Система сажеобдувки

Система сажеобдувки предназначена для периодической обдувки поверхностей нагрева работающего котла паром высокого давления с целью очистки их от сажистых отложений. Сажеобдувочные устройства представляют собой поворотные трубы, расположенные в газоходах котла возле поверхностей нагрева, с установленными на них соплами (Рис. 92). На современных судовых котлах устанавливается от 10 до 20 сажеобдувочных устройств. Обдувка радиационных поверхностей нагрева производится крупносопловыми (одно/два сопла), а конвективных поверхностей нагрева – многосопловыми сажеобдувочными устройствами. Современные сажеобдувочные устройства производительностью 30 ÷ 40 т/ч производят обдувку поверхностей нагрева от сажи в течение 5 ÷ 10 минут, расходуя при этом от 1,0 до 1,5 т перегретого пара.

В высоконапорных котлах сажеобдувочные устройства не применяются. Очистка поверхностей нагрева от сажистых отложений производится в режиме самообдува за счет высоких скоростей движения газов в газоходе котла при работе ТНА на оборотах, близких к максимальным. При этом значительная часть отложений уносится вместе с потоком газа в газоход котла за газовой турбиной.

Рис. 92. Система сажеобдувки котла с вентиляторным дутьем.

 

 

Режим самообдува для высоконапорных котлов проводится через каждые 500 часов работы (или с другой периодичностью, указанной в инструкции по эксплуатации) одновременно для всех котлов или поочередно для каждого котла. Продолжительность режима обычно составляет не менее 30 минут.

При одновременном проведении режима на всех котлах, параметры пара должны быть номинальными а нагрузка всех котлов должна составлять не менее 75 %. При поочередном самообдуве обдуваемый котел переводится на дистанционное управление и выводится на нагрузку не менее 75 %, при этом система регулирования котлов автоматически выводит остальные котлы в диапазон меньших нагрузок.

Контрольные вопросы

1. Назовите условия надежной и экономичной работы парового котла.

2. Какими регуляторами обеспечиваются условия надежной и экономичной работы котла?

3. Назовите системы, обслуживающие работу парового котла.

4. Как устроен и как действует одноимпульсный регулятор питания котла?

5. Как устроен и как действует двухимпульсный регулятор питания котла?

6. Какие принципы регулирования давления пара в котлах?

7. Какие способы регулирования расхода топлива используются в котлах?

8. Как обеспечивается регулирование подачи воздуха в паровых котлах?

9. Какие используются принципы и схемы регулирования температуры пара?

10. Как устроены и как действуют системы мокрого хранения котла?

 

 

Лекции 13, 14.

Тема: Тепловые схемы и термодинамические циклы различных типов паросиловых установок. Размещение ПСУ на судне.

Цель: Ознакомиться с тепловыми схемами и термодинамическими циклами различных типов паросиловых установок.

План лекции

1. Понятие о тепловой схеме ПСУ. Классификация тепловых схем

2. Нерегенеративные тепловые схемы КТЭУ

3. Регенеративные тепловые схемы ПСУ 2-го рода

4. Регенеративные тепловые схемы КТЭУ 1-го рода

5. Тепловые схемы с промежуточным перегревом пара (ППП)

6. Способы повышения экономичности КТЭУ

7. Области применения различных тепловых схем КТЭУ

8. Размещение КТЭУ на судне

1. Понятие о тепловой схеме ПСУ. Классификация тепловых схем.

В состав судовой КТЭУ наряду с главными механизмами - главными паровыми котлами и главными турбинами - входят вспомогательные механизмы, теплообменные аппараты, емкости, цистерны и другое оборудование, работающее в составе систем энергетической установки и обеспечивающее ее работу. Вспомогательные механизмы имеют, как правило, индивидуальный привод - паровую турбину или электропривод. В некоторых случаях несколько вспомогательных механизмов могут иметь один общий (групповой) привод. В теплообменные аппараты КТЭУ обеспечивается подача греющих и охлаждающих сред, в качестве которых могут использоваться пар различных параметров, конденсат, забортная вода и др. Единый рабочий процесс судовой КТЭУ и нормальную работу установки на всех ходовых и стояночных режимах можно обеспечить при равных взаимосвязях тепловых и энергетических потоков между ее частями. Для изучения и расчета теплоэкономических свойств энергетической установки пользуются понятием тепловой схемы.

Тепловой схемой называется условное схематизированное изображение элементов реальной котлотурбинной установки и взаимосвязей между ними, показывающее распределение пара, конденсата и тепла между ее составными частями.

Тепловые схемы КТЭУ можно классифицировать по следующим признакам:

. по полноте изображения тепловые схемы делятся на простейшие, принципиальные, развернутые и полные. Простейшая тепловая схема изображает минимальное количество элементов установки и взаимосвязей между ними. Принципиальная тепловая схема фиксирует последовательное соединение частей КТЭУ, тип термодинамического процесса, способ осуществления регенеративного процесса, способ обеспечения энергией главных и вспомогательных механизмов, способ использования избытков отработавшего пара и горячих дренажей, восполнение потерь питательной воды, принципиально важную арматуру. Развернутая схема дополнительно показывает число и способ включения механизмом и аппаратов, различные емкости и цистерны, резервные механизмы, некоторые наиболее важные автоматы. Полная тепловая схема изображает весь набор оборудования КТЭУ и взаимосвязи между ними.

. по типу термодинамического цикла различают тепловые схемы с промежуточным перегревом пара и без промежуточного перегрева пара. В схемах с промежуточным перегревом пара пар, прошедший ряд ступеней турбины, направляется в промежуточный пароперегреватель котла. После вторичного перегрева пар направляется в последующие ступени паровой турбины. Возможно применение тепловых схем с двукратным промежуточным перегревом пара.

. по способу подогрева питательной воды тепловые схемы делятся на регенеративные, в которых производится предварительный подогрев питательной воды перед подачей ее в котел или парогенератор, и нерегенеративные - без предварительного подогрева питательной воды. В свою очередь регенеративные тепловые схемы по способу осуществления регенеративного цикла делятся на схемы:

• 1-го рода, в которых подогрев питательной воды осуществляется теплотой пара, отбираемого из промежуточных ступеней главной турбины;

• 2-го рода, в которых подогрев питательной воды осуществляется паром, отработавшим во вспомогательных механизмах;

• 3-го рода, представляющие собой сочетание схем 1-го и 2-го рода.

•. по числу водоподогревателей (ступеней подогрева питательной воды) тепловые схемы делятся на одноступенчатые - с одним водоподогревателем; и многоступенчатые, в которых подогрев питательной воды производится последовательно в нескольких водоподогревателях.

•. по типу водоподогревателей: возможно использование регенеративных тепловых схем с водоподогревателями поверхностного типа, в которых передача теплоты от греющей среды к питательной воде производится через трубную поверхность нагрева; с водоподогревателями смесительного типа (деаэраторами), в которых подогрев осуществляется путем смешивания греющего пара с подогреваемой питательной водой; и комбинированные тепловые схемы, в которых используются подогреватели как поверхностного, так и смесительного типа.

• по начальным параметрам пара для вспомогательных механизмов различают тепловые схемы: со вспомогательными механизмами, работающими на перегретом паре; со вспомогательными механизмами, работающими на насыщенном или слабоперегретом паре; и комбинированные тепловые схемы, в которых вспомогательные механизмы работают на различных параметрах пара.

• по способу включения отработавшего пара от вспомогательных механизмов используются тепловые схемы: со вспомогательными механизмами, работающими на противодавление (противодавленческая группа механизмов); со вспомогательными механизмами, работающими на вакуум (конденсационная группа механизмов); и комбинированные тепловые схемы, имеющие в своем составе обе группы вспомогательных механизмов.

В любом из перечисленных видов тепловых схем можно условно выделить и изобразить на диаграмме два цикла: главный цикл, изображающий термодинамические процессы, происходящие с рабочим телом, работающим в главной турбине; и вспомогательный цикл, изображающий термодинамические процессы, происходящие с рабочим телом, работающим в турбоприводах вспомогательных механизмов и в теплообменных аппаратах.

При рассмотрении тепловых схем КТЭУ будут использованы следующие допущения: вся полезная работа совершается только в главной турбине; КПД главных котлов, главных турбин и вспомогательных механизмов равны 1,0 (100 %); отсутствуют гидравлические и тепловые потери в трубопроводах и паропроводах; в теплообменных аппаратах происходит идеальная теплопередача (КПД теплообменных аппаратов равен 100 %).

Из курса термодинамики известно, что цикл Карно, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, отличается высшим термодинамическим совершенством по сравнению с термодинамическими циклами реальных тепловых двигателей. Применительно к КТЭУ цикл Карно для насыщенного пара состоит из следующих термодинамических процессов (рис. а):

1-2 - адиабатное расширение пара паровой турбине; 2-3 - изотермическое охлаждение отработавшего пара до определенной степени сухости -х₃;

3-4 - адиабатное сжатие пароводяной смеси до линии насыщения; 4-1 - изотермический процесс испарения воды в паровом котле.

Однако применить такой цикл в реальной котлотурбинной установке весьма сложно. Если при реализации процессов 4-1 и 1-2 не возникает никаких технических трудностей, то для осуществления процесса 2-3 пришлось бы создавать специальное устройство, контролирующее процесс охлаждения пара до определенной степени сухости, а для процесса 3-4 -специальный компрессор для сжатия пароводяной смеси. Еще одной причиной невозможности применения цикла Карно для КТЭУ является то, что некоторые термодинамические процессы, протекающие в КТЭУ (подогрев воды до температуры кипения, перегрев пара), являются изобарными. По этой причине в развитии паросиловой техники оказалась весьма плодотворной идея построения тепловых схем и термодинамических циклов на основе цикла Реншна, названного по имени английского ученого, впервые описавшего этот цикл. Ренкин предложил не охлаждать пар до определенной степени сухости, а полностью конденсировать его до линии насыщения в конденсаторе, с последующим сжатием образовавшейся воды в обычном насосе, что технически осуществить намного проще, и при этом требует меньших затрат энергии.

Цикл Ренкина для КТЭУ, работающей на насыщенном паре, состоит из следующих термодинамических процессов (рис. б):

1-2 - адиабатное расширение пара в паровой турбине;

2-2' - изотермический процесс конденсации пара;

2'-3 - сжатие конденсата в насосе;

3-4 - изобарный подогрев воды до температуры насыщения;

4-1 - изотермический процесс испарения воды в паровом котле.

Так как вода является жидкостью практически несжимаемой, то точки 2' и 3, обозначающие на диаграмме термодинамическое состояние воды до насоса и после него, располагаются достаточно близко, чтобы считать их одной точкой. При дальнейшем рассмотрении циклов КТЭУ эти точки будут совмещаться.

При использовании в КТЭУ перегретого пара, цикл Ренкина состоит из следующих термодинамических процессов:

1 _ПЕ-2_ПЕ - адиабатное расширение перегретого пара в паровой

турбине; 2_ПЕ - 2' - изотермический процесс конденсации пара;

2'-3 - сжатие конденсата в насосе;

3-4 - изобарный подогрев воды до температуры насыщения;

4-1 - изотермический процесс испарения воды в паровом

котле; 1-1_ш - изобарный перегрев пара в пароперегревателе котла.

Так как все современные КТЭУ работают исключительно на перегретом паре, то в дальнейшем материале, посвященном тепловым схемам, будут рассматриваться термодинамические циклы с перегревом пара.

2. Нерегенеративные тепловые схемы КТЭУ