Loeng 15

Loeng 15
Регулирование питания барабанного котла водой
Характеристика
участка
регулирования.
Показателем
соответствия
материального баланса между паром и водой служит уровень в барабане Н б .
Средний уровень воды должен поддерживаться постоянным при изменении
нагрузки. Принято, что максимально допустимые отклонения уровня воды в
барабане составляют ± 100 мм от среднего значения, установленного заводомизготовителем. Средний уровень может не совпадать с геометрической осью
барабана. Максимально
эксплуатации.
допустимые
отклонения
уточняются
в
процессе
Снижение уровня ниже видимой части водомерного стекла, устанавливаемого
на барабане котла, считается «упуском» воды, а превышение его верхней
видимой части — «перепиткой». Расстояние между этими критическими
отметками составляет 400 мм.
Снижение уровня ниже места присоединения опускных труб
циркуляционного контура может привести к нарушению питания и
охлаждения водой подъемных труб (см. рис. 11.1), нарушению их прочности в
местах стыковки с корпусом барабана, а в наиболее тяжелом случае —
пережогу.
Чрезмерное повышение уровня может привести к ухудшению действия
внутрибарабанных сепарационных устройств, преждевременному заносу солями
пароперегревателя, а также к забросу частиц воды в турбину,
что
может
явиться причиной тяжелых механических повреждений ее ротора и лопаток.
Снабжение барабана водой осуществляется по одной и, реже, двум ниткам
трубопроводов питательной воды, одна из которых служит резервной.
Отклонение уровня воды в барабане от среднего значения характеризует
1.наличие небаланса между притоком питательной воды и расходом пара;
2.оно происходит также вследствие изменения содержания пара в
пароводяной смеси подъемных труб за счет колебаний давления пара в
барабане или изменений тепловосприятия испарительных поверхностей
нагрева.
Изменение уровня под действием небаланса:
F(ρв – ρп) = dHб(t) / dt = Dп.в. – Dп.п
(11.13)
где F — площадь зеркала
испарения, м2; ρв, ρп — плотность воды
насыщенного пара, кг/м3; Dп.п и Dп.в — расходы пара и воды, кг/с.
Приняв (F(ρв – ρп)) / D0 п.в. = 1/ kи ;
и
(Dп.в. – Dп.п) / D0 п.в. = x
и перейдя к безразмерным величинам, после интегрирования (11.13) получим
t
y (t) = kи ∫ x (t) dt
(11.14)
0
Следовательно, по динамическим свойствам канала небаланс расхода воды и
пара — уровень в барабане является интегрирующим звеном.
W(p) = kиe-pτ / p
(2.22)
Из уравнения (11.14) можно определить время прохождения уровня от
минимального Нбмин до максимального Нбмакс допустимого значения при
ступенчатом возмущении небалансом:
∆t = F(ρв – ρп) ( Hбмакс – Hб мин) / (Dп.в. – Dп.п)
(11.15)
Кривая переходного процесса по уровню в барабане при возмущении расходом
питательной воды для парового котла (420 т/ч) приведена на рис. 11.17, а.
Динамика этого же участка при возмущении расходом пара показана на рис.
11.17,6.
Выпуклость начального участка кривой разгона при возмущении нагрузкой
(увеличением) объясняется снижением давления пара, в свою очередь это
приводит к увеличению паросодержания в подъемных трубах циркуляционного
контура и росту уровня. Описанное явление носит название набухания или
вспучивания.
Схема автоматического регулирования. Автоматический регулятор должен
обеспечить постоянство среднего значения уровня независимо от нагрузки
парового котла и других возмущающих воздействий. В переходных режимах изменение уровня протекает довольно быстро [см. (11.15)], поэтому регулятор
питания 3 должен поддерживать постоянство соотношения расходов
питательной воды и пара. Эту задачу выполняет трехимпульсный регулятор
питания (рис. 11.18). Регулятор 3 перемещает клапан 4 при появлении сигнала
небаланса между расходами питательной воды Dп.в и пара Dп.п. Помимо того, он
воздействует на положение питательного клапана при отклонениях уровня от заданного значения Нб. Данная схема имеет широкое применение на крупных
энергетических барабанных паровых котлах.
РЕГУЛИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА КОТЛОВОЙ ВОДЫ
Характеристика участка регулирования.
Химический состав воды, циркулирующей в барабанных паровых котлах,
оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной или
безремонтной кампаний. К основным показателям качества котловой воды
относятся общее солесодержание в пересчете на концентрацию
NаС1, мг/кг, и
избыток концентрации фосфатов (содержание ионов РО -34, мг/кг) .
Повышение общего солесодержания приводит к уносу солей котловой воды
в пароперегреватель и турбину.
Недостача фосфатов вызывает интенсивный процесс накипеобразования на
внутренних поверхностях экранных труб, что приводит к ухудшению их
охлаждения пароводяной смесью, перегреву в местах образования накипи и в
конечном итоге к пережогу.
Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы
осуществляется непрерывной и периодической продувками из барабана в
специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой восполняются питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане.
Периодическая продувка служит для удаления скоплений шлама в нижних
коллекторах, производится 1—2 раза в смену и, как правило, не
автоматизируется.
Непрерывная продувка служит для удаления избытка солей NаС1 и SiO2,
скапливающихся в котловой воде в процессе парообразования. Расход воды
непрерывной продувки колеблется в пределах 0,5—2 % максимальной производительности парового котла.
По своим динамическим свойствам этот участок регулирования типичен для
тепловых инерционных объектов. Время запаздывания τ при нанесении
возмущения расходом пара или количеством продуваемой воды определяется в
основном инерционностью измерительных устройств и составляет 1—3 мин;
постоянная времени Т= 10 - 40 мин в зависимости от типа парового котла.
Схема автоматического регулирования. На паровых котлах электростанций
предусматривается автоматическое регулирование непрерывной продувки путем
воздействия регулятора на регулирующий клапан на линии непрерывной
продувки. Обычно применяется двух- или трехимпульсная схема регулирования
(рис. 11.19).
Рис. 11.19. Регулирование водного режима барабанного парового котла:
а — схема регулирования продувки с трехимпульсным регулятором;
б — принципиальные схемы регулирования продувки и ввода фосфатов; 1 — барабан; 2 —
регулятор продувки; 3 — импульсатор расхода пара: 4 — пусковое устройство; 5 —мерный бак;
6—плунжерный насос; 7 — корректирующий прибор
В первой схеме (рис. 11.19,а), помимо корректирующего сигнала по
солесодержанию, на вход ПИ-регулятора 2 поступает сигнал по расходу
продувочной воды Dпр и сигнал по расходу пара Dп.п.
В некоторых случаях непрерывная продувка определяется не общим
солесодержанием котловой воды, а концентрацией кремниевой кислоты. При
этом поддержание концентрации кремниевой кислоты в допустимых пределах
гарантирует поддержание в пределах нормы и общего солесодержания
котловой воды. Однако прямое и непрерывное измерение концентрации
кремниевой кислоты в настоящее время еще не освоено.
Содержание солей SiО2 в котловой воде оценивается по косвенным показателям:
- паровой нагрузке
- количеству продуваемой воды.
При этом зависимость между содержанием кремниевой кислоты, паровой
нагрузкой и непрерывной продувкой устанавливается по результатам
специальных теплохимических испытаний. Автоматическое регулирование
продувки в этом случае осуществляется по двухимпульсной схеме (рис.
11.19,б).
Для выполнения условий безнакипной работы поверхностей нагрева и
поддержания требуемой щелочности котловой воды барабанный котел
оснащается
аппаратурой, регулирующей ввод фосфатов. Концентрация фосфатов
РО-34 должна поддерживаться в пределах 10—20 мг/кг с точностью до ± (3—
5) мг/кг при бесступенчатом испарении, а при ступенчатом испарении в
пределах 5—10 мг/кг
в чистом отсеке и до 75 мг/кг в соленом отсеке . Требуемая
концентрация РО-34 устанавливается в зависимости от паровой нагрузки Dп.п
путем ввода фосфатов в чистый отсек барабана в соответствии с
принципиальной схемой (рис. 11.19,б).
Мерный бак 5 заполняется раствором фосфата натрия крепостью 5 г/кг.
Сигнал по расходу пара поступает на расходомер , электромеханический
интегратор которого используется в качестве импульсатора 3, воздействующего
через пусковое устройство 4 на включение и отключение плунжерного
фосфатного насоса 6. При увеличении паровой нагрузки возрастает
продолжительность цикла включения фосфатного насоса и наоборот. Обычно
такая система ввода фосфатов применяется совместно с двухимпульсной
системой непрерывной продувки, изображенной на этой же схеме. Поэтому
вводимые в барабан фосфаты находятся в постоянной зависимости от
паровой нагрузки, а их содержание в котловой воде определяется непрерывной
продувкой и концентрацией подаваемого раствора фосфата натрия, которая должна быть неизменной. Требуемые соотношения между количеством
фосфатов, паровой нагрузкой и непрерывной продувкой устанавливаются по
результатам теплохимических испытаний.
Автоматизация непрерывной продувки и ввода фосфатов облегчает труд
обходчиков оборудования, позволяет сократить трудоемкий лабораторный
анализ качества котловой воды, ведет к увеличению срока безремонтной
службы основного оборудования.