Распределение тепловых потоков и температуры в топке энергетического котла при переменных режимах водоподготовки Текст научной статьи по специальности «Физика»

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 662.611

М. А. Таймаров, А. И. Мазитов

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ И ТЕМПЕРАТУРЫ В ТОПКЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОТЛА ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЖИМАХ ВОДОПОДГОТОВКИ

Ключевые слова: теплоэнергетика, тепловые электрические станции, паровой котел, водно-химический режим, температура факела.

В работе экспериментально получено распределение тепловых потоков и температуры в топке энергетического котла при фосфатном и безфосфатном режимах водоподготовки. Безфосфатный способ водоподготовки котловой воды не влияет на значения падающих тепловых потоков и температуры факела по высоте топки котла.

Keywords: heat energy, heat electric stations, steam caldron, water-chemical mode, the

temperature of the torchlight.

In work experimental is received distribution heat flow and the temperature in firebox energy caldron under phosphate and without phosphate mode water preparation. Without phosphate way water preparation of water for caldron does not influence upon importance’s falling heat flow and temperature of the torchlight on height of the firebox caldron.

Введение

К коррекционным способам обработки воды для паровых котлов тепловых электростанций относится фосфатирование, сущность которого состоит в вводе раствора фосфатов в через специальный штуцер в барабан котла. В присутствии фосфатов создаются условия, при которых кальций образует твердую фазу не на поверхности нагрева, а в толще котловой воды. Рыхлый неприкипающий шлам легко удаляется из котла с продувкой. В ряде случаев для предотвращения образования отложений применяют более дешевый безфосфатный способ обработки котловой воды - трилонирование. При смене режимов водоподготовки изменяются условия парообразования в экранных трубах топок. Одним из методов контроля за процессом парообразования является измерение падающих от факела тепловых потоков и температуры по высоте топок.

Экспериментальная часть

В данной работе при сжигании газа в топке котла измерялись падающие от факела тепловые потоки с помощью радиометра полного излучения по методике описанной в работах [12]. Температура факела измерялась в зоне светимости пирометром ОППИР - 017, а в зоне выхода из топки - с помощью пирометра полного излучения ТЕРА-50 с использованием расчетных значений интегральной степени черноты продуктов сгорания.

Погрешность экспериментов по измерению падающих потоков составляла ± 2,76 %. На рис. 1 приведена схема сечений топки котла ТГМ-84Б при анализе результатов измерений падающих потоков теплового излучения и температуры факела, где перечеркнутым кругляком представлены ( О) горелки фронтовой стены топочной камеры, а простым кругляком ( ®) лючки.

Сечения: № 2; №1; № 3; № 4; № 5; № 6

Горелки: № 1; №2; № 5; № 3; № 4; № 6

Рис. 1- Схема сечений топки котла ТГМ-84Б при анализе результатов измерений падающих потоков теплового излучения и температуры факела

На рис. 1. представлены сечения по глубине топок: сечение №1 проходит через лючки левого экрана №1-а на отм. 6,6 м, №5 на отм. 11,2 м и через лючки правого экрана №4-б на отм. 6,6 м, №12 на отм. 11,2 м; сечение №2 проходит через лючки левого экрана №1-б на отм. 6,6 м, №6 на отм. 11,2 м и через лючки правого экрана№4-а на отм. 6,6 м, №11 на отм. 11,2 м; и сечения по ширине топок: сечение №3 проходит через лючки фронтового экрана №2 на отм. 6,6 м, №7 на отм. 11,2 м и горелки № 1 на отм. 7,2 м; сечение №4 проходит через горелки №2 на отм. 7,2 м, №5 на отм. 10,2 м и лючок №8 на отм. 11,2 м; сечение №5 проходит через горелку №3 на отм. 7,2 м, №6 на отм. 10,2 м и лючок №9 на отм. 11,2 м; сечение №6 проходит через лючки фронтового экрана №3 на отм. 6,6 м, №10 на отм. 11,2 и горелку №4 на отм. 7,2 м).

Горизонтальные сечения топок позволят проводить анализ температур в определенных плоскостях для дальнейшего обсуждения о процессах топочного объема парового котла.

Основные результаты и их обсуждение

Типичное распределение падающих от факела на экраны тепловых потоков в зависимости от изменения высоты топки котла ТГМ-84Б №9 Набережно-Челнинской ТЭЦ (НчТЭЦ) для фосфатного и безфосфатного режимов приведено на рис. 2.

Экспериментальные данные в виде треугольников и сплошной линии представлены результаты от 20.09.06 котла ТГМ-84Б №9 НчТЭЦ с фосфатным водно-химическим режимом. Паровая нагрузка составляла Дк = 310 т/ч, температура питательной воды ґпв = 195 °С, температура уходящих газов ґухг = 120 °С, содержание кислорода в уходящих газах О2 = 1,1 %. Экспериментальные данные в виде ромбиков и пунктирной линии представлены результаты от 11.09.08 котла ТГМ-84Б №9 НчТЭЦ с безфосфатным воднохимическим режимом (Дк = 315 т/ч, іпв = 220 °С, ґух.г = 124 °С, О2 = 1,2 %).

Лючки: № 5 № 6 № 7 № 1-а № 1-б № 2

Двухсветный

Лючки: № 13 № 14 № 8 № 12 № 9 № 11 № 10 № 4-б № 4-а № 3

2

Рис. 2 - Распределение падающих потоков qпад (кВт/м ) в зависимости от высоты к для сечения 1 (по глубине топки). Измерения через лючки 4-б, 12, 14

Из рис. 2 видно, что на отметке 11,2 м из-за больших значений падающих на экраны тепловых потоков толщина отложений в межпромывочный период для безфосфатного режима будет ниже по сравнению с фосфатным режимом. Приведенные рис. 2 значения падающих тепловых потоков для безфосфатного режима в целом выше из-за особенностей аэродинамики факела, а не за счет применения безфосфатного режима.

Сказанное подтверждается графиком рис. 3, на котором распределение падающих потоков по высоте топки для фосфатного и безфосфатного режимов отличаются очень незначительно. Экспериментальные данные в виде треугольников и сплошной линии представлены результаты от 20.09.06 котла ТГМ-84Б №9 НчТЭЦ с фосфатным воднохимическим режимом (Дк = 310 т/ч, ґпв = 195 °С, ґухг = 120 °С, О2 = 1,1 %). Экспериментальные данные в виде квадратиков и пунктирной линии представлены результаты от 11.09.08 котла ТГМ-84Б №9 НчТЭЦ с безфосфатным водно-химическим режимом (Дк = 315 т/ч, їп.в = 220 °С, їух.г = 124 °С, О2 = 1,2 %).

2

Рис. 3 - Распределение падающих потоков ^пад (кВт/м ) в зависимости от высоты к для сечения 2. Измерения через лючки 1-б, 6, 13

Максимальные значения падающих тепловых потоков составляло 150 - 160 кВт/м (рис. 3). Влияние режима водоподготовки на значения падающих тепловых потоков вблизи фронта котла незначительна.

Графики распределений температуры факела їф около двухсветного экрана в зависимости от изменения высоты топки И для котлов ТГМ-84Б № 2 и 9 (НчТЭЦ) при паровых нагрузках Дк = 320, 310 т/ч и 315 т/час при фосфатном и безфосфатном режимах приведены на рис. 4. На данном рисунке представлены точечные значения падающих тепловых потоков за 12.05.08 в 13.30 часов котла ТГМ-84Б №2 НЧТЭЦ с безфосфатным водно-химическим режимом (Дк = 320 т/ч. їп в = 195 °С, їух г = 123 °С, О2 = 1,2 %). Сплошной линией представлены результаты за 20.09.06 котла ТГМ-84Б №9 НЧТЭЦ с фосфатным водно-химическим режимом (Дк = 310 т/ч. їпв = 195 °С, їухг = 120°С, О2 = 1,1 %. Штрих пунктирными линиями представлены результаты за 11.09.08 котел ТГМ-84Б №9 НЧТЭЦ с безфосфатным водно-химическим режимом (Дк = 315 т/ч. їпв = 220 °С, їухг = 124 °С, 02=1,2 %).

Различие в распределении температуры факела їф по высоте топки И котлов ТГМ-84Б №2 и 9 НЧТЭЦ при фосфатном и безфосфатном режимах невелико и связано с аэродинамикой факела (рис. 4.).

800 1000 1200 1400 1600 гф, °С

Рис. 4 - Распределение температуры факела #ф по высоте топки к ТГМ-84Б №2 и №9 около двухсветного экрана при фосфатном и безфосфатном режимах

Из рис. 4., видно, что максимум температуры располагается в области отметки высоты 11,2 м и имеет тенденцию к смещению по направлению к верхней отметке 22,3 м и к поду топки при фосфатном и безфосфатном водно-химических режимах одинаковым образом.

Выводы

1. Применение коррекционного безфосфатного способа водоподготовки котловой воды не изменяет характера распределений значений падающих тепловых потоков и температуры факела по высоте топки котла.

2. При сохранении аэродинамики факела интенсивность образования внутритрубных отложений в случае применения безфосфатного режима водоподготовки не будет увеличиваться, так как не происходит изменения условий парообразования в экранных поверхностях.

Литература

1. Таймаров, М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы» / М.А. Таймаров. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2004. - 107 с.

2. Трембовля, В.И. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля, Е.Д Фингер., А.А. Авдеева - М.: Энергия, 1977. - 297 с.

© М. А. Таймаров - д-р техн. наук, проф., зав. каф. котельных установок и парогенераторов КГЭУ, [email protected]; А. И. Мазитов - асп. той же кафедры.