Вопрос № 168 Влияние отложений на температурный ре­жим поверхностей нагрева.

В эксплуатации почти всегда су­ществует потенциальная угроза образования отложений примесей, находящихся в воде в растворенном и взвешенном состояниях.

При наличии отложений на внутренней поверхности нагрева температура стенки опре­деляется по формуле

Чем  слой отложений и  их теплопроводность тем термическое сопротивление переходу теплоты от стенки к рабочей среде через этот слой   температура стенки. Теплопроводность отложений зависит от состава примесей в во­де и колеблется в очень широких пределах: от 0,1—0,5 Вт/(м-К) для минеральных и до 3—5 Вт/(м-К) для железоокислых отложе­ний. Поскольку теплопроводность отложений существенно < теплопроводности метал­ла, поэтому даже небольшие отложения при толщине слоя в десятые доли миллиметра и интенсивном обогреве, характерном для то­почных экранов, могут приводить к высоким значениям температур, недопустимым по условиям надежной работы металла поверх­ностей нагрева. Слой отложений растет со временем работы агрегата, и это ограничивает длительность непрерывной его работы. По­этому одной из важнейших задач является предотвращение или ограничение образования отложений на поверхностях нагрева со сторо­ны рабочей среды.

Вопрос № 169 Классификация обогрева и охлаждения поверхностей нагрева. Три области теплообмена парового котла.

В котлах, использующих органическое топливо, условно можно выделить три области теплообмена. Первая область теплообме­на охватывает поверхности, расположенные в ТК — топочные экраны, полу­чающие теплоту излучением. Важнейшим фактором теплообмена в этой области явля­ется характер распределения теплового пото­ка по высоте ТК и по периметру сечения экранных.

Вторая область теплообмена охватывает полурадиационные поверхности, располагае­мые в зоне достаточно высоких газовых тем­ператур (1200—800°С), где еще существенно излучение газовых объемов. Это главным об­разом ширмовые поверхности нагрева и на­стенные экраны поворотной камеры.

Характерной особенностью третьей обла­сти является тепловосприятие поверхностей нагрева преимущественно конвекцией. В этой зоне с относительно невысокой температурой продуктов сгорания (300—900°С на входе в конвективную шахту и до 100—150ºС на вы­ходе из нее) располагаются конвективные по­верхности нагрева: ЭК, ВЭП, отдельные пакеты п/п. Эти поверхности нагрева конструируют­ся с плотным шагом труб — малыми газовыми объемами м/у ними. В этих условиях доля лучистого межтрубного излучения продуктов сгорания мала.

выделяемая тепло­та должна интенсивно отводиться через по­верхность нагрева. Это обеспечивается непре­рывным движением рабочей среды с опреде­ленной скоростью.

Движение пароводяной смеси, а ⇒, и охлаждение парообразующих труб паровых котлов различных систем организуется по-разному.

В агрегатах с естественной циркуляцией па­роводяная смесь перемещается в  движущего напора естественной циркуляции, возникающего при обогреве труб. Массовая скорость на входе в парообразующие трубы с  нагрузки сначала резко  и после достижения максимального зна­чения почти стабилизируется или даже не­сколько  из-за того, что  парообразование при большом удельном объеме пара приводит к  сопротивления труб.

В установках с многократной принуди­тельной циркуляцией движение воды и паро­водяной смеси в парообразующих трубах осу­ществляется насосом принудительной цирку­ляции, поэтому независимо от нагрузки мас­совая скорость рабочего тела почти постоянна.

В агрегатах прямоточного типа массовая скорость пропорциональна нагрузке. При малой нагрузке массовая скорость может оказаться недопустимо низкой, что мо­жет привести к повреждению труб из-за их перегрева. Приходится ограничивать  нагрузки не ниже 30% номинальной паропроизводительности.

Комб. котлы в которых движение рабочего тела организовано по принципу многокртной при­нудительной циркуляции при малой на­грузке и принципу прямоточности при большой нагрузке. В режиме многократной принудительной циркуляции массовая ско­рость выражается суммой ординат аб — мас­совой скорости, соответствущей рециркуляции через парообразующие поверхности, и бв- массовой скорости в ЭК и п/п по прямоточной схеме. С перехо­дом на прямоточный режим массовая ско­рость одинакова во всех поверхностях нагрева водопарового тракта — ордината а'в'. Та­ким образом, комбинированная система цир­куляции обеспечивает надежное охлаждение всех поверхностей нагрева независимо от на­грузки. В ЭК и п/п соответственно вода и пар движутся при­нудительно и однократно.

Тепловое состояние труб водопарового тракта котла в зависимости от соотношения количества подведенной теплоносителем теп­лоты к наружной пов–ти и отведенной теплоты с рабочей средой от внутренней по­в–ти. В  одновременно проте­кающих процессов подвода и отвода теплоты в каждой точке пове–и нагрева устанав­ливается свое тепловое состояние, обусловли­вающее соответствующий уровень t. В совокупности t пов–ти нагрева в различных точках образует темпе­ратурное поле. Различают температурное поле вдоль дви­жения рабочей среды, т. е. по длине труб, полагая их обогрев равномерным по всему периметру, и температурное поле в попереч­ном сечении этих труб, имея в виду ее одина­ковый обогрев или неодинаковый отвод теп­лоты по периметру.