Основные определения, принцип работы котельной установки

Котельные установки могут быть либо основным элементов тепловой электрической станции, либо выполнять самостоятельные функции. В зависимости от назначения котельная установка состоит из парового или водогрейного котла и соответствующего вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу.

Паровой (водогрейный) котел — это устройство, в которой для получе­ния пара (горячей воды) требуемых параметров используют теплоту, выде­ляющуюся при сгорании органического топлива или отходящих газов.

Как правило котлы, использующие теплоту отходящих от других устройств газов, называют котлами-утилизаторами.

Для нормального функционирования котла требуется обеспечить подачу, подготовку и сжигание топлива, подачу окис­лителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др. Вспомогательное оборудование, предназначенное для этих це­лей, включает:

- дутьевые вентиляторы и дымососы - для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания;

- бункера, питатели сырого топлива и пыли, углеразмольные мельницы - для обеспечения непрерывного транспорта и при­готовления пылевидного топлива требуемого качества;

- золоулавливающее и золошлакоудаляющее оборудование - комплекс устройств для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака;

- устройства для профилактической очистки наружной поверхности труб котла от загрязнений;

- контрольно-измерительную аппаратуру;

- водоподготовительные установки - комплекс устройств для обеспечения обработки исходной (природной) воды до заданного качества.

Для удобства рассмотрения схемы котельной установки це­лесообразно представить ее в виде отдельных трактов соответствующего назначения: топливного, воздушного, газового, пароводяного и золошлакоудаляющего. В качестве примера на Рисунке 13.3 представлена технологическая схема котельной установки барабанного котла высокого давления с естественной циркуляцией со сжиганием твердого топлива в пылевидном со­стоянии с твердым удалением шлака.

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева - теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (вода, пароводяная смесь, пар или воздух). Поступающая в котельную установку питательная вода не догрета до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, а полученный пар перегревается до заданной температуры.

По происходящим процессам преобразования рабочего тела различают нагревательные, испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева.

Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) или конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева:

- радиационные - получающие в основном теплоту от продуктов сгорания за счет их излучения;

- конвективные - с преимущественным получением теплоты конвекцией;

- радиационно-конвективные - получающие теплоту излучением и конвекцией примерно в равных, количествах.

В качестве нагревательных поверхностей нагрева применяют экономайзеры 18 - обогреваемые продуктами сгорания устройства, предназначенные для подогрева (или для подогрева и частичного парообразования) воды, поступившей в паровой котел.

В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего или кипящего типа. Экономайзеры располагают в зоне относительно невысоких температур в конвективной опускной шахте; они являются конвективными поверхностями нагрева.

Испарительные поверхности преимущественно располагают в топке, где развиваются наиболее высокие температуры, или в газоходе сразу за топочной камерой. Это, как правило, радиационные или радиационно-конвективные (полурадиационные) поверхности нагрева - топочные экраны, фестоны, котельные пучки. Топочные экраны (или просто экраны) парового котла - это поверхности нагрева, состоящие из труб 12,расположенных в одной плоскости у стен топочной камеры и способствующих ограждению последних от воздействия высоких температур. Экраны могут устанавливать и внутри топки, подвергая двухстороннему облучению. В этом случае они называются двухсветными. В прямоточных котлах докритического давления испарительные топочные экраны располагают в нижней части топки. Поэтому их называют нижней радиационной частью (НРЧ). Фестон 15и особенно котельные пучки применяют в котлах среднего давления относительно небольшой производительности.

Фестон - полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков.

Котельный пучок - это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Рисунок 13.3 – Схема котельной установки с барабанным котлом естественной циркуляции на твердом топливе: 1 - угольный конвейер, 2 - бункер сырого топлива, 3 - питатель угля, 4 - мельница, 5 -короб первичного воздуха (на сушку), 6 - нижние коллекторы экранов, 7 - общий короб горячего воздуха, 8 - горелки, 9 - топочная камера, 10 - опускные трубы, 11 - обмуровки, 12 - трубы топочных экранов, 13 - верхние коллекторы топочных экранов, 14 - барабан, 15 - фестон, 16, 16а - потолочный и конвективный пароперегреватели, 17 - промежуточный пароперегреватель, 18 - экономайзер, 19 - воздухоподогреватель, 20 - дутьевой вентилятор, 21 - золоуловитель (электрофильтр), 22 - дымосос, 23 - дымовая труба, 24 - шлакоудаляющее устройство, 25 -колонны каркаса, 26 -каналы гидрозоло(шлако)удаления.

Пароперегревательные поверхности нагрева (или пароперегреватели) могут быть радиационными, полурадиационными или конвективными.

Радиационные пароперегревателирасполагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или потолочным пароперегревателем. В прямоточных котлах топочные экраны, расположенные в средней и верхней частях, преимущественно являются перегревательными. Их соответственно называют средней (СРЧ) или верхней радиационной частью (ВРЧ).

Полурадиационные пароперегревателиустанавливают в выходном сечении топки. Как правило, это ширмовые пароперегреватели - поверхности нагрева, в которых соседние трубы одного ряда отстоят друг от друга на значительном расстоянии (не менее пяти диаметров трубы).

Конвективные пароперегреватели 16а преимущественно устанавливаются в переходном горизонтальном газоходе или в начале (по ходку газов) конвективной шахты.

При повышении давления перегретого пара стали применятся дополнительный (промежуточный) перегрев пара, для чего в котлах предусматриваются соответственно промежуточные пароперегреватели 17.

Совокупность последовательно расположенных по ходу рабочего тела поверхностей нагрев, соединяющих их трубопроводов и установленных дополнительных устройств составляет пароводяной тракт парового котла. В основной пароводяной тракт рассматриваемого барабанного котла входят: экономайзер 18, отводящие трубы, барабан 14, опускные грубы 10и нижний распределительный коллектор 6, трубы топочных экранов 12, потолочный пароперегреватель 16и конвективный пароперегреватель 16 а. Промежуточные пароперегреватели 17являются элементами пароводяного тракта промежуточного перегрева пара.

Топливный тракт рассматриваемого котла представляет собой совокупность оборудования для транспорта топлива и подготовки его к сжиганию. Он включает конвейер 1, бункер 2и питатель 3угля, а также питатели пыли, топливные течки и пылепроводы. Бункера 2сырого топлива - емкости, предназначенные для хранения определенного, постоянно возобновляемого запаса топлива, обеспечивающие непрерывную работу котельной установки в условиях неравномерного поступления топлива в котельную. Питатели 3сырого топлива - устройства для дозирования и подачи топлива из бункера в мельницу 4, предназначенную для получения угольной пыли требуемого качества. В мельницу одновременно с топливом для его сушки подается по коробу 5 сушильный агент, в данном случае воздух. Готовая пылевоздушная смесь из мельниц через горелки 8подается в топочную камеру 9.

Для сжигания топлива в качестве окислителя используют воздух, забираемый из атмосферы дутьевым вентилятором 20. Оборудование, обеспечивающее забор воздуха, его подогрев (воздухоподогреватели 19 ) и подачу через элементы котла и топливного тракта (короб 5, мельница 4, пылепроводы к горелкам 8 ) образует воздушный тракт котла.

Воздушный тракт (кроме заборного воздуховода) работает под избыточным давлением, развиваемым дутьевым вентилятором. Подогрев воздуха в воздухоподогревателе позволяет обеспечить сушку топлива и повысить интенсивность и экономичность горения топлива. Различают рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели.

Рекуперативный(в данном случае трубчатый) воздухоподогреватель- теплообменник, в котором теплота от продуктов сгорания передается воздуху через разделящую их стенку теп-лообменной поверхности.

Регенеративный воздухоподогреватель - это такой теплообменник, в котором передача теплоты осуществляется через одни и те же периодически нагреваемые (продуктами сгорания) и охлаждаемые (воздухом) теплообменные поверхности.

Из топочной камеры продукты сгорания проходят последо­вательно все поверхности нагрева (15, 16, 17, 18, 19)и после очистки от золы в золоуловителях 21выводятся через дымовую трубу 23в атмосферу. Указанное оборудование входит в газовый тракт котла. Газовый тракт котла может находиться под давлением (дутьевого вентилятора) либо, как в рассматриваемой котельной установке под разрежением последнем случае в газовом тракте после золоуловителей устанавливают дымососы 22.

Шлакоудаляющие устройства 24,золоуловители 21и каналы 26входят в тракт золошлакоулавливания и золошлакоудаления.

Помимо поверхностей нагрева, других элементов пароводяного тракта с установленной на нем арматурой, топочной камеры и газоходов непосредственными элементами парового котла считают:

- обмуровку 11 - систему огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности;

- каркас 25 - несущую металлическую конструкцию, воспринимающую нагрузку от массы котла с находящимся в нем рабочим телом (с учетом временных и особых нагрузок) и обеспечивающую требуемое взаимное расположение его элементов. На каркасе котла располагают площадки обслуживания и переходные лестницы.

Дата добавления: 2015-03-29