2455

Транспорт угольной пыли, его подсушка обеспечиваются подачей в мельницу части горячего воздуха (первичный воздух) 16. Готовая для сжигания аэропыль из сепаратора поступает в циклон 13, где основная часть пыли отвеивается от транспортирующего воздуха и попадает в бункер угольной пыли 14. Первичный же воздух с остатками угольной пыли мельничным вентилятором 12 подается на горелку 18. Сюда же с помощью питателя угольной пыли 15 поступает топливо. Пылепитатели выполняются шнековыми или лопастными. На горелку подается вторичный воздух 17 в количестве, необходимом для полного сгорания топлива с учетом его избытка.

Втопке котла 25 происходит горение угольной пыли. Высокая температура ПС обеспечивает интенсивную отдачу теплоты газами за счет излучения. Экран 26 воспринимает лучистую теплоту. Экран – это вертикальные трубы, закрывающие стены топочной камеры изнутри. В экранных трубах происходит парообразование.

Вода из барабана 21 по водоопускным трубам поступает в коллекторы, расположенные в нижней части котла, из которых распределяется по экранным трубам 26. В трубах вода частично испаряется, и полученная пароводяная смесь возвращается в барабан. Циркуляция обеспечивается за счет того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше, чем в водоопускных.

Вбарабане происходит отделение пара от воды. Сухой насыщенный пар 24 поступает в радиационную часть 27 пароперегревателя, где претерпевает первую стадию перегрева.

Вторая стадия перегрева осуществляется в конвективной части 31 пароперегревателя. Здесь температура газов ниже, поэтому большая часть теплоты передается конвекцией.

Между перегревателями 27 и 31 расположен пароохладитель 32, предназначенный для поддержания температуры перегретого пара на постоянном максимально допустимом уровне с тем, чтобы максимально использовать жаропрочностные свойства металла пароперегревателя и этим обеспечить максимальный эффект дальнейшего использования тепловой энергии пара (например, для получения максимального КПД паросилового цикла). После пароперегревателя пар 19 направляется к потребителю пара – к паровой турбине или на технологические нужды.

Перед конвективной частью пароперегревателя 27 (по ходу газов) располагается фестон 28 – разряженный пучок труб, являющийся продолжением труб заднего экрана. В этой зоне газы имеют темпера-

10

туру, близкую к температуре плавления золы топлива, поэтому может происходить процесс налипания расплавленной золы (шлака) на поверхности труб, охлаждающих газы. Для того чтобы исключить возможность образования шлаковых мостов между трубами и последующего забивания шлаковой массой промежутков между ними, расстояние между трубами в этом котельном пучке делается больше, чем на стенках топочной камеры.

Вконвективной шахте установлены экономайзер 30 и воздухоподогреватель 29. Теплопередача от газов происходит конвективным способом.

Питательная вода в экономайзере нагревается до температуры кипения или даже частично превращается в пар, после чего направляется в барабан.

Далее газы направляются к воздухоподогревателю 29.

Основное назначение воздухоподогревателя и экономайзера – уменьшение потерь теплоты с уходящими газами, т.е. повышение КПД котельной установки.

Ввоздухоподогревателе осуществляется подогрев воздуха, что обеспечивает более интенсивное воспламенение и горение топлива и дает возможность подсушивать топливо в процессе размола его в мельнице.

Дутьевой вентилятор 33 забирает воздух из верхней части котельной, где воздух имеет температуру выше, чем в нижней части помещения.

Внижней части топки – холодной воронке – происходит охлаждение и затвердевание части содержащихся в факеле капелек расплавленной золы. Это часть золы выпадает в шлаковый комод 39, другая, меньшая часть в бункер под конвективной шахтой, третья часть улавливается в золоуловителе 34.

Вся зола поступает в систему гидрозолоудаления 37 и с помощью воды по трубопроводу направляется на золоотвал.

Часть золы, оставшаяся в дымовых газах, рассеивается дымовой трубой 36. Дымосос 35 обеспечивает движение газов по тракту и некоторое разряжение на выходе из топки.

С помощью дутьевых вентиляторов повышенного давления в топках и газовом тракте котлов под наддувом поддерживается давление несколько выше атмосферного, а дымососы в них отсутствуют. Во избежание утечек газов из газового тракта такие котлы выполняются газоплотными.

11

Высота дымовой трубы должна обеспечить достаточное рассеивание вредных примесей (SO2, NOХ, частиц золы). Концентрация их на уровне 1,5 м от земли (на уровне дыхания человека) не должна превышать ПДК по санитарным нормам.

Дымовая труба должна создать самотягу в газовом тракте за счет разности в плотностях воздуха и продуктов горения. Самотяга частично, а в малых котлах иногда и полностью исключает затраты энергии на тягодутьевые установки (дымососы и вентиляторы).

Отработавший у потребителя пар конденсируется, и в котельную возвращается конденсат 49, где поступает в деаэратор 43. Деаэратор предназначен для удаления из воды растворенных в ней О2, СО2 и прочих газов.

Диоксид углерода находится частично в растворенном (свободная углекислота), а частично в химически связанном с водой состоянии, образуя угольную кислоту. Наличие О2 и СО2 в воде обуславливает коррозию металла.

Все газы, выделяясь в теплообменниках, сильно ухудшают теплообмен, снижая эффективность установок.

Часть воды и водяного пара теряется в котельной установке или у потребителя пара, поэтому в установку подают подпиточную сырую воду 48.

Природная вода содержит растворенные газы, механические и коллоидные примеси, растворы солей. При парообразовании некоторые соли и перешедшие в воду продукты коррозии конструкционных материалов оседают на внутренних поверхностях нагрева котла в виде плотной, трудно отделимой накипи. Накипь уменьшает коэффициент теплопередачи и суживает проходные сечения в котельных трубах, что приводит к снижению экономичности и производительности установки, а также к аварийному разрушению металла в связи с его перегревом.

Другая часть примесей выпадает в объеме котловой воды в виде мелкодисперсных взвешенных частиц, составляющих осадок – шлам.

Для удаления шлама из нижних точек (барабанов, коллекторов) во избежание аварий котлов и снижения эффективности их работы применяют периодическую продувку.

Часть примесей может оседать в проточной части турбины, что снижает их экономичность и мощность и приводит к аварии.

12

Поэтому сырую воду до подачи в котельную установку осветляют (освобождают от взвесей), умягчают (снижают содержание в ней солей жесткости) или подвергают ее химическому обессоливанию.

В схеме сырая вода поступает в бак сырой воды 47 и подается насосом 46 в механический фильтр 45, где из воды удаляются механические примеси.

Далее вода поступает в водоумягчитель 44 или обессоливающую установку и затем в деаэратор.

Вода из деаэратора откачивается питательным насосом 41 с электродвигателем 40 или паровой турбиной 42, отработавший пар из которой поступает в деаэратор в качестве греющей среды.

Вода, направляемая питательными насосами в котел, называется

питательной водой.

С каждой порцией подпиточной воды в котле накапливаются все новые порции примесей. Вместе с насыщенным паром из барабана котла уносятся капельки воды, содержащей примеси, которые откладываются в пароперегревателе и в проточной части турбины.

Для удаления растворенных в котловой воде примесей осуществляют из барабана котла непрерывную продувку 20, т.е. непрерывно удаляют из него часть воды.

Для уменьшения уноса капелек влаги в барабане предусмотрено сепарирующее устройство 23.

2. ПАРОВЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК

Паровой котельный агрегат – основной элемент паровой теплогенерирующей установки – предназначен для выработки водяного пара. В производственных и производственно-отопительных установках устанавливают паровые котельные агрегаты среднего или низкого давления, в отопительных теплогенерирующих установках – котлоагрегаты, вырабатывающие пар только низкого давления.

Основными характеристиками паровых котлоагрегатов являются производительность и параметры (давление и температура) вырабатываемого пара.

Различают номинальную и минимальную производительность, номинальные параметры пара.

13

Номинальная производительность – количество вырабатываемого пара в единицу времени, принятое при проектировании котельного агрегата. Эта производительность обеспечивается при длительной эксплуатации при сжигании основного топлива при номинальных параметрах пара и питательной воды.

Номинальные параметры пара – номинальные давление и температура пара, принятые при проектировании котлоагрегата.

Минимальная производительность – наименьшая паропроизводи-

тельность, при которой котельный агрегат может длительно работать без нарушения режимов циркуляции воды в трубах и горения топлива.

Паровые котельные агрегаты (табл. 1) по производительности разделяются на три группы: малой мощности – до 6,9 кг/с (25 т/ч); сред-

ней – 9,7–20,8 кг/с (35–75 т/ч), большой – 27,8–44,4 кг/с (100–160 т/ч).

Таблица 1

Номинальные значения основных параметров паровых котлоагрегатов [1, 2, 8, 9]

К паровым котельным агрегатам низкого давления и малой мощности относятся котлоагрегаты ДКВР, КЕ и ДЕ. Общие конструктив-

14

ные признаки этих котлоагрегатов – естественная циркуляция воды, наличие двух барабанов (верхнего и нижнего), вертикальное расположение труб, в которых происходит парообразование.

Новые специализированные паровые котельные агрегаты КЕ и ДЕ низкого давления имеют производительность 0,69–6,9 кг/с (2,5–25 т/ч). Котельные агрегаты серии КЕ предназначены для сжигания твердого топлива в неподвижном слое на движущейся колосниковой решетке. Загрузка топлива и удаление шлака механизированы.

Котлоагрегаты КЕ-2,5-14С, КЕ-4-14С (табл. 2) предназначены для выработки только насыщенного пара давлением 1,4 МПа. Котлоагрегаты КЕ остальных типоразмеров предназначены для выработки насыщенного пара при давлении 1,4–2,4 МПа, а также перегретого пара с температурой 225 ОС при р = 1,4 МПа и 250 ОС при р = 2,4 МПа.

Котлоагрегаты серии ДЕ (табл. 3) предназначены для сжигания жидкого или газообразного топлива. Котлоагрегаты ДЕ всех типоразмеров могут вырабатывать перегретый пар с температурой 225 ОС при давлении р = 1,4 МПа, а при р = 2,4 МПа (за исключением ДЕ-4ГМ и ДЕ-6,5ГМ) – перегретый пар с температурой 250 ОС.

Котельные агрегаты типа ДКВР оборудуются топками для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Твердое топливо сжигается в неподвижном слое на подвижной или неподвижной колосниковой решетке. Загрузка топлива, шлакоудаление осуществляются механически. По рекомендации завода-изготовителя котлоагрегаты ДКВР могут эксплуатироваться при повышенной сверхноминальной паропроизводительности (табл. 4).

Минимальная производительность котлоагрегатов ДКВР при избыточном давлении 1,3 МПа допускается не ниже 25 % номинальной при работе на твердом топливе, при работе на жидком или газообразном топливе – не ниже 30 % номинальной.

2.1. Паровые котлы

Паровые котлы типа ДКВР. Вертикально-водотрубные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 ОС, имеют несколько типоразмеров с рабочим давлением пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной производительностью 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.

15

Котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана котлы ДКВР имеют две модификации – с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации и большей мощности верхний барабан значительно укорочен. Котлы типа ДКВР для работы на том или ином топливе комплектуются соответствующими топочными устройствами. Котлы марок ДКВР-2,5-13; -4-13 и -6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление. На рис. 4 приведен котел ДКВР-6,5-13 с двумя изготовленными из стали 16ГС барабанами (верхний 2 и нижний 13) одинакового внутреннего диаметра 1000 мм. Нижний барабан укорочен на размер топки. Котел имеет экранированную топочную камеру 1 и кипятильный пучок 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб51 2,5 мм. Топочная камера 1 разделена кирпичной стенкой 15 на собственно топку и камеру догорания 8, предназначение которой устранить опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб и снизить потери от химической неполноты сгорания.

Ход движения продуктов горения топлива в котле схематично изображен на рис. 5, а. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стенки топки, и поступают в камеру догорания. С помощью двух перегородок 8 (см. рис. 4) – шамотной (первая по ходу газов) и чугунной – внутри котла образованы два газохода, по которым дымовые газы движутся, поперечно омывая трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стенке котла. Верхний барабан в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам 108 4 мм. В задней части верхний барабан соединен с нижним пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.

Питательная вода подается в котел по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) трубам 5 под уровень воды в верхний

19