CC BY
24ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Измерения тепловых потоков и температуры в топке котла ТГМ-84А Таймаров М. А.1, Ахметова Р. В.2, Сунгатуллин Р. Г.3
'Таймаров Михаил Александрович / Tajmarov Mihail Aleksandrovich - доктор технических наук, профессор, кафедра котельных установок и парогенераторов, институт теплоэнергетики; 2Ахметова Римма Валентиновна / Ahmetova Rimma Valentinovna - старший преподаватель,
кафедра электрических станций, институт электроэнергетики; 3Сунгатуллин Раис Газимуллович /Sungatullin Rais Gazimullovich - старший преподаватель, кафедра энергообеспечения предприятий и энергоресурсосберегающих технологий, институт теплоэнергетики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
Аннотация: в статье анализируется изменение падающих тепловых потоков на котле ТГМ-84А, теплота сгорания газа при этом равна 8015 ккал/м3. Ключевые слова: тепловой поток, котел.
Измерение падающих тепловых потоков на котле ТГМ-84А (станционный № 4) Нижнекамской ТЭЦ-1 (НкТЭЦ-1) выполнено по методике [1] в связи с необходимостью разработки мероприятий по уменьшению разрушения обмуровки заднего экрана в связи с набросом факела. Графики зависимости расхода и давления газа перед котлом от нагрузки приведены на рис. 1-3 при сжигании газа c теплотой сгорания 8015 ккал/м3.
ci
а
tH
н
о
X
3 5
3 0
2 5
2 0
1 5 2 0 0
2 5 0
4 0 0
3 0 0 3 5 0
Нагрузка котла, т/час
Рис. 1. Зависимость расхода газа от нагрузки котла № 4 ТГМ-84А НкТЭЦ-1
4 5 0
н
а а
Нагрузка котла, т/час Рис. 2. Зависимость давления газа от нагрузки котла № 4 ТГМ-84А НкТЭЦ
Нагрузка котла, т/час
Рис. 3. Зависимость давления газа от нагрузки котла № 4 ТГМ-84А НкТЭЦ-1
Падающие потоки и температуры исследовались в плоскостях сечений, проходящих вертикально через лючки и горелки топки. Схема сечений приведена на рис. 4.
За базовое расположение принята конфигурация топки котла ТГМ-84А № 4. Сечения по глубине топок:
- сечение № 1 проходит через лючки левого экрана (№ 1 на отметке 5,5 м, № 6 на отм. 9,9 м) и через лючки правого экрана (№ 3-а на отм. 5,5 м, № 8-а на отм. 9,9 м);
- сечение № 2 проходит через лючки левого экрана (№ 2 на отм. 5,5 м, № 7 на отм. 9,9 м) и через лючки правого экрана (№ 3 на отм. 5,5 м, № 8 на отм. 9,9 м);
Сечения по ширине топок:
- сечение № 3 проходит через горелки (№ 1 на отм. 7,1м, № 3 на отм. 11,8 м);
- сечение № 4 проходит через лючки (№ 4 на отм. 7,1м, № 9 на отм. 11,8 м);
- сечение № 5 проходит через лючки (№ 5 на отм. 7,1м, № 10 на отм. 11,8 м);
- сечение № 6 проходит через горелки (№ 2 на отм. 7,1м, № 4 на отм. 11,8 м);
Рис. 4. Схема сечений топок котлов ТГМ-84А № 4 при анализе результатов измерений падающих потоков теплового излучения и температуры факела (§§) - горелки фронтовой стены, топочной камеры, ф лючки
На рис. 5 приведены результаты измерений падающих от факела на экраны тепловых потоков по высоте топки И при различных нагрузках для максимальной крутки воздуха в горелках. Значения падающих потоков между отметками от 5 м до 10 м изменяются очень незначительно в сторону увеличения. Значения тепловых потоков, падающих от факела на левый экран, на 17 % меньше значений потоков, падающих от факела на правый экран.
км 15
10
Результирующая тепловых потоков от факела на правый экран
Результирующая тепловых потоков от факела на левый экран
_1_
100
200
300 (}пад, кВт/м2
Рис. 5. Зависимость падающих потоков излучения факела дшд от высоты топки И котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦпо измерениям в сечении 2 при максимальной крутке воздуха в горелках (начало скатов холодной воронки
соответствует отметке И =2 м):
□
О о
О
Ф
X
®
о
- сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана), нагрузка 403 т/ч крутка - все горелки 3 (см.
прилож 9);
- сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана), нагрузка 405 т/ч крутка - все горелки 3 (см.
прилож. 9);
- сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана), нагрузка 420 т/ч крутка - все горелки 3;
- сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана), нагрузка 420 т/ч крутка — все горелки 3;
- сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана), нагрузка 400 т/ч крутка - все горелки 3;
- сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 400 т/ч крутка все горелки 3;
- сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана), нагрузка 380 т/ч крутка - все горелки 3); - сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана), нагрузка 380 т/ч крутка - все горелки 3.
Обозначения положения воздухозакручивателей в горелках: З - максимальная крутка, то есть прямой проход для воздуха без крутки закрыт.
О - крутка отсутствует, воздух идет без крутки.
Индекс ц - центральная крутка, индекс п - периферийная основная крутка.
Отсутствие индекса означает одинаковое положение лопаток для центральной и периферийной крутки (или обе крутки в положении О или обе крутки в положении З).
На рис. 6 приведены значения падающих от факела на экраны потоков по высоте топки при различных нагрузках при частичной отсутствии крутки воздуха в горелках.
h,M
15
10
Результирующая тепловых потоков от факела на правый экран при частичном отсутствии крутки воздуха в горелках по сечению 2
Результирующая тепловых потоков от факела на левый экран при частичном
_L
0
100
200
300 qnaa, кВт/м2
Рис. 6. Зависимость падающих потоков излучения факела q„„d от высоты топки h котла ITM-S4A Л? 4 НкТЭЦ-1 по измерениям в сечении 2 при частичном отсутствии крутки воздуха в горелках (начало скатов холодной
воронки соответствует отметке h=2 м): \J - сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана) нагрузка 420 т/ч; крутка - З/Оп, Оп/3;
П - сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 420 т/ч; крутка — З/Оп, Оп/3 ;
Г ]- сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана) нагрузка 400 т/ч; крутка — З/Оп, Оп/3;
|| || - сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 400 т/ч; крутка — З/Оп, Оп/3;
jg) сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана) нагрузка 380 т/ч; крутка воздуха в горелках 1-4:
Зп/Оц, О, О, Зп/Оц;
171-сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 380 т/ч; крутка воздуха в горелках 1-4;
Зп/Оц, О, О, Зп/Оц;
- сечение 2 (измерения через лючки 3, 8 правого экрана) нагрузка 380 т/ч; крутка воздуха в горелках 1-4: Оц/Оц, Оц/Оц. периферийная — Зп; сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 380 т/ч.
Сравнивая результаты по измерениям тепловых потоков в сечении 2 при полной крутке воздуха (см. рис. 5) с результатами, полученными в сечении 2 для условий частичного отсутствия крутки (см. рис. 6), можно видеть, что частичное отсутствие крутки воздуха в горелках вызывает увеличение падаюшдх тепловых потоков на верхнем уровне лючков в области отметки 10 м. Как и для случая полной крутки воздуха в горелках, при частичном отсутствии крутки наблюдаются более высокие значения падающих тепловых потоков на правый экран, по сравнению с левым. На левый экран падают тепловые потоки, численные значения которых на 23 % меньше, по сравнению со значениями для правого экрана. Значения тепловых потоков, падающих на правый экран на отметке 10 м при частичном отсутствии крутки, в среднем выше на 15 % по сравнению со значениями тепловых потоков при полной крутке воздуха в горелках.
На рис. 7 приведены падающие на экраны тепловые потоки, измеренные в сечении 1 через лючки 1 и 9 левого экрана, при нагрузке 255 т/час при полной крутке З воздуха во всех горелках и постепенным уменьшением периферийной (тангенциальной) крутки с сохранением при этом полной центральной (аксиальной) Зц крутки воздуха во всех горелках.
Рис. 7. Зависимость падающих потоков излучения факела дпад от высоты топки И котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 по измерениям через лючки в сечении 1 при полной крутке и частичном или полном отсутствии тангенциальной (периферийной) крутки воздуха в горелках:
^^ - сечение 1 (измерения через лючки 1, 6 левого экрана) нагрузка 255 т/ч; для всех горелок крутка З, т. е. все лопатки центральной и периферийной крутки в положении, когда крутка воздуха в горелках
максимальная.
Ш- сечение 1 (измерения через лючки 1, 6 левого экрана) нагрузка 255 т/ч; крутка низ Оп, остальное З, отсутствует тангенциальная крутка в горелках нижнего яруса;
н
сечение 1 (измерения через лючки 1, 6 левого экрана) нагрузка 255 т/ч; крутка низ Оп/Оп, верх
Оп/З.
^^ - сечение 1 (измерения через лючки 1, 6левого экрана) нагрузка 255 т/ч; крутка все периферийные
Оп, все центральные Зц.
На рис. 8 приведена зависимость падающих потоков излучения факела от глубины топки Ь котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 для случая максимальной крутки воздуха в горелках З. По глубине топки Ь в направлении к заднему экрану падающие от факела на экраны тепловые потоки возрастают в среднем в 1,5 раза.
о
ш ф
(
р
-е-
Рис. 8. Зависимость падающих потоков излучения факела дпад от глубины топки Ь котла ТГМ-84А № 4
НкТЭЦ-1:
измерения через лючки 1, 2 левого экрана на отм. 5,5 м при нагрузке 405 т/ч и крутке воздуха З, т. е. в положении максимального закручивания потока воздуха;
измерения через лючки 3, 3-а правого экрана на отм. 5,5 м при нагрузке 405 т/ч и крутке воздуха З;
- измерения через лючки 6, 7 левого экрана на отм. 9,9 м при нагрузке 405 т/ч и крутке воздуха З;
- измерения через лючки 8, 8-а правого экрана на отм 9,9 м при нагрузке 405 т/ч и крутке воздуха З;
- измерения через лючки 1, 2 левого экрана на отм. 5,5 м при нагрузке 400 т/ч и крутке воздуха З; измерения через лючки 3, 3-а правого экрана на отм. 5,5 м при нагрузке 400 т/ч и крутке воздуха З;
- измерения через лючки 6, 7 левого экрана на отм. 9,9 м при нагрузке 400 т/ч и крутке воздуха З;
- измерения через лючки 8, 8-а правого экрана на отм 9,9 м при нагрузке 400 т/ч и крутке воздуха З.
На рис. 9 приведена зависимость падающих потоков излучения факела от высоты топки И котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 по измерениям через лючки левого экрана в сечении 2 при полной крутке и частичном или полном отсутствии аксиальной (центральной) крутки воздуха в горелках. Тангенциальная (периферийная) крутка воздуха в горелках при данной серии экспериментов сохранялась и была максимальной.
Как видно из графиков на рис. 9, значения падающих от факела тепловых потоков изменяются при отсутствии аксиальной (центральной) крутки незначительно по сравнению с изменением периферийной (тангенциальной) крутки. Наибольшее изменение падающих от факела тепловых потоков наблюдается по измерениям через лючки на отметке 5,5 м.
Рис. 9. Зависимость потоков излучения факела дпад от высоты топки И котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 по измерениям через лючки в сечении 2 при полной крутке и частичном или полном отсутствии аксиальной (центральной) крутки воздуха в горелках (начало скатов холодной воронки соответствует отметке И=2 м):
\ | / - сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 380т/ч; для всех горелок крутка З, т. е. все * лопатки центральной и периферийной крутки в положении, когда крутка воздуха в горелках максимальная.
I- сечение 2 (измерения через лючки 2, 7 левого экрана) нагрузка 380 т/ч; крутка все горелки Зп и Оц аксиальный центральный воздух открыт, т.е. без крутки; периферийный тангенциальный воздух закрыт, т.е. с
круткой);
|\|| - сечение 1 (измерения через лючки 1, 6 левого экрана) нагрузка 340 т/ч. Крутка: 1-я и 2-я горелки Оп,
остальное З;
- сечение 1 (измерения через лючки 1, 6 левого экрана) нагрузка 340 т/ч; Крутка: 1-я, 2-я, 3-я, 4-я горелки
Оп, остальное Зц;
сечение 1 (измерения через лючки 1, 6 левого экрана) нагрузка 340 т/ч. Крутка : все закручиватели центральные и периферийные в положение О
Выводы
1. Значения потоков, падающих от факела на левый экран относительно двухсветного экрана при виде с передней стенки топки, на 17 % меньше значений потоков, падающих от факела на правый боковой экран.
2. На отметке 10 м уменьшение тангенциальной крутки увеличивает значения падающих на задние экраны потоков. Отсутствие периферийной крутки с сохранением аксиальной крутки повышает значения падающих на задние экраны потоков на 33 % по сравнению со значениями потоков при работе с полной тангенциальной и аксиальной круткой воздуха во всех горелках.
Литература
1. ТаймаровМ. А. Практические занятия на ТЭЦ. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003. 90 с.
