0. 2.2.3. Паровые котлы промышленных предприятий Основные направления развития котлов

Появление первых паровых котлов связано с простым цилиндрическим агрегатом, показанном на рис.2.9, а или 7-1, а учеб. Он состоит из цилиндрического барабана с эллиптическими днищами. В верхней части барабана расположен цилиндрический сухопарник, предназначенный для отделения капель воды от пара.

Поверхность нагрева омывается с одной стороны продуктами сгорания, а с другой – водой. Барабан устанавливается на опорах. Часть поверхности барабана закрыта огнеупорным кирпичом для защиты от обогрева продуктами сгорания, так как в этой части находится насыщенный пар. Цилиндрические парогенераторы работали при давлении до 1 МПа и имели производительность 0,2 – 0,5 т/час.

Необходима была большая производительность, появились новые конструкции. Развитие котлов шло в направлении увеличения поверхности нагрева, омываемой продуктами сгорания. Появились батарейные котлы (рис. 2.9, б или 7.1, б учеб). Такие котлы состоят из нескольких цилиндров, объединенных в секции. Мощность батарейных котлов по сравнению с цилиндрическими была несколько больше.

Дальнейшим шагом было появление жаротрубных и газотрубных котлов (рис. 2.9, в и г или 7.1, в и г учеб). Эти котлы сохранили некоторое значение и в настоящее время. В жаротрубных котлах с внутренней топкой в начальной части жаровой трубы происходит интенсивная теплоотдача излучением от факела и горящего слоя топлива. Жаротрубные котлы работали при давлении 1,3-1,5 МПа.

Газотрубные котлы имеют несколько большую мощность по сравнению с жаротрубными. Основной их недостаток – тяжелые температурные условия работы входной трубной доски и огневых листов цилиндрического корпуса, обращенных в топку. В настоящее время газотрубные котлы применяют как утилизаторы. Для стационарных установок дальнейшее развитие получили водотрубные котлы, в которых внутри труб движется вода, снаружи – продукты сгорания. Водотрубные котлы конструировались с горизонтальным (рис.2.10, а или 7-2, а учеб) и наклонным расположением труб (рис.2.10, б или 7-2, б учеб).

В обоих парогенераторах применены прямые трубы (для очистки из-за несовершенства водоподготовки). Удаление накипи производилось механической очисткой. С развитием водоподготовки необходимость в прямых трубах отпала и стали применять котлы с изогнутыми трубами. В это же время появились пылеугольные топки. Позднее стали применять экранные поверхности. Это увеличило производительность парогенераторов и вертикально-водотрубные котлы получили дальнейшее развитие. Последовательное развитие вертикально-водотрубных котлов приведено на рис. 2.11 (7-3 учеб).

Т рехбарабанные котлы имели давление 3-4 МПа. Для снижения металлозатрат сократили число барабанов до 2-х, а позднее до одного, развивали экранные и хвостовые поверхности. К 1940 году сложилась принципиальная схема современного однобарабанного парогенератора (2.11, в или 7-3, в учеб).

Горизонтально-водотрубные котлы не получили распространения и в настоящее время не выпускаются.

В настоящее время промышленные парогенераторы используются для выработки технологического пара и удовлетворения нужд теплоснабжения. При конструировании современных котлов развиваются 2 типа компоновки: горизонтальная и вертикальная ориентация поверхности нагрева.

Для современных котлов характерно:

1. наличие одно, двух барабанов;

2. использование труб небольшого диаметра;

3. применение легких обмуровок;

4. снижение массы агрегата;

5. переход на агрегаты, работающие под наддувом; и на газоплотные агрегаты и агрегаты, работающие под наддувом;

6. увеличение заводской готовности к установке и полная транспортабельность;

7. полная механизация трудоемких процессов и автоматизация управления технологическими процессами;

8. увеличение эксплуатационной экономичности парогенератора;

9. увеличение доли газа и мазута для сжигания в парогенераторах;

Выпускаемые в настоящее время парогенераторы горизонтальной ориентации принято делить на три типа:

1. Тип D (2.12,а или 7-4,а учеб) имеет 2 барабана, расположенных один над другим. Барабаны соединены вертикальными или несколько наклоненными трубами конвективного пучка. Топка расположена сбоку от конвективного пучка. Недостаток – отсутствие симметрии относительно оси агрегата.

2. Тип А (2.12,б или 7-4,б учеб), у которого верхний барабан расположен на продольной оси агрегата. Конвективные пучки соединяются с верхним барабаном и двумя коллекторами. Коллекторы связны между собой трубами, образующими под топки. Есть симметрия. Недостаток – необходимость устройства специальных приспособлений для надежной циркуляции.

3. Тип О (2.12,в или 7-4,в учеб), у которого вместо нижних коллекторов – барабан. Достоинства и недостатки – как у А.

В настоящее время предпочтение отдается типу D.

Парогенераторы вертикальной ориентации имеют П-образную компоновку поверхностей нагрева (по типу принципиальной схемы, показанной на рис 2.11, в или 7-3, в учеб. Топочная камера является подъемной шахтой, которая заканчивается фестоном. В поворотной камере располагается пароперегреватель, а в выпускной шахте ВЭК и ВЗП. Производительность таких парогенераторов 25-75 т/ч, они предназначены для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива с камерными топками. Для получения горячей воды применяют различные водогрейные котлы. Их основные особенности: низкая температура теплоносителя, длительная стоянка во время летнего периода, прямое включение котельного агрегата в тепловую сеть.