Лекція 1 Основні визначення, класифікація та типи парових котлів

Надія Захарчук 2 роки тому Переглядів:

2 За призначенням котли поділяються на парові, що виробляють водяну пару необхідних параметрів, водогрійні, котлиутилізатори та енерготехнологічні котли. Вони призначаються для енергетичних, виробничих, опалювально-виробничих та опалювальних котельних установок. По паропродуктивності котли поділяються на котли малої продуктивності, котли середньої продуктивності, енергетичні котли та котли великої паропродуктивності енергоблоків ТЕС. За параметрами пари парові котли поділяються на котли, що працюють на низькому (0,88 МПа), середньому (1,36, 2,36 і 3,9 МПа), високому (9,8 та 13,8 МПа), критичному (16 МПа), надкритичний (24 МПа) тиск. Досягнення сучасної науки та техніки в галузі отримання нових конструкційних матеріалів та сталей дозволили створити нові типи парових котлів, що працюють на супернадкритичному тиску (до 30 і більше МПа). Парові котли малої паропродуктивності (до 20 т/год) випускаються на низький та середній тиск пари. Вони набули значного поширення та широко використовуються для технологічних та господарських потреб, входять до складу стаціонарних та пересувних котельно-опалювальних установок. Котли середньої продуктивності (до 100 т/год) це котли середнього тиску з помірною температурою перегрітої пари (С) широко використовуються як джерело технологічної пари на промислових підприємствах. Енергетичні парові котли випускаються на середній та високий тиск пари та мають паропродуктивність від 100 до 640 т/год. Ці котли встановлюються на невеликих теплоелектроцентралях та промисловихпідприємствах та призначаються для вироблення електроенергії, отримання водяної пари або гарячої води для технологічних потреб та потреб опалення. Котли енергоблоків ТЕС (КЕС і ТЕЦ) мають паропродуктивність до 3600 т/год і випускаються на середній, високий, надкритичний та надкритичний тиск пари. Вони призначені для забезпечення вироблення електроенергії та теплофікації населених пунктів. За типом топкового пристрою можна виділити котли, оснащені шаровою топкою, камерною топкою, циклонною топкою, вихровою топкою, топкою з киплячим шаром, спеціальними топками для спалювання специфічних видів палива. Котли, оснащені вихровими топками і топками з киплячим шаром, останнім часом мають безліч модифікацій і набувають все більшого поширення. Їхня перевага перед котлами з камерними топками полягає в тому, що вони можуть спалювати тверде паливо погіршеної якості та широку гаму промислових та побутових відходів. При цьому їм не потрібні системи пилоприготування. Вони мають меншу металоємність та вищі екологічні показники. За способом організації взаємного руху продуктів згоряння та робочого середовища котли поділяються на газотрубні та водотрубні. Водотрубні котли у свою чергу випускаються кількох модифікацій: барабанні з природною циркуляцією, сепараційні (безбарабанні) з багаторазовою примусовою циркуляцією та прямоточні котли. У котлах із природною циркуляцією циркуляція води здійснюється за рахунок різниць її густини; для забезпечення примусової циркуляції використовуються циркуляційні насоси, а рух середовища прямоточних котлах здійснюється за рахунок напору, що розвивається поживним насосом. Відмінною рисою водотрубних барабанних котлів є наявність одного або декількох барабанівфіксованою межею поділу між парою та водою. Важливим кроком у розвитку конструкцій парових котлів стало винахід прямоточних котлів). Прямоточні котли не мають барабана, в них вода, а потім пароводяна суміш і пара (називаються разом робочим середовищем) послідовно проходять всі поверхні нагрівання котла. На відміну від барабанного типу прямоточні котли можуть працювати при надкритичному тиску робочого середовища.

9 ються шаровими. Ця топка складається з колосникових грат, що підтримує шар шматкового палива, і топкового простору, в якому згоряють горючі леткі речовини. Шарові топки для спалювання різноманітних видів твердого палива ділять на внутрішні та виносні, з горизонтальними та похилими колосниковими ґратами. Залежно від способу подачі палива та організації обслуговування шарові топки поділяють на ручні, напівмеханічні та механізовані. Ручними топками називають ті, в яких усі три операції подача палива в топку, його шуровка та видалення шлаку (осередкових залишків) з топки виробляються машиністом вручну. Ці топки мають горизонтальні колосникові грати. Підлозі механічними топками називають ті, в яких механізовані одна або дві операції. До них відносять шахтні з похилими колосниковими гратами, в яких паливо, завантажене в топку вручну, у міру прогоряння нижніх шарів переміщається похилим колосникам під дією власної маси. Механізованими топками називають ті, в яких подача палива в користь, його шуровка і видалення з топки осередків залишаються механічним приводом без ручного втручання машиніста. Паливо в топку надходить безперервним потоком. Шарові топки для спалювання твердого палива ділять на три класи: топки з нерухомими колосниковими ґратами та нерухомими на нійшаром палива, до яких відносять топку з ручною горизонтальною колосниковою решіткою. На цій решітці можна спалювати всі види твердого палива, але внаслідок ручного обслуговування її застосовують під казанами паропродуктивністю до 1 2 т/год. Топки з закидувачами, які безперервно механічно завантажують свіже паливо і розкидають його по поверхні колосникових грат, встановлюють під котлами паропродуктивністю до 6,5-10 т/год; топки з нерухомими колосниковими гратами і шаром палива, що переміщається по ній, до яких відносять топки з шуруючою планкою і топки з похилою колосниковою решіткою. У топках з шуруючою планкою паливо переміщається вздовж нерухомих горизонтальних колосникових грат спеціальною планкою особливої форми, що здійснює зворотно-поступальний рух по колосникових гратах. Застосовують їх для спалювання бурого вугілля під котлами паропродуктивністю до 6,5 т/год; у топках з похилою колосниковою решіткою свіже паливо, завантажене в топку зверху, у міру згоряння під дією сили тяжіння сповзає в нижню частину топки. Такі топки застосовують для спалювання деревних відходів та торфу під казанами паропродуктивністю до 2,5 т/год; швидкісні шахтні топки системи В. В. Померанцева застосовують для спалювання шматкового торфу під котлами паропродуктивністю до 6,5 т/год для спалювання деревних відходів під котлами паропродуктивністю 20 т/год; топки з рухомими механічними ланцюговими колосниковими гратами двох типів: прямого та зворотного ходу. Ланцюгові грати прямого ходу рухаються від передньої стінки в бік задньої стінки топки. Паливо на колосникові грати надходить самопливом. Ланцюгові грати зворотного ходу рухаються від задньої до передньої стінки топки. Паливо на Колосникові грати подається закидувачем. Топки з ланцюговими колосниковимиґратами застосовують для спалювання кам'яного, бурого вугілля та антрацитів під котлами паропродуктивністю від 10 до 35 т/год. Вибухонебезпечність пилу. Вугілля, сланці, фрезерний торф та їх пил схильні при зберіганні та транспортуванні до підвищення температури у шарі та самозаймання. Небезпека самозаймання зростає зі збільшенням доступу повітря у шар палива та при нагріванні палива. Схильність пилу до самозаймання зростає з її потонанням і зменшенням вологості, зі збільшенням вмісту кисню і температури середовища, а також при контакті пилу, що відклався, з гарячими поверхнями.

12 дої зони. Розрахунок температур проводять методом послідовних наближень шляхом порівняння попередньо прийнятої та розрахункової величин. Остання повинна відрізнятися від прийнятої не більше ніж на 30 С. Температура газів на виході з топки при позонному розрахунку повинна відрізнятися від раніше визначеної для топки в цілому також не більше ніж на ±30 С. Перерізом, яким визначають температуру газів на виході з топки , є: в камерах топки, обмежених зверху площиною ширм верхня межа останньої зони перед виходом газів ширми; в інших конструкціях камер з топкою межа або середній переріз зони, що знаходиться на рівні середини вихідного газового вікна. При різниці в температурах газів більше 30°С здійснюють коригування розподілу вигоряння палива по зонах та повторюють розрахунок. Теплообмін у напіврадіаційних та конвективних поверхнях нагріву. Поверхня нагріву котла це поверхня зі стінок котла, які поділяють димові гази від середовища, що нагрівається, за допомогою якого відбувається передача тепла. Поверхня котла зовні омивається газами, а з внутрішньої сторони – пором чи водою. Визначається поверхня нагріву з боку, що обігрівається газами. Також існують поверхнінагрівання, які отримують тепло випромінюванням рідкого факела, твердого або рідкого палива, називається радіаційним. Поверхня нагрівання інших елементів котла, що приймає тепло від димового газу при зіткненні з ними, називається конвективною поверхнею. До радіаційних поверхонь нагріву для котлів відносяться екрани, стельові та настінні пароперегрівачі, які розташовуються в камері згоряння. Такі поверхні нагрівання виготовляються із безшовних сталевих суцільнотягнутих труб. Конвективна поверхня котла – це поверхня котла, що сприймає тепло. Теплообмін у системі відбувається під час обмивання поверхні продуктами згоряння за рахунок конвекції. До неї відносять усі поверхні котла, крім радіаційно-ширмових перегрівачів та топкових екранів. У конвективних та екранних поверхнях котла формується вода та насичена пара певної температури. Температура газу, який надходить на вихід поверхні нагріву для котла може досягати 1100 C. Частини поверхні нагріву котла, включені по обігрівається послідовними газами і розмежованими камерами, називаються щаблями. Позначаються вони: для нижньої частини екрана НРЧ, для середньої частини СРЧ, для конвективної частини ПКI, для ширм ШІ, для впорскування Впр.І. і т.д. У свою чергу, щаблі діляться на невеликі частини, які послідовно включаються по середовищі, що обігрівається, а по середовищі сформованої газів паралельно. Поверхні нагрівання котлів, які мають високу продуктивність нагрівання, компонуються у вигляді декількох паралельних контурів так, щоб потоки води для обігріву, не змішувалися між собою.