Экранные поверхности нагрева

Система испарительных поверхностей различных котлов разнообразна. В вертикально-водотрубных котлах она состоит из развитого пучка кипятильных труб, ввальцованного в верхний и нижний барабаны, топочных экранов, питаемых водой из котельных барабанов через опускные трубы и соединительные из камер (коллекторов).

 

 

 

Пароперегреватели

Пароперегреватель – элемент парового котла для перегрева пара, то есть для повышения его температуры сверх температуры насыщения.

Состоит из укрепленных параллельно стальных труб с внутренним диаметром 20-60 мм, присоединенных непосредственно к барабану котла или к входному, выходному, а иногда и к промежуточному коллектору.

По направлению движения пара относительно дымовых газов различают пароперегреватели:

· С параллельным током;

· Противотоком;

· Смешанным током.

 

 

В зависимости от места расположения пароперегревателя в котле различают:

· Радиационные – размещают на потолке или стенках топочной камеры, часто между трубами экранов. Они воспринимают тепло, излучаемое факелом сжигаемого топлива;

· Ширмовые (полурадиационные) – выполняются в виде плоских ширм из параллельно включенных труб, укрепляются на выходе из топки перед конвективной частью котла. Теплообмен осуществляется и конвекцией и излучением;

· Конвективные – располагают в газоходе котла обычно за ширмами или за топкой. Представляют собой многорядные пакеты из змеевиков.

 

Экономайзер

Экономайзер – элемент ТГУ, в котором питательная вода перед подачей в котел подогревается уходящими из котла газами.

Тем самым уменьшается потеря тепла с уходящими газами и увеличивается КПД котельной установки. При давлении до 2,2 МПа и температуре питательной воды ниже точки росы дымовых газов или недеаэрированной воде экономайзер изготавливают из гладких или ребристых чугунных труб; на более высокие давление и температуру – из стальных, преимущественно гладких труб.

Питательная вода присоединяется к водяному экономайзеру таким образом, что возможно питание котла минуя экономайзер.

 

Воздухоподогреватель

Воздухоподогреватель воспринимает тепло от уходящих газов и передает его воздуху, таким образом также снижается . Подогретый воздух от воздухоподогревателя направляется в топку котла, улучшая условия сгорания топлива. При этом увеличивается температура горения и КПД установки. В связи с этим в современных ТГУ подогрев воздуха при использовании влажных топлив, а также трудно загорающихся антрацитов и тощих углей является необходимым мероприятием.

При установке воздухоподогревателей требуются искусственная тяга и дутье, т.е.обязательна установка дутьевого вентилятора и дымососа.

При наличии в ТГУ и водоподогревателя и экономайзера первым по ходу газов устанавливают экономайзер, вторым - воздухоподогреватель.

 

 

Горелки

В технике сжигания газа применяют большое число горелок, отличающихся конструктивно и принципиально. В соответствии с ГОСТ 21204 - 97 по способу подачи воздуха и коэффициенту избытка первичного воздуха, , все эти горелки могут быть классифицированы на 5 групп:

· диффузионные горелки с α = 0;

· инжекционные с α > 1 и α < 1;

· горелки с принудительной подачей воздуха (дутьевые или двухпроводные);

· комбинированные;

· горелки специального назначения.

 

Диффузионные горелки: это наиболее простые устройства, представляющие собой перфорированную трубу. Газ вытекает из отверстий, а необходимый для горения воздух полностью поступает из окружающей среды. В диффузионных горелках процессы смешивания газа с воздухом и горение совершаются параллельно на выходе газа из горелки. Пламя длинное светящееся, применяются в топках с большим объемом. Теплообмен излучением.

 

Инжекционные горелки (атмосферные): э то горелки, в которые необходимый для горения воздух поступает полностью (α > 1) или частично (α < 1) в качестве первичного, а подача его осуществляется за счет кинетической энергии струи газа, вытекающего из сопла. Процессы смешивания газа с воздухом и горения разделены, при этом обеспечивается хорошее смешивание газа с воздухом.

Горелки для среднего давления с коэффициентом избытка воздуха 1,1-1,2 применяются на промпредприятиях. Инжекционные горелки с α < 1 применяют в бытовых газовых плитах, проточных и емкостных водонагревателях, секционных отопительных котлах.

Пламя горелки состоит из внутреннего и внешнего конусов. Внутренний конус представляет собой поверхность остановленного фронта пламени, где выгорает часть горючего, обеспеченная первичным воздухом. Горение газовоздушной смеси во внутреннем конусе кинетическое. Внутренний конус пламени ярко очерчен и имеет зеленовато-голубой цвет. Внешний конус представляет собой поверхность, где в результате диффузии окружающего воздуха выгорает оставшаяся часть газа. Процесс сгорания газа во внешнем конусе диффузионный.

 

Горелки с принудительной подачей воздуха (вентиляторные): воздух, необходимый для горения, подается вентилятором. Газ из сопла попадает в закрученный поток воздуха, и происходит их смешивание. Газовоздушная смесь через насадок попадает в топочное пространство. Горелки данного типа оснащены стабилизаторами. В схеме обвязки горелок предусматривается установка клапана блокировки, отключающего подачу газа при прекращении подачи воздуха.

Процесс смешивания газа с воздухом зависит от конструкции смесителя. При полном предварительном смешивании процесс горения кинетический, пламя образуется короткое с высокой температурой.

Для увеличения площади соприкосновения газа с воздухом ис­пользуются горелки с множеством мелких отверстий в корпусе, направленных под углом к предварительно закрученному потоку воздуха. При этом образуется равномерная газовоздуш­ная смесь. Процесс горения кинетический, пламя образуется ко­роткое с высокой температурой.

Закручивание воздушного потока может осуществляться лопа­точным направляющим аппаратом, улиткой, тангенциальным под­водом к горелке.

Горелки с принудительной подачей воздуха в зависимости от конструкции работают на газе низкого или среднего давления. Конвективный теплообмен.

 

Комбинированные горелки: горелки предназначенные для попеременного сжигания газа и мазута.

 

1,2-воздушный и газовый патрубки, 3,4-воздушная и газовая камера, 5- сопло для выхода воздуха, 6- сопло для выхода газа, 7- мазутопровод, 8- форсунка.

 

 

Первичный воздух подается по внутреннему каналу, закручивается и направляется к мазутной форсунке, где с распылением мазута образует топливно-воздушную смесь. Основное сгорание осуществляется за счет вторичного воздуха. Номинальный расход газа 185-850 м³/ч, доля первичного воздуха составляет 10-15 %, a-1,05-1,15, длина мазутного факела 1-2,5 м.

 

По типу сжигаемого топлива различают горелки:

· газовые;

· дизельные;

· мазутные;

· двухтопливные.

 

По типу регулирования мощности горелки бывают:

• одноступенчатые: мощность таких горелок устанавливается при настройке горелки на фиксированное значение и не меняется в течение ее работы. Горелка имеет режим: включено-выключено;
• многоступенчатые: существуют двух- и трехступенчатые модели. В ходе настройки диапазон таких горелок делится на определенное количество ступеней в пропорции, определяемой производственной необходимостью. Во время работы горелки переключение ступеней может осуществляться вручную или автоматически. Значение мощности каждой ступени при работе горелки неизменно;
• двухступенчатые прогрессивные или модуляционные: в стандартной комплектации все горелки данного типа являются двухступенчатыми прогрессивными. Т.е во время настройки устанавливается диапазон работы (максимальное и минимальное значения мощности). При работе горелка плавно переходит с максимальной мощности на минимальную и наоборот, сохраняя оптимальное соотношение топливо-воздух на всем пути перехода. Данный тип горелок позволяет осуществлять модуляционный режим работы. При нем осуществляется поддержание контролируемого параметра теплогенератора (температура или давление) на заданном уровне за счет изменения мощности горелки в рамках диапазона модулирования;
• модуляционные: горелки подобного типа могут работать только в модуляционном режиме. Эти горелки оборудованы электронным устройством, регулирующим соотношение топливо – воздух.

По сумме выбросов оксида азота в окружающую среду различают:

• обычные горелки;
• с пониженным выбросом оксида азота: использование горелок оправдано в тех местах, где предъявляются повышенные требования к окружающей среде (значительно дороже обычных моделей)

 

 

Форсунки

Форсунки – устройства, используемые для подготовки жидкого топлива к горению, которая заключается в доведении топлива до такого состояния, в котором оно легко перемешивается с воздухом (окислителем).

Для подготовки к горению топливо измельчается путем распыления или испаряется посредством нагревания. В соответствие с этим выделяют 2 класса топливных форсунок:

· распыливающие: подготовка топлива представляет собой измельчение топлива и превращение его в аэрозоль;

· испарительные: топливо перед сжиганием нагревается до испарения в капиллярных фитилях либо на металлической поверхности.

 

Распыливающие форсунки делят на несколько видов:

· пневматические – в систему подачи такой форсунки входят:

- воздушный нагнетатель;

- топливный насос;

- фильтр;

- клапан регулирования давления.

При запуске системы насос выкачивает топливо из бака и через фильтр подводит его к клапану регулирования давления, который открывается, когда давление достигает заданного уровня (около 0,7 МПа), и топливо поступает в распылитель. Топливо распыливается, образуя туман из мелких капель, и поступает в зону горения, куда подается и воздух. Искровое устройство воспламенения генерирует разряд, который воспламеняет смесь воздуха с топливом.

 

· с вращающимся распылителем: в такой форсунке закручивание топлива осуществляется вращением корпуса распылителя. При выбрасывании топлива через радиальные сопла чашечного распылителя в воздушный поток образуется кольцевой плоский фронт пламени. В трубчатом распылителе топливо рассеивается параллельно оси форсунки и воздушного потока, образуя удлиненный факел.