Особенности и принцип работы барабанных котлов

Классификация паровых котлов

В зависимости от характеристики соответствующего тракта и его оборудования вводится соответствующая классификация паровых котлов.

По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы для газообразного, жидкого и твердого топлива.

По особенностям газовоздушного тракта различают котлы с естественной тягой, с уравновешенной тягой (Рисунок 13.4а ) и с наддувом (Рисунок 13.4б). Паровые котлы, в которых движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе, называются котлами с естественной тягой.

Если сопротивление газового тракта (так же как и воздушного) преодолевается работой дутьевых вентиляторов 4, то котлы работают с наддувом(кривая б, Рисунок 13.4в ).

Котлы, в которых давление в топке и начале горизонтального газохода (перед поверхностью нагрева 15 — см. Рисунок 13.3) поддерживается близким к атмосферному совместной работой дутьевых вентиляторов и дымососов (соответственно 20и 22— Рисунок 13.3 и ли 4и 7 - Рисунок 13.4), называют котлами с уравновешенной тягой(кривая а, Рисунок 13.4, в). В этих котлах воздушный тракт находится под давлением и его сопротивление преодолевается с помощью дутьевого вентилятора, а газовый тракт находится под разрежением (сопротивление этого тракта преодолевается дымососом). Работа газового тракта под разрежением позволяет уменьшить выбросы из газоходов в котельное помещение высокотемпературных газов и золы.

Рисунок 13.4 - Схемы газовоздушного тракта в котлах с уравновешенной тягой (а), под наддувом (б)и распределение давления в них (в): 1 - короб горячего воздуха, 2 — горелки, 3 - паровой котел, 4 - дутьевой вентилятор, 5 - воздухоподогреватель, 6 — золоуловитель, 7— дымосос, 8—дымовая труба.

Рисунок 13.5 - Схемы пароводяного тракта паровых котлов: а— барабанного с естественной циркуляцией, б—барабанного с принудительной циркуляцией, в -- прямоточного; 1 - питательный насос, 2 - экономайзер, 3 - барабан, 4 - опускные трубы, 5 - коллектор, 6 - подъемные трубы испарительной поверхности нагрева, 7 - пароперегреватель, 8 - циркуляционный насос.

В настоящее время стремятся все котлы, в том числе и с урав­новешенной тягой, изготовлять в газоплотном исполнении.

По виду водопарового (пароводяного) тракта различают ба­рабанные (Рисунок 13.5, а, б) и прямоточные (Рисунок 13.5, в) котлы. Во всех типах котлов по экономайзеру 2и пароперегревателю 7вода и пар проходят однократно. Различие определяется принципом работы испарительных поверхностей нагрева 6.

В барабанных котлах пароводяная смесь в замкнутом контуре, включающем барабан 3, коллекторы 5 и испарительные по­верхности нагрева, проходит многократно, причем в котлах с принудительной цир­куляцией перед входом воды в трубы испарительных поверхностей ставят дополнительный насос 8(Рисунок 13.5, б). В прямоточных котлах (Рисунок 13.5, в) рабочее тело по всем поверхностям нагрева проходит однократно под действием напора, развиваемого пита­тельным насосом 1.

По фазовому состоянию выводимого из котла (топки) шлака различают котлы с твердым и жидким шлакоудалением. В кот­лах с твердым шлакоудалением (ТШУ) шлак из топки удаляется в твердом состоянии, а в котлах с жидким шлакоудалением (ЖМУ) шлак удаляется в расплавленном состоянии.

Паровые котлы характеризуются основными параметрами: номинальной паропроизводительностью, давлением, температурой пара (основного и промежуточного перегрева) и питательной воды.

Под номинальной паропроизводительностью понимают наибольшую нагрузку (т/ч или кг/с), которую стационарный котел должен обеспечивать в длительной эксплуатации при сжи­гании основного топлива (или при подводе номинального количества теплоты) при номинальных значениях температуры пара и питательной воды (с учетом допускаемых отклонений).

Номинальными давлением и температурой пара считают те, которые должны быть обеспечены непосредственно перед паропроводом к потребителю пара при номинальной производитель­ности котла (для температуры - дополнительно при номиналь­ном давлении и температуре питательной воды).

Номинальной температурой промежуточного перегрева пара называют температуру пара непосредственно за проме­жуточным пароперегревателем котла при номинальных зна­чениях давления пара, температуры питательной воды, паропроизводительности, а также номинальных значениях осталь­ных параметров пара промежуточного перегрева с учетом допускаемых отклонений.

Номинальная температура питательной воды - это темпе­ратура, которую необходимо обеспечить перед входом воды в экономайзер или в другой относящийся к котлу подогреватель питательной воды (при их отсутствии — перед входом в бара­бан котла) при номинальной паропроизводительности.

По параметрам рабочего тела различают котлы низко­го (менее 1 МПа), среднего (1 - 10 МПа), высокого (10-22,5 МПа) и сверхкритического давления (более 22,5 МПа). Наиболее характерные особенности котла и основные пара­метры вводятся в его обозначение. В принятых по ГОСТ 3619-82 обозначениях указывается тип котла, паропроизводительность (т/ч) и давление (МПа), температура перегрева и промежуточного перегрева пара, вид сжигаемого топлива и системы шлакоудаления для твердого топлива и некоторые другие особенности.

Буквенные обозначения типа котла и вида сжигаемого топлива: Е — с естественной циркуляцией, Пр — с принуди­тельной циркуляцией, П — прямоточный, Пп - прямоточный с промежуточным перегревом, Еп — барабанный с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом; Г — газообразное топливо, М — мазут, Б — бурые угли, К — каменные угли, Т, Ж - соответственно с твердым и жидким шлакоудалением. Например, котел барабанный с естественной циркуляцией производительностью 210 т/ч с давлением 13,8 МПа и темпе­ратурой перегрева пара 565° С на каменном угле с твердым шлакоудалением обозначают: Е-210-13,8-565 КТ.

Барабанные котлы нашли широкое применение на тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях. Наличие барабана, в котором зафиксирована граница раздела между паром и водой, является отличительной чертой этих котлов. Питательная вода после экономайзера 2(если его нет, то прямо после насоса 1 из питательного трубопровода) подается в барабан 3(Рисунок 13.5, а), где смешивается с котловой водой (водой, заполняющей барабан). Верхняя часть объема барабана заполнена паром и называется паровым объемом (пространством) барабана, нижняя, заполненная водой, называется водяным объе­мом, а поверхность раздела между ними — зеркалом испаре­ния. Смесь котловой и питательной воды с плотностью ρ_в по опускным необогреваемым трубам из барабана поступает в нижние распределительные коллектора 5, питающие испари­тельные поверхности 6(как правило, это топочные экраны). Вода, поднимаясь по трубам этих поверхностей, воспринимает теплоту от продуктов сгорания топлива (топочных газов), нагревается до температуры насыщения, а затем частично ис­паряется. Из обогреваемых труб полученная пароводяная смесь поступает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Уровень воды (зеркало испарения) делит барабан на водный и паровой объемы. Из последнего пар по трубам, расположенным в верхней части барабана, направляется в паро­перегреватель 7(Рисунок 13.5, а). Вода же, смешиваясь в водяном объеме с питательной водой, поступающей из экономайзера, вновь направляется в опускные трубы.

Уровень воды в барабане при работе котла колеблется между низшим и высшим положением. Первое из них устанавливают исходя из обеспечения надежного поступления воды в опускные трубы, а второе - из исключения возможности попа­дания воды в пароперегреватель. Объем воды, заключенный между этими уровнями, позволяет барабанному котлу неко­торое время работать без подачи в него питательной воды.

В парообразующих трубах за один проход испаряется лишь часть (43-25%) поступающей в них воды. Это позволяет обес­печить достаточно надежное охлаждение металла подъемных труб, а также предотвратить накопление солей, выпадающих при испарении воды на внутренней поверхности труб, путем организации непрерывного удаления части котловой воды из котла. Поэтому для питания котла допускается использование воды с довольно значительным содержанием растворимых в ней солей.

Замкнутую систему, состоящую из барабана 3, опускных труб 4, коллектора 5и подъемных труб 6, по которой многократ­но движется рабочее тело, принято называть контуром цир­куляции, а многократное движение воды в нем — цирку­ляцией. Движение рабочей среды, обусловленное только различием между массой столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных, называют естественной цир­куляцией, а паровой котел — барабанным с естественной циркуляцией.

Возникающий в контурах циркуляции перепад давлений ΔР_дв, называемый движущим напором циркуляции, зависит от высоты контура Ни разности плотностей воды ρ_в в опускных и пароводяной смеси ρ_см в подъемных трубах:

ΔР_дв≈Н(ρ_в- ρ_см)g. (13.1)

Он расходуется на преодоление сопротивления движению рабочего тела по трубам. Обычно его величина в паровых котлах с естественной циркуляцией относительно невелика (не более 0,1 МПа), что не позволяет развивать в контурах циркуляции высоких скоростей. Так как при невысоких скоростях парово­дяной смеси возможно ее расслоение, то в котлах с естественной циркуляцией обогреваемые трубы не могут располагаться горизонтально или быть слабонаклоненными: преимущественное расположение труб - вертикальное.

Естественную циркуляцию следует применять в котлах с давлением в барабане не выше 17,5—18,5 МПа. При высоком давлении (близком к критическому) из-за малой разницы в плотностях пара и воды обеспечение устойчивого движения ра­бочей среды в циркуляционном контуре весьма затруднительно. В этом случае в котле следует использовать принудительную циркуляцию.

Установка циркуляционного насоса в котлах с принудитель­ной циркуляцией (Рисунок 13.5, 6) позволяет повысить напор в цир­куляционном контуре и обеспечить произвольное (как верти­кальное, так и горизонтальное) расположение обогреваемых испарительных труб, а также повысить степень парообразования, влекущее уменьшение кратности циркуляции (отношение количества поступающей в контур циркуляции воды к количеству образующегося пара). Так, если в паровых котлах с естественной циркуляцией в зависимости от высоты контура и параметров рабочего тела кратность циркуляции составляет К_ц = 5÷30, то в паровых котлах с принудительной циркуляцией она уменьшается до К_ц = 3÷10.

Дата добавления: 2015-03-29