Что такое фестон котла

К вспомогательным механизмам и устройствам КУ относят дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливоподачи, золоулавливания (при сжигании твердого топлива), мазутное хозяйство (при сжигании жидкого топлива), газорегуляторную станцию (при сжигании газообразного топлива), контрольно-измерительные приборы и автоматику.

Тема 2. Элементы, входящие в состав котельного агрегата

Поверхности нагрева (нагревательные, испарительные, пароперегревательные); воздухоподогреватели (регенеративные, рекуперативные); топка, обмуровка, каркас, арматура и гарнитура. Топочные устройства для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива: слоевые (с плотным слоем, с кипящим слоем), камерные (факельные, циклонные и вихревые).

Элементы, входящие в состав котельного агрегата.

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева – теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (воде, пароводяной смеси, пару или воздуху).

Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) или конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева: радиационные, конвективные и радиационно-конвективные (полурадиационные) (получающие теплоту излучением и конвекцией примерно в равных количествах).

Поступающая в котельную установку питательная вода не догрета до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, полученный пар перегревается до заданной температуры. Соответственно, по происходящим процессам преобразования рабочего тела (воды и пара) различают нагревательные, испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева.

К нагревательным поверхностям относятся экономайзеры (от англ. economise – экономить) – обогреваемые продуктами сгорания устройства, предназначенные для подогрева (или для подогрева и частичного парообразования) воды, поступившей в паровой котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего и кипящего типа.

Экономайзер представляет собой теплообменник, выполненный из стальных или чугунных гладких или оребренных труб, изогнутых в виде змеевиков.

Экономайзеры располагают в зоне относительно невысоких температур в конвективной опускной шахте; они являются конвективными поверхностями нагрева.

Испарительные поверхности преимущественно располагают в топке, где развиваются наиболее высокие температуры, или в газоходе сразу за топочной камерой. Это, как правило, радиационные или радиационно-конвективные поверхности нагрева – топочные экраны, фестоны, котельные (кипятильные или конвективные) пучки (рис. 2.1).

Топочные экраны (экранные трубы) парового котла – это поверхности нагрева, состоящие из стальных бесшовных труб, расположенных на близком расстоянии друг от друга, в один ряд у стен топочной камеры.

Экраны могут устанавливать и внутри топки, подвергая двухстороннему облучению, в этом случае они называются двухсветными.

Фестон – полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными в несколько рядов.

Котельный пучок – это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Лекция 16.1: Котельный агрегат и его элементы

Котельный агрегат — устройство в котором для получения пара или горячей воды требуемых параметров используют теплоту, выделяющуюся при сгорании органического топлива.

В производственных и энергетических котельных по давлению получаемого пара котельные агрегаты разделяются на следующие: низкого давления (0,8-1,6 МПа), среднего (2,4-4 МПа), высокого (10-14МПа) и сверхвысокого давления (25-31Мпа). Паровые котельные агрегаты стандартизированы (ГОСТ 3619-76) по параметрам вырабатываемого пара (Р и Т) и мощности.

Котельные агрегаты производительностью 0,01-5,5 кг/с относятся к котлам малой мощности, производительностью до 30 кг/с к котлам средней мощности и более 30 кг/с (до 500-1000 кг/с) – к котлам большой мощности.

Водогрейные котлы унифицированы по теплопроизводительности на восемь типов: 4, 6,5, 10, 20, 30, 50, 100 и 180 Гкал/ч. Котлы теплопроизводительностью ниже 30 Гкал/ч предназначаются для работы только в одном режиме (основном). Котлы теплопроизводительностью 30 Гкал/ч и выше допускают возможность работы как в основном, так и в пиковом режимах, т.е. в период максимального теплопотребления при наиболее низких температурах наружного воздуха.

Для котлов теплопроизводительностью до 30 Гкал/ч температура воды на выходе принимается 432 К, а давление воды на входе в котел – 1,6 МПа. Для котлов теплопроизводительностью 30 Гкал/ч и выше максимальная температура воды на выходе принимается 450-470 К, а давление воды на входе – 2,5 МПа.

При работе парового котла очень важно обеспечить надежное охлаждение поверхностей нагрева, в которых происходит парообразование. Для этого необходимо соответствующим образом организовать движение воды и пароводяной смеси в испарительных поверхностях нагрева. По характеру организации движения рабочего тела в испарительных поверхностях котельные агрегаты делятся на три типа:

1. с естественной циркуляцией (рис 14.2,а);

2. с принудительной циркуляцией (рис 14.2,б);

Принципиальная схема прямоточного котла показана на рис 14.3.

Питательная вода подается в конвективный экономайзер 6, где она подогревается за счет тепла газов, и поступает в экранные трубы 2, выполненные в виде параллельно включенных змеевиков, расположенных на стенах топочной камеры. В нижней части змеевиков вода нагревается до температуры насыщения. Парообразование до степени сухости 70-75% происходит в змеевиках среднего уровня расположения. Пароводяная смесь затем поступает в переходную конвективную зону 4, где происходит окончательное испарение воды и частичный перегрев пара. Из переходной зоны пар направляется в радиационный перегреватель 2, затем доводится до заданной температуры в конвективном перегревателе 3 и поступает на турбину. В опускной шахте котлоагрегата расположены первая (по ходу газов) и вторая ступени 5 и 7 воздухоподогревателя.

Состав котельного агрегата. Котельный агрегат в общем случае состоит из:

— поверхностей нагрева: топочных экранов, фестона, кипятильных пучков, пароперегревателя, водяного экономайзера и воздухоподогревателя;

Поверхности нагрева — трубчатые поверхности, которые с одной стороны получают теплоту от раскаленного слоя топлива или факела, заполняющего топку, или от движущихся продуктов сгорания с высокой температурой, а с другой стороны отдают теплоту или движущемуся пару, или воде, или воздуху.

Поверхности нагрева подразделяют по преобладающему способу тепловосприятия на радиационные и конвективные, а по происходящим процессам преобразования рабочего тела различают нагревательные (экономайзерные), испарительные (парообразующие или кипятильные) и пароперегревательные поверхности.

Топочные экраны (экранные трубы) — радиационные поверхности, расположенные в одной плоскости возле внутренней поверхности стен топочной камеры и способствующие уменьшению теплового потока от продуктов сгорания к обмуровке.

Они являются наиболее интенсивно работающими парообразующими поверхностями нагрева, поскольку воспринимают теплоту излучения от горящего слоя или факела топлива, которая в условиях топки является наиболее эффективным способом теплопереноса.

Фестон — полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными в несколько рядов.

Кипятильный (котельный) пучок — система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котельного агрегата, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Коллектор — горизонтально расположенная, как правило, труба, к которой приварен ряд или ряды труб топочного экрана, фестона или пароперегревателя и имеющая больший диаметр, чем трубы перечисленных поверхностей нагрева, предназначенная для разделения потока рабочего тела (воды или пара) наряд параллельных потоков или их объединения.

Барабан — горизонтально расположенный толстостенный полый стальной цилиндр большого диаметра имеющий ряды отверстий цилиндрической формы, в которые вварены или завальцованы трубы кипятильного пучка.

Нижний барабан котельного агрегата полностью заполнен водой с температурой насыщения и кроме объединения труб кипятильного пучка выполняет роль шлакоотстойника.

Верхний барабан кроме объединения труб кипятильного пучка выполняет роль сепаратора (разделителя) потоков пароводяной смеси поступающей по трубам на влажный насыщенный пар и кипящую воду. Из верхней его части отводят пар в пароперегреватель или к потребителю, а из нижней части вода поступает в опускные трубы контуров циркуляции.

Пароперегреватель — устройство состоящее из двух или более коллекторов соединены стальными трубами змеевиками и предназначенное для подсушки влажного насыщенного пара и последующего перегрева сухого насыщенного пара до требуемой температуры.

По способу тепловосприятия пароперегреватели могут быть радиационными, полурадиационными и конвективными.

В зависимости от взаимного направления движения продуктов сгорания и водяного пара их подразделяют на прямоточные, противоточные и пароперегреватели со смешанным током.

Вода подогревается продуктами сгорания, отходящими из котла, благодаря чему уменьшаются потери теплоты с уходящими дымовыми газами, повышается КПД, и, следовательно, уменьшается расход топлива.

Чугунные экономайзеры применяют в котельных агрегатах с номинальным давлением пара не выше 2,4 МПа. Они относятся к экономайзерам не кипящего типа, в которых вода может нагреваться только до температуры ниже температуры насыщения на 20 — 40 0 С.

Стальные экономайзеры применяют при давлении выше 2,4 МПа. Они могут быть как не кипящими, так и кипящими, в которых вода может не только нагреваться до температуры насыщения, но и превращаться в пар (до 20%).

Воздухоподогреватель рекуперативный — устройство состоящее из стального корпуса, тонкостенных труб, двух стальных досок (трубных решеток), к которым приварены концы труб, и двух патрубков один для подачи холодного воздуха, другой для выхода горячего воздуха и предназначенное для подогрева воздуха, подаваемого в топку, за счет теплоты уходящих дымовых газов.

Арматура — устройства, устанавливаемые на трубопроводах или сосудах для управления потоками воды или пара путем изменения проходных сечений с помощью перемещения (поворота) рабочего органа (затвора).

К арматуре относят: вентили, задвижки, обратные и предохранительные клапаны и т.п., которые по способу соединения с трубопроводами подразделяют на фланцевые, муфтовые и сварные. По назначению различают арматуру:

— запорную, предназначенную для перекрытия потока;

— регулирующую для изменения расхода среды;

— распределительно-смесительную для распределения среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;

— предохранительную для защиты оборудования при отклонении параметров среды за допустимые пределы;

— обратную, автоматически предотвращающую обратное движение среды:

— фазораспределительную, обеспечивающую автоматическое разделение рабочей среды по фазовому состоянию (конденсатоотводчики).

Гарнитура — устройства, установленные на стенах топки и газоходов, которые обеспечивают возможность наблюдения за топкой и поверхностями нагрева во время работы котельного агрегата, облегчают проникновение во внутрь его и проведение ремонта.

Лазы устанавливают в топке и газоходах для обеспечения проникновения людей и подачи материала и инструмента при внутренних осмотрах и при ремонте. Их изготавливают, как правило, круглого сечения с внутренним проходом (450 — 500) мм.

Лючки предназначены для ввода в газоходы измерительной и диагностической аппаратуры, инструмента и приспособлений, используемых при ремонте и эксплуатации котельного агрегата.

Гляделки используют для проведения измерений во время испытания котельного агрегата и для визуального наблюдения за протеканием процесса горения и за состоянием внутренних поверхностей топки.

Взрывные клапаны устанавливают на боковых и потолочных стенах топки и газоходов с целью устранения или уменьшения разрушений обмуровки при хлопках и взрывах в топочной камере.

Каркас — пространственная рамная металлоконструкция предназначенная для крепления поверхностей нагрева и трубопроводов, ограждений, изоляции, площадок обслуживания и других элементов котельного агрегата.

Обмуровка — многослойная конструкция из кирпичей и плит изготовленных из термостойких низко теплопроводных материалов, предназначенная для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду, для защиты обслуживающего персонала от ожогов и обеспечения газовой плотности агрегата.

В качестве жаростойких (1300 — 1600 0 С) применяют шамотные изделия. Диатомовые изделия применяют до температуры 900 0 С, а при более низких температурах применяют перлитные, асбовермикулитные, асбодуритные материалы, асбест, красный кирпич и др

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Фестон

Расчет фестона сводится к определению температуры газов за ним, так как поверхность нагрева его и конструктивная характеристика определяются независимо при расчете топочной камеры. Число труб ( п) равно числу труб заднего экрана, длина труб фестона ( /) определяется очертанием топки и выходного окна. [31]

Количество фестонов п на участке борта в пределах угла а определяют по формуле и0 45а с округлением до большего целого числа. [32]

Под фестоном понимается поверхность с числом ряда труб не более четырех и с поперечным относительным шагом труб ег, 2 При расчете фестона температура газов за ним должна быть увязана с условием обеспечения надежной и безотказной работы перегревателя. [33]

Под фестоном понимается поверхность с числом ряда труб не более четырех и с поперечным относительным шагом труб т, 2 При расчете фестона температура газов за ним должна быть увязана с условием обеспечения надежной и безотказной работы перегревателя. [34]

Поверхность нагрева фестона обычно получается заданной, так как размеры газового окна топки определяются шириной топки и высотой котельного пучка. Поэтому фестон и при общем конструкторском расчете обычно рассчитывается поверочным расчетом и определяется воспринимаемое в нем количество тепла. [36]

Степень образования фестонов при глубокой вытяжке деталей зависит от степени анизотропии металла и от технологических параметров вытяжки. [37]

Поверхность нагрева фестона обычно получается заданной, так Как размеры газового окна топки определяются шириной топки и высотой котельного пучка. Поэтому фестон и при общем конструкторском расчете обычно рассчитывается поверочным расчетом и определяется воспринимаемое в нем количество тепла. [38]

Процесс шлакования фестона и пароперегревателя начинается с налипания летучей золы на поверхность труб. Благодаря малой теплопроводности золы повышается температура внешнего слоя и увеличивается его шероховатость. Вслед за этим расплавленные частицы летящего в топке шлака при движении ударяются о трубы и прочно наляпают на шероховатую поверхность, образуя первый слой шлака. [39]

Высота труб четырехрядного фестона составляет 2500 мм. Боковые и задняя стены второй поворотной камеры закрыты экранными трубами 0 60×3 с шагом s 64 мм. Все эти экраны включены в гидравлический контур водогрейной части котла. [40]

Кроме того, фестон сам по себе является устройством, предупреждающим или ограничивающим возможное в процессе эксплуатации шлакование следующих за ним поверхностей нагрева. Опасность такого шлакования имеет место по следующим причинам. [41]

Расположенные над топкой защитные фестоны и пароперегреватель выполнены в виде ширм, с которых жидкоплавкая зола стекает в топку. Температура газов на входе в пароперегреватель, исходя из условий безопасных значений температуры стенки пароперегревателя и во избежание высокотемпературной коррозии, принята около 900 С. Температура газов на входе в переходный газоход принимается 520 С с тем, чтобы исключить попадание в него золы в жидком состоянии. [42]

Схема циркуляционного контура фестона дана на фиг. [43]

Источник

Схема котельной установки. типы котлов и „их основные характеристики

В зависимости от назначения котельная установка состоит из котла соответствующего типа и вспомогательного обо­рудования, обеспечивающего его работу. Котел —это конструк­тивно объединенный в одно целое комплекс устройств для получе­ния пара или для нагрева воды под давлением за счет теплоты сжигаемого топлива, при протекании технологического процесса или преобразовании электрической энергии в тепловую.

Для нормального функционирования котла необходимо обес­печить подготовку и подачу к нему топлива, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др. Вспомога­тельное оборудование котла — это дутьевые вентиляторы и дымо­сосы для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания; бункера, питатели сырого топлива и пыли; углеразмольные мельницы для обеспечения непрерывной подачи и приготовления пылевидного топлива требуемого качества; золо- улавливающее и золошлакоудаляющее оборудование для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака; устройства для профилактической очистки наруж­ной поверхности труб котла от загрязнений; контрольно-измери­тельная аппаратура; водоподготовительные установки для обра­ботки исходной (природной) воды до заданного качества.

Рассмотрим схему котельной установки (рис. 5) по трактам соответствующего назначения: пароводяного, топливного, воз­душного, газового и золошлакоудаляющего. Котел —барабан­ный, высокого давления с естественной циркуляцией со сжиганием твердого топлива в пылевидном состоянии.

Нагревательной поверхностью является экономайзер 18, пред­назначенный для подогрева или для подогрева и частичного испа­рения питательной воды, поступающей в котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего или кипящего типа. Экономайзер располагают в зоне относительно невысоких темпе­ратур в конвективной опускной шахте, они являются конвек­тивными поверхностями нагрева.

Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки при­меняют в котлах среднего давления относительно небольшой про­изводительности. Фестон —полурадиационная поверхность на­грева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Котельный пучок — это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллек­торами» или барабанами.

Перегреватели (перегревательные поверхности нагрева) могут быть радиационными, ширмовыми и конвективными. Радиацион­ные перегреватели располагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или пото­лочным перегревателем. Ширмовые перегреватели 15 — поверх­ности нагрева, в которых ширмы расположены с большим попереч­ным шагом (не менее пяти диаметров трубы), — получают теплоту газов излучением и конвекцией примерно в равных количествах.

Конвективные перегреватели 16 устанавливают в газоходах: в переходном горизонтальном или в начале (по ходу газов) кон­вективной шахты.

Совокупность последовательно расположенных по ходу рабо­чего тела поверхностей нагрева, соединяющих их трубопроводов и установленных дополнительных устройств составляет пароводя­ной тракт котла. В основной пароводяной тракт котла, схема которого показана на рис. 5, входят экономайзер 18, отводящие трубы, барабан 14, опускные трубы 10 и нижний распределитель­ный коллектор 6, экраны, потолочный перегреватель, первая и вторая ступени конвективного перегревателя 16. Промежуточный перегреватель 17 является элементом пароводяного тракта про­межуточного перегрева пара.

Топливный тракт котла представляет собой совокупность обо­рудования для подачи топлива к горелкам 8 и подготовки его к сжиганию. Он включает конвейер 1, бункер 2, питатели 3 сырого топлива и пыли, топливные течки и пылепроводы. Бункера сы­рого топлива, предназначенные для хранения определенного, по­стоянно возобновляемого запаса топлива, обеспечивают непре­рывную работу котла. Питатели сырого топлива — устройства для дозирования и подачи топлива из бункера в мельницу 4, пред­назначенную для получения угольной пыли требуемого качества. В мельницу одновременно с топливом для его сушки подается су­шильный агент, в данном случае воздух (по коробу 5).

Для сжигания топлива используется воздух. В воздушный тракт котельной установки входят заборный воздуховод, дутьевой вентилятор 20, воздухоподогреватель 19, короба 5 и 7 первичного и вторичного воздуха. Воздушный тракт (кроме заборного возду­ховода) находится под избыточным давлением, развиваемым дутье: вым вентилятором. Подогретый в воздухоподогревателе 19 воз­дух используется для сушки топлива, что позволяет повысить ин­тенсивность и экономичность его горения. Различают рекупера­тивные и регенеративные воздухоподогреватели. В рекуператив­ном (в данном случае трубчатый) воздухоподогревателе теплота от продуктов сгорания к воздуху передается через разделяющую их теплообменную поверхность. В регенеративном воздухоподо­гревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху осу­ществляется через одни и те же периодически нагреваемые (про­дуктами сгорания) и охлаждаемые (воздухом) теплообменные по­верхности.

Продукты сгорания проходят последовательно все поверхности нагрева и после очистки от золы в золоуловителях 21 выводятся через дымовую трубу 23, в атмосферу. Все это составляет газовый тракт котла, который может находиться под давлением (дутьевого вентилятора) либо, как в рассматриваемой котельной установке, под разрежением. В последнем случае в газовом тракте после золоуловителей установлен дымосос 22.

Шлакоудаляющие устройства 25, золоуловители 21 и каналы 24 входят в тракт золошлакоудаления.

Элементами котла являются обмуровка и каркас. Обмуровка 12 — система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенная для уменьшения тепловых потерь и обеспечения плотности. Каркас 13—несущая металлическая конструкция, воспринимающая|. нагрузку от массы котла с нахо­дящимся в нем рабочим телом и все другие возможные нагрузки и обеспечивающая требуемое взаимное расположение элементов котла. На каркасе котла предусмотрены площадки обслуживания и переходные лестницы.

Котлы классифицируют в зависимости от вида соответствую­щего тракта и его оборудования. По виду сжигаемого топлива и соответствующего топливного тракта различают котлы для газо­образного, жидкого и твердого топлива.

По газовоздушному тракту различают котлы с естественной и уравновешенной тягой и с наддувом. В котле с естественной’тягой сопротивление газового тракта преодолевается под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе. Если сопротивление газового тракта (так же, как и воздуш­ного) преодолевается с помощью дутьевого вентилятора, то котел работает с наддувом. В котле с уравновешенной тягой давление в топке и начале газохода (поверхность нагрева 15) поддержи­вается близким к атмосферному совместной работой дутьевого вентилятора и дымососа. В настоящее время стремятся все выпу­скаемые котлы, в том числе и с уравновешенной тягой, изготовлять газоплотными.

По виду пароводяного тракта различают барабанные (рис. 6, а, б) и прямоточные (рис. 6, в) котлы. Во всех типах котлов через экономайзер 1 и перегреватель 6 вода и пар проходят однократно. В барабанных котлах пароводяная смесь в испарительных по­верхностях нагрева 5 циркулирует многократно (от барабана 2 по опускным трубам 3 к коллектору 4 и барабану 2). Причем в кот­лах с принудительной циркуляцией (рис. 6, б) перед входом воды в испарительные поверхности 5 устанавливают дополнительный насос 8. В прямоточных котлах (рис. 6, в) рабочее тело по всем поверхностям нагрева проходит однократно под действием напора, развиваемого питательным насосом 7.

В прямоточных котлах докритического давления испаритель­ные экраны 5 располагают в нижней части топки, поэтому их на­зывают нижней радиационной частью (НРЧ). Экраны, располо-

Источник

Испарительные поверхности нагрева котлов типа Е (ДЕ) и циркуляция воды в них

Испарительными поверхностями вертикально-водотрубных паровых котлов являются поверхности, в которых происходит испарение воды, а часто и догрев воды до температуры кипения. Такими поверхностями являются котельные пучки, получающие тепло преимущественно за счёт конвективного теплообмена с горячими продуктами сгорания, фестон, расположенный в газовом окне и представляющий полурадиационную поверхность нагрева и экранные поверхности топки, получающие тепловую энергий за счёт радиационного обогрева.

В котлах этого типа применяются сложные контуры, которые состоят из нескольких простых контуров, у которых некоторые звенья являются общими. В нашем случае общими являются опускные трубы.

На рисунке 7 изображена трубная система котла типа Е (ДЕ) производительностью от 4 до 10 т/ч (вид сзади).

Рисунок 8. Трубная система котла типа Е (ДЕ) производительностью 4, 6,5, 10 т/ч.

Слева расположен задний экран топки, объединенный верхним и нижним коллекторами, соединенными с верхним и нижним барабанами котла. Нижний коллектор расположен горизонтально, а верхний наклонно.

С правой стороны от топки расположен конвективный пучок, разделённый глухой перегородкой (1). Котлы этой производительности имеют двухходовой конвективный пучок. Продукты сгорания покидают топку котла проходят через 1 конвективный пучок (2)от задней стенки топочной камеры к фронтовой стенки котла, разворачиваются в газоходе на 180 о и возвращаются к задней стенки котла. Из правой части конвективного пучка (3) продукты сгорания уходят в газоход, соединяющий котел с водяным экономайзером. Часть труб второго конвективного пучка (4), которые находятся в зоне низких температур, поскольку омываются продуктами сгорания перед их выходом в газоход с наибольшей вероятностью можно считать опускными трубами всех парообразуюших поверхностей нагрева котла.

На рисунке 8 изображена трубная системы котла типа Е (ДЕ) производительностью 16 и 25 т/ч (изометрия).

Рисунок 8. Изометрия трубной системы котла типа Е (ДЕ) производительностью 16, 25 т/ч.

Часть труб конвективного пучка также, как и у котлов меньшей производительности этой серии являются опускными для всех парообразующих поверхностей котлов, включая и парообразующие поверхности фронтового и заднего экранов, а другая часть является подъёмными трубами.

Опускными трубами являются слабо обогреваемые трубы, располагающиеся в зоне минимальных температур продуктов сгорания. Для нашего котла такими трубами являются трубы (1).

Из верхнего барабана вода по слабо обогреваемым трубам поступает в нижний барабан котла, который распределяет её по всем парообразующим трубам. Вода по более обогреваемым трубам, в которых частично испаряется, за счет полезно образовавшегося напора пароводяной смеси поднимается в верхний барабан котла. Как показано в предыдущем разделе силой вызывающей движение в контурах циркуляции является разность плотностей пароводяной смеси в подъёмных трубах и воды в опускных. В верхнем барабане пароводяная смесь разделяется за счёт сепарационных устройств на воду и пар. Вода возвращается в водяной объём котла, а пар направляется к потребителю или в пароперегреватель. Котловая вода с вновь поданной из экономайзера питательной водой вовлекается в циркуляцию.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОВОМ РАСЧЁТЕ
КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

3.1. Основные понятия и определения

При проведении теплового расчёта котельного агрегата различают поверочный и конструктивный тепловые расчёты, которые отличаются между собой целями расчета и искомыми величинами.

Поверочный расчёт котла проводится для оценки показателей экономичности и надёжности его работы на конкретном виде топлива, выбора вспомогательного оборудования и получения исходных данных для проведения аэродинамического и гидравлического расчётов, оценки интенсивности золового износа, коррозии и т.д. [1].

При проведении поверочного расчёта должны быть известны: тип котельного агрегата, компоновка и размеры его поверхностей нагрева, тип сжигаемого топлива и способ его приготовления к сжиганию, нагрузка и параметры пара, температуры питательной воды и перегретого пара, величины непрерывной продувки, данные по расчёту пылесистемы.

При конструкторском (конструктивном) расчёте известны все параметры воды, пара и продуктов сгорания на входе и выходе из каждой поверхности нагрева, а также конструктивная схема котла [1].

При конструктивном расчёте определяются размеры топки и поверхностей нагрева отдельных элементов котла, необходимые для обеспечения принятой номинальной производительности.

Такой расчёт обычно производится при переводе котла на сжигание того вида топлива, который не предусматривался для сжигания данным типом котла при его проектировании. Например, котел был спроектирован для сжигания твёрдого топлива, а его в процессе эксплуатации перевели на сжигание газообразного топлива.

Водяной экономайзер котла рассчитывается поверочно-конструктивным расчётом. В результате этого расчёта определяется необходимая площадь поверхности нагрева.

3.2. Рекомендации по тепловому расчёту котла

рекомендации сформулированы на основании общих положений методик котлов малой и средней производительности.

1. Тепловой расчет топки осуществляется методом последовательных приближений. В начале теплового расчёта топки котла задаёмся температурой продуктов сгорания на выходе из неё. Затем по этой температуре рассчитываются параметры и , которые используются далее для расчёта температуры на выходе из топки. Полученное значение температуры на выходе из неё сравнивается с температурой, принятой для определения и . Если принятое и расчетное значения отличаются более чем на 100°С, то расчёт необходимо повторить, задавшись новым значением температуры.

2. Газоход котла, в котором расположены конвективные пучки отделён от топка котла однорядным фестоном (рисунок 2). В соответствии с рекомендациями нормативного метода [2] при размещении в газовом объёме фестонов с числом рядов z₂ 3 тепловой расчёт этой поверхности (фестона) не проводится, а сама поверхность включается в поверхность стен топки.

3. При поверочном расчёте конвективных поверхностей нагрева предварительно задаются температурой одной из сред – продуктов сгорания или нагреваемой среды (пара, пароводяной смеси или воды) по значению температуры рассчитывается энтальпия этой среды. Затем по уравнению баланса по принятой температуре определяют тепловосприятие этой поверхности нагрева и рассчитывают конечную энтальпию второй среды.

Затем рассчитывается величина тепловосприятия этой поверхности по уравнению теплообмена.

Если тепловосприятие по уравнению теплопередачи будет отличаться от определённого тепловосприятия по балансу менее чем на 2%, расчёт не уточняется. Полагается, что расчёт закончен и окончательными считаются температура и тепловосприятие принятые при расчёте теплового баланса.

При большем расхождении необходимо принять новое значение температуры и повторить расчёт.

При первом приближении величина тепловосприятия по уравнению теплопередачи может оказаться выше величины тепловосприятия по балансу.

В этом случае необходимо принять такую температуру газов на выходе из поверхности нагрева, при которой разница между температурами продуктов сгорании на входе и выходе из поверхности нагрева была бы больше, чем при первом приближении и наоборот.

4. Для второго приближения целесообразно принимать значение температуры, которое отличается от первоначально принятого при первом приближении расчёта не более чем на 50 °С.

В этом случае коэффициент теплопередачи не пересчитывается. Необходимо пересчитать только температурный напор и тепловосприятие излучением, если таковое имеет место и заново решить уравнения баланса и теплопередачи.

5. Если при втором приближении расхождение между величинами тепловосприятия по уравнению теплопередачи и тепловосприятия по балансу окажется более 2%, то истинную температуру можно найти одним из двух следующих способов [3]:

— путем линейной интерполяции графически, нанеся на миллиметровую бумагу в масштабе значения принятых температур и расчетных значений тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи (рисунок 3), тогда точка пересечения построенных двух прямых даст нам значение расчётной температуры;

Рис.4 Графическое определение расчётной температуры.

— путём аналитической интерполяции по нижеприведённой формуле:

в формуле индексы I и II относятся соответственно к первому и второму приближениям.

Полученное значение температуры принимается за расчётное значение.

Для завершения расчета необходимо только рассчитать тепловосприятие продуктов сгорания для определённой температуры и тепловосприятие поверхности нагрева по балансу.

6. При тепловом расчёте конвективного пучка следует учитывать, что температура обогреваемой среды постоянна и равна температуре кипения при давлении в барабане котла. При этих условиях температурный напор рассчитывается по следующему соотношению [2],

где – большая разность температур сред;

– меньшая разность температур сред.

В тех случаях, когда / 1,7, температурный напор можно с достаточной точностью определить как среднеарифметическую разность температур по формуле

.

7. При тепловом расчёте второго конвективного пучка и водяного экономайзера коэффициент теплоотдачи излучением не учитывается, если средняя температура продуктов сгорания в них меньше 300°С.

8. Водяной экономайзер рассчитывается конструктивно. В результате расчёта определяется поверхность нагрева водяного экономайзера.

В расчёте экономайзера используется фактический расход воды через него с учетом продувки.

9. Температура загрязненной стенки поверхности водяного экономайзера рассчитывается по соотношению

,

где — средняя температура воды в поверхности нагрева, для всех поверхностей нагрева при сжигании газа принимается по таблице П11.

10. После расчёта экономайзера определяется расчетная невязка теплового баланса теплогенерирующей установки по следующему соотношению:

,

где — количества тепла, воспринятые лучевоспринимающими поверхностями топки, котельными пучками, водяным экономайзером.

В формулу подставляются значения, определённые из уравнений теплового баланса.

При правильном выполнении расчёта величина невязки не должна превышать 0,5% от величины располагаемого тепла.

4. ТЕПЛОВОй РАСЧЁТ КОТЛА

Формулы для расчёта физических величин приводятся далее по тексту, при необходимости даётся их расшифровка.

4.1. Задание на проектирование

При производстве котлом перегретого пара при тепловом расчёте котла необходимо рассчитывать теплообмен в пароперегревателе и в этом случае параметры пара необходимо определять по таблице П12.

Характеристика котла ДЕ 10-14ГМ.

1. Номинальная паровая производительность

2. Температура питательной воды

3. Давление питательной воды

5. Низшая теплота сгорания

6. Процент продувки 5 %.

7. Топка имеет металлическую наружную обшивку.

Источник