― 160 м вод. ст. или 1,57 МПа), СЭ-5000-160 (подача ― 5000 м³/ч, напор ― 160 м вод. ст. или 1,57 МПа) и другие.