Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Котельні установки промислових підприємств. Вол...doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
6.64 Mб
Скачать

7. Випарні поверхні нагріву котлоагрегатів

В котлах з низькими параметрами пари (р=1,3 – 2,1 МПа t=250 °С) і малої потужності для випаровування води окрім радіаційних виявляються необхідними і конвективні поверхні нагріву, де передається до 30 % теплоти, потрібної для випаровування води. У котлах з природною циркуляцією при параметрах пари р=3,93 МПа, t=450 °С для забезпечення додаткової випарної поверхні нагріву також застосовують випарні конвективні пучки. У котлах з природною циркуляцією, що виробляють пару високих параметрів (р>9,81 МПа, t>500°С), кількість теплоти, що використовується на пароутворення, значно знижується і теплосприйняття екранів виявляється достатнім для випаровування води.

B котлах з природною циркуляцією низького і середнього тиску конвективні випарні поверхні нагріву виконують у вигляді декількох рядів вертикально розташованих підйомних і опускних труб з внутрішнім діаметром 40 – 60 мм, ввальцованних або приварених штуцерами до верхнього і нижнього барабана або колектора. Застосовують переважно поперечне омивання труб потоком продуктів згорання. Конструктивні характеристики конвективних випарних поверхонь нагріву і відмінність теплосприйняття підйомних і опускних рядів труб повинні забезпечувати надійну природну циркуляцію в системі за всіх умов експлуатації. Звичайно висота труб конвективного пучка становить більше 1,5 м і відношення площ поперечного перетину підйомних і опускних труб - не менше 3. На рис. 7.1 показані схеми конвективної випарної поверхні нагріву котлів низького і середнього тиску.

Рис.7.1. Схеми конвективних випарних поверхонь нагріву

а) – горизонтально–водотрубних котлів низького тиску; б) і в) – вертикально–водотрубних котлів низького тиску; г) – енергетичних котлів середнього тиску

Основною випарною поверхнею нагріву в сучасних котлах є екрани, розташовані в топковій камері. На рис. 7.2 показана схема екранів барабанного котла середнього тиску з топкою для спалювання пиловидного палива з сухим шлаковидаленням. Екрани являють собою ряд панелей з паралельно включеними вертикальними підйомними трубами, сполученими між собою колекторами. Частина підйомних екранних труб введена безпосередньо в барабан котла. Окремі секції екранів приєднані до барабана через колектори і з’єднувальні труби.

Рис.7.2. Схема екранів барабанного котла середнього тиску

1 – фронтовий екран; 2 – опускні труби; 3 – стельові труби; 4 – відвідні труби; 5 – фестон; 6 – задній екран; 7 – бічні екрани; 8 – розводка труб екрану в місці амбразури; 9 – каркас; 10 – холодна воронка; 11 – опорний крюк; 12 – полиця; 13 – плавник; 14 – натяжний крюк

Вода з барабана підводиться в нижні колектори екранів опускними трубами, винесеними за межі обмурівки топки. Кожна панель екранів має незалежний контур циркуляції, що забезпечує диференційне живлення їх водою відповідно до теплового навантаження кожної панелі. У місці виходу продуктів згорання з топки екран, розташований на задній її стінці, утворює трирядний фестон, наявність якого забезпечує затвердіння розплавлених частинок золи, неохолоджених в топці, що виключає шлакування пароперегрівника, розміщеного за топкою. Підйомні труби екранів виконують без горизонтальних ділянок, з мінімальною кількістю вигинів в місцях розташування пальників, амбразур, лазів та ін.

На рис.7.3 показана схема екранів барабанного котла високого тиску з топкою для спалювання пилоподібного палива і сухим шлаковидаленням. У цьому котлі теплосприйняття поверхнями нагріву, розташованими в топці, є більшим, ніж необхідно для випаровування води, і тому у топковій камері окрім випарних екранів на частини стінок розташовуються поверхні нагріву пароперегрівника. Екрани виконані з ряду секцій з вертикальними трубами і самостійним контуром циркуляції в кожній секції. Труби кожної секції з'єднані нижнім і верхнім колекторами. З верхніх колекторів пароводяна суміш прямує в барабан по сполучних трубах. Задній екран топки в місці виходу продуктів згорання з топки фестонований. Опускні труби екранів і колектори не обігріваються і винесені за межі обмурівки топки. Випарні екрани для котлів, що працюють під розрідженням, виконуються гладкотрубними. Для котлів низького і середнього тиску внутрішній діаметр підйомних труб екранів вибирається в межах 40 – 60 мм. Для котлів високого і надвисокого тиску при висоті екранів до 10 – 15 м застосовують підйомні труби екрану з внутрішнім діаметром 30 – 40 мм, а при більшій висоті контура — 40 – 50 мм. Необхідна загальна площа опускних труб визначається розрахунком циркуляції. В даний час широко застосовують газощільні конструкціі екранів. Конструкція газощільних екранних панелей, з привареними до труб ребрами прямокутного перетину, а також екранних панелей, складених із спеціальних плавникових труб, показана на рис. 7.4. При таких конструкціях екранів внаслідок передачі частини теплоти плавниками тильній стороні труб і перетворення їх в активні поверхні нагріву забезпечується підвищене теплосприйняття екранів і зменшення на 15 – 20 % їх питомої маси на одиницю теплосприйняття у порівнянні із звичайними гладкотрубними екранами. Газощільні панелі покращують умови роботи обмурівки топки і зменшують вірогідність інтенсивного шлакування екранів.

Рис.7.3. Схема екранів барабанного котла високого тиску

Позначення ті ж, що і на рис. 7.2; 15 – пояс жорсткості

У котлах з природною циркуляцією екрани розташовуються вертикально або з великим кутом похилу.

При нерівномірному обігріві труб широких топкових екранів їх панелі секціонують для зменшення неоднорідності їх гідравлічного режиму.

Рис.7.4. Газощільні панелі

а) – ребра прямокутного перетину, приварені до труб;

б) – плавникові труби

У прямотокових котлах примусовий рух пароводяної суміші визначає можливість розташування випарних поверхонь нагріву будь–яким чином - вертикально, горизонтально або з підйомно-опускним рухом потоку. У прямотокових котлах Рамзіна випарні екрани виконують з пучків труб з внутрішнім діаметром 25 – 40 мм, зібраних у вигляді гвинтоподібних стрічок з висхідним рухом потоку, що огинають стінки топкової камери. Зазвичай на бічних стінках топки труби розташовують з нахилом, а на фронтовій і задній стінках — горизонтально (рис. 7.5, а)). Кут нахилу стрічки труб екранів як правило складає 12—15°. Число труб в стрічці визначається міцністю котла і необхідною швидкістю води на вході в труби. За умовами надійного охолодження екранних труб масова швидкість води на вході повинна бути не менше 2000 кг/(м2·с). Слід враховувати, що надмірна швидкість води викликає великі гідравлічні опори випарної системи.

Рис.7.5. Схеми екранів прямотечійних котлів

а) – системи Рамзіна; б) – системи Зульцера; в) – системи Бенсона

У прямотокових вітчизняних котлах випарні поверхні нагріву виконують з вертикальних газощільних панелей, складених з труб діаметром 25 – 30 мм, послідовно сполучених по ходу робочого середовища, що дає можливість забезпечити блокове виготовлення котлів. Надійні гідродинамічні умови роботи випарних екранів при примусовому русі в них двофазної пароводяної суміші забезпечуються встановленням шайб на вході води в труби.

У прямотокових котлах середнього і високого тиску пароутворення закінчується і пара доводиться до слабого перегріву (10 – 20 °С) в конвективній випарній поверхні нагріву, що розташована за пароперегрівачем і виконана у вигляді горизонтальних змійовиків.

Питання для самоперевірки

  1. Перерахувати та описати типи випарних поверхонь нагріву котлів.

  2. Навести та охарактеризувати конструкції екранів топки.

  3. Пояснити особливості схем випарних поверхонь прямотокових котлів.