Для чего нужен пароперегреватель в котле

Обновлено: 02.05.2024

ПАРОПЕРЕГРЕВА́ТЕЛЬ

ПАРОПЕРЕГРЕВА́ТЕЛЬ, элемент парового котла , предназначенный для перегрева поступающего в него насыщенного пара до заданной температуры. В прямоточных котлах докритич. и сверхкритич. давления П. традиционно называют поверхности нагрева, расположенные после топочных экранов. Перегрев пара широко используется в энергетике для повышения кпд термич. цикла паросиловых установок . П. состоит из двух и более последовательно включённых пакетов (ступеней) – системы укреплённых параллельно стальных труб с внутр. диаметром 20–60 мм, присоединённых к входному и выходному коллектору (камере). П. – один из наиболее ответственных элементов парового котла, т. к. трубы работают в условиях, близких к предельно допустимым (темп-ра пара – до 650 °C, давление – до 35 МПа).

Как выполняется продувка котла

Даже при условии использования качественной воды и постоянного обслуживания периодически возникает необходимость очистки оборудования от шлаков. С этим может помочь продувка котла.

Содержание Показать

Цель продувки котлов

Подпиточная вода, как правило, содержит примеси, которые при попадании в барабанный котёл аккумулируются, что ведёт к повышенному содержания солей в воде.

Это влечёт за собой необходимость выведения этих веществ из системы водяного цикла. В барабанных котлах используется непрерывный процесс удаления, называемый продувкой.

Цель этого процесса – избавление от шлама, окисленного железа, механического сора, во избежание попадания этих веществ в экраны тепловой установки и концентрирования в коллекторах. Вода должна удовлетворять нормам, указанным в документации оборудования, инструкциях водно-химического режима.

Промыв проводится на рабочем оборудовании сотрудниками котельной по распоряжению специалиста по химическому контролю до двух раз в сутки в зависимости от цвета воды.

Продувка парового котла

При испарении воды в паровом оборудовании на поверхности нагрева оседают соли, которые при дальнейшем нагреве поступают в виде шлама в нижних узлах котла. Это приводит к ухудшению теплообмена и увеличению расхода топлива, а в конечном счёте к повреждению труб, барабана.

Поэтому важно обеспечить работу оборудования без накипи и своевременную вентиляцию топки. Для поддержания правильного режима работы и проводится очистка паровых установок, то есть выведение посторонних примесей вместе с водой. Продувка бывает двух видов, которые подробно рассмотрим ниже, а именно периодическая – выполняется периодически для удаления шлама из экранов, барабана, коллекторов нижней части котла.

Этот процесс быстрый, но с большим расходом воды. Сброс воды производится в охлаждающий расширитель перед попаданием в канализацию. Непрерывное же промывание паровых котлов отводит примеси постоянно из верхней части котла. Вода поступает в сепаратор, где пар и вода разделяются.

Водогрейный

Чтобы увеличить устойчивость работы, водогрейные котлы подключаются в систему отопления через водоводяные теплообменники.

Подпиточная вода в котле должна быть высокого качества, для этого проводится непрерывная и периодическая продувка замкнутого контура. Данная процедура позволяет исключить содержание соединений железа.

Виды продувки

Как было сказано выше различают два типа очистки: периодическая и непрерывная. Первая предназначена для избавления от шламовых примесей, а вторая для обеспечения необходимого минимального уровня содержания солей в котловой воде. Частота периодической и объём непрерывной продувок определяется специалистами по техническому обслуживанию.

Периодическая продувка

Этот вид выполняется двумя сотрудниками при уровне воды в барабане больше среднего. При этом один непосредственно осуществляет промыв, а второй контролирует уровень воды.

Периодическое промывание осуществляется в несколько этапов:

Убеждаются в исправности линии.Участок трубы между котлом и вентилем промыва должен быть горячим, а за вентилем – холодным.
Убеждаются в работоспособности запорной арматуры и измерительных приборов.
Плавно открывается второй вентиль.
После этого открывается осторожно первый от котла вентиль во избежание гидроудара.
Период времени открытия первого вентиля не должен быть больше, чем 30 сек. Далее закрывается второй за ним вентиль.

После завершения процесса следует убедиться в закрытии всех вентилей и линия герметична. Время начала и окончания процедуры отображается в журнале смены.
При периодическом промыве производится отвод воды с примесями из нижней части котла. Помимо этого промывание помогает уменьшить уровень содержания солей в котловой воде. Качество процедуры определяется прибором по измерению давления в линии.

Непрерывная продувка котла

Непрерывная продувка выполняется через открытый на постоянной основе вентиль, который располагается на линии промыва, из верхней части котла. Вокруг барабана укладывается труба с отверстиями для равномерного поступления воды.

Это необходимо для избавления от солесодержащей воды, которая замещается таким же объёмом более чистой подпиточной водой. Как правило, объём промывания составляет до 3% воды. Этого достаточно для поддержания необходимого уровня содержания солей в воде.

Специалист по химическому анализу определяет количество солей в воде, и в зависимости от этого устанавливается процент отвода воды. Вода из котла поступает в сепаратор, где происходит разделение пара и воды, пар поступает в деаэратор, а загрязнённая вода после охлаждающего расширителя в канализацию.

Схемы продувки котла

На рисунке представлена схема проведения непрерывной и периодической продувок парогазовой установки мощностью 450 кВт. Насыщенный пар из расширителя непрерывной продувки направляется в сепаратор пониженного давления. Паропровод снабжён запорными вентилями и обратным клапаном.

Дренаж из РНП поступает в ёмкость чистых стоков. После РНП жидкость поступает в расширитель периодической продувки, а после этого загрязнённая вода сбрасывается в сливной бак из котла.

Чертеж паропровода из сепаратора непрерывной продувки к деаэратору

На данном проектном чертеже отображена конструкция паропровода низкого давления из РНП в атмосферный деаэратор. Паропровод снабжён запорной арматурой и обратным клапаном во избежание попадания пара в расширитель.

Чертеж выхлопа от предохранительного клапана РНП

На данном чертеже отображён трубопровод выхлопа от предохранительного клапана расширителя непрерывной продувки. Он проходит к главному корпусу и затем направляется на крышу (не выше 2 м) для обеспечения безопасности сотрудникам. На трубопроводе выхлопа устанавливается гидравлический затвор для отведения дренажа.

Чертеж выпара из расширителя периодической продувки

На рисунке представлен выпар из РПП. Его выводят на пределы помещения. В отличие от выхлопа, выпар отводится постоянно. Выпар необходимо охлаждать, для чего используют устройство подачи холодной воды в трубопровод (охладитель выпара).

Назначение пароперегревателей котлов: типы, схемы

Для повышения коэффициента полезного действия котельного оборудования используется пароперегреватель котла. Благодаря своей конструкции устройство позволяет повысить температуру пара до критического предела. Это положительно влияет на эффективность установки.

Содержание Показать

Назначение пароперегревателя

Устройство, используемое для увеличения температуры насыщенного пара котла, называют пароперегревателем. Его конструкция позволяет сделать температуру пара выше, чем этот же показатель, необходимый для его насыщения.

При работе устройство подвергается высоким нагрузкам в связи с воздействием на его поверхности высокой температуры. Коллектор пароперегревателя нагревается до предельных показателей. Перегрев насыщенного пара значительно повышает эффективность работы котельного оборудования.

При работе котельного оборудования происходит образование насыщенного пара. При перемещении паровая масса частично конденсируется. Во избежание превращения большого количества воды из газообразного состояния в жидкое, пар нагревают до достижения им высокой температуры.

Конструкция пароперегревателя

Устройство располагается в газоходе или топке котла. Конструкция пароперегревателя парового котла представляет собой большое количество металлических змеевиков, изготовленных из труб маленького диаметра.
Концы змеевиков соединены между собой коллекторами. Пар попадает в змеевики, выходит из них через соединяющие коллекторы.

Перегреватель имеет различные конструкции, в зависимости от задач. Источник фото: kazenergomash.kz

Устройство устанавливается в газоходе таким образом, чтобы продукты горения омывали его наружные поверхности.
Коллекторы представляют собой изделия с круглым или прямоугольным сечением, изготовленные из углеродистой стали.

Они могут быть двух типов:

Сваренные.
Цельнометаллические.

Работа пароперегревателя требует герметичности соединений змеевиков с коллекторами. Это исключит утечку пара в газоход. Для получения герметичного соединения концы змеевиков развальцовывают внутри коллектора. Для этого на его противоположной стенке выполняют специализированные люки.
В зависимости от мощности котла конструкция перегревателя может представлять собой набор стальных змеевиков, расположенных в несколько рядов.

Это требует изготовления большого количества отверстий в для крепления труб в коллекторе, что негативно влияет на его прочностные характеристики. В таких случаях могут быть установлены дополнительные коллекторы.
При использовании котельного оборудования, работающего на топливе, образующем небольшое количество золы, змеевики могут располагаться в горизонтальной плоскости.

Схематичный внешний вид.

В других случаях трубы для прохождения пара устанавливаются вертикально. Горизонтальное расположение змеевика пароперегревателя облегчает процедуру слива воды при остановке котла.
В зависимости от типа устройства коридоры между трубами могут подвергаться засорению шлаками. Чистка проемов, предназначенных для движения отработанных газов, затруднительна. В связи с этим конструкции, образующие узкие проходы, располагают на большем расстоянии друг от друга.
Монтаж устройства осуществляется с помощью специализированных подвесок. Их крепление осуществляется таким образом, чтобы обеспечить свободное перемещение труб для движения пара при их температурном расширении. Для изготовления подвесок используется металл, устойчивый к воздействию высокой температуры.

Принцип действия

Пароперегреватель используется для нагрева пара продуктами горения. В процессе работы наружная поверхность змеевиков омывается отработавшими газами, протекающими между трубами. Внутри змеевика перемещается пар.

В зависимости от направления пара по отношению к движению продуктов горения температура среды внутри труб может отличаться. Так наивысший показатель температуры наблюдается у пароперегревателей с противоточным направлением паровой среды.

Схематичный принцип работы пароперегревателя

В зависимости от типа устройства пароперегреватель может устанавливаться как в непосредственной близости к камере аккумулирующей перегретый пар, так и в топке. Для сохранения скорости перемещения пара независимо от изгибов трубы изделие устанавливают с наклоном в сторону выходного коллектора.
С целью увеличения коэффициента теплообмена устанавливают устройства радиационного типа на потолке топки или её стенках. Потолочный пароперегреватель позволяет повысить степень теплообмена до 40%.

В некоторых котлах конвективные и радиационные устройства устанавливаются вместе. Благодаря работе пароперегревателя можно:

увеличить коэффициент полезного действия работы котельного оборудования;
рационально использовать тепло отработавших газов;
передавать массу пара на большое расстояние.

Классификация пароперегревателей

В зависимости от конструктивных особенностей устройства делят на три типа - радиационный, конвективный и ширмовый - смешанный. В некоторых случаях возможно комбинирование разных типов устройств для одного и того же котла.

Радиационный

Устройство работает под большой тепловой нагрузкой. Это обусловлено расположением радиационного пароперегревателя. Изделие устанавливается на потолке топки или её вертикальных стенках.

Тепло передается внешним поверхностям трубы в большей части от излучения, образующегося в результате горения топлива.
Температура нагрева пара у устройств радиационного типа превышает аналогичный показатель у конвективных конструкций. Иногда устройства обоих типов устанавливаются вместе.

Радиационный перегреватель осуществляет частичный прогрев, завершение процесса происходит в устройстве конвективного типа.

Конвективный

Установка конвективного пароперегревателя осуществляется в газоходе котла. Тепло передается наружным поверхностям труб от продуктов горения. Материалом для изготовления змеевиков являются стальные трубы. В зависимости от давления, для которого предназначен змеевик наружный диаметр и толщина стенки труб может отличаться.

Конвективный тип

При высокой мощности котельного оборудования трубы могут устанавливаться несколько рядов. Учитывая направление пара по отношению к отработавшим газам, устройства конвективного типа можно разделить на:

прямоточные;
противоточные;
смешанные.

Противоточный

Перемещение пара в конвективном перегревателе данного типа осуществляется против движения отработавших газов. Конструкция отличается высокой эффективностью при использовании в газовой среде, температура которой не превышает 850 градусов.

Этот показатель может быть снижен в зависимости от характеристик металла для изготовления змеевиков.
Наиболее подвержены перегоранию трубы, находящиеся в конце хода пара и в начале движения продуктов горения. Это обусловлено наиболее высокой температурой обеих сред.

Небольшое видео с канала "Тверская Генерация"

Прямоточный

В конструкциях с прямоточным течением пар перемещается в ту же сторону, что и отработанные газы. Это снижает температурную нагрузку на металл труб, так как максимально разогретый пар в конце змеевика обогревается остывшими газами.

Смешанный

Конвективные пароперегреватели смешанного типа имеют оптимальные условия для использования стальных труб и получения массы пара высокой температуры.

Поток среды внутри труб осуществляется одновременно в одну и противоположную сторону с движением отработавших газов.

Комбинированный

Ширмовый пароперегреватель представляет собой конструкцию, изготовленную из большого количества стальных труб, расположенных вертикально.

Они образуют плоские панели, в проём между которыми протекают продукты горения. Передача тепла поверхностям ширмового перегревателя осуществляется как радиационным, так и конвективным путем.

Продукты горения перемещаются вдоль лент и передают тепло их наружным поверхностям. Во избежание засорения шлаком коридоров между лентами ширмового пароперегревателя их располагают на расстоянии от 55 до 70 сантиметров.

Чтобы отдельные трубы не выходили за пределы ленты, их перевязывают между собой в горизонтальной плоскости специализированными вставками. Они крепятся крайним трубам ширмы и предотвращают выхождение элементов, находящихся в середине за пределы ленты.
Нагрев среды, находящейся внутри труб ширмового перегревателя, осуществляется радиационным излучением и раскаленными продуктами горения. Существует ширмы, изготовленные из труб, боковые поверхности которых имеют выступы.

Такие конструкции менее подвержены загрязнениям наружной поверхности. Боковые выступы не позволяют трубам выходить из своего ряда.

Расчет пароперегревателя

Проведение расчетов бывает конструктивным или поверочным. В первом случае расчеты проводятся перед изготовлением нового котла. Во второй ситуации расчет осуществляется в процессе эксплуатации оборудования.

Расчет первой по ходу газа конвективной ступени. Источник фото: studopedia.info

При этом учитываются место расположения устройства, температура пара и отработавших газов, способ регулировки перегрева и другие факторы.
Пароперегреватель котла необходим для нагрева массы пара до более высокой температуры. Его наличие позволяет увеличить коэффициент полезного действия котельного оборудования.

В зависимости от конструкции устройств их технические характеристики отличаются.

Устройство и принцип работы паровых котлов

Паровые котлы (ПК) - комплекс технологического взаимосвязанного оборудования установленного для выработки пара из питательной воды используемого в различных отраслях: энергетика, жилищно-коммунальное хозяйство, металлургия, нефте-химия, медицина и строительство.

По сферам применения они подразделяются на промышленные парогенераторы большой мощности и бытовые, которые могут работать на разных видах топлива, в том числе, как утилизационные установки для выработки вторичных энергоресурсов от выбросов тепла промышленными предприятиями.

Паровой котел с горелкой и шкафом управления

Паровой котел способен вырабатывать пар 2-х видов: насыщенный и перегретый. Существующие агрегаты различают по давлению пара в МПа: низкого до 1.0, среднего в диапазоне от 1.0 до 10.0, высокого свыше 14.0, сверхвысокого от 18 до 20 и сверхкритического более 22.5.

Насыщенный широко применяется в устройствах жилищно-коммунального хозяйства, а перегретый из-за своих опасных свойств и высоких требований к применению – исключительно на объектах промышленного масштаба.

Содержание Показать

Для каких целей нужен пар

Знание того, где используется паровой котел и с какими режимами, позволяет эффективно выбрать оборудование.

ПК применяются в таких отраслях:

ЖКХ в центральном отоплении устанавливают модификации ПК низкого или среднего давления для парового отопления. Теплоноситель поступает либо непосредственно в сеть, либо через теплообменные аппараты подготавливает воду для центрального отопления и ГВС.
Промышленность применяет более мощные парогенераторы, вырабатывающие перегретый пар с повышенной теплоотдачей.
Энергетика, паровые котлы высокого давления участвуют в схемах генерации электроэнергии, передавая пар турбине.
Промышленность, ПК обеспечивают механическое движение производственных аппаратов.
Железнодорожный транспорт, ПК установлены на тепловозах.

Принцип работы парового котла

Для функционирования паровых котлов высокого давления используют химически обработанную воду, нагреваемую через пакеты экранных труб, под воздействием горячих уходящих газов, образующихся, как продукт от горения природного топлива.

С ростом температуры вода преобразуется в пар, поступающий на участок применения для передачи тепловой энергии или кинетической энергии струи.

Схематичное исполнение котла по выработке пара

Природная вода поступает на водоподготовку, где проходит очистку от взвешенных веществ и умягчается. Затем она подается в баках химочищенной воды и подаётся в агрегат с помощью питательных насосов для паровых устройств.
Прежде чем попасть в барабан питательная среда поступает через экономайзер – чугунное теплонагревающее устройство расположенное в хвостовой части агрегата для снижения температуры уходящих газов и повышения кпд парового котла.
Из верхнего барабана вода по необогреваемым трубам попадает в нижний барабан, а поднимается из него по подъемным конвективным трубам в виде пароводяной смеси.
В верхнем барабане проходит процесс его сепарации от влаги.
Сухой пар через паропроводы направляется к потребителям.
Если это парогенератор, то пар повторно проходит нагрев в пароперегревателе.

Устройство парового котла

Конструкцию ПК упрощенно можно представит, в виде емкости, где вода преобразовывается в пар. Она изготовлена из труб разного диаметра. Кроме трубной системы ПК имеет топочное пространство, в которой сжигают природное топливо.

Устройство парового котла и его конструктивные особенности, определяются видом топлива. Например, угольные топки оборудованы колосниками, на которых размещен горящий топливный слой, через них в топку поступает кислород.

Вверху топки установлен дымоход, создающий тягу в парогазовом тракте агрегата, чем поддерживается нормальный режим. Паровые котлы на газе имеют газовую или мазутную горелки.

Горячие уходящие газы, получаемые в процессе горения топлива, нагреваю воду до кипения, после этого с зеркала испарения начинает выделяться пар, поступающий потребителю, а дымовые газы через трубу уходят в атмосферу.

Главные конструкционные элементы паровых котельных связываются в одну целостную котловую систему с помощью гарнитуры, арматуры, циркуляционных насосов, КИПиА дымососов и вентиляторов.

Схема парового котлоагрегата

Схема движения теплоносителя

ПК устанавливаются в котельном зале, который может располагаться в отдельно стоящих, примыкающих и встроенных зданий нежилого назначения.

Обозначения по схеме:

Система топливоподачи газового парового котла, No1.
Устройство для горения - топка, No2.
Циркуляционные трубы,No3.
Зона пароводяной смеси, зеркало испарения,No4.
Направление движения питательной воды, NoNo5,6 и 7.
Перегородки, No8.
Газоход, No9.
Дымовая труба, No10.
Выход циркуляционной воды, из емкости парового котла, No11.
Слив продувочной воды, No12. водой, No13.
Паровой коллектор, No14.
Сепарация пара в барабане, NoNo15,16.
Водоуказательные стекла, No17.
Зона насыщенного пара, No18.
Зона пароводяной смеси, No19.

Типы паровых котлов

ПК классифицируются по нескольким параметрам и их надо знать, потому что от этого зависит, как работает паровой котел.

По видам сжигаемого топлива:

газообразное топливо;
паровые котлы на твердом топливе;
жидкотопливные: мазут, солярка;
электрическая энергия.

Энергетические – паровые котельные участвуют в схеме генерации электроэнергии, как источник пара для турбин, работают с высокими расходом и параметрами пара.
Отопительные для центрального теплоснабжения и ГВС, на которые распространяются правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.
Промышленные – участвуют в производственных процессах предприятия.

Классификация паровых котлов по конструкции топки:

Камерные – используют пылевидное топливо.
Слоевые твердотопливные – сжигающие твердое топливо.

Водотрубные

Работа водотрубных котлов (ВК) характерна тем, что основной теплоноситель – питательная вода проходит по экранам, а топочные газы по межтрубному пространству. Достигая точки кипения, вода переходит в пар.

Эффективность парообразования зависят от схемы устройства экранных труб и типа циркуляции питательной воды, эти показатели учитывают, перед тем как рассчитать мощность. Самые применяемые схемы ВК — барабанные и прямоточные. Конструкция парового котла первого типа выполняется горизонтально или вертикально.

Типовая схема барабанного котла — топка ограниченная трубными экранами , пакеты которых внизу соединены коллекторами, а верх закреплен в верхнем барабане. Второй пучок котловых труб соединяет оба барабана ВК в один контур, работающий в зоне более низких температур.

Тепло от сгорания топлива через трубную систему передается конвекцией и радиацией воде, пароводяная смесь поступает в верхний барабан, где происходит сепарация пара от влаги.

Освобожденная вода в нижний барабан и топочные коллекторы. Скорость циркуляции внутреннего контура ВК зависит от его типа. Самые популярны на российском рынке котлы с естественной циркуляцией.

Производство паровых котлов выполняют на Бийском котельном заводе: ДКВР-2,5; 4; 6,5; 10; 20.

Жаротрубные

Газотрубные или жаротрубные котлы – это ВК «наоборот», то есть вода движется по межтрубному пространству, а уходящие газы в одной или нескольких трубах. Эти паровые котлы малой мощности остались в эксплуатации от довоенного периода 19 века.

Процесс получения пара:

Топка размещена непосредственно в трубной части котла, где протекает горение топливной смеси и образование дымовых газов.
Эти устройства ы изготавливаются с жаровыми или дымогарными трубами.
В первом процесс горения протекает прямо в трубе, для чего на входе устанавливают газомазутная горелка с вентилятором, способствующему равномерному сжиганию по длине топки.
В дымогарных трубах, топливо непосредственно не сжигают, а вода нагревается за счет нагретых дымовых газов.

Для этих котлов с давлением пара ниже 0.7 Мпа не распространяется правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. Котловая вода, движется по межтрубному пространству и нагреваясь превращается в пар, процесс завершается в верхней части котла и с помощью перепускного клапана пар переходит в магистраль.

Дизельные котлы имеют ограничение по температуре уходящих газов на выходе до 150 С. Это требование вызвано необходимостью технологического обеспечения тяги в дымовых трубах. Этот факт снижает мощность котлов — порядка 400 кВт, с давлением пара до 10 кгс/см2.

Чугунные секционированные

Котлы с чугунными пакетами или секциями широко распространены в сетях отопления и ГВС. Конструкция таких агрегатов имеет преимущества из-за возможности быстрой сборки или демонтажа, а также простого увеличения мощность котла путем добавления секций.

Эксплуатация паровых котлов при удачной конструкции, имеет существенный недостаток, в случае поломки одного пакета, придется демонтировать все секции агрегата.

Для владельцев котлов не требуется разрешительных документов, поскольку на них не распространяются правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Эти котлы эффективные, и быстро разогреваются, поскольку топочная камера образуются непосредственно внутренними поверхностями секций.

Блоки хорошо противостоят коррозионным процессам в агрессивной среде дымовых газов и обладают повышенной теплопроводностью, но не способны работать при высоких параметрах пара, максимальные показатели по давлению менее 100 кПа, по мощности не более 200 кВт, паропроизводительность – до 4,3 т/час, расход твердого топлива - 300 кг/ час.

Прямоточные

Прямоточные паровые агрегаты относятся к вертикальным паровым котлам и сконструированы так, чтобы вода в экранных трубах принудительно выполнила только один цикл и при этом полностью перешла в парообразное состояние, поэтому в этих типах парогенераторах кратность циркуляции равняется 1.

Такие котлы конструктивно намного проще и не требуют сложной автоматики процесса горения. Они энергонезависимы и не могут обходиться без питательного насоса, поэтому намного взрывоопаснее циркуляционных котлов, при том, что их тепловая эффективность и производства пара невысоки.

Прямоточная установка

В прямоточном агрегате движение воды происходит благодаря гравитационной конвекции, поскольку вода тяжелее пара. В последнее время, для устройств, наработавших нормативный ресурс, для снижения нагрузки выполняют перевод паровых котлов в водогрейный режим.

Особенности работы одновиткового ПК:

Топка выполнена из труб, которые обогреваются дымовыми газами.
В нижнюю часть водяного контура нагрева поступает котловая вода, а из противоположной верхней отбирается сухой пар.
В экономайзере поступающий теплоноситель подогревается до температуры насыщения, а в экранных трубах и перегревательном контуре – происходит дальнейший рост параметров пара до проектных значений.
Эти поверхности не имеют четкого разделения между собой, а геометрия их зависит от проектной нагрузки агрегата. С уменьшением температуры уходящих газов и увеличения скорости котловой воды границы экономайзера и испарителя смещаются, а длина соответственно растет и наоборот.
Паропроизводительность ограничена ростом гидравлических сопротивлений и не может быть более 10 т/ч. Для более мощных котлов, требуется многовитковые конструкции агрегата.

Паровые БМК

Блочно-модульная котельная (БМК) изготовленная в виде компактного модуля с полным набором вспомогательного оборудования.

Она предназначена для отопления и ГВС, а также выработки пара на технологические нужды предприятий, расположенных в районах с энергодефицитом. БМК не требует постоянного участия оперативного персона, а в случае аварийной ситуации срабатывает защита с сигнализацией.

Работа агрегата полностью автоматизирована: датчики следят за внутренней температурой помещения, данные передаются на пульт управления, где происходит корректировка работы БМК.

Блок может оперативно подключаться к действующей системе отопления в качестве независимого аварийного источника тепловой энергии.

Транспортировка к месту монтажа БМК выполняется в полной заводской готовности и с дымовой трубой, на месте ее только подключают к действующим инженерным сетям. Такая заводская сборка сводит к минимуму монтажно-наладочные работы и повышает КПД установки до 93%.

Схема обвязки парового котла

Типовая схема обвязки ПК зависит от типа парогенератора и его рабочих параметров.

Для систем центрального теплоснабжения системы жилищно-коммунального хозяйства типовая схема состоит:

Парогенератор. .
Умягчитель по схеме химической очистки.
Дозатор и бак реагентов.
Ресивер.
Регулируляторы давления.
Насос подачи питательной воды в котел.
Насос подачи воды из деаэратора в ресивер.

В конструкцию котла также могут входить:

пароперегреватель — для повышения температуры насыщенного пара; и внутрибарабанные устройства — для удаления влаги из пара.

Как правильно эксплуатировать

Паровые котлы относятся к объектам повышенной опасности, поэтому многими нормативными документами котлонадзора, проектом установки, технической документацией завода-изготовителя и правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов закреплены требования по безопасной эксплуатации таких сосудов, которые обязаны выполнять ответственные должностные лица и обслуживающий персонал.

Безопасная эксплуатация начинается с химической водоподготовки воды, которая имеет важное значение для технического обслуживания современных парогенераторов и котлов. Минеральные соли, содержащиеся в природной воде, при температуре выше 70 оС, образуют накипь на внутренних поверхностях труб.

Это приводит к ухудшению теплопередачи от дымовых газов к питательной воде, она перестает охлаждать трубы, которые перегреваются, перегорают в следствии чего, образуется разрыв стен, резкое падение давления во внутреннем контуре агрегата, мгновенное парообразование перегретой воды и взрыв котла.

Уровень очистки сырой воды зависит от источника водоснабжения и устанавливается специалистами в проекте водоподготовки котлоагрегата, где описаны не только режимы, но и схема подключения с необходимым оборудованием.

Управление котлов бывает ручным и автоматизированным. Современные ПК без автоматики и защиты безопасности к эксплуатации не допускаются. Ручное управление с защитой безопасности допускаются только в маломощных угольных котлах низкого давления.

Структура управления котла:

Устройства розжига и отключения горения топлива.
Регулирования расходов: топливо, воздух и вода.
Сбор и анализ данных работы ПК.
Система аварийной остановки котла.

Обслуживание

Ремонт и обслуживание паровых котельных выполняется в соответствии с законодательными нормами и рекомендациями заводов-изготовителей промышленных паровых котлов, строго по отраслевым и производственным инструкцияма, а также согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Техобслуживание ПК в общем случае включает следующие виды работ:

Плановые осмотры работоспособности котельного оборудования, по графику.
Определение нарушений работы котла: перегревы, возгорания, засорения.
Устранение нарушений правил пожарной безопасностм и условий препятствующих безопасной эксплуатации.
Проверка целостности парогазовых систем с последующим устранением неисправностей в арматуре.
Проверка питательной системы котлоагрегата.
Проверка плотности газовоздушного тракта и отсутствие несистемных шумов в топке.
Профосмотр и проверка вспомогательного оборудования.
Проверка работы КИП и А, дифманометров, систем безопасности и аварийной сигнализации.
Контроль за работой насосов, дымососов, вентиляторов и проверка их блоков управления.
Проверка работы электрооборудования и автоматики защиты.
Проверка работы гарнитуры котла.
Проверка работы водоподготовительных устройств и деаэратора паровой котельной.

Российский рынок имеет достаточно предложений, как от отечественных, так и от зарубежных производителей современных паровых котлов, выбор определяется техническим заданием на проектирование, чтобы специалисты смогли подобрать оптимальные варианты оборудования.

Пароперегреватели котлов: описание, технические характеристики, устройство, принцип работы, особенности эксплуатации и обслуживания

Пароперегреватели котлов предназначены для получения пара из сухого или жидкого насыщенного состава, подаваемого в энергетическую систему. В этой сфере требуется его выработка с высоким термическим показателем, который создается в процессе энтальпии и паросиловых циклов.

Общая информация

В промышленных пароперегревателях котлов небольшой мощности при температуре пара до 500 °С обычно устанавливают конвективные модификации. При больших термических показателях эксплуатируют, как правило, комбинированные версии, в которых совмещены устройства лучевого и конвекционного типа. Рабочие поверхности приспособления представляют собой ширмы, находящиеся непосредственно в верхнем отсеке топочной камеры.

Металл пароперегревательных труб функционирует в критическом температурном режиме, если даже предел получаемого пара становится не выше 450 градусов. В любом случае, параметр сгорания действует на оболочку сильнее, чем на жидкость, перемещающуюся внутри труб. Ниже приведена общая схема действия прибора.

Особенности

В пароперегревателях котлов интенсивность нагрева металлических стенок напрямую зависит от равномерности подачи аналогичного показателя на змеевики в поперечной части, а также от разности средней температуры продуктов сгорания, материала и качества металла.

Стоит отметить, что испарительные и экономайзерные панели рассматриваемых агрегатов при повышенных теплоотдающих коэффициентах от стенки к рабочей жидкости в самых неблагоприятных условиях не становятся выше при температуре более 60 °C. Непосредственно в пароперегревателе парового котла даже при 450 °C этот показатель максимально близок к пределу, ориентированному на углеродистую сталь.

Кроме того, показатель теплоотдачи от стенок к пару намного ниже, чем к кипящей жидкости. Агрегация между указанными ресурсами может приводить к перегреву, отложениям накипи и поломке деталей указанного прибора.

Обслуживание

Для уменьшения тепловой развертки, в пароперегревателях котлов делают рассредоточенное поступление пара по всей длине общего коллектора за счет использования труб малого диаметра. Это позволяет равномерно распределить поступление смеси по каждому змеевику. Также для решения указанной проблемы разделяют агрегат на несколько частей, монтируют промежуточные коллекторы и корректируют схему подвода пара, в зависимости от требуемых значений и внешних особенностей.

Значительное влияние на надежность функциональности металла оказывает скорость пара. Увеличение этого параметра в змеевиках способствует снижению температуры на стенках труб, при этом возрастает гидравлическое сопротивление аппарата. В промышленных моделях скоростной предел варьируется от 20 до 25 метров в секунду. В таком режиме гидросопротивление не превышает 6 % от номинального давления.

Конвективный пароперегреватель котла

В подобных модификациях используются различные схемы взаимного перемещения пара и продуктов сгорания. По такому принципу, устройство подразделяется на три вида:

Прямоточного действия.
Смешанный вариант.
Противоточные модели.

В первом случае взаимодействие продуктов сгорания и пара идет в одном направлении. Схема способствует компенсации разницы температур за счет нивелирования низкого показателя нагрева металла более высоким параметром рабочего состава. Это актуально только при отсутствии солей в насыщенном паре. В противном случае, они будут откладываться на змеевиках, что приведет к резкому возрастанию температуры металла. Стоит отметить, что средняя термическая разность в противоточном агрегате требует большей поверхности нагрева, а это приводит к удорожанию прибора.

Смешанная и противоточная схема

Принцип работы пароперегревателя котла в смешанном режиме предусматривает перемещение рабочей смеси и продуктов сгорания, как прямо, так и на противотоке. Процесс, происходящий в различных комбинациях, считается наиболее оптимальным для обеспечения разности температур нагрева пара и стенок металла, что повышает эффективность работы приспособления.

Противоточная схема отличается тем, что здесь движение пара и отработанных газов выполняется в противоположном направлении. Следовательно, змеевики, на которые воздействуют продукты сгорания, встречают уже перегретый пар. Этого явно недостаточно для их охлаждения. При этом металл работает в максимально сложных температурных условиях. По сравнению с предыдущими системами, в этой схеме термический напор больше, а поверхность нагрева меньше, что способствует снижению габаритов и цены прибора.

Устройство пароперегревателя котла

Рассматриваемое оборудование изготавливается из цельнотянутых труб (диаметр составляет от 28 до 42 миллиметров). Эти элементы сгибаются по типу змеевиков, концы которых подключаются к рабочему барабану при помощи развальцовки, а к коллекторам посредством сварки. Поперечный шаг в каждом ряду равняется 2-3,5 d. Коллекторы обычно имеют круглую конфигурацию, изготавливаются из легированной или углеродистой стали, в зависимости от номинального давления и типа системы.

Конвективные модификации располагаются в горизонтальном канале между опускным отсеком и топкой. При этом глубина каждого пакета не превышает 1,5 метра. Между комплектами оставляют свободное пространство не менее 0,5 м. Это позволяет облегчить обслуживание и ремонт агрегата. Скорость продуктов сгорания варьируется от 6 до 14 метров в секунду. Меньший показатель будет способствовать заносу нагретой поверхности летучей золой, а больший параметр повышает вероятность износа труб за счет трения твердых частиц с металлическими стенками.

Имеется горизонтальная либо вертикальная подвеска параллельно активированных змеевиков, в зависимости от типа размещения в газоходе. Они обычно размещаются по коридорному принципу, что облегчает чистку от зольных налетов. Горизонтальное расположение элементов гарантирует хорошее удаление конденсата после остановки прибора. Однако это требует усиленных и сложных подвесок во избежание провисания деталей. Вертикальные модификации легче подвешивать, что упрощает монтаж и надежность, но усложняет дренаж конденсата.

Применение

Основное назначение пароперегревателя котла – регулирование температуры перегретого пара с обеспечением указанного показателя в широком диапазоне с учетом постоянно изменяющихся термических нагрузок. Корректировка осуществляется при помощи поверхностных охладителей, впрыскивания воды в пар, пропуском части отработки мимо агрегата. Кроме того, применяется рециркуляция продуктов сгорания, изменение аэродинамической, химической или излучающей структуры факела. Поверхностный охладитель – это обычный комплект из пары пакетов U-образных труб, которые внутри пропускают жидкостный хладагент. Снаружи детали обдаются паром, который после соприкосновения с ними охлаждается.

Пароперегреватель котла: для чего нужен, принцип работы и разновидности устройства

Чтобы повысить КПД, используется пароперегреватель котла. Особенности конструкции устройства помогают поднять уровень температурных показателей парообразных масс до критического максимума, что оказывает положительное влияние на эффективность установки.

Конструкция пароперегревателя и для чего нужен

Пароперегреватель котла это устройство, основной задачей которого является перегрев пара выше точки насыщения. Такая особенность дает возможность поднять полезность от использования паровой машины.

Пароперегреватель представляет собой систему змеевиков, собранных в единую конструкцию. Для сборки применяют трубы небольшого диаметра. С обеих сторон металлических змеевиков располагают коллекторы, объединяющие трубы в единую конструкцию.

Различаются два типа сечения труб, используемых при конструировании коллекторов – прямоугольные и круглые. Помимо этого, по способу сборки их распределяют на:

собранные при помощи сварки;
выполненные методом цельнометаллического литья.

Для повышения эффективности эксплуатации установка пароперегревателя парового котла производится в топочном отделе или газоходе котла, подвергаясь прямому нагреву. При таком способе использования повышается риск образования накипи на внутренних стенках трубопровода.

Чтобы снизить ее образование, пароперегреватель прямоточного котла расположен после паросепараторов. Каждый котел, благодаря этому изделию, может отделять мелкие частицы воды. Если этого не сделать, наслоения накипи будут способствовать перегреву и выгоранию отдельных частей парового устройства.

Первоочередное требование, предъявляемое к работе пароперегревателя, – промышленные паровые котлы должны быть герметичными. Это позволит снизить риск проникновения пара в газоходные каналы. Чтобы получить максимально герметичное соединение, змеевики на концах подвергают развальцовке внутри коллекторной трубы. Противоположная стенка коллектора имеет специальные люки, приспособленные для выполнения герметизации.

Внимание! Мощность котла определяет количество змеевиков в пароперегревателе.

Монтаж большого количества змеевидных отводков требует подготовки множества дополнительных отверстий, которые понижают прочностные качества коллектора. Поэтому при необходимости повышения мощности пароперегревателя монтируют дополнительные коллекторы, чтобы иметь возможность установки еще нескольких змеевиков.

Если котельное оборудование при его эксплуатации образует небольшое количество зольных остатков, расположение реберных отводков пароперегревателя может быть горизонтальным. Остальные варианты требуют вертикального расположения труб.

Проблемными участками устройства являются перемычки между реберными трубами. Эти места подвержены быстрой зашлаковке. Процесс чистки имеет свои сложности из-за затрудненности доступа к перемычкам.

Крепление прибора осуществляется на специализированные подвески с таким учетом, чтобы при расширении труб оставалось свободное пространство. В качестве подвесок используются специальные металлические изделия, выполненные из устойчивого к температурному расширению материала.

Принцип работы устройства

Работа паропрогревателя основана на нагреве пара продуктами сгорания. Вода, подаваемая в отдельно расположенную емкость, подвергается постоянному нагреву, в результате чего она переходит в парообразное состояние. Пар перемещается по трубам змеевика, где омывается горячими продуктами сгорания, смешанными с воздушными массами для более простого продвижения. В зависимости от необходимого количества получаемого разогретого пара, в камеру может быть установлено от одного до нескольких пароперегревателей.

Камера, где производится нагрев, имеет вход для продуктов сгорания и выход отработавших газов. Высота температуры перегретого пара зависит от направления его движения по отношению к продуктам горения. Так, если в системе установлены противоточные пароперегреватели, то выходная продукция имеет наибольшие показатели температуры.

Читайте также: