книги из ГПНТБ / Катковская, К. Я. Надежность работы экранных труб парогенератора с естественной циркуляцией при нестационарных режимах учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

К. Я. КАТКОВСКАЯ

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ЭКРАННЫХ ТРУБ ПАРОГЕНЕРАТОРА C ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ

министерство Высшего и среднего специального

ОБРАЗОВАНИЯ СССР

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

К. Я. КАТКОВ СКАЯ

Утверждено

Учебно-методическим управлением МЭИ

в качестве учебного пособия для студентов

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ЭКРАННЫХ ТРУБ ПАРОГЕНЕРАТОРА C ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ

Редактор tö. Μ. ТРЕТЬЯКОВ

Надежность работы экранных труб парогенератора с естественной циркуляцией при нестационарных режимах

потребления агрегаты станции несут пониженные нагрузки.

Таким образом, переходные (нестационарные) режимы от

одной постоянной нагрузки парогенератора к другой неиз­

бежны.

Нарушение постоянной нагрузки парогенератора вызы­ вает несоответствие материального (соотношение объемов воды и пара) и теплового балансов (за счет выделения или поглощения тепла металлом и рабочей средой) и, как след­

ствие, приводит к изменению давления в нем. Форсирован­

ное увеличение или быстрое уменьшение паропроизводи­

тельности может сопровождаться большой скоростью изме­

нения (снижения или повышения) давления в парогенера­

торе.

Нестационарные режимы, следствием которых тоже яв­

ляются изменения давления в парогенераторе, могут быть в аварийных ситуациях. При внезапном сбросе нагрузки

турбогенератора с закрытием стопорных клапанов перед

турбиной давление в парогенераторе резко повышается.

В случае аварийного отключения от электрических сетей

одного или нескольких турбогенераторов значительно воз­

растают нагрузки на параллельно работающих агрегатах; это обусловливает увеличение расхода пара и снижение давления в парогенераторах.

Нестационарные режимы парогенератора могут быть и

при нарушении нормальной работы топочных устройств.

Так, например, при пониженных нагрузках парогенератора,

работающего на малореакционном топливе, может произой­ ти погасание факела, что при неизменном расходе пара на турбину приводит к падению давления. Аналогичное явле­

3

ние будет наблюдаться и при аварийном останове молотко­

вых мельниц или отключении пылепитателей.

В барабанном парогенераторе с естественной циркуля­ цией воды нестационарные процессы с резкими изменения­ ми давления оказывают влияние на надежность его работы.

При быстрых снижениях и подъемах давления могут быть

повреждения обогреваемых труб, вызываемые, как и при

постоянных (установившихся) нагрузках, явлениями застоя или опрокидывания циркуляции.

При повышении давления в парогенераторе в связи

с возрастанием температуры насыщения часть тепловос-

приятия подъемных труб расходуется на увеличение коли­

чества тепла, аккумулируемого в металле и рабочей среде.

Доля аккумулируемого тепла в слабообогреваемых трубах

больше, чем в трубах со средним тепловосприятием. Это

объясняется меньшей величиной паросодержания и, соот­

ветственно, большим количеством воды в трубах с понижен­

ным тепловосприятием. Поэтому при подъеме давления значительно увеличивается неравномерность эффективных

тепловых нагрузок обогреваемых труб1, что может явиться

причиной застоя или опрокидывания циркуляции в наиме­

нее обогреваемой трубе.

При снижении давления в парогенераторе происходит

выделение тепла, аккумулированного в металле и рабочей

среде циркуляционных контуров. В опускных трубах при

этом может произойти вскипание воды и образование пара.

При небольших скоростях воды в них (меньше 0,8 M ceκ)

образующиеся паровые пузырьки задерживаются и создают

паровые пробки, что влечет за собой нарушение нормаль­ ного поступления воды в подъемные трубы и, как следст­

вие, застой или опрокидывание циркуляции в слабообогре-

паровые пузырьки сносятся потоком воды. Однако наличие

в опускных трубах пароводяной смеси увеличивает их гид­

равлическое сопротивление, что приводит к повышению по­ лезного напора циркуляционного контура (рис. 1).

В подъемных трубах выделяющееся при снижении дав­

ления аккумулированное тепло идет на испарение воды, в результате чего паросодержание и полезный напор кон­ тура возрастают. Повышение полезного напора циркуляци-

1 Эффективное тепло расходуется на испарение воды. Оно равно теп. ловосприятию трубы минус аккумулируемое тепло.

4

онного контура Может явиться причиной застоя или опро­

кидывания циркуляции в наименее обогреваемой трубе.

Надежность экранного контура определяется работой слабообогреваемых груб, поэтому напоры, при которых мо­ гут наблюдаться застой Или опрокидывание, находят по

Рис. 1. Циркуляционные характеристики экранного контура

се давления приращение полезных напоров в трубах с по­ ниженной тепловой нагрузкой будет большим, чем в трубах

рокидывание циркуляции в слабообогреваемых трубах кон­

тура.

Для оценки надежности работы парогенератора при

сбросе и подъеме давления необходимо определить мини­

мальные значения скорости изменения давления, при кото­ рых происходит застой или опрокидывание циркуляции.

Эти величины называют допустимыми скоростями измене­

ния давления. Их подсчитывают, используя данные расчета

циркуляции воды в экранных контурах парогенератора при

постоянной нагрузке.

5

Допустимая скорость подъема давления

Наиболее опасным с точки зрения нарушения циркуля­ ции воды в топочных экранах является режим очень быст­ рого подъема давления в парогенераторе. Допустимая ско­

рость повышения давления определяется для наименее обо­

греваемой трубы в экранном контуре, имеющем минималь­

ную тепловую нагрузку, и поэтому работающем с меньши­ ми запасами по застою и опрокидыванию.

Застой (или опрокидывание) циркуляции в слабообогреваемой трубе произойдет, если эффективная тепловая на­

а количество тепла, аккумулируемое в металле трубы и ра­

где объемы воды и пара в трубе рассчитываются по вели­ чине паросодержания:

* При давлениях выше 30 кг/см? энтальпия насыщенного пара с по­ вышением давления уменьшается, поэтому количество аккумулирован­ ного тепла в паре будет уменьшаться.

6

нием давления на 1

7

Для экранного контура справедливо уравнение:

которое может быть записано и так:

^Λ79∕O

ккап кг ат

Примем, что в слабообогреваемой трубе экрана движение

рабочей среды очень медленное и гидравлическое сопротив­

ление близко к нулю, т. е. Арэк — 0. В этом случае среднее

истинное паросодержание в трубе будет равно:

рЭК

8