Конструкция прямоточного котла.

ТЕМА 5-КОНСТРУКЦИИ КОТЛОВ.

Вопросы:

1. Тепловые схемы и компоновки современных энергетических котлов;

2. Конструкции барабанных паровых котлов среднего и высокого давления;

Конструкция прямоточного котла.

1.1 Тепловые схемы и компоновки современных энергетических котлов;

 

Профиль, компоновка котла определяют условия организации движения продуктов сгорания и взаимное расположения газоходов (рисунок 2.1)

В отечественной энергетике широкое применение получили котлы с П-образным профилем. Это две призматические шахты, соединенные вверху горизонтальным газоходом.

Первая шахта большого размера является топочной камерой.

В зависимости от мощности агрегата и сжигаемого топлива ее объем колеблется в довольно широких пределах от 200 до 300 м³.

В топочной камере по всему периметру и вдоль стен обычно располагаются конвективные поверхности нагрева - топочные экраны. Они получают теплоту прямым излучением от факела.

Вторая вертикальная шахта соединяет ее с топочной камерой горизонтального газохода. Служит для размещения поверхностей нагрева, получающий теплоту конвекцией, поэтому называется конвективными газоходами, а сама вертикальная шахта- конвективной шахтой.

Топливо, вместе с необходимым для горения воздухом (окислителем) подается через горелочное устройство в топку. Все процессы, протекающие в котле динамичны, непрерывны и взаимосвязаны.

В топке, происходящий процесс сгорания топлива, сопровождающимся выделением большого количества тепла происходит с развитием температуры в ядре горения порядком 1600-1900 ⁰С, в зависимости от вида сжигаемого топлива.

Стены топочной камеры закрыты трубами, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга. Это топочные экраны, воспринимающие 50% всего тепла, которое выделяется при сжигании топлива. Тепло воспринимается в топочных экранах за счет излучения. На выходе из топочной камеры дымовые газы имеют температуру порядком 1000-1200 ⁰С. Здесь расположен разряженный пучок труб, образованный из экранов задней стенки- фестон, обеспечивающий пропуск дымовых газов из топки.

В горизонтальном газоходе котла находится трубчатые змеевиковые объемные пакеты конвективного пароперегревателя, воспринимающего от 20-40% выделяющегося тепла в котле в зависимости от давления. Далее дымовые газы осуществляют поворот на 90 градусов. Температура на входе в конвективную шахту составляет около 800-600 ⁰С.

Тепловая схема

Тепловая схема котельной установки отображает - распределение общего потока тепловосприятия рабочей среды по отдельныім поверхностям нагрева и устанавливает -их включения вдоль газового тракта. Обычно тепловую схему изображают в виде диаграммы (рисунок 1).

Тепловая схема котла:

 

Размещение поверхностей нагрева вдоль газового тракта не может быть произвольно.Каждая поверхность имеет определенный уровень температуры рабочей среды,характеристику и интенсивность теплообмена.Если эти особенности не учитывать,то возможно аварийное состояние поверхностей нагрева,или потеря экономичности парогенератора.

В газовом тракте современного ПГ выделяют три зоны по способу передачи тепла и по величине теплонапряжений поверхности нагрева.

- К 1-ой зоне относят настенные экраны топки, где тепло передается за счет лучистого теплообмена,и теплонапряжение:200÷300 кВт/м² - в зоне ядра факела; и 80÷100 кВт/м² - на выходе из топки.

-Ко 2-ой зоне относят широмовые,фестонные и другие разряженные поверхности нагрева вс высокой температурой омывающих газов, где(температура)теплопередачи осуществляется как за счет радиации, так и конвекцией. Теплонапряжение здесь-(50÷100) кВт/м².

-К 3-ей зоне относят конвективные поверхности нагрева, размещенные в зоне относительно не высоких температур газов с теплонапряжением (35÷2,5)кВт/м².

По пароводяному тракту первым элементом по ходу воды является водяной экономайзер, по газу - он последний. В результате для него полностью выдерживается принцип противотока, который обеспечивает наиболее высокий температурный напор.

Для других поверхностей нагрева, расположенных в зоне высоких температур и больших теплонапряжений приходится считаться с надежностью этих элементов. Поэтому в эти поверхности направляют рабочую среду с минимальной температурой. Вода после водяного экономайзера направляется в топочные экраны котельной установки.

Профиль котельной установки

При компоновке котельной установки,т.е. при объединении отдельных элементов а агрегат,ставятся условия,чтобы стоимость,металлоемкость и габариты КУ были минимальными,а надежность эксплуатации и долговечность-максимальными.

В любом современном КУ можно различить 3 зоны:

1.Топочная камера с настенными и двухсветными экранами;

2.Переходной газоход,заполняемый разряженными поверхностями нагрева;

Недостатки

1.Неравномерность заполнения газами топочной камеры;

2.Неравномерность омывания потокамигазов конвективных поверхностей нагрева;

3.Неравномерность концентрации золы по сечению конвективной шахты

.

Применяется и двухшахтная компоновка.

 

Рисунок 1.1 б

Эта компоновка (рисунок 1.1 б)применяется с целью уменьшения высоты горизонтального газохода и уменьшения глубины конвективной шахты.

Недостатки:

1.Сложный отвод дымовых газов;

2.Повышенная трудоемкость изготовления.

Инвертная компоновка

Приемущество инвертной компоновки:

1.Хорошее заполнение топки факела;

2.Низкое размещение выходных пакетов промперегргватеей;

3.Малое аэродинамическое сопротивление по воздушному тракту.

Недостатки инвертной компоновки:

1.Затрудненность подачи топлива к горелочным устройствам.

2.Неудолетворительная аэродинамика нижнего поворотного газохода;

3.Необходимость размещения дымососов и вентиляторов на верхней отметке.

Инвертную компоновку целесообразно применять для жидкого и газообразного топлива, а также для твердого топлив в топках с сухим шлакоудалением и при центральном пылезаводе. Эту компоновку целесообразно применять при высоких параметрах пара.

Многоходовые компоновки.

Конвективные поверхности в таких компоновках расположены в последних газоходах.

Приемущество:

1.Снижение расположения перегревателей.

Недостатки:

1.Установка дымососов на верхних отметках.

 

Башенная компоновка (рисунок 1.1 в)

Рисунок 1.1 в

Достоинства:

1.отсутствие поворотных газоходов;

2.минимальное аэродинамическое сопротивление котла, благодаря самотяге КУ.

Недостатки:

1.трудности с подвесом конвективных поверхностей;

2.высокое расположение пароперегревателей;

3.верхний выход газов.

Прямоточные котлы

 

Прямоточные котлы не имеют зафиксированной границы раздела фаз между экономайзером и испарительной частью, между испарительной по­верхностью нагрева и пароперегревателем. При изменении температуры питательной воды, рабочего давления в агрегате, воздушного режима топки, влажности топлива и других факторов соотношения между поверхностями нагрева экономайзера, испарительной части и перегревателя меняются. Так, при понижении давления в котле снижается энтальпия жидкости, повышается энтальпия испарения и снижается энтальпия перегрева, поэтому уменьшается зона, занимаемая экономайзером (зона подогрева), растет зона испарения и уменьшается зона перегрева.

В прямоточных агрегатах все примеси, поступающие с питательной водой. не могут удаляться с продувкой подобно барабанным котлам и откладываются на стенках поверхностей нагрева вносятся с паром в турбину.

В прин­ципе и в прямоточных котлах возможно удаление солей продувкой, путем уста­новки водяной емкости (сепаратора) в конце испарительного участка. Однако на практике это оказывается затруднительным из-за упомянутого перемещения границы испарительной части, а также из-за тепловой развертки в параллельно включенных трубах испарителя и требует существенного усложнения системы регулирования.

Поэтому прямоточные котлы, даже оборудованные специальной продувкой, предъявляют высокие требования к каче­ству питательной воды.

Для уменьшения опасности пе­режога труб из-за отложе­ния солей в них зону, в ко­торой испаряются послед­ние капли влаги и начинает­ся перегрев пара, на докритических давлениях выносят из топки в конвективный га­зоход (так называемая выне­сенная переходная зона).

В переходной зоне идет энергичное выпадение и отложение примесей, а так как температуры стенки металла труб в переходной зоне ниже, чем в топке, то опасность пережога труб значительно снижается и толщину отложений можно допускать большей. Соответственно удлиняется межпромывочная рабочая кампания котла.

Для агрегатов закритических давлений переходная зона, т. е. зона усиленного выпадения солей, также имеется, но она сильно растянута. Так, если для высоких давлений ее энтальпия измеряется величиной 200-250 кДж/кг, то для закритических давлений возрастает до 800 кДж/кг и тогда вы­полнение вынесенной переходной зоны становится нецелесообразным, тем более, что содержание солей в питательной воде здесь так мало, что практи­чески равно их растворимости в паре.

Поэтому, если у котла на закритическое давление когда-либо выполняют вынесенную переходную зону, то делается это только из соображений обычного охлаждения дымовых газов.

Из-за малого аккумулирующего объема воды у прямоточных котлов важную роль играет синхронность подачи воды, топлива и воздуха. При на­рушении этого соответствия в турбину можно подать влажный или чрезмерно перегретый пар, в связи с чем для прямоточных агрегатов автоматизация ре­гулирования всех процессов является просто обязательной.

Прямоточный котел системы Бенсона (в дальнейшем — Бенсона- Сименса) вначале работал на критическом давлении (22 МПа). В дальнейшем котлы Бенсона строились на давле­ния ниже критического. На рисунке 3, а показана конструктивная схема котла Бенсона на среднюю производительность и средние параметры пара. На каж­дой стене топки размещено по три вертикальных подъемных панели из труб с внутренним диаметром 25 мм. Направление движения рабочего тела - снизу вверх в экранах. Это способствует более устойчивой работе котла. Из верх­них коллекторов одних панелей в нижние коллекторы других пароводяная смесь передастся по наружным опускным трубопроводам.

Наружные трубо­проводы. иногда со смесительными коллекторами, удорожают агрегат Бенсо­на и являются негативной стороной конструкции.

Второй зарубежной распространенной конструкцией является прямо­точный котел системы Зульцера. Для малой производительности (до 28 кг/с) эти агрегаты выполнялись одновитковыми. что полностью исключает нерав­номерное распределение рабочего тела по системе параллельных трубок. Од­нако при этом длина витка и его гидравлическое сопротивление чрезмерно возрастают.

Котлы Зульцера на среднюю производительность (рисунок 3, 6) строятся многовитковыми. Расположение трубок в топке смешанное: гори­зонтальное и вертикальное. Горизонтальная компоновка применена для од­нофазной среды: для экономайзера внизу топки и перегревателя - вверху.

Трубы с двухфазной (вода - пар) жидкостью расположены вертикально в средней части топочной камеры в виде петель, так что подъемные и опускные трубы в отличие от системы Бенсона расположены в топке. Первые агрегаты Зульцера снабжались сепараторами пара, устанавливаемыми перед переход­ной зоной. Это обычный барабан с уровнем воды и всеми видами продувок. Паровые котлы Зульцера на высокие производительности и дав­ления в 50-е годы нашли распространение в США.

 

Рисунок 3 - Конструктивные схемы прямоточных котлов:

а - котел Бенсона:

1 - экранные па­нели; 2 - пароперегреватель; 3 - вынесенная переходная зона испарения; 4 - экономайзер; 5 - воздухоподогреватель; 6 - подача питательной воды; 7 - вывод перегретого пара; 8 - вывод продуктов сгорания;

б - Зульцера:

1 - горизонтальные панели экранов; 2 - верти­кальные панели экранов; 3 - вынесенная переходная зона испарения; 4 - пароперегрева­тель; 5 - экономайзер; 6 - воздухоподогреватель; 7 - подвод питательной воды; 8 - вывод перегретого пара; 9 - вывод продуктов сгорания;

в - котел Рамзина:

1 - экономайзер; 2 - перепускные необогреваемые трубы; 3 - нижний распределительный коллектор воды; 4 - экранные трубы; 5 - верхний сборный коллектор смеси; 6 - вынесенная переходная зона; 7 - часть пароперегревателя; 8 - конвективная часть пароперегревателя; 9 - воз­духоподогреватель; 10 - горелка

 

Прямоточные котлы конструкции профессора Л.К. Рамзина явились крупным достижением отечественного энергомашиностроения. Первый про­мышленный котел Рамзина. построенный на 56 кг/с, 14 МПа, 500 °С и уста­новленный в 1933-1934 гг. на одной московской ТЭЦ, успешно проработал 40 лет.

Особенностью котла является компоновка радиационных поверхно­стей нагрева в виде горизонтально-подъемной навивки трубок по стенам топ­ки с минимумом коллекторов (рисунок 3, в). Как показала в дальнейшем прак­тика, такое экранирование имеет как положительные, так н отрицательные стороны. Позитивным является равномерный обогрев отдельных трубок, включенных в ленту, так как трубки проходят по высоте топки все темпера­турные зоны в одинаковых условиях. Негативным - невозможность выполне­ния радиационных поверхностей заводскими крупными блоками, а также по­вышенная склонность к теплогидравлическим разверкам при С'ВД и СКД из- за большого приращения энтальпии в длинном змеевике.

В настоящее время при сооружении мощных энергоблоков на высокие и закритическне давления особенности трех систем прямоточных котлов в зна­чительной степени сгладились и стало повсеместным комбинированное блоч­ное исполнение как горизонтальной навивки, так и вертикальных панелей.

Для, всех систем прямоточных агрегатов соблюдаются некоторые об­щие требования. Так. в конвективном экономайзере питательная вода до по­ступления в топочные экраны не догревается до кипения примерно на 30°С, что устраняет образование пароводяной смеси и неравномерное ее распреде­ление по параллельным трубкам экранов.

 

Питання для самоперевірки до теми № 5

1. Наведіть найбільш розповсюджені в Україні і за кордоном схеми компоновки енергетичних парових котлів? Дайте схеми цих компоновок, опишіть переваги і їх недоліки.

2. Що називається схемою парового котла, і як впливають на схему параметри пари і властивості палива, що спалюється?

3. Наведіть схему і зробіть короткий опис конструкції топкових екранів прямоточних парових котлів.

4. Наведіть схему і зробіть короткий опис конструкції топкових екранів барабанних парових котлів.

5. Як вирішуються питання кріплення панелей при тепловому розширенні топкових екранів, в тому числі двосвітлових? Дайте ілюстрації цих кріплень.

6. Опишіть конструкції газощільних і ошипованих екранів, їх переваги й недоліки.

 

Вихрові і циклонні топки,

Топочные камеры.

Они служат для сжигания топлива с целью получения энергии, заключенной в нем.

Предъявляемые требования:

1. развитие и завершение процессов горения;

2. обеспечение требуемой паропроизводительности;

3. максимальное шлакоулавливание;

4. охлаждение газов до требуемой температуры уходящих газов;

5. широкий диапазон регулирования.

Показатели работы

1. тепловая мощность

2. α_Т;

3. q₃, q₄;

4. ;

5. a_ун.

Немеханические топки.

 

1 – решетка колостниковая;

2 – топочный объем;

3 – зольник;

4 – загрузочное окно;

5 – испарительный котельный пучок.

Доля живого сечения

Здесь организованна противоточная схема движения топлива сверху вниз, то есть топливо движется сверху, воздух снизу вверх.

 

Полумеханические топки

Применяют при D = 4–6,5, т/ч.

Такие топки включают в себя:

1. пневматический забрасыватель (ПМЗ)

2. решетка с поворотными колостниками (РПК)

 

Поворотом колостников на 20º перемешивают слой, при этом происходит снижение q₄ на 1%.

 

Механические топки.

Они применяются при D = 6,5 – 20 т/ч.

1. бункер топлива;
2. зубчатое колесо;
3. цепная решетка;
4. шибер;
5. топочное пространство;
6. огнеупорный свод;
7. шлакосниматель;
8. шлаковый бункер;
9. воздушные каналы.

 

 

В таких топках применяют безпровальную решетку (ЧШР – чешуйчатая решетка).

b_p=2-3, м; l_p=3-8, м; υ_{решетки}=1-20, м/ч.

 

1. сырое топливо;

2. зона тепловой подготовки;

3. зона горения
а) окислительная зона;
б)восстановительная зона;

4. зона шлака.

А – самопроизвольное распределение воздуха.

Б – теоретическое распределение воздуха;

В – секционное дутье. Оно организуется с помощью перегородок для эффективного сжигания топлива.

Для повышения полноты сгорания организуют над слоевое дутье с W_г = 50-60, м/с.

Механические топки применяют при сжигании АС и АМ.

Факельно-слоевая топка.

Так как решетка движется в обратном направлении, то

1. τ_преб=τ_гор~d_тв, при этом q₄ снижается до 1%;

2. можно сжигать до 40 % мелочи.

Применяют для бурых и каменных углей.

Показатели слоевых топок:

α_Т=1,3-1,7; q₃=0.5-2%; q₄=6-14%; q_v=0.2-0.4, ; q_R=B^.Q_p^p/R=0.6-1, ;

t_гв < 250⁰С.

2. Пальникові пристрої: вихрові, прямоструменні скидні;

Факельные топочные устройства:

1) пылеугольные.

2) газомазутные.

Пылеугольные горелки.

Бывают вихревые и прямоточные.

Вихревые:

1) Горелка ОРГРЭС.

Позиции:

1 – труба первичного воздуха.

2 – улитка вторичного воздуха.

3 – рассекатель (обеспечивает угол раскрытия факела, т.е. подсос топочных газов).

КУ Т АШ

γ – угол раскрытия факела = 30 – 10 – 110 = f(V^г).

 

2) Горелка ТКЗ (таганрогский котельный завод).

 

1 – улитка первичного воздуха.

2 – улитка вторичного воздуха.

3 – растопочная форсунка.

 

Все вихревые горелки даёт короткий, широкий, недальнобойный факел: .

Факторы влияющие на воспламенение:

1) Начальная температуры аэросмеси:

 

↑t_о → ↓(t_воспл - t_o) → ↓τ_воспл.

2) Доля первичного воздуха (для снижения времени воспламенения её ограничивают).

↓V^г → ↓Q_{на нагрев до tвоспл} → ↓ .

 

3) Для нормальной работы горелок принимают оптимальные скорости первичного и вторичного воздуха:

1) ↑V^г → ↑d_тв → ↑W₁.

2) ↑V^г → ↑q₃ → ↑W_см → ↑W₂.

W₁ = 15 – 20 м/с.

Т, АШ КУ

W₂ = 20 – 25 м/с.

Достоинства:

1) эффективность смесеобразования.

2) широкий диапазон регулирования.

3) недальнобойность.

Применяют АШ, Т, КУ (при условии использования ШБМ и МШС).

 

Прямоточные:

1) Угловая щелевая горелка.

 

1 – канал первичного воздуха.

2 – канал вторичного воздуха.

Особенности:

1) вялое неинтенсивное смесеобразование.

Т, АШ КУ

2) отсутствие турбулизирующего эффекта.

3) малый угол раскрытия факела.

4) высокая дальнобойность.

 

2) Угловая поворотная горелка ЗиО (завод имени Орджоникидзе):

Позиции:

1 – сопло первичного воздуха.

2 – сопло вторичного воздуха.

3 – рассекатель.

Поворотом сопел вверх/вниз (±15º) меняют направление ввода аэросмеси в топку, положение факела и таким образом регулируют температуру на выходе из топки:

+ α → ↓τ_{преб. газов} → ↓Q_{лучист.} → ↑ .

– α → ↑τ_{преб. газов} → ↑Q_{лучист.} → ↓ .

0 – 0 – нулевое положение горелочного устройства.

.

Все прямоточные дают слаборасширяющийся дальнобойный факел. Для снижения дальнобойности, ускорения воспламенения и повышения сгорания топлива горелки размещают по углам топки:

, D_в – диаметр вихря ≈ 1,5 м.

Оси сопел направляются по касательной к вихрю.

W_{1в, 2в} ≈ 30 м/с.

Применяют для сжигания бурых и каменных углей.

3) Плоскофакельная горелка:

 

4) Эжекционная горелка – амбразура (центральный котлотурбинный институт):

Позиции:

1 – эжекционные сопла.

2 – амбразура.

Сопла 1 делят аэросмесь на плоские вертикальные струи. Их развёрнутая компоновка способствует разносу факела вверх и вниз и ускоряет воспламенение.

Применяют при сжигании торфа, БУ, КУ (с V^г > 30% и размоле в молотковых мельницах).

3.Топки з видаленням шлаку у твердому й рідкому станах;

Паровые форсунки.

Позиции:

1 – сопло.

2 – корпус.

t_м ≈ 100ºС, ВУ ≈ 5º, d_к ~ 1/W_пар.

Достоинства:

1) качественное распыление на мелкие капли.

2) широкий диапазон регулирования 25%÷100%.

Недостатки:

1) высокий расход пара = 0,3÷0,4 кг/кг.

2) высокие потери q₂ (↑ ).

Применяют при растопке пылеугольных топок.

Комбинированные форсунки.

1) Паромеханические.

Позиции:

1 – механическая форсунка.

2 – корпус.

= 0,05 .

При D = 100% – распыл механический (пар не требуется).

При D < 60% – паровой + механический распылы.

2) Ротационная.

Позиции:

1 – полый ствол.

2 – лопатки вентилятора.

3 – лопатки завихрителя.

4 – вращающийся конус.

 

При вращении конуса топливо в топку поступает в виде конической плёнки, которая распадается на капли, превращающиеся в более мелкие под влиянием воздуха.

Достоинства:

1) широкий диапазон регулирования (25÷100%).

2) нетребовательность к очистке.

Недостатки:

1) грубый распыл.

2) сложность конструирования и эксплуатации.

Применяют при сжигании низкосортных топлив.

Газомазутные горелки.

Так как для газа и мазута теоретический объём воздуха ≈ 10 м³/кг, а = 37÷43 МДж/кг, то в этих горелках возможно раздельное сжигание того или другого топлива.

1) ГМГ–М:

Позиции:

1 – мазутная форсунка.

2 – завихритель первичного воздуха () ≈ ≈ 15%.

3 – завихритель вторичного воздуха.

4 – биконическая амбразура.

 

При снижение нагрузки снижаются напоры газа и воздуха:

В_г = 200÷800 кг/ч.

≈ 1,1, q₃ = 0,1÷1%, q₄ = 0÷0,2%.

 

Применяют в котлах малой мощности.

2) Горелка БКЗ:

Позиции:

1 – форсунка.

2 – газораспределительный коллектор.

3 – воздушный регистр.

W_отв ≈ 80 м/с, W_в ≈ 40 м/с, d_отв = 4÷6 мм, В_г = 400÷1500 кг/ч.

Применяют в котлах средней мощности.

3) Горелка ТКЗ:

Позиции:

1 – форсунка.

2 – газораспределительный коллектор.

3 – секция лопаточного аппарата.

4 – дисковый шибер (при его смещении влево/вправо регулируется расход воздуха, при сохранении степени закручивания воздушного потока).

W_отв ≈ 80 м/с, W_в ≈ 40 м/с, Р_г = 300÷1000 кг/м², В_г = 1÷6 т/ч.

Применяют в котлах большой мощности.

 

Питання для самоперевірки до теми № 6

1. Опишіть основні способи спалювання палива і дайте їхню коротку характеристику.

2. Які основні вимоги пропонуються до топкового пристрою?

3. Якими факторами визначається вибір типу топкової камери і пальникових пристроїв?

4. Дайте опис пристроям для виведення шлаку з топкових камер із твердим і рідким шлаковидаленням.

5. Коротко охарактеризуйте принцип роботи циклонних топок і топок із струменями, що перехрещуються. В чому перевага і які недоліки цих топок?

6. Як проводиться вибір кількості пальників і їхнє розташування на стінках топкової камери?

7. Для яких видів палива і чому застосовуються прямоточні пальники? Покажіть схеми розташування цих пальників на стінках топкової камери.

8. Пристрій комбінованих пилегазових пальникових пристроїв. Режимні параметри пальників.

9. Якими особливостями характеризується процес теплообміну в топковій камері?

10. Що розуміється під теоретичною температурою горіння і від яких факторів вона залежить? Як вона розраховується?

11. Напишіть рівняння, що визначає корисне тепловиділення в топці, і поясніть вплив величин, що входять у рівняння.

 

Література: [1, с. 54-69, 176-182; 2, с. 84-112, 230-236; 9, с. 29-49; 10, с. 65-67, 79-83, 94-99].

 

Сепарационное устройство

Проходящий пар собирается в паровой подушке под погружным дырчатым листом, предназначенный для выравнивания скорости подъема пара по всей поверхности зеркала испарения. Далее, пар барбатирует через слой питательной воды. Процесс барбатирования необходим для промывки пара с целью уменьшения содержания солей от вредных примесей, наносимых капельками влаги. На промывку поступает вода, прошедшая водяной экономайзер, а следовательно она значительно чище по сравнению с водой экранных труб.

Пар, прошедший промывку отправляется на сепарационное устройство.

Сепарационное устройство предназначено дляотделения капелек котловой воды от пара.

В сепараторах использую первичные механические эффекты как гравитацию, инерцию, пленочный эффект и другие.

Гравитационный сепаратор

Гравитационная весовая сепарация осуществляется, естественно, в процессе движения пара в барабане котла вверх к выходу из него. Для выравнивания распределения скоростей подъема пара по барабану в его водяном пространстве (рисунок 1, г) устанавливают погруженный дырчатый лист. Для дополнительной сепарации в паровом пространстве на выходе пара из барабана ставят пароприемный дырчатый лист.

Инерционный сепаратор - осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных или кипятительных труб путем установки отбойных щитков. В результате вода из пароводяной смеси, как более плотная, инертная выпадает из потока, а пар, как менее плотный, инертный поднимается к выходу в барабан.

Пленочный сепаратор

Наиболее эффективное отделение капелек воды от пара происходит в циклоне (рисунок 1, е) путем интенсивного закручивания потока пара, что объясняется использованием в них так называемой пленочной сепарации.

Пленочная сепарация основана на принципе прилипания частиц влаги, находящейся в паре, на увлажненную или сильно развитую поверхность. При ударе потока влажного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется в результате слияния мельчайших частиц влаги сплошная водяная пленка, которая достаточно прочна и не отрывается паром, но в то же время беспрепятственно и непрерывно стекает в водяное пространство барабана котла, а пар через крышку циклона выходит в паровое пространство котла. Установка жалюзей в верхней части циклона служит для перевода вихреобразного движения пара в прямолинейное, что способствует лучшему использованию пароводяного пространства барабана котла.

При использовании сепарационных устройств снижается содержание влаги в паре до 0,1—0,15%.

Рисунок 1.-Схемы сепарационных устройств в паровых котлах низкого и среднего давления:

Работа замкнутого круга.

Работа замкнутого круга состоит из двух систем труб:

· обогреваемых топочных экранов;

· необогреваемых опускных труб

Не обогреваемые опускные трубы объедены вверху барабаном, диаметром приблизительно 1,5 метра, а внизу коллектор, диаметр которого около 300 мм. Замкнутая гидравлическая система, состоящая из обогреваемых и не обогреваемых труб образует циркуляционный контур, который заполняет водой до уровня примерно 15-20 см ниже диаметральной плоскости барабана. В обогреваемых трубах вода закипает, поэтому они заполнены пароводяной смесью.

Необогреваемые трубы заполнены котловой водой, имеющие плотность кипящей воды при давлении в барабане, следовательно нижняя точка коллектор подвержено столба воды, заполняющие необогреваемые трубы, а с другой -давление столба пароводяной смеси, заполняющие обогреваемые трубы.

Создающиеся в результате образования пара разность давления, вызванная разностью плотностей воды в необогреваемых опускных трубах и пароводяной смеси топочных экранов вызывают движение в контуре и называются движущимся напором естественной циркуляции.

По обогреваемым трубам вверх движется пароводяная смесь, в связи с чем они получили название подъемных труб, а по не обогреваемым трубам вода движется вниз и они получили название опускные трубы.

Рисунок 1.-Упрощенная схема естественной циркуляции (а) и структура потока пароводяной смеси в трубах (б-е):

В котельных агрегатах с принудительной циркуляцией (рисунке 2, а) движение воды по испарительному контуру осуществляется специальными насосами. В прямоточных котлах (рисунке 2, б) полное испарение воды происходит за время однократного прямоточного прохождения воды в испарительной поверхности нагрева.

Рисунок 2.-Схемы организации движения воды,пароводяной смеси и пара в котельном агрегате:

2.Топочные экраны в прямоточных и барабанных котлах.

Питання для самоперевірки до теми № 7

1. Які схеми пароперегрівників застосовуються в сучасних котлах великої потужності? Вкажіть їх конструктивні характеристики.

2. Зобразіть схему комбінованого пароперегрівника в газовому потоці і вкажіть рух пари в ньому і місце його розташування.

3. Для чого служить проміжний пароперегрівник? Визначте особливості його конструкції, роботи й місця розташування.

5. Які причини розходження в температурі пари при зміні навантаження в радіаційному і конвективному пароперегрівниках?

6. Обладнання регенеративних повітропідігрівників. Вкажіть на переваги й недоліки їх роботи.

Література: [69-77, 84-86, 90-106; 10, с. 7-18, 48-60, 84-90, 129-150].

 

Щелочная.

(наличие в котловой воде едкого натрия в малых количествах защищает углеродистые стали от коррозии,при повышенных концентрациях его наличие может быть вызвать щелочную коррозию)

Внешняя коррозия

В дымовых газах и золе всегда содержатся вещества, активно реагирующие с металлом (кислород, сера,ванадий, щелочные металлы и другие).

1.коррозия под воздействием сульфатов щелочных металлом;

2.ванадиевая коррозия;

(ванадиевая коррозия и коррозия под воздействием сульфатов щелочных металлом протекает при температурах 500-600 ⁰С и тем самым ограничивают максимальную температуру металла, а следовательно и температуру перегрева пара).

3.окалинообразование;

(процесс непосредственно окисления металла, протекающий при потери устойчивости пленки окислов, а это происходит при определенных для каждого вида стали температурах (ст.20—530⁰ С).

 

4.высокотемпературная газовая.

(при сжигании серосодержащее твердое топливо (мазутных котлов ПК-41) была обнаружена коррозия этого вида.Это явление заключается в разрушении металла труб в средней части боковых экранов и под пережимом топки.

Интенсивному протеканию этого вида коррозии на КУ,работающих на АШ и тощим угле способствуют:1.повышенное содержание серы(до 4%);2.низкая реакционная способность этих топлив). Эти виды коррозий происходит привысоких температурах.

Питання для самоперевірки до теми № 8

1. Низькотемпературна корозія повітропідігрівників, причини і механізми утворення.

2. Якими методами підвищується корозійна стійкість повітропідігрівників (конструктивного й режимного характеру)?

 

Література: [1, с. 187-194, 144-176; 2, с. 263-312; 5, с. 309-312; 6; 9, с. 49-51, 58-60.

Подготовка топлива к с