1.4. Компоновка котельных агрегатов

Компоновка – взаимное расположение элементов котлоагрегатов как с естественной циркуляцией, так и прямоточных. Компоновка чаще всего выполняется по П-образной схеме (см. рис. 1), имеющей два вертикальных и один горизонтальный газоход.

В первом вертикальном газоходе расположена топка с радиационными поверхностя­ми нагрева и движение газов в нем направлено вверх; в горизонтальном газоходе разме­щается пароперегреватель или его часть, а во втором вертикальном газоходе – конвектив­ные поверхности нагрева – пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогрева­тель. Здесь движение газов происходит сверху вниз. В некоторых компоновках воздухо­подогреватель устанавливается отдельно.

Основными преимуществами П-образной компоновки являются возможность раз­мещения тягодутьевых и золоулавливающих устройств на уровне земли, что значительно уменьшает нагрузку на строительные конструкции здания, облегчает их и удешевляет. Уменьшается также площадь котельной за счет меньшего размера котлоагрегата, распо­ложенного по длине здания.

Для достижения более интенсивной теплопередачи в элементах поверхности нагрева котлоатрегата должна быть достаточно большая разность температур между дымовыми газами и рабочим телом (водой или паром) внутри обогреваемых труб.

Кроме П-образной котлоагрегаты имеют и другие компоновки. Таганрогским котло-строительным заводом изготавливаются котлоагрегаты с естественной циркуляцией паро-производительностью 500 т/ч (ТП-90) и 640 т/ч (ТП-100), имеющие Т-образную компо­новку. При этой компоновке (рис. 4, а) топка расположена между двумя вертикальными опускными конвективными газоходами. В горизонтальных газоходах расположены шир­мы и конвективные части первичного пароперегревателя. В опускных газоходах размеще­ны конвективный промежуточный пароперегреватель, водяной экономайзер и трубчатый

воздухоподогреватель. Подольским машиностроительным заводом созданы прямоточные котлоагрегаты Т-образной компоновки паропроизводительностыо 1000 и 1650 т/ч. Котло-агрегаты с Т-образной компоновкой получают большое распространение при сжигании низкокалорийных углей: разрабатываются котлы типа П-67 паропроизводительностью 2650 т/ч (ЗиО) для сжигания канско-ачинских углей и ТПП-804 паропроизводительностыо 2650 т/ч (ТКЗ) для сжиганий донецких и кузнецких углей.

На рис. 4, б представлен котлоагрегат ТП-67 Таганрогского котлостроительного за­вода, имеющий N-образную компоновку, предназначенный для сжигания сланцев и дру­гих топлив с очень легкоплавкой золой.

Во избежание сильного налипания золы на трубах весь пароперегреватель выполнен в виде вертикальных ширм с шагом 0,5 м, что и потребовало устройства третьего верти­кального газохода.

В настоящее время разрабатываются варианты конструкций мощных котлоагрегатов с башенной компоновкой, при которой продукты сгорания в топке и конвективной шахте движутся вверх. Преимуществами этой компоновки являются минимальная площадь, за­нимаемая котлоагрегатом, минимальное газовое сопротивление и более равномерное омывание газами конвективных поверхностей нагрева. К недостаткам такой компоновки относятся сложность конструкций для крепления конвективных поверхностей и размеще­ние на большой высоте выходных пакетов пароперегревателей и вентиляторов.

1-3 ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Для сжигания органического твердого, жидкого и газообразного топлива служат различные топочные устройства (топки) паровых котлов.

Топки для слоевого сжигания топлива. Наиболее простой по конструкции является топка с горизонтальной колосниковой решеткой и ручной загрузкой топлива (рис. 1).

Рис.1 Схема слоевой топки:

1 — подвод воздуха, 2 — колосниковая решетка, 3— слой топлива, 4 — топочная камера

Топки с ручным обслуживанием применяют в настоящее время только для котлов малой мощности (чугунных секционных, жаротрубных и др.). Для котлов мощностью 2 т/ч и выше применяют топки с механизированной загрузкой топлива.

В топках с колосниковой цепной решеткой все операции, начиная от подачи топлива на решетку и кон чая удалением с нее шлака, полностью механизированы.

Цепные решетки выпускают с прямым ходом (движение полотна колосниковой решетки от фронтовой стены топки к задней) и обратным (движение полотна решетки в сторону фронта). Они предназначены для слоевого сжигания бурых и каменных углей, антрацитов и кускового торфа в топках котлов паропроизводительностью до 35 т/ч.

Модернизированная беспровальная цепная решетка прямого хода БЦР-М. показана на рис. 3. Топливо из угольного ящика 3 поступает на переднюю часть решетки, где подсушивается горячим воздухом и за счет теплоты, отраженной сводами топки, загорается и сгорает по мере движения полотна. Задняя часть решетки перекрыта шлакоснимателем 8, который задерживает на конце полотна шлак и остатки несгоревшего топлива для окончательного сжигания. По мере накопления шлак сбрасывается в шлаковый бункер. Положение шлакоснимателя регулируется вручную с помощью цепей и рычагов.

Рис.3. Модернизированная беспровальная цепная решетка прямого хода (БЦР-М)

1- фронтовой кожух, 2,9- передний и задний валы решетки, 3- угольный ящик, 4- рама, 5- полотно колосниковой решетки, 6 - охлаждающая панель, 7 - междузонные перегородки, 8 - шлакосниматель, 10 - опорные катки, 11- болты крепления балок нижнего настила, 12 - затворы бункеров, 13 - болты крепления башмаков, 14 – башмак рамы.

Топки для камерного сжигания топлива. В камерных топках (рис.4) топливо сжигается во взвешенном состоянии. В них можно сжигать твердое, жидкое и газообразное топливо.

Топочная камера 1 представляет собой призматическую камеру прямоугольного или квадратного сечения, в верхней части которой устраивается газовое окно 5, предназначенное для выхода дымовых газов, а в нижней — под 6. Конструктивное исполнение пода определяется видом сжигаемого топлива. При сжигании газообразного и жидкого топлива, а также твердого с жидким шлакоудалением под выполняют горизонтальным или слабонаклоненным, а при твердом шлакоудалении - с крутонаклонными скатами 8, образующими так называемую холодную воронку. Для удаления жидкого шлака в поде имеется летка 7.

Рис.4. Топочные устройства для газа и мазута (а) и для твердого топлива с жидким и твердым шлакоудалением (б,в)

Внутренние стенки топочной камеры покрыты трубами, образующими топочные экраны 3, внутри которых непрерывно движется рабочая среда - пароводяная смесь, воспринимающая часть теплоты сжигаемого топлива. Для снижения потерь теплоты топочные камеры имеют теплоизоляционную обмуровку 4.

Топливовоздушная смесь, состоящая из угольной пыли и воздуха, подается в топочную камеру через горелочные устройства (горелки) 2, к которым подводится необходимый для сжигания топлива дополнительный воздух (его называют вторичным в отличие от воздуха, с помощью которого транспортируется угольная пыль, называемого первичным).

Циклонные (вихревые) топки. Недостаток сжигания топлива в факеле заключается в том, что его частицы находятся в топочном объеме ограниченное время (2—3 с), определяемое скоростью движения факела и продуктов сгорания в топке.

Рис.5. Схема горизонтального циклонного предтопка

Циклонные вихревые топки лишены этого недостатка. К топке котла пристраивается цилиндрический предтопок — циклон (рис.5), в котором пылевоздушная смесь энергично закручивается по спирали вторичным воздухом 2. Внутренняя поверхность циклона защищена ошипованными экранными трубами, покрытыми огнеупорной набивной массой. Мелкие частицы топлива сгорают на лету в объеме предтопка. Крупные частицы топлива центробежной силой отбрасываются на стены и полностью сгорают на пленке из жидкого шлака независимо от длительности пребывания продуктов сгорания в циклоне и скорости их перетекания в камеру дожигания (топку) через амбразуру 3 циклона.

В предтопке улавливается от 60 до 85% золы, которая в виде жидкого шлака удаляется через летку 4. Несмотря на ряд преимуществ, циклонные топки менее надежны в эксплуатации и более трудоемки при ремонте. Они не получили широкого распространения.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------