Поверхности нагрева котлов: экранные и конвективные

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 . Паровые котлы, сжигающие твердые и жидкие топлива, должны оборудоваться, как правило, комплексной системой очистки, включающей установку различных средств очистки отдельных поверхностей нагрева. Необходимость применения очистки той или иной поверхности нагрева определяется в каждом конкретном случае из условия обеспечения эксплуатационно чистого состояния поверхности и выдерживания при работе котлов требований действующих «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей».

1.2 . В качестве основных эксплуатационных средств очистки рекомендуется использовать аппараты паровой, водяной обдувки и газоимпульсные устройства очистки, различное сочетание которых позволяет в большинстве случаев создать комплексную систему очистки котлов при сжигании любых видов топлива.

В дополнени е или взамен указанных средств очистки, в случае невозможности или нецелесообразности их применения, можно рекомендовать также использование устройств стационарной паровой («пушечной») обдувки, установок дробевой очистки и устройств акустической очистки.

1.3 . Для очистки топочных экранов ( испарительных и перегревательных радиационных поверхностей нагрева) котлов, сжигающих твердые топлива, следует, как правило, применять аппараты водяной обдувки. Аппараты паровой обдувки целесообразно использовать лишь для очистки тех зон топочной камеры, где температура металла стенок труб превышает допустимую по условиям надежности экранных труб при водяной обдувке.

1.4 . Для очистки полурадиационных ( ширмовых) и расположенных в поворотном газоходе конвективных поверхностей нагрева котлов, сжигающих твердые и жидкие топлива, следует использовать в основном аппараты паровой обдувки либо устройства газоимпульсной очистки. Последние рассчитаны на удаление сыпучих и рыхлых (слабосвязанных) золовых отложений. Для топлив, дающих плотные (связанные) отложения (как, например, канско-ачинские бурые угли), предпочтительней установка аппаратов паровой обдувки.

При сжигании твердых топлив для локальной очистки указанных поверхностей нагрева в зонах интенсивного загрязнения (в основном в местах, труднодоступных для аппаратов паровой обдувки) можно рекомендовать дополнительную установку устройств «пушечной» обдувки. Для периодической очистки может быть рассмотрено применение в опытном порядке и аппаратов водяной обдувки.

1 .5 . Для очистки конвективных поверхностей нагр ева, расположенных в вертикальной шахте (пароперегревателей, водяных экономайзеров), на котлах, сжигающих большинство твердых топлив, предпочтительней установка аппаратов паровой обдувки либо устройств газоимпульсной очистки.

На котлах, сжигающих малозольные твердые топлив а, дающие сыпучие и рыхлые отложения золы, газомазутных котлах возможно применение и установок дробевой очистки. Дробевую очистку следует также применять для трубчатых воздухоподогревателей. В качестве альтернативного решения (преимущественно для котлов малой и средней мощности) может рассматриваться применение устройств акустической очистки.

1 .6 . Регенеративные воздухоподогреватели (РВП) следует очищать аппаратами паровой обдувки или устройствами газоимпульсной очистки.

2. ТИПЫ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ОЧИСТКИ

2. 1 . Аппараты водя ной обдувки

2. 1 . 1 . Аппараты водяной обдувки могут примен яться на котлах , сжигающих твердые топлива, для очистки испарительных и перегревательных радиационных поверхностей нагрева, выполненных в виде настенных и двусветных топочных экранов, с температурой металла в зоне водяной обдувки не более 520 °С при применени и низколегированных сталей и не более 440 °С при применении малоуглеродистых сталей. Под последней понимается максимальная расчетная температура наружной поверхности экранных труб в зоне обдувки.

В зонах топочной камеры с более высокой температурой металла экранных труб, а также для полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева водяная обдувка может применяться только в опытном порядке.

2 .1.2 . В качестве об дувочного агента следует использовать техническую воду с температурой не более 60 °С и давлением 1 — 2 МПа.

2. 1 .3 . Рекомендуется использовать следующ ие основные типы аппаратов водяной обдувки:

маловыд в ижные аппараты (с вводом сопловой головки в топку и ходом до 1 м), которые работают по схеме «на себя» и вращательно-поступательным движением сопла обеспечивают на топочном экране спиральный след струи;

дальнобойные аппараты (с невыдвигаемой в топку сопловой головкой), которые колебательным движением в горизонтальном направлении с одновременным вертикальным смещением сопла направляют струю воды через топку, обеспечивая зигзагообразный след струи на экране.

Дополнительно, для специальных применений, могут использоваться и глубоковыдвижные аппараты.

2. 1 .4 . Для котлов с глубиной топок не более 15 — 17 м в большинстве случаев может быть рекомендована установка как маловыдвижных, так и дальнобойных аппаратов. Они могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом для повышения эффективности очистки и большей полноты охвата стен топки. В последнем случае установка маловыдвижных аппаратов наиболее целесообразна в зонах интенсивного шлакования экранов, в особенности при глубине топок свыше 10 — 12 м, а также в зонах, неохватываемых струями дальнобойных аппаратов.

В топках с гладкотрубными экранами при зазоре между экранными трубами более 4 — 5 мм по условиям надежности обмуровки предпочтительней установка маловыдвижных аппаратов.

В крупногабаритных топочных камерах следует в основном применять маловыдвижные аппараты. Дополнительная установка дальнобойных аппаратов может потребоваться в случае необходимости очистки скатов холодной воронки.

Глубоковыдвижные аппараты целесообразно использо вать только для очистки зон топочных камер, труднодоступных для других типов аппаратов (в частности, для очистки узких секций, образованных двусветными экранами и ширмовыми «щеками»), а также при применении водяной обдувки для очистки трубных пучков.

2 .1.5 . Метод ы расчета и выбора схем установки апп аратов даны в РД 34.27.106-90.

2 .2 . Аппараты паровой обдувки

2.2 .1 . Аппараты паровой обдувки могут применяться на котлах, сжигающих твердые и жидкие топлива, для очистки испарительных и перегревательных радиационных поверхностей нагрева, выполненных в виде настенных топочных экранов, полурадиационных (ширмовых) и конвективных поверхностей нагрева, РВП.

2.2.2 . В качестве об дувочного агента следует использовать перегретый пар с температурой не менее 350 °С и давлением 1 — 4 МПа (в подводящих паропроводах).

2.2.3 . Рекомендуется использовать следующ ие основные типы аппаратов паровой обдувки:

для очистки топочных экранов — маловыдвижные аппараты (с ходом до 1 м) с вращательно-поступательным движением обдувочной трубы и регулированием давления пара по мере выдвижения сопловой головки, дающие спиральный след струи на топочном экране, а также аппараты, осуществляющие обдувку при вращении сопловой головки на постоянном расстоянии от топочного экрана;

для очистки ширмовых и конвективных поверхностей нагрева — глубоковыдвижные аппараты с вращательно-поступательным движением обдувочной трубы, дающие спиральный след струи в поперечных зазорах между трубами пучков;

для очистки РВП — аппараты с возвратно-поступательным перемещением многосопловой об дувочной трубы вдоль оси ротора либо с перемещением (поворотом) обдувочной трубы от центра ротора к периферии.

Дополнительно для очистки различных конвективн ых поверхностей нагрева могут быть применены глубоковыдвижные аппараты только с поступательным движением обдувочной трубы и многосопловой головкой, осуществляющие «веерную» обдувку, а также аппараты «грабельного» типа с возвратно-поступательным перемещением траверсных многосопловых головок.

2.2 .4 . Методы расчета и выбора схем установки аппаратов даны в разделе 3 .

2.3 . Устройства газоимпульсной очистки

2.3. 1 . Газ оимпульсные устройства очистки могут применяться на котлах, сжигающих твердые и жидкие топлива, для очистки полурадиационных (ширмовых) и конвективных поверхностей нагрева, РВП.

2.3.2 . В качестве рабочих агентов следует использовать горючие г азы, включая электролизный водород, давлением 0,02 — 0,6 МПа и воздух давлением 0,002 — 0,6 МПа (в подводящих трубопроводах).

2.3.3 . Для при м енения в энергетических котлах рекомендуетс я использовать устройства со стационарными импульсными камерами и постоянным источником газоснабжения по техническим документациям УралВТИ, завода «Котлоочистка» и НПО ЦКТИ.

Читать еще:  Сборка радиаторов отопления и их монтаж

2.3.4 . Методы расчета и вы б ора схем , установки аппаратов даны в разделе 4 .

2.4 . У стройства стационарной паровой («пушечной») обдувки

2 .4.1 . Устройства «пушечной» обдувки могут применяться на котлах, сжигающих твердые топлива, для очистки полурадиационных (ширмовых) и конвективных поверхностей нагрева.

2 .4.2 . Для применения на энергетических котлах следует использовать устройства по технической документации завода «Котл оочистка», в качестве обдувочного агента — перегретый пар с температурой не ниже 450 °С и давлением 4 — 10 МПа.

2.5 . У становки дробевой очистки

2.5. 1 . Установки дробевой очистки могут применяться на котлах, сжигающих жидкие и твердые топлива, для очистки конвективных поверхностей нагрева, включая трубчатые воздухоподогреватели, расположенные в вертикальных шахтах с опускным движением газов.

2.5.2 . Для применения в э н ергетических котлах рекомендуются установки с пневмотранспортом дроби по технической документации завода «Котлоочистка», использующие в качестве очищающего агента металлическую дробь эквивалентным диаметром 4 — 6 мм, для транспорта дроби — воздух давлением 0,03 — 0,1 МПа.

2 .6 . Устройст ва акустической очистки

2.6. 1 . Устройства акустической очистки могут быть рекомендованы для опытно-промышленного применения на котлах, сжигающих жидкие топлива и каменные угли, для очистки конвективных поверхностей нагрева, включая трубчатые воздухоподогреватели, расположенные в вертикальных шахтах.

2.6.2 . Д ля применения в энергетически х котлах рекомендуются устройства по технической документации НПО ЦКТИ, работающие на перегретом паре давлением 0,4 — 0,5 МПа с основной генерируемой частотой звука 30 — 130 Гц.

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР СХЕМ УСТАНОВКИ АППАРАТОВ ПАРОВОЙ ОБДУВКИ

3. 1 . Условные обозначения

А — расчетный комплекс, кг/Дж;

а — коэффициент абразивности золы, м 2 /Н;

B — расчетная эффективная ширина стру и, мм;

d — диаметр сопла в узком сечении, мм;

G — расчетный расход п ара через аппарат, кг/ с;

h — глубина трубного пучка, мм ;

K н — поправочный коэффициент на эффективный динамический напор;

K р — поправочный коэффициент на давление пара;

KR — поправочный коэффициент на геометрическую компо н овку пучка ;

KS — поправочный коэффициент на расстояние до поверх ности;

KT — поправочный коэффициент на температуру пара;

n — количество сопл в аппарате;

p — давление пара перед соплами, МПа;

Ref — расчетная эффективная дистанция обдувки (расчетный эффективный радиус действия), м;

RS — геометрический радиус действия, м;

S — в ылет сопла от топочного экрана, мм;

Smin — м инимальное расстояние от аппарата до обдуваемой поверхности, мм;

S 2 — продольный шаг труб в пучк е, мм;

T — температура пара на входе в аппарат, °С;

Тг — средняя температура газов в обдуваемой поверхности, °С;

t — ширина поперечного зазора между параллельными рядами труб, мм;

Z — число рядов труб в пучк е;

α — угол атаки стру и, °;

μ 0 зл — концентрация золы в газа х при 0 °С, г/м 3 .

3.2 . Глубоковыдвижн ые аппараты

3.2. 1 . Для эффективного применения апп аратов паровой обдувки следует выдерживать следующие условия:

при сжигании твердых то плив температура газов на входе в обдуваемые поверхности должна превышать температуру начала шлакования;

ширина поперечного зазора между трубами t во всех случаях должна составлять не менее 55 — 60 мм, при этом для твердых топлив, даю щих плотные отложения, и расположении поверхности в зоне температур газов свыше 800 °С значения t рекомендуется принимать не менее 1 10 — 120 мм.

Примечание. Указания раздела 3.2 относятся в основном к глубоковыдвижным аппаратам с вращательно-поступательным движением обдувочной трубы, устанавливаемым для очистки гладкотрубных и мембранных ширмовых и конвективных поверхностей нагрева. По аппаратам другого типа достаточного опыта их применения в отечественной практике нет.

3.2.2 . В качестве обд увочного агента следует использовать перегретый пар с рабочим давлением перед соплами (за клапаном аппарата) в основном в диапазоне 1,2 — 2,0 МПа. Для малозольных твердых топлив, дающих золы невысокой абразивности, давление пара может быть повышено до 2,5 — 3,0 МПа.

Температура пара должна приниматься не ниже 350 °С при давлении пара менее 2,0 МПа. При давлении свыше 2,5 МПа температуру пара следует принимать не менее 400 °С.

3.2.3 . При сжигании твердых т оплив диаметры сопл рекомендуется принимать в соответствии с табл. 1 в зависимости от комплекса

где коэ ффициент абразивности золы а принимается по «Нормам теплового расчета котельных агрегатов».

Поверхности нагрева котлов: экранные и конвективные

Водяные экономайзеры, предназначенные для подогрева пита-тельной воды, обычно выполняют из стальных труб диаметром 28—38 мм, согнутых в вертикальные змеевики и скомпонованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке довольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляют 2—2,5 диаметра трубы, а между рядами — вдоль потока — 1 — 1,5. Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными в большинстве случаев на полых (для воздушного охлаждения), изолированных со стороны горячих газов балках каркаса.

В экономайзере котлов высокого давления до 20 % воды может превращаться в пар.

Общее число параллельно работающих труб выбирается исходя из скорости воды не ниже 0,5—1 м/с. Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха, спо-собствующих коррозии, и предотвращения расслоения пароводяной смеси, которое может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки трубы и ее разрыву. Движение воды в экономайзере обязательно восходящее; в этом случае имеющийся в трубах после монтажа (ремонта) воздух легко вытесняется водой.

Число труб в пакете в горизонтальной плоскости выбирается исходя из скорости продуктов сгорания 6—9 м/с. Скорость эта определяется стремлением, с одной стороны, получить высокие коэффициенты теплоотдачи, а с другой — не допустить чрезмерного эолового износа. Коэффициенты теплопередачи при этих условиях составляют обычно не-сколько десятков Вт/(м2-К). Для удобства ремонта и очистки труб от наружных загрязнений экономайзер разделяют на пакеты высотой 1 — 1,5м с зазорами между ними до 800 мм.

Наружные загрязнения с поверхности змеевиков удаляются, например, путем периодического включения в работу системы дробеочистки, в которой поток металлической дроби пропускается (падает) сверху вниз через конвективные поверхности нагрева, сбивая налипшие на трубы отложения. Налипание золы может быть следствием выпадения рось! из дымовых газов на относительно холодной поверхности труб, особенно при сжигании сернистых топлив (пары H2SOs конденсируются при более высокой температуре, чем HsO). В теплоэнергетических установках питательная вода перед поступлением в котел обязательно подвергается регенеративному подогреву (см. §6.4), поэтому ни налипания золы, ни наружной коррозии (ржавления) труб вследствие выпадения росы в экономайзерах таких котлов не бывает.

Верхние ряды труб экономайзера при работе котла на твердом топливе даже при относительно невысоких скоростях газов подвержены заметному износу золой. Для его предотвращения на эти трубы крепятся различного рода защитные накладки (обычно сверху вдоль трубы приваривают уголок).

Воздухоподогреватели. Поскольку питательная вода перед эконо-майзером энергетических котлов имеет высокую температуру tn „ после регенеративного нагрева (при р= 10 МПа, например, tn B = 230 °С), глубоко охладить уходящие из котла газы с ее помощью нельзя. Для дальнейшего охлаждения газов после экономайзера ставят воздухо-подогреватель, в котором нагревают воздух, забираемый из атмосферы и идущий затем в топку на горение. При сжигании влажного угля нагретый воздух предварительно используется для его сушки в углеразмольном устройстве и транспортировки полученной пыли в горелку.

Читать еще:  Раствор для штукатурки печи: как подготовить и нанести смесь

По принципу действия воздухоподогреватели разделяются на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативные — это, как правило, стальные трубчатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 30—40мм). Схема такого подогревателя приведена на рис. 18.5. Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них движутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным потоком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных воздуховодов (коробов) и промежуточных перегородок.

Газ в трубках движется со скоростью 9—13м/с, воздух между трубками— вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно равные коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы.

Температуру стенок труб воздухоподогревателя во избежание конденсации на них водяных паров из уходящих газов желательно поддерживать выше точки росы. Этого можно достичь предвари-тельным подогревом воздуха в паровом калорифере либо рециркуляцией части горячего воздуха.

Регенеративный воздухоподогреватель котла (рис. 18.6) представляет собой медленно вращающийся (3—5 об/мин) барабан (ротор) с набив-кой (насадкой) из гофрированных тонких стальных листов, заключенный в неподвижный корпус. Секторными плитами корпус разделен на две части — воздушную и газовую. При вращении ротора набивка попеременно пересекает то газовый, то воздушный поток. Несмотря на то что набивка работает в нестационарном режиме, подогрев идущего сплошным потоком воздуха осуществляется непрерывно без колебаний температуры. Движение газов и воздуха — противоточное.

Регенеративный воздухоподогреватель отличается компактностью (до 250 м2 поверхности нагрева в 1 м3 набивки); он широко распространен на мощных энергетических котлоагрегатах. Недостатком его являются большие (до 10 %) перетоки воздуха в тракт газов, что ведет к перегрузкам дутьевых вентиляторов и дымососов и увеличению потерь теплоты с уходящими газами.

Все описанные тепловоспринимаю-щие элементы котла (поверхности нагрева) являются типичными теплообменниками, и расчет их ведется по формулам, приведенным в гл. 14. Поверхность нагрева рассчитывается по уравнению теплопередачи

Особенность расчета котлов состоит в том, что его принято осуществлять для 1 кг твердого и жидкого и 1 м3 газообразного топлива. В этом случае Q — теплота, отданная продуктами сгорания 1 кг (м3) топлива и равна разности энтальпий продуктов сгорания до (Н’) и после (Н») рассматриваемой конвективной поверхности, т. е.

Под Вр понимается расчетный расход топлива, т. е. его количество, действительно сгоревшее в топке. Это же количество теплоты передается в данной поверхности рабочему телу (воде, пару, воздуху):

В этой формуле D — расход рабочего тела; hвх и hвых — энтальпии рабочего тела на входе в поверхность нагрева и выходе из нее, рассчитанные, как обычно, на 1 кг рабочего тела.

Теплотехнический расчет котлоогрегата ДЕ 10 14

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение______________________________________________стр. 4

2. Описание котлоагрегата ____________________________________ 4

3. Выбор топочных устройств__________________________________6

4. Обоснование выбранной температуры уходящих газов_________ 8

5. Выбор хвостовых поверхностей нагрева_______________________8

6. Горение топлива____________________________________________8

7. Определение энтальпии воздуха_____________________________11

8. Тепловой баланс___________________________________________13

9. Расчет топочной камеры____________________________________14

10. I. Конвективный пучок_____________________________________19

11. II. Конвективный пучок____________________________________ 22

12. Водяной экономайзер______________________________________ 25

13. Выбор вспомогательного оборудования______________________ 27

14. Литература_______________________________________________ 32

ДП 1006 ТТ — 6

Расчётно — пояснительная записка к курсовому проекту на тему:
Теплотехнический расчет котлоогрегата ДЕ 10 – 14

2 Поверочный расчет котлоагрегата

2.1. Описание котлоагрегата

Газо-мазутные котлы типа ДЕ

Газо-мазутные котлы типа ДЕ, разработанные А.А.Дорожниковым и сотрудниками НПО ЦКТИ паропроизводятельностью от 4 до 25 т/ч (Бийский котельный завод) с давлени­ем 14 кгс/м2. Они предназначены для выработки насыщенного пара идущего на технологи­ческие нужды промышленных предприятий. Топочная камера размещается сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубками, развальцованными в верхнем и ниж­нем барабанах. Котлы типа ДЕ состоят из: верхнего и нижнего барабанов, диаметром 1000 мм каждый, конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубками диаметром 51*2,5мм, фронтального, боковых и задних экранов , образующих топочную камеру. Ширина топочной камеры одинакова для всех видов котлов ДЕ -1790мм. Конвективный пучёк имеет газовые перегородки для изменения направления потоков газа, в свою очередь он отделен от топо­чной камеры. Трубы парового экрана котлов производительностью от 4 до 10 т/ч приваривают к коллекторам, трубы котлов с производительностью от 16 до 25 т/ч развальцованы в бараба­нах.

Изоляция в котлах типа толщиной 100 мм, а обмуровка фронтальной и задней стенок из шламобетона. Сна­ружи обмуровка котлов покрыта металлической обивкой толщиной 2 мм. В отличии от па­рогенератора ДЕ-10-14 парогенератор ДЕ-16-14 имеет конвективный газоход без продольной перегородки и продукты сгорания в 1 газоходе, омывают поверхность нагрева, двигаясь от задней стенки к фронтальной. Возврат продуктов сгорания к задней стенке парогенератора про­изводится по газоходу, расположенному под топочной камерой с выводом продуктов сгорания вверх. Это способствует удобному размещению водяного экономайзера.

В парогенераторе предусмотрено двухступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения выведены частично трубы конвективного пучка. Общим спускным звеном всех контуров явля­ется последняя (по ходу продуктов сгорания) труба конвективного пучка.

Спускные трубы второй ступени испарения вынесены за пределы газохода. На парогенерато-торах производительностью от 16 до 25 т/ч предусмотрена установка горелки с предваритель­ной газификацией топлива: ГМП. Для парогенераторов производительностью от 6,5 до 10 т/ч предусмотрена установка горелок использующих фронтовое устройство газомазутных пароге­нераторов.

С хема циркуляции котла ДЕ- 16-14 имеет два контура циркуляции.

Первый контур: вода из верхнего барабана по опускной трубе, находящейся в обмуровке, поступает в нижний барабан, где она нагревается, и пароводяная смесь по экранным трубам поднимается в верхний барабан.

Второй контур: вода из верхнего барабана по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан, и после нагревания в сильнообогреваемых трубах вновь попадает в верхний барабан.

Рис. 1.

Верхний барабан (1) служит для отделения пара от воды с помощью сепарирующих устройств, а также в него подается питательная вода от системы водоочистки с последую­щей деаэрацией, а также для периодической продувки, Нижний барабан котла (2) служит для продувки котлоагрегата, а также играет роль шламонакопителя; загрязненная вода перио­дически удаляется в дренаж. Правый боковой экран (3) питается из нижнего барабана(2). Задний, фронтовой экран (5) питается из нижних коллекторов, получающих воду из нижнего барабана. В первой (по ходу движения продуктов сгорания) половине конвективных труб (6) пароводяная смесь поступает в верхний барабан, поэтому они называются подъемными (кипя­тильными). Во второй половине питательная вода движется к нижнему барабану, поэтому они называются опускными. Пар через паровую задвижку направляется к потребителю,овой экран (3) питается из нижнего барабана (2).

4.2. Поверхности нагрева парового котла

Испарительные поверхности. Парогенерирующие (испарительные) поверхно­сти нагрева отличаются друг от друга в котлах различных систем, но, как пра­вило, располагаются в основном в топоч­ной камере и воспринимают теплоту из­лучения. Это — экранные трубы, а также устанавливаемый на выходе из топки не­больших котлов конвективный пучок труб (см. рис. 18.1).

Экраны котлов с естественной цирку­ляцией, работающих под разрежением в топке, выполняются из гладких труб с внутренним диаметром 40—80 мм. Эк­раны представляют собой ряд парал­лельно включенных вертикальных подъемных труб, соединенных между собой коллекторами. Зазор между трубами обычно составляет 4—6 мм. Размеры топки и величину поверхности экранов рассчитывают таким образом, чтобы на выходе из топки температура продуктов сгорания не превышала температуру размягчения золы, иначе зола будет при­липать к деталям котла, расположенным за топкой, и забьет («зашлакует») путь для прохода газа.

Читать еще:  Порядовки кирпичных печей своими руками

Пароперегреватели. Пароперегрева­тель предназначен для повышения тем­пературы пара, поступающего из испари­тельной системы котла. Его трубы (диа­метром 22—54 мм) могут располагаться на стенах или потолке топки и восприни­мать теплоту излучением — радиаци­онный пароперегреватель либо в ос­новном конвекцией — конвективный пароперегреватель. В этом случае трубы пароперегревателя располагаются в го­ризонтальном газоходе или в начале кон­вективной шахты.

Температура перегретого пара долж­на поддерживаться постоянной всегда, независимо от режима работы и нагруз­ки котлоагрегата, поскольку при ее пони­жении повышается влажность пара в по­следних ступенях турбины, а при повы­шении температуры сверх расчетной по­является опасность чрезмерных термиче­ских деформаций и снижения прочности отдельных элементов турбины. Поддер­живают температуру пара на постоянном уровне с помощью регулирующих устройств — пароохладителей. Наиболее широко распространены пароохладители впрыскивающего типа, в которых регули­рование производится путем впрыскива­ния обессоленной воды (конденсата) в поток пара. Вода при испарении отни­мает часть теплоты у пара и снижает его температуру.

Низкотемпературные поверхности нагрева. Низкотемпературными считают­ся поверхности, расположенные в кон­вективном газоходе и работающие при относительно невысоких температурах продуктов сгорания. К ним относятся водяные экономайзеры и воздухоподог­реватели. Основная цель их установки — максимальное использование теплоты уходящих из котла газов.

Водяные экономайзеры, предназначенные для подогрева пита­тельной воды, обычно выполняют из стальных труб диаметром 28—38 мм, со­гнутых в вертикальные змеевики и ском­понованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке до­вольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляют 2—2,5 диаметра трубы, а между рядами — вдоль потока — 1 — 1,5. Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными в большинстве случаев на полых (для воздушного охлаждения), изолирован­ных со стороны горячих газов балках каркаса (рис. 18.4).

В экономайзере котлов высокого дав­ления до 20 % воды может превращать­ся в пар.

Общее число параллельно работаю­щих труб выбирается исходя из скорости воды не ниже 0,5—1 м/с. Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха, спо­собствующих коррозии, и предотвраще­ния расслоения пароводяной смеси, кото­рое может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки тру­бы и ее разрыву. Движение воды в эко­номайзере обязательно восходящее; в этом случае имеющийся в трубах после монтажа (ремонта) воздух легко вытес­няется водой.

Число труб в пакете в горизонталь­ной плоскости выбирается исходя из ско­рости продуктов сгорания 6—9 м/с. Ско­рость эта определяется стремлением, с одной стороны, получить высокие ко­эффициенты теплоотдачи, а с другой — не допустить чрезмерного эолового изно­са. Коэффициенты теплопередачи при этих условиях составляют обычно не­сколько десятков Вт/(м 2 -К). Для удоб­ства ремонта и очистки труб от наруж­ных загрязнений экономайзер разделяют на пакеты высотой 1 — 1,5м с зазорами между ними до 800 мм.

Наружные загрязнения с поверхно­сти змеевиков удаляются, например, пу­тем периодического включения в работу системы дробеочистки, в которой поток металлической дроби пропускается (па­дает) сверху вниз через конвективные поверхности нагрева, сбивая налипшие на трубы отложения. Налипание золы может быть следствием выпадения рось! из дымовых газов на относительно хо­лодной поверхности труб, особенно при сжигании сернистых топлив (пары H2SOs конденсируются при более высо­кой температуре, чем HsO). В теплоэнер­гетических установках питательная вода перед поступлением в котел обязательно подвергается регенеративному подогреву (см. §6.4), поэтому ни налипания золы, ни наружной коррозии (ржавления) труб вследствие выпадения росы в эконо­майзерах таких котлов не бывает.

Верхние ряды труб экономайзера приработе котла на твердом топливе даже при относительно невысоких скоростях газов подвержены заметному износу зо­лой. Для его предотвращения на эти трубы крепятся различного рода защит­ные накладки (обычно сверху вдоль тру­бы приваривают уголок).

Воздухоподогреватели. По­скольку питательная вода перед эконо­майзером энергетических котлов имеет высокую температуру tn „ после регенера­тивного нагрева (при р= 10 МПа, напри­мер, tn B = 230 °С), глубоко охладить ухо­дящие из котла газы с ее помощью не­льзя. Для дальнейшего охлаждения га­зов после экономайзера ставят воздухо­подогреватель, в котором нагревают воз­дух, забираемый из атмосферы и идущий затем в топку на горение. При сжигании влажного угля нагретый воздух предва­рительно используется для его сушки в углеразмольном устройстве и транс­портировки полученной пыли в горелку.

По принципу действия воздухоподог­реватели разделяются на рекуператив­ные и регенеративные. Рекуператив­ные — это, как правило, стальные труб­чатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 30—40мм). Схема такого подо­гревателя приведена на рис. 18.5. Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них движутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным потоком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных воздуховодов (коробов) и промежуточных перегородок.

Газ в трубках движется со скоростью 9—13м/с, воздух между трубками— вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно равные коэффициенты тепло­отдачи с обеих сторон стенки трубы.

Температуру стенок труб воздухопо­догревателя во избежание конденсации на них водяных паров из уходящих газов желательно поддерживать выше точки росы. Этого можно достичь предвари­тельным подогревом воздуха в паровом калорифере либо рециркуляцией части горячего воздуха.

Регенеративный воздухопо­догреватель котла (рис. 18.6) пред­ставляет собой медленно вращающийся (3—5 об/мин) барабан (ротор) с набив­кой (насадкой) из гофрированных тон­ких стальных листов, заключенный в не­подвижный корпус. Секторными плитами корпус разделен на две части — воздуш­ную и газовую. При вращении ротора набивка попеременно пересекает то га­зовый, то воздушный поток. Несмотря на то что набивка работает в нестационар­ном режиме, подогрев идущего сплошным потоком воздуха осуществляется не­прерывно без колебаний температуры. Движение газов и воздуха — противоточное.

Регенеративный воздухоподогрева­тель отличается компактностью (до 250 м 2 поверхности нагрева в 1 м 3 на­бивки); он широко распространен на мощных энергетических котлоагрегатах. Недостатком его являются большие (до 10 %) перетоки воздуха в тракт газов, что ведет к перегрузкам дутьевых венти­ляторов и дымососов и увеличению по­терь теплоты с уходящими газами.

Все описанные тепловоспринимаю-щие элементы котла (поверхности нагре­ва) являются типичными теплообменни­ками, и расчет их ведется по формулам, приведенным в гл. 14. Поверхность на­грева рассчитывается по уравнению теп­лопередачи

(18.1)

где k — коэффициент теплопередачи; Δtср — среднелогарифмическая разность температур продуктов сгорания и рабо­чей среды; BPQ — количество восприня­той теплоты.

Особенность расчета котлов состоит в том, что его принято осуществлять для 1 кг твердого и жидкого и 1 м 3 газооб­разного топлива. В этом случае Q — теплота, отданная продуктами сгорания 1 кг (м 3 ) топлива и равна разности эн­тальпий продуктов сгорания до (Н’) и после (Н») рассматриваемой конвек­тивной поверхности, т. е.

Под Вр понимается расчетный расход топлива, т. е. его количество, действи­тельно сгоревшее в топке. Это же коли­чество теплоты передается в данной по­верхности рабочему телу (воде, пару, воздуху):

В этой формуле D — расход рабочего тела; hвх и hвых — энтальпии рабочего тела на входе в поверхность нагрева и вы­ходе из нее, рассчитанные, как обычно, на 1 кг рабочего тела.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector