Высоконапорных парогенераторов

В условиях парокотельной установки выработку необходимой механической энергии может осуществлять паровой двигатель (рис. 7-7), срабатывающий теплоперепад между давлением в котле и давлением пара, направляемого к потребителю. Для котельных установок значительной паропроизводительности можно использовать основные элементы оборудования, применяющиеся в обычных парогазовых установках (высоконапорные парогенераторы, воздушные компрессоры, паровые турбины).

При расчете котлов под наддувом, включая высоконапорные парогенераторы, для определения по рис. VI1-1 значения Re должна использоваться в качестве расчетной скорость, приведенная к давлению 760 мм рт. ст. (см. п. 1-9).

Динамивеское давление лд= -н-р, входящее в формулы (1-3) и (1-4), может определяться для всех котлов, включая высоконапорные парогенераторы, по рис. VII-2, построенному для сухого воздуха при давлении 760 мм рт. ст. При обычных расчетах можно и для дымовых газов определять значение йд по рис. VII-2.

2-62. Для котлов с наддувом, включая высоконапорные парогенераторы, во всех случаях сопротивление тракта принимается равным сумме сопротивлений воздушного и газового участков тракта. Перепад полных давлений в тракте определяется по формулам (3-18); поправка на давление в тракте вводится по п. 3-21.

Для котлов под наддувом, включая высоконапорные парогенераторы, поправка на давление к сумме сопротивлений (без самотяги) всего тракта, т. е. газового и воздушного его участков, вводится в виде общего множителя 760//1Эф. Величина йэф определяется по формуле (3-14).

В тех случаях, когда давление на выходе из котельной установки ра превышает атмосферное более чем на 200 мм вод. ст. (высоконапорные парогенераторы),

Перед Второй мировой войной в Германии были разработаны для кораблей высоконапорные парогенераторы также с принудительной циркуляцией, но с поперечным обтеканием трубных пакетов дымовыми газами. Во Франции в этот же период были созданы и установлены на нескольких кораблях высоконапорные парогенераторы «Сюраль» с естественной или принудительной

Перед Второй мировой войной в ВМФ Франции имелись корабли (линкоры, крейсеры, эсминцы, потопленные впоследствии французами в Тулонском заливе) с ВПГ типа «Сюраль» с естественной и принудительной циркуляцией. В топках этих парогенераторов сжигался мазут. Высоконапорные парогенераторы Форка-уфа с принудительной циркуляцией были также разработаны для эсминцев в Германии. В США имеется опыт применения на кораблях ВПГ, сжигающих легкие топлива. Кроме уменьшения веса и габаритов и экономии топлива (за счет более низкой температуры уходящих газов) применение ВПГ на кораблях дает еще важное преимущество — малую высоту парогенераторов, позволяющую размещать их под броневой палубой, что увеличивает срок службы энергетической установки.

2tt Высоконапорные парогенераторы с естественной циркуляцией

3i Высоконапорные парогенераторы с многократной принудительной циркуляцией

4. Высоконапорные парогенераторы прямоточного типа

Для топочных камер высоконапорных парогенераторов, работающих при высоких тепловых нагрузках топочного объема и под давлением, Я. П. Сторожуком была установлена зависимость вида:

шенным по сравнению с формулой (5-27) значениям оптической толщины тс. Наоборот, в области больших а, характерных для условий работы топок высоконапорных парогенераторов и камер сгорания ГТУ, более высокие т0 получаются при расчете по формуле (5-27). При сжигании газа, как уже указывалось выше, также может образовываться светящееся пламя, особенно в условиях плохого перемешивания топлива с воздухом в корне факела. В практических условиях работы топочных камер на газообразном топливе всегда имеет место некоторая светимость факела, связанная главным образом с неравномерностью распределения воздуха между горелками и неполнотой перемешивания. В этих условиях расчет оптической толщины потока образующихся в факеле пламени сажистых частиц можно, как и для мазута, проводить по формулам (5-26), (5-27). Соответствующее снижение уровня концентрации сажистых частиц в факеле, связанное с переходом от мазута к газу, учитывается в данном случае более низкими значениями отношения СР/НР. В то время как для мазутов характерными являются значения СР/НР, близкие к 8, для газо-

Изменение объема светящейся части факела начинается лишь по достижении определенных значений скорости воздуха на выходе из горелки. При высоких скоростях воздуха горение, протекающее вблизи диффузионной области реакции, обусловливает независимость размеров факела от количества сжигаемого топлива. Поэтому эффект изменения условий теплоотдачи возникает только при сравнительно низких дутьевых форси-ровках горелок. В этом отношении условия работы топок стационарных паровых котлов существенно отличаются от условий работы высоконапряженных топочных камер, в частности топок корабельных котлов и высоконапорных парогенераторов.

условий работы высоконапорных парогенераторов и топок корабельных паровых котлов, можно принять для мазута т) = 0,85.

оценки происшедшего в последние годы пересмотра вопроса о полноте сжигания газа необходимо взглянуть на дело с несколько иных позиций. Природный газ является идеальным горючим материалом и поэтому предъявляет к топочной технике более низкие требования, чем любое другое топливо. Во избежание неправильного понимания оговоримся, что речь здесь идет о глубине сгорания, но не о вопросах теплообмена. Известно, что относительно малозатратными приемами газ можно сжечь с теплонапряжениями, измеряемыми миллионами ккал/м3 • ч. В качестве примера сошлемся на работы ЦКТИ по камерам сгорания высоконапорных парогенераторов (Л. 4-15]. При ограниченных скоростях воздуха (40—65 м/сек) практически полное сгорание газа было достигнуто в камерах с тепловым напряжением 2—6 млн. ккал/м3 • ч • ата и коэффициентом избытка воздуха 1,15. Следует подчеркнуть, что сложность организации рециркуляционных токов и близость холодных поверхностей существенно усложняли задачу и требовали принятия таких новых для котельной практики элементов, как стабилизаторы воспламенения.

4-15. Поляцкин М. А., Св я теки и 3. М., Т а ее О. А., Борштейн М. М., Сжигание природного газа в топках высоконапорных парогенераторов, Сб. «Теория и практика сжигания газа», изд-ва «Недра», 1964.

За рубежом в последнее время также стали уделять значительное внимание комбинированным парогазовым циклам как средству создания энергетических установок высокой термической эффективности. Не ограничиваясь многочисленными проектными разработками, там вот уже несколько лет назад начали создавать и действующие установки [Л. 1-13]. Наряду с установками, предусматривающими применение высоконапорных парогенераторов, получили признание и схемы со сбросом отходящих газов ГТУ в топочную камеру котла, газоходы которого находятся под атмосферным давлением [Л. 1-14]. Следует, однако, отметить, что последний тип комбинированных установок, полностью воспроизводя комбинированный термодинамический цикл, осуществляемый в установках с высоконапорными парогенераторами, уступает ему по ряду технических показателей. Рассматриваются и возможности полузамкнутых схем [Л. 1-15].

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.

Применение комбинированного парогазового цикла вместо паросиловой установки с паровыми турбинами той же мощности и тех же параметров снижает удельный расход топлива примерно на 6—12% при использовании высоконапорных парогенераторов и на 4—8% при установке предвключенной газовой турбины.

Парогазовые установки с высоконапорными парогенераторами, как отмечалось в § 2-2, обладают определенными термодинамическими преимуществами по сравнению с установками, имеющими предвключенные газовые турбины. Кроме того-, применение высоконапорных парогенераторов обеспечивает сокращение капитальных затрат, обусловленное малыми габаритами котельного оборудования. По данным А. Н. Ложкина, металловложения на всю установку можно сократить на 25% [Л. 1-12]. Однако освоение подобных установок зависит от создания мощных высоконапорных парогенераторов, способных обеспечить устойчивую и надежную работу всего энергетического комплекса.

Большой комплекс работ по созданию высоконапорного парогенератора для энергетических парогазовых установок был проделан в ЦКТИ А. Н. Ложкиным, М. И. Корнеевым и др. Были разработаны принципиальные конструктивные схемы высоконапорных парогенераторов производительностью 50, 120 и 430 т/ч.