6.Жаротрубные и водотрубные котлы: назначение, поверхности нагрева, принцип работы.

К группе горизонтальных паровых котлов с жаровой трубой относится котел типа Д-1500, выпускаемый для передвижных и мелких электростанций или производственных котельных. При необходимости из котла можно вынуть в сторону фронта жаровую трубу 1 вместе с пучком дымогарных труб 2. Топочное устройство выполняют внутренним в частично обмурованной жаровой трубе либо внешним – выложенным из кирпича. При необходимости получения перегретого пара за дымогарными трубами присоединяют огневую коробку 3 с размещенным в ней змеевиком пароперегревателем 4 горизонтального типа для возможности полного удаления воды при остановке котла. Отбор пара осуществляется через сухопарник 5, на входе в который установлены сепарирующие устройства. Кроме штуцера, для отвода пара на сухопарнике устанавливают предохранительные клапаны. В верхней части жаровой трубы над колосниковой решеткой или над объемом топки установлена легкоплавкая пробка. При снижении уровня воды ниже допустимого положения пробка расплавляется и очаг горения в топке гасится пароводяной смесью. Арматура подобных котлов устанавливается на фронтовой части для возможности постоянного контроля. В огневой коробке, которую называют дымовой камерой, имеются отверстия для обдувки перегретого пара, для выхода дымовых газов через регулирующую тягу заслонку в дымовую трубу. Дымовая труба опирается на эту же коробку. Дымовая камера выполняется стальной с двойными стенками, пространство между которыми заполнено тепловой изоляцией. Котел опирается на специальные лапы 6, приваренные к наружному корпусу. Корпус покрывается слоем тепловой изоляции и листовой сталью. Водотрубные котлы выпускаются с различным расположением труб, с естественной и принудительной циркуляцией. Котлы с естественной циркуляцией получили наибольшее распространение. Примером такой конструкции является двухбарабанный котел с топкой для мазута типа ПКН-2, предназначенный для получения насыщенного пара. Топочная камера этого котла полностью экранирована: поверхность нагрева экранов и труб, освещаемых из топки, составляет около 5 м2. Продукты сгорания из топочной камеры проходят конвективный коридорный пучок кипятильных труб, омываемых поперечно, и выходит из него в газоход к дымовой трубе. Котлы выполнены сварными, экраны не имеют водоподводящих и отводящих труб, так как их коллекторы и трубы присоединены непосредственно к барабанам. Обмуровка котла облегченная щитовая, только под и часть стен камерной топки выполнены из шамотного кирпича и огнеупорного бетона. Положительной особенностью этих котлов является его поставка заводом-изготовителем вместе с оборудованием для водоподготовки и топливоприготовления, а также с дымовой трубой и другими устройствами одним крупным транспортабельным блоком.

13. Конструкторский и поверочный расчет теплогенератора.

Тепловой расчет ТГ на органическом топливе производят с целью определения экономических или конструктивных его параметров. Различают конструктивные и поверочные тепловые расчеты.

Конструктивный тепловой расчет- это расчет, производимый для определения размеров топочного объема, радиационных и конвективных поверхностей нагрева, обеспечивающих номинальную производительность котла при заданных рабочих параметрах. Целью расчета является разработка проекта нового котла при заданных характеристиках топлива, производительности и параметрах получаемого теплоносителя (пара или горячей воды).

Поверочный тепловой расчет- это расчет, при котором по заданной конструкции и геометрическим характеристикам поверхностей нагрева котла для конкретного вида топлива определяются реальная производительность котла и экономичность его работы для чего определяют: тепловые потери; КПД котла; Расход топлива, скорости теплоносителя, воздуха и продуктов сгорания, температуры теплоносителя и продуктов сгорания, коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи элементов поверхностей нагрева котла. Поверочный расчет выполняется для оценки показателей экономичности, выбора вспомогательного оборудования, получения исходных данных для последующих расчетов.

Поверочный расчет также проводят при переводе котла на сжигание другого топлива, при изменении производительности, параметров получаемого теплоносителя, проведении реконструкции поверхностей нагрева. Результаты поверочного расчета позволяют ценить кроме экономичности степень надежности работы топки по условиям шлакования, опасность появления низкотемпературной коррозии, недостаток или избыток площади поверхности пароперегревателя (если он имеется). Спецификой поверочного расчета котла является неизвестность промежуточных температур газов и рабочего тела-теплоносителя, включая температуру уходящих газов и горячего воздуха; поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений, задаваясь вначале некоторым значением температуры уходящих из котла газов, а затем сравнивая его с результатами расчета. Допустимые отклонения в значениях этой температуры не должны превышать «+, -» 10 К.

ТГУ-11.Хвостовые поверхности нагрева и их назначение.

После котельного пучка температуры газов 250300С. Меньше температуру сделать нельзя, так как при давлении 1,4МПа, температур насыщенного пара 194С. следовательно в котельном пучке температуры газов не может быть ниже этого значения. Чтобы уменьшить металлоёмкость котельного пучка (Q_т=К*t*F_p) нужно увеличивать температурный напор в котельном пучке. Это приводит к тому, что температура газов на выходе из пучка равна 30С. Выбрасывать в атмосферу столько тепла при высокой цене топлива не целесообразно. Поэтому после котельного пучка устанавливают дополнительные теплообменники или хвостовые поверхности нагрева. К ним относятся водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. Слово экономайзер означает «экономить тепло».

Водяные экономайзеры – для снижения темп. дымовых газов и подогрева питательной воды или реже сетевой воды.

Экономайзеры различают по материалу труб (чугунные и стальные); по конструкции труб (ребристые и гладкие) и делят на кипящие и не кипящие.

Некипящие, в которых по условиям надежности их работы подогрев воды производится до температуры на 40 К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах проис- ходит частичное ее испарение. Массовое содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15%, а иногда и более.

Чугунные экономайзеры.

Чугунные экономайзеры относительно дешёвые, но тяжелы и грамостки. Из-за высокого содержания углерода хорошо противостоит коррозии, хрупок. Чугунные экономайзеры не кипящие, так как при кипении воды образуются паровые пузыри и возникают гидравлические удары, что может привести к разрушению труб. Компоновка чугунных экономайзеров представляет собой колонки труб расположенные друг против друга. .Максимальное число рядов не более восьми. Это связано с тем, что обдувочный аппарат даёт струи проникающие на глубину 4 ряда. Поэтому, если число рядов в колонке более 4, обдувочные аппараты ставят с обеих сторон колонки. Все трубы чугунного экономайзера соединены последовательно. Труба соединяется с другой калачом.

Одноходовой экономайзер. Двухходовой водяной экономайзер.

Чугунная ребристая труба.

скорость газов чугунного экономайзера принимается 6-9 м/с, коэффициент теплоотдачи 16-19 Вт/(м2К) или 14-16 Вт/(м2К). Истирание трубы золовыми частицами. Обычно чугунный экономайзер устанавливается к каждому котлу. Недогрев до кипения должен составлять не менее 20С. иногда устанавливают групповой экономайзер на несколько котлов. В этом случае недогрев до кипения должен быть не менее 40С.

Стальные экономайзеры.

Э ти экономайзеры легче и менее грамостки, чем чугунные, однако дороже и легче истираются. Изготавливаются из стальных труб небольшого диаметра. Поверхность нагрева для среднего и высокого давления. Подогрев влды можно осуществлять до любой темп., а при непосредственном присоединении к барабану вода в экономайзере можно не только нагреваться, но и испаряться, т.е может быть кипящего типа. Скорость газов в них 7-10м/с. Располагается в шахте в виде пакетов высотой 10001200мм, состоящих из змеевиковых труб.

Стальные водяные экономайзеры они могут использоваться при р=2,4МПа и выше.

Технико-экономические показатели любых теплообменников.

При окончательном выборе теплообменника, в том числе водяного экономайзера необходимо учитывать следующие характеристики теплообменников.

V/Q; м³/MВт - габаритная характеристика; G /Q; кг/МВт - массовая характеристика; A/Q; руб/МВт - стоимостная характеристика.

Воздухоподогреватели.

Воздухоподогреватели применяют для интенсификации тепловых процессов при сжигании влажных и реакционных топлив.

Воздухоподогреватели различаются по материалу труб (стальные и чугунные), по типу поверхности нагрева (гладкие и ребристые), по компоновке (отдельно стоящие или встроенные в конвективную шахту), по принципу передачи тепла (рекуперативные через стенку и регенеративные с помощью теплоёмкости). В слоевых топках подогрев воздуха во избежании повреждения их конструкций на превышает 200250С. Подогрев воздуха для тв.топлив до 350-450С. Поступающие продукты сгорания охлаждаются медленнее, чем нагревается воздух. Широко распространены трубчатые рекуперативные водоподогреватели, Состоит из пучка параллельных труб, расположенных в шахматном порядке и присоединенных к трубным доскам. Трубы вместе составляют куб. В вертикальном воздухоподогрев. газ проходит внутри труб, а воздух омывает трубы снаружи.В гориз. наоборот. Конструкция простая, не имеет подвижных частей, поэтому является надёжной. Однако недостатком является большие габариты конструкций. В котлах малой производительностью сжигающей высокосернистое топливо применяют чугунные ребристые трубы. Здесь воздух проходит внутри, а дымовые газы обтекают их снаружи. Стальные пластинчатые, представляют собой систему чередующихся вертик. и гориз. каналов из стальных листов толщиной 2-3 мм. По вертик. каналам протекают газы, а по гориз. воздух вниз или вверх в зависимости от расположения воздухоподогревателя.

Регенеративный водоподогреватель.

Регенеративный водоподогреватель имеет лучшую габаритную характеристику по сравнению с рекуперативным. Примен. для котлов большой мощности. Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель состоит из цилиндрического ротора, медленно вращающегося вокруг вертикальной оси, и из патрубков через которые к ротору подводятся и отводятся дымовые газы и воздух. Находящиеся в роторе вертик.стальные пластины попеременно то нагреваются проходящим потоком продуктов сгорания, то попадая в воздушный поток, отдают воздуху полученную теплоту и охлаждаются.