Испарительные поверхности нагрева

Распределение полезноиспользуемого тепла можно представить в виде:

Распределение тепловосприятий в этих поверхностях нагрева определяется давлением острого пара (давлением котла):

Рассмотрим процесс в котельном агрегате в TS-диаграмме.

Давление Р0	tпе	tпв	Распределение тепла, %
^оС	qисп	qпе	qэк
среднее (4 МПа)
высокое (14 МПа)
сверхкритическое (25 МПа)

Из этого следует:

1. По условию теплопередачи при оптимальной температуре газов на выходе из топки: доля тепла, передающегося в топке, составляет 35÷40% тепла. Значит, при среднем давлении данного тепла недостаточно для испарения рабочего тела, поэтому в таких котлах экономайзер выполняется кипящим, часть тепла на испарение передается в фестоне, а также возможно выполнение котельных пучков в поворотной или конвективной шахте.

2. В котлах высокого давления количество тепла, передающегося в топке, несколько больше, чем требуется для испарения. Поэтому потолок топки или верхняя часть топочных экранов является радиационным пароперегревателем.

3. В котлах сверхкритического давления q_эк передается в экономайзере и в нижней радиационной части, начиная со средней: СРЧ, ВРЧ, радиационная, полурадиационная (ширмы) и конвективная (высокого и низкого давления) части ПП (потолочного подогревателя) q_пе.

Основной тип топочных экранов – гладкотрубные экраны. Кроме того, могут использоваться газоплотные, или мембранные экраны двух типов:

а) из плавниковых труб; б) с прямоугольными ребрами.

Газоплотные сварные экраны являются интенсифицированной поверхностью нагрева. Их масса на 10-15% меньше на единицу лучевоспринимающей поверхности по сравнению с гладкотрубными экранами. Для обеспечения массовой скорости можно увеличить шаг труб и снизить число экранных труб. Их условия работы благоприятнее, т. к. часть поглощенной плавниками (ребрами) теплоты, благодаря растечке тепла, передается тыльной стороне труб, превращая её в активную поверхность нагрева.

Исключен выход отдельных труб из плоскости экрана (из ранжира) и ухудшение их температурного режима.

Газоплотные сварные экраны: не требуют обмуровки поэтому применяется легкая натрубная теплоизоляция; допускают обмывку экранов без опасности увлажнить теплоизоляционный слой и вызвать коррозию в труднодоступных местах.

Однако, газоплотные панели предъявляют повышенные требования к равномерности температурных условий работы труб.

Также используют ошипованные экранные трубы с нанесением тепловой изоляции (например, в зажигательных поясах и в зоне плавления шлака).

 

Конструкция ошипованных экранов

1- шипы; 2- трубы; 3- обшивка; 4- пластичная хромитовая теплоизолирующая масса; 5- огнеупорный карборунд.

Ощипованный газоплотный

Рис. Внешний вид настенного и двухсветного топочных экранов.

Применение двухсветного топочного экрана позволяет сократить габариты топочной камеры.

 

Топочные экраны котлов с естественной циркуляцией располагаются вертикально для обеспечения достаточного движущего напора:

 

Для компенсации температурных удлинений экранных труб применяется несколько схем.

Схема А: при вертикальных экранах с наклонным потолком

 

Удлинение в верхней части самокомпенсируется за счет изгибов трубы, удлинение в нижней части компенсируется за счет перемещения нижнего коллектора.

Схема Б: при использовании вертикальных топочных экранов; крепление без разъема.

Самокомпенсация температурных расширений происходит за счет перемещения вниз нижнего коллектора

Схема В. В мощных котлах с длиной топочных экранов 30, 40 м и более, когда удлинение достигает 200-300 мм, используется крепеление экранных труб с разъемом посередине.

 

1. неподвижная подвеска экрана

2. подвижное крепление экрана

3. уплотнительная камера

4. неподвижное крепление экрана

 

 

По ширине топочные экраны, как правило, разбивают на секции или контуры циркуляции, которые имеют свою систему опускных труб. Площадь поперечного сечения опускных труб составляет 30-50% от сечения топочных экранов.

В каждую секцию объединяются трубы с близкими геометрическими характеристиками и близкими условиями обогрева. Это позволяет повысить надежность контуров естественной циркуляции.

В прямоточных котлах движение рабочей среды принудительное, поэтому топочные экраны могут быть ориентированы в пространстве как горизонтальные и как подъемно-опускные.

Рис. Компоновка двухсветного экрана