Тема3. Тракты котла. Компоновка котла. Классификация и обозначение паровых иводогрейных котлов
Топливные, пароводяной, воздушный, газовый тракты и тракт
золошлакоудаления; принципиальная схема пароводяного тракта барабанного котла с
естественной, многократной принудительной циркуляцией и прямоточного;
принципиальная схема газовоздушного тракта котла с уравновешенной тягой.
Компоновка котла (П-, Т-, U-образная, трехходовая, башенная). Классификация КА
(по назначению, по выдаваемому рабочему телу, по относительному расположению
продуктов горения и рабочего тела, по способу создания движения рабочего тела,
по давлению вырабатываемого пара, по способу установки). Обозначение паровых и
водогрейных котлов.
Тракты котельного агрегата
Основными трактами котла являются топливный, пароводяной, воздушный,
газовый и тракт золошлакоудаления.
Топливный тракт — комплекс
элементов, в котором осуществляется подача, обработка (дробление, размол,
подогрев и т. д.), транспортировка и подача топлива в топочную камеру для
сжигания.
Тракт твердого топлива включает: дробильное оборудование, транспортеры,
бункер дробленого топлива, углеразмольную мельницу и пылепроводы.
Тракт жидкого топлива включает: сливное устройство, резервуары для
хранения, фильтры грубой и тонкой механической очистки, перекачивающие насосы,
подогреватели мазута, средства измерения (давления, расхода, температуры).
Тракт газообразного топлива состоит из газорегуляторного пункта, в состав
которого входят регулятор давления газа, предохранительная арматура, фильтр
механической очистки, средства измерения (давления, расхода, температуры) и
др., и газопроводов.
Пароводяной тракт представляет собой систему последовательно
включенных элементов оборудования, в которых движется питательная вода,
пароводяная смесь, насыщенный и перегретый пар (на котлах с перегревом пара)
(рис. 3.1).
Рис. 3.1. Принципиальная схема пароводяного тракта котла: а –
барабанного с естественной циркуляцией; б – барабанного с многократной
принудительной циркуляцией; в —
прямоточного; 1 — питательный насос; 2
– водяной экономайзер; 3 — барабан; 4 — опускные трубы; 5 — коллектор; 6 —
подъемные трубы испарительной поверхности нагрева; 7 — пароперегреватель; 8 —
циркуляционный насос; I — питательная вода; II — перегретый пар.
В пароводяной тракт барабанного котла в общем случае входят: экономайзер,
отводящие трубы (соединяющие экономайзер с барабаном котла), барабан, опускные
трубы и нижние распределительные коллекторы, трубы топочных экранов (подъемные
трубы), пароперегреватель.
По виду пароводяного тракта различают барабанные (в которых движение
(циркуляция) воды происходит по замкнутому контуру (верхний барабан — опускные (необогреваемые трубы) — нижний барабан (коллектор) — экранные (обогреваемые трубы) — верхний барабан)) и прямоточные котлы.
Воздушный тракт — комплекс
элементов оборудования для приемки атмосферного (холодного) воздуха, его
подогрева, транспортировки и подачи в топочную камеру. Воздушный тракт
включает: короб холодного воздуха, дутьевой вентилятор, воздухоподогреватель
(воздушная сторона), короб горячего воздуха и горелочные устройства.
Воздушный тракт (кроме заборного воздуховода) как правило работает под
избыточным давлением, развиваемым дутьевым вентилятором.
Газовый тракт — комплекс
элементов оборудования, по которому осуществляется движение продуктов сгорания
до выхода в атмосферу. Газовый тракт начинается в топочной камере, дымовые газы
последовательно проходят через пароперегреватель (при его наличии),
экономайзер, воздухоподогреватель (газовая сторона), золоуловитель
(устанавливаемый при сжигании твердого топлива) и затем дымососом подаются
через дымовую трубу в атмосферу.
Автоматизация процессов код
Котлоагрегат представляет технически сложное устройство. Как многомерный объект он содержит в себе множество систем регулирования. Множество технологических параметров необходимо поддерживать для надежной и экономичной работы котла. Такими основными параметрами являются:
- Система тепловой нагрузки котлоагрегата:
- процесс горения в топке;
- подачу воздуха в топку котла;
- разрежение в топке;
- Система регулирования температуры перегретого пара;
- Система регулирования питания котлоагрегата.
Система регулирования питания котлоагрегата | код
Регулирование питания паровых котлов осуществляется следующими образом. Принято, что максимально допустимые отклонения уровня воды барабане ±100 мм от среднего значения. Снижение уровня может привести к нарушениям питания и охлаждения водоподъемных труб. Повышения уровня может привести к снижению эффективности внутрибарабанных устройств. Перепитка барабана и заброс частиц воды в турбину может явиться причиной тяжелых механических повреждений ее ротора и лопаток.
Трёхимпульсная САР питания водой барабанного парогенератора
Схемы регулирования. Исходя из требований к регулированию уровня воды в барабане, автоматический регулятор должен обеспечить постоянство среднего уровня независимо от нагрузки котла и других возмущающих воздействий.В переходных режимах изменение уровня может происходить довольно быстро, поэтому регулятор питания для обеспечения малых отклонений уровня должен поддержать постоянство соотношения расходов питательной воды и пара. Эту задачу выполняет трёхимпульсный регулятор.
Регулятор перемещает клапан при появлении сигнала дисбаланса между расходами питательной воды Дпв и пара Дпп. Кроме того, он воздействует на положение питательного клапана при отклонениях уровня от заданного значения. Такая САР питания, совмещающая принципы регулирования по отклонению и возмущению, получила наибольшее распространение на мощных барабанных котлах.
Регулирование водного режима котлоагрегата | код
Регулирование водного режима барабанного парового котла
Химический состав воды, циркулирующей в барабанных котлах, оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной и безремонтной компаний. К основным показателям качества котловой воды относятся общее солесодержание и избыток концентрации фосфатов. Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы осуществляется с помощью непрерывной и периодической продувок из барабана в специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой выполняются питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане. Регулирование непрерывной продувки осуществляется путем воздействия регулятора на регулирующий клапан на линии продувки. Помимо корректирующего сигнала по солесодержанию, на вход ПИ- регулятор 2 поступает сигнал по расходу продувочной воды Дпр и сигнал по расходу пара Дпп. Сигнал по расходу пара поступает на расходомер 3, электромеханический интегратор которого используется в качестве импульсатора, воздействующего через пусковое устройство 4 на включение и отключение плунжерного фосфатного насоса 6.
Каркас котла с лестницами и площадками для обслуживания
Каркас — металлическая конструкция из колонн, балок и связей, которые установлены на фундаменте и предназначены для соединения и крепления элементов котла.
Каркасом называют металлическую конструкцию, предназначенную для установки на ней барабанов и крепления всех поверхностей нагрева, обмуровки, площадок, лестниц и других деталей и конструкций котла.
Каркас котла средней мощности состоит из вертикальных колонн, установленных на фундаменте, опорных и вспомогательных горизонтальных балок, ферм и соединяющих ригелей. Основные элементы каркаса, как правило, выносятся за обмуровку, и нагрев его элементов не допускается выше 70 С.
Для удобного и безопасного обслуживания котла, его арматуры и гарнитуры должны быть установлены постоянные лестницы и площадки из огнестойких материалов, снабженные металлическими перилами.
Металлические площадки и ступени лестниц могут быть выполнены:
- а) из рифленой листовой стали или из листов с негладкой поверхностью, полученной наплавкой или другим способом;
- б) из сотовой или полосовой стали (на ребро) с размером ячеек не более 12 см2;
- в) из просечно-вытяжных листов.
Применять гладкие площадки и ступени, а также изготовлять их из прутковой (круглой) стали запрещается.
Лестницы высотой более 1,5 м, предназначенные для систематического обслуживания оборудования, должны иметь угол наклона к горизонтали не более 50 град.
Размеры лестниц должны быть: по ширине — не менее 600 мм, по высоте между ступенями — не более 200 мм и по ширине ступеней — не менее 80 мм. Лестницы должны иметь площадки через каждые 3-4 м по высоте.
Ширина площадок, предназначенных для обслуживания арматуры, контрольно-измерительных и регулирующих приборов, должна быть не менее 800 мм, а остальных площадок — не менее 600 мм.
Расстояние по вертикали от площадок обслуживания водоуказательных приборов до середины водоуказательных стенок должно быть не менее 1 м и не более 1,5 м.
Площадки и верхняя часть обмуровки котлов, с которых производится обслуживание, должны иметь металлические перила высотой не менее 0,9 м со сплошной обшивкой по низу на высоту не менее 100 мм.
Опорные конструкции котла являются важнейшими его элементами, обеспечивающими безопасность эксплуатации. Поэтому необходимо следить за их сохранностью, проводя своевременный ремонт, не допускать нагрева балок и особенно колонн, обваливания обмуровки.
Барабанные котлы
Циркуляция воды в барабанном котле с принудительной циркуляцией1 Питательный насос 2 Экономайзер 3 Подъемные трубы 4 Опускные трубы 5 Барабан 6 Пароперегреватель 7 В турбину 8 Циркуляционный насос
Вода, подаваемая в котёл питательным насосом (например, паровым инжектором), пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз.
Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили.
Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.
Классификация код
По назначению:
- Энергетические паровые котлы — предназначены для производства пара, использующегося в паровых турбинах.
- Промышленные паровые котлы — вырабатывают пар для технологических нужд, так называемые «промышленные парогенераторы».
- Паровые котлы-утилизаторы — используют для получения пара вторичные энергетические ресурсы — теплоту горячих газов, образующихся в технологическом цикле. Энергетические котлы-утилизаторы в составе ПГУ используют теплоту уходящих газов ГТУ.
По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы могут быть подразделены на две группы:
- газотрубные (жаротрубные, дымогарные) котлы
- водотрубные котлы
Водотрубные котлы по принципу движения воды и пароводяной смеси
подразделяются на:
- барабанные (с естественнойruen и принудительной циркуляцией: за один проход по испарительным поверхностям испаряется лишь часть воды, остальная возвращается в барабан и проходит поверхности многократно)
- прямоточные (среда между входом и выходом котла движется последовательно, не возвращаясь)
В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В газотрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а теплоноситель омывает трубы снаружи.
Обозначения | код
Тип-D-P-T-FOН
- Тип
- Пр — с принудительной циркуляцией (вода из барабана подаётся в испарительные поверхности специальными насосами);
- Прп — с принудительной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
- Е — с естественной циркуляцией (под действием разности плотностей воды и пара);
- Eп — с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
- П — прямоточные;
- Пп — прямоточные с промежуточным перегревом пара;
- К — с комбинированной циркуляцией (в одних поверхностях естественная, в других принудительная);
- Кп — с комбинированной циркуляцией и промежуточным перегревом пара.
- D
- Паропроизводительность котла, т/ч.
- P
- Давление на выходе из котла, МПа (ранее часто указывалось в кгс/см²)
- T
- Температура на выходе из котла, °C (для котлов, генерирующих насыщенный пар, не указывается). Если температура после промперегрева отличается от температуры первичного пара, она указывается через дробь.
- F
- Вид топлива (если топка не слоевая):
- К — каменный уголь и полуантрацит (тощий уголь);
- А — антрацит, антрацитовый штыб (шлам);
- Б — бурый уголь, лигниты;
- С — сланцы;
- М — мазут;
- Г — природный газ;
- О — отходы, мусор;
- Д — другие виды топлива.
- O
- Тип топки (для газомазутных не указывают, кроме «В»):
- Т — камерная топка с твердым шлакоудалением;
- Ж — камерная топка с жидким шлакоудалением;
- Р — слоевая топка (решетка);
- В — вихревая топка;
- Ц — циклонная топка;
- Ф — топка с кипящим (флюидизированным) слоем (стационарным и циркулирующим);
- И — иные виды топок, в том числе двухзонные.
- Н
- «Н», если котёл под наддувом.
Параметры котла по возможности подбираются по стандартному ряду. После обозначения по ГОСТ может писаться в скобках заводская марка, например, Е-75-3,9-440БТ (БКЗ-75-39ФБ).
38 Почему схема ступенчатого испарения с выносным циклоном лучше, чем при установке перегородки внутри барабана.
Ступенчатое
испарение заключается в том, что в водном
объеме барабана котла создаются зоны
с различным содержанием солей в котловой
воде. Это достигается разделением
водяного объема барабана котла с его
поверхностями нагрева на отдельные
отсеки. Непрерывная продувка производится
из отсека с наиболее высоким солесодержанием,
а отбор пара с наименьшим. Верхний
барабан разделен перегородкой с
отверстием (переливной трубой) на два
отсека – чистый и солевой. Питательная
вода поступает в чистый отсек, а солевой
питается из чистого отсека через
переливную трубу. В чистом отсеке
образуется примерно 80% пара, в солевом
20%. Следовательно, из чистого в солевой
отсек поступает 20% котловой воды, которая
для чистого отсека является продувочной.
Поэтому продувка чистого отсека
происходит без тепловых потерь,
обеспечивая низкое солесодержание
котловой воды в нем.
Существенным
недостатком является возможность
обратного перетока воды в чистый отсек
при «вялой» циркуляции. Для устранения
этого недостатка применяют ступенчатое
испарение с выносными циклонами, которые
являются солевыми отсеками (ДКВР-20). При
использовании выносных циклонов в
качестве сепарационного объема разность
уровней в отсеках может быть выбрана
достаточной по условиям предотвращения
обратного перетока воды. Поэтому схемы
с выносными циклонами предпочтительны,
особенно при небольшой производительности
солевого отсека.
Питательная
вода поступает в барабан, который служит
чистым отсеком. Продувочная вода из
барабана поступает в циклоны, для которых
эта вода является питательной. Циклон
имеет отдельный контур циркуляции и
выдает пар в барабан котла. Пар проходит
через сепарационное устройство чистого
отсека и дополнительно очищается.
Непрерывная продувка осуществляется
только из циклона, если он есть. При
ступенчатом испарении уменьшаются
потери тепла с продувкой и повышается
качество пара
Эффективность
ступенчатого испарения возрастает с
увеличением числа ступеней испарения,
однако это нарастание с ростом числа
ступеней затухает. Наибольшее
распространение получили двух- и
трехступенчатые схемы. При этом вторая
ступень испарения может быть организована
либо внутри барабана, либо вне его — в
выносных циклонах. В трехступенчатой
схеме обычно первую и вторую ступени
выполняют в барабане, а третью — в
выносном циклоне.
Ступенчатое
испарение позволяет повысить чистоту
пара при заданном качестве питательной
воды и данном значении продувки. Оно
позволяет также получить удовлетворительную
чистоту пара при воде более низкого
качества, что упрощает и удешевляет
водоподготовку. Ступенчатое испарение
позволяет также повысить экономичность
паротурбинной установки вследствие
уменьшения продувки без заметного
снижения качества пара.
Испарительные поверхности котла
Ранее отмечалось, что основными элементами котла являются: испарительные поверхности нагрева (экранные трубы и котельный пучок); пароперегреватель с регулятором перегрева пара; водяной экономайзер, воздухоподогреватель и тягодутьевые устройства.
Парогенерирующие (испарительные) поверхности нагрева отличаются друг от друга в котлах различных систем, но, как правило, располагаются в основном в топочной камере и воспринимают теплоту излучением — радиацией. Это экранные трубы, а также устанавливаемый на выходе из топки небольших котлов конвективный (котельный) пучок (рис. 7.15).
Рис. 7.15. Схема расположения испарительных поверхностей барабанного котельного агрегата:
- 1 — контур обмуровки топки; 2, 3,4— панели бокового экрана; 5 — фронтовой экран; 6 — коллекторы экранов и конвективного пучка; 7 — барабан;
- 8— фестон; 9 — конвективный пучок; 10— задний экран
Экраны котлов с естественной циркуляцией, работающих под разрежением в топке, выполняются из гладких труб (гладкотрубные экраны) с внутренним диаметром 40—60 мм. Экраны представляют собой ряд параллельно включенных вертикальных подъемных труб, соединенных между собой коллекторами (см. рис. 7.15). Зазор между трубами обычно составляет 4—6 мм. Некоторые экранные трубы введены непосредственно в барабан и не имеют верхних коллекторов. Каждая панель экранов вместе с опускными трубами, вынесенными за пределы обмуровки топки, образует независимый контур циркуляции.
Трубы заднего экрана в месте выхода продуктов сгорания из топки разводятся в 2—3 ряда. Такая разрядка труб называется фестониро- ванием. Она позволяет увеличить сечение для прохода газов, снизить их скорость и предотвращает забивание зазоров между трубами затвердевшими при охлаждении расплавленными частицами золы, выносимыми газами из топки.
В парогенераторах большой мощности, кроме настенных, устанавливаются дополнительные экраны, делящие топку на отдельные отсеки (рис. 7.16). Эти экраны освещаются факелами с двух сторон и называются двухсветными. Они воспринимают вдвое больше теплоты, чем настенные. Двухсветные экраны, увеличивая общее те- пловосприятие в топке, позволяют уменьшить ее размеры.
Рис. 7.16. Размещение экранов в поперечном сечении топки:
- 1 — фронтовой экран; 2 — боковые экраны; 3 — задний экран;
- 4 — двухсветный экран; 5 — горелки; 6 — контур обмуровки топки
Загрузка...
