Комбинированных установках

Применение комбинированных пароводогрейных котлов, выдающих одновременно горячую воду и пар, сильно упрощает тепловую схему котельной и уменьшает габариты здания котельной.

Технико-экономические исследования, проведенные институтом ВНИПИэнергопром, показывают, что широкое применение блочных схем на промышленно-отопитель-ных ТЭЦ непосредственно связано с созданием и освоением промышленностью эффективных и надежных пиковых источников технологического пара, в первую очередь комбинированных пароводогрейных котлов. При наличии такой пиково-резервной котельной блочные про-мышленно-отопительные ТЭЦ должны комплектоваться, как правило, котлами производительностью

Имеющийся уже опыт постройки и эксплуатации комбинированных пароводогрейных агрегатов в нашей стране показывает, что наиболее простыми и перспектив-. ными для массового изготовления являются агрегаты, создаваемые на базе серийных прямоточных водогрейных котлов, снабженных экранными панелями с вертикальным расположением труб. Такие экранные панели могут без затруднений выключаться из гидравлического контура водогрейного котла и переводиться в парообразующие контуры с естественной циркуляцией, включенные на выносные циклоны. Обеспечение эксплуатационной надежности работы таких контуров, так же как и осуществление правильной схемы включения их на выносные циклоны, достигается при соблюдении ряда определенных мероприятий, правильности гидравлических расчетов и выбора соединительных трубопроводов.

В настоящее время накоплен богатый опыт также по эксплуатации, исследованиям, расчетам и конструированию выносных циклонов различных типов. Изучение указанного материала позволит избежать всякого рода ошибок при включении независимых экранных контуров и поможет обеспечить высокую экономию металла и трудозатрат при создании парообразую- • щих контуров в комбинированных пароводогрейных котлах.

В настоящее время безбарабанные парообразующие контуры е естественной циркуляцией успешно применяются в новых комбинированных пароводогрейных агрегатах, построенных Дорогобужским котельным заводом на базе серийных водогрейных котлов. Безбарабанная схема, хорошо проверенная в результате успешной безаварийной работы промышленных котлов в течение многих лет, может быть в настоящее время рекомендована к широкому применению при постройке серийных промышленных котлов малой и большой мощности. В мощных котлах повышенного и высокого давления с естественной циркуляцией при применении безбарабанных схем обеспечивается значительная экономия металла за счет уменьшения толщины стенок выносных циклонов и уравнительных емкостей по сравнению с толщиной стенок барабанов большого диаметра: кроме того, обеспечиваются высокая маневренность и быстрота прогрева и пуска таких агрегатов при сохранении в них обычной естественной циркуляции.

лых нагрузках постоянного небольшого избытка воздуха в топке, что является большим преимуществом этого типа горелочного устройства, особенно в водогрейных котлах или комбинированных пароводогрейных агрегатах, работающих с большим колебанием нагрузки. Следует, однако, отметить, что одновременное применение ротационных форсунок и форсунок с механическим или па-ромеханическим распыливанием мазута в пиковых или централизованных котельных нежелательно, так как в этом случае сильно усложняются сооружение и эксплуатация мазутного хозяйства в связи с требованиями подачи мазута различного давления и разной температуры подогрева.

Для пусковых котельных ТЭС с мощными блоками по техническим условиям, составленным институтом Теплоэлектропроект, суммарные тепло'производительности комбинированных пароводогрейных котлов должны составлять 40 и 55 Гкал/ч, причем в каждой пусковой котельной устанавливается не менее трех котлов. При работе в паровом режиме котлы должны выдавать минимальное количество теплоты к виде горячей воды.

Все приведенные ниже технические решения и исследования тепловых характеристик работы комбинированных пароводогрейных котлов на базе серийных водогрейных котлов, разработанных ЦКТИ, выполнены кафедрой теоретической и промышленной теплотехники Всесоюзного заочного политехнического института и Дорогобужским ко-

При изготовлении новых комбинированных пароводогрейных котельных установок на базе водогрейных котлов ПТВМ-30-М целесообразно верхние и нижние коллекторы фронтового и заднего топочного экранов выполнять вынесенными из пределов боковых экранных панелей, как это и было осуществлено в прежней конструкции водогрейного котла типа ПТВМ-30. В этом случае обеспечивается свободный доступ к торцам коллекторов, что позволяет осуществлять нормальное включение рециркуляционных и опускных труб заднего и 'фронтового экранов без разводки труб бокововых экранов. При таком расположении коллекторов удается избежать дополнительного дренажа нижних петель опускных и рециркуляционных труб. Все рассмотренные ниже варианты комбинированной выработки пара и горячей воды на базе водогрейных котлов ПТВМ-30-М предусматривают включение в парообразующие контуры всех топочных экранов, причем в отличие от модернизированного котла КВП-30 (см. рис. 6.1) в парообразующем контуре устанавливаются

запас питательной воды и соответственно циркуляционная надежность парового контура в отношении упуска воды повышаются на 50%, что является также очень существенным преимуществом безбарабанного варианта, так как известно, что основной причиной циркуляционных аварий в барабанных котлах является (по статистическим данным Госгортехнадзора) упуск воды в котлах низкого и среднего давления. Кроме того, следует отметить, что при применении барабанного варианта практически чрезвычайно трудно осуществить ввод в барабан труб, подводящих пароводяную смесь из верхних коллекторов экранов. Каркас серийного водогрейного котла также должен быть пересчитан и усилен, так как нагрузка от барабана, наполненного водой, увеличивается больше чем на 100 т. Все приведенные выше расчеты и данные позволяют считать, что оптимальным решением при создании сепа-рационных устройств для этих комбинированных котлов является безбарабанный вариант, который в настоящее время нашел успешное применение в работающих комбинированных пароводогрейных агрегатах, построенных Дорогобужским котельным заводом на базе серийных водогрейных котлов типов ПТВМ-30-М и КВ-ГМ-100.

Применение в тепловых схемах котельных таких больших поверхностных подогревателей значительно увеличивает металлоемкость комбинированных котлов, что по технико-экономическим соображениям не может быть признано целесообразным. Установка поверхностных подогревателей является допустимой лишь в случае небольших расходов пара, когда его необходимо конденсировать. Поэтому в каждом отдельном случае комбинированный котел должен обеспечивать возможность глубокого независимого регулирования паровой и водо-трейной нагрузок. При широком применении крупных комбинированных пароводогрейных агрегатов, в которых мощность паровых контуров достигает 40—'100 т/ч и выше, установка общих поверхностных по-

Конечно, теплоту этих газов мижно использовать для целей теплофикации аналогично тому, как это описано в предыдущем параграфе, однако высокий ее потенциал (большая работоспособность) позволяет применить ее и для производства энергии в комбинированных установках.

В комбинированных установках с реакторами ВГР гелий сначала охлаждается от 1000° С до 800° С в технологических теплообменниках, в которых происходит химический процесс, а затем используется в энергетической установке. Возможность получения в подобных установках дешевых восстановительных газов позволит осуществить коренное усовершенствование металлургического производства, т. е. получить губчатое железо из руды методом прямого восстановления [5]. При еще более высоких температурах гелия в реакторах ВГР возможно сочетание их с магнитогидродинамическим (МГД) преобразованием тепловой энергии непосредственно в электрическую.

Турбинные установки на ядерном топливе, солнечной и геотермальной энергии. Ядерный реактор в комбинированных установках является источником тепло-

Масло турбинное Тп-22 употребляется для паровых турбин с частотой вращения 50 с~х и более, масло Тп-30 — для низкооборотных турбин. Турбинное масло Тп-46 служит для смазки механизмов ГТЗА. В судовых газотурбинных установках легкого типа обычно применяют масло по ГОСТ 10289—62. Масло М22 рекомендуется для смазки редукторов и паровых турбин в комбинированных установках.

В комбинированных установках достигается лучшее использование мощности воздуходувных машин; приёмники, работающие под давлением, по своей конструкции проще работающих под вакуумом; отправка патронов возможна как из конечных, так и из промежуточных пунктов. В отношении пропускной способности, простоты обслуживания и надёжности в работе комбинированные установки уступают всасывающим.

Все сказанное приводит к заключению, что в комбинированных установках задачи охлаждения проточной части газовых и газопаровых турбин могут и должны решаться иначе, нежели в обычных ГТУ, а именно путем широкого использования водяного пара не только в качестве рабочего тела, но и в качестве охлаждающего агента. Это, в свою очередь, естественно, требует углубленных исследований и проектирования специальных турбин для комбинированных установок.

В комбинированных установках приходится сталкиваться с теплообменом в сжимаемых потоках. Это отчасти относится к высоконапорным парогенераторам, в которых газы могут двигаться с большой скоростью. Но еще большее значение эти вопросы . приобретут в том случае, если будут реализованы турбины с интенсивным охлаждением деталей паровым потоком.

Отсюда следует вывод, что применение в комбинированных установках высокотемпературных газовых турбин будет сопровождаться заменой высоконапорных парогенераторов котлами-утилизаторами, работающими при сверхкритических давлениях. Низкие температуры газов сделают неактуальными большинство трудностей, препятствующих применению сверхкритических параметров в обычных паросиловых установках.

Представляется правильным рассматривать применение высокотемпературных турбин в комбинированных установках

Из графиков видно, что в комбинированных установках с большим относительным количеством впрыскиваемой воды оптимальная степень повышения давления стгпвыше, нежели в обычных ГТУ.

В обычных паросиловых и газотурбинных установках теплообмен происходит при малых скоростях, позволяющих пренебречь кинетической энергией рабочего тела по сравнению с его теплосодержанием. В комбинированных установках с впрыском воды в газовый тракт теплообмен может возникнуть при значительных скоростях поступательного движения. В некоторых из ранее рассмотренных системах охлаждения лопаточного аппарата неизбежен теплообмен в сжимаемом потоке. Процессы теплообмена в сжимаемых потоках будут приобретать все большее практическое значение в связи с техническим прогрессом.