Прямоточный котел принцип работы
Обновлено: 18.05.2024
Котлы с принудительной циркуляцией воды
С развитием и усовершенствованием водотрубных котлов все более уменьшаются диаметр водогрейных труб и размеры самих котлов. Применение труб малого диаметра выгодно с точки зрения теплопередачи, но они оказывают большое сопротивление движению воды и пароводяной смеси, т. е. отрицательно влияют на надежность циркуляции; кроме того, очистка труб малого диаметра от накипи и отложений весьма затруднена.
Скорость естественной циркуляции воды зависит в трубах в основном от разности плотности воды и паровоздушной смеси, высоты и диаметра испарительных труб. Чем выше давление пара в котле, тем меньше разность между плотностью воды и пара, т. е. надежность циркуляции воды в трубах снижается с увеличением давления пара.
Таким образом, повышение давления пара для котлов с естественной циркуляцией и рост тепловых нагрузок и поверхностей затрудняет надежную циркуляцию воды. Стенки труб только тогда надежно выдерживают давление пара, когда они сохраняют температуру, близкую к температуре воды в них. Это условие соблюдается только при хорошем омывании стенок водой или пароводяной смесью, т. е. при надежной циркуляции воды в трубах котла. Чрезмерно малая скорость циркуляции или застой воды в трубах могут привести к быстрому перегреву их стенок, т. е. к аварии котла. Это обстоятельство привело к мысли о создании так называемой принудительной циркуляции воды в трубах.
Котлы с принудительной циркуляцией можно разделить на два основных типа: прямоточные (т. е. с кратностью циркуляции, равной единице) и с многократной принудительной циркуляцией. Кратностью циркуляции можно назвать количество циклов по замкнутому контуру, которые должна сделать вода до полного ее испарения в этом контуре.
Котлы системы «Ла-Монт» с принудительной циркуляцией воды
На морских судах получили некоторое распространение котлы системы «ЛаМонт» с многократной принудительной циркуляцией.
Паропроизводительность главных судовых котлов типа «Ла-Монт» достигает 45-60 т/ч и более, а параметры пара-до 10 МПа и более при температуре перегретого пара до 500°С. Однако широкого распространения главные котлы не получили из-за высокой стоимости и сложности конструкции. Малые котлы с принудительной циркуляцией успешно применяют на теплоходах в качестве вспомогательных и утилизационных.
Простейшая схема прямоточного котла с принудительной циркуляцией воды типа «Ла-Монт» представлена на рис. 9.51.
Сравнительно небольшой пароводяной барабан 1 вынесен за пределы газохода 4 и служит только для сбора пароводяной смеси и ее сепарации, поэтому он не подвергается действию газов с высокой температурой.
Питательная вода подается в барабан 1 питательным насосом 6 через экономайзер 3, помещенный в последнем газоходе, в зоне наиболее низкой температуры газов. Особые циркуляционные насосы 13 (один из них резервный) принимают воду из барабана и подают ее через раздаточный коллектор 14 в параллельно включенные змеевики 12 топочных экранов и в пакеты змеевиков 9 конвективной поверхности нагрева.
Насыщенный пар из барабана 1 поступает в пароперегреватель 7, помещенный в среднем газоходе, и далее в виде перегретого пара по трубопроводу 8 направляется к механизмам (направление потока пара и воды во время работы котла показаны сплошными, а при пуске - пунктирными стрелками).
Рис. 9.51. Прямоточный котел «Ла-Монт» с принудительной циркуляцией воды: 1 - пароводяной барабан; 2 - магистраль насыщенного пара к потребителям; 3 - водяной экономайзер; 4 - корпус (бочка) газохода; 5 - проходной клапан; 6 - питательный насос котла; 7 - пароперегреватель; 8 - магистраль перегретого пара; 9 - змеевики конвективной поверхности нагрева; 10, 11 - проходные клапана; 12 - змеевики топочного экрана; 13 - циркуляционные насосы; 14 - распределительный коллектор.
При растопке котла во избежание пережога через трубы экономайзера и пароперегревателя, циркулирует вода. При этом открывают клапаны 10, 11 и закрывают клапан 5, предварительно наполнив котел водой до рабочего уровня. Когда давление пара превышает атмосферное, клапаны 10 и 11 перекрывают и включают пароперегреватель и экономайзер.
Насыщенный пар для хозяйственно-бытовых нужд отбирается из барабана 1 котла по магистрали 2.
Для равномерного распределения по параллельно включенным трубам в распределяющих коллекторах предусмотрены дроссельные шайбы или штуцера. Это позволяет выравнивать расход воды через отдельные трубы и пакеты вне зависимости от собственного гидравлического сопротивления и проводить его в соответствии с количеством тепла, получаемом трубами.
Кратность циркуляции в котлах «Ла-Монт» составляет 6-8, т.е. количество воды, проходящее по контуру котла за 1 ч. в 6-8 раз превышает его часовую паропроизводительность. Благодаря этому обеспечивается высокая скорость движения пароводяной смеси в трубах на всех нагрузках котла, даже при самых тяжелых условиях работы котла, на всех нагрузках перегрев труб невозможен.
На рис. 9.52 представлена схема движения воды и пара прямоточного котла с принудительной циркуляцией более сложной конструкции класса «Ла-Монт». В этом варианте схемы, как и в первой, пароводяной барабан вынесен из зоны высоких температур продуктов сгорания. Вода из пароводяного барабана, циркуляционным насосом подается к кипятильным трубам. Для распределение воды между трубами они подключены к коллекторам с помощью дроссельных шайб, отверстия в них таковы, что каждая труба получает воду в количестве, в 8 раз превышающем количество получаемого в ней пара. Благодаря этому обеспечивается высокая скорость движения пароводяной смеси в трубках на всех нагрузках котла и даже при самых тяжелых условиях работы котла перегрев труб невозможен. Однако, несмотря на преимущества, применение принудительной циркуляции, дроссельные шайбы и циркуляционный насос являются дополнительными источниками отказов котла.
Рис. 9.52. Прямоточный котел «Ла-Монт» с принудительной циркуляцией воды: 1 - трубопровод насыщенного пара; 2 - водяной экономайзер; 3 - регулятор питания котла; 4, 10 - вторая и первая парообразующие секции; 5 - рециркуляционная магистраль экономайзера; 6 - пароперегреватель; 7, 8 - входной и выходной коллекторы пароперегревателя; 9 - магистраль подвода пара к циркуляционному насосу; 11 - топка котла; 12, 16 - трубы второй и первой парообразующих секций; 13 - распределительный коллектор экрана задней стенки топки; 14 - клапан рециркуляции экономайзера; 15 - трубы экрана задней стенки топки; 17 - трубы пароперегревателя; 18 - трубы экономайзера; 19 - распределитель питательной воды в пароводяном барабане 25; 20 - парозаборное устройство; 21 - дефлектор; 22 - отбойныЙ лист; 23 - перегородка; 24 - дырчатый лист; 25 - пароводяной барабан; 26 - трубопровод всасывания циркуляционного насоса; 27 - коллектор экрана задней стенки топки; 28 - привод циркуляционного насоса; 29 - дифференциальный манометр; 30 - циркуляционный насос; 31 - патрубок раздачи; 32 - главный распределительный коллектор.
Принято считать, что применение принудительной циркуляции позволяет уменьшить накипеобразование в трубах, а также сократить время ввода котла из холодного состояния. Благодаря выравниванию температуры металла труб, конструкция котла подвергается меньшим температурным напряжениям. Кроме того, поскольку прогиб труб не оказывает влияние на процессы циркуляции, компоновка конструкции котла может быть различной.
Рис. 9.53. Общий вид вспомогательного котла «Ла-Монт»: 1 - электрофорсуночный агрегат; 2 - распорные штанги; 3 - питательные клапана; 4 - водомерная колонка; 5 - главный паровой стопорный клапан; 6 - регулятор питания; 7 - дымоотводная камера; 8 - змеевики испарительной части; 9 - верхний коллектор; 10- дымоотводный колпак; 11 - нижний коллектор; 12- экранный змеевик охлаждения топки; 13 - воздушная рубашка; 14 - топка; 15 - изоляция корпуса котла.
Водотрубный котел «Лефлера» с принудительной циркуляцией пара
На морских судах существуют котлы не только с принудительной циркуляции воды, но и с принудительной циркуляцией пара. К котлам с принудительной циркуляцией пара относится котел «Лефлера», схема которого представлена на рис. 9.54. Насыщенный пар из пароводяного коллектора 4 нагнетается компрессором 5 через радиационный 6 и конвективный 7 пароперегреватели.
Рис. 9.54. Котел «Лефлера»: 1 - воздухоподогреватель; 2- трубопровод подвода перегретого пара к потребителям; 3 - питательный насос; 4 - пароводяной коллектор; 5 - компрессор; 6, 7 - радиационный и конвективный пароперегреватели; 8 - водяной экономайзер; 9, 10 - магистраль возврата пара.
Часть перегретого пара по магистрали 2 направляется к потребителям, а остальной пар по магистрали 9 или 10 возвращается в пароводяной коллектор 4. По магистрали 9 пар нагнетается таким образом, что барботирует через воду в паровом коллекторе котла. Теплоту перегрева этой части пара используют для испарения воды и получения насыщенного пара. По магистрали 10 пар поступает в пароводяной коллектор котла над уровнем воды вместе с питательной водой из экономайзера.
Тепло топочных газов передается пару циркулирующему в трубах поверхностей нагрева (в отличие от других типов котлов, где тепло передается пару и воде). Так как вода испаряется в пароводяном коллекторе котла, который не подвержен непосредственному подогреву продуктами сгорания, чистота питательной воды не является важным показателем, так как образование накипи не происходит.
Термомасляный котел с принудительной циркуляцией рабочей среды
К котлам с принудительной циркуляцией рабочей среды можно отнести и термомасляные котлы. Котельная установка включает два агрегата: вспомогательный и утилизационный. Рассмотрим конструкцию и принцип работы термомасляных котлов, изготовленных фирмой «Рейнсталь». Особенность котлов состоит в том, что в них вместо обычной воды используется специальный теплоноситель - термомасло типа «Жилотерм» очень высокого качества. Вспомогательный и утилизационный котлы имеют искусственную циркуляцию, создаваемую специальным насосом термомасла.
Рис. 9.55. Термомасляный котел с принудительной циркуляцией рабочей среды: 1 - верхняя часть змеевика 4; 2 - форсунка котла; 3 - вход термомасла в змеевик 5; 4 - внутренний змеевик; 5 - наружный змеевик; 6 - дымоход; 7 - разреженный участок для прохода дымовых газов; 8 - труба выхода горячего термомасла; 9 подвод воздуха к форсунке; 10 - топка котла; 11 - корпус котла с изоляцией.
На рис. 9.55 показана схема конструкции вспомогательного котла с термомасляным теплоносителем. Поверхность нагрева (она составляет 77 м2) скомпонована конструктивно в виде змеевиков наружного 5 и внутреннего 4. Котел имеет форму цилиндра диаметром 2250 мм и высотой 3045 мм, в верхней части которого размещена форсунка 2 для сжигания мазута, воздух к форсунке подводится по каналу 9.
Термомасло поступает сверху по трубам 3 и по наружному змеевику 5 движется вниз и далее к внутреннему змеевику 4, в котором оно имеет восходящее движение к верхним элементам 1 змеевика 4, и затем поступает в выходную трубу 8. Змеевики 5 по всей высоте цилиндра образуют сплошную стенку, а внутренние змеевики 4 в нижней части имеют разреженный участок 7, образующий проход для дымовых газов. Продукты сгорания, образовавшиеся в топке 10, поступают в кольцевое пространство, образованное сплошными стенками змеевиков 4 и 5, а в верхней части котла газы поворачивают вниз и движутся в кольцевом пространстве между наружными змеевиками 5 и корпусом котла 11. Отводятся газы в дымоход 6.
На рис. 9.55 показано стрелками движение дымовых газов. Таким образом, трубы змеевика 5 омываются газовым потоком с двух сторон и имеют только конвективный теплообмен, а змеевики 4 воспринимают лучистое тепло из топки 10 и частично конвективное тепло со стороны кольцевого пространства между змеевиками 4 и 5. Трубы змеевиков выполнены сварной конструкцией без фланцевых соединений.
Температура термомасла на входе в котел составляет 140°С, а на выходе из него 180°С. Давление термомасла в змеевиках, создаваемого насосом около 1,0 МПа. Количество масла в котле 1,27 м 3 (1280 кг).
Утилизационный котел в этой установке также змеевиковой конструкции. Принципиальная схема термомасляного котла и его системы показана на рис. 9.56.
Рис. 9.56. Принципиальная схема термомасляного котла: 1 - корпус термомасляного котла; 2 - наружный змеевик; 3 - внутренний змеевик; 4 - форсунка; 5 - датчик температуры; 6 - трехходовой электромагнитный клапан; 7 - холодильник масла; 8 - датчик давления масла в системе; 9 - трехходовой электромагнитный клапан; 10 - цистерна пополнения утечек; 11 - фильтр; 12 - насос пополнения цистерны утечек; 13 - датчик потока масла; 14- циркуляционные масляные насосы; 15 - танк запасного масла; 16 - охлажденный теплоноситель от потребителя.
Прямоточный котел
Принцип его действия основан на полном испарении воды, которое происходит во время ее прямоточного прохождения через испарительную поверхность. Питательный насос подает воду в экономайзер и далее в подъемные трубы и змеевики, которые находятся в топке. Эти змеевики и трубы и есть испарительная поверхность. В них вода испаряется, и при выходе из змеевиков уже испаряется ее остаток и происходит перегревание пара. Содержание пара в воде доходит до 95%. Это переходная зона с высоким теплонапряжением, и змеевики располагают иногда не в самой топке, а в газоходах. Окончательный перегрев пара происходит после переходной зоны в перенагревателях (радиационном или конвективном). В прямоточном котле нет барабана и опускных труб, это экономит металл на его изготовление и делает применение экономически выгодным. Но в воде, работающей в прямоточном котле, содержатся различные соли, которые оседают на внутренней поверхности труб-змеевиков и на лопатках рабочего колеса турбины, куда они попадают с паром. Это понижает эффективность работы турбины. Чтобы как-то снизить это влияние, вода проходит специальную водоподготовку. Значительный недостаток прямоточного котла – это большой расход энергии, необходимый для работы питательного насоса. Для использования прямоточных котлов на тепловых электростанциях воде необходима дополнительная химическая очистка, что увеличивает затраты. Поэтому более эффективны прямоточные котлы на конденсационных электростанциях, так как их питает уже обессоленная вода. Первый прямоточный котел в России появился в 1932 г. Это был еще опытный вариант, сконструированный в Бюро прямоточного котлостроения. Конструктор – Л. К. Рамзин. Этот первый котел имел горизонтальные змеевики, производительность пара – 3,6 т/ч, давление пара – 14,1 Мн/м 2 . Первый промышленный прямоточный котел был построен в России в 1933 г., производительность его пара была 200 т/ч.
В зарубежных странах используются прямоточные котлы Бенсона, имеющие вертикальные подъемные трубы, котлы Зульцера, имеющие вертикальные змеевики, в которых вода совершает подъемно-опускное движение.
Современные прямоточные котлы имеют давление 25,5 Мн/м 2 (255 кгс/см 2 ), производительность пара – 950—2500 т/ч, температуру первично перегретого пара – 560—580 °С, вторично перегретого пара – 570 °С.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Котёл из Копенгагена
Котёл из Копенгагена Ни одна из реликвий древней Европы не вызвала в своё время столько споров, как знаменитый серебряный котёл, хранящийся ныне в Национальном музее Копенгагена (Дания). Его иногда называют кельтским «котлом изобилия». Он был найден разобранным на
Котел, чаша
Котел, чаша Ритуальный котел (Китай, 800 год до н. э.)Карл Юнг рассматривает чашу как женский символ, который принимает и отдает. С другой стороны, чаша может быть символом тяжелой судьбы («горькая чаша»). Так называемая отравленная чаша обещает надежду, но приносит
Водотрубный котел
Водотрубный котел Водотрубный котел – паровой котельный агрегат, конструктивно соединенный в единое целое комплекс устройств, предназначенный для получения пара под давлением или горячей воды за счет сжигания различного вида топлива. Водотрубный котел является одним
Котел
Котел Котел – устройство, осуществляющее образование насыщенного или перегретого пара.Согласно классификации различают котлы следующих видов: 1) водотрубные котлы; суть их заключается в том, что внутри трубы находятся вода и пароводяная смесь, а дымовые газы
Прямоточный котел
Прямоточный котел Принцип его действия основан на полном испарении воды, которое происходит во время ее прямоточного прохождения через испарительную поверхность. Питательный насос подает воду в экономайзер и далее в подъемные трубы и змеевики, которые находятся в
Котел
Котел Заготовка деталейРабота по постройке котла делится на три части: изготовление котла с жаровой трубой и топкой, изготовление арматуры котла и изготовление колес и подшипников. Для цилиндра котла (рис. 4) из листовой меди или железа толщиной 0,75—1,5 мм вырезается
Паровой котел
Паровой котел предназначен для получения водяного пара обычно высокого давления и температуры. Так как тепловые электрические станции в подавляющем большинстве случаев имеют весьма большую мощность (порядка многих десятков, а зачастую и сотен, тысяч киловатт), то для их работы требуется очень много пара. Поэтому современные паровые котлы электрических станций имеют большую паропроизводительность, т. е. с их помощью можно получить много тонн пара в час. Многие паровые котлы мощных электрических станций имеют паропроизводительность 200 и даже более тонн пара в час.
Котел высокого давления с такой большой паропроизводительностью потребляет очень много топлива. Если в качестве топлива используется, например, бурый уголь Подмосковного бассейна, то его потребуется около 65 тонн в час, что составит около 65 двухосных саморазгружающихся вагонов в сутки. Такой котел (или, точнее сказать, котельная установка) весит около тысячи тонн и стоит несколько миллионов рублей. Котельная установка включает большое число различных устройств и механизмов и для размещения ее необходимо большое многоэтажное помещение.
Много сложных вопросов должно быть решено для обеспечения хорошей, надежной работы котельной установки. К числу таких вопросов, в частности, относятся: правильная организация процесса сжигания топлива, позволяющая с высокой экономичностью использовать низкосортные сорта топлива; предварительная очистка подаваемой в котел воды, в результате которой сводятся к минимуму отложения солей при испарении и унос солей с паром в тепловой двигатель ( паровую турбину ); улавливание золы из дымовых газов — вопрос, имеющий исключительно важное значение при сжигании топлива в виде пыли, и многие другие. Ещё в советское время Энергетический институт Академии наук СССР работал над проблемой комбинированного производства не только электрической энергии и тепла для отопительных нужд, но также и высококалорийного газа для бытового потребления и промышленности.
Современные паровые котлы электрических станций можно разделить на два основных вида: котлы с естественной циркуляцией и котлы с принудительной циркуляцией; среди котлов второго типа на электростанциях России наибольшее распространение получили так называемые прямоточные котлы.
Принцип работы котла с естественной циркуляцией легко себе представить с помощью рисунка ниже. В барабан котла, представляющий собой стальной цилиндр, рассчитанный на высокое давление, непрерывно подводится питательная вода, предназначенная для образования из нее пара. Барабан имеет систему опускных (холодных) и подъемных (обогреваемых) трубок. Тепло, образовавшееся в результате сжигания топлива , подводится к подъемным (обогреваемым) трубкам, одна из которых показана на рисунке:
В результате подвода тепла вода в этой трубке испаряется — образуется насыщенный пар. Так как удельный вес пара во много раз меньше веса воды, то образовавшийся в подъемной трубке пар поднимается и заполняет объем барабана над уровнем питательной воды. На место испарившейся воды поступает новая ее порция через опускные необогреваемые трубки. Таким образом, через систему опускных и подъемных трубок происходит непрерывная циркуляция воды и пара, возникающая вследствие разности удельных весов воды и
именуется естественной, откуда возникло и наименование котла. Насыщенный пар, поступающий в барабан, непрерывно отводится из него, а вода подается и, таким образом, уровень питательной воды в барабане поддерживается постоянным.
На рисунке ниже представлена принципиальная схема современной котельной установки с естественной циркуляцией большой паропроизводительности. Топливо (обычно размолотый порошкообразный уголь) и необходимый для его сгорания воздух подаются через форсунки в топку котла. Образовавшиеся в результате горения топлива газы следуют по пути, указанному на рисунке ниже пунктирной линией, отсасываются дымососом (не показанном на схеме) и выбрасываются в атмосферу. Из котла продукты сгорания выходят уже охлажденными, так как тепло, выделившееся при сгорании топлива, в своей большей части передается воде и пару.
Питательная вода (конденсат) поступает в подогреватель, а затем в барабан котла. Барабан котла снабжен необогреваемыми, расположенными вне пределов топки опускными трубами и подъемными, обогреваемыми трубами. В результате естественной циркуляции, происходящей, как сказано выше, вследствие разности удельных весов воды п насыщенного пара, в барабан непрерывно поступает насыщенный пар. Из барабана насыщенный пар поступает в пароперегреватель, в котором благодаря дальнейшему подводу тепла нагревается и превращается в перегретый пар. Перегретый пар из пароперегревателя подается к тепловому двигателю ( паровой турбине ). Воздух, необходимый для горения топлива, предварительно нагревается в воздухоподогревателе .
Обогреваемые подъемные трубы, в которых происходит собственно процесс парообразования, как это видно из рисунка ниже, расположены вдоль стенок топочной камеры. Они обогреваются в основном за счет излучения и называются экранными поверхностями нагрева . В современных котельных агрегатах высокой производительности основная часть кипятильных труб, т. е. труб, в которых из воды образуется пар, устанавливается по стенкам топки, образуя большую экранную поверхность. Именно такой тип котельной установки, именуемый установкой экранного типа, представлен на рисунке:
Широкое распространение котельных установок экранного типа объясняется их значительными преимуществами. Дело в том, что температура внутри топочной камеры современного, мощного котельного агрегата достигает 1500 °С и более. Такая высокая температура действует разрушающе на стенки топочной камеры, несмотря на то, что они всегда выполняются из огнеупорного материала , большей частью из огнеупорного кирпича; кроме того, плавящаяся при таких температурах зола топлива оказывает разъедающее действие на огнеупорный кирпич. Возникает необходимость защиты стен топочной камеры. Наиболее удачным способом защиты является устройство экранных поверхностей, предохраняющих стенки топки от разрушающего воздействия высокой температуры и плавящейся золы топлива.
Подогреватель поступающей в котел воды (или, как его называют, экономайзер ) и пароперегреватель в отличие от испарительных (экранных) труб работают по прямоточному принципу. Это отличие заключается в том, что для превращения в пар всей заполняющей испарительные трубы воды эта последняя должна несколько раз протечь через испарительные трубы, т. е. мы сталкиваемся здесь с так называемой многократной циркуляцией, в то время как через водяной подогреватель или пароперегреватель вода или пар проходят 1 раз.
Как уже было сказано выше, из котлов с принудительной циркуляцией большое применение нашли прямоточные котлы.
Принцип устройства прямоточного котла весьма прост. В принципе, прямоточный котел представляет собой обогреваемый змеевик, в один конец которого подается вода, а из другого конца непрерывно поступает перегретый пар. Схема прямоточного котла представлена на рисунке ниже. Она настолько проста, что не требует специальных пояснений.
В этом случае вода или пар протекают через трубы котельной установки благодаря напору, создаваемому насосом. Естественная циркуляция здесь вообще отсутствует, в силу чего прямоточные котлы именуются также котлами с принудительной циркуляцией.
Основное отличие между современными крупными котельными установками с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией (в частности, прямоточными) сводится к устройству испарительной поверхности (экранной поверхности) и к отсутствию барабана у прямоточного котла.
По трубам экранной поверхности прямоточного котла вода и пар движутся за счет работы насоса. В котле же с естественной циркуляцией движение воды и пара по трубам экранной поверхности происходит вследствие разности удельных весов воды и пара. Что касается прочих элементов котельной установки (водяного подогревателя, пароперегревателя, воздушного подогревателя, топки), то они по существу одинаковы у обоих типов котлов.
Благодаря отсутствию барабана и необогреваемых труб экранной поверхности нагрева расход металла на прямоточный котел при прочих равных условиях меньше, чем на котел с естественной циркуляцией. Это является преимуществом прямоточных котлов перед котлами барабанными (с естественной циркуляцией). Кроме того, следует иметь в виду, что котельные установки с естественной циркуляцией практически могут быть использованы только в том случае, когда давление воды не превышает так называемого критического давления, равного для воды примерно 226 атмосферам. С понятием критического давления (критического состояния) читатель бесспорно знаком из курса физики. Здесь мы отметим только, что при давлениях, больших, чем критическое (т. е. для воды при давлениях, больших 225,65 атмосферы) , само понятие «испарение» теряет смысл, так как при этих условиях уничтожается различие между жидкостью и паром. Поэтому принцип естественной циркуляции, основанный на значительной разнице удельных весов между насыщенным паром и кипящей жидкостью, не может быть использован в так называемой надкритической области, т. е для водяного пара при давлениях выше 226 атмосфер. Естественно, что котлы, рассчитанные на выработку пара сверх-критического давления, должны быть котлами с принудительной циркуляцией.
К недостаткам прямоточных котлов по сравнению с барабанными котлами следует отнести особо высокие требования к качеству питательной воды, предъявляемые эксплуатацией прямоточных котлов. Кратко поясним сказанное. Для того чтобы любой котельный агрегат работал надежно и длительно, без аварий, нельзя допускать отложения сколько-нибудь значительного количества солей (накипи) на внутренней поверхности обогреваемых труб. Когда труба, например, экранной поверхности свободна от накипи, тогда, несмотря на высокую температуру в топке, температура стенки трубы не делается слишком высокой, так как труба энергично охлаждается протекающим внутри ее потоком воды или пара. Если же внутри трубы образуется значительный слой накипи, отличающейся плохой проводимостью тепла, охлаждение стенки трубы водой или паром делается в несколько раз меньшим, температура стенки резко повышается и она может через сравнительно короткое время перегореть, что приведет к необходимости остановки и охлаждения котла для ремонта (после ремонта делают также в некоторых случаях делают щелочение и кислотную промывку котла ).
Что представляет собой накипь, образующаяся в котельных трубах и как она возникает? Накипь представляет собой отложение солей на внутренней поверхности труб и возникает она вследствие того, что питательная вода, подаваемая в котельную установку, в том или ином количестве, обязательно содержит в себе в растворенном виде различные соли. Образующийся вследствие испарения воды пар обычно уносит с собой сравнительно небольшое количество солей, большая же часть солей остается в еще не испарившейся воде. Таким образом, содержание солей, отнесенных на 1 литр воды (солесодержание воды, измеряемое обычно количеством миллиграммов солей, растворенных в 1 литре воды), по мере испарения воды и образования пара, непрерывно увеличивается. Чем меньше остается не испарившейся еще воды, тем больше содержание в ней солей. При испарении оставшейся воды высокого солесодержания большая часть солей переходит из растворенного состояния в твердое и отлагается на внутренней поверхности труб. Из сказанного следует, что отложение солей должно происходить главным образом в испарительных трубках в конце процесса парообразования. Очевидно, что для уменьшения возможного отложения накипи следует снижать количество солей, растворенных в питательной воде.
В прямоточном котле, работающем по схеме, представленной на рисунке выше, почти все соли, вносимые с питательной водой (за исключением солей, уносимых паром), должны отложиться па поверхностях нагрева испарительной зоны. Для того чтобы отложение солей происходило не слишком быстро, прямоточные котлы питают только конденсатом с весьма малым солесодержанием. Кроме того, для увеличения надежности и срока безостановочной работы котла прибегают к специальным мероприятиям. К числу таких мероприятий принадлежат, в частности, периодические промывки котла слабым раствором кислоты.
Требования, предъявляемые к питательной воде барабанных котлов, несколько меньше. Это объясняется следующим. В результате многократной циркуляции в испарительных трубах и в барабане котла образуется вода (котловая вода), обладающая значительно большим солесодержанием, чем питательная вода на входе в котел. Солесодержание котловой воды все время увеличивается вследствие непрерывно происходящего испарения, несмотря на безостановочную подачу в барабан котла подогретой питательной воды, обладающей значительно меньшим солесодержанием. Однако солесодержание котловой воды легко поддержать на неизменном уровне, не допуская его дальнейшего увеличения. Для этого достаточно производить непрерывный или периодический выпуск котловой воды из барабана (устроить так называемую продувку котла) с таким расчетом, чтобы количество солей, вносимых в котельный агрегат с питательной водой, в единицу времени было бы равно количеству солей, выбрасываемых из котельного агрегата за то же время с продувочной водой. Очевидно, что количество продувочной воды, выпускаемой из котла, например, в час, будет во столько раз меньше количества питательной воды, подаваемой за час в котел, во сколько раз солесодержание котловой воды больше солесодержания питательной воды. В современных мощных барабанных котлах в большинстве случаев применяют непрерывную продувку.
С целью улучшения водного режима прямоточного котла, увеличения надежности и длительности непрерывной его работы в последние годы делаются попытки выполнения так называемых сепараторных прямоточных котлов. Отличие сепараторного прямоточного котла от обычного прямоточного котла заключается в том, что в первом, в конце зоны испарения, устанавливается сепаратор — устройство, позволяющее отделить воду от пара. Таким образом, влажный пар (т. е. смесь сухого насыщенного пара и кипящей воды), имеющий уже весьма малую долю влаги, поступает в сепаратор. В сепараторе влага, содержащаяся в паре и обладающая тем большим солесодержанием, чем меньше ее количество, отделяется от пара и может быть выброшена из котла путем непрерывной продувки сепаратора. Если бы сепаратор мог отделить всю влагу, а эта последняя целиком удалялась бы, то отложений на стенках труб прямоточного котла практически не было бы вообще, как и на ленте 12Х18Н10Т цена.
Нет сомнения в том, что прямоточные котлы с сепараторами пара имеют большую перспективу развития. К сожалению, создание сепаратора, обладающего высоким К.П.Д. по влагоудалению, является делом нелегким. Также сложным делом является регулирование работы такого котла. Кроме того, расход металла на сепараторный прямоточный котел значительно повышается.
Котлы с естественной циркуляцией и прямоточные котлы, как сказано выше, имеют свои преимущества и недостатки.
Прямоточный котёл
прямоточный котёл — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN concurrent boileronce through boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл Бенсона — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Benson boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл с комбинированной циркуляцией — (с сепаратором после водяного экономайзера и циркуляционными насосами перед топочными экранами) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN once through, combined circulation boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл со сверхкритическими параметрами пара — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN supercritical once through boiler … Справочник технического переводчика
Прямоточный котёл
Парогенера́тор — аппарат или агрегат для производства водяного пара, используемого в качестве рабочего тела в паровых машинах, теплоносителя в системах отопления, и в технологических целях в химической и пищевой промышленности.
В зависимости от области применения, парогенераторы делятся на виды:
-
, в которых пар получают за счёт тепла сжигаемого органического топлива. Они делятся на жаротрубные и водотрубные.
- В жаротрубных паровых котлах горячие продукты сгорания топлива проходят по трубам, погружённым в замкнутый объём нагреваемой воды, при температуре кипения и докритическом давлении (до 22,064 МПа) в том же объёме образуется т.н. насыщенный пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкой фазой (водой). В качестве источников рабочего тела паровых машин эти котлы использовались до 30-х годов, а в локомотовах — до середины XX в.
- В водотрубных парогенераторах, также называемых прямоточными котлами, вода под высоким давлением поступает в трубчатый змеевик, нагреваемый за счёт сжигания топлива. Проходя по нему, вода нагревается и испаряется. Этот тип парогенератора с 30-х годов XX в. вытесняет жаротрубные при строительстве тепловых электростанций благодаря ряду преимуществ:
- в единицу времени нагревается только то количество воды, которое необходимо для производства заданного расхода пара, что позволяет оперативно изменять расход пара и, соответственно, затрат топлива при изменениях электронагрузки в суточном графике электростанции;
- прямоточный котёл позволяет получать пар с закритическими параметрами — давлением свыше 22,064 МПа, и температурой свыше 374°C, недостижимыми в жаротрубных парогенераторах;
- при накоплении накипи в змеевике его можно заменять, что требует значительно меньше затрат и времени, чем работы по удалению накипи из жаротрубного котла.
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Прямоточный котёл" в других словарях:
прямоточный котёл — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN concurrent boileronce through boiler … Справочник технического переводчика
Прямоточный котёл — Паровой котёл, в котором полное испарение воды происходит за время однократного (прямоточного) прохождения воды через испарительную поверхность нагрева. В П. к. вода с помощью питательного насоса подаётся в Экономайзер, откуда поступает в … Большая советская энциклопедия
прямоточный котёл Бенсона — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Benson boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл с комбинированной циркуляцией — (с сепаратором после водяного экономайзера и циркуляционными насосами перед топочными экранами) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN once through, combined circulation boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл со сверхкритическими параметрами пара — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN supercritical once through boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл
прямоточный котёл — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN concurrent boileronce through boiler … Справочник технического переводчика
Прямоточный котёл — Паровой котёл, в котором полное испарение воды происходит за время однократного (прямоточного) прохождения воды через испарительную поверхность нагрева. В П. к. вода с помощью питательного насоса подаётся в Экономайзер, откуда поступает в … Большая советская энциклопедия
прямоточный котёл Бенсона — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Benson boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл с комбинированной циркуляцией — (с сепаратором после водяного экономайзера и циркуляционными насосами перед топочными экранами) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN once through, combined circulation boiler … Справочник технического переводчика
прямоточный котёл со сверхкритическими параметрами пара — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN supercritical once through boiler … Справочник технического переводчика
Модификации и преимущества прямоточных котлов
![Модификации и преимущества прямоточных котлов]()
Прямоточные паровые котлы используются в промышленном производстве для генерации пара в различных технологических целях. Их основной отличительной особенностью является отсутствие барабана. Принцип действия прямоточных котлов основан на полном испарении воды или другой жидкости в процессе ее прохождения через испарительную поверхность. Таким образом, не совершая движения по кругу, вода испаряется и превращается в пар в течение одного хода.
При такой конструкции жидкость поступает в экономайзер с помощью специального насоса, где происходит процесс ее подогрева до температуры насыщения. После этого вода попадает на испарительную поверхность. Испарительной поверхностью являются змеевики и подъемные трубы, в которых и происходит генерация пара и испарение водного остатка. Схема прямоточных котлов не предусматривает четкого разделения между экономайзерной, испарительной и пароперегревательной поверхностями. В процессе изменения характеристик воды, топлива и воздуха, соотношение площадей этих поверхностей изменяется. Конструкция большинства таких агрегатов подразумевает наличие промежуточного перегревателя, с помощью которого пар, поступающий из турбинной установки, проходит повторную процедуру нагревания.
По причине того, что прямоточный паровой котел не имеет барабана, он вырабатывает значительно меньшее количество объема рабочего тепла. Поэтому при его использовании на предприятии требуется максимально отлаженная подача воды, топлива и воздуха. Кроме того, применение такой конструкции становится экономически выгодным, так как нет необходимости в расходах на металл, из которого изготавливается барабан.
Использование прямоточных паровых котлов на заводах требует особенного внимания к качеству питательной воды. Вода имеет в своем составе различные соли и микроэлементы, которые оседают на стены труб и постепенно приводят к образованию накипи. Даже минимальное количество солевых образований способно значительно уменьшить производительность и в дальнейшем привести к неисправности всей конструкции. Поэтому в обязательном порядке необходимо проводить специальную водоподготовку, нейтрализующую воздействие негативных микроэлементов.
Модификациями промышленных котлов, не имеющих барабана, являются:- котлы с высоким давлением;
- котлы со средним давлением;
- котлы с низким давлением.
Для увеличения мощности и паропроизводительности, прямоточные котлы должны быть многовитковыми. Витки располагаются в виде змеевиков, поэтому им можно придать удобную форму для размещения агрегата в котельной. Кроме того, согласно правилам, помещение под такой тип котла не должно обладать какими-либо специально предусмотренными характеристиками. Требования по технадзору и эксплуатации значительно снижены, что создает дополнительное удобство при использовании таких котлов на заводах.
Читайте также:
