книги из ГПНТБ / Рябов П.И. Передвижные паровые котлы

котлах кирпичная футеровка, кроме того, уменьшает пря­ мую отдачу тепла от факела, имеющего высокую темпе­ ратуру, к сравнительно холодным стенкам топки и защи­ щает их тем самым от перегрева.

В передвижных паровых котлах, характеризующихся мобильностью и малым объемом топки, кирпичная футе­

ровка может быть рекомендована лишь в отдельных слу­ чаях (для зажигания факела или для того, чтобы закрыть отверстия в колосниковой решетке). Более целесообраз-

Рис. 9-17. Оборудование передвижного котла РИ приспособлениями для сжигания жидкого топлива.

ным является применение чугунных плит, колец или целых экранов (см. рис. 9-14), которые незначительно уменьша­ ют объем топочного пространства, легко крепятся, не разрушаются в пути и аккумулируют достаточное для воспламенения жидкого топлива количество тепла.

На рис. 9-17 показано оборудование передвижного па­ рового котла комбинированного типа РИ приспособления­ ми, необходимыми для сжигания жидкого топлива. Это оборудование состоит из: топливного (расходного) бач­ ка 1, расположенного между корпусом котла и водоподогревателем, короткофакельной форсунки 2, вмонтирован­

202

ной колосниковой решетки 9 с запальным клином 10 и экраном-отражателем 11.

Сепаратор пара (рис. 9-18) предназначен для отделе­ ния влаги (конденсата) от пара, поступающего в форсун­ ку, с целью лучшего распыления топлива. Он представляет собой цилиндрический бачок 1, в который вварены штуцер 2 для подвода

чены последовательно, повышаю­

Расходные баки и топливные насосы.

Расходные баки для жидкого топлива должны иметь до­

статочную емкость (не менее чем на часовой расход) и должны быть оборудованы фильтром в горловине, через которую заливается топливо, указателем уровня топлива и спускным краном, а также обеспечены подогревом для разжижения топлива. Залив жидкого топлива в расходный бак должен быть удобным и безопасным в пожарном от­

ношении. Для создания необходимого напора струи топ-

•лива расходные баки надо монтировать как можно выше

по отношению к оси форсунки.

203

Рис. 9-19. Топливный насос передвижного котла Д-163.

Топливные насосы, применяемые при механическом распылении топлива, должны развивать достаточное дав­ ление. В передвижных паровых котлах в качестве топлив­ ных насосов используются поршневые и шестеренчатые насосы малых размеров, приводимые в действие паровым двигателем или двигателем внутреннего сгорания.

в движение (наряду с таким же насосом для воды) от двигателя автомобиля «Москвич» через специальную пе­ редачу. Предохранительный клапан в этом насосе отрегу­ лирован на 8 кГ/см2.

Система питания передвижного котла АГВ-3 горючим, когда используется насос ПС-4Б, состоит из топливного бака, ресивера, двух механических форсунок и трубопро­ водов с соответствующей арматурой. Топливный бак раз­ делен на два отделения, из которых одно служит для солярового масла (320 л), второе — для смеси солярово­ го масла с бензином (48 л), используемой для растопки котла в зимнее время. Каждое отделение бака имеет си­ фон с фильтром.

Отопление жидким топливом передвижного парового котла Д-163 осуществлено по следующей схеме.

Топливо забирается из расходного бака (через фильтр)

шестеренчатым насосом и подается им же к горелке, со­

температура (25—30° С) — количеством пара, обогреваю­ щего змеевик, расположенный в расходном баке. Для из-

204

Рис. 9-20. Топливный регулятор пере­ движного котла Д-163.

мерения давления топлива служит манометр, а для изме­ рения температуры — дистанционный или ртутный термо­

метр.

Устройство топливных насосов и регулятора системы отопления котла Д-163 показано на рис. 9-19 и 9-20. На­ сос приводится от двигателя внутреннего сгорания наряду с другими механизмами (вентилятор, питательный насос).

Производительность его (при коэффициенте подачи 0,9) 2,7 л]мин. Топливо, подаваемое шестеренчатым насосом, интенсивно перемешивается с воздухом, нагнетаемым вен­ тилятором.

Глава десятая

КОНВЕКТИВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА И ТЯГО-ДУТЬЕВЫЕ УСТРОЙСТВА

10-1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

ККОНВЕКТИВНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ НАГРЕВА

ИТЯГО-ДУТЬЕВЫМ УСТРОЙСТВАМ

Конвективные поверхности нагрева и тяго-дутьевые устройства передвижных паровых котлов должны удов­ летворять следующим основным требованиям:

205

1.Общая компоновка конвективных поверхностей на­ грева должна быть увязана с принятой схемой котла.

2.Величина конвективных поверхностей нагрева долж­

на быть оптимальной.

3.Компоновка конвективных поверхностей нагрева должна обеспечивать максимальный теплосъем в преде­ лах допустимых газовых и гидравлических сопротивлений,

а также габаритов и веса котла. Повышенные габариты и вес конвективных поверхностей, особенно при горизон­ тальном расположении труб, нежелательны с точки зре­ ния увеличения общего веса котла и устойчивости послед­ него.

4.Омывание конвективных поверхностей нагрева газа­ ми должно быть полным и равномерным.

5.Кожух, ограждающий конвективную поверхность нагрева, должен иметь такие размеры и конфигурацию, которые обеспечивали бы плавный выход газов из пучка

труб и безударный вход их в дымовую трубу.

6. Испарительные конвективные поверхности нагрева котла должны быть доступными для очистки от накипи с внутренней стороны и от летучей золы и сажи с наруж­ ной.

7.Изготовление конвективных поверхностей нагрева передвижного котла должно быть простым. Отдельные трубы поверхностей нагрева котла должны быть доступ­ ными для ремонта или замены.

8.Тяго-дутьевое устройство передвижного парового котла должно обеспечивать подвод необходимого количе­ ства воздуха и развивать необходимую силу тяги.

10-2. ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ КОНВЕКТИВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА

Испарительные конвективные поверхности нагрева яв­

ляются основными поверхностями нагрева в передвижных дымогарных и водотрубных котлах (с естественной и при­ нудительной циркуляцией) и дополнительными в пере­ движных жаротрубных и комбинированных котлах.

В котлах дымогарного типа конвективные поверхности нагрева обычно образуются одноходовым пучком дымо­ гарных труб внутренним диаметром 40—46 мм, располо­

женных вертикально или горизонтально между огневой камерой и дымовой коробкой. Концы дымогарных труб развальцованы в отверстиях трубных решеток или прива­ рены к последним. Дымогарные трубы, укрепляемые по-

206

средством нарезки на концах, в передвижных паровых котлах применяются редко.

В водотрубных котлах с естественной циркуляцией во­ ды испарительные конвективные поверхности нагрева вы­ полняют обычно в виде одноходовых пучков из прямых труб небольшого диаметра (22x2—29X2,5 мм), образую­ щих потолок топочного пространства (при горизонталь­ ном их расположении) или заднюю стенку (при верти­ кальном).

Испарительные поверхности нагрева паровых котлов

с принудительной циркуляцией выполняют в виде пакетов, образованных из одного или нескольких змеевиков, кото­

для испарительных конвективных поверхностей нагрева

применяются поперечные кипятильные трубы большого диаметра (51X2,5—100X5 мм), вваренные в стенки жаро­

вой трубы крестообразно, или продольные трубы малого диаметра (29X2,5—40x2,5 мм), вваренные в стенки или в стенки и днище жаровой трубы.

Расположение труб конвективного пучка в потоке ды­ мовых газов определяется общей компоновкой передвиж­ ного парового котла. Вертикальное расположение труб пучка позволяет иметь более низкое расположение центра

труб не всегда удается создать хорошее омывание их га­ зами, особенно внизу. При ограниченных размерах пере­ движного парового котла каналу для прохода дымовых газов, омывающих вертикальныетрубы, придать соответ­ ствующую форму очень трудно. Омывание значительно

улучшается, если газовый поток направлен перпендику­ лярно или под небольшим углом к трубам. Поэтому в пе­ редвижных горизонтально-водотрубных котлах можно бо­

ле полно использовать тепло движущихся дымовых газов.

Величина конвективной поверхности нагрева зависит от количества воспринимаемого ею тепла, температурного

напора и коэффициента теплопередачи.

Количество тепла, воспринимаемого поверхностью на­ грева, определяется разностью теплосодержаний дымовых газов до и после поверхности нагрева. В свою очередь разность теплосодержаний зависит от разности темпера­ тур газов. Последняя существенно влияет на температур­ ный напор. При этом на температурном напоре больше

207

сказывается повышение температуры уходящих газов, не­ жели повышение температуры газов перед конвективной поверхностью.

Зависимость коэффициента теплоотдачи изображена

графически на рис. 10-1. Коэффициент теплоотдачи кон­

векцией, как видно из этого графика, зависит главным образом от скорости дымовых газов.

Рис. 10-1. Коэффициент теплоотдачи конвекцией в за­ висимости от скорости газов, диаметра труб и отно­ шения шага труб к диаметру.

С увеличением диаметра труб, образующих пучок, ко­ эффициент теплоотдачи конвекцией значительно снижает­ ся, особенно в пределах диаметров 20—40 мм.

В меньшей степени коэффициент теплоотдачи конвек­ цией зависит от отношения шага труб к их диаметру. С увеличением отношения, т. е. по мере разрядки труб, происходит медленное возрастание по прямой.

Характер кривых коэффициента теплопередачи тот же, ибо значение его обусловлено главным образом значением коэффициента теплоотдачи конвекцией.

208

Скорость газов при всех прочих равных условиях за­ висит от живого сечения для прохода газов, которое будет тем меньшим, чем теснее расположены трубы в газоходе. При меньшем живом сечении будет больше скорость га­ зов и выше коэффициент теплоотдачи конвекцией. Но с повышением скорости газов сопротивление труб конвек­

тивного пучка резко возрастает. К тому же тесное распо­ ложение труб в пучке не всегда можно выполнить, особен­

но когда трубы ввариваются в трубные решетки. Очистка наружных поверхностей труб конвективного пучка от сажи и летучей золы при шахматном расположении и малых расстояниях между ними весьма затруднена.

Геометрическая величина поверхности нагрева конвек­ тивного пучка одних и тех же габаритов зависит от диа­

метра и расположения труб: с уменьшением шага и диа­

метра поверхность нагрева пучка возрастает. Конвек­ тивные пучки, образованные трубами малого диаметра с тесным расположением, более выгодны с точки зрения

веса, габаритов и к. п. д. котла.

С уменьшением диаметра труб, образующих конвектив­ ный пучок, возрастают гидравлические сопротивления котла. Последние могут оказывать существенное влияние на циркуляцию воды, особенно когда конвективная по­ верхность нагрева состоит из длинных змеевиков. При выборе диаметра труб конвективного пучка нельзя также не учитывать производственных и эксплуатационных воз­ можностей. Развальцовка труб малого диаметра, особен­ но в тонких стенках, представляет значительные затруд­

нения, а вварка большого количества таких труб, даже в плоские решетки, трудоемка. Наконец, трубы малого диа­ метра скорее заполняются накипью. Поэтому выбор диа­ метра труб конвективного пучка следует производить комплексно с учетом высказанных соображений. На осно­ вании опыта можно считать, что трубы, образующие кон­ вективный пучок, должны быть не менее 22 мм по на­ ружному и 18 мм по внутреннему диаметру.

Число рядов труб в конвективном пучке по ходу газов при постоянной поверхности нагрева зависит от числа труб в ряду и длины их. Наивыгоднейшее число рядов определяют исходя -из требований в отношении веса, раз­ меров и к. п. д- котла, а также тяги. С увеличением числа поперечных рядов при всех прочих равных условиях сред­ нее тепловое напряжение поверхности нагрева пучка уменьшается, а его газовое сопротивление увеличивается.

Но вместе с тем возрастает и к. п. д. котла за счет сни­ жения потери тепла с уходящими газами. Поэтому в пе­ редвижных паровых котлах, характеризующихся ограни­ ченными размерами и весом, а также простейшими тяго­ выми устройствами, наивыгоднейшее число поперечных рядов труб в пучке будет при максимальной температуре уходящих газов, которая лежит в пределах минимально допустимого к. п. д. котла. Высота конвективного пучка при шахматном расположении труб меньше, чем при ко­ ридорном.

Необходимо указать, что полнота и равномерность омывания всех труб конвективного пучка зависят от раз­

меров и конструкции кожуха, ограждающего пучок свер­

ху или сзади. Кожух должен иметь размеры, соответст­ вующие длине и ширине пучка, а выход газов в дымовую трубу следует располагать на достаточном расстоянии от последнего ряда, чтобы обеспечить возможно более

полное обтекание труб дымовыми газами. Во избежание перетекания газов помимо пучка боковые стенки ограж­

ибо при короблении стенки кожуха отойдут от труб и за­ зоры увеличатся. Для возможности доступа к трубам ко­ жух изготовляют обычно съемным с уплотнением всех от­

верстий, через которые может подсасываться воздух. При­ сосы окружающего воздуха, особенно при низкой его тем­ пературе, резко снижают температуру потока газов и, следовательно, ухудшают теплопередачу.

Исследование вопроса о рациональной компоновке кон­ вективного пучка в передвижном паровом котле горизон­ тально-водотрубного типа, отапливаемом дровами, позво­ ляет сделать следующие выводы:

1.Общая паропроизводительность конвективного пуч­ ка с увеличением диаметра и шага труб уменьшается.

2.Для конвективных пучков, образованных трубами диаметром 20—51 мм, наивыгоднейшее отношение шага труб к диаметру составляет 1,6—1,8.

3.Относительный вес пучка с увеличением диаметра труб повышается. Наиболее выгодными с точки зрения об­

щей производительности, напряжения поверхности нагре­ ва, веса, и к. п. д. котла, а также с точки зрения произ­ водственных возможностей являются конвективные пучки из труб диаметром 25—30 мм.

4.С увеличением числа труб в ряду скорость газов

210

уменьшается, а следовательно, уменьшается и паропроиз-

5.Температура уходящих газов возрастает с увеличе нием диаметра труб и уменьшением числа рядов. Соответ­ ственно ей возрастает и потеря тепла с уходящими газа­ ми. Для конвективных пучков, состоящих из труб диамет­

ром 25—30 мм, температура уходящих газов должна

находиться в пределах 350—400° С.

6.Прп высоте дымовой трубы до 2 м для обеспечения

указанной выше скорости газов наличие парового сифона или другого побудителя тяги обязательно.

При компоновке конвективного пучка, состоящего из

дымогарных труб, исходят из того, что он должен иметь

минимальные габариты и вес, небольшое газовое сопро­ тивление, а температура газов за пучком не должна быть слишком высокой. В конструкциях передвижных паровых котлов, рассмотренных выше, суммарная площадь живого сечения дымогарных труб, образующих конвективный пучок, составляет 12—32% площади живого сечения жа­ ровой трубы (зеркала горения).

10-3. ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛИ

Пароперегреватели в передвижных паровых котлах используются для подсушки насыщенного пара и неболь­ шого перегрева его. Перегретый пар, имеющий по сравне­ нию с насыщенным большее теплосодержание при одном и том же давлении, характеризуется большей устойчи­ востью своего состояния и не конденсируется в паропро­ воде. Использование теплоты продуктов сгорания для перегрева пара несколько повышает к. п. д. котла.

Пароперегреватели передвижных паровых котлов долж­ ны отвечать следующим требованиям:

1)иметь минимальные габариты и вес;

2)обеспечивать температуру перегрева пара в задан­ ных пределах; при отводе пара по резинотканевым рука­ вам максимальная температура его должна быть не выше

175° С;

3)обладать минимальным сопротивлением по газово­

му и паровому тракту;

4)исключать замерзание воды в трубах пароперегре­ вателя, вносимой из котла с паром;