StK10 [režim kompatibility]

Transkript

PŘEHŘÍVÁK PÁRY
PŘEHŘÍVÁK PÁRY
Účelem použití přehříváku je
Výstupní teplota přehřáté páry
zvýšení účinnosti cyklu
snížení vlhkosti po expanzi v turbíně.
u
u
Pára se musí přehřívat na konstantní teplotu - materiál je
obvykle využit do krajnosti
Kolísáním teploty
U jednotlivých paralelních hadů přehříváku je třeba
dodržet
by se snížila životnost přehříváku.
u turbíny by mohlo dojít
konstantní
stejnou
při pomalých změnách k tečení k nepřípustnému prodlužování a
přesahu vůlí,
při rychlých změnách pak ještě k nepřípustným pnutím,
nestejným
jeho charakteristikou
zanášením,
vlastnostmi paliva
parametry na vodní straně, tj. teplotou napájecí vody, popřípadě i
provozním tlakem.
1
Dělení přehříváku do stupňů, jeho
uspořádání a umístění v kotli
Při vysokých parametrech páry se zvětšují nároky na přesnost
dodržování výstupní teploty přehřáté páry,
Kotel musí mít regulátor teploty páry, zasahující při jejích
odchylkách od žádané hodnoty.
Přehřívák se rozděluje do několika stupňů
jsou z různých materiálů, odstupňovaných podle jejich nejvyšší
pracovní teploty páry
promíchání páry mezi stupni, čímž se vyrovnávají rozdíly v teplotě
páry za jednotlivými hady
mezi stupně lze výhodně zařadit regulátor teploty páry.
Rozdělení přehříváků poskytuje možnost přidělit jednotlivým
stupňům různé funkce.
může se umístit v oblasti nižších teplot spalin
má velkou výhřevnou plochu - akumuluje hodně tepla.
29.11.2011
Stavba kotlů - přednáška č. 9
3
Řazení přehřívákových
stupňů
komor,
délkou hadů.
29.11.2011
2
Řazení přehřívákových
stupňů
Dva principiální způsoby řazení.
1) Alternativa A
těžký konvekční přehřívák ve 2. tahu,
sálavý přehřívák v ohništi
svislý konvekční přehřívák v
přechodovém kanále za výstupem z
ohniště.
Hlavní výhodou tohoto řešení je lepší
využití teplotních spádů
Nevýhodou jsou horší akumulační
vlastnosti.
29.11.2011
4
Teplota páry vystupující z jednotlivých dílů
přehříváku, resp. ohřátí páry v dílu, se mění se
změnou výkonu kotle.
Charakteristika přehříváku = závislost ∆tp = f(Mp/Mpj)
Je ovlivněna umístěním
prvý a druhý díl zaměněny
výstupní přehřívák prakticky vždy zůstává
za výstupem z ohniště.
Dostaneme příznivější pracovní
podmínky pro sálavý přehřívák v ohništi,
přehříváku
pára s nižší teplotu,
větší ρ, cp i λ,
snáze dostaneme i větší αp a nižší
pracovní teplotu stěny.
výparníku
a ohříváku vody.
Podmínka zachování konstantní teploty páry (při
zanedbání proměnlivosti teploty napájecí vody a
tlaku)
Akumulační vlastnosti jsou příznivější,
nestejnou
Charakteristika přehříváku
2) Alternativa B
uspořádáním
při zvyšování výkonu se zvětšuje
akumulované množství tepla v
přehřívácích I a II,
přehřívák se musí nabít na vyšší teplotní
úroveň,
odezva teploty přehřáté páry zpožďuje
dokončit přehřátí páry
udržet předepsanou teplotu páry
musí mít malou hmotnost a pracovat ve spalinách vyšší teploty.
První stupeň přehříváků
Nestejný průtok je hlavně působen
Koncový stupeň má
průtokem,
otápěním.
nestejným
střední výstupní rychlosti páry
výstupní teplotu z důvodů materiálových.
Nestejnost této teploty je způsobena
Střední výstupní teplota přehřáté páry je u kotle s pevným
koncem odpařování ovlivňována především
29.11.2011
dnešního kotle je od 250 °C do 620 °C,
kotlů s nadkritickým tlakem bylo dosaženo až 650 °C.
při zvyšování výkonu se teplo z hmoty
přehříváku vybíjí,
udržení konstantní teploty páry je snazší.
při změně výkonu kotle se musí úměrně změnit součet příkonů
tepel do výparníku a ekonomizéru a příkon tepla do přehříváku
29.11.2011
5
29.11.2011
6
1
Charakteristika přehříváku kotlů s
pevným koncem odpařování
Charakteristika přehříváku
kotle s pevným koncem odpařování
kotle s oběhem vody - bubnové
průtočné kotle se separátorem,
konvekční
poměr Spk/Sow+vk neměnný
konstantní teplota páry může být dosažena jen v případě, že
vyrovnaná
tj. poměr středních tepelných toků do přehříváku a do výparníku spolu
s ekonomizérem se nemění.
poměr s výkonem roste = teplota přehřáté páry s výkonem stoupá tzv.
konvekční charakteristika,
v opačném případě je charakteristika sálavá
sálavá
Výraznou konvekční charakteristiku lze získat
malým ohřívákem vody
zcela předřazeným výparníkem před přehříváky.
Sálavou charakteristiku lze získat
odpařovacím ekonomizérem
paralelním řazením přehříváku s výparníkem, např. ve stěně ohniště,
29.11.2011
7
Charakteristika přehříváku kotlů s
proměnným koncem odpařování
svazkové,
deskové
stěnové.
Kritériem je teplota spalin a její vliv na stav popelovin
Popeloviny mohou při vysokých teplotách přejít do plastického
stavu a způsobit velké zanášení
je třeba použít přehříváku, řešeného ve tvaru desek - svislé a
dostatečně dlouhé
mezery mezi jednotlivými deskami lze volit dostatečně široké,
takže nemůže dojít k přemostění mezery mezi deskami spojením
sousedních vrstev nánosů.
desky mají určitý samočisticí účinek následkem nestejné dilatace
sousedních trubek a jejich chvění,
deskový přehřívák lépe využívá materiálu trubek na rozdíl od
stěnového přehříváku,
charakteristiky
minimálním výkonem, při němž má být
dodržena teplota přehřáté páry
požadovaným
větší regulační výkon je nutný, je-li
charakteristiky větší
minimální výkon nižší
Svazkový typ přehříváku nemůže být umístěn v ohništi
požadovaný
8
Konstrukční řešení přehříváků
strmostí
29.11.2011
Konstrukčně se přehříváky dělí na tři základní typy:
lze měnit poměr Spk/Sow+vk ⇒ vždy lze udržet tp =
konst
součet Qow + Qvk lze měnit změnou hmotnostního
průtoku vyráběné syté páry M"p
napájení lze přizpůsobit tepelnému příkonu do
přehříváku Qpk,
nutné dimenzování výkonu regulátoru teploty
přehřáté páry je dáno
strmost
29.11.2011
9
vstupní teplota spalin do něho musí být bezpečně nižší než teplota
měknutí popela, což představuje teplotu kolem 1000 °C.
29.11.2011
10
Zapojení komor přehříváku
Svazkové přehříváky páry
průběh tlaku a průtok
svazkový přehřívák vznikne ohnutím trubek
do tzv. hadů s větším počtem smyček
šířková
rozteč mezi trubkami bývá ~ 4 D
rozteč bývá (1,7 až 3) D
hloubková
mohou být svislé a vodorovné
vodorovné se řadí do druhého svislého tahu
kotle
jsou
odvodnitelné - výhodné při odstavování
je značné zanášení nánosy popílku
nevýhodou
svislé přehříváky se umísťují v přechodovém
kanále
29.11.2011
11
29.11.2011
12
2
Zapojení svazkových přehříváku
Zapojení a uspořádání přehříváku
Protiproud
má
největší teplotní spád a tím
nejmenší výhřevnou plochu
uplatňuje se u konvekčních
přehříváků s malým rozdílem teplot
spalin a páry
nedovoluje se použití uspořádání „Z“
uspořádání „U“ přípustné, ale nedoporučuje se.
přívod páry k rozdělovacím komorám má být
proveden větším počtem trubek menšího průměru
po celé délce komory, aby se docílilo rovnoměrného
rozdělení do jednotlivých hadů po šířce přehříváku.
29.11.2011
13
ts1
spaliny
tp2
pára
29.11.2011
Zapojení svazkových přehříváku
ts2
tp1
14
Svazkový přehřívák
Souproud
teplotní
spád se podél plochy značně mění
= tepelné zatížení výhřevné plochy je
nerovnoměrné,
výhřevná plocha vychází větší
používá se jen v oblasti vysokých teplot
spalin, kde teplotový spád je velký
menší tepelné zatížení posledních smyček
se s výhodou uplatní u koncového stupně
přehříváku
ts1
tp1
29.11.2011
spaliny
pára
ts2
tp2
15
Svazkový přehřívák
29.11.2011
16
Deskové přehříváky páry
bývají první výhřevnou plochou umisťovanou do
tahu spalin za ohništěm
Nacházejí se v oblasti velmi vysokých teplot, kde
ještě může docházet k dohořívání paliva a vytváření
struskových nánosů na plochách, proto
jednotlivé trubky jsou uspořádány těsně k sobě,
takže vytvářejí kompaktní desky umístěné s velkou
roztečí do proudu spalin
jedná se o polosálavé plochy - vyrovnávají pokles
teploty páry při sníženém výkonu, a tím zlepšují
charakteristiku přehříváku
používají se u všech vysokotlakých kotlů větších
výkonů, někdy také u kotlů středotlakých.
29.11.2011
17
29.11.2011
18
3
Provedení
deskových
přehříváků
29.11.2011
Deskový přehřívák
19
29.11.2011
Deskový přehřívák
20
Volba základních rozměrů
Deskové přehříváky se vyrábějí z hladkých trubek o
průměru 32, 38 nebo 44,5 mm.
Tloušťka stěny může být 4 až 7 mm.
Rozteče deskových přehříváku se volí následovně :
rozteč
rozteč
desek ve spalinovém tahu (příčná rozteč) s1 = 550 mm
trubek v desce (podélná rozteč ) s2 = (1,1 ÷ 1,25) · D
Rychlost páry v trubkách
pro
pro
zvýšený tlak 14 MPa
vysoký tlak = (8 ÷ 14) MPa
wp = (10 ÷ 18) m/s
wp = (20 ÷ 30) m/s
Daným rychlostem odpovídá hmotová rychlost
pro
pro
přehříváky
přihříváky
ρ·w = (600 ÷ 1000) kg⋅⋅m-2⋅s-1,
ρ·w = (250 ÷ 400) kg⋅⋅m-2⋅s-1.
Rychlost spalin bývá (4 ÷ 8) m/s.
29.11.2011
21
29.11.2011
Rychlost páry v přehřívácích
Regulace teploty páry
tlaková ztráta přehříváku neměla přesáhnout 10%
z jmenovitého tlaku kotle
upřednostňuje se dobré chlazení stěny přehříváku před
velikostí tlakové ztráty.
Základním ukazatelem dostatečného chlazení stěn trubek
přehříváku je hmotová rychlost páry ρ·w [kg⋅⋅m-2⋅s-1].
Doporučená hmotová rychlost páry velikost je následující :
konvekční přehřívák vysokotlaký
deskový přehřívák
sálavý přehřívák
konvekční přihřívák
Regulaci teploty páry jde provádět :
přerozdělením
tepla v kotli např. recirkulací spalin
nebo naklápěním hořáků
chlazením páry
ρ·w = 500 ÷ 1000 kg⋅⋅m-2⋅s-1
ρ·w = 600 ÷ 1000 kg⋅⋅m-2⋅s-1
ρ·w = 1000 ÷ 1500 kg⋅⋅m-2⋅s-1
ρ·w = 250 ÷ 400 kg⋅⋅m-2⋅s-1
Odpovídající skutečné rychlosti páry jsou v mezích 12 až 30
m/s.
Někdy se doporučuje volit rychlost páry tak, aby přestupní
součinitel tepla na straně páry byl αp = 3000 W⋅⋅m-2⋅K-1,
Jiným kritériem je teplotový gradient mezi párou a stěnou
trubky q/αp, jehož velikost má být v mezích 10 ÷ 20 K.
29.11.2011
22
vstřikem napájecí vody
vstřikem vlastního kondenzátu – systém Doležal
v povrchovém chladiči
užitím
částečného obtoku páry kolem jednoho
stupně přehříváku
Vstřiku napájecí vody se využívá také
k regulaci teploty páry za jednotlivými stupni
přehříváku
23
29.11.2011
24
4
Vstřikový chladič páry
Regulace teploty páry
První vstřik zavedený za první díl přehříváku muže být
využit jako obtok výparníku, čímž lze částečně
přerozdělit velikost výkonu potřebného pro odpaření
vody a přehřívání páry.
Při výpočtu vstřikové regulace teploty přehřáté páry se
zadává
množství
množství
tepla odebírané z páry při regulaci ∆ir = 60 ÷ 85 kJ/kg
vody na vstřik Mv = (0,06 ÷ 0,08) Mpp.
Regulace přihřáté páry se provádí
bifluxem
(povrchový chladič převádějící teplo z přehřáté do
přihřáté páry)
částečným obtokem páry, kolem prvního dílu přihříváku
vstřikem
29.11.2011
25
29.11.2011
26
27
29.11.2011
28
Biflux
provedení
trubka
v trubce
soustava
vlásenek
ostrá pára uvnitř,
přihřívaná pára
vně
zavěšením
bifluxu do
proudu spalin
vzniká triflux
29.11.2011
OHŘÍVÁK VODY
Regulace teploty páry chladičem
Příčiny vzniku ohříváků vody
snaha zvýšit účinnost kotle snížením teplot spalin odcházejících
do komína
Dvě provedení
ohřev vody končí pod mezí sytosti = ohřívák vody v čistém slova
smyslu,
začíná odpařování vody = odpařovací ekonomizér.
Zvyšování teploty napájecí vody před kotlem snižuje možnost
ochlazení spalin v ohříváku vody.
Jejich ochlazení je nutné dokončit v ohříváku spalovacího
vzduchu
EKO je levnou teplosměnnou plochou.
U bubnových kotlů
29.11.2011
29
je výhodnější vodu předehřívat na teplotu blízkou bodu varu
velký ohřívák vody přispívá k vyrovnání charakteristiky přehříváku,
neboť kompenzuje sálavou charakteristiku výparníku.
29.11.2011
30
5
Konstrukční provedení a umístění EKA
Uspořádání trubek ve svazku se volí
vystřídané
za sebou
zajišťuje intenzivnější přestup tepla
lepší vyplnění prostoru, který vychází u ekonomizéru značný.
v případě spalin s vysokou koncentrací popílku obsahujícího tvrdé
minerály (křemičitany apod.)
několik prvních řad evt. ohybů se opatřuje speciálními chrániči
používají se hladké bezešvé trubky průměrů 28 ÷ 38 mm,
tloušťka stěny se určí
pevnostním výpočtem
přídavky na abrasi popílkem
rozteče trubek jsou většinou určeny
29.11.2011
31
způsobem uchycení hadů ve svazku
technologií ohýbání trubek.
29.11.2011
32
Ochrana EKA proti abrazi
Pohyb vody v eku se volí zdola nahoru
Rychlost vody
má být větší než 0,3 m/s
u odpařovacích ekonomizérů větší než 1 m/s
Odpařovací ekonomizéry se používají u nízkotlakých kotlů
suchost x mokré páry může být 0,1 až 0,15.
Rychlost spalin
při spalování tuhých paliv menší než 10 m/s s ohledem na abrasi
popílkem,
u olejových a plynových kotlů velkých výkonů dosahuje až 20 m/s.
Ohřívák vody může být
jednodílný
dvoudílný.
to závisí na
požadovaném ohřátí vody,
typu ohříváku vzduchu
požadovaném ohřátí spalovacího vzduchu,
dalších faktorech
29.11.2011
33
OHŘÍVÁKY VZDUCHU
Význam ohřívání spalovacího vzduchu
34
Volba teploty ohřívaného vzduchu a
odváděných spalin
Teplota, na kterou ohříváme vzduch, je dána
Vzduch ohříváme proto, abychom
29.11.2011
zlepšili, resp. urychlili sušení tuhých paliv jak pro spalování na roštu, tak v
prostoru,
zmenšili komínovou ztrátu,
zlepšili průběh vzněcování paliva i vlastního vyhoření,
zvýšili spalovací teplotu v ohništi a celou teplotní úroveň v kotli.
požadavky spalovacího zařízení
materiálovými možnostmi
zřetelem na cenové optimum.
Vlhká tuhá paliva, spalovaná na roštech, se suší buď
v předsoušecích šachtách
přímo na roštu,
Podle typu spalovacího zařízení a paliva volíme
Uhlí spalované ve formě uhelného prášku se suší při mletí přímo ve mlýně
Horkým vzduchem lze vysušit paliva s maximálním obsahem vody do 30 %
Zmenšení komínové ztráty je dáno tím, že zařazením ohříváku vzduchu za
ohřívák vody lze dosáhnout snížení teploty spalin až na hodnotu, která je
přípustná z hlediska nízkoteplotních korozí.
Horkým vzduchem se urychluje termická příprava paliva, takže rychleji
dosáhne zápalné teploty a teplota nechlazeného plamene stoupne zhruba o
polovinu teploty spalovacího vzduchu.
29.11.2011
35
u roštů teplotu vzduchu 150 až 200 °C, maximáln ě 250 °C.
u práškových ohnišť granulačních volíme
při sušení uhlí spalinami teplotu ohřátí vzduchu 250 až 350 °C
při sušení vzduchem 350 až 400 °C.
u výtavných a cyklonových ohnišť je obvyklá teplota
ohřátého vzduchu 400 °C i více.
29.11.2011
36
6
Maximální teoreticky možné ohřátí
spalovacího vzduchu
Maximální teoreticky možné ohřátí
spalovacího vzduchu
Jednostupňovým ohřevem lze dosáhnout ohřátí
vzduchu jen na určitou maximální teplotu.
Je-li požadovaná teplota spalovacího vzduchu
vyšší, musíme ohřívák vzduchu rozdělit na dva díly,
mezi něž zařadíme ohřívák vody.
Maximální teoreticky možné ohřátí spalovacího
vzduchu Vv [m3·s-1] v jednom dílu ohříváku je dáno
vztahem
φv = Vvcv/Vscs
29.11.2011
37
29.11.2011
38
Projekční uspořádání OVZ
Konstrukční provedení OVZ
Teploty spalin, odváděných z kotle jsou dány
rosným bodem spalin
typem ohříváku vzduchu
vstupní teplotou ohřívaného vzduchu
požadavky na provozní a investiční náklady
bývají dnes 120 až 200 °C
vstupní teplotou ohřívaného vzduchu se
záměrně zvětšuje
recirkulací teplého vzduchu do sání
vzduchového_ventilátoru
předehříváním vzduchu parními kalorifery
vzduch se nasává šachtou od stropu kotelny
29.11.2011
39
29.11.2011
Typy OVZ
40
Trubkový OVZ
Podle způsobu přenosu tepla rozlišujeme ohříváky vzduchu na
rekuperační – teplo prochází stěnou, která trvale odděluje obě
prostředí
regenerační – teplo se přenáší prostřednictvím zvláštního členu,
který je střídavě ohříván proudem spalin a ochlazován proudem
vzduchu, přičemž působí jako akumulátor tepla
Rekuperační ohříváky
jsou těsné
mají větší hmotnost
vyžadují větší prostor na jednotku výhřevné plochy
jsou citlivé na zanášení.
U regeneračních OVZ je tomu naopak
Typy rekuperační ohříváky jsou
trubkový,
deskových
litinový
Regenerační ohříváky bývají hlavně rotační, typu Ljungström.
Deskové a litinové ohříváky se dnes již nepoužívají
29.11.2011
41
29.11.2011
42
7
Ljungströmův regenerační rotační ohřívák
Konstrukce ohříváku vzduchu Ljungström
Akumulační hmota je vytvořena z velkého počtu
tenkých profilovaných plechů uložených ve 2 až 3
vrstvách v rotoru
Síla plechu bývá 0,6 - 1,2 mm
Rotor ohříváku je tuhé svařované konstrukce
kruhového tvaru a je rozdělen do několika sektorů, do
kterých jsou vloženy akumulační plochy
Utěsnění rotoru je provedeno
pevnými kovovými ucpávkami
upevněnými radiálně a axiálně
na konstrukci mezi jednotlivými
sektory.
29.11.2011
43
29.11.2011
44
45
29.11.2011
46
Schéma výplně
pro regenerační
OVZ
a – z intenzifikačních a
vlnitých distančních
plechů
b – z vlnitých distančních
plechů
c – z hladkých distančních
plechů
29.11.2011
Zlepšení funkce ohříváků vzduchu
Provozní potíže ohříváků vzduchu jsou působeny
hlavně
zanášením
roste tlaková ztráta
u rekuperačních ohříváků klesá tepelný výkon;
poklesem teploty stěny pod teplotu rosného bodu dochází ke korozi
netěsností
Zmenšení korozí lze dosáhnout
volbou materiálu
zvýšením teploty stěny nad rosný bod
u ohříváků Ljungström se používá pro tzv. studený konec
větší tloušťky plechů
volí plechy z korozivzdorného materiálu
plechy smaltují.
Zvýšení teploty stěny lze dosáhnout i vhodnou
volbou konstrukčního řešení, resp. přestupních
součinitelů.
29.11.2011
47
29.11.2011
48
8

StK10 [režim kompatibility]

Transkript

Podobné dokumenty

Parní kotle - Jana Marie Navrátilová

Projekt Komplexní obnovy Elektrárny Tušimice (All for Power, 4/2009)

Přihřívání páry v průtočném kotli – model dynamiky subsystémů a

StK6 [režim kompatibility]

VITA vPad comfort / excellence / clinical

IFC 020 K, F, E Převodník

Stáhnout - AVEMAR CZECH sro

Jazykovědné aktuality 2012/1–2 - Jazykovědné sdružení České

thermal services product line reference 2001-2011

PŘEROVSKÉ KOTLÁRNY VLČEK sro