Тема 5-конструкции котлов.

Вопросы:

1. Тепловые схемы и компоновки современных энергетических котлов;

2. Конструкции барабанных паровых котлов среднего и высокого давления;

3. Конструкция прямоточного котла.

1.1 Тепловые схемы и компоновки современных энергетических котлов;

Профиль, компоновка котла определяют условия организации движения продуктов сгорания и взаимное расположения газоходов (рисунок 2.1)

В отечественной энергетике широкое применение получили котлы с П-образным профилем.Это две призматические шахты, соединенные вверху горизонтальным газоходом .

Первая шахта большого размера является топочной камерой.

В зависимости от мощности агрегата и сжигаемого топлива ее объем колеблется в довольно широких пределах от 200 до 300 м³.

В топочной камере по всему периметру и вдоль стен обычно располагаются конвективные поверхности нагрева - топочные экраны. Они получают теплоту прямым излучением от факела.

Вторая вертикальная шахта соединяет ее с топочной камерой горизонтального газохода. Служит для размещения поверхностей нагрева, получающий теплоту конвекцией, поэтому называется конвективными газоходами, а сама вертикальная шахта- конвективной шахтой.

Топливо, вместе с необходимым для горения воздухом (окислителем) подается через горелочное устройство в топку. Все процессы, протекающие в котле динамичны, непрерывны и взаимосвязаны.

В топке, происходящий процесс сгорания топлива, сопровождающимся выделением большого количества тепла происходит с развитием температуры в ядре горения порядком 1600-1900 ⁰С, в зависимости от вида сжигаемого топлива.

Стены топочной камеры закрыты трубами, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга. Это топочные экраны, воспринимающие 50% всего тепла, которое выделяется при сжигании топлива. Тепло воспринимается в топочных экранах за счет излучения. На выходе из топочной камеры дымовые газы имеют температуру порядком 1000-1200 ⁰С. Здесь расположен разряженный пучок труб, образованный из экранов задней стенки- фестон, обеспечивающий пропуск дымовых газов из топки.

В горизонтальном газоходе котла находится трубчатые змеевиковые объемные пакеты конвективного пароперегревателя, воспринимающего от 20-40% выделяющегося тепла в котле в зависимости от давления. Далее дымовые газы осуществляют поворот на 90 градусов. Температура на входе в конвективную шахту составляет около 800-600 ⁰С.

1.2 Тепловая схема

Тепловая схема котельной установки отображает- распределение общего потока тепловосприятия рабочей среды по отдельныім поверхностям нагрева и устанавливает-их включения вдоль газового тракта. Обычно тепловую схему изображают в виде диаграммы (рисунок 1).

Тепловая схема котла:

Размещение поверхностей нагрева вдоль газового тракта не может быть произвольно.Каждая поверхность имеет определенный уровень температуры рабочей среды,характеристику и интенсивность теплообмена.Если эти особенности не учитывать,то возможно аварийное состояние поверхностей нагрева,или потеря экономичности парогенератора.

В газовом тракте современного ПГ выделяют три зоны по способу передачи тепла и по величине теплонапряжений поверхности нагрева.

- К 1-ой зоне относят настенные экраны топки, где тепло передается за счет лучистого теплообмена,и теплонапряжение:200÷300 кВт/м² - в зоне ядра факела; и 80÷100 кВт/м² - на выходе из топки.

-Ко 2-ой зоне относят широмовые,фестонные и другие разряженные поверхности нагрева вс высокой температурой омывающих газов, где(температура)теплопередачи осуществляется как за счет радиации, так и конвекцией. Теплонапряжение здесь-(50÷100) кВт/м².

-К 3-ей зоне относят конвективные поверхности нагрева, размещенные в зоне относительно не высоких температур газов с теплонапряжением (35÷2,5)кВт/м².

По пароводяному тракту первым элементом по ходу воды является водяной экономайзер, по газу- он последний. В результате для него полностью выдерживается принцип противотока, который обеспечивает наиболее высокий температурный напор.

Для других поверхностей нагрева, расположенных в зоне высоких температур и больших теплонапряжений приходится считаться с надежностью этих элементов. Поэтому в эти поверхности направляют рабочую среду с минимальной температурой. Вода после водяного экономайзера направляется в топочные экраны котельной установки.

Профиль котельной установки

При компоновке котельной установки,т.е. при объединении отдельных элементов а агрегат,ставятся условия,чтобы стоимость,металлоемкость и габариты КУ были минимальными,а надежность эксплуатации и долговечность-максимальными.

В любом современном КУ можно различить 3 зоны:

1.Топочная камера с настенными и двухсветными экранами;

2.Переходной газоход,заполняемый разряженными поверхностями нагрева;

3.Конвективная шахта, с тесно расположенными змеевиковыми поверхностями нагрева.

Взаимное расположение поверхностей нагрева и направления движения газов определяют профиль и компоновку КУ.Существует большое количество профилей КУ. Для их классификации используют такие показатели:

1.Число корпусов КУ(одно и двухкорпусные);

2.Компоновка пароперевателей по корпусам (при двухкорпускном симметричным и несимметричным);

3.Число ходов газа в КУ (от одно-до четырехходовой);

4.Направление движения газов в топке;

5.Число конвективных шахт (1 и2);

6.Наличие разрывов между шахтами(компоновки: с разомкнутыми газоходами ссомкнутыми газоходами).

Наиболее распространенной является П-образная компоновка КУ.

Рисунок 1.1 а