Радиационный теплообмен в котлах тгм-б при пониженных нагрузках Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 536.3

РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН В КОТЛАХ ТГМ-84Б ПРИ ПОНИЖЕННЫХ НАГРУЗКАХ

М.А. ТАЙМАРОВ, В.М. ТАЙМАРОВ, И.Г. ГАРАЕВ Казанский государственный энергетический университет

Исследованы падающие на экранные поверхности тепловые потоки от факела в сечениях по высоте, ширине и глубине топок для пониженных паровых нагрузок котлов при сжигании газа.

Введение

Устойчивая работа парогенерирующих экранных поверхностей зависит от значений падающих на экранные поверхности нагрева тепловых потоков от факела. Пониженные тепловые нагрузки вызывают замедление циркуляции пароводяной смеси в подъемных экранных трубах, и как следствие, при таких режимах возможны кризисные ситуации, например застой или опрокидывание циркуляции. В этой связи экспериментальное исследование распределения значений падающих тепловых потоков для сечений экранных поверхностей по высоте, ширине и глубине топок является актуальным.

Условия проведения экспериментов

Эксперименты проводились на Набережночелнинской ТЭЦ (НЧТЭЦ). Методика и приборы для измерений подробно описаны в работах [1,2]. Для измерения падающих потоков теплового излучения использован радиометр полного излучения с чувствительным элементом - термостолбик. Температура светящегося факела измерялась пирометром ОППИР-017. Градуирование радиометра выполнялось по эталонному излучателю - абсолютно черному телу. Для радиометра аппроксимирующая формула перевода термо э.д.с. термостолбика U (выраженных в милливольтах) в энергетические единицы E (Вт/м2) имеет вид: Е = 22961 U + 4040,9. Для несветящегося факела

использовались тарированные по отсосной термопаре сдвоенные хромель-алюмелевые термопары. Аппроксимирующая формула перевода показаний термо э.д.с. термопар U (выраженных в милливольтах) в температуру t (°С)

2

имеет вид: t = 0,0272U + 23,008U + 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. Значения режимных параметров котлов при экспериментах были взяты по показаниям станционных приборов.

Основные результаты и их обсуждение

При экспериментах на каждом котле в работе находилось по 6 горелок типа ТКЗ-ВТИ с единичной тепловой мощностью одной горелки, равной 51,2 МВт. Тепловая мощность всех 6-ти горелок на котле равна 307 МВт. Крутка факела (при виде с фронтовой площадки технического обслуживания) против часовой стрелки для 3-х горелок с левой стороны двухсветного экрана и по часовой стрелке - для 3-х горелок с правой стороны двухсветного экрана. Распределение

© М.А. Таймаров, В.М. Таймаров, И.Г. Гараев Проблемы энергетики, 2007, № 7-8

падающих потоков по экранным поверхностям нагрева в котле ТГМ-84Б №1 показано на рис. 1.

Рис. 1. Значения падающих тепловых потоков по лючкам котла ТГМ-84Б №1: (О - лючки, ® -горелки; размеры даны по наружному периметру обмуровки, наружные угловые скосы обмуровки условно не показаны. Нумерация лючков - жирным шрифтом, нумерация горелок -курсивом. Паровая нагрузка Дк=315 т/ч, температура питательной воды ¿пв=231 °С, температура уходящих газов ¿ух.г=114 °С. Содержание кислорода в уходящих газах в режимном сечении 0/*=1,0 % за дымососом О2дым=5,4 %. Жирными стрелками указана крутка факела)

Как видно из рис. 1, факел смещен относительно центра топки по направлению к заднему экрану. Наибольшая плотность падающего потока, измеренная через лючок левой стенки на отметке 6,6 м у заднего экрана, составила 174 кВт/м2.

Это значение значительно выше плотности падающего излучения, измеренного через лючки, расположенные на отметке 6,6 м на правой стенке котла.

Распределение падающих потоков по высоте отметок топок для сечений по лючкам 4-б, 12, 14 котлов №1 и №5 НЧТЭЦ показано на рис. 2. Как видно из рис. 2, котел № 5, по сравнению с котлом № 1, на уровне горелок 2-го яруса характеризуется более высокими значениями падающих от факела на экраны лучистых потоков #пад. Эти значения ^пад на уровне горелок для котла № 5, по сравнению с котлом № 1, выше в среднем в 1,5 раза.

На рис. 3 приведены данные по падающим потокам ^пад для котлов №7 и №9. Падающие потоки на уровне горелок 2-го яруса для котла № 7 выше, чем для котла №9 даже при более низкой паровой нагрузке.

На рис. 4 и 5 показаны результаты измерений по распределению падающих на экраны тепловых потоков от факела по ширине и глубине топки котла ТГМ-84.

Рис. 2. Распределение падающих потоков qпад (кВт\м ) по высоте отметок топки для сечений по лючкам: О - котел ТГМ-84Б №5 НЧТЭЦ за 20.09.06 лючки 4-б, 12, 14 (паровая нагрузка ДК=300 т/ч. ¿пв=201 °С, ¿ухг=114 °С. Содержание кислорода в уходящих газах О2ух=1,2 %) 0 -котел ТГМ-84Б №1 НЧТЭЦ за 19.09.06 лючки 4-6,12,14 (паровая нагрузка Дк=315 т/ч. ¿пв=231 °С, ¿ух.г=114 °С. Содержание кислорода за дымососом О2дым=5,4 %)

Рис. 3. Распределение падающих потоков qпад (кВт\м ) по высоте отметок топки для сечений по лючкам:0 - котел ТГМ-84Б №7 НЧТЭЦ за 20.09.06 лючки 4-6, 12, 14 (паровая нагрузка ДК=263 т/ч. ¿пв=191 °С, ¿ухг=106 °С. Содержание кислорода в ух. газах О2=1,2%); V - котел ТГМ-84Б №9 НЧТЭЦ за 19.09.06 лючки 4-6,12,14 (Паровая нагрузка ДК=310 т/ч. ¿пв=195 °С, ¿ух.г=120°С. Содержание кислорода за дымососом О2=1,1%)

Рис. 4. Распределение падающих на экраны тепловых потоков от факела qпад (кВт/м2) по ширине топки а (м) котла ТГМ-84Б №5 при паровой нагрузке 300т/ч НЧТЭЦ (нижний ярус горелок). Значение ширины топок а (м) отсчитывается от левого экрана по наружной фронтальной

стене топки котлов

Как видно из рис. 4, падающие потоки qmji (кВт/м2) в левой и правой частях топки в котле № 5, также как и в других топках исследованных котлов, распределены неравномерно. Для котла № 5 падающие на правый экран

тепловые потоки несколько выше по сравнению с левым экраном. Из рис. 5 видно, что максимум излучения факела смещен в сторону заднего экрана.

Типичные данные о распределении температуры ядра факела по высоте топки для котла ТГМ-84Б №5 НЧТЭЦ приведены на рис. 6. Как видно из рис. 6, максимальные температуры, как и падающие потоки, по высоте топки ТГМ-84Б № 5 НЧТЭЦ находятся на уровне верхнего яруса горелок.

Рис. 5. Распределение падающих на экраны тепловых потоков от факела qпад (кВт/м ) по глубине топок Ь (м) котла №5 ТГМ-84Б НЧТЭЦ при нагрузке 300 т/ч. Значение глубины топок Ь (м) отсчитывается от фронтового экрана по наружной правой стене топки котла:

О - отметка 6,6 м, Д- отметка 11,2 м

И, м ,.

20

10

о

\

/

/

+

800 1000

1200

1400

—I---------»

1600 °С

Рис. 6. Распределение температуры факела по высоте топки для котла ТГМ-84Б №5 НЧТЭЦ по измерениям через горелки 2,5 и лючок 13 (Паровая нагрузка котла Дк=300 т/ч)

Выводы

1. Значения падающих на экраны тепловых потоков при работе на пониженных паровых нагрузках: 263...315 т/ч невелики и не превосходят 250 кВт/м2.

2. Максимум теплового излучения факела располагается у заднего экрана на уровне 2-го яруса горелок.

Summary

The heat flows from a plume in cuts on height to a breadth and depth Burning for a reduced steam load of boiler for want of burning of gas are investigated incident on screen surfaces.

Литература

1. Таймаров М. А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные

установки и парогенераторы». - Казань: КГЭУ. - 2002. - 140 с.

2. Таймаров М.А. Станционный практикум по курсу «Котельные

установки и парогенераторы». - Казань: КГЭУ. - 2004. - 108 с.

Поступила 27.02.2007