Высоконапорного вентилятора

Парогазовая установка с высоконапорным парогенератором (ПГУ с ВПГ). Схема установки и ее идеализированный цикл в диаграмме s — Т изображены на рис. 6.15. Компрессор подает воздух в топку высоконапорного парогенератора (ВПГ), где сгорание топлива происходит под повышенным давлением. Газовая турбина работает на продуктах сгорания, уходящих из ВПГ, и помимо компрессора отдает энергию полезной нагрузке. Пар, генерируемый в ВПГ, приводит в движение паровую турбину. Газ, образовавшийся в топке при малом значении коэффициента избытка воздуха, имеет высокую температуру Т'3.

Чаще рассматриваются две схемы ПГТУ. В одной — топка котла (высоконапорного парогенератора) работает под давлением 4—10 бар, выполняя одновременно роль камеры сгорания ГТУ, получающийся же пар отдает свою энергию в паровой турбине. В другой схеме в камеру сгорания ГТУ подается порядка 20% всего топлива, используемого в установке. Отработав в газовой турбине, продукты сгорания, содержащие до 12% кислорода, поступают при почти атмосферном давлении в топку котла (низконапорного парогенератора), куда вводится остальное топливо, которое может быть любого вида и качества. Вторая схема называется «со сбросом газов в котел», ПГТУ, выполненные по ней, имеют в 2—3 раза большие габариты и меньшую экономичность. Переворот в теплоэнергетической технике произвела бы схема, в которой котельный агрегат вообще бы был исключен (или, как говорят, заменен котлом «контактного типа»), а в камере сгорания готовился бы не газ, а парогаз — за счет впрыска в нее для охлаждения вместо избыточного воздуха соответствующего количества воды. Парогаз поступал бы в парогазовую турбину, а отработавший пар из него мог бы конденсироваться и возвращаться обратно «в цикл». Здесь, конечно, немало своих проблем (см. [67]), но заманчив результат — исключение такой сложной, громоздкой и дорогостоящей установки, как котельная, и повышение экономичности за счет расширения температурного интервала.

двух парогазовых энергоблоков (станционных № 15 и 16) мощностью по 225 МВт каждый в составе; паровой турбины типа Т-180-130 на блоке № 15 и К-200-130 на блоке № 16, газовой турбины типа ГТ-45-850 и высоконапорного парогенератора производительностью 600 т/ч. После ввода этих двух парогазовых блоков на Сургутской ГРЭС ее мощность превысит 3 млн. кВт. Отработка в эксплуатации таких блоков, обеспечивающих экономию топлива на 8—10% и снижающих объем строительно-монтажных работ, открывает возможности широкого их применения на ряде электростанций Тюменской области, обеспеченных газообразным топливом, в том числе на Уренгойской ГРЭС, где намечено установить 10 таких блоков, но с паровыми турбинами К-210-130.

Предусматривается производство высоконапорного парогенератора типа ВПГ-600 для парогазовых установок мощностью 250 МВт. Этот парогенератор разрабо-

Схемы с высоконапорным парогенератором разрабатываются с 1946 г. в ЦКТИ и в настоящее время реализованы в двух энергетических установках [3, 4]. Эти установки могут быть эффективными до определенных значений начальных температур газа. С ростом рабочей температуры газа неуклонно возрастает доля концевых поверхностей парогенератора. Тем самым сокращаются положительные факторы, связанные с применением высоконапорного парогенератора. Кроме того, увеличение температуры

На рис. 1-3, в показана схема высоконапорного парогенератора «Велокс», которую, очевидно, можно рассматривать как частный случай схемы по рис. 1-3, б в условиях, когда полезная работа реального газового цикла равняется необратимым потерям механической энергии в газовом тракте и в механизмах парогенераторной установки.

Рассмотрим эту схему, несколько напоминающую схему парогазовой установки по рис. 1-3, б. Как и там, компрессор подает воздух в камеру сгорания высоконапорного парогенератора. Но в отличие от обычных парогазовых установок температура уходящих газов за этим котлом может быть более низкой. Далее эти газы охлаждаются в «мокром» водяном экономайзере, где благодаря повышенному давлению может конденсироваться значительная часть водяных паров, образовавшихся при сгорании топлива. После отделения влаги в сепараторе осушенные газы расширяются до атмосферного давления в турбине, которая в данном случае выполняет функции детандера. Для привода наддувного агрегата, помимо детандера, служит приводной двигатель. Если мощность этого двигателя будет достаточной, то температура уходящих газов может оказаться даже ниже температуры атмосферного воздуха. Таким образом, цикл теплового насоса позволяет не только полностью использовать химическую энергию топлива, но и утилизировать некоторое количество физического тепла атмосферного воздуха, используемого для горения. Реали-

должно, как правило, сопровождаться отказом от парогазовой схемы ЦКТИ и заменой ее бинарной схемой, а также заменой, высоконапорного парогенератора котлом-утилизатором.

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.

На рис. 6-5 показана схема парогазовой ТЭЦ, разработанная в ЛПИ (обозначения — см. рис. 6-1). Продукты сгорания после высоконапорного парогенератора поступают непосредственно в водяной экономайзер 5, нагревающий питательную воду. Далее газы охлаждаются в теплофикационном экономайзере 7, где частично конденсируются водяные пары. После отделения капельной влаги в сепараторе 5 газы расширяются до атмосферного давления в детандере 9, который здесь заменяет газовую турбину 2 на схеме рис. 6-1. Пар сначала расширяется в турбине 10, приводящей в действие компрессор, а затем в турбине 11, вращающейся на генераторном валу.

К настоящему времени в Советском Союзе уже накоплен значительный опыт в проектировании, изготовлении и монтаже подобных парогазовых установок (ПГУ). Центральным котлотурбинным институтом (ЦКТИ) [1] разработаны комбинированные ПГУ мощностью N3 = 150— 200 Мет. В этих установках давление в газовом тракте Р = 1 ата, мощность газовой турбины 50 Мет, температура газа перед турбиной 1023° К. Установка представляет собой блок, состоящий из паровой турбины и высоконапорного парогенератора с двумя перегревателями мощностью 150 Мет. При расчетных параметрах (Р = 130 ата; Т = 840° К) к.п.д. комбинированной ПГУ достигает 42%. Затраты металла на 40% меньше, чем для котельного агрегата аналогичной мощности. На такую же величину одновременно сокращаются и капитальные вложения. Установка мощностью 200 Мет будет введена в строй на одной из электростанций СССР.

Сопла возврата- уноса расположены в боковых стенах топки. Возврат уноса из бункера под пароперегревателем и котельным пучком осуществляется двумя воздушными эжекторами, работающими от высоконапорного вентилятора.

Для равномерного распределения воздуха по площади топки и ожижения слоя требуется установка воздухораспределительной решетки с относительно большим сопротивлением Дрр(Дрр =* 0,5Дреп) и высоконапорного вентилятора. Скорость воздуха необходимо поддерживать в относительно узком интервале (2-4 м/с - см. гл. 1).

Следует иметь в виду, что возможности улучшения работы ручных топок далеко еще не исчерпаны. Довольно существенно улучшает работу этих топок как в части самого процесса сжигания, так и в части удаления шлака применение «качающихся» колосников, имеющих некоторую свободу поворота около своей оси. Применение дутья там, где его нет, всегда дает большое улучшение работы ручных топок. Для ряда топлив, в первую очередь тех из них, которые имеют большой выход летучих веществ, очень полезен ввод небольшой части (около 5—10%) воздуха в виде вторичного дутья непосредственно в топочное пространство иод повышенным давлением от дополнительного высоконапорного вентилятора. Наконец, подогрев воздуха до 100— 150° С должен позволить значительно улучшить процесс горения влажных топлив на ручных решетках.

Эта скорость довольно велика и, вероятно, потребует высоконапорного вентилятора. Возможно, что скорость в модели можно будет снизить за счет эффекта квазиавтомодельности исследуемого канала. Для этого изготовленную модель необходимо продуть при нескольких скоростях и убедиться в отсутствии заметной зависимости числа Ей от числа Re.

Желание получить столь же простую топку, как паровозный стокер, но с меньшим расходом энергии на заброс топлива, привело к созданию в 1948—1949 гг. пневматических забрасывателей системы ВНИИТ, работающих от высоконапорного вентилятора с давлением воздуха 250—400 мм вод. ст. (рис. 3-12)

Следует отметить, что на первых порах пневматические забрасывающие аппараты казались многим нашим теплотехникам проще и надежнее механических. В связи с этим проводились длительные исследования, имевшие целью улучшить распределение топлива при пневматическом способе заброса, а также снизить напор забрасывающего воздуха до величины менее 120 мм вод. ст., чтобы исключить необходимость установки высоконапорного вентилятора и обходиться одним дутьевым вентилятором.

питателя 3 с храповым вариатором и угольного ящика 4. Барабан питателя приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. Сопловой аппарат показан на рис. 6-42. Воздух к нему подводится от высоконапорного вентилятора, который создает давление в раздающем коллекторе от 250 до 400 мм вод. ст. Общее регулирование расхода воздуха на пневмозаброс топлива осуществляется при помощи задвижки на входе в коллектор, а регулирование распределения воздуха по соплам — при помощи винтовых дросселей. Диаметр сопел для решеток длиной до 2 м выбирается равным 25 мм, а для решеток длиной от 2 до 4 м—-30 мм. Шаг между соплами составляет 100 мм. Количество сопел выбирается из расчета 4 шт. на 1 м ширины решетки.

Оценка возможной эффективности. Большое содержание горючих в уносе из слоевых топок, особенно в его крупных фракциях (40—90%), делает целесообразным возврат в топку частиц уноса, оседающих в газоходах котлоагрегата, а также улавливаемых в золоуловителе первой ступени. Для этой цели используются воздушные эжекторы, работающие от высоконапорного вентилятора. Унос отсасывается эжекторами из золовых бункеров или золовых карманов и вдувается по нагнетательным трубам в топочную камеру. Применяется также подмешивание собранного уноса к топливу или подача его самотеком по течкам на начальный участок цепной решетки.

Согласно расчетам, при содержании в углях с большим выходом летучих пылевых частиц (?> о.оэ = 5 % ) экономия тепла за счет возврата уноса может составлять 3 — 5%. Расход электроэнергии на привод высоконапорного вентилятора не превышает 1,7 — 4,5 кет.1 При сжигании тощих углей с ?>сц)9 = 10% и антрацитов достигается снижение потерь с уносом на 8 — 14%.

Наибольшие трудности представляет возврат осажденных частиц уноса из газоходов низко посаженных котлов (ДКВ, ДКВР и др.). так как необходимо устанавливать эжекторы внутри закрытых зольников, где за ними трудно наблюдать. На рис. 9-1 показано устройство возврата уноса к транспортабельному котлу ДКВР-6,5. Оно состоит из высоконапорного вентилятора типа I, раздающего воздушного коллектора и четырех ветвей трубопроводов с эжекторами. Нагнетательные трубы от эжекторов выходят в топку через ее заднюю стену на высоте 500 мм над решеткой и заканчиваются чугунными соплами. Сопла наклонены вниз к решетке на 10°. Это сделано для того, чтобы исключить попадание в них крупных кусков топлива, вылетающих из забрасывателей. Такая же схема сохраняется для транспортабельных котлов ДКВР-2,5, ДКВР-4 и ДКВР-10 (в низкой компоновке).

Паровое острое дутье позволяет обойтись без высоконапорного вентилятора, но оно требует расхода пара в количестве 0,5—1 % от паропроизводителыюсти котла и поэтому является неэкономичным по сравнению с воздушным.