CC BY
31
УДК 536.3
ОЦЕНКА ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ТОПОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА ДЛЯ ДАГНОСТИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА И ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КПД ТОПКИ КОТЛОАГРЕГАТА ТГМ-84Б
М.М. АХСАНОВ Казанский государственный энергетический университет
От теплонапряженности в топках котлов зависят интенсивность выгорания топлива, коэффициенты избытка воздуха и экономичность. В данной статье приводятся результаты измерений падающих от факела тепловых потоков и температуры факела при работе котлов ТГМ-84Б Набережно-Челнинской ТЭЦ (НЧТЭЦ) при сжигании газа.
Ключевые слова: сдвоенные термопары, пирометр, радиометр.
Введение
Для радиометра аппроксимирующая формула перевода показаний и (выраженных в милливольтах) в энергетические единицы Е (Вт/м2) имеет вид:
Е = 22961 и + 4040,9.
Для термопары ТХА аппроксимирующая формула перевода показаний и (выраженных в милливольтах) в температуру t (°С ) имеет вид:
( = 0,0272 и2 + 23,008 и + 8,7702.
В этой формуле температура холодных спаев 0 °С. При другой температуре холодных спаев, отличной от 0 °С, прибавляется температура, при которой эти холодные спаи находятся. Градуировочные характеристики радиометра и термопары хромель-алюмель показаны на рис. 1 и 2. Степень достоверности Я аппроксимации, возведенная в квадрат, приведена на графике.
Е, кВт/м 200
150 100 50 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 и, мВ Рис. 1. Градуирование радиометра по АЧТ: и- показания радиометра в мВ; Е- соответствующая этим показаниям плотность излучения абсолютно черного тела (АЧТ)
Методика измерений приведена в работах [1,2]:
Сходимость показаний измерений температуры бесконтактным оптическим методом с помощью пирометра ОППИР-017 и термозонда на основе термопары хромель-алюмель (ТХА) лежит в пределах погрешности ОППИР-017, которая составляет ± 20 °С. Например, при экспериментах на котле яркостная температура по показаниям ОППИР-017 составила 930 °С, а по показаниям ТХА - 947 °С.
© М.М. Ахсанов Проблемы энергетики, 2012, № 11-12
г, 0С 500
1000
500
10 20 30 40 50
Рис. 2. Градуирование термопары хромель-алюмель
60 и, мВ
Тепловосприятие парообразующих поверхностей котлов и их компоновка проектируются таким образом, чтобы обеспечить теплосъем от продуктов сгорания, по мере их охлаждения при движении по газоходам котлов, в определенных пропорциях.
Парообразующие поверхности котлов различных систем отличаются друг от друга, но всегда они располагаются в основном в топочной камере и воспринимают теплоту радиацией. Топочные экраны воспринимают 35 - 40% полного количества теплоты, выделяемой в топочной камере. Это обстоятельство, в свою очередь, оказывает сильное влияние на распределение теплоты между различными поверхностями нагрева (таблица).
Таблица
Распределение теплоты между поверхностями нагрева котлов
0
0
Давление перегретого пара, МПа Температура перегретого пара, °С Температура питательной воды, °С Распределение теплоты между поверхностями нагрева котла, %
парообразующие паропере-гревательные экономай-зерные
4 440 145 62 19 19
10 25,5 540 540/570 570/570 565/570 215 49 30 21 21 25 22 42
14 570 230 39 36 25
14 570/570 230 32 46 22
25,5 565/57 260 - 58 42
Основные результаты
Так, при среднем давлении 4 МПа теплоты, получаемой радиацией, недостаточно для покрытия полной потребности на парообразование (62 %), в связи с чем часть теплоты, затрачиваемой на испарение воды, передают в экономайзер. Поэтому в барабанных котлах среднего давления обычно экономайзер выполняют кипящего типа, т. е. таким, в котором питательная вода не только подогревается до насыщения, но и частично превращается в пар. В барабанных котлах высокого давления (14 МПа и выше) доля теплоты, используемая на парообразование, в значительной мере снижается, и теплоты, передаваемой в топочной камере, становится достаточно для образования требуемого количества пара, в связи с чем экономайзер выполняют некипящего типа. Прямоточные котлы также имеют некипящие экономайзеры, из которых вода переходит в парообразующие трубы через распределительный коллектор. Подача в коллектор не воды, а пароводяной смеси вызвала бы резко неравномерное ее распределение по параллельным трубам. В барабанных котлах среднего давления, кроме кипящих экономайзеров, для покрытия недостающей парообразующей поверхности нагрева иногда применяют конвективные парообразующие поверхности © Проблемы энергетики, 2012, № 11-12
нагрева - конвективные пучки. Конвективной парообразующей поверхностью нагрева в прямоточных котлах является переходная зона, вынесенная в конвективный газоход, - вынесенная переходная зона, по конструкции напоминающая змеевиковый экономайзер; ее располагают между пароперегревателем и экономайзером. В переходной зоне заканчивается парообразование и пар доводится до слабого перегрева (на 10 - 20°С). Парообразующие поверхности при давлении выше 14 МПа для котлов всех систем почти исключительно располагают в топочной камере в виде топочных экранов, воспринимающих лучистую теплоту. В связи с изложенным, при экспериментах на котлах ТГМ-84Б очень важно оценить теплонапряженность топочного пространства для диагностирования эффективности сжигания топлива и для повышения КПД топки.
Выводы
Падающие на экраны тепловые потоки от факела исследованных котлов ТГМ-84Б со станционными № №1,5,7,9 при нагрузках от 263 до 315 т/час характеризуются невысокими величинами, которые находятся на уровне горелок в пределах от 140 до 250 кВт/м2. Эти значения теплонапряженности ниже проектных (нормативных), которые по тепловому расчету для исследованных паровых нагрузок должны составлять 300-350 кВт/м2. Поэтому существующий режим процесса радиационного теплообмена в топке котлов ТГМ-84Б со станционными № №1,5,7,9 не является экономичным. Для повышения экономичности и теплонапряженности топок необходимо повысить тепловыделение в топках за счет увеличения суммарной мощности горелок на каждом из исследованных котлов.
Summery
From thermal stress in boiler furnaces depends intensity fuel burn of excess air ratio and efficiency. This article presents the results of measurements of the incident heat flux from the flame and the flame temperature with the boiler TGM-84B Naberezhnye Chelny CHP (NCHTETS) Combustion gas. The measurement procedure is given in [1, 2].
Keywords: dual thermocouple pyrometer, radiometer.
Литература
1. Таймаров М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы». Казань: КГЭУ, 2004. 107 с.
2. Таймаров М.А. Практические занятия на ТЭЦ: Учебное пособие. Казань: КГЭУ, 2003. 64 с.
Поступила в редакцию 13 ноября 2012 г.
Ахсанов Марсель Мияссарович - канд. техн. наук, доцент, соискатель кафедры «Котельные установки и парогенераторы» (КУПГ) Казанского государственного энергетического университета. Тел.: 8 (927) 4823050. E-mail: [email protected].
© Проблемы энергетики, 2012, № 11-12
