2.2. Классификация паровых котлов и их маркировка

По способу организации движения рабочей среды в поверхностях топочных экранов все конструкции паровых котлов разделяются на три типа (рис. 2.2): с прямоточным движением, с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Движение воды в поверхности экономайзера и пара в пароперегревателе во всех паровых котлах однократное (прямоточное) и происходит за счет избыточного давления, создаваемого питательным насосом перед входом воды в паровой котел.

Паровые котлы с естественной циркуляцией. Отличительной конструктивной особенностью такого котла является наличие барабана (рис. 2.1), выполняющего роль сепаратора пара из потока пароводяной смеси, поступающей в него из топочных экранов.

Барабан котла вместе с системой необогреваемых опускных труб, выходящих из него, и подъемных (экранных) труб внутри топочной камеры образует замкнутый циркуляционный контур, в котором при горении топлива в топке организуется движение воды (опускные трубы) и пароводяной смеси (подъемные трубы). Движение рабочей среды происходит за счет возникновения естественного напора, определяемого разностью гидростатических давлений массы воды и пароводяной смеси в опускных и подъемных трубах и названного движущим напором естественной циркуляции

, (2.1)

где - соответствующая плотность воды в опускных трубах и средняя плотность пароводяной смеси в подъемных трубах, кг/м³, g — ускорение свободного падения, м/с²; Н_п – высота паросодержащей части контура, м.

Рис. 2.2. Схема водопарового тракта котла: а) прямоточного, б) с естественной циркуляцией, и) с принудительной циркуляцией.

В установившемся режиме работы движущий напор тратиться на преодоление сопротивлений в опускных и подъемных трубах

. (2.2)

При относительно небольшой разности плотностей воды и пароводяной смеси необходимый движущий напор получают увеличением в высоту контура циркуляции.

Конструктивное выполнение парового котла с естественной циркуляцией показано на рис. 2.1. В этом типе котла вода после конвективного экономайзера поступает в барабан и там смешивается с котловой водой, циркулирующей в замкнутом контуре. Опускные трубы выходят из нижней части барабана и подают котловую воду в нижние коллекторы топочных экранов. Далее, поступая в интенсивно обогреваемые трубы: вода частично испаряется, и отделившийся затем в барабане насыщенный пар поступает в поверхности пароперегревателя.

Возникающий в контуре циркуляции движущий напор обеспечивает движение рабочей среды в подъемных трубах с небольшой скоростью (около 1, м/с), при этом за; один проход через подъемных трубы происходит частичное испарение воды (от 0,03 до 0,25 кг/кг), поэтому полное испарение исходного 1 кг воды произойдет при многократном прохождении контура. Отношение массового, расхода циркулирующей воды G₀, кг/р, к количеству образовавшегося пара в единицу времени р, кг/с, называется кратностью циркуляции:

. (2.3)

В паровых котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции обычно составляет от 10 до 30. Таким образом, расход воды в контуре циркуляции в К_Ц раз больше паропроизводительности котла.

Общее сопротивление водо-парового тракта барабанного котла определяется гидравлическим сопротивлением при движений воды в трубах экономайзера от входного коллектора до поступления воды в барабан котла р_эк=0,05р_пп и аналогичным сопротивлением тракта пароперегревателя от барабана до выхода перегретого пара из котла – р_п= (0,1 – 0,15) р_пп, где р_пп – давление перегретого пара за котлом, МПа.

Паровые котлы с принудительной циркуляцией. В парообразующих трубах мржно организовать принудительное (движение рабочей среды за счет специального насоса, установленного на опускных трубах. Такие агрегаты получили название котлов с принудительной циркуляцией. Движущий напор, циркуляции в этом случае в несколько раз превышает напор естественной циркуляции. Это позволяет увеличить скорость движения и располагать парообразующие трубы в топке любым образом (наклонно, горизонтально), исходя из размещения котла в ограниченных по высоте помещениях, и более удобно его конструировать._: Повышается надежность циркуляции рабочей среды в экранных трубах. Однако значительным оказывается расход электроэнергии на привод насоса принудительной циркуляции, поэтому в этом случае уменьшают значение кратности циркуляции до К_ц=3–5.

Наличие в двух последних типах паровых котлов барабана-сепаратора насыщенного пара позволяет использовать их только при докритическом давлении, обычно не более р =18 МПа. В котлах с естественной и принудительной циркуляцией при относительно малом парообразовании в подъемных трубах экранов заметных отложений на стенках труб не допускается. Исключение накопления примесей в котловой воде достигается выводом небольшой части более загрязненной котловой воды из барабана (непрерывная продувка).

По назначению котлы подразделяются на:

• Энергетические

• Промышленные

• Отопительные и водогрейные

• Котлы-утилизаторы

• Энерготехнологические котлы

Энергетические котлы. Это котлы большой паропроизводительности, большой мощности, вырабатывают пар для паровых турбин.

Промышленные паровые котлы. Имеют малую и среднюю мощность (до 200 т/ч), производят пар для технологических нужд. Это котлы ТЭЦ и промышленных предприятий.

Отопительные и водогрейные котлы. Производят пар и горячую воду для нужд отопления и горячего водоснабжения.

Котлы–утилизаторы. Паровые и водогрейные котлы, использующие теплоту отходящих газов различных производств.

Энерготехнологические котлы. Устройства, совмещающие в себе технологический процесс и одновременно вырабатывающие пар или горячую воду.

Классификация по давлению.

1. Котлы низкого давления (до 1 МПа).

2. Среднего давления (от 1 до 10 МПа).

3. Котлы высокого давления (до 14 МПа).

4. Котлы сверхвысокого давления (18 – 20 МПа).

5. Котлы сверхкритического давления (22,5 МПа).

Классификация по паропроизводительности

1. Малой паропроизводительности (до 25 т/ч).

2. Средней паропроизводительности (25 – 500 т/ч).

3. Большой паропроизводительности (500 – 4000 т/ч).

К основным параметрам котлов относятся:

• номинальная паропроизводительность,

• номинальное давление пара,

• номинальная температура перегрева пара,

• номинальная температура питательной воды.

Обозначения типоразмеров котла:

Е – паровой стационарный котел с естественной циркуляцией

Еп – то же с промежуточным перегревом

Пп – прямоточный стационарный котле с промежуточным перегревом

Кп – паровой стационарный котел с комбинированной циркуляцией с промежуточным перегревом

Первое число – паропроизводительность котла в тоннах в час.

Второе число – давление пара в кгс/см².

Указанные обозначения типоразмеров относятся к котлам с открытыми камерными топками для сжигания твердых топлив при твердом шлакоудалении. Для обозначения типоразмеров с топками для сжигания других топлив к указанным обозначениям добавляются следующие индексы:

Ж – топка с жидким шлакоудалением

В – вихревая топка

Ц – циклонная топка

Г – газ

М – мазут

Н – при работе котла под наддувом

Пример условного обозначения котла Пп с камерной топкой для сжигания газа и мазута паропроизводительностью 2500 т/ч и абсолютном давлении перегретого пара 25 МПа: Пп – 2500 – 255 ГМ.