лекции паровые котлы. Паровые и водогрейные котлы
 Скачать 3.95 Mb.
|
|
Тематический план дисциплины «Устройство и эксплуатация котельных установок» Тема «Паровые и водогрейные котлы» - 40 ч Классификация паровых и водогрейных котлов. Общие сведения о котлах. Поверхности нагрева. Циркуляция воды. Типы паровых котлов, их характеристика, конструкция и особенности. Котлы типа ДКВР, ДЕ, Е 1/9. Сепарационные устройства, назначение и принцип работы. Водотрубные и жаротрубные котлы. Водогрейные котлы. Котлы типа ПТВМ, ТВГ. Котлы малой мощности. Экономайзеры: типы, устройство, назначение. Схемы включения. Воздухоподогреватели: типы, устройство и назначение. Пароперегреватели. Гарнитура паровых и водогрейных котлов. Обмуровка котлов, виды обмуровки, конструкции отдельных узлов. Новые современные направления в развитии котельной техники. Зачет. Экзаменационные вопросы: 1.
Тема №1 Классификация котлов. Котельные агрегаты для производства пара и горячей воды различаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и с учетом этого имеют разную производительность. В зависимости от назначения котлы подразделяются на: отопительные, производственные, отопительно-производственные, энергетические. Отопительные (водогрейные котлы) котлы устанавливают в отопительных котельных, они вырабатывают горячую воду с температурой 90-200оС, которая используется для обеспечения тепловой энергией систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Производственные котлы, устанавливаемые в производственных и отопительно-производственных котельных, вырабатывают насыщенный или перегретый пар с температурой до 450оС и давлением до 4 Мпа, который используется в технологических процессах разных отраслей промышленности, а также для обеспечения тепловой энергией систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Энергетические котлы имеют большую мощность (до 1 000 МВт) и устанавливаются на электростанциях, где вырабатывается перегретый пар с температурой до 600оС и давлением до 25Мпа, испольуемый для производства электрической и тепловой энергии. По способу организации движения теплоносителя (воды, пароводяной смеси и пара): с естественной циркуляцией, (Е) с принудительной циркуляцией. (Пр) прямоточные котлы (П) В отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используется в основном паровые котлы с естественной циркуляцией теплоносителя, а для производства горячей воды – водогрейные котлы с принудительной циркуляцией теплоносителя (воды), работающие по прямоточному принципу. Паровые котлы с естественной циркуляцией теплоносителя выполняются из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (барабанами). Одна часть труб, называемых подъемными, обогревается факелом и продуктами горения (ПГ) топлива, другая часть труб, называемых опускными, обычно не обогревается и находятся вне котла. В обогреваемых трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется, и образующая пароводяная смесь поступает в барабан котла для разделения на пар и воду. В прямоточных паровых котлах питательная вода по мере нагревания последовательно превращается в паровую смесь, насыщенный и перегретый пар. В водогрейных котлах сетевая вода при движении по контуру циркуляции нагреваетсяза один ход от начальной до конечной температуры. По давлению пара: Низкого давления (до 1МПа) Среднего давления (1 до 10 МПа) Высокого давления (10 до 22,5 МПа) По виду используемого топлива: Газовые Жидкотоплевные Твердотопливные Комбинированные 5. По условиям сжигания топлива: слоевые (для сжигания твердого топлива в слое на колосниковых решетках) камерные (для сжигания жидкого, газообразного и пылевидного твердого топлива в топочном объеме) 6. По компоновке: П-образные Т-образные Башенные, Горизонтальные 7.По уровню давления продуктов горения С естественной тягой С уравновешенной тягой С искусственной тягой С наддувом Высоконапорные В котлах с естественной тягой во всем дымовом тракте имеет место разряжение, и движение продуктов сгорания осуществляется под действием движущего напора, создаваемого за счет разности плотностей атмосферного воздуха и ПГ в дымовой трубе. В котлах с наддувом в топке поддерживается давление 0,5-1,0 кПа и сопротивление дымового тракта преодолевается с помощью дутьевых вентиляторов 8. По конструкции котлы бывают секционные, жаротрубные (с дымогарными трубами, в которых дымовые газы движутся внутри труб поверхностей нагрева котла, а вода и пароводяная смесь – снаружи труб), жарогазотрубные, водотрубные (вода и пар внутри труб, а дымовые газы снаружи), горизонтально-водотрубные, вертикально-водотрубные; по виду материалов поверхностей нагрева – чугунные и стальные. 9. По транспортабельности котлы могут быть стационарными (установленные на неподвижном фундаменте) и передвижные (транспортабельные) 10. По характеру вырабатываемоготеплоносителя — водогрейные и паровые; 11. По расположению топки относительно поверхностей нагрева — с внутренней, нижней или выносной топкой; Тема №2 Паровой отопительный котел типа ДКВР Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР выпускаются Бийским котельным заводом и предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч. Паровой котел ДКВР-6,5-13 Д-двухбарабанный К-котел В-вертикально- водотрубный паровой Р-реконструированный 6,5- паропроизводительность тонн в час 13- избыточное давление пара в котле (1,4МПа-абсолютное давление) Если в марке котла есть третье число, то оно указывает температуру перегретого пара для котлов с пароперегревателем.  Рис.1 1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4-предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство; 7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка; 10-конвективный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство; 13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16-коллектор. Устройство отопительного котла ДКВР-6,5-13. Два барабана отопительного котла — верхний 2 и нижний 13 — изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый конвективный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы конвективного пучка выполнены из труб Ø51 х 2,5 мм. Таким образом, трубная система котла состоит из двух барабанов: верхнего и нижнего, соединенных между собой пучком конвективных труб, ввальцованных в барабаны, двух коллекторов, которые соединены с верхним барабаном экранными трубами и двумя опускными трубами. Экранные трубы в барабан ввальцованы, а с коллекторам Ø108x4 мм крепятся сваркой. Опускные трубы не обогреваемые, находятся в обмуровке. Нижний барабан с коллектором соединен двумя перепускными трубами. Водяным объемом котла называется та часть котла, которая во время работы заполнена водой. Паровым объемом котла называется та его часть, которая во время работы заполнена паром. Поверхность раздела между водяным и паровым пространством котла называется зеркалом испарения. Пространство между высшим допустимым уровнем и нижнем допустимым уровнем воды в котле называется питательным объемом. Верхний барабан служит для питания котла водой и для сбора пара. К верхнему барабану присоединяются две питательные линии, которые располагаются внутри барабана почти по всей длине, трубы перфорированные - для равномерного распределения воды по всему объему барабану. Для отбора пара имеется штуцер с главным паровым вентилем или задвижкой. Перед выходом пара из котла устанавливается сепарационное устройство для отделения влаги от пара( пластинчатый жалюзийный сепаратор и дырчатый лист) и улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа — из нескольких петель труб Ø32 х 3 мм. Для поддержания солесодержания и щелочности котловой воды в верхнем барабане установлена перфорированная линия непрерывной продувки. На верхнем барабане имеются: два водоуказательных прибора, два предохранительных клапана и воздушник. В нижней части верхнего барабана имеются две легкоплавкие пробки для сигнализации об упуске воды. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 — вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром. Для осмотра и очистки внутренних поверхностей имеются два люка. Нижний барабан выполняет функцию грязевика, он имеет линию периодической продувки для удаления шлама и линию для полного слива воды. Для сокращения времени растопки котлы паропроизводительностью 6,5 т/ч и выше имеют линию для подогрева воды в нижнем барабане паром от внешнего источника Коллекторы имеют линии для периодической продувки Для осмотра внутренних поверхностей в нижнем барабане находится люк, а в коллекторах - лючки. Тема №3 Циркуляция воды Циркуляцией называется движение воды по замкнутому контуру в работающем котле. Различают циркуляцию естественную и принудительную. Принудительная осуществляется с помощью насосов. Естественная циркуляция за счет разностей плотностей воды в более нагретых и менее нагретых частях контура. Количество воды циркулирующей в контуре обычно значительно больше количества образовавшегося в нем пара. Отношение за единицу количества циркулирующей воды к количеству полученного в контуре пара называется кратностью циркуляции. Для экранных труб Кц от 4 до 20 Для конвективных Кц от 10 до 100 Контур циркуляции представляет собой замкнутую систему непрерывного движения воды и пароводяной смеси по трубам, подключенным к паровому и водяным коллекторам котла. Котел может иметь один или несколько самостоятельных контуров циркуляции. Контуры циркуляции бывают независимыми и смешанными. У независимого контура циркуляции опускные трубы обслуживают только свой контур, а у смешанного — опускные трубы питают водой подъемные трубы нескольких контуров. Контуры естественной циркуляции разделяются на простые и сложные. В простом контуре все звенья включены последовательно. Сложный контур состоит из нескольких простых контуров, в которых некоторые звенья являются общими. Например, рассмотрим циркуляционную схему котла, у которого боковой и фронтовой экраны питаются водой из одного стояка, являющегося общим звеном для двух экранов. Таким образом, в этом контуре фронтовой и боковой экраны вместе составляют сложный контур. Задний экран имеет свою опускную систему, но его обогреваемые трубы в верхней части (фестон) имеют разную конфигурацию и величину обогрева. Такой контур циркуляции также является сложным, так как общим звеном у него являются опускные трубы, а каждый ряд подъемных труб представляет собой звено отдельного контура. Обогреваемые трубы могут выводиться непосредственно в барабан котла (фронтовой и задний экраны) или в собирающий коллектор (боковой экран). В последнем случае пароводяная смесь из коллектора отводится в барабан так называемыми пароотводящими трубами. Застой циркуляции — явление, при котором в подъемных трубах существенно замедляется или прекращается движение пароводяной смеси вверх. Застой циркуляции может возникнуть в случае неодинакового подвода теплоты к парообразующим трубам, расположенным в одном и том же ряду, например, из-за их неравномерного обогрева, загрязнения или других причин. Замедление или прекращение движения воды возникает у менее нагретых труб, в результате чего в них образуется свободный уровень воды. По участку труб, расположенному выше свободного уровня, будет медленно двигаться не пароводяная смесь, а пар. Условия нормального отвода теплоты от стенки обогреваемой трубы нарушены, и на данном участке трубы возникает аварийное состояние, связанное с перегревом металла. Опрокидывание циркуляции — явление, при котором в подъемных трубах, получающих по сравнению с другими трубами ряда меньше теплоты, происходят выделение пара и его подъем с одновременным опусканием воды. Опрокидывание циркуляции вызывают те же причины, которые приводят к застою циркуляции. С целью обеспечения надежной циркуляции необходимо содержать в чистоте поверхности нагрева, не допускать резких колебаний давления пара, поддерживать нормальный уровень воды в паровом коллекторе, особенно при качке судна. Кавитация — явление, при котором во входном сечении опускной трубы происходит парообразование. Оно может происходить, если статическое давление в этом сечении окажется меньше давления в паровом коллекторе. При кавитации нарушается нормальное поступление воды в опускные трубы, а следовательно, и в подъемные. Образующиеся паровые пузырьки и их конденсация вызывают в трубах гидравлические удары, которые могут быть причиной образования трещин в трубах. Для предотвращения кавитации следует поддерживать такой уровень воды в паровом коллекторе, чтобы он был выше кромки входного сечения опускных труб не менее чем на 50 мм. Причины нарушения циркуляции Разрушение изоляции опускных труб и коллекторов Скопление шлама Загрязнение поверхности нагрева накипью и сажей Низкий уровень воды в барабане котла (над опускными трубами образуются водяные воронки, и в них затягивается пар, что ведет к появлению паровой пробки) Резкое падение давления в котле Загорание сажи в газоходах В результате этих причин может возникнуть замедление, полное прекращение или опрокидывание циркуляции. Обнаруживается по резкому увеличению температуры уходящих газов. |