Прямоточные котлы

В прямоточных котлах отсутствует барабан. Питательная вода в них, как и в барабанных котлах, последовательно про­ходит экономайзер 2(Рисунок 13.5, в), испарительные 6и пароперегревательные поверхности 7. Движение рабочей среды по поверхностям нагрева однократное. Осуществляется оно за счет напора, создаваемого питательным насосом 1. Вода, по ступающая в испарительную поверхность, на выходе из нее полностью превращается в пар. Это позволяет отказаться от тяжелого и громоздкого барабана. Надежное охлаждение ме­талла труб испарительной поверхности обеспечивается повы­шенными скоростями движения рабочего тела. В прямоточ­ных котлах нет четкой фиксации границ между экономайзер­ной, парообразующей и пароперегревательной зонами. Изме­нение параметров питательной воды (температуры, давле­ния), характеристик топлива, воздушного режима приводит к изменению соотношения между размерами экономайзерной, испарительных и пароперегревательных зон. Меняется и поло­жение границ между этими зонами. Так, снижение давления в котле приводит к уменьшению размеров экономайзерной зоны (зоны подогрева), увеличению испарительной зоны (из-за роста при снижении давления величины теплоты паро­образования) и некоторому сокращению зоны перегрева.

Прямоточные котлы по сравнению с барабанными имеют значительно меньший аккумулирующий объем воды. Поэтому при их работе требуется синхронизация подачи воды, топлива и воздуха в котле. При ее нарушении в турбину может по­ступать недогретый либо чрезмерно перегретый пар.

Прямоточные котлы могут работать как на докритических, так и на сверхкритических давлениях. Требования к качеству питательной воды у них значительно выше, чем у барабанных котлов, ибо даже при ее хорошем качестве (когда содержа­ние солей в ней измеряется миллионными долями грамма) из-за постоянного роста отложений в трубах прямоточные котлы приходится периодически останавливать и подвергать кислотной промывке. Наиболее интенсивное отложение солей происходит в той части испарительной зоны, в которой испа­ряются последние капли влаги и начинается перегрев пара. В котлах докритического давления эта часть испарительной зоны по величине изменения энтальпии достаточно узка (200—250 кДж/кг) и ее размещают в конвективной шахте (выносная переходная зона). При сравнительно невысокой температуре продуктов сгорания, обтекающих змеевики вы­носной переходной зоны, отложения солей вызывают незна­чительный рост температуры стенки металла. Поэтому толщи­ну отложений можно допускать большой, не опасаясь пережо­га труб, удлиняя тем самым межпромывочный период котла.

Появление прямоточных котлов связано со стремлением упростить конструкцию барабанных котлов, отказаться от громоздкого дорогостоящего барабана. Их распространение в СССР связано с именем Л. К. Рамзина, под руководством которого был проведен большой объем исследовательских и конструкторских работ по созданию прямоточного котла докритического давления, а также создан котел сверхкритического давления.

Рисунок 13.6 – Схема прямоточного котла Л.К. Рамзина (а) и навивки топочных экранов (б): 1,3 – входной и выходной коллекторы НРЧ; 2 – НРЧ; 4 – ВРЧ; 5 – конвективный пароперегреватель; 6 – переходная зона; 7 – экономайзер; 8 – питательный насос.

В котле Л. К. Рамзина (Рисунок 13.6) вода после питательного насоса 8по трубопроводам направляется в экономайзер 7 и далее по необогреваемым трубам во входные 1 коллекторы радиационной части, разделенной по высоте на нижнюю ра­диационную 2(НРЧ) и верхнюю радиационную 4(ВРЧ) части. Иногда выделяют также и среднюю радиационную часть (СРЧ), устанавливаемую после НРЧ. Нижняя радиаци­онная часть выполнена в виде ленты труб с горизонтально-подъемной навивкой но стенам топки (Рисунок 10.3, б). В НРЧвода догревается до кипения и примерно 80% ее испаряется. Из НРЧ пароводяная смесь направляется в переходную зону 6, расположенную в конвективном газоходе. В переход­ной зоне завершается испарение воды и осуществляется сла­бый перегрев пара (на 10—20° С). При этом часть солей, со­держащихся в воде, может выпадать в виде накипи на стенках труб. Затем пар направляется в ВРЧ и после потолочных труб в выходной конвективный перегреватель, а оттуда в турбину. Прямоточные котлы нашли широкое применение на электростанциях. Вследствие того что при давлении выше кри­тического плотности пара (ρ_п) и воды (ρ_в) практически равны, барабанные котлы с естественной циркуляцией не могут работать и основным типом котлов становятся прямоточные. В отопительных же котельных и на теплоэлектро­централях при докритическом давлении в основном применяют­ся барабанные котлы с естественной циркуляцией, которые рассматриваются при изложении последующего материала.

Дата добавления: 2015-03-29