Парогенератори

ТоплоенергетикаТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 3, 2011

Конструктивни особености на парогенераторите, парогенераторни инсталации

Парата е широко използван енергоносител в редица отрасли на промишлеността. Тя може да се използва както като топлоносител, което е едно от най-честите й приложения, така и като овлажнител. Пара може да бъде добита по различни начини, като сред най-често използваните е получаването й от парогенератор. Известно е, че парогенераторите представляват високотемпературни съоръжения, основно предназначение на които е генерирането на наситена или прегрята пара. В областта на енергетиката те намират много широко приложение. Използват се също в хранително-вкусовата промишленост, целулозно-хартиената промишленост, химическата промишленост и други.

Конструктивни особености

Конструктивно парогенераторите представляват котли, в конструкцията на които се включва набор от допълнителни съоръжения като паропрегревател, економайзер, въздухоподгревател, междинен паропрегревател, спомагателно оборудване. Основен техен конструктивен елемент се явява изпарителна тръбна серпентина, в началото на която се подава вода, а на края се получава само пара. Горивната камера и димоходите в парогенератора са образувани от конфигуриране на серпентината, която на практика играе роля на негова нагревна повърхност. Специфичната конструкция на парогенераторите осигурява висока експлоатационна надеждност, производство на пара с постоянно и високо качество, висока ефективност и възможност за автоматизиране на почти всички процеси. Конструкцията им, също така, позволява постигане на високи работни налягания и бързо достигане на работните параметри, поради малкия воден обем. От друга страна, парогенераторите са компактни съоръжения, в хоризонтално или вертикално изпълнение, което улеснява техният транспорт и монтаж.

Парогенераторите се класифицират по различни признаци. Един от най-често използваните е в зависимост от приложната им област, според която парогенераторите биват: енергийни - използвани за добив на пара за производство на електрическа енергия; промишлени - произвеждащи пара за технологични нужди и отоплителни, представляващи малки парогенератори, използвани предимно в бита за отопление.

Парогенераторите се класифицират и в зависимост от начина на движение на водата и паро-водната смес в изпарителната част на парогенератора. Спрямо този критерии, те биват с естествена циркулация, с принудителна циркулация и правотокови. При парогенераторите с естествена циркулация водата от барабана постъпва през външните тръби, наречени подводящи, в долните колектори на изпарителната система. Движейки се през екранните тръби, тя се изпарява. Тези парогенератори са познати още и като възходящи. Паро-водната смес постъпва в барабана, където водата се отделя и отново изминава същия път, а парата се отправя към паропрегревателя или направо към консуматора. Това движение е възможно поради различното тегло на стълба вода в подводящите тръби, които са пълни само с вода, и на стълба паро-водна смес във възходящите тръби, които са запълнени с нея. Това е естествено получаващата се сила, която осъществява циркулацията на водата и паро-водната смес. Тази сила покрива хидравличните загуби при движението.

Парогенератори с принудителна циркулация

При парогенераторите с принудителна циркулация в подводящите тръби е монтирана помпа, с помощта на която се движат водата и паро-водната смес, наричат се още парогенератори с многократна принудителна циркулация.

Понятието правотоков парогенератор се отнася за парогенератори, които нямат барабани. При тях водата от економайзера постъпва направо в тръбите на изпарителната система, преминавайки еднократно през тях, а оттам - в тръбите на паропрегревателя. Реално, водата се движи винаги направо, а движението се осъществява чрез помпа.

Когато за производството на пара в парогенератора се използва отпадна топлина от друг технологичен процес, парогенераторите биват наричани утилизационни.

Парогенераторите могат да работят с различен вид гориво като за производства, в които потребността от пара не е голяма и има възможност да се осигури достатъчно електрическа мощност за добро решение се счита използването на електрически парогенератор. Тези парогенератори са особено подходящи за неголеми производства, поради относително ниските капитални разходи за самия парогенератор и съпътстващото го оборудване, както и относително не големите размери и маса на генератора в сравнение с парогенераторите на течно гориво, например. Като основен недостатък на електрическите парогенератори се явява високата цена на елекроенергията, което е и основната причина за ограниченото им използване.

Особености на парогенераторните инсталации

В една пароганераторна инсталация, освен парогенератор, се включват и редица други съоръжения, осигуряващи нормалната му работа. Например, при работа с твърди горива (въглища), инсталацията включва и транспортна лента за транспортиране на горивото, мелница за неговото смилане и други. При изгаряне на горивото в пещта се отделят димни газове с висока температура. Чрез излъчване, те отдават част от съдържащата се в тях топлина на стените на пещната камера, които обикновено са покрити с тръби. Повърхността на тръбите, нагрявани отвън от продуктите на горенето и умивани (охлаждани) отвътре от работното тяло (вода, пара), образуват т. нар. нагревна повърхност. Отдали част от топлината си, димните газове напускат пещта и преминават през снопове от тръби с различно предназначение.

Процесът на топлопредаване

е конвективен, осъществява се чрез непосредствен допир (умиване) на газовете до повърхността на тръбите. Обикновено, нагревната повърхност на тръбите, поставени по стените на пещта, служи за изпаряване на водата. Тази тръбна система се обединява от барабан. Нивото на водата в барабана се поддържа постоянно на определена височина. По тръбите, поставени от външната страна на пещта, водата преминава към колекторите (тръби, които имат по-голям диаметър). От тях са изведени поставените по вътрешните страни на стените на пещта екранни тръби, в които става изпарението. Получената паро-водна смес, постъпва в барабан, където получената наситена пара се отделя в горната (парната) му част. Цялата система от барабан, външни тръби, колектори и тръби, в които става изпаряването, образуват изпарителната система.

След пещта, димните газове постъпват в тръбните снопове на паропрегревателя, където се прегрява, получената в изпарителната система пара. След паропрегревателя, газовете все още носят със себе си значително количество топлина. За да може тази топлина да бъде използвана, те преминават през следващите нагревни повърхности - економайзер и въздухоподгревател.

Към парогенераторната инсталация спадат и спомагателни съоръжения и механизми, с помощта на които се осигурява нормалната й работа. Това са съоръженията за отделяне и транспортиране на твърдите отпадъци при горенето, съоръженията за почистване на нагревните повърхности от натрупала се по тях пепел и др.

Производство на пара

В парогенераторните инсталации могат да се проследят две основни технологични линии. Първата осигурява превръщането на водата в прегрята пара, към която линия може да се включи и вторично прегряване на парата, а втората е по превръщането на горивото и въздуха в газови продукти на горенето, шлака и пепел.

Превръщането на водата в прегрята пара е съгласно теоретичния цикъл на Клаузиус-Ренкин. Процесът на подгряване на водата започва в економайзер и свършва малко преди или малко след достигане на температурата на кипене, в зависимост от вида на економайзера - некипящ или кипящ. Процесът на изпарение протича в изпарителната система, след което получената пара преминава в паропрегревателя, където се нагрява до състояние на прегрята пара. Вторично се прегрява пара, която е отработена в парна турбина.

Втората технологична линия започва с подготовката на горивото за изгаряне и включва още подаването на въздуха, пещните процеси - горене, движение на газовете и горивото в пещта, изменение на температурата в нея, изменения в негоримата част и отделяне на минералната част на горивото и други.

Критерии за избор на парогенератор

Поради голямото разнообразие от предлагани на пазара модели, според специалисти, е добре изборът на парогенератор условно да се раздели на три основни момента - определяне на типа на парогенератора, неговата функционалност и производителност. Към функционалните особености обикновено се отнасят параметри, влияещи на удобството и надеждността на експлоатация на парогенератора като например предварителна подготовка на водата за предотвратяване на накипа, система за защита на помпата от сух ход, система за контрол на нивото на водата, контрол на температурата, система за икономия на вода за сметка на нейното повторно използване и други. Третият момент - определянето на производителността на парогенератора, се свързва с показателите на произведената пара - налягане на парата на входа на котела в МРа и температурата на непосредствено произведената пара.

При избора е добре да се вземат предвид и някои характерни особености на парогенератора като: допълнителна възможност да се регулират изходящите параметри на парата като налягане, влажност, разход на пара; възможността да се регулира мощността в съответствие с текущите потребности; степента на автоматизация на процеса на произвеждане на парата, възможностите за аварийна сигнализация и т. н.; възможностите за ремонт и други.


Top