Вычисляется коэффициент теплопередачи:

К= ₁ , где  - коэффициент тепловой эффективности определяется по таблице в зависимости от вида сжимаемого топлива и учитывает степень загрязнения поверхности нагрева.

9. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева из уравнения теплопередачи:

Q_т =(kFt)В_р

13. По принятым двум значениям температуры продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева ₁ и ₂ и полученным двум значениям Q_б и Q_т производится графическое определение действительной температуры на выходе из рассчитываемой поверхности _р.

18. Конструкции котельных агрегатов. Вертикально-цилиндрические котлы МЗК1) Паровые котлы производительностью до 1 т/час. Для получения насыщ пара в небольш количествах с давлением 0,9 МПа в наст время примен 2 типа паровых котлов: вертикально-цилиндрические котлы МЗК; вертикально-водотрубные котлы Е-1/9. Таганрогский завод «Красный котельщик» Котлы МЗК – вертикально-цилиндрич котлы, выпускаются двух типо-размеров производ 0,4 и 1т/ч 1- внутренняя концентрическая обечайка; 2- корпус котла; 3- верх и нижн горизонтальные трубные решетки; 4 – горелка; 5 – вертикальные трубы конвективного пучка; 6 - взрывная мембрана; 7- огнеупорная футеровка. Корпус котла сост из двух концентрич(цилиндрич) пов-тей, вставл одна в другую. Внутр пространство концентрич обечайки 1 представл собой топочную камеру и вертик газоход. Для защиты металла обечайки в нижн ее части устан огнеупорная футеровка. Пространство между обечайкой и корпусом заполнено водой. Такде в этом пространстве установл 2 горизонт перегородеи, в кот вварены 3 ряда верт труб, диаметром 51 мм. В междутрубном пространстве нах-ся продукты сгорания, выход через боковое окно из топки и покидающие котел с противоложн стороны через газоход. В верт трубах образ пароводян смесь, кот под ним в верх часть котла и раздел на пар и воду. Образовавш пар скапливается в паровом к потребителю. В верх части концентрич обечайки устан взрывн мембрана, кот предотвращ разрушение котла в случае хлопка в топочн пространтсве. В качестве топлива котел может использ газ или мазут и, в зависимости от вида топлива КПД сост 85-88%

19. Вертикально-водотрубный котел Е-1/9М. Предназначен для выработки насыщенного пара давлением 0,9 МПа с производительностью 1 т/ч.(Е-естественная циркуляция,1-производительность,1/ч, 9-избыточное давление в барабане(9 атм), М-модернизированный) Топочная камера котла полностью экранирована. Она имеет два боковых экрана и потолочный экран, переходящий в укороченный фронтальный экран. Особенностью котла является отсутствие необогреваемых опускных труб. Все опускные и перепускные трубы, а также коллектор потолочно-фронтального экрана располагается в топочной камере. Котел имеет развитый конвективный пучок труб, соединяющие между собой верхние и нижние барабаны и имеющий коридорное расположение труб. В конвективном пучке имеются две газовые разделительные перегородки из жаропрочной стали, обеспечивающие горизонтальный разворот дымовых газов с целью улучшения теплообмена. Верхний и нижний барабаны расположены перпендикулярно продольной оси парогенератора. Обмуровка котла облегченная, с металлической обшивкой.

1-трубы боков экранов; 2-нижн коллектор бок экрана; 3-мазутная форсунка; 4- нижн коллектор потолочно-фронтального экрана; 5-верх коллектор боков. Экрана; 6- потолочно-фронтальный экран; 7,9-верхний и нижн барабаны; 8 – конвективный пучок; 10-газов перегородки; 11-перепускная труба. Котел оборудов. ротационной форсункой, предназнач для мазута марок М40 и М100. На котле устан автоматика безопасности и автоматич регулятор уровн воды в барабане. Температура продуктов сгорания на выходе сост 320С при α_ух=1,3 КПД котла составл 88%. Разработана и выпускн модификация этого ктола для нужд нефтегазодобыв предприятий (ПКГ, ПКН-2(паровой котел нефтяной)) Котлы ПКН в качестве топлива могут исп сырую нефть и устан в передвижн мобильн боксах. Обмуровка котла выполн облегченной натрубной с обшивкой металлич листами.

20. Контуры естественной циркуляции котла е-1/9м.

Опускными являются конвективные трубы, расположенные в последнем газоходе, т.е. в зоне относительно низких температур дымовых газов. Эти трубы – слабообогреваемые и в них парообразование не происходит.

I контур – контур конвективного пучка.

Из верхнего барабана по слабообогреваемым трубам вода опускается в нижний барабан и по конвективным трубам, расположенным в зоне высоких температур, пароводяная смесь поступает в верхний барабан, где происходит ее разделение на пар и воздух.

II и III контуры – правый и левый боковые экраны.

Опускными являются те же самые трубы. Далее вода из нижнего барабана поступает в нижние коллекторы и по трубам боковых экранов пароводяная смесь поднимается в верхние коллекторы, а затем и в верхний барабан.

IV контур – потолочный и укороченный фронтальный экран.

По тем же самым слабообогреваемым конвективным трубам вода поступает в нижний барабан. Затем в нижние коллекторы боковых экранов по перепускным трубам – в нижний коллектор потолочно-фронтального экрана и далее по трубам потолочного экрана в верхний барабан.

21. Котлы серии ДКВР. Это наиб распростр конструкция паров котлов малой производительности.Производ Бийским котельным заводом. Котлы производительностью до 20 т/ч и давлением до 23 атмосфер относятся к котлам малой производительности. ДКВР - двухбарабанный котел вертикально-водотрубный реконструированный.Котлы ДКВР выпускаются на избыточное давление 13 атмосфер (реже на 23 и 39 атмосфер), производительность котлов: 2,5; 4; 6,5 ;10 ;20 т/ч. Если котел оборудован пароперегревателем, то: ДКВР-2,5-13-250 (250-температура перегретого пара, ^оС, 2,5- производительность,т/ч, 13-кг/см²).При давлении в котле 23 атмосфер t_пп=370 ^оС; при p=39 атмосфер - t_пп=440 ^оС . ДКВР-2,5-13 котел без ПП. Все парогенераторы типа ДКВР имеют общую принципиальную конструктивную схему: 1)котлы с естественной циркуляцией; 2)оборудованы двумя продольными барабанами; 3)конвективные части трубы имеют коридорное расположениие(между верхн и нижн барабанами);4) 2 газомазутн горелки устан на фронтальн стенке, 5) камерн догорания, располож между топкой и конвективн поверхностью, барабаны котлов унифицированы; диаметр барабана = 1000 мм, изменяется только толщина стенки: при р=13 атмосфер 13 мм; при р=23 атмосферы 23 мм. нижние барабаны котлов укорочены;под передней частью верхнего барабана расположена топочная камера, которая при производительности от 2,5 до 6,5 т/ч имеет только боковые экраны, а при производительности 10 и 20 т/ч – добавляется фронтальный и задний экран.

22. Контуры циркуляции котла дквр-10-13

Топка отделена от камеры догорания кирпичной перегородкой, вып из огнеупорн кирпича. В конвективн пучке имеются 2 газов перегородки, вып из жаропрочной стали. Они делят конвект пучок на камеру догорания и 2 конвект газохода. Как правило котел ДКВР оборуд внеш чугун. Экономайзером, поэтому t пр сг после котла сост 300-320С, а после экономайзера 160-190С при α_ух=1,4-1,5. КПД котла в зависимости от вида топлива сост 89-92%. Котле оборудован газумазутными горелками, поэтому в качестве топлива могут исп газ или мазут. Обмуровка котла как правило пердст собой отдельно стоящую кирпичн кладку. Такая обмуровка наз тяжелой. Котлы ДКВР имеют max 5 контуров циркуляции, за искл-ем фронтального экрана служат слабообогрев трубы конветкивного пучка, расположен в послед газоходе.

Котлы ДКВР производительностью от 2,5 до 6,5 т/ч имеют 3 контура циркуляции, а производительностью 10 и 20 т/ч – 5 контуров циркуляции.

1-ый контур: конвективный пучок. Вода из верхнего барабана по слабообогреваемым конвективным трубам опускается в нижний барабан и далее по более обогреваемым передним трубам конвективного пучка пароводяная смесь поднимается в верхний барабан.

2-ой и 3-ий контуры: боковые экраны. Вода из верхнего барабана по необогреваемым опускным трубам опускается в нижние коллекторы боковых экранов и по экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан. Необогреваемые находятся внутри обмуровки в передней части котла и служат опорой верхнего барабана.

4-ый контур: фронтальный экран. По необогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в коллектор фронтального экрана, а по экранным трубам возвращается назад.

5-ый контур: задний экран. Питание нижнего коллектора заднего экрана осуществляется по перепускным трубам из нижнего барабана. А пароводяная смесь по экранным трубам подносится в верхний барабан.

В котлах ДКВР трубы к барабану крепятся с помощью вальцовки, а к колекторам – сваркой. Верхний барабан оснащен водоуказательными приборами, двумя предохранительными клапанами, воздушным вентилем и устройством для ввода питательной воды в барабан.

Анализ большого количества промышленных котельных, в которых эксплуатируются котлы серии ДКВР, показал, что 85% котлов используют в качестве топлива газ или мазут, несмотря на то, что котлы ДКВР изначально проектировались для сжигания твердого топлива. Также анализ выявил следующие недостатки:

• котлы характеризуются большими присосами воздуха в конвективную часть;

• имеют недостаточную степень заводской готовности;

• сниженные по сравнению с паспортными эксплуатационные КПД.

Эти недостатки были учтены при разработке котлов серии ДЕ.

23. Котлы серии де

ДЕ – двухбарабанные котлы с естественной циркуляцией; D-образные. В качестве топлива используется газ или мазут. Паропроизводительность котлов изменяется по следующему ряду: 4; 6,5; 10; 16; 25 т/ч. Рабочее абсолютное давление 14 атм (ДЕ-6,5-14 ГМ). Если котел имеет пароперегреватель, то маркировка: ДЕ-6,5-14-225 ГМ (225-температура перегретого пара; ГМ-газомазут). Котлы ДЕ отличаются большей производительностью. При замене топлива на газ и мазут фактическая производительность увеличилась на 30-50%. Также они отличаются полной заводской готовностью, т.е. монтаж на месте сводится к установке котла на фундамент с последующим подключением в технологический трубопровод к котельной. Также преимуществом является сниженная металлоемкость или в соответствии эксплуатационных КПД паспортным значениям. Общая конструктивная схема котлов ДЕ. 1)Все котлы серии ДЕ имеют унифицированные барабаны диаметром 1000 мм. Длина верхнего и нижнего барабана одинакова и изменяется от 2240 мм (для котлов производительностью 4 т/ч) до 7500 мм (для котлов производительностью 25 т/ч). 2)Все котлы выполнены по типу D, т.е. топочная камера размещена сбоку от конвективного пучка, состоящего из вертикальных труб, имеющих коридорное расположение и развальцованных верхним и нижним барабаном. 3) Одинаков высота и ширина котла для котлов всех типов производ-тей. В зависимости измен только глубина(или длина котла)(2,5-8м) 4)Установлена одна газомазутная горелка на фронтальной стенке. 5) Конвектин пучок котлов серии ДЕ имеет одинков кол-во труб в однои ряде, Все трубы имеют коридорн расположение, за исключ котла ДЕ-25. 6) Топочная камера котлов серии ДЕ полностью экранирована.

Топка котла ограничена правым боковым экраном, левым боковым экраном, задним и слаборазвитым фронтальным экраном. Левый экран выполнен газоплотным, т.е. трубы экрана диаметром 51 мм сварены между собой при помощи пластин толщиной 6 мм. В задней части левого экрана предусмотрено окно для выхода дымовых газов из топки в конвективный пучок. Трубы левого экрана имеют шаг 55 мм и на входе в барабан разводиться в 2 ряда отверстий. Правый боковой экран образуют также под и потолок топочной камеры, соединяя между собой верхний и нижний барабаны. Трубы заднего и фронтального экрана приварены к колекторам диаметром 159 мм, которые в свою очередь приварены к барабану. Концы коллекторов со стороны противоположной барабану, соединены необогреваемой рециркуляционной трубой d=76 мм. В конвективном пучке имеется разделительная перегородка, обеспечивающая двуходовое движение дымовых газов в конвективной части.

1- горелка; 2-левый газоплотный экран; 3-газов перегородка;4-слой огнеупорн кирпича.

В котлах, производ-тью 16 и 25 т/ч эта перегородка отсуствует. В котлеДЕ-25 перв неск рядов конвективн пучка имеют шахматн расположение. Все котлы ДЕ оборудуются внешним чугунным экономайзером. Обмуровка котла облегчен натрубная, вып в заводских условиях.Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича. В котлах производительностью 4 и 6,5 т/ч для доступа в топку имеются специальные лазы. В котлах 10 и выше т/ч доступ в топку осуществляется через отверстие для газомазутной горелки. Коэффициент избытка воздуха в топке 1,1-1,2. Температура продуктов сгорания на выходе из топки 1030-1250 ^оС, за котлом 260-380 ^оС, после водяного экономайзера 120-160 ^оС. Температура воды после экономайзера 130-150 ^оС, КПД котлов 89-93 %. В котлах производительностью 16-25 т/ч предусмотрено двухступенчатое испарение: во вторую ступень испарения выделена часть труб конвективного пучка. Опускными трубами всех контуров циркуляции первой ступени являются слабообогр трубы конвективного пучка по ходу продуктов сгорания. Опускные трубы второй ступени испарения вынесены за пределы газохода и являются необогреваемыми. С учетом второй ступени испарения котлы ДЕ имеют в контуров циркуляции. 1-2 – контур конвективн пучка 1-ой и 2-ой ступени испарения, 3-4 – контур боковых экранов, 5-6 – контуры заденго и фронтального экранов

24. Е-320-140-ГМ.

Этот котел является энергетическим парогенератором, производительностью 320т/ч и давлением пара на выходе из пароперегревателя 140 атм. Температура перегретого пара 560С. В качестве топлива используется газ или мазут. Котел вертикальный, -образной компоновки, однобарабанный с естественной циркуляцией.

Топочная камера призматическая, размерами 5,412,1м. Полностью экранирована трубами D=60мм с шагом 64мм. Под топки образован трубами фронтального и заднего экрана. Для лучшего перемешивания продуктов сгорания в верхней части топки имеется выступ, образованный трубами заднего экрана. На фронтальной стене установлено в два яруса шесть газо-мазутных горелок. Экраны топочной камеры разделены на шестнадцать самостоятельных циркуляционных контуров. Схема испарения двухступенчатая: первая ступень испарения (частовой отсек) включена непосредственно в барабан котла, а вторая ступень испарения (солевой отсек) организована в контурах циркуляции, включенных на выносные циклоны. Пароперегреватель радиационно-конвективный. Радиационная часть выполнена в виде ширмовых поверхностей, расположенных в верхней части топки, конвективная часть выполнена из змеевиков, расположенных в горизонтальном и опускном газоходах. В опускном газоходе установлен также кипящий водяной экономайзер, выполненный из стальных труб D=32мм. Температура питательной воды на входе в экономайзер равна 230С. Подогрев духа, необходимого для горения, производится в регенеративном воздухоподогревателе, вынесенном за пределы котла. Очистка газоходов котла осуществляется с помощью дроби, а поверхностей водоподогревателя - паром. КПД котла равен 91,5 - 92,5.

25. Кгвм-10(кгвм-20)

КГВМ-10(КГВМ-20)-эти котлы одногорелочные, с горизонтальной топкой и вертикальной конвективной шахтой. Компоновка котлов L-образная.

1-горелка2-подовый экран3-промежуточный задний экран топки4-фестон 5-экраны конвект шахты,6-конвективная поверхность7-дорбеочистка, 8-боков экраны топки. Топка котла полностью экранирована трубами диаметром 60мм. Промежуточным задним экраном, состоящим из 2-х рядов труб, топка разделена на камеру горения и камеру дожигания.Пространство между кот заполн огнеупорной футеровкой. На выходе из топочной камеры организ фестон, вып из труб переднего экрана конвективн шахты. Передний и задний экран конвективной шахты явл одновременно коллекторами для ширм конвективн пакетов.Ширмы конвективных пакетов представл собой U-образные трубки, диаметром 28 мм.Имеют шахматное расположение боков. Стенки конвективн шахты также экранированы трубами, диаметром 60мм. Обмуровка котла выполняется облегчённой, натрубной, толщиной 110мм. График работы 70/150С. Расход воды 247 т/ч . КПД: 90% Котлы КВГМ выпуск тепловой мощностью на 10, 20, 30, 50 Гкал/ч.

Вид сверху

26. Котел ГМ-50-14 Газомазутный паровой котел производительностью 50 т/ч с рабочим давлением 14 кг/см² имеющий вертикальную П-образную компоновку. Завод-изготовитель – «Белэнергомаш» г.Белгород. Парогенератор(котел) 2-х барабанный, топочная камера полностью экранирована, в верхней части трубы заднего экрана образуют фестон, состоящий из 3-х рядов труб. Два барабана располож в горизонт газоходе поперек котла. Верхний и нижний барабаны соединены трубами с шахматным расположением которые образуют конвективную часть. Газомазутные горелки установлены на боковых стенах, по 2 с каждой стороны. Перегрев пара осуществляется в горизонтальном пароперегревателе, имеющем шахматное расположение труб диаметром 32 мм. После пароперегревателя установлен воздухоподогреватель, выполненный из труб диаметром 40 мм. В подъемн шахте устан чугунный водяной экономайзер.

1- газомазутные горелки, 2- экранные трубы, 3- выносной циклон, 4-нижний барабан, 5- верхний барабан,6- фестон, 7- гориз пароперегреватель, 8 вп, 9- чугунный экономайзер, 10-система дробеочистки, 11- верхний коллектор экрана, 12- нижний коллектор экрана.К горелкам установлены по два на каждой боковой стенки циркуляционного контура Все экраны питаются из нижнего барабана за исключением фронтального экрана, выделенного во 2 ступень испарения, который питается из выносного циклона. Для очистки поверхности нагрева расположеннызх в выпускном газорходе исп система система дроюбеочистки. КПД котла 89-92%. Экранные поверхности разделены на 8 самостоятельных циркуляционных контуров, все контуры замкнуты на опускные трубы, 16 из которых расположены в середине конвективного пучка, а 14 – с торцевой стороны барабана и являются не обогреваемыми КПД котла 89-92%.

27. E-320-140 ГМ

1- два ряда газомазутных горелок, 2- барабан. 3- выносной цикл, 4 – экранные трубы, 6 - пароперегреватель, 7 – стальной экономайзер, 8 - дробеочистка

Этот котел является энергетическим парогенератором, производительностью 320т/ч и давлением пара на выходе из пароперегревателя 140 атм. Температура перегретого пара 560С. В качестве топлива используется газ или мазут. Котел вертикальный, -образной компоновки, однобарабанный с естественной циркуляцией.

Топочная камера призматическая, размерами 5,412,1м. Полностью экранирована трубами D=60мм с шагом 64мм. Под топки образован трубами фронтального и заднего экранов. Для лучшего перемешивания продуктов сгорания в верхней части топки имеется выступ, образованный трубами заднего экрана. На фронтальной стене установлено в 2 яруса 6 газо-мазутных горелок. Экраны топочной камеры разделены на 16 самостоятельных циркуляционных контуров. Схема испарения двухступенчатая: первая ступень испарения (частовой отсек) включена непосредственно в барабан котла, а вторая ступень испарения (солевой отсек) организована в контурах циркуляции, включенных на выносные циклы. Пароперегреватель радиационно-конвективный. Радиационная часть выполнена в виде ширмовых поверхностей, расположенных в верхней части топки, конвективная часть выполнена из змеевиков, расположенных в горизонтальном и опускном газоходах. В опускном газоходе установлен также кипящий водяной экономайзер, выполненный из стальных труб D=32мм. Температура питательной воды на входе в экономайзер равна 230С. Подогрев воздуха, необходимого для горения, производится в регенеративном воздухоподогревателе, вынесенном за пределы котла. Очистка газоходов котла осуществляется с помощью дроби, а поверхностей водоподогревателя - паром. Температура пара на выходе из котла 560С, температура пит воды -230С. КПД котла равен 91,5 - 92,5.

28. Водогрейные котлы.

Котлы, предназначенные для получения горячей воды заданных параметров для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Температура воды на входе в котел равна 70С (в пиковом режиме до 110С), на выходе из котла 150С и более (в пиковом режиме до 200С).

Для водогрейных котлов установлена следующая шкала тепловых мощностей (Гкалл/ч): 4;6,5;10;20;30;50;100;180.

Водогрейные котлы мощностью до 20 Гкалл/ч обычно обеспечивают работу только в основном режиме с подогревом воды до 150С, при этом давление воды на входе в котел равно 1,6Мпа.

Котлы мощностью 30Гкалл/ч и выше должны допускать работу в основном и пиковом режимах с возможностью подогрева воды до 200. В этих котлах давление на входе равно 2,5Мпа.

Для водогрейных и паро-водогрейных котлов, как и для паровых, температура воды на входе должна быть выше температуры точки росы для продуктов сгорания во избежании интенсивной наружной коррозии труб. Всвязи с этим температура воды на входе должна быть не менее 60С при работе на газовом топливе, 70С - при работе на малосернистом мазуте, 110С – при работе на высокосернистом мазуте. Учитывая, что поступающая из теплосети обратная вода имеет обычно температуру ниже 60С, часть прямой горячей воды с помощью рециркуляционных насосов подмешивают к обратной воде для достижения необходимой температуры на входе.

29. ПТВМ-30М. Это газомазутн водогрейн котел. П-образной компановки теплов мощностью 30 Гкал/ч и температурным графиком 150-С на 70С.

1-газомазутные горелки, 2- боков экраны, 3- потолочно-фронтальный экран, 4-задний экран топки, 5- конвективн пучок, 6-система дробеочистки, 7 – задний экран конвективной части.

Топка котла полностью экранирована трубами, диаметром 60 мм и 6 газомазутными горелками, устан на боков стенках по 3 с кажд стороны. На выходе из топки трубы задн экрана разведены в 3-рядный фестон. Конвективн пучок располож в опускном газоходе котла, вып в виде ширм, изготовл из стальных труб, раздел на 2 макета по водяному тракту. Задняя стенка конвективн шахты также экранирована, а конвект пучок отдел от топочной камеры кирпичной перегородкой. В котле организ одноходов движение воды по поверхностяи нагрева. Вход воды осущ в нижн коллектор фронт экрана, далее вода послед-но проход все поверхности нагрева и выход из нижн коллектора боков экрана На котле применена облегченная натрубная обмуровка. T_ух сост 190-250С. Кпд котла89-92%. ПТВМ-30М- Пиковый Теплофикационный Водогрейный Модернизированный, 30-тепловая мощность, М – мазут. Температурный график – 70/150С, расход воды при работе на газе равен 500т/ч, на мазуте – 435т/ч. Температура уходящих газов при работе на газе равна 188С, при работе на мазуте - 250С. Обмуровка облегченная, с креплением на трубах. КПД котла 89-92.

30. Котел твг-8 (Теплофикационный водотрубный газовый, 8 –тепловая мощность)

Стальной прямоточный котел теплопроизводительностью 8,3 Гкал/ч и температурным графиком 150/70 ⁰С, имеющий П-образную компоновку. 1- подовые горелки, 2- боковый экран,3-потолочно-фронтальный экран,4-конвективн пучок,5-коллекторы конвект пучка,6-двухсветные экраны. Топочная камера оборудована 2-мя боковыми лочно-фронтальным и 3 двухсветн верт экранами, расположенными вдоль оси котла на одинаковом расстоянии друг от друга. Двухсветные экраны разделяют топку на 4 отсека, в каждом из которых установлена одна подовая щелевая газовая горелка, которая обеспечивает равномерное по сечению и высоте топки тепловыделение и создают условия для надежной работы экранов. Развитая лучевоспринимающ пов-сть позвол снизить t газов на выходе из топки, не увел габаритов котла. Но такая конструкция усложн регулирование процесса горения. Топочная камера отделена от конвективной части кирпичной задней стенкой с верхним выходом дымовых газов. Конвективная часть предст собой 2 пакета конвективн ширм t_ух сост 200-220С, КПД – 89%. Обмуровка котла тяжелая, предст собой кирпичн кладку из огнеупорного и красн кирпича. В котле ТВГ-8 также как и во всех остальных водогрейных котлах автоматически поддерживается постоянный расход воды и температура воды на входе в котел. Регулирование теплопроизводительности котла производится изменением температуры воды на выходе из котла. Средний КПД составляет 90,5 %.

31. Прямоточные котлы. Для обеспечения надежной естеств циркуляции обязательным условием является разница плотностей воды и пароводяной смеси. Т.о. диапазон применения рабочих параметров котлов с естественной циркуляцией ограничен критическими параметрами. При параметрах рабочей среды близких к критическим и превышающих критические, применяются прямоточные котлы системы Рамзина. Движение рабочей среды в этих котлах осуществляется принудительно, за счет давления(напора), создаваемого питательным насосом. В общем виде прямоточный котел представляет собой змеевик, на входе в который питательная вода, а на выходе - перегретый пар заданных параметров. В прямоточных котлах отсутствуют барабаны и соответственно отсутствует контроль за уровнем воды. Вода подаваемая в прямоточный котел не должна содержать примесей, т.к. все примеси, попавшие в котел, либо оседают на поверхностях нагрева в виде накипи, либо вместе с паром уносятся и оседают в проточной части паровой турбины, это приводит к общему снижению кпд паровой установки, иногда к авариям. Поэтому в качестве питательной воды примен чистый дистиллят. Особенностью прямоточных котлов яв-ся наличие доп конв испарит поверхности, располож между пов-тями, наход в топке, и пов-тями ПП. Конв пов-сть наход в гориз или опускн газоходе и служит для сепарации пара перед подачей его в пароперегреватель. Сост из верт гладкотрубных пакетов. В верт трубах пар подним вверх, а ост жидкость по стенкам стекает в ниж часть пакета. Такая система предотвращ подачу влаж пара в пов-м ПП. Прямоточными вып. толкьо энергетич парогенераторы с давл выраб пара близким к критич. КПД сост 93-95%

32. Котлы утилизаторы. Эти котлы применяются для внешней утилизации тепловых вторичных энергоресурсов, образующихся в различных технологических установках. Основным тепловыми ВЭР являются: физическая теплота продуктов сгорания, теплота технологической продукции; теплота рабочих тел системы охлаждения.

Конструктивно, котлы-утилизаторы мб как водотрубными, так и газотрубными. Особенностью котлов-утилизаторов является, как правило отсутствие топки. однако, часть ку вырабатывающих пар, используемый в технологическом процессе, оборудованы горелочным устройством. Это позволяет при изменение производительности технологической установки вырабатывать пар заданных параметров.В к-у может произв как гор вода так насыщ пар(при наличии доп ПП и перегретый пар)Если в К-У подается ух газ, содерж агрессивн соед-е(H2SO4), то испар пов-ти изгот из легиров стали или покрыв спец эмалями. При частичн конденсации компонентов отход газов трубки испар пов-ти устан наклонно для удал-я образ конденсата ( послед его утилиз-ей). Если пар выраб К-У, исп в техн процессе, и должен соотв опр параметрам, то для его регулирование(t) в котел-утилизатор устан доп горелку. КПД котлов-утилизаторов сост 60-80%, осн задача – повысить энерг эффективность основн техн оборудования.

Элементы котельных агрегатов.

33.Пароперегреватель. Предназначен для повышения температуры пара выше температуры насыщения при рабочем давление в барабане. В зависимости от температуры перегрева пара применяются конвективные и комбинированные пп. Конвективные применяются при температуре пара до 500. Комбинированные(сост из конвект и радиацион пакетов) свыше 500. Местный перегрев участков в пп может привести к разрушению трубок и аварийной остановки котла. Для защиты пп от перегрева применяют различные методы:1)рассредоточенный ввод пара по всей длине раздающего коллектора.2)разделение пп на несколько частей по ширине газохода с переброской пара из одной части в другую.3)выбор оптимальной скорости движения пара (20-50 м\с).4)выбор оптимальной схемы взаимного движения пс и пара(прямоток,противоток,смешанный ток). Все методы защиты предназначены для искл местн перегрева металлических тру ПП и предотвращения неравномерного распределения t по пов-ти. Конструктивно пп выполнены из цельных труб диаметром 28-42 мм как правило сгибаемых в змеевики, при этом поперечный шаг труб составляет 2-2,5 Д, продольный 3-3.5Д. концы змеевиков пп присоединяются к барабану котла вальцовкой, а к коллектору сваркой. Радиационная часть пп(предст собой ширмы, распол в верхн части трубки) расположена над топкой, а конвективная в горизонтальном и опускном газоходах. При установке в горизонтальном газоходе глубина посадки должна быть не более 1.5м, а между между соседними пакетами должно быть свободное пространство не менее 0.5м.Скорость пс в ПП должна быть в пределах 9-14, но должна быть не менее 6м/с во избежание заноса летучей золы. Скорость пара 15-25м/с. При температурах перегрева до 450 используются трубы из обычной углеродистой стали, при более высоких температур последняя ступень ПП выполнена из легированной стали.

34. Регулирование температуры пара.

При изменении нагрузки котла и при сжигании различных топлив требуется производить регулирование температуры пара. Регулирование может осуществляться следующими способами:

1. применение поверхностных пароохладителей;

2. впрыскиванием конденсата в пар;

3. пропусканием части продуктов сгорания мимо пароперегревателя;

4. рециркуляцией продуктов сгорания в топку;

5. изменением аэродинамики и химической структуры факела.

1)Поверхностный пароохладитель представляет собой обычный теплообменник, состоящий из двух пакетов U-образных труб, по которым пропускается питательная вода. Трубы снаружи омываются паром, который при этом охлаждается. Регулирование перегрева пара осуществляется изменением количества питательной воды, пропускаемой через пароохладитель. Регулирование осуществляется автоматически.

Схема включения поверхностного пароохладителя.

Пит. вода

1. вторая часть пароперегревателя по ходу пара

2. коллектор перегретого пара

3. пароохладитель

4. первая часть пароперегревателя

5. барабан

6. входной и выходной коллекторы экономайзера

7. водяной экономайзер

Пароохладитель устанавливается между первой и второй ступенью пароперегревателя. Пар из барабана котла направляется в первую ступень, в которой осуществляется противоточная схема движения пара и продуктов сгорания. Далее он проходит пароохладитель и вторую ступень пароперегревателя, в которой осуществляется прямоточная схема. При этом змеевики, расположенные в зоне наиболее высоких температур (вторая ступень пароперегревателя) охлаждаются паром, предварительно прошедшим через пароохладитель. Регулирование температуры осуществляется по температуре пара в выходном коллекторе.

2) Довольно широкое применение находит другой способ регулирования перегрева пара- впрыскивание воды в пар. В основном этот метод применяется на энергетических котлах высокого давления. Впрыскивать в пар можно только чистый дистиллят или конденсат с незначительным солесодержанием до 0.5 мг/кг. В настоящее время применяется схема впрыскивания собственного конденсата котла, разработанная профессором Долежалем.

1. барабан котла

2. линия питательной воды

3. линия насыщенного пара

4. конденсатор

5. первая ступень пароперегревателя

6. защитный кожух

7. сопло впрыскивающего аппарата

8. вторая ступень пароперегревателя

9. регулирующий клапан

10-линия слива конденсата в бак

11-конденсатный бак

12- линия слива конденсата в барабан

Пар из барабана по специальной линии направляется в поверхностный конденсатор, где конденсируется питательной водой. Затем конденсат поступает в конденсатный бак, оттуда он направляется через регулирующий клапан к впрыскивающему пароохладителю. Подмешивание конденсата осуществляется в проточной части соплового аппарата за счёт разности давлений между конденсатом и паром. Количество конденсата поступающего в пароохладитель регулируется системой автоматики, поддерживающей заданную температуру перегретого пара

3)Пропускание продуктов сгорания мимо пароперегревателя.

Этот метод применяется при наличии обводного газохода в месте установки пароперегревателя. При этом часть продуктов сгорания пропускается по обводному газоходу, а регулирование осуществляется шибером, установленном в этом газоходе.

4)Рециркуляция продуктов сгорания применяется на энергетических парогенераторах большой мощности. Регулирование осуществляется за счёт отбора продуктов сгорания, имеющих температуру до 400ºС и направление их в нижнюю часть топочной камеры. Это позволяет регулировать температуру продуктов сгорания на входе в пароперегреватель. Этот способ применяется только при сжигании газа или мазута.

Пропускание продуктов сгорания мимо пароперегревателя.

5)Изменение аэродинамич структуры факела.для регулирования перегрева пара при одновременно сжигании различных по теплоте сгорания газов применяется горелки с регулируемым факелом, кот могут одновременно работать на 2-х видах топлива. Изменяя количество подаваемого топлива при сохранении общего тепловыделения в топке изменяют среднюю температуру факела и соответственно температуру на выходе из топки

35. Водяные экономайзеры.

Экономайзер предназначен для повышения экономичности парогенератора. В экономайзере воспринимается от 10 - 20% теплоты топлива сжигаемого в котельном агрегате. В водяных экомайзерах в зависимости от вида топлива и К.П.Д. котла при нагреве воды на один градус, продукты сгорания охлаждаются на 2 – 3 градуса. Классификация :в зависимости от температуры при которой вода подогревается в экономайзере. Их делят на кипящие и некипящие. В кипящих происходит не только подогрев воды, но и частично её испарение. Массовое содержание пара выходящие из экономайзера смеси достигает 15 и более процентов. В некипящих по условиям надёжности подогрев осуществляется до температуры на 40⁰С ниже температуры насыщения. В зависимости от металла из которого изготовляются экономайзеры, их разделяют на стальные и чугунные. Чугунные применяются в котлах с давлением не более 2,5МПа, стальные могут использоваться при любом давлении. Чугунный экономайзер состоит из ребристых чугунных труб, которые соединяются между собой посредством калачей.Ребра труб чугунных экономайзеров имеют квадратное сечение. __рис1___ Вода движ внутри труь, а пс омыв эти трубы снаружи, двигаясь между ребер по зазору. Такая форма ребер упрощ компоновку пучка экономайзера без всякой доп арматуры, трубы устан друг на друга с фиксир продольн и поперечн шагом.___ рис2___В чугунном экономайзере вода перемещается по трубам снизу вверх, а продукты сгорания в межтрубном пространстве - по каналам образованными рёбрами. Число труб в ряду выбирается из условия получения скорости продуктов сгорания предела 6 – 9 м/с при номинальной паропроизводительности. Число рядов определяется из условия получения необходимой поверхности нагрева. В чугунном экономайзере недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидроударам и возможному к хрупкому разрушению чугуна. Поэтому прим на паров котлах малой и в меньшей ст средней производительности. Стальные экономайзеры изготавливаются из труб диаметра 28 – 38 мм, которые изгибаются в змеевики. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, коллекторы обычно размещаются за пределами газохода и укрепляются на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам от веса самих змеевиков заполненных водой, их обычно подвешивают с помощью специальных подвесок, к каркасу котла, или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками, к опорным стойкам приварены специальные дистанционные гребёнки.___рис3___ Питательная вода подается в нижний коллектор, и пройдя по параллельным кручёным(трубкам) змеевикам направляется в промежуточный коллектор экономайзера для выравнивания распределения воды по параллельным трубкам, и затем напр в след пакет экономайзера. Установка промежуточных коллекторов, особенно необходимо, если в экономайзере происходит частичное парообразование, т.к. перемешивание должно производится до начального парообразования. При этом недогрев воды до температуры насыщения на входе в кипящую часть поверхности нагрева экономайзера должна составлять не менее 40⁰С. Пакет водяного экономайзера имеет высоту 1 – 1,5м и разрыв между пакетами составляет 600 – 800 мм. Скорость воды в трубках некипящей части должна быть не менее 0,5-1,5 м/с, для обеспечения смывания пузырьков воздуха с внутренней поверхности змеевиков и не более 1,5 м/с во избежание чрезмерного гидравлического сопротивления экономайзера. Скорость воды кипящей части должна быть не менее 1 м/с.

36. Схема включения водяных экономайзеров

Схема включения кипящего и некипящего экономайзеров в общий водяной тракт различна. По правилам безопасносной эксплуат-ии чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания, т.е. иметь свободный газоход. __рис1__ По водяному тракту ВЭ должен иметь обводную линию по кот пит вода может проходить в барабан котла непосредственно, минуя экономайзер.Для отключения по газов тракту в котле предусматрив своб газоход, который позвол пустить весь поток пс мимо экономайзера. Такая схема привод к усложн-ю конструкции и увелич-ю габаритов котла, поэтому на практике чаще примен втор схема с примен-ем сгонной линии. Водный газоход для отключения индивидуального экономайзера по тракту продуктов сгорания необязателен при наличии звонной линии, обеспечивающий постоянный пропуск воды через экономайзер в случае повышения температ уры после него.___рис2___1-барабан, 2-запорный вентиль, 3-обратный клапан, 4- вентиль на сгонной линии для сброса воды в деаэратор,5-предохранительный клапан. В этой схеме предусматривается пост пропуск воды через экономайзер для поддержания допуст температуры воды на выходе из него вне зависимости от нагрузки котла. Излишек воды, если он присутствует, сбрасыв обратно в бак пит воды деаэратора. Стальные экономайзеры в большинстве случаев допускают закипание воды и поэтому выполняются неотключаемыми как по водяному тракту, так и по тракту продуктов сгорания. Во избежание всей воды превращения, находящегося в стальном экономайзере, пар при растопке котла предусматривается рециркуляционная линия, соединяющая барабан с входным коллектором экономайзера. Она обеспечивает поступление воды и превращения её в пар в период растопки.____рис3_____ Рециркуляц линия, соед барабан котла с входн коллектором экономайзера предотвр превращение всей воды, наход в экономайзере в пар в период расторки котла, когда отсутствует отбор пара из барабана. Как только котел выход на рабочий режим и начин подавать пар потребителю, линия рециркул-ии закрывается.

37.Воздухоподогреватель

Подача подогретого воздуха в топку интенсифицирует процесс горения, что приводит к уменьшению потерь теплоты от химической и физической неполноты сгорания(q₃,q₄). Установка воздухоподогреватель позволяет также снизить теплоту уходящих газов, что приводит к снижению величины Q2 и к увеличению КПД котла. С другой стороны установка воздухоподогреватель увеличивает капитальные затраты, а также сопротивление газового и воздушного трактов. Оптимальная температура t уходящих газов явл между экономичностью котла и его стоимостью, и определ с учетом вида топлива, способа сжигания и t точки росы для уходящих газов. Для мазута и природного газа рекомендация t воздуха подаваемого в топку равна 250-300 С. При нагреве воздуха на 1С, так как количество и теплоёмкость продуктов сгорания больше, они охлаждаются на 0,7-0,9С. С целью уменьшения габаритов и повышения температуры воздуха , применяют двухступенчатый подогрев, размещая воздухоподогреватель в рассечку с водяным экономайзером . ___рис___

Как видно из графика при одноступенчатом подогреве , нагрев воздуха до заданной температуры t гв невозможен (штриховая линия точка 1) из-за недостаточного температурного напора между продуктами сгорания и воздухом. При двухступенчатом подогреве, за счет переноса второй ступени воздухоподагрев, в зону более высоких температур продуктов сгорания. Заданный подогрев воздуха может быть обеспечен (сплошная линия точка 4). Также, двухсторонний подогрев позволяет уменьшить площадь воздухоподагрев, за счет более высокого температурного напора во второй ступени.

Классификация по принципу действия: Регенеративные, Рекуперативные. В рекуперативных теплота продуктов сгорания передаётся воздуху через стенку непрерывно. Конструционно могут быть чугунными или стальными. Стальные в-ли делятся: Пластинчатые, Трубчатые. На практике наиболее широкое применение получили трубчатые ВП.

___рис1___Трубчатые ВП выполняются из труб D=33-40 mm и толщиной 1.5mm.Они состоят из 2-х трубных решеток , в которые в шахматном порядке вварены трубы . Продукты сгорания перемещаются по трубам , а воздух омывает их снаружи(в межтрубном пространстве) . Это облегчает очистку ВП от золы. Очистка может производится двумя способами : 1.ОБДУВ ВОЗДУХОМ: очистка может осущ воздухом с высоким давлением, когда продув отдельно кажд трубка ВП. Такая очистка произв на неработ котле. Поочередно каждой трубе в-ля подключается шланг от компрессора. 2.ДРОБЕОЧИСТКА: через трубки в-ля пропускается чугунные шарики диаметром 3-5 мм , которые сбивают осевшую на стенках золу , и вместе с ней попадает в приемный бункер расположенный в нижней части опускного газохода, в этом бункере зола и шарики отделяются(это на работ котле). По виду воздушного тракта :Одноходовые,многоходовые. Скорость воздуха в трубчатых в-ях –6-8 м/с, скорость газов10-14 м/с . Преимущества таких в-ей – просты по конструкции,надежны в работе и имеют высокую газоплотность. Недостаток – больш расход металла. Этого недостатка лишены регенеративные ВП, которые отлич гораздо меньшей металлоемкостью и габаритами. В этих ВП передача теплоты от пс к воздуху осущ путем поперменного нагревания и охлаждения одной и той ж пов-ти нагрева. ___рис2___ Конструктивно регенеративн ВП предст собой барабан, заключ в цилиндрич корпус. Барабан заполн набивкой и привод во вращение эл двигателем. Набивка вып из гофрир металлич листов, что обеспеч турбулизацию потока и увеличение коэф теплоотдачи. Скорость вращения барабана сост от 2 до 6 об/мин. Преимущество по сравнению с стандарт труб ВП явл небольш габариты при значит пропускн способностью. В промышленности регенер ВП выполн стандартных размеров 4,5 и 7м. Недостатки этих ВП явл значит перетоки воздуха в поток пс, что увел потери уход газами. Регенер ВП прим в основном на крупн энергет котлах. Осн проблемой при эксплуатации ВП люой конструкции явл наружн коррозия пов-ти нагрева ВП раб в зоне низ температуры пс, что может привести к коррозии, особенно при сжигании сернист топлив. На практике ВП защищ от коррозии, в основном, поддерживая температуру стенки трубы на 10С выше температуры росы. Температура точки росы пс опред парциальн давлению водяных паров с учетом сернистости и зольности топлива. t_p=t_конд+Δt_p t_конд-температура, при кот происх конденсация вод пара из пс, Δt_p-поправка, учит характеристики сжиг топлива. Для топлив, не содерж серы температуры росы счит равн t_конд пара при его парц давл-ях пс. . t_p=t_конд ≈45-55С. Поправка серн топлив Δt_p= S^p-сернистость топлива, _ун-коэф уноса золы, А^р-золность топлива. Др методики защиты пов-ти ВП от коррозии яв: 1) покрытие поверхностей кислотостойкими эмалями, 2) применение труб из легир, нержав сталей, 3) применении ВП в промежут теплоносителе(тепл трубы) Тепл трубы предст собой герметич трубки на 1/3 заполн водой или др легкокипящ теплоносителем. Ниж часть наклонно устан труб омыв пс, а верхняя – нагрев воздухом. В результате в нижн части трубки вода закипает, а образ пар подним в верх часть трубки, где конденсир-ся потоком воздуха. Образ конденсат стекает обратно по стенке во внеш часть трубки. При этом в процессе испарения и конденсации происх перенос теплоты от пс ку воздуху. Давление внутри кажд трубки подбир то,чтобы температура кипения воды в трубке соотв пс данной точки газохода, не не были ниже температуры точки росы.

38. Гидродинамика котельного агрегата. Для обеспечения надежности работы поверхностей нагрева необходимо поддерживать температуру металла (стенок) в допустимых пределах. Для этого производится непрерывный отвод теплоты от поверхностей нагрева путем омывания их хол теплоносителем. Температуру стенки поверхности нагрева можно опред. по формуле

t_ст= t_рт+  q , где tрт - температура рабочего котла; q – плотность теплового потока от греющей среды к рабочему телу; ст, ст - толщина и коэф теплопроводности стенки трубы;  - отношение dнар/dвнутр;  - коэф. растечки теплоты по сечению трубы, вызываемый неравномерностью ее обогрева по периметру;  - коэф. теплоотдачи от стнеки к раб телу. Для углеродистой стали Ст20 предельно допуст. t = 450С для 121 мор - 585 118 Н 12 Т - 640С. Из формулы следует, что при конкретных значениях tрт , ст, ст ,  - tст зависит от удельной тепловой нагрузки и коэффициента теплоотдачи от стенки и раб. телу. Повышение удельной тепловой нагрузки приводит к уменьшению площади поверхности нагрева и поэтому всегда желательно, хотя и не снижает tст. Поэтому для поддерж. tст необходимо стремиться к увеличению 2 , который в «основном» зависит от скорости потока раб. тела . Массовая скорость раб. тела в элементах котла зависит от производительности (нагрузки), а в испарительных поверхностях – от организации движения пароводяной смеси. В экономайзерах и пароперегревателях котла вода и пар движутся принудительно, однократно и массовая скорость определяется только нагрузкой. Зависимость массов скорости раб тела от нагрузки в испарит пов-тях котлов различн конструкций, приведена на графике

1- естеств циркуляция(низ давл), 2- естест циркуляция(высш давл), 3-прямоточн котлы, 4- с многократно-принуд циркуляцией. При естественной циркуляции в испарительных поверхностях нагрева и низком давлении – скорость пароводяной смеси с ростом нагрузки резко увеличивается (кривая 1), а затем после достижения максимального значения почти стабилизируется вследствие увел гидравл сопр-я при возрастающ паросодержании. При высоком давлении вследствие небольш разности плотностей воды и пара массовая скорость нарастает медленно (кривая 2) и достигает своего макс: значения при номинальн нагрузках. при малой нагруз. может не обеспечить требуемого охлаждения труб экранов. Для исключения этого недостатка используют метод растопки на скользящих параметрах. В прямоточных котлах массовая скорость пропорциональна нагрузке. В котлах с многократно-принудительной циркуляцией, вследствие работы циркул насоса, массовая скорость практически не зависит от нагрузки (кривая 4).

39.Структуры потока пароводяной смеси. Условия охлаждения внутренней повязности трубы зависят от структуры возникающего двухфазного потока пароводяной смеси. Структура потока пароводяной смеси в свою очередь зависит от паросодержания, скорости и давления.

а) б) в) г)

а- Пузырьковая структура, при которой мелкие пузырьки пара относительно равномерно распределены по сечению трубы, возникает при небольшом паросодержании и малой скорости пароводяной смеси в вертикальной трубе.б -Снарядная структура, при которой образуются крупные паровые пузыри, напоминающие по очертанию снаряды.Этот режим возникает при увеличении паросодержания и низком давлении.При давлениях более 10 МПа снарядная структура не наблюдается. в -Стержневая структура характеризуется наличием сплошного парового стержня, движущегося по центру трубы. По стенке при этом движется слой жидкости, толщина которого уменьшается с ростом паросодержания и скорости потока. г- Эмульсионная структура наблюдается при большой скорости пара и высоком давлении. Основная масса водяной пленки срывается пузырями пара и уносится в виде капель. На внутренней стенке трубы остается тонкая водяная пленка. В горизонтальных трубах при малых скоростях происходит расслоение потока. В верхней части трубы движется пар, имеющий маленькую плотность по сравнению с водой, а в нижней части – основная масса воды. При низких давлениях наблюдается снарядный режим течения. С повышением давления до 3…4 МПа он переходит в снарядно – пузырьковый и при давлении 10 МПа – в пузырьковый, который при определенных условиях может перейти в стержневый, а затем в эмульсионный режим. Процесс кипения в трубах может так же происходить при t воды, меньшей t насыщения. Это наблюдается при интенсивном подводе кислоты, когда tстtнас и кипение происходит в тонком слое жидкости. Однако, паровые пузыри, образовавшиеся в пристенной области, попав в основной поток, быстро конденсируются. Такое кипение называют кипением в пограничном слое или кипением недогретой жидкости.Из указанных режимов течения пароводяной смеси наилучшие условия охлаждения стенки обеспечиваются при пузырьковой структуре потока когда имеет место высокая интенсивность теплоотдачи.

40.Характеристики потоков рабочего тела. 1) Массовая скорость потока  = G/F, [кг*м²/с] G - массовый расход рабочего тела, кг/с; f - площадь сечения трубы 2) Средняя скорость потока  = GV/f м/с; V- удельный объем раб тела. 3) Для пароводяной смеси удобно пользоваться приведенными скоростями воды и пара, представляющие собой отношение объемного расхода воды или пара к полному сечению трубы.₀’ = G’V’/f м/с(пар) ₀” = G”V”/f м/с(вода), где G = G’+G”,  = ₀’+₀” 4) Скорость циркуляции, т.е. скорость к-ю имела h вода при tнас, если она протекла через данное сечение трубы при массовом расходе = Gпв. ₀ = (G’+G”)V’/f; V’ – удельный объем кипящей воды. 5)Скорость пароводяной смеси(ср скорость потока)  = ₀[1+х(V”/V’-1)]; х- Паросодержание – отношение массы пара в пароводяной смеси к массе смеси. 6) X=G”/(G’+G”) =(w₀^”v’)/(w^’₀v”) – доля пара в общ расходе раб тела. Среднее значение паросодержания на данном участке трубы:X=0,5(X_н*X_k); X_н,X_k – паросодержание в начале и в конце участка, 7) Объемное паросодержание – отношение объемного расхода пара к объемному расходу пароводяной смеси: β=(G”V”)/(G’V’+G”V”)=W₀” /W_см после парообразования: β=X(X+(1-X)V’/V”) 8) Напорное паросодержание – доля сечения трубы, занятая паром. Φ=F_п/F=W₀”/W_п F_п – сечение трубы, занятое паром. W_п – истинная скорость пара. Характер изменений массового, объемного и напорного паросодержания(β, Φ, X) по длине равномерно обогреваемой трубы показан на рисунке:

41. Гидродинамика котлов с естественной циркуляцией. Простейший контур с естественной циркуляцией состоит из обогреваемой подъемной трубы, необогреваемой опускной трубы, соединительного коллектора и барабана, в котором происходит разделение пароводяной смеси на газ и воду.

За счет подвода теплоты к правой ветви, вода в ней начинает подниматься, а в первой опускаться!Такая естественная циркуляция возникает за счет разности плотностей нагретой и холодной воды. По мере увеличения нагрева правой ветви скорость движения воды повышается. В некоторый момент времени начинается парообразование. Движущая сила в циркуляционном контуре, возникшая вследствие разности плотностей воды и пароводян смеси, расходуется на создание скорости циркуляции и преодоление гидравл сопротивлений циркуляционного контура. В испарительных трубах только часть воды превращается в пар. Следовательно, для превращения в пар всей воды, поступившей в обогреваемые трубы. Чтобы вся вода превр в пар, она должна пройти по трубам много раз. Соотношение массы воды, поступившей в испарительный контур, к массе пара, вырабатываемого контуром за то же время, называется кратностью циркуляции. K=G_ц/D; G_ц-объем цирк воды. Для котлов с естественной циркуляцией к находящейся в пределах от 8 до 100. Для повышения производительности большинство современных промышленных котлов имеет естественную циркуляцию и, как правило, несколько параллельно работающих циркуляционных контуров. Расчет циркуляции базируется на двух уравнениях:1-ое - уравнение неразрывности движения : G^под=G^оп ,где G^под и G^оп – массовые жидкости, движущиеся в подъемных и опускных трубах, кг/с. 2-ое – уравнение сохранения энергии : P=∑∆p; Р- полное движущее давление циркуляции,∑∆p_i- полное гидравлическое сопротивление контура.Полное движущее давление: P=Hg(ρ^оп- ρ^под)=Hg(ρ’- ρ_пв) Полное гидравлическое сопротивление контура: ∑∆p_i=∆p_тр^оп + ∆p_м^оп +∆р_тр^под +∆р_м^под +∆р_уск; ∆p_тр – потери на трение в опускных и подъемных трубах.∆p_м – потери от местных сопротивлений в опускных и подъемных трубах, ∆р_уск – потери давления на создание ускорения смеси в подъемных трубах. Разность движущего давления и сопротивления подъемной части циркулирующего контура составляет полезное давление, расходуемое на преодоление сопротивлений опускной части контура: Р^пол=Р-∑∆Р^под =∆Р_оп

42.Схема расчета циркуляции. Целью расчёта циркуляции в испарительной системе котла является определение скорости воды пароводяной смеси. Испарительные системы состоят из ряда параллельно включённых элементов, объединяемых коллекторами и барабанами. Циркуляционные контуры могут иметь последовательное и параллельное соединение отдельных обогреваемых участков. Для контуров с последовательным включением участков массовый расход раб тела будет одинаков и равен расходу через контур G_цconst, а общ полезн давление циркул-ии равно ∑ полезн давлений отдельных участков. ∑P_пол = Р_пол1 + Р_пол2 +….+P_{пол n} Для контуров с параллельно включённым участками, объединёнными общим коллектором и барабаном, в каждом участке устанавливается одинаковое полезное давление с общим количеством циркулирующей воды. G_ц = G_ц1 + G_ц2+…+G_цn Определить G_Ц контуре можно по скорости циркуляции во обходных участках подъёмных труб, которые равны ω₀ и их сечению f. Следовательно, в начале расчёта необходимо знать значение ω₀, определение которой является итоговой целью расчёта.

Поэтому в начале расчёта данного контура задаются ориентировочными несколькими значениями скорости циркуляции ω₀ и далее строят гидравлические характеристики при этих значениях ω₀ в данном контуре. Предварительные значения обычно принимаются следующими(таблица повыше). Далее при выбранных значениях ω₀ опред полн давление циркуляции P, сопротивление в подъемн и опускн трубах контура ∆p^оп ,∆р^под и полезное давление циркуляции ∆p_пол. Затем для кажд ω₀ опред массовый расход циркуляции. G_ц и по трем получ значениям G_ц строят графич зависимость P_пол=f(G_ц) и ΔP_пол=f(G_ц) ___рис___ Точки пересечения графиков ΔP_пол(в т А), где Р_пол=ΔP_оп, наход истин значение массов расхода в контуре G_ц и полезн давление циркуляции k= G_ц/D. В расчетах необходимо учитывать, что с ростом тепловой нагрузки кратность циркуляции удет уменьш.Для контура, сост из неск рядов труб, порядок расчета будет аналогичен.__рис___ Для испарительного пучка состоящего, например, из 3-х рядов труб, определяется Р_пол и ∆Р_оп для 3-х принятых значений ω₀ и строятся гидравлические характеристики для каждого ряда труб.Затем складывая расход G_ц для одинаковых Р_пол отдельных рядов, строят суммарную кривую Р^∑_пол. ___рис__

Расчётная точка А находится на пересечении кривых Р^∑_пол и ∆Р_оп, причём ∆Р_оп одинаково для всех рядов труб. т. к. у них общий коллектор и барабан. Пересечение прямой, проведённой из т.А параллельную оси абцисс, с кривыми полезных давлений для каждого ряда определяет расходы воды, циркулирующей через каждый ряд труб пучка. Далее по G_i определяют ω_0i в каждом ряду.

43. Застой и опрокидывание циркуляции. При некоторых режимах работы испарительных поверхностей нагрева пароводяная смесь в обогреваемых подъёмных трубах может остановиться или пойти вниз.Режим медленного движения воды вверх или вниз, а пара вверх, при котором возможен застой паровых пузырей в отдельных участках трубы – отводы, гибы и пр., называется застоем циркуляции. В испарительной трубе, выведенной в паровое пространство барабана, при прекращении движения воды вследствие недостаточного Р_пол может образоваться свободный уровень воды, выше которого медленно движется пар (или насыщенный или перегретый).Движение пароводяной смеси вниз в подъёмной трубе называется опрокидывание циркуляции. При этом в подъемной трубе появляется скопление пара, который не может преодолеть динамическое воздействие движущегося вниз потока воды и увлекается вместе с ним, не выходя в верхний барабан. Для выявления причин образования явлений застоя, свободного уровня и опрокидывания циркуляции. Рассмотрим гидродинамические характеристики испарительной системы, состоящих из 3-х параллельно включённых рядов труб с различным тепловосприятием. При этом примем, что в подъёмные трубы поступает вода, нагретая до t⁰_нас. Гидродинамическая характеристика каждого ряда труб различна в зависимости от паросодержания, определяемого удельной тепловой нагрузкой, причём полезное давление Р_пол меньше в ряду труб (3 ряд) с меньшим тепловосприятием, т.е. в слабообогреваемых трубах.При некоторых тепловых нагрузках может оказаться, что пересечение характеристики этого ряда труб с линией, определяющей Р_пол всей системы (т.В), произойдёт при значении G_ц, а следовательно, и ω₀ равны или меньшим нуля (т.С). Следовательно, в трубах этого 3-его ряда при некоторых малых q будет иметь место застой или опускное движение потока пароводяной смеси.Оба режима неустойчивы и опасны, т.к. образование паровых объёмов в трубе, ухудшает охлаждение поверхности трубы вследствие резкого снижения ω₀ и может привести к перегреву стенки трубы.Во- избежание опасных режимов циркуляции, как видно из рис., следует ограничивать сопротивление опускных труб так, чтобы Р_пол подъёмных труб не превышало исходного предельного значения.

44.Гидродинамика экономайзера.

Задачами гидравлического расчета водяных экономайзеров являются обеспечение их

1. надежности ( безопасного температурного режима, предотвращение внутренних отложений, удаление газов)

2. рациональности компановки

3. определение потерь давления

Гидравлический расчет экономайзеров производится отдельно для элементов, различающихся по условиям обогрева ( необогреваемые, конвективные, радиационные), взаимному расположению в газоходах( ступени, секции) и по энтальпии среды на выходе (кипящие и некипящие).

Гидравлический расчет водяных экономайзеров производится при номинальной нагрузке КА, а в некоторых случаях- и при пониженных нагрузках.

Для исключения гидродинамической неустойчивости движения воды в параллельно включенных змеевиках экономайзера при их различной тепловой нагрузке, а так же в целях надежного охлаждения металла труб необходимо создание значительных массовых скоростей потока в элементах экономайзера - например, в некипящих ВВЭ-500…600

Во избежание перегрева труб кипящею ВЭ, работающих в самых неблагоприятных условиях, паросодержание в них не должно превышать 15-20%

45.Гидродинамика пп

Общие положения, такие же как и у ВЭ.

Возможные схемы включения ПП в паровой тракт показаны на рисунке

а) б) в)

Гидравлическая неравномерность отдельных труб в ПП вызывается изменением давления вдоль коллекторов, различием полных коэффициентов сопротивлений труб, неравномерным тепловосприятием труб ПП и другое. Для уменьшения неравномерности обогрева устраивают переброс пара из зоны высокого в зону пониженного обогрева.

Эти схемы неравноценны по гидродинамике потока пара, ибо дают неравномерную раздачу пара по отдельным трубам пароперегревателя.

Очевидно, лучшие результаты будут при подводе и отводе пара в коллекторы широким фронтом - схема 3.Здесь можно сделать достаточное количество точек присоединения и обеспечить хорошее распределение пара по трубам паронагревателя. Однако эта схема не дает полного перемешивания пара и ликвидации тепловой неравномерности при входе в следующий пакет, поэтому часто применяют другие схемы – П или Z.

Рассмотрим работу входного и выходного коллекторов в схемах П или Z. При движении пара вдоль оси коллекторов преодолеваются сопротивление, и поэтому изменяется давление.

Осевая скорость пара во входном коллекторе изменяется от _вх до 0, а в выходном коллекторе от 0 до _вых - соответственно и изменяется давление.

Р

Р_вх

На местное

сопротивление

_вх

Х

Р

Р_вых=Р_вых- -

Р_вых

Выходной коллектор

Х

Сопротивления коллекторов на местные потери и трение определяются по формулам:

для входного коллектора =_вх _вх

для выходного коллектора =_вых _вых

где _вх, _вых – суммарные коэффициенты гидравлического сопротивления входного и выходного коллектора

 _вх0,8 примерно

_вых1,25

_вх – скорость пара

_вх – плотность пара

При изменении осевой скорости пара от _вх до 0 изменяется его давление:

для входного коллектора на =_вх

для выходного коллектора на =_вых

Во входном коллекторе скоростной напор расходуется на повышение давления, а в выходном – скоростной напор создается за счет повышения давления. Тогда изменение давления в схемах П и Z будет

р р

В идно, что схема дает большую разность перепадов давлений для различных сторон ПП. Большая разность перепадов создает неравномерное распределение расхода пара по отдельным трубам. Где  там и G .Эта схема хуже!

46.Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах.

Обычно к принудительной циркуляции прибегают в тех случаях, когда невозможно осуществить надёжную естественную циркуляцию воды в котле.

Это происходит с повышением давления, т.к. с ростом давления разной плотностей воды и пара уменьшается.

Считается, что при давлениях выше 18 МПа разность плотностей недостаточна для создания надёжной естественной циркуляции воды в контуре котла.

Принудительная циркуляция осуществляется в котлах:

- прямоточных;

- многократной принудительной циркуляции;

- водогрейных;

47.Гидродинамика прямоточных котлов

Гидродинамическую характеристику движения потока среды в трубе прямоточного котла можно представить как показано на рисунке.

∆ Р

кПа ∆Р_с

∆Р

∆ Р _к

G₁ G₂ G₃ G кг∕ч

При некотором переходе давления между коллекторами, объединяющими трубы котла, равном ∆Р_к, кривая ∆Р = f(G) пересекается с прямой ∆Р_к = const в 3-х точках. Соответственно расходы среды через разные трубы будут равны G₁, G₂, G₃.

Разные расходы рабочего тела при одном и том же переходе давлений в трубах ∆Р_к возможны только при различных удельных объёмах рабочего тела в этих трубах. Наименьший расход G₁ соответствует наибольшему удельному обьёму и наоборот наибольшему расходу G₃ ~ наименьшему удельному объёму воды. Расходу G₂ соответствует пароводяная смесь при докритическом давлении.

Такая гидродинамическая характеристика, при которой через отдельную трубу может протекать пар, пароводяная смесь или вода, является неустойчивой.

При небольшом расходе пара и малой его скорости стенки его перегреты, что может вызвать выход его из строя.

Для обеспечения надёжной работы котла гидродинамическая характеристика должна быть выравнена так, чтобы каждому значению ∆Р соответствовало только одно значение G.

Выравнивание гидродинамической характеристики может быть достигнута путём установки дроссельных шайб на выходе воды в трубы.

Сопротивление дроссельной шайбы:

∆Р_ш = ξ - паровому.

Складывая переходы в трубе и дроссельной шайбе получаем суммарную кривую ∆Р_с = ∆Р + ∆Р_ш,

При этом можно выбрать такое сопротивление шайбы, при котором характеристика движения потока среды в трубе будет устойчивой.

48. Гидродинамика котлов с многократно-принудительной циркуляцией. В таких котлах сопротивление системы преодолев за счет давления, создав циркуляц насосом. Кратной циркуляции в этих котлах сост от 6 до 10. Гидравл хар-ка витка контура опред также, как и в прямоточных котлах. Но, по сравнении. с прямоточн котлами, она будет более устойчивой. Вследствие увел расход раб тела в циркуляц контура, необходимо примен-е много параллельных витков. Это … условие для возник-я …… потока. Для предотвращения этого необходим уст-ка шайб на выходе в трубы змеевиков.

49.Аэродинамические сопротивления и самотяга.

При движении воздуха по воздуховодам и прод. сгорания по газоходам, возникают сопротивления, препятствующие их движению.

Возникновение сопротивлений обусловлено силами трения движущегося потока о стенки канала, и возрастанием внутреннего трения в потоке, при появлении на его пути различных препятствий.

Для преодоления сопротивлений движущийся поток должен обладать определенным избыточным напором, который по мере продвижения по тракту будет падать.

Падение полного напора на каком-либо участке газового или воздушного тракта определяется по уравнению:

∆Нп = ∆h_общ - (Z₂ – Z₁) g(ρ_a – ρ) = ∆h_общ - h_c , где:

∆h_общ – Общее сопротивление участка, т.е. потеря полного давления.

Z₂ и Z₁ – Геометрические отметки сечений участка

ρ_а – Плотность атмосферного воздух

ρ - Плотность протекающей среды

Величина (Z₁ – Z₂) g(ρ_a – ρ) = h_c – называется самотягой. Она в основном создается дымовой трубой.

Общие аэродинамические сопротивления какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений:

∆h_общ = ∑∆h_тр + ∑∆h_м

Для парогенераторов и водогрейных котлов характерен особый вид сопротивления –

сопротивление поперечно омываемых пучков труб – со своими особенностями расчета

1. ∆h_тр = λ , где:

λ – Коэффициент сопротивления трения

λ = 0,02 – для стальных газоходов

λ = 0,03 … 0,04 – для кирпичных газоходов

λ = 0,05 – для кирпичных труб

d_э=

Основным сопротивлением тракта дым. газов являются местные сопротивления

2. ∆h_м = ξ

- скорость прод. сгорания и воздуха

Самотяга возникает вследствие разности плотностей окр. воздуха и прод. сгорания.

Самотяга любого участка тракта, а также дымовой трубы можно вычислить по формуле:

, где:

Н=Z₁ - Z₂

P – абсол. давление прод. сгорания на участке

При избыточном давлении < 5000 Па принимается

υ – ср. температура прод. сгорания на данном участке

ρ₀ – плотность прод. сгорания при норм. условиях

1,23 – плотность наружн. воздуха при Р=101080 Па и 20˚ С

Если t_в отлич. от 20˚ С более чем на 10˚ С, то вместо 1,23 подставляют соотв. значение ρ_возд

Самотяга может быть как положительной, так и отрицательной.

Если прод. сгорания движ. вверх, то «+», если вниз, то «-»

Расчет сопротивлений газового и воздушного тракта парогенераторов и водогрейных котлов проводится в соответствии с норм. методом аэродинамический расчет котельных установок

В связи с тем, что с изменением нагрузки изменяется количество дым. газов, а, следовательно, и ω_д.г. , то изменяется и ∆h_общ

∆h

характеристика сети

Д

50.Дымососы и вентиляторы.

В качестве дымососов и вентиляторов для промышленных паровых и водогрейных котлов применяются центробежные машины, которые бывают односторонней и двустороннего всасывания.

Существуют машины с лопатками, загнутыми вперёд, и с лопатками, загнутыми назад.

а) создают больший напор, но менее экономичны

б) имеют большие габариты, выше число оборотов и имеют более высокий К.П.Д.

Дымососы и вентиляторы в зависимости от конструктивного исполнения делятся на две группы.

Машины меньших типоразмеров ДН (дымососы) и ВДН (вентиляторы) №8; 9; 10; 11,2; 12,5 – выпускаются с посадкой рабочего колеса непосредственно на вал электродвигателя. Дымососы рассчитаны на длительную работу при температуре прод. сгорания до 250˚С

Большие типоразмеры ДН и ВДН (№15; 17; 19; 21) имеют собственные подшипники, корпуса которых охлаждаются водой, и соединяются с валом электродвигателя посредством муфты.

Дымососы рассчитаны на длительную работу при температуре до 200˚ С

Маркировка

Первая цифра – отношение диаметра входного отверстия в диске рабочего колеса к наружному диаметру рабочего колеса.

Вторая цифра – обозначает угол лопаток на выходе с рабочего колеса.

ВДН №8 – Вентилятор дутьевой с загнутыми назад лопатками.

№8 – Показывает диаметр рабочего колеса в дм.

ВД №8 – Вентилятор дутьевой с загнутыми вперед лопатками.

ДН – Дымосос с загнутыми назад лопатками.

Д – Дымосос с загнутыми вперед лопатками.

В наиболее благоприятных условиях работают дутьевые вентиляторы:

• малая степень загрязненности воздуха

• низкие температуры

Дымососы работают на прод. сгорания с t˚= 110 … 180˚С, содержащих золу и агрессивные соединения. Поэтому у дымососов значительный износ.

Основными величинами, характеризующими работу вентиляторов (дымососов) являются:

• производительность ,

• полный напор Па

• потребляемая электродвигателем мощность кВт

• число оборотов

• К.П.Д.

Производительность и полный напор дымососа (вентилятора) связаны между собой зависимостью, называемой напорной характеристикой.

Напорная характеристика машины определяется экспериментально и приводится в каталогах заводов-изготовителей.

Каждый дымосос (вентилятор) создает полный напор, соответствующий сопротивлению газового или воздушного тракта, на который он работает.

Поэтому рабочему режиму дымососа

(вентилятора) отвечает т. пересечения

напорной характеристики машины и

характеристики сети.

Дымососы или вентиляторы в рабочей точке имеет наибольшую производительность при работе на данную сеть.

Всякое изменение сопротивления сети приводит к изменению производительности машины.

Дымосос подбирается таким образом, чтобы т.А соответствовала 110% от номинальной производительности, т.е. был бы 10% запас.

Пример. ТВГ-8 8 - чтобы обеспечить необходимо сжечь 1200

газа и подать ~ 12000 воздуха, тогда ~ 13000м³ прод. сгорания получим при нормальных условиях, а при t_ух=180˚С V_д.г.=24000 ,

т.е. на 1 ≈ 3600 пр. сгорания. Еще 10% запас, тогда V_д.г.=26000

Аэродинамическое сопротивление котла из паспорта

75 мм вод. ст.

Из каталога дымососов:

1. ДН-12,5 Q = 26100 ; H = 152 мм вод.ст.; n = 1000;

2. ДН-11,2 Q = 27600 ; H = 276 мм вод.ст.; n = 1500;

Из этих больше подходит 1), т.к. у 2) Н очень большой, а

51.Регулирование тягодутьевых установок

При изменении режима работы КА возникает необходимость по регулированию тягодутьевых установок, что достигается выбором рационального способа регулирования работы дымососов и вентиляторов.

При искусственной тяге на привод дымососов и вентиляторов расход электроэнергии составляет 30 … 70% расхода энергии на собственные нужды КА.

Поэтому необходимо при проектировании как самих КА, так и тягодутьевых установок, предусматривать такую конфигурацию газовых и воздушных трактов, которые имели бы минимальные аэродинамические сопротивления. Уменьшения расхода электроэнергии можно достигнуть выбором рационального способа регулирования работы дымососов и вентиляторов. Кроме того, регулирование должно быть простым, надежным и обеспечивать высокий К.П.Д. машины в условиях переменного режима.

Регулирование производительности тягодутьевых машин возможно осуществить двумя принципиально разными способами:

• изменением характеристики сети

• воздействием на напорную характеристику машины

а) Изменение характеристики сети достигается путем ввода в сеть дополнительного сопротивления в виде шибера, изменяющего площадь поперечного сечения газовоздухопровода на входе в машину. Увеличение сопротивления сети при закрывании шибера будет приводить к снижению производительности машины.

б) Воздействовать на напорную характеристику машины можно путем изменения частоты вращения. Производительность машин изменяется пропорционально частоте вращения. Полный напор пропорционально квадрату частоты, а N_{эл.двигателя} пропорционально кубу частоты.

Регулирование производительности машины посредством шибера наиболее просто и надежно, но весьма не экономично.

Регулирование изменением частоты сложно, но обеспечивает высокую экономичность работы машины при переменных режимах.

Р ассмотрим оба способа регулирования производительности с помощью совмещения характеристики сети и машины.

Пусть т.1 характеризует рабочий режим машины и соответственно ее Q_ном и полный напор Н_н.

При снижении нагрузки КА(Д) требуется уменьшить расход воздуха, подаваемого в точку с Q_н до Q₁.

Тогда сопротивление сети также снизится и при Q₁ будет характеризоваться т.a. При расходе Q₁ вентилятор будет развивать напор, характеризуемый т.б. Следовательно, при дроссельном регулировании будет теряться напор, равный отрезку аб.

При регулировании изменения частоты напорная характеристика машины изменится и пройдет через т.а ( ), т.е. будет достигнуто соответствие между напором, развиваемым машиной, и сопротивлением сети.

Отсюда видно, что при таком способе регулирование потерь напора вследствие дросселирования отсутствуют. Это наиболее эффективный способ.

Регулирование изменением частоты может быть осуществлено с помощью специальных электродвигателей с переменной частотой, гидромуфт, электромагнитных муфт. Однако эти способы не нашли распространения, т.к. они дороги и сложны в эксплуатации.

Широкое распространение получили осевые направляющие аппараты вследствие своей простаты, дешевизны и достаточной экономичности. Направляющий аппарат состоит из обечайки, которая крепится к входному патрубку машины. Внутри обечайки установлены поворотные лопатки, изменяя угол установки которых, можно изменить степень закрутки потока, поступающего в машину.

Осевой направляющий аппарат при снижении производительности машины использует излишний напор на закрутку потока. Такое использование напора полезно, т.к. освобождает машину от затраты энергии на закрутку входящего в него потока.

52. Выбор дымососа и вентилятора

Основными параметрами, определяющими выбор вентилятора (дымососа), являются требуемая подача Q_р и Н_р.

1. Р асчетная производительность, м³/ч

где V – расход продукта сгорания или расход воздуха

где В_р - расчетный расход топлива

V_ух – объем продукта сгорания за воздухоподогревателями

∆ - присос воздуха в газоходах за ВП

υ_д - t^ продукта сгорания у дымососа, принимается равным t_ух

где ∆_т , ∆_пл – присосы воздуха в топке и системе пылеприготовления

∆_вп – присос воздуха в ВП, при расчете горячего воздуха ∆_вп = 0

t_в – t^ воздуха, принимается t_в = 30^ для холодного воздуха

t_в = t_гв – для горячего воздуха

₁ – коэффициент запаса производительности принимаемый по таблице

h_ - барометрическое давление в месте установки машины

Р асчетное полное давление (мм.вод.ст), которое должен создавать насос (вентилятор), определяется по формуле:

где ₂ – коэффициент запаса по напору, принимаемый по таблице

∆Н_п – перепад полных давлений в газовом тракте

–для дымососа

h_т^" – разрежение в верхней части точки , принимается равным 20 Па

∆h_г – суммарное сопротивление газов тракта

h_с – суммарная самотяга

– для вентилятора

∆h_в – суммарное сопротивление воздушного тракта

h_с – самотяга, учитывается только для ВП и всего воздухопровода

h_т^' - разряжение в точке на уровне ввода воздуха, определяется

– разряжение в верхней части топки

Н^' – расстояние по вертикали между высшей точкой сечения выхода газов из топки и середины сечения ввода воздуха в топку, м.

В связи с тем , что напорные характеристики машин, приводимые в каталогах, составлены для работы на воздухе при абсолютном давление 101080 Па, необходимо полное расчетное давление привести к условиям, указанным в каталоге, по формуле (мм.вод.ст.)

 _ - плотность перемещаемых пазов при 0^С и 101080 Па

t - t^ прцесса сгорания (воздуха) машиной

t_хар - t^, для которой составлена характеристика

Выбор домососа (вентилятора) следует производить так, чтобы точка с параметрами Q_р и Н_р^пр располагалась на напорной характеристике, приведенной в каталоге, в зоне КПД не меньше 90% максимального значения.

Мощность, потребляемая дымососом (вентилятором), определяется по формуле:

г де η_э – КПД машины в рабочей точке, определяется по напорной характеристике %

Рабочая мощность электродвигателя (кВт) определяется по N с коэффициентом запаса _з = 1,05

53.Дымовые трубы

Конструкция:

Дымовые трубы в сложных условиях: при t, Р, влажности, агрессивном воздействии дымовых газов , ветровых нагрузках и нагрузках собственной массы.

Дымовые трубы выполняются кирпичными, железобетонными и металлическими.

Кирпичная дымовая труба состоит из фундамента (цоколя) и ствола. Кладка ствола состоит из отдельных звеньев высотой 5…7 м различной толщины, уменьшающейся постепенно к верху.

Минимальная толщина трубы 180…250 мм. Для устойчивости снаружи труба имеет форму усеченного конуса.

Для предохранения кирпичной кладки трубы от воздействия горячих и агрессивных газов нижнюю часть трубы обкладывают орутеровкой 3 из огнеупорного кирпича, оставляя небольшой зазор между основной кладкой и орутеровкой для свободного расширения последней.

В цоколе предусматриваю, как правило, не более двух вводов для боровов (дымоходов). В боровах и у основания дымовой трубы предусмотрены отверстия – лазы для удаления золы.

Кирпичные трубы сооружаются высотой 30…70 м, диаметром не менее 600 м.

Железобетонные трубы, орутерованные кирпичем по всей высоте, имеют высоту от 80 до 200…250 м и применяются обычно для КА большой мощности.

Металлические трубы выполняются из труб толщиной 3…15 мм и высотой 30…40 м.

Устанавливаются на чугунной плите и крепятся болтами на фундаменте. Устойчивость обеспечивают растяжками, закрепленными на ⅔ высоты.

Назначение:

В современных промышленных и отопительных котельных дымовая труба служит не для создания необходимой тяги, а для отвода продуктов сгорания , загрязненных летучей золой, вредными окислами серы и азота.

Расчет:

Для установок с принудительной тягой расчет дымовой трубы сводится к определению диаметра по условиям рассеивания в атмосфере выбрасываемых загрязнений до допускаемых санитарными нормами концентрации.

При расчете газового тракта должна учитываться самотяга, создаваемая дымовой трубой и ее сопротивление.

Сопротивление дымовой трубы складывается из потерь на трение при движении продукта сгорания и на создание динамического напора, необходимого для получения определенной скорости продукта сгорания на выходе из трубы.

Потери на трение в трубе (Па) при значениях коэффициента трения в кирпичных и железобетонных трубах  = 0,03 определяется по формуле:

ω^{" _} скорость газов на выходе из трубы, рекомендуется принимать 20…25 м/с , во избежание задувания.

П отеря давления при истечении газов из трубы:

Диаметр устья дымовой трубы, м

Минимально допускаемая высота, при которой обеспечивается требуемое рассеивание вредных выбросов, определяется из расчета рассеивания по специальной методике (СниП)

54. Общая характеристика пароперегревателей

Пароперегреватели предназначены для повышения температуры пара выше температуры насыщения при рабочем давлении. В зависимости от температуры перегрева ПП бывают конвективные и комбинированные. Конвективные ПП используются при t_пе 500 ⁰С, комбинированные – при > 500 ⁰С.

Металл труб ПП работает в наиболее тяжелых температурных условиях по сравнению с остальными элементами котла, даже при относительно невысоких температурах перегрева т.к. в любом случае температура стенки всегда выше температуры пара на 50-70 ⁰С, поэтому если в змеевике ПП имеются местные перегревы, связанные с неравномерным обогревом п/с или др. причинами, то возможно возникновение аварии, вызванные его разрушением.

Температуры п/с на входе в ПП составляют 100-1200 ⁰С, а на выходе 500-600 ⁰С. Т.е . для большинства металлов средняя тем-ра п/с в ПП выше допустимой по пределу текучести, для защиты ПП от перегрева применяются различные методы:

1. Рассредоточенный подвод пара по всей длине раздающего коллектора позволяет выравнять разницу тем-р м/у п/с и паром по всей пов-ти ПП;

2. Разделение ПП на несколько частей по ширине с переброской пара из одной части в другую, что позволяет снизить температурный напор и применяется для более крупных энергетических котлов;

3. Выбор оптимальной скорости пара, чем выше скорость пара в ПП, тем меньше вероятность образования мест местного перегрева, но при этом возрастают гидравл. потери ПП и КА в целом;

4. Выбор схемы взаимного движения п/с и пара, чаще всего применяется комбинированная схема движения когда в одной секции ПП прямоточное движение (обычно в зоне самых высоких температу п/с), а в другой секции организовано противоточное движение.

Конструктивно ПП выполняются из цельнотянутых труб D = 28-42 мм, изгибаемых в змеевики. В основном в змеевике поперечный шаг выполняется равным 2-2,5 D трубы. Концы змеевиков ПП присоединены к барабану котла с помощью вальцовки, а к коллекторам сваркой.

Радиационная часть ПП в горизонтальном газоходе расположена над топкой, а конвективная над топкой и частично в опускном газоходе.

При установке ПП в горизонтальном газоходе глубина пакета должна быть не более 1,5 м, а м/у пакетами должно быть расстояние не менее 0,5 м для осуществления осмотра поверхности ПП и проведения ремонта.

Скорость п/с в ПП обычно составляет 9-14 м/с, но она должна быть не менее 6 м/с во избежание заноса летучей золой. Скорость пара в змеевиках 20-50 м/с.

При t_пе до 450 ⁰С ПП вып-ся из обычной углеродистой стали, а при более высоких температурах выходная ступень ПП вып-ся из легированной стали.

55. Способы защиты хвостовых поверхностей нагрева от коррозии. Температура точки росы.

ВЗП расположены в зоне низких тем-р п/с и подвержены внешней коррозии, которая особенно интенсивно протекает при сжигании сернистых топлив. В пром-ти ВЗП защищают от коррозии поддерживая тем-ру п/с выше тем-ры точки росы, т.е. тем-ры при которой на поверхностях нагрева при данных условия выделяется конденсат содержащегося в п/с пара:

t_p = t_конд + t_р,

t_конд – тем-ра при которой происходит конденсация паров из п/с;

t_р – поправка, зависящая от сернистости топлива:

t_р = ,

S^п – сернистость;

А^п – минеральная часть топлив.

Кроме поддержания тем-ры п/с выше тем-ры точки росы существует еще несколько методов защиты ВЗП от коррозии:

• применение легированной стали в последних ступенях хвостовых поверхностей нагрева;

• покрытие трубок ВЗП эмалью;

• применение ВЗП с промежуточным т/н (термосифонные ВЗП), которые состоят из нескольких рядов термосифонных трубок, установленных наклонно, нижняя часть которых омывается п/с , а верхняя – нагреваемым воздухом. Термосифонная трубка – это герметичный сосуд на 1/3 заполненный жидкостью. При нагревании нижней части трубки п/с образуется пар который поднимается в верхнюю часть трубки, где конденсируется, отдавая свое тепло нагреваемому воздуху. Образовавшийся конденсат по стенкам трубки возвращается в нижнюю ее часть. Подбирая давление внутри трубок или теплоноситель добиваются такого температурного напора м/у п/с и промежуточным т/н , при котором не происходит коррозии термосифонных трубок.

56. Парогенераторы с многократной принудительной циркуляцией

Циркуляция воды осуществляется обычно с помощью особых циркуляционных насосов, оборудованных электрическим и паровым приводом, он предназначен для преодоления гидравлического сопротивления в контуре циркуляции. Принудительная циркуляция позволяет использовать для испарительных поверхностей трубы малого диаметра, что дает заметную экономию металла. Кроме того, у парогенераторов данного типа необязательно размещать трубки вертикально, с восходящим потоком жидкости; их располагают в камере горения произвольно, но с соблюдением условий гидродинамической устойчивости. С этой же целью на входе воды в параллельно включенные экранные трубы вставляют дроссельные шайбы. Малый диаметр трубок и невысокая кратность циркуляции вызывают относительное снижение водяного объема агрегата, это способствовало в свою очередь улучшению сепарации пара в объеме барабана, снижению его стоимости и всего агрегата в целом. Малый водяной объем этого агрегата и независимость полезного напора циркуляции от их нагрузки обеспечивают быструю растопку и останов ПГ, приспособленность его к несению регулировочного и пикового графика нагрузки. ПГ с многократной принудительной циркуляцией, благодаря наличию барабана и возможности организации продувки, допускают питание их такой же водой, как и при естественной циркуляции. Т.к. принцип многократной принудительной циркуляции способствует в первую очередь удешевлению конвективных испарительных пучков, то наибольший экономический эффект от применения таких ПГ можно получить при сравнительно невысоких давлениях, когда имеют место развитые конвективные испарительные поверхности нагрева.

57. Прямоточные парогенераторы

Диапазон котлов с естественной циркуляцией ограничен критическими параметрами, поскольку для обеспечения надежной естественной циркуляции неприменимым условием является разность плотностей, воды и пароводяной смеси.

В случае отсутствия надёжной естественной циркуляции применяются прямоточные котлы принцип работы, которых был разработан Рамзиным. Прямоточными называют ПГ с принудительной циркуляцией воды и кратностью циркуляции, близкой к единице. Движение рабочей среды в этих котлах осуществляется принудительно за счёт напора создаваемого питательным насосом. В общем, представлении прямоточный котёл – это змеевик на входе в который питательная вода, а на выходе перегретый пар заданных параметров. В прямоточных котлах отсутствуют барабаны и соответственно контроль уровня воды. Во всём остальном прямоточный котёл имеет все элементы обычного котла с естественной циркуляцией. Компоновка прямоточного котла также не отличается от обычной.

Особенностью прямоточных ПГ является незафиксированность границ между экономайзером и испарительной частью, а также м/у испарительной поверхностью нагрева и ПП.

У прямоточных ПГ все соли, поступающие с питательной водой, откладываются на внутренних стенках поверхностей нагрева или уносятся с паром в турбину. Для уменьшения опасности пережога труб из–за отложения солей в них переходную зону, т.е. зону, в которой происходит испарение последних процентов влаги и начинается перегрев пара, переносят из топки в конвективные газоходы.

8