- •Лекция 28. Принципы конструирования котельного агрегата. Компоновка и тепловой расчет парового котла.
- •Каркас парового котла.
- •Лекция 29. Обмуровочные ограждения.
- •Тепловая изоляция.
- •Тепловая схема котла.
- •Тепловой расчет котла.
- •Конструктивный расчет прямоточного котла.
- •Поверочный расчет парового котла.
Тепловая изоляция.
Барабан и коллекторы, паропроводы перегретого пара, питательные трубопроводы, трубопроводы непрерывной продувки, газовоздухопроводы и т. д. находятся вне обмуровки и располагаются вокруг агрегата, над потолком или вдоль его стен. Перечисленные элементы оборудования имеют температур;. 200—600 , и их покрывают тепловой изоляцией для защиты персонала от ожогов и уменьшения потери теплоты в окружающую среду. Допустимая по санитарным условиям температура наружной поверхности изоляции не должна превышать 55 , Высококачественная тепловая изоляция позволяет уменьшить тепловые потери п сравнению с неизолированной поверхностью на 95—97 что обеспечивает также улучшение санитарно-гигиенических условий труда. Изоляция барабана, коллекторов.
трубопроводов и арматуры, кроме того, улучшает условия работы металла этих элементов, так как уменьшается температурный перепад по толщине металла, а следовательно, снижаются и температурные напряжения. Наружной поверхности изоляции придают гладкую и механически прочную поверхность оклейкой ее хлопчатобумажной тканью с последующим окрашиванием либо покрывают металлическим кожухом и также окрашивают. Окраска позволяет различать по цвету разные потоки.
Тепловая схема котла.
В котле поверхности нагрева соединены между собой по внешней и внутренней средам, образуя сложную комплексную систему. Напомним, что в целях достижения наивысшей экономичности и надежности температура продуктов сгорания в ряде точек газового тракта, воды и пара водопарового тракта и воздуха в воздушном тракте должна поддерживаться в определенных пределах. Так, температура продуктов, сгорания на выходе из топки определяется видом топлива и его характеристиками . Температура уходящих газов определяется в результате технико-экономических расчетов. Температура газов в зоне размещения промежуточного пароперегревателя по условиям надежности металла на беспаровом режиме не должна превышать 850 . Надежность наиболее тепло-напряженных выходных пакетов пароперегревателя при заданных выходных параметрах пара определяется допустимой температурой металла, из которого выполнена поверхность нагрева, что при прочих равных условиях требует расположения этой части пароперегревателя в определенной температурной зоне газового потока и выбора соответствующей схемы пароперегревателя. По условиям устойчивого протекания гидродинамических процессов в интенсивно обогреваемых топочных экранах прямоточных котлов нельзя допускать поступление в них двухфазной смеси. Поэтому конвективный экономайзер должен выдавать не пароводяную смесь, а воду с определенным запасом до кипения. При СКД для обеспечения надежной работы поверхности нагрева в зоне большой теплоемкости рабочей среды возникают определенные специфические требования по месту ее размещения в топочной камере. По условиям надежной работы переходная зона котлов ДКД, в которой концентрируется основная масса внутренних отложений, должна располагаться в области умеренного обогрева. Выбор температуры горячего воздуха, определяемый характеристиками топлива, требует применения того или иного типа воздухоподогревателя.
В результате создается система граничных условии или опорных точек, в которую должны вписываться отдельные поверхности нагрева. Выбор опорных точек по существу означает распределение приращения энтальпии рабочей среды между этими поверхностями нагрева и рациональное их размещение вдоль потока продуктов сгорания, т. е. выбор тепловой схемы котла.
Тепловой схемой котла называют размещение пакетов поверхностей нагрева вдоль потока газов и их взаимную коммуникацию. При выборе этой схемы желательно соблюдать два условия: для сохранения высоких температурных напоров рабочее тело с более высокой температурой должно омываться продуктами сгорания также с более высокой температурой; необходимо применить противоток рабочего тела и продуктов сгорания. Однако выполнение этих требований не всегда возможно. Так, тепловые нагрузки радиационных поверхностей нагрева, расположенных в зоне работы горелок, могут достигать огромных значений, что понижает надежность работы металла. Поэтому в зоне интенсивного обогрева располагают поверхности с пониженной температурой рабочей среды, подогревательные и парообразующие поверхности, а также «холодные» пакеты пароперегревателя; выходные пакеты располагают в зонах с умеренной температурой продуктов сгорания.
При значительных тепловосприятиях отдельных поверхностей нагрева (чаще пароперегревателей) в интересах обеспечения надежности (уменьшения тепловой разверки и лучшего перемешивания потока) их делят на несколько последовательно включенных участков с меньшим тепловосприятием (см. рис. 18.10 и 18.11).
Ограниченные возможности тепловосприятия настенных топочных экранов в агрегатах большой мощности привели к необходимости применения двусветных экранов и ширмовых пароперегревателей. Они снижают температуру продуктов сгорания на выходе из топки до необходимого уровня.
В очень мощных барабанных котлах тракт перегрегва пара, а в прямоточных котлах весь водопаровой тракт выполняют в виде нескольких автономно регулируемых потоков. Число потоков, исходя из удобств автоматизации, выбирают равным двум, четырем. Разделение водопарового тракта на потоки снижает тепловую неравномерность по ширине котла, уменьшает диаметр трубопроводов, но усложняет и удорожает конструкцию агрегата, увеличивает число единиц арматуры, усложняет автоматизацию.
В качестве примеров рассмотрим тепловые схемы барабанного и прямоточного котлов. В барабанном котле (рис. 21.7) применен двухступенчатый подогрев воздуха и соответственно двухступенчатый подогрев питательной воды, которая после второй ступени экономайзера поступает в барабан. На стенах топочной камеры расположены парообразующие экраны, составляющие вместе с необогреваемыми опускными трубами контуры циркуляции. Насыщенный пар после сепарации в барабане поступает в пароперегреватель. Пароперегреватель состоит из последовательно включенных по пару радиационного и ширмового элементов и двух конвективных- пакетов, включенных по смешанной схеме, но с расположением выходного пакета в зоне более высокой температуры. Впрыски для регулирования температуры перегрева пара на схеме не показаны. Ординаты на графике (вертикальная штриховка) изображают температурные напоры, в которых работают поверхности нагрева.
Рис. 21.7. Тепловая схема барабанного пылеугольного котла.
/ — парообразующие поверхности (топочные экраны); 2—• ШПП; 3 и 4 — горячая и холодная ступени КПП; 5 и 7 — вторая и первая ступени экономайзера; 6 и 8 — вторая и первая ступени
твп.
Рис, 21.8. Тепловая схема прямоточного газомазутного котла.
/ - НРЧ; 2 — СРЧ; 3 - ВРЧ; 4-ШПШ; 5-ШППП; ff —КПП; 7 а 8 — горячая и холодная ступени промперегревателя; 9 — экономайзер; 10—РВП.
Видно значительное снижение температурных напоров по мере движения газов к выходу.
В прямоточном котле, тепловая схема которого показана на рис. 21.8, предусмотрен одноступенчатый подогрев воздуха в вынесенном за пределы котла РВП и одноступенчатый подогрев питательной воды в экономайзере. Подогретая в экономайзере вода поступает в НРЧ, откуда рабочая среда направляется сначала в СРЧ, затем в первый пакет ШПП, ВРЧ, второй пакет ШПП и, наконец, КПП, откуда выходит перегретый пар заданных параметров. Предусмотрены два впрыска воды в пар для регулирования температуры свежего пара Промежуточный перегрей пара осуществляется в двух пакетах пароперегревателя, включенных по смешанной схеме и расположенных в конвективной шахте. Регулирование температуры вторично-перегретого пара на схеме не показано.