Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования температуры печи котельного агрегата (стр. 2 из 4)
Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.
Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.
Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар идет на технологические нужды.
Автоматическое регулирование котельных установок
Система автоматического регулирования котельных установок обеспечивает изменение производительности установки при сохранении заданных параметров (давления и температуры пара) и максимального КПД установки. Кроме того, повышает безопасность, надежность и экономичность работы котла, сокращает количество обслуживающего персонала и облегчает условия его труда. Автоматическое регулирование котла включает регулирование подачи воды, температуры перегретого пара и процесса горения. При регулировании питания котла обеспечивается соответствие между расходами воды, подаваемой в котел, и вырабатываемого пара, что характеризуется постоянством уровня воды в барабане.
Регулирование питания котлов малой производительности обычно осуществляется одноимпульсными регуляторами, управляемыми датчиками изменения уровня воды в барабане. В котлах средней и большой паропроизводительности с малым водяным объемом применяются двухимпульсные регуляторы питания котла по уровню воды и расходу пара, а также трехимпульсные. Управляющие питанием котла по уровню воды, расходу пара и перепаду давлений на регулирующем клапане.
Регулирование температуры пара осуществляется регулятором, управляемым датчиками изменения температуры перегретого пара на выходе из пароперегревателя, изменения температуры пара в промежуточном коллекторе пароперегревателя и изменения температуры газов в газоходе пароперегревателя, а иногда еще датчиком изменения давления пара.
Регулирование процесса горения в топке котла (в соответствии с расходом пара) осуществляется регуляторами подачи топлива II, воздуха III и регулятором тяги IV (см. рис 3.22). Регуляторы подачи топлива II и воздуха III управляются датчиком изменения давления перегретого пара I, а регулятор тяги IV – датчиком изменения разрежения в топке 7 котла.
Рисунок 2. Схема автоматического регулирования котельной установки
1 — бункер угля;
2—шаровая мельница;
3 — сепаратор;
4 — циклон;
5 — бункер пыли:
6 -мельничный вентилятор;
7 — топка котла;
8 — барабан котла;
9—пароперегреватель;
10 — пароохладитель;
11 — экономайзер;
12-воздухоподогреватель;
13 — вентилятор;
14 — дымосос; I — датчик измерения давления перегретого пара:
II — регулятор топлива;
III — регулятор воздуха;
IV — регулятор тяги;
V — регулятор загрузки мельницы;
VI — регулятор температуры мельницы.
В котельных установках, работающих на пылевидном топливе, осуществляется также регулирование работы пылеприготовительной системы регулятором V загрузки мельниц, обеспечивающим постоянство загрузки шаровых барабанных мельниц и регулятором VI температуры пылевоздушной смеси за мельницей. Для предупреждения персонала о недопустимости отклонения важнейших параметров котельной установки от заданных служат звуковые и световые сигнализаторы предельных уровней воды в барабане, предельных температур перегретого пара и низшего давления питательной воды.
Для обеспечения правильной последовательности операций при пуске и остановке механизмов применяется блокировка. Так, при аварийном отключении дымососов отключаются дутьевые вентиляторы и прекращается подача топлива в топку.
Работа котельных установок должна быть надежной, экономичной и безопасной для обслуживающего персонала. Для выполнения этих требований котельные установки эксплуатируются в соответствии с правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов и рабочими инструкциями, составленными на основе правил Госгортехнадзора с учетом местных условий и особенностей оборудования.
Котел должен быть оборудован необходимым количеством контрольно-измерительных приборов, автоматической системой регулирования важнейших параметров котла, защитными устройствами, блокировкой и сигнализацией. Режимы работы котла должны соответствовать режимной карте, в которой указываются рекомендуемые технологические и экономические показатели его работы: параметры пара и питательной воды, содержание СO2 в газах, температура и разрежение по газовому тракту, коэффициент избытка воздуха и т.п. Большинство современных котельных установок полностью автоматизированы.
При нарушении нормальной работы котла в следствие неисправностей, которые могут привести к аварии, он должен быть немедленно остановлен. Капитальный ремонт котлов производится через каждые два-три года. Котел периодически подвергается техническому освидетельствованию по трем видам:
- наружный осмотр (не реже одного раза в год);
- внутренний осмотр (не реже одного раза в четыре года);
- гидравлическое испытание (не реже одного раза в восемь лет).
Регулирование температуры перегретого пара
Регулирование tne осуществляется пароохладителями .Обычно используются пароохладители впрыскивающего типа (рис. 1.2). Они представляют собой участок паропровода, внутрь которого при помощи форсунок впрыскивается охлаждающая среда. Снижение температуры происходит за счет испарения капель среды. На участке, где происходит испарение, внутри трубопровода есть защитная металлическая рубашка – нужна, чтобы капли не попадали на
стенки труб, т.к. они работают под давлением и на них будут образовываться трещины. Проще всего было бы впрыскивать питательную воду в необходимом количестве (так делают на западе).
В России экономят на системах очистки воды, поэтому питательная вода грязная и соль будет оседать на стенках. В России впрыскивают конденсат, который образуется из-за охлаждения части насыщенного пара в водяном экономайзере (конденсационная установка, рис. 1.3). На котлах низкого давления используются поверхностные пароохладители.
Таким образом, пароохладитель позволяет изменить в сторону уменьшения.
Рис.1.2. Пароохладитель впрыскивающего типа.
Рис. 1.3. Конденсационная установка.
Обычно, на котлах имеются системы автоматического регулирования, в том числе и tne. В данном случае регулирование осуществляется изменением расхода конденсата на впрыск.
Регулирование температуры перегрева нужно:
1. Современные котлы работают в широком диапазоне нагрузок. Производительность по пару меняется от 100% до 50% (и даже до 30%). При снижении производительности в два раза, котел сжигает примерно в два раза меньше топлива, расход продуктов сгорания также снижается в двое. Т.к. конструкция неизменна, то скорость газов снизится в два раза, а коэффициент теплопередачи k убывает. Тепловосприятие ПП ( H – площадь поверхности нагрева), т.к. конструкция не меняется? а температурный напор уменьшается при снижении нагрузки. В связи с этим и будет снижаться. При проектировании поверхность нагрева ПП выбирают такой, чтобы поддерживалась на минимальной нагрузке, но тогда на номинальной нагрузке 100% эта поверхность будет избыточной и ее лишнее тепловосприятие компенсируется при помощи пароохладителей.
2. Котел – сложная динамическая система, которая непрерывно находится под влиянием внешних воздействий:
а) Плановые и аварийные остановки мельниц
b) Изменение режимов работы тягодутьевых машин
c) Переход котла в процессе работы с одного топлива на другое (даже качество одного топлива непрерывно меняется).
3. Знания и расчетные методики несовершенны (возможно даже есть ошибки). Пароохладитель позволяет компенсировать.