2.3. Вспомогательное оборудование котельных установок

Паровой котел вместе с совокупностью оборудования обеспечивающего его работу, называется котельной установкой. В состав котельной установки, кроме парового котла, входят оборудование топливоприготовления, тягодутьевая установка и устройства золоулавливания газовоздушного тракта котла, питательные насосы и регулирующие устройства питательного тракта, электродвигатели и системы управления и защиты парового котла.

На рис. 2.3 показана котельная установка с барабанным паровым котлом относительно небольшой паропроизводительности при сжигании твердого топлива. Рядом с котлом располагаются система пылеприготовления из поступающего на станцию кускового топлива, тягодутьевая установка, обеспечивающая подачу воздуха в котел и отвод продуктов сгорания после их очистки в дымовую трубу. К обслуживанию котельной установки относят питательные насосы, подающие воду в котел, которые по технологической схеме расположены в турбинном отделении. К котельной установке относится также система дренажей коллекторов и непрерывной продувки из барабана с оборудованием для использования теплоты этих потоков (сепараторы, теплообменники).

Рис. 2.3. Общая технологическая схема парогенераторной установки, работающей на твердом топливе

2 – бункер разгрузочного устройства; 3 – дробильный блок; 4 – бункер парогенератора для сырого топлива; 5 – мельница для размола топлива; 6 – эксгаустер; 7 – барабан парогенератора; 8 – пароперегреватель; 9 – водяной экономайзер; 10 – воздухоподогреватель; 11 – вентилятор; 12 – деаэратор; 13 – питательный насос; 14 – золоуловитель; 15 дымосос; 16 – дымовая труба; 17 – ленточный транспортер; 19 – багерная насосная система золоудаления

Котел для сжигания твердого топлива имеет в нижней части топки устройство для удаления шлаков, образующихся в зоне ядра горящего факела. Для охлаждения шлаков выполняют сближение двух противоположных экранов топки, охлаждаемых изнутри на этом участке водой. Это устройство называется холодной воронкой. При сжигании газа и мазута этой проблемы нет и нижняя часть топки имеет горизонтальный под, выложенный огнеупорным материалом.

Обмуровка стен топочной камеры и газоходов крепится к специальному каркасу котла, который принимает на себя также вес металла всех поверхностей нагрева, коллекторов и барабана.

Газовоздушный тракт — единая система воздушных коробов и газохо­дов, обеспечивающая подачу воздуха через воздухоподогреватель и горелки

в топку, движение образующихся продуктов сгорания (газов) по газоходам котла и удаление охлажденных газов в дымовую трубу. Движение воздуха и газов в зависимости от мощности и размеров котла может быть органи­зовано за счет естественной или принудительной тяги.

В котлах малой паропроизводительности без организации подогрева воздуха для горения при, относительно короткой длине газоходов (рис. 2.4а) возникает небольшое сопротивление при движении газов, которое преодолевается за счет естественной тяги дымовой трубы. Естественная тяга или самотяга Н_с, Па, определяется разностью давлений гидростатических столбов атмосферного воздуха снаружи и нагретой газовой среды внутри трубы:

H_c = h_тр(ρ_в-ρ_г)g, (2.4)

где h_тр — высота дымовой трубы, м; ρ_в, ρ_г — плотность холодного воздуха (при 20-30°С) и газов (при температуре на выходе из котла), кг/м³; g — ускорение под действием сил земного притяжения, м/с². В среднем для трубы высотой 100 м значение Н_с = 350 — 400 Па или 35-40 кгс/м² (35-40 мм в. ст.).

В котлах большой мощности увеличивается количество трубных поверхностей в газовом потоке, появляется подогрев воздуха за счет тепла газов, газоходы значительно удлиняются и имеют как подъемные, так и опускные участки, где необходимо преодолевать собственную самотягу газов, направленную вверх. Дополнительно необходимо иметь запас напора для регулирования расходов. В этом случае сопротивление газовоздушного тракта становится очень большим и не может быть преодолено за счет тяги дымовой трубы, поэтому организуется принудительное движение воздуха и газов.

Совместная работа воздушного и газового трактов котла может быть организована двумя способами. По первому способу (рис. 2.4,б) газовоздушный тракт котла включает в себя дутьевые вентиляторы для подачи атмосферного воздуха под давлением 2,5-4-5 кПа (250 - 500 мм в. cт.) через воздухоподогреватели к горелкам и части горячего воздуха в углеразмольные мельницы. Сопротивление газового тракта котла, а также аппаратов золоулавливания и газоходов до дымовой трубы преодолевается дымососами, имеющими напор 2,0-3,5 кПа. В: этом случае весь воздушный тракт на участке «вентилятор-топка» находится под давлением, выше атмосферного. Продукты сгорания удаляют из котла дымососами, в связи с чем топка и все газоходы находятся под разрежением. Такую схему тяги и дутья называют уравновешенной. Контрольной точкой, обеспечивающей согласование работы дутьевых вентиляторов и дымососов, является давление газов на выходе из топочной камеры. Здесь устанавливается и автоматически поддерживается небольшое разрежение (давление ниже атмосферного), составляющее 30-50 Па (3-5 мм вод. ст.). Дутьевой вентилятор подает столько воздуха, сколько нужно для полного сжигания топлива, а регулирующие устройства дымососов изменяют производительность так, чтобы в верху топки постоянно сохранять указанное небольшое разрежение. Ввиду работы всего газового тракта при давлении ниже атмосферного через неплотности его ограждений происходят присосы окружающего воздуха, что заметно увеличивает объем перекачиваемых дымососами газов. В среднем доля присосов воздуха составляет около 20-30% объема газов, образующихся в топке при горении топлива.

Транспорт воздуха до топки и продуктов сгорания до выхода в атмосферу можно также обеспечить специальными высоконапорными дутьевыми вентиляторами без применения дымососов. В этом случае топка и газоходы будут находиться под некоторым избыточным давлением — наддувом. Весь газовый тракт котла при наддуве находится под избыточным давлением в сравнении с атмосферным. В этом случае, чтобы исключить проникновение в котельное отделение токсичных газов, необходимо обеспечить полную газоплотность всех стен газоходов котла, что достигается переходом на новую технологию производства настенных экранов и заметно удорожает котел.

Рис. 2.4. Схемы газовоздущных трактов котлов: а — с естественной тягой; б — с уравновешенней тягой; 1 — воздухозаборник; 2 — короб горячего воздуха; 3 — присосы холодного воздуха; 4 — контроль разрежения на выходе из топки; 5 — топливозабрасыватель; Б — барабан-сепаратор; ПП — пароперегреватель; ЭК — экономайзер; ВП — воздухоподогреватель; ДВ — дутьевой вентилятор; ДС — дымосос; ДТ — дымовая труба; ПС — система пылеприготовления; Г — горелка; Т — топочная камера (топка).

Вместе с тем переход на газоплотность тракта исключает присосы воздуха и уменьшает объем удаляемых из котла газов. Напор, который создает высоконапорный дутьевой вентилятор, меньше, чем сумма напоров дутьевого вентилятора и дымососа в уравновешенной схеме. Это приводит к экономии энергии на привод тягодутьевых машин. К тому же высоконапорный дутьевой вентилятор перекачивает объем холодного воздуха, а дымососы — достаточно «горячих» газов с увеличенным дельным объемом, что дополнительно снижает затраты энергии на перекачку.

В длительной эксплуатации газоплотного котла в разных его местах за счет термических напряжений со временем происходит разгерметизация тракта, исключение которой требует больших, постоянных затрат. Поэтому в эксплуатации используют газоплотные по конструкции поверхности котла