Класифікація парогенераторів і технологічна схема виробництва пари

1-1. ПАРОГЕНЕРАТОРИ І ЇХ КЛАСИФІКАЦІЯ

Відповідно до законів фазового переходу отримання перегрітої пари характеризується послідовним протіканням наступних процесів підігрів живильній води до температури насичення пароутворення, тобто генерація насиченої пари з води, нагрітої до температури насичення, насиченої пари до заданої температури. Ці процеси мають чіткі межі протікання і здійснюються в трьох групах теплообмінників, званих поверхнями нагріву. Підігрів води до температури насичення відбувається в економайзері, утворення пари — у випарній поверхні нагріву, перегрів пари — в пароперегревач. Всі ці поверхні нагріву звичайно мають трубчасту конструкцію.

В цілях безперервного відведення тепла і забезпечення нормального температурного режиму металу поверхонь нагріву робоче тіло в них — вода в економайзері, пароводяна суміш у випарних трубах і перегріта пара в пароперегревателе — рухається безперервно. При цьому вода в економайзері і пара в пароперегревателе рухаються однократно щодо поверхні нагріву (мал. 1-1). При русі води в економайзері виникають гідравлічні опори, подоланні за рахунок натиску, створюваного живильним насосом Тиск, що розвивається живильним насосом, повинне перевищувати тиск на початку зони випаровування на величину гідравлічного опору економайзера. Аналогічно рух пари в пароперегревателе обумовлений перепадом тиску, возникающим між зоною випаровування і турбіною. Робота і конструкція економайзера і пароперегревателя принципово однакові для всіх систем парогенераторів.

У випарних трубах сумісний рух води і пари і подолання гідравлічного опору цих труб в парогенераторах різних типів організовано по-різному. Розрізняють парогенератори з природною циркуляцією, спринудительной циркуляцією ипрямоточные.

Парогенератори з природною циркуляцією. Розглянемо роботу замкнутого контура (мал. 1-1,а), що складається з двох систем труб: що обігріваються 2 і що не обігріваються 10, з'єднаних вгорі барабаном 4, а внизу — колектором 8. Замкнута гідравлічна система, що складається з труб, що обігріваються і не обігріваються, утворює циркуляційний контур, який заповнюють водою до рівня, розташованого приблизно на 15—20 см нижче за діаметральну площину барабана. Об'єм барабана, заповнений водою, називають водяним обьемом, а зайнятий пором — паровим об'ємом. Поверхню, що розділяє паровою і водяною об'єми, називають дзеркалом випаровування. Водяний об'єм барабана і випарні труби заповнені котельною водою.

В трубах, що обігріваються, 2 вода закипає, і тому вони заповнені пароводяною сумішшю густиною рн. труби 10, що не обігріваються, заповнені водою, що має густину р' при тиску в барабані. Отже, нижня точка контура — колектор, з одного боку, схильна тиску стовпа води, що заповнює труби, що не обігріваються, рівному Hp'g, а з другой— тиску стовпа пароводяної суміші,

заповнювальні труби, що обігріваються, рівному HpBg. Пара, що створюється в результаті освіти, різниця тиску Я(р'—pa) g викликає рух в контурі і називається рушійним натиском природної циркуляції

5„в = Я(р'-рн)Ј, Н[М\ (1-1)

де Я— висота контура, м; | р' і рн — густина води і пароводяної суміші, кг/м3; g — прискорення сили тяжкості, м/сек2.

По трубах, що обігріваються, вгору рухається пароводяна суміш, у зв'язку з чим вони одержали назву підйомних труб, а по необо-греваемым трубах вода рухається вниз — це опускні т р у б. Потоки води і пароводяної суміші, що рухаються, достатні для охолоджування металу випарних труб, що обігріваються продуктами згоряє, і забезпечення їх тривалої і надійної роботи.

Агрегати, у випарних трубах яких рух робочого тіла створюється під впливом натиску циркуляції, природно виникаючого при обігріві цих труб, одержали назву парогенераторів з природною циркуляцією. Чим більше висота контура циркуляції, тим більше той, що розвивається

в ньому рушійний натиск. Виникаючий при цьому рушійний натиск циркуляції не перевищує 1 бар. Цього достатньо для подолання гідравлічного опору по всьому контуру циркуляції, випарні труби в якому розташовані вертикально.

На відміну від руху води в економайзері і пари в пароперегревателе, в яких робочий процес закінчується при однократному проходженні робочого тіла через поверхню нагріву, рух робочого тіла в циркуляційному контурі багатократний. Це значить, що в процесі одного циклу проходження через парогенерирующие труби вода испаряется' не повністю, а лише частково, і поступає в барабан у вигляді пароводяної суміші. При природній циркуляції масове па-росодержание на виході з парообразующих труб складає 3—20%- При паросодержании на виході, рівному, наприклад, 20%, для повної генерації пари невипарована вода в кількості, що залишилася, 80% повинна вчинити рух через контур циркуляції ще 4 рази, а всього 5 разів.

Оскільки процес утворення пари відбувається безперервно і живильна вода в барабан також поступає безперервно відповідно до витрати пари, в контурі весь час циркулює (скоює замкнутий рух) вода і кількість її не змінюється. Відношення масової витрати циркулюючої води GB, кг, до кількості пари, що утворилася, в одиницю часу Gn, кг, називається кратністю циркуляції

В парогенераторах з природною циркуляцією кратність циркуляції змінюється в межах від 5 до 30 і більш.

Парогенератори, з багатократною примусовою циркуляцією. У випарних трубах можна організувати рух робочого тіла примусово, наприклад насосом, включеним в контур циркуляції. Такі агрегати одержали назву парогенераторів з багатократною примусовою ЩИпрЖТ^

13

Мал. 1-1. Основні схеми генерації

пара.

а — природна циркуляція; б — багатократно-примусова циркуляція; в — прямоточная; г — комбінована циркуляція; / — економайзер; 2 — випарні труби; 3 — пароперегреватель; 4 — барабан; 5 — змішувач; 6 — живильний насос; 7 — насос багатократної примусової циркуляції; 8 — розподільний колектор; 9 — зворотний клапан; 10 — опускні труби.

Таблиця 1-1

Тип парогенератора | Поверхня нагріву | Область