
- •Конспект лекции по дисциплине «котельные установки»
- •Введение
- •Раздел 1. Топливо и топология устройства
- •Тема 1.1. Топливо
- •1.1.1. Виды топлива. Основные характеристики топлива
- •Основные характеристики твердого топлива
- •Основные характеристики жидкого топлива
- •Основные характеристики газообразного топлива
- •1.1.2 Основы теории горения Общие сведения
- •Особенности сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива
- •Материальный баланс горения
- •Теоретический и действительный объемы воздуха для сжигания топлива
- •Присосы воздуха по газовому тракту
- •Теоретический и действительный объемы продуктов сгорания
- •Теоретическая и действительная энтальпия воздуха и продуктов сгорания
- •1.1.3. Тепловой баланс котельной установки Общее понятие о тепловом балансе. Располагаемая и полезная теплота
- •Характеристика потерь теплоты в котельном агрегате
- •Выбор оптимального коэффициента избытка воздуха в топочной камере
- •Коэффициент полезного действия котельного агрегата
- •Составление теплового баланса котельного агрегата при тепловом расчете
- •Тема 1.2. Топочные устройства
- •1.2.1. Классификация методов сжигания. Слоевые топки
- •Классификация слоевых топок
- •Слоевые топки с движущейся колосниковой решеткой и перемещающимся слоем топлива
- •Типы цепных решеток
- •Слоевые топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся слоем топлива
- •1.2.2. Пылеприготовительные установки Свойства и характеристика угольной пыли
- •Схемы пылеприготовления
- •Углеразмольные мельницы
- •Питатели дробленого угля
- •Сепараторы
- •Клапан-мигалка
- •1.2.3. Камерные топки для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива Пылеугольные топки
- •Топки для сжигания жидкого топлива
- •Топки для сжигания газа
- •1.2.4. Вихревые топки
- •Раздел 2. Котельные установки
- •Тема 2.1. Общие сведения о котельных установках
- •Виды котельных установок
- •Устройство и принцип действия ку, работающей на твердом топливе
- •Тема 2.2. Котельные агрегаты
- •2.2.1. Теплообмен в элементах котельного агрегата
- •Порядок расчета топочных камер
- •Образование пара
- •2.2.2. Гидродинамика котельного агрегата Естественная циркуляция в испарительных поверхностях нагрева
- •Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах
- •Сепарационные устройства
- •Особенности работы безбарабанных испарительных контуров с выносными циклонами
- •Условия надежной работы поверхностей нагрева
- •2.2.3. Паровые котлы промышленных предприятий Основные направления развития котлов
- •Классификация котлов
- •Паровые котлы малой производительности (до 1 т/ч)
- •Паровые котлы горизонтальной ориентации (котлы типа дкв, дквр, де)
- •П аровые котлы вертикальной ориентации
- •2.2.4. Котлоагрегаты специального назначения
- •2.2.5. Водогрейные и пароводогрейные котлоагрегаты Теплофикационные водогрейные котлы
- •Пароводогрейные котлы
- •2.2.6. Элементы поверхностей нагрева котлоагрегатов Назначение, классификация и конструктивные схемы пароперегревателей
- •Регулирование температуры пара
- •Назначение и типы водяных экономайзеров
- •Схемы включения некипящих и кипящих экономайзеров
- •2.2.7. Абразивный износ и коррозия поверхностей нагрева
- •Сыпучие отложения
- •Связанные отложения
- •Обдувка и обмывка поверхностей нагрева
- •Дробевая очистка поверхности нагрева
- •Вибрационная очистка
- •Коррозия поверхностей нагрева
- •2.2.8. Строительные конструкции и основные материалы котельных агрегатов Строительные материалы и конструкции
- •Обмуровочные материалы
- •Теплоизоляционные материалы
- •Фундаменты и каркасы
- •Обмуровки
- •Гарнитура котла
- •Тема 2.3. Вспомогательное оборудование котельных установок
- •2.3.1. Питательные устройства, трубопроводы и арматура котельных агрегатов Питательные устройства
- •Арматура и редукционно-охладительные установки
- •Трубопроводы
- •2.3.2. Газовоздушный тракт. Тягодутьевые машины
- •Дымососы и вентиляторы
- •Дымовые трубы
- •2.3.3. Топливное хозяйство при сжигании твердого и жидкого топлива Топливное хозяйство при сжигании твердого топлива
- •Топливное хозяйство при сжигании жидкого топлива
- •2.3.4. Золоулавливание и шлакозолоудаление Золоулавливание
- •Шлакозолоудаление
- •2.3.5. Охрана окружающей среды (семинар)
- •Тема 2.4. Компоновка оборудования и технико-экономические показатели котельных установок
- •2.4.1. Тепловая схема котельной Классификация котельных
- •Тепловые нагрузки котельных
- •Транспорт тепла к потребителям
- •Тепловая схема котельной. Основное, вспомогательное и теплоподготовительное оборудование котельных
- •Методика расчета тепловых схем
- •Компоновка оборудования котельной
- •Основные нормы проектирования центральных котельных
- •Технико-экономические показатели котельных агрегатов
Порядок расчета топочных камер
При выполнении поверочного расчета топки известны: объем топочной камеры, степень ее экранирования и площадь радиационных поверхностей нагрева, конструктивные характеристики труб экранных и конвективных поверхностей нагрева (диаметр, расстояние между осями и между рядами). В результате расчета определяются: температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, удельные нагрузки колосниковой решетки и топочного объема. Полученные данные сравниваются с допустимыми по «Нормативному методу». Если температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры будет выше допустимой по условиям шлакования конвективных поверхностей нагрева, необходимо будет увеличить площадь экранных поверхностей нагрева, т.е. произвести реконструкцию топки. Если удельные нагрузки колосниковой решетки или топочного объема будут выше допустимых, это приведет к увеличению потерь теплоты от недожога топлива по сравнению с потерями, приведенными в «Нормативном методе».
Порядок поверочного расчета однокамерных топок приведен в методическом пособии для выполнения практических работ и курсового проекта.
Образование пара
Образования пара в КА происходит при постоянном давлении и непрерывном подводе теплоты от продуктов сгорания к воде. Процесс образования пара состоит из трех стадий: подогрев воды до температуры насыщения, парообразование и перегрева пара. В современных котлах вода поступает непосредственно в барабан, а из него в поверхности нагрева. Предварительно вода подогревается в экономайзере.
Все котлы работают при постоянном давлении, но уровень этого давления различный. Важно знать, как зависит энтальпия пара и кипящей воды, скрытая теплота парообразования от давления. С увеличением давления энтальпия кипящей воды непрерывно возрастает. Следовательно, площадь поверхностей нагрева, в которых происходит предварительный подогрев воды, должна увеличиваться. Скрытая теплота парообразования с увеличением давления уменьшается и при критическом давлении (22,13 МПа) равна нулю. Следовательно, с повышением давления в котле площадь нагрева, на которой происходит образования пара из кипящей воды, уменьшается. Энтальпия сухого насыщенного пара при увеличении давления до 3,3 МПа увеличивается, а затем падает. Следовательно, при выработке сухого насыщенного пара давление не следует повышать сверх 3,3 МПа.
Энтальпия перегретого пара при постоянном перегреве с увеличением давления уменьшается. Следовательно, при повышении давления пара целесообразно одновременно увеличить температуру перегретого пара. Поэтому в котлах высокого давления повышается роль перегревателя и экономайзера.
Существенное влияние на надежность работы котла оказывает процесс кипения (образования пара внутри объема жидкости). При увеличении температуры поверхности нагрева до температуры насыщения начинается кипение, которое сначала носит спокойный характер. Процесс начинается в слоях жидкости, соприкасающихся с внутренней стенкой. По мере увеличения температуры число центров кипения растет, и процесс становится более интенсивным. Паровые пузырьки постепенно отрываются от поверхности и проходят слой воды.
При движении жидкости в вертикальных трубах различают пузырьковый, снарядный, стержневой и эмульсионный процесс движении жидкости.
Пузырьковый режим – это режим при небольшом паросодержании и небольшой скорости течения пароводяной смеси. При пузырьковом течении в горизонтальных трубах пузырьки пара располагаются в верхней части трубы, а вода – в нижней.
Снарядный режим – при увеличенном паросодержании в потоке. Мелкие пузырьки объединяются в крупные, напоминающие по очертанию снаряды.
Стержневой режим – характеризуется наличием сплошного стержня, движущегося по центру трубы.
Эмульсионный режим - при большой скорости пара и высоком давлении. Тонкая водяная пленка только на внутренней стенке трубы. При низких давлениях наблюдается снарядный режим течения, с повышением давления он переходит в пузырьковый, затем в стержневой и эмульсионный.
ПР 6