
- •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
2.3.2. Газовоздушный тракт. Тягодутьевые машины
Для организации процесса горения в топку парового или водогрейного котла необходимо подавать воздух и удалять образующиеся продукты сгорания. Подача воздуха и удаление продуктов сгорания могут быть осуществлены двумя способами: созданием в топке и газоходах разрежения (т. е. давления, меньшего, чем давление окружающего воздуха), и созданием избыточного давления по отношению к окружающему воздуху.
К
отлоагрегаты,
работающие с разрежением,
могут иметь тягу и подачу воздуха
естественную или искусственную.
Под естественной тягой понимают такую
тягу, при которой
разрежение в топке и газоходах создается
дымовой трубой
и вследствие этого под действием
разности давлений (окружающего
воздуха и продуктов сгорания) в топку
поступает
воздух, необходимый для горения. При
искусственной тяге разрежение
в топке и газоходах создается за счет
работы дымососа,
а подача воздуха производится вентилятором.
Схема действия естественной тяги и эпюр
разрежений по газовому
тракту показаны на рис. 2.55 или 12-1 учеб.
Тяга в дымовой трубе при работе
котельной установки возникает
следующим образом. В
сечении I—I
дымовой трубы со стороны входа продуктов
сгорания
создается давление окружающего воздуха,
имеющего плотность ра.
Внутри дымовой трубы находятся продукты
сгорания,
которые, имея плотность р,
также оказывают давление на
сечение I—
I.
Давление столба воздуха на сечение I—I,
соответствующее
высоте дымовой трубы Н,
будет
Hgpa,
а
продуктов сгорания Hg
,
где
g
—
ускорение свободного падения, м/с2.
Однако
плотность продуктов сгорания р
меньше плотности окружающего
воздуха. В результате
этого на сечение I—I
будет действовать разность
давлений, которая и создает
тягу.
Тяга (Па) может быть определена по формуле
.
Из уравнения ясно, что тяга, создаваемая дымовой трубой, тем больше, чем больше высота трубы и разность плотностей воздуха и продуктов сгорания. Эта разность будет возрастать с увеличением температуры продуктов сгорания в дымовой трубе и уменьшением температуры окружающего воздуха.
Паровые и водогрейные котлы, в которых топка и газоходы находятся под избыточным давлением по отношению к окружающему воздуху, называются работающими под наддувом. В этих агрегатах подача воздуха и удаление продуктов сгорания производится под действием вентилятора, т. е. принудительно.
Современные промышленные паровые и водогрейные котлы имеют сложный профиль воздушного и газового трактов вследствие применения развитых хвостовых или конвективных поверхностей нагрева, что приводит к увеличению общего аэродинамического сопротивления тракта. Одновременно уменьшение температуры уходящих газов снижает тягу, создаваемую дымовой трубой. По этим причинам промышленные котлы производительностью более 2 т/ч имеют, как правило, искусственную тягу и дутье. Дымовая труба при этом служит не для создания разрежения, а для выброса загрязняющих атмосферу продуктов сгорания (летучая зола, сернистый ангидрид, оксиды азота) в более высокие слои атмосферы.
При работе газового тракта под разрежением через неплотности в обмуровке и других элементах агрегата происходит присос атмосферного воздуха в топку и газоходы, что увеличивает энтальпию уходящих газов и потерю теплоты с ними, а также приводит к излишней загрузке дымососа и, соответственно, росту расхода электроэнергии на его привод. В то же время через неплотности не происходит выброса продуктов сгорания в помещение цеха. В Паровых и водогрейных котлах, работающих под наддувом, нет присоса холодного воздуха в газовый тракт, что заметно повышает их экономичность, а отсутствие дымососа упрощает установку. В то же время конструкция газового тракта агрегата усложняется и удорожается.
Каналы, по которым движутся продукты сгорания, называются газоходами. Каналы, по которым движется воздух, подаваемый в топку для организации процесса горения, называются воздухопроводами. Каналы для прохода продуктов сгорания и воздуха в современных парогенераторах и водогрейных котлах имеют прямые участки и различные фасонные части (повороты, изменения сечения, тройники и т. д.). Кроме того, поверхности нагрева в каналах могут работать при различных условиях обтекания их потоком продуктов сгорания или воздухом. Для регулирования потока в каналах располагают устройства, называемые шиберами. Посредством шибера изменяют сечение канала, по которому протекает поток.