- •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
2.2.8. Строительные конструкции и основные материалы котельных агрегатов Строительные материалы и конструкции
Поверхности нагрева котлов выполняются из металла и находятся под действием высоких температур, механических напряжений и агрессивной среды. В результате этого могут возникать явления ползучести, коррозия и изменение структуры и механических свойств. Разрушение металла может привести к травмированию персонала, поэтому применение различных металлов и их сплавов регламентировано правилами Котлонадзора.
Основными металлами, применяемыми при изготовлении котлов являются чугун и сталь. Сталь должна иметь высокую пластичность (способность воспринимать остаточную деформацию без разрушений), высокую сопротивляемость к старению, жаростойкость и прочность по сравнению с обычными углеродистыми сталями.
Стали разделяют на стали обыкновенного качества и легированные. Углеродистые стали более дешевые, чем легированные. Легированные стали (в которые для улучшения свойств добавлены другие металлы) разделяют на низколегированные (до 4%), среднелегированные (до 10%) и высоколегированные (свыше 10 %).
Основная часть сталей для котельных агрегатов выплавляются в мартеновских печах, легированные - в электропечах.
Трубы поверхностей нагрева, работающие при температуре более 500ºС, изготавливают из углеродистой стали марки 20 (примерно 0,2% углерода). Для работы при более высоких температурах применяют трубы из легированной стали. При изготовлении паропровода углеродистые стали применяются при температуре не больше 4500С (так как при разрушении паропровода последствия могут быть более тяжелые, чем при разрушении трубы подогревателя и трубы конвективной поверхности). При изготовлении барабанов применяют углеродистую сталь (барабан чаще всего вынесен из зоны обогрева продуктами сгорания). Иногда используют легированную сталь, предел текучести которой больше, что позволяет уменьшить толщину стенки барабана в целях экономии.
Чугун подразделяют на серый, ковкий, жаростойкий, высокопрочный и т.д.
Обмуровочные материалы
При выполнении обмуровки применяют огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Свойства этих материалов делят на две группы: основные и специальные.
Основные свойства – это свойства, которые имеют значения для всех случаев применения материала. К основным свойствам относят: физические (плотность, пористость), физико-химические (стойкость к различным средам), механические (прочность при сжатии или изгибе, упругость, пластичность, хрупкость). К специальным свойствам относят такие, которые необходимо знать в случае решения частных задач при работе оборудования. К ним относятся: тепловые (удельная теплоемкость, теплопроводность, огнеупорность и т.д.), особые механические свойства (истираемость, усталость), свойства, характеризующие воздействие воды и продуктов сгорания (водопоглащение, газопроницаемость).
Для обмуровочных материалов, применяемых в котлостроении, наиболее важны плотность, пористость, прочность, упругость, пластичность, жесткость, хрупкость, эластичность, теплостойкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуроустойчивость, огнеупорность, термостойкость, шлакоустойчивость и газопроницаемость.
Теплоемкость материала – это способность выдерживать резкие колебания температур без существенного изменения структуры.
Температуроустойчивость - это способность материала не изменять своих свойств под действием высоких температур.
Огнеупорность - это способность материала сохранять свойства при действии температур выше 15800С.
Термостойкость - это способность материала противостоять растрескиванию при возникновении температурных напряжений.
Шлакоустойчивость - это способность материала противостоять разрушающему действию шлаков.
Газопроницаемость - это способность материала пропускать сквозь себя продукты сгорания и воздух.
При выполнении обмуровки паровых и водогрейных котлов применябт такие строительные материалы, как песок, строительная известь, глиняный кирпич, цемент и т.д.
Песок используется в качестве мелкого заполнителя строительных бетонов, растворов и некоторых обмазок. Строительная известь применяется при приготовлении растворов. Цемент применяют для приготовления жароупорных и теплоизоляционных бетонов.