Паровой котёл — котёл, предназначенный для генерации насыщенного или перегретого пара. Может использовать энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию (электрический паровой котёл) или утилизовать теплоту, выделяющуюся в других установках (котлы-утилизаторы).

Классификация

По назначению:

• Энергетические паровые котлы — предназначены для производства пара, использующегося в паровых турбинах.

• Промышленные паровые котлы — вырабатывают пар для технологических нужд, так называемые «промышленные парогенераторы».

• Паровые котлы-утилизаторы — используют для получения пара вторичные энергетические ресурсы теплоту горячих газов, образующихся в технологическом цикле. Энергетические котлы-утилизаторы в составе ПГУ используют теплоту уходящих газов ГТУ.

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы могут быть подразделены на две группы:

• газотрубные (жаротрубные, дымогарные) котлы

• водотрубные котлы

Водотрубные котлы по принципу движения воды и пароводяной смеси подразделяются на:

• барабанные (с естественной и принудительной циркуляцией: за один проход по испарительным поверхностям испаряется лишь часть воды, остальная возвращается в барабан и проходит поверхности многократно)

• прямоточные (среда между входом и выходом котла движется последовательно, не возвращаясь)

В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовалисьводотрубные котлы Шухова. В газотрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а теплоноситель омывает трубы снаружи.

Барабанные котлы

Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

Прямоточные котлы

Прямоточные котлы не имеют барабана. Через испарительные трубы вода проходит однократно, постепенно превращаясь в пар. Зона, где заканчивается парообразование, называется переходной. После испарительных труб пароводяная смесь (пар) попадает в пароперегреватель. Очень часто прямоточные котлы имеют промежуточный пароперегреватель. Прямоточный котел является разомкнутой гидравлической системой. Такие котлы работают не только на докритическом, но и на сверхкритическом давлении.

Паровой тракт (от латинского tractus - путь) - это путь, который проходит пар в различных устройствах, которые используют его в качестве необходимого технологического элемента или источника энергии. Под паровым трактом понимают любое перемещение пара от его источника до места распределения. Так, паровой тракт конденсационной электростанции будет включать в себя перемещение пара от котла до турбины, от турбины к конденсатору, где пар преобразуется в водяную массу. Сходным образом можно описать паровой тракт любого устройства, которое предполагает наличие пара для функционирования.

     Использование устройств, включающих в себя системы парового тракта, распространено в различных сферах промышленности. В первую очередь, это область производства электроэнергии, тепловые и атомные электростанции обязательно имеют систему паропроводов, по которым пролегает паровой тракт. Также сюда относятся металлургические предприятия, предприятия легкой и пищевой промышленности. Паровой тракт – это элемент любой системы парового отопления. Для того чтобы обеспечить контролируемое и безопасное движение пара на любом объекте, применяется система трубопроводов, контрольно-измерительных приборов, задвижек, фитингов, креплений и т. д.

     Для обеспечения нужной температуры пара системы парового тракта обычно представляют собой паропроводы с обязательной теплоизоляцией. Современный способ тепловой изоляции труб паропровода – применение ППУ изоляции. Для того чтобы свести к минимуму энергетические потери при перемещении пара, используется запорно-регулирующая арматура. Тепловая изоляция паропроводов необходима также для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Кроме того, изоляция стальных труб предотвращает утечку пара в окружающую среду. Помимо теплоизоляционного слоя, паропроводы, в которых проходит паровой тракт, покрываются дополнительными кожухами.

     Паровой тракт обладает определенными физическими свойствами, которые могут повлиять на стенки паропровода. В связи с этим при строительстве систем, в которых будет проходить паровой тракт, необходимо учитывать степень давления пара, чтобы подобрать оптимальную толщину стенок. Расчеты делаются с учетом предполагаемого давления пара, коэффициента прочности стенок, учитывая наличие швов от сварки. При эксплуатации систем, в которых происходит паровой тракт, также необходимо решить проблему конденсата.

Определение выхода летучих веществ

Летучие вещества — паро- и газообразные продукты, выделяющиеся при разложении органического вещества твердого горючего ископаемого при нагревании в стандартных условиях. Выход летучих веществ обозначается символом V (volativ), выход на аналитическую пробу V^a, на сухое вещество V^d, сухое и беззольное V^daf. Эта характеристика важна для оценки термической устойчивости структур, составляющих органическую массу угля. Анализ проводятв закрытом тигле при температуре муфельной печи 850°С, причем образуются летучие вещества и твердый остаток NV (нелетучий остаток). Выход летучих веществ V^daf падает в ряду гумусовых углей с ростом степени углефикации, ау сапропелитов эта связь не столь однозначна, иногда V^daf у них даже возрастает. Выход летучих веществ при прокаливании послужил основой для однойиз классификаций углей по маркам.Выход летучих веществ связан со степенью углефикации, но смешивать это понятие с маркой нельзя. Марка угля основана на его технологических свойствах,а степень углефикации связана с геологическими и физико-химическими условиями формирования данного угля.

Состав топлива

Топливо, расходуемое на сжигание в топках котлов или печей, называется рабочим топливом. Если мы отберем пробу рабочего топлива и исследуем ее в химической лаборатории, определив элементарный состав, то получим следующее равенство: где индексом „р” отмечается рабочее топливо

Ор — кислород, находящийся в топливе; тепла, как известно, не выделяе

Np — азот, находящийся в топливе; элемент инертный, не участвующий в реакциях горения.

Зола Ар — это негорючая минеральная часть топлива; в нее входят по преимуществу соли щелочных и щелочно-земельных металлов, окислы кремния, железа, алюминия и пр., а также и минеральная сульфатная сера в соединениях CaSO4 и MgSO4.

Форсунка, инжектор — механический распылитель жидкости или газа.

Используется для распыления топлива (мазута, дизельного топлива, бензина), например в инжекторных системах подачи топлива, осуществляют распыление за счёт высокого давления топлива (несколько атмосфер для бензина и сотни — тысячи атмосфер для дизельного).

Как правило, форсунка состоит из одного, реже двух каналов. По первому на выход подается распыляемая жидкость, по второму жидкость, пар, газ, который служит для распыленияпервой жидкости. Чистая, качественная форсунка даёт конусообразный распыл, а факел получается ровный и непрерывистый.

Топливник, топочная камера

Топливник — это камера внутри массива печи, в которой сжигается топливо. Во избежание попадания в помещения искр и пламени топочная камера оснащена металлической дверкой. Нижняя часть топливника называется «под», а верхняя — «свод». В своде имеется отверстие для выхода дымовых газов, которое называется «хайло». Размеры топливника должны позволять загружать такое количество топлива, которого бы хватило для нормального разогрева печи. При этом над топливом должно оставаться свободное пространство для сгорания несгоревших в пламени частиц. В целях эффективного и полного сгорания топлива для каждого его вида имеется своя конструкция топливника. Дровяные или торфяные топочные камеры должны быть довольно большого объема, потому что в этих видах топлива содержится много летучих веществ и при горении они дают высокое пламя. В поде топливника устраиваются скосы — скаты к колосникам. Это делается для того, чтобы зола свободно скатывалась в поддувало. Чтобы угли и зола не выпадали из топочной камеры, ее дверку устанавливают на один ряд кирпичной кладки выше колосников. Угольные топливники выкладывают огнеупорным кирпичом, что значительно продляет срок службы печи.

Шлакоудаление, удаление из топки парового котла очаговых остатков, образующихся при сжигании твёрдого топлива. Различают топки с жидким Ш., в которых шлак в расплавленном состоянии вытекает тонкими струями в ванну с водой, и топки с сухим Ш., в которых шлак в твёрдом состоянии выпадает из воронки топки в шлаковый бункер, откуда периодически удаляется через затвор. Дальнейшее его транспортирование осуществляется обычно совместно с летучей золой (см. Золоудаление), собираемой в газоочистных устройствах. На старых котлах шлак и зола удалялись из котельной вагонетками. На современных электростанциях шлак обычно удаляется гидравлическим способом. При этом он поступает в шлакосмывную шахту, затем (при крупном шлаке) попадает в дробилку, оттуда через решётку и металлоуловители в багерные насосы либо в эжекторные гидроаппараты, которые подают пульпу (смесь шлака и золы с водой) на золоотвал. Во многих случаях применяют раздельное удаление: шлака — гидравлическим способом, золы — пневматическим. На небольших котельных применяют вакуумное удаление золы и шлака.