Тепловые характеристики котлоагрегатов.

Режим работы котлоагрегата характеризуется нагрузкой и совокупностью значений параметров, определяющих экономич­ность процесса производства пара. Каждому режиму работы котлоагрегата отвечает определенное значение параметров теп­лоносителя, соответственно по газовому и паровому трактам.

Если значения всех параметров, определяющих режим работы котлоагрегата, остаются неизменными, то такой режим называ­ется стационарным или установившимся. Переменные режимы котлоагрегата состоят из последовательно проходимых устано­вившихся режимов. При переходе от одного стационарного режи­ма к другому параметры, характеризующие работу котлоагрега­та, изменяются от одного установившегося значения к другому. Процессы, которые при этом происходят, называются переходны­ми или неустановившимися.

Изменение во времени параметров при неустановившемся ре­жиме зависит от динамических характеристик котлоагрегата. Динамические характеристики являются определяющими для разработки систем автоматического регулирования и выбора па­раметров настройки авторегуляторов.

С точки зрения эксплуатации и организации режимов работы котлоагрегатов основное значение имеют установившиеся режи­мы. При таких режимах зависимость между выходными и вход­ными параметрами котлоагрегата определяется тепловыми, или статическими, характеристиками.

Основными выходными параметрами котлоагрегата являют­ся температура перегрева первичного и вторичного пара и к.п.д. В состав входных параметров входят его нагрузка, температура питательной воды, воздушный режим, показатели качества топ­лива (зольность, влажность), характеристики золы и пыли.

В практике обычно имеет место одновременное изменение не­скольких входных параметров, однако проанализировать совместное влияние их на показатели работы котлоагрегата затруднительно. Поэтому рассмотрим статические характеристики котлоагрегатов при изменении различных входных параметров в отдельности.

Изменение нагрузки котлоагрегата. Изменение нагрузки котлоагрегата является постоянным эксплуатационным факто­ром, существенно определяющим его экономичность и надеж­ность. Теплоотдача радиацией зависит от теплопоглощения газо­вого слоя, неизменного для данной топки при сохранении избыт­ка воздуха в ней, и от разности температур газов и нагреваемой среды в четвертой степени. Поэтому количество тепла, передава­емого экранам в топке, зависит практически лишь от средней (эффективной) температуры газов, определяемой теоретической температурой горения и температурой газов на выходе из топки.

С ростом нагрузки теоретическая температура горения остается почти неизменной, так как к. п. д. топки меняется относительно мало, а влияние температуры горячего воздуха на tT незначительно. В то же время, как показывает опыт, при увеличе­нии нагрузки котлоагрегата происходит значительный рост тем­пературы и энтальпии газов на выходе из топки. Поэтому, хотя полное количество тепла, передаваемого в топке, с ростом на­грузки котлоагрегата несколько увеличивается, рост энтальпии газов на выходе из топки означает уменьшение удельного тепловосприятия радиационных поверхностей.

В связи с уменьшением удельного тепловосприятия радиацион­ных поверхностей нагрева полное их тепловосприятие отстает.

Так как полное тепловосприятие всех поверхностей нагрева котлоагрегата пропорционально нагрузке, то отставание тепло­восприятия в топке от роста нагрузки обусловливает опережаю­щий рост тепловосприятия конвективных поверхностей. Физиче­ски это объясняется ростом температурных напоров в этих по­верхностях в связи с увеличением температуры газов в любом сечении газохода и коэффициента теплопередачи, вызванным ро­стом температуры и скорости газов. Отмеченное соотношение между ростом тепловосприятия различных поверхностей и рос­том нагрузки котлоагрегата обусловливает снижение температуры пара для радиационного и повышение ее для конвективного пароперегревателя при росте нагрузки. Это обстоятельство ис­пользуется при проектировании котлоагрегатов для обеспече­ния максимального постоянства температуры пара за счет уста­новки комбинированных (радиационных и конвективных) паро­перегревателей.

Следует иметь в виду, что в высокотемпературной области нет чисто конвективных поверхностей нагрева. Поэтому удельное тепловосприятие конвективной поверхности нагрева, расположен­ной при выходе из топки, остается неизменным; удельное тепловосприятие расположенных далее конвективных поверхностей нагрева растет тем в большей степени, чем ниже температура га­зов, в области которой эти поверхности нагрева расположены, т. е. чем больше доля тепла, передаваемого конвекцией.

Так как количества воды и пара, проходящих через водяной экономайзер и пароперегреватель, увеличиваются в той же ме­ре, что и нагрузка (с определенным приближением это относит­ся и к воздуху, проходящему через воздухоподогреватель), а полное тепловосприятие этих поверхностей нагрева возрастает больше, чем нагрузка, то температура горячего воздуха, темпе­ратура подогрева воды, или процент парообразования в водяном экономайзере кипящего типа, и температура перегретого пара с ростом нагрузки  котлоагрегата увеличиваются. Одновременно происходит повышение температуры газов после всех конвектив­ных поверхностей нагрева, что обусловливает рост температуры уходящих газов и потери тепла с ними при росте нагрузки. По­этому при форсировке котлоагрегата происходит снижение его к.п.д. При малых нагрузках к.п.д. котлоагрегата также уменьша­ется вследствие увеличения относительной величины топочных потерь, потерь на наружное охлаждение и роста коэффициента избытка воздуха в топке. Однако в достаточно широкой рабочей зоне нагрузок к.п.д. котлоагрегата меняется незначительно и в первом приближении может быть принят постоянным.

Надо иметь в виду, что статические характеристики котлоаг­регатов при изменении нагрузок индивидуальны, т. е. должны рассматриваться применительно к конкретным котлоагрегатам и зависят от его конструкции, типа топочных устройств и вида сжигаемого топлива. 

назад к разделу "Статьи"