Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
В процессе длительной эксплуатации ряда ГТУ замкнутого цикла (в Оберхаузене и Новокаширске) отмечались местные перегревы внешней трубы воздухопровода, выполненного по типу, представленному на рис. 85, а. Это крайне нежелательное явление объясняется тем, что со временем происходит некоторая усадка изоляционного слоя и возникают потоки воздуха, нагревающего внешнюю трубу. Количество переданного тепла невелико, но достаточно для нагрева трубы до температуры, недопустимой для перлитных сталей. Для охлаждения воздухопровода на станциях в Оберхаузене и Новокаширске внешнюю трубу заключали в рубашку и через зазор между ними прокачивалась вода. Такое решение было вынужденным: необходимо было устранить циркуляцию воздуха, нагревающего трубу, установив поперечные перегородки в кольцевом зазоре.
ВОЗДУШНЫЕ КОТЛЫ
Воздушные котлы в установках замкнутого типа используют вместо камер сгорания, применяемых в ГТУ открытого цикла. Являясь поверхностным теплообменником, воздушный котел может быть применен также и в схеме ГТУ открытого цикла вместо камеры сгорания, чтобы исключить непосредственный контакт циклового воздуха с продуктами сгорания, однако при этом вследствие низкого давления в трубках его размеры будут значительно больше, чем в установках замкнутого цикла. Ho несмотря на высокий уровень давления воздуха размеры и металлоемкость котлов ГТУ замкнутого цикла весьма значительны и превышают размеры и массу турбомашин.
Конструкция котла установки мощностью 2000 квт, работающего на угольной пыли, показана на рис. 86. В котле имеется радиационная секция, являющаяся камерой сгорания (топкой 8), и конвективная секция 15. В верхней части топки находится го-
139
релка 10. Сырой уголь подогревается при перемалывании в: мельнице 4 ив виде пыли поступает к горелке в смеси с воздухом. Из зоны горения горячие газы проходят через нижнюю часть котла, затем идут вверх через конвективную секцию и далее в воздухоподогреватель 16. Воздух для горения подается вентилятором 17, нагревается в подогревателе, откуда часть его поступает в зону горения, а часть — к мельнице для сушки угля. В случае необходимости для регулирования температуры к мельнице может быть подан и холодный воздух. Золу и шлак удаля-
Рис. 86. Схема воздушного котла ГТУ мощностью 2000 квт:
/ — угольный буикер; 2 — транспортер; 3 — питатель; 4 — мельница; 5 — смеситель; 6 — выходной коллектор радиационной секции; 7 — радиационная секция; 8 — топка; 9 — запальный муфель; 10 — горелка; 11 — входной коллектор радиационной секции; 12 — несущие трубы; 13 —¦ выходной коллектор конвективной секции; 14 — входной коллектор конвективной секции; 15 — конвективная секция; 16 — воздухоподогреватель; 17 — вентилятор; 18 — сепаратор; 19 — эксгаустер; 20 — вагонетка для шлака; 21 — транспортер шлака
ют из нижней части котла, увлажняют и подают к вагонетке 20. Уходящие газы проходят дополнительную очистку от пыли в. сепараторе 18 и эксгаустером 19 отсасываются в дымовую трубу. Цикловой воздух поступает из регенератора установки во входной коллектор 14 и по петлеобразному пучку труб в конвективной секции проходит к выходному коллектору 13, нагреваясь теплом уходящих газов. Из этого коллектора через внешние необогреваемые трубопроводы воздух попадает во входной коллектор 11 радиационной секции, откуда по трубам, расположенным вдоль стенок топки, проходит вниз — к выходному коллектору 6. Далее воздух поступает непосредственно в турбину. 140
В описанной выше схеме цикловой воздух последовательно проходит через конвективную и радиационную секции. Другой вариант схемы, так называемый английский, в котором — в отличие от описанного немецкого варианта — воздух проходит параллельно через обе секции и смешивается в выходном коллекторе. Каждый вариант имеет свои положительные и отрицательные стороны. Так, при параллельном токе воздуха его температура на входе в радиационную часть ниже, что позволяет .допустить более низкую скорость воздуха внутри трубок и снизить потери давления без опасения перегреть стенку трубы в пределах радиационной части. Однако средняя температурная разность между воздухом и продуктами сгорания на всем тракте существенно ниже, чем при последовательном токе воздуха, что значительно увеличивает издержки на аустенитные трубы. Кроме того, при параллельном включении секций необходим специальный регулировочный орган для разделения потока.
В радиационной секции котла, работающего на пылеуголь-ном топливе, воздуху передается около 70% тепла, остальные 30%—в конвективной.
Так как горелки устанавливают около оси камеры, сечение топки выполняют круглым или восьмиугольным, чтобы расстояние от горелок до стенок камеры было примерно одинаковым. Число горелок зависит от размеров камеры. В центре обычно устанавливают запальную горелку, которая работает на жидком топливе или на газе и обеспечивает не только зажигание пылевидного топлива, но и работу установки на малых нагрузках — примерно до 10% номинальной.
На рис. 87 показаны два типа горелок. К горелке простого типа топливо подается по центральному каналу, приобретает вращательное движение в завихрителе и распыливается вторичным воздухом, который проходит по внешней кольцевой трубе. С помощью поворотных лопаток вторичный воздух закручивается в противоположном направлении, благодаря чему обеспечивается хорошее перемешивание пыли и стабильность горения.
