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

5) обеспечить возможность демонтажа (замены) в слу­ чае прогорания или разрыва труб.

В зависимости от тепловосприятия пароперегреватели

передвижных паровых котлов разделяются на конвектив­ ные, радиационные и комбинированные. Конвективные

пароперегреватели имеют наибольшее распространение в передвижных паровых котлах с естественной циркуля­ цией. Они обычно выполняются в виде однотрубных зме­

евиков, которые расположены в одном газоходе с испари­ тельными конвективными поверхностями нагрева и соеди­ нены непосредственно с паровым пространством котла.

В отличие от пароперегревателей стационарных котель­ ных агрегатов пароперегреватели передвижных паровых

температурой в передвижных котельных агрегатах весьма затруднено. Температура перегрева пара зависит от нагрузки (форсировки) котла (чем больше нагрузка, тем выше температура и наоборот).

Полного выключения пароперегревателя из потока ды­ мовых газов (в момент растопки) для передвижных паро­ вых котлов, отличающихся незначительным сроком разо­ грева, не требуется. Пережог змеевиков пароперегрева­ теля происходит главным образом потому, что они загряз­ няются солями, содержащимися в уносимой из котла влаге.

Конструкция пароперегревателя определяется типом и

конструкцией котла. Компоновка пароперегревателей с развитой поверхностью нагрева представляет значитель­ ные трудности вследствие ограниченных размеров и веса передвижного парового котла. Для получения наименьших габаритов в вертикальных котлах с внутренними топками конвективные пароперегреватели целесообразнее конструи­ ровать с горизонтальным расположением змеевиков, а в го­

ризонтальных, наоборот,—'С вертикальным. В передвиж­

ных водотрубных котлах пароперегреватели обычно монти­ руют непосредственно за конвективным пучком. С точки зрения наилучшего восприятия тепла дымовых газов тес­

ное расположение витков конвективного пароперегревателя более выгодно, но при развитой поверхности нагрева его и

паросиловых установок с автоматическим регулированием.

212

нимо. Кроме того, пароперегреватели с густым расположе­ нием змеевиков создают значительные газовые сопротив­ ления.

Радиационные пароперегреватели, расположенные

в зоне высоких температур, обеспечивают более высокий перегрев пара. Поверхность нагрева и вес этих паропере­ гревателей получаются незначительнымиОднако в пе­ редвижных паровых котлах работающих на сырой неподготовленной воде и имеющих повышенную влажность насыщенного пара, радиационные пароперегреватели не рекомендуются ввиду быстрого прогорания труб, покрываю­ щихся с внутренней стороны слоем накипи. Для изготовле­ ния радиационных пароперегревателей требуются трубы

высокого качества.

Величина поверхности нагрева пароперегревателя за­ висит от количества тепла, передаваемого от газов пару,

коэффициента теплопередачи и логарифмической разности

температур газов и пара.

При расчете внутреннего диаметра змеевика паропере­

скоростях пара перегрев его будет незначительным, а дав­ ление может резко снизиться. Проходное сечение должно быть одинаковым на всем протяжении змеевика. Уменьше­ ние сечения змеевика в местах изгиба может привести

к быстрому отложению солей и пережогу его.

Размещение пароперегревателей в газоходах котла рас­

сматривалось выше при описании конструкций передвиж­

ных паровых котлов (см. рис. 2-6, 3-5, 3-6, 4-3—4-6 и 4-11 —

4-13). Здесь мы рассмотрим некоторые конструкции самих пароперегревателей.

Однотрубные конвективные пароперегреватели локо­ мобильного и горизонтально-водотрубного котлов показа­ ны на рис. 10-2. Пароперегреватель локомобильного котла представляет собой цилиндрическую спираль, расположен­ ную в дымовой коробке. Пароперегреватель горизонталь­

но-водотрубного котла НИИСИ состоит из четырехвиткового змеевика, расположенного непосредственно за кон­ вективным пучком. Благодаря ограниченной поверхности нагрева этих пароперегревателей повышение температуры

213

ний коллектор 3 с помощью квадратного фланца 5 крепит­ ся болтами к переднему днищу котла, сообщаясь с коллек-

Рис. 10-2. Пароперегреватели локомобильного и горизонтально-водотрубного котлов.

тором насыщенного пара. Другой конец этого коллектора заглушен донышком, в которое вварен патрубок 6 для при­ соединения манометра.

Нижний коллектор пароперегревателя 4 имеет круглый фланец 7, который крепится к фланцу, приваренному к внутренней стенке дымовой коробки. Фланец соединяет­ ся с парораздаточной гребенкой. Патрубок 8, приваренный

214

с противоположного конца змеевиков пароперегревателя,

служит для подвода пара к питательному насосу.

Конвективный пароперегреватель парового котла пере­ движного локомобиля П-38 (рис. 10-4), размещаемый в верхней части дымовой коробки, состоит из трех змееви­ ковых секций 1, вваренных одним концом в подводящий коллектор 2 насыщенного пара, другим — в отводящий

Рис. 10-3. Пароперегреватель передвижного котла ППК-51.

Рис. 10-4. Пароперегреватель парового котла передвижного локомобиля П-38.

215

коллектор 3 перегретого пара. Змеевики скреплены план­ ками 4.

Пароперегреватель парового котла .паросиловой уста­ новки ЛПУ-1 (рис. 10-5) обогревается газами, поступаю­

щими из первого газохода конвективной части котла. Он

Таблица 10-1

Характеристики пароперегревателей передвижных паровых котлов

представляет собой пакет, состоящий из шести секций труб, согнутых в виде петель, которые расположены гори­ зонтально одна над другой; в газоходе котла пакет монти­ руется наклонно. Концы змеевиков вварены в вертикаль­ ные коллекторы. Насыщенный .пар, поступающий из сепа­ ратора котла по паропроводу в коллектор пароперегрева­ теля, проходит по двум змеевикам в одном направлении,

217

затем по двум другим змеевикам в обратном направлении и снова в прямом направлении по двум последним змееви­ кам. Таким образом, пар делает 3 оборота.

Комбинированный радиационно-конвективный паропе­

ных по низу топочной камеры и отделяющих ее от конвек­ тивной поверхности нагрева котла. Верхняя спираль со­

стоит из двух витков, нижняя — из четырех. Между спира­ лями пароперегревателя расположена петля термостата, предназначенного для регулирования температуры пара.

Характеристики пароперегревателей некоторых пере­

движных паровых котлов приведены в табл. ГО-1.

10-4. ТЯГО-ДУТЬЕВЫЕ УСТРОЙСТВА

Тяго-дутьевые устройства обеспечивают непрерывный

подвод воздуха к сжигаемому топливу, перемещение газо­ образных продуктов сгорания топлива в топке и по газо­ ходам котла и отвод их в атмосферу. Подвод воздуха в топ­ ку и движение газов по газоходам котла с необходимой скоростью обусловлены разностью статических давлений холодного воздуха и горячих газов, покидающих котел. Чем она больше, тем больше будет движущая сила тяги

(напор).

Необходимая сила тяги определяется величиной сопро­ тивлений элементов передвижного парового котла, распо­

Сумма сопротивлений по газовому тракту складывается из сопротивлений топки, газоходов котла, пароперегрева­ теля, водяного экономайзера и других возможных сопротив­ лений, а также сопротивления самой дымовой трубы. Ее можно выразить следующим образом:

S/lconp = /lTon+Лг.к + ^пе + ^эЧ-- • • + Лтр> U0'2)

где Лтоп — сопротивление топки;

hr к — сопротивление газоходов котла;

218

hne —■ сопротивление пароперегревателя; h9—-сопротивление газохода водяного экономайзера;

й— сопротивление дымовой трубы (включая дымоходы на участке от последней хвостовой поверхности нагрева к дымовой трубе).

Сопротивление топки складывается из сопротивлений

колосниковой решетки и слоя твердого топлива, или -сопро­ тивлений воздухоподводящих каналов при -камерном сжи­ гании жидкого топлива. Оно зависит в основном от кон­

струкции топочного устройства и, в частности, от конструк­ ции колосниковой решетки, а также от вида сжигаемого

топлива и толщины слоя его на решетке, напряжения объе­ ма топки или колосниковой решетки, коэффициента избыт­

ка воздуха, с которым происходит процесс горения топли­

ва. Сопротивление топок передвижных паровых котлов при сжигании дровяного и жидкого топлив на основании опыт­ ных данных не превышает 1—2 мм вод. ст.

Сопротивление газоходов котла возникает вследствие трения движущихся газов и воздуха о поверхности нагре­ ва котла, стенки газоходов и пр., а также вследствие изме­ нения формы или направления газохода. Оно зависит от типа и конструкции передвижного парового котла, загряз­ ненности поверхностей нагрева его золой, сажей, нагаром

ит. п., а также от нагрузки (форсировки) топки.

Сопротивления пароперегревателя, водяного экономай­

зера и других -конвективных поверхностей, последовательно расположенных в газоходах котла, зависят от конструкции и состояния этих поверхностей нагрева, компоновки труб, скорости движения газов, обусловленной форсировкой толки.

На рис. 10-7 показано изменение сопротивлений по га­ зовому тракту в передвижном паровом котле комбиниро­

ванного типа РИ, работающем на дровах, в зависимости от давления пара в котле. С увеличением давления в котле побудительная тяга, создаваемая паровым сифоном, усили­

вается. Соответственно ей увеличивается нагрузка топки и возрастают сопротивления котла и особенно водоподогре­ вателя.

Тяговое устройство передвижного парового котла долж­ но быть рассчитано на преодоление суммарного газового сопротивления и создание такой силы тяги, которая обес­ печивала бы непрерывный подвод воздуха под слой топ­ лива и продвижение продуктов сгорания по газоходам кот­

ла с необходимой скоростью.

219

В передвижных паровых котлах необходимая сила тяги создается дымовой трубой (естественная тяга), дефлекто­ рами и специальными тяговыми устройствами, отсасываю­ щими продукты сгорания из топки (вытяжная тяга), а так­ же устройствами, нагнетающими воздух в топку (нагнета­

тельная тяга).

Естественная тяга создается за счет разности удельных весов наружного воздуха и нагретых газов в газоходах кот­ ла и дымовой трубе. Величина ее зависит от высоты ды­ мовой трубы, температуры наружного воздуха и газов в трубе, а также от степени влажности и барометрического давления воздуха. Естественная тяга (разрежение у осно-

Рис. 10-7. Изменение сопротивлений по газо­ вому тракту в передвижном паровом котле комбинированного типа РИ.

1 —за котлом; 2 — за водоподогревателем.

вания трубы) будет тем большей, чем выше дымовая тру­ ба, ниже температура наружного воздуха и выше темпера­ тура газов в трубе. В пасмурную и дождливую погоду (весной и осенью) барометрическое давление и удельный

вес атмосферного воздуха падают, и сила естественной тяги несколько снижается.

Высота дымовой трубы, измеряемая по вертикали от уровня колосниковой решетки до устья, при естественной тяге и температуре окружающего воздуха 20° С определя­

ется по следующей формуле1:

И- (10-3)

С’2“27з+ч;

1 Пренебрегая незначительными сопротивлениями, создаваемыми самой дымовой трубой за счет трения газов о стенки при выходе их из трубы

220

где //— высота дымовой трубы, м\

h— суммарное газовое сопротивление котла, которое должна преодолеть дымовая труба (величина

тяги), мм вод. ст.',

/тр —средняя температура газов в дымовой трубе, °C;

определяется как среднеарифметическая величина

из температур уходящих газов и в устье трубы; в передвижных паровых котлах, имеющих съем­ ные или откидные дымовые трубы, среднюю тем­ пературу газов можно принимать на 50—100эС ниже температуры уходящих дымовых газов.

Диаметр дымовой трубы определяется по формуле

Скорость газов в дымовой трубе при естественной тяге принимают 5—8 м/сек. При скорости газов меньше 4—5 м/сек тяга будет неустойчивой вследствие частичного за­

полнения газами сечения дымовой трубы. При скорости га­ зов больше 10 м/сек резко возрастает сопротивление са­ мой дымовой трубы и естественная тяга также ухудшается.

При искусственной вытяжной тяге, создаваемой паро­

вым сифоном или фбрсовым конусом, скорость газов может

быть значительно увеличена (до 20 м/сек).

Различные дефлекторы, применяемые в некоторых пе­ редвижных паровых котлах для побуждения естественной тяги, устанавливаются в устье дымовой трубы. Они рабо­ тают благодаря подсасывающему действию ветра незави­ симо от его направления. Эффективность работы дефлек­ торов невысока, ибо она зависит от скорости ветра. В без­ ветренную погоду или при установке котла в укрытии де­ флектор перестает быть побудителем тяги.

221