Котёл-генератор перегретого пара

 

В настоящее время большинство паротурбинных установок работают не с насыщенным, а с перегретым паром с предельно высокими температурой и давлением. Такие параметры пара обеспечивают повышенную термическую эффективность преобразования энергии в ПТУ [1]. Для достижения необходимых параметров, т.е. повышения температуры пара выше нормальной точки кипения при заданном давлении служит специальный агрегат – пароперегреватель. Его использование очень важно с экономической и технологической точки зрения, так как с повышением температуры на каждые 5 ⁰С потребление пара для производства той же работы снижается примерно на 1%. Верхняя граница повышения давления и температуры пара определяется термостойкостью и прочностью конструкции как котла, так и паровой турбины – основного потребителя перегретого пара.

Пароперегреватель состоит, как правило, из стальных труб, образующих поверхность нагрева для выпущенного из котла насыщенного пара. Трубы, собранные в пучок, помещаются в объём топки котла, где реализуется максимальная температура газов – продуктов сгорания топлива. Насыщенный пар входит в трубы с одного конца и при прохождении по ним подогревается омывающими их снаружи топочными газами до заданной стадии перегрева. Пароперегреватель может быть как подсоединенным к котлу устройством, так и встроенным в него, что чаще используется на практике. Встроенные пароперегреватели бывают двух типов: радиационные и конвекционные. Поверхность радиационного пароперегревателя расположена так, что он улавливает лучистую теплоту из топочной камеры, вследствие чего она передает пару в 2-3 раза больше тепла, нежели поверхность своего конвекционного аналога. Конвекционные пароперегреватели помещаются в высокотемпературных зонах газовых проходов котлов.

На рис. 5.3 дана схема прямоточного водотрубного котла перегретого пара высокого давления системы проф. Рамзина (котёл не имеет ни водяного, ни парового барабанов). Производительность котла 230 т/час пара при давлении 9,8 МПа и температуре перегрева 500 ⁰С. Питательная вода из конденсатора турбины, работающей в теплофикационном режиме с регенеративным подогревом питательной воды (глава 3), поступает с температурой 185 ⁰С в змеевик 1, установленный в канале отвода продуктов сгорания (дымовых газов ДГ). Здесь вода подогревается до 233 ⁰С, после чего направляется в змеевик 2, расположенный в топке котла, куда подаются топливо Т и воздух В. В этом змеевике вода подогревается радиационно-конвективной теплопередачей до температуры насыщения, и кипит с конечной степенью сухости пара до 69%.

Далее, образовавшаяся в трубах пароводяная смесь поступает в змеевик 3, в котором досушивается и перегревается до 340 ⁰С. Дальнейший перегрев пара до 500 ⁰С происходит в змеевике 4 и пароперегревателе 5 трубного конвекционного типа, из которого подаётся по паропроводу высокого давления к потребителю (на турбину).

Показанная схема котла не имеет барабана со свободной поверхностью воды, все стадии процесса производства перегретого пара осуществляются при прокачке воды по трубам при заданном давлении, легко осуществляемым питательным насосом.