Работа по теме: Большой конспект котлы. Глава: 18 Прямоточные котлы с многократной циркуляцией. Котлы специального назначения. Прямоточные паровые котлы в своей конструкции не имеют барабана. Вода проходит сквозь испарительный трубопровод однократно, превращаясь в пар постепенно. Краткие сведения о прямоточных котлах. Прямоточные котлы отличаются небольшой тепловой аккумулирующей способностью. 1.3. Прямоточные котловые агрегаты и агрегаты с наддувом. Дальнейшим развитием типов паровых котлов явилось создание так называемых прямоточных котлов (рис. 1.4.).
Что значит прямоточный котел
Установка парового котла в индивидуальной системе отопления повышает ее эффективности и снижает финансовые затраты. Высокий КПД котла обеспечивает как быстрый и равномерный прогрев помещения, так и экономию на топливе. Энергетика Котел является частью паровой турбины на электростанциях. Паровые котлы обеспечивают выработку пара. Попадая в турбину, он преобразуется в энергию, которая запускает вращение вала, вырабатывающего электроэнергию. Промышленность Такие устройства способны вырабатывать пар, который превращается в энергию, необходимую для движения различных систем и элементов промышленный линии. На некоторых предприятиях пар решает другие задачи.
Например, установка котла на химических заводах необходима для разогрева паром технологических жидкостей. Пар на производстве стройматериалов используется для просушки железобетонных изделий и заготовок. В пищевой промышленности пар необходим для стерилизации тары и подготовки продуктов. На производстве медицинского оборудования и инструмента при помощи пара дезинфицируют продукцию. За счет энергии пара работали автомобили, железнодорожный транспорт, спецтехника. Сегодня котельное оборудование заменили более современные устройства, однако некоторые транспортные средства до сих пор работают на паровой тяге.
Например, железнодорожный транспорт — тепловозы. Принцип работы парового котла Функционирование котла невозможно без теплоносителя и источника топлива.
На промышленных предприятиях и на небольших электростанциях прямоточные котлы в настоящее время не используются вследствие нецелесообразности применения пара сверхвысоких параметров в котлах относительно небольшой мощности; высоких требований к питательной воде, обеспечение требуемого качества которой затруднено большими потерями конденсата пара; дополнительных расходов электроэнергии на осуществление циркуляции среды на поверхностях нагрева и усложнение систем автоматического регулирования.
На стоимость парогенератора с прямотоком влияют конкретные параметры: паропроизводительность, уровень давления, вид конструкции, модель. Изделия прошли сертификацию, изготовлены с соблюдением государственных стандартов и полностью безопасны для использования.
Полученный пар далее, как и в барабанных котлах, проходит через пароперегреватель и поступает в паровую турбину [1].
Рисунок 1 - Принципиальная схема прямоточного парового котла. 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 [2]. 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. 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 22 МПа.
Поэтому наиболее эффективны прямоточные паровые котлы для сверхкритических давлений выше 22 МПа , где другие типы котлов неприменимы [3].
Модификации и преимущества прямоточных котлов
Купить прямоточный паровой котел. Компания «Инверсия» предлагает котельное оборудование собственного производства и котлы от ведущих мировых брендов. Прямоточные паровые котлы. Для прямоточных котельных установок не требуется помещений особой конструкции. это устройства, которые преобразуют тепловую энергию топлива в пар или горячую воду. Чугунный секционный паровой котел. Прямоточные. Котел прямоточного вида отличается тем, что движение воды и пара происходит вертикально вверх. Конструктивные особенности и принцип действия различных типов паровых котлов. 1.3. Прямоточные котловые агрегаты и агрегаты с наддувом. Дальнейшим развитием типов паровых котлов явилось создание так называемых прямоточных котлов (рис. 1.4.).
Прямоточный котёл
| Паровые котлы виды и классификация | Проектирование тепловых электростанций | Прямоточный паровой котел – это такая конструкция, в которой отсутствует барабан. Вода движется по змеевику единожды, превращаясь в ходе движения в пар. |
| Прямоточный паровой котел | Статьи Краснодарского котельного завода | Получился простейший прямоточный котёл, наор воды для которого создает столб воды и гравитация, от этого котла прекрасно работала модель паровой машины. |
| Прямоточные котлы | Статьи | Компания «Альба парогенераторы» в Москве | Итак, прямоточный котел – это универсальная, надежная и безопасная техника для обеспечения комфортного и экономного отопления дома в любое время года. |
| Чем отличается барабанный паровой котел от прямоточного | 2. основные определения, классификация и типы паровых котлов. 2.1 Паровой котел в технологической схеме производства пара. |
Предназначение парового котла — классификация с описанием видов
Уатт, подняв давление пара в своих машинах до 1,5 атм. Для удешевления котлы стали производить из железа. Обогревались они по-прежнему снаружи. Котлы с жаровыми трубами [1] [ править править код ] Ланкаширский котёл с двумя жаровыми трубами БСЭ Для увеличения поверхности обогрева и, соответственно, паропроизводительности, котлы стали пронизывать одной « корнваллийские котлы», Тревитик , 1815 или двумя и тремя « ланкаширские котлы», Фейрберн , 1845 широкими жаровыми трубами, увеличивая поверхность теплообмена. Рост давления до 6 атм. Малоуглеродистая пластичная сталь сталь 1 позволяла успешно справляться с локальными перегревами. Отвод продуктов горения из жаровых труб под котлом позволял получить дополнительную кипятильную поверхность и поднять паропроизводительность, отвод над котлом — несколько подсушить и перегреть насыщенный пар. Котлы ланкаширского типа, с горизонтальными и вертикальными жаровыми трубами, активно применялись более 100 лет, и изредка до сих пор применяются в маломощных силовых и паропроизводящих установках. Разновидностью корнваллийского котла вертикального типа можно считать самовар.
Плюсы и минусы прямоточных котлов Если сравнивать барабанные и прямоточные котлы, то основным преимуществом последних будет быстрое включение в работу и минимальное время, требуемое для прогрева воды. Благодаря этому, прямоточные котлы могут использоваться в качестве резервных установок, во время загрузки основного оборудования. Еще одним существенным плюсом является компактность отсутствие барабанов и коллекторов и маневренность. К сожалению, отсутствие аккумулирующих емкостей приводит к частому включению и отключению горелок. В результате чего происходит преждевременный износ оборудования и повышенный расход топлива. Совет полезен?
Я предположил, что она кипит столь интенсивно, что в своём неистовом бурлении долетает до сухопарника и подхваченная потоком пара улетает наружу. Эффект конечно уменьшился, но всё равно остался. Неужели вода подпрыгивает в котле на 30-40см? Если честно, с этим я пока так и не разобрался. Такая вот небольшая загадка.
Ну да ладно! Функционал готов, пора собрать наш аппарат! Стиль Во время конструирования нашего необычного мотоцикла, многие «учёные мужи» советовали мне сделать замкнутую систему воды. То есть, что бы из двигателя пар не вылетал на улицу, а попадал в конденсатор охладитель и получившаяся вода снова закачивалась бы в котёл с помощью маленького насоса. Это очень хорошая идея, я и сам постоянно об этом думал.
Но цель нашего проекта не кругосветное путешествие на дровах, а рассмотреть технологию позапрошлого века, победить инженерный вызов и насладиться работой настоящего парового двигателя. Ну, а какой же паровой двигатель без этого легендарного «чух-чух». Кроме того, хочется наблюдать вылетающий пар, он будет многое рассказывать о режимах происходящих внутри двигателя. Ну и наконец, я просто нахожу очень красивым, когда от паровоза идут клубы пара, особенно если они подсвечены солнцем. Романтика паровозов, так сказать.
Но, не смотря на это всё, для образа, я решил всё-таки сделать конденсатор, что бы было видно о наших замашках, и просто для стиля. Большинство различных самоделок имеют стиль «Безумного макса» или «Постапокалиптического мира». Да, так проще всего. Особо то и делать ничего не нужно. Ржавые железки, приваренные гаечные ключи, немного висящих тряпок и стиль готов.
Но этой простоты, или так сказать «ленивого стиля» в нашем мире очень много. Мне захотелось сделать что-то маленькое, милое и красивое. Сделать «конфетку», так сказать. И раз уж у нас древняя паровая технология, сам собой напрашивается « Стимпанк ». Стимпанк — это вымышленный мир.
Такой, каким он стал бы, если человечество не изобрело электричество, ДВС и прочие технологии и существовала бы только энергия пара. Я, конечно, не дизайнер, но при сборке мотоцикла, некоторые вещи всё же пришли на ум. Испытание парового мотоцикла «Гаражные» испытания полностью готового парового мотоцикла, оснащённого котлом классической конструкции, прошли на удивление гладко. Пока я его строил, в комментариях к видеороликам, люди рекомендовали много правильных и умных вещей. По ходу дела, некоторые из них я применял и в итоге они отлично себя показали.
Так, например, при прогреве двигателя паром, в нём конденсируется много воды, которая блокирует поршень и может привести к гидроудару. Люди предложили сделать маленькое отверстие с резьбой, с помощью которого можно было бы выпускать пар и сливать сконденсировавшуюся воду, тем самым быстро его прогревать. Потом, заглушить его винтиком и спокойно сразу ехать. На удивление, самая первая попытка проехать на полностью готовом мотоцикле, прошла без каких — либо проблем. Как говорится, «сел и поехал».
Покатавшись немного перед гаражом, я понял, что для меня этого не достаточно и я хочу больше. Разумеется, чтобы замерить все параметры, увидеть слабые места, ощутить и понять этот аппарат, нужна прямая, пустая, бесконечная трасса. Поэтому пришлось вывезти мотоцикл за город и спокойненько со всем этим разобраться. Об испытаниях: В целом, я очень доволен результатами. Они даже превзошли мои ожидания.
Видя, как ездят подобные паровые мотоциклы во всём мире, наша малютка оказалась далеко не на последнем месте. Заключение Когда задумывал строить этот паровой мотоцикл, я рассуждал так: вот сделаю его, как — нибудь это всё проедет и, удовлетворив все свои инженерные интересы, поставлю его дома напротив дивана в качестве эстетического элемента, навсегда. Но нет! Теперь это наоборот не даёт мне покоя. Я хочу его изучать, модернизировать, переделывать и побивать его же рекорды, хочу определить его максимум, понять всё, на что он способен!
Конечно, в рамках этой концепции. Первое с чего начну, это переделаю систему переключения пара на классическую. Мне стало интересно, какова будет разница. И ещё, при последующих испытаниях нужно будет «поиграть» с настройками. Добиться максимальной скорости, подобрав наиболее правильное опережение впуска пара.
Ещё, хочу поэкспериментировать с разными видами топлива. Видимо грядёт большая модернизация. Так что, если наш «паровоз» собирался уйти на пенсию и отсидеться где-нибудь в музее, тут я его сильно разочарую!
При ударе потока влажного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется в результате слияния мельчайших частиц влаги сплошная водяная пленка, которая достаточно прочна и не отрывается паром, но в то же время беспрепятственно и непрерывно стекает в водяное пространство барабана котла, а пар через крышку циклона выходит в паровое пространство котла. Установка жалюзей в верхней части циклона служит для перевода вихреобразного движения пара в прямолинейное, что способствует лучшему использованию пароводяного пространства барабана котла. Рисунок 1. Замкнутая гидравлическая система, состоящая из обогреваемых и не обогреваемых труб образует циркуляционный контур, который заполняет водой до уровня примерно 15-20 см ниже диаметральной плоскости барабана. В обогреваемых трубах вода закипает, поэтому они заполнены пароводяной смесью. Необогреваемые трубы заполнены котловой водой, имеющие плотность кипящей воды при давлении в барабане, следовательно нижняя точка коллектор подвержено столба воды, заполняющие необогреваемые трубы, а с другой -давление столба пароводяной смеси, заполняющие обогреваемые трубы. Создающиеся в результате образования пара разность давления, вызванная разностью плотностей воды в необогреваемых опускных трубах и пароводяной смеси топочных экранов вызывают движение в контуре и называются движущимся напором естественной циркуляции.
По обогреваемым трубам вверх движется пароводяная смесь, в связи с чем они получили название подъемных труб, а по не обогреваемым трубам вода движется вниз и они получили название опускные трубы. В прямоточных котлах рисунке 2, б полное испарение воды происходит за время однократного прямоточного прохождения воды в испарительной поверхности нагрева.
Прямоточный котел
Хотя пароперегреватель может быть выполнен в виде подключенного к котлу отдельного агрегата с собственной топкой, как правило, пароперегреватели встраивают в систему парогенератора. Встроенные пароперегреватели бывают двух видов: радиационные и конвекционные. Поверхность радиационного пароперегревателя, расположенного так, что он воспринимает лучистую теплоту из зоны горения в топке парогенератора, передает пару в 2—3 раза больше тепла, чем такая же поверхность конвекционного. Конвекционные пароперегреватели размещаются в высокотемпературных зонах газовых проходов котлов. Основными компонентами ядерного реактора являются тепловыделяющие элементы ТВЭЛы с топливным ядром , замедлитель, теплоноситель, система загрузки топлива, конструкционные элементы, система управления, теплозащитный экран и корпус. Потребляя ядерное топливо, ядерный реактор выделяет тепловую энергию, которая отводится теплоносителем. АЭС теплоносителем обычно служит вода. Такие реакторы с водяным охлаждением могут либо нагревать воду, повышая ее давление реактор с водой под давлением , либо непосредственно в реакторе кипятить, преобразуя ее в пар кипящий реактор. В обоих случаях вода-теплоноситель подается насосами в корпус реактора, где она циркулирует между стенкой корпуса и теплозащитным экраном, окружающим сборку ТВЭЛов. Нагретая вода выводится для совершения полезной работы. В случае кипящего реактора пар из него подается непосредственно на приводную турбину электрогенератора.
Таким образом, корпус реактора играет роль парового котла. В случае же реактора с водой под давлением тепло от нагретого в реакторе теплоносителя передается вторичному паровому контуру, который питает паром турбину электрогенератора. Такая теплопередача осуществляется в противоточном теплообменнике — парогенераторе рис. Благодаря тому что в реакторе с водой под давлением реакторный теплоноситель не выходит за пределы замкнутого контура, исключается возможность утечки радиации из активной зоны. Эта мера дополняется другими средствами защиты, в частности, возведением толстых бетонных стен вокруг реактора. Для предотвращения коррозии, которая может приводить к разгерметизации, насосы, трубопроводы и соприкасающиеся с теплоносителем поверхности реактора выполняют из нержавеющей стали или из обычной конструкционной стали с инконелевым покрытием. Корпуса ядерных реакторов проектируются и изготавливаются в соответствии со значительно более жесткими нормами, чем обычные паровые котлы. Вопросы водоподготовки имеют важнейшее значение для эксплуатации современных котлов и парогенераторов. Дело в том, что минеральные соли, содержащиеся в воде, образуют накипь в водяных трубах. По мере ее накопления ухудшается теплопередача от топочных газов к воде в трубах, что может закончиться их прогаром.
Таким образом, неправильная подготовка воды может привести не только к снижению КПД, но и к аварии. Характер и степень необходимой химической очистки воды зависят от качества источников воды для питания котла. Для снижения содержания минеральных солей в питательную воду, как правило, добавляют какое-либо химическое вещество, например натриевый цеолит. Из питательной воды необходимо также удалять растворенный в ней кислород, так как он вызывает ржавление труб котла. Важное значение имеет периодическая проверка и очистка труб. Все эти меры по защите котла на стороне воды существенно удорожают очищенную питательную воду по сравнению с обычной водопроводной. Нельзя забывать и о защите котла со стороны факела. Для снижения риска выгорания труб котла их в наиболее уязвимых местах покрывают современными плавленолитыми огнеупорами. Обязательно ведется непрерывный контроль за накоплениями золы на наружных стенках, и ее периодически удаляют. Такой контроль на крупных электростанциях ведется централизованно из диспетчерских с помощью замкнутых телевизионных систем.
В систему управления парового котла входят устройства для включения и выключения горения топлива, задания и регулирования расходов топлива, воздуха и воды, для сбора и обработки данных обратной связи от турбин и устройств, управляющих производительностью котла. В прошлом многие из этих функций выполнялись вручную. Позднее для реализации некоторых из них были применены электронные схемы, сначала на электровакуумных, а затем на полупроводниковых приборах. Современная компьютерная техника произвела переворот в управлении паровыми котлами, как и многими другими системами. Паровой аккумулятор — это аппарат, который накапливает и сохраняет тепловую энергию пара, когда ее подвод превышает потребность в ней, и отдает ее позднее, когда в этом появляется необходимость. Он действует подобно маховику в механических системах. Аккумулятор устанавливается между двумя паровыми системами, в одной из которых рабочее давление больше, чем в другой, и накапливает тепло от системы с более высоким давлением, а в периоды пиковой нагрузки отдает его системе с меньшим давлением.
Казань, Российская Федерация А. Ключевые слова Паровой котел, прямоточный котел, давление воды, образование накипи Современные паровые котлы тепловых электростанций 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. Прямоточный котел впервые был создан в 1932 г. Гидравлическая схема его проста рис. Полученный пар далее, как и в барабанных котлах, проходит через пароперегреватель и поступает в паровую турбину [1]. Рисунок 1 - Принципиальная схема прямоточного парового котла. В этом случае вода или пар протекают через трубы котельной установки благодаря напору, создаваемому насосом.
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 [2]. 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. 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 22 МПа. Поэтому наиболее эффективны прямоточные паровые котлы для сверхкритических давлений выше 22 МПа , где другие типы котлов неприменимы [3]. К недостаткам прямоточных котлов по сравнению с барабанными котлами следует отнести особо высокие требования к качеству питательной воды. Это обусловлено тем, что все примеси, поступающие с питательной водой, не могут удаляться с продувкой подобно барабанным котлам, и откладываются на стенках поверхностей нагрева в виде накипи или уносятся с паром в турбину.
Если же рассматривать технологические паровые котлы как отдельный сегмент, то разделение оборудования на котлы низкого и высокого давления привязано к нормативам Ростехнадзора, устанавливающим поднадзорность сосудов, работающих под давлением. Подробнее об этом — в статье « Производственные котлы высокого и низкого давления ». Отопительные или энерготехнологические котлы находятся на стыке промышленных и энергетических. В России их широкое применение было обусловлено повсеместным строительством моногородов и жилых районов при промышленных предприятиях. Энерготехнологические паровые котлы вырабатывали пар одновременно для производственных нужд и для отопления коммунального сектора. В настоящее время в соответствии с программами повышения энергоэффективности и реконструкции производств крупнотоннажные паровые котлы заменяются котлами меньшей паропроизводительности, а для теплоснабжения жилых районов строятся более экономичные водогрейные котельные. Компетенция ICI Caldaie — производство экономичных производственных паровых котлов жаротрубного типа с проходной и реверсивной топкой, отвечающих высоким стандартам эксплуатационной и экологической безопасности. Классификация паровых котлов по давлению Сквозная классификация по давлению, объединяющая все виды паровых котлов выглядит следующим образом. Область высокого давления энергетики включает котлы высокого, критического и сверхкритического давления. Диапазон: от 3,9 МПа до 22,5 МПа 39-225 бар.
Прямоточный паровой котел
Развитие типов водотрубных котлов показано на рисунке 2.1. Автоматическая продувка. Прямоточные паровые котлы Clayton оснащены системой периодической продувки змеевика для сброса солевых отложений. Паровой котел предназначен для получения рабочего (или сильного) пара, способного выполнить механическую работу или выделить эквивалентное ей количество теплоты. Развитие типов водотрубных котлов показано на рисунке 2.1.
Конструкция прямоточного котла.
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.
Такие котлы работают вместе с газовыми турбинами и получают тепло от уходящих газов ГТУ иногда применяют схему с дожиганием топлива, в этом случае котел работает на теле уходящих газов и тепле сгорания дополнительного топлива их называют котлами-утилизаторами. Виды паровых котлов: прямоточные и барабанные котлы схема прямоточного котла Паровые котлы классифицируются на прямоточные и барабанные.
Прямоточные котлы работают на сверхкритические параметры 24 МПа и 540 С , барабанные котлы не работают на таких параметрах. Предельное давления для отечественных барабанных котлов — 18,5 МПа. Циркуляцию пароводяной смеси в таких котлах обеспечивает питательный насос. В прямоточных котлах питательная вода последовательно проходит через экономайзер, испаритель в испарителе питательная вода превращается в пар , промежуточный пароперегреватель и пароперегреватель и в виде пара отправляется в турбину. Барабан работает как сепаратор разделяя воду и пар, последний направляется в пароперегреватель и затем в голову паровой турбины. Теперь для того, чтобы разобраться с видами паровых котлов и их классификацией поговорим о компоновках котельных агрегатов.
Прямоточные котлы представляют собой разомкнутую гидравлическую систему. Прямоточным называется котел с принудительным движением воды без циркуляции. Отсутствие воды за испарительными поверхностями позволяет им работать как на докритическом, так и на сверхкритическом давлении. Плюсы и минусы прямоточных котлов Если сравнивать барабанные и прямоточные котлы, то основным преимуществом последних будет быстрое включение в работу и минимальное время, требуемое для прогрева воды. Благодаря этому, прямоточные котлы могут использоваться в качестве резервных установок, во время загрузки основного оборудования. Еще одним существенным плюсом является компактность отсутствие барабанов и коллекторов и маневренность. К сожалению, отсутствие аккумулирующих емкостей приводит к частому включению и отключению горелок.
В водотрубном, наоборот, пучок труб с теплоносителем омывается током топочных газов. Разница получается очень и очень существенная. Для передачи энергии топочных газов воде необходим большой градиент разность температур. Теплопроводность металла труб парообразователя в сотни раз больше таковой топочных газов. Поэтому внутри жаровых труб может быть свыше 1000 градусов, а их наружная поверхность охлаждается водой не выше 350-400 градусов. В стенках труб возникают огромные термические напряжения, а вокруг — большой объем перегретой воды, вскипающей по всей массе при понижении давления. Порыв всего одной трубы газотрубного котла неизбежно приводит к его взрыву. Поэтому регламент проверки и профилактической замены газовых труб должен соблюдаться неукоснительно, а работа эта сложная, довольно долгая и дорогая. Температура внешней поверхности труб парообразователя водотрубного котла в силу указанных причин почти равна температуре воды в них. Термические напряжения в материале водяных труб на порядки меньше, чем в газовых. Надежность котла много выше, сроки между остановами на профилактику больше. Порыв одной трубы не приводит к взрыву котла: прежде чем кипение распространится на всю массу воды которой в водотрубном котле в несколько раз меньше, чем в газотрубном , мощный поток пароводяной смеси погасит топку и охладит остальные трубы. Недостаток водотрубных котлов — теоретические меньшие, чем у газотрубных, тепловая эффективность и паропроизводительность. Но конструктивные усовершенствования водотрубных котлов позволили им занять доминирующее в отрасли положение — на сегодняшний день газотрубные котлы не строятся, а единицы оставшихся классической конструкции дорабатывают свой ресурс. Примечание: барабанные паровые котлы могут быть выполнены только водотрубными. Эволюция конструкций Устройство самого архаичного и оказавшегося очень живучим горизонтального газотрубного парового котла удобно рассмотреть на примере паровозного котла, см. Автоматика — один лишь предохранительный клапан. Питательного насоса нет, вода идет из цистерны идет самотоком. Тепловая эффективность ок. Некоторые паровозные котлы служат по сей день. Поезда они уже не водят, дают пар на производство. Водотрубные котлы, рабочий стаж которых более 100 лет, тоже есть. Но в целом этот тип паровых котлов далек от пенсии. На флоте водотрубные котлы и сегодня широко используются в силовых установках. На судах довольно остро стоит проблема компактности котла. Гражданским пароходам нужно место для грузовых трюмов и пассажирских помещений. На военных кораблях необходимо жизненно важные и самые уязвимые агрегаты прикрыть понадежнее от вражеских боеприпасов. Естественным выходом здесь кажется использование вертикального котла, но «вертикалки» с пучками труб теоретически малоэффективны: слишком много топочных газов зря проскакивает парообразователь и площадь ЗП мала. Поэтому в судовых силовых установках применяются преим. На суше тоже требуются компактные котлы — содержание производственных площадей стоит недешево. Но на гражданке стоимость, конструктивная простота и удобство обслуживания техники нередко превалируют над техническим совершенством. Поэтому сухопутные компактные котлы часто делаются по принципу: не только вывернуть наизнанку, но и перегнуть пополам. Конкретно: обернуть ход топочных газов. От этого немного ухудшаются качественные показатели котла, но места под него нужно почти вдвое меньше, чем для такой же мощности паровозного, и обслуживать котел много удобнее, так как корень дымохода, зев топки и зольник если котел твердотопливный находятся в одном помещении. Оборотным проще сделать газотрубный котел. Горизонтальный полноразмерный слева на рис. Котел с укороченным парообразователем в центре; такие котлы иногда неправильно называют вертикальными предельно компактен, но неэкономичен. Довести его показатели до приемлемых позволяют щитки в жаровой камере, хорошо отражающие тепловое инфракрасное, ИК излучение. Устройство паровых котлов с оборотом топочных газов Современные достижения Снабдить паровой котел ИК-отражателями это вообще плодотворная идея. Современные водотрубные котлы, кроме наружной теплоизоляции, изнутри обшиваются отражающим ИК материалом. Это позволяет пучки каналов их парообразователей сделать из одинаковых прямых труб, см. Что, в свою очередь, дает возможность отказаться от барабана и питать котел со стороны. Насколько он сам и его эксплуатация от этого удешевляются, представить нетрудно. Конструкция современного радиационного парового котла с тепловым отражателем внутри Примечание: паровые котлы со встроенными ИК отражателями в спецлитературе называются радиационными. Никакой радиоактивности в них, конечно, нет. Имеется в виду тепловое излучение ИК радиация. Устройство парового котла с топкой на встречных факелах Одно из последних достижений большого котлостроения — газотопливные котлы из жаростойких спецсталей с топкой двойного действия на встречных факелах, см. КПД котла, как и любой тепловой машины, теоретически определяется отношением температур в начале и конце рабочего цикла к начальной температуре формула Карно, помните? В котлах на встречных факелах температура в топке доходит до 1800-1900 градусов против 1100-1200 и прочих, а температура дымовых газов остается той же, 140-200 градусов. Примечание: как устроены и работают современные паровые котлы массового применения, см. Они должны давать низкопотенциальный пар для систем отопления и кулинарного оборудования, но к требования к безопасности бытовых паровых жесточайшие, и они должны допускать текущее обслуживание неквалифицированным персоналом. Дополнительное требование — бытовой паровой котел должен быть как можно компактнее, легче не требовать под себя фундамента и дешевле. Еще одно — предельно малое время запуска. Тратить до часу и более рабочей смены на то, чтобы развести пары это недопустимое расточительство и в обществе развитого социализма. Классическое решение такого рода — змеевиковый котел. Он предельно безопасен для данного класса устройств: вероятность выброса при аварии перегретого пара за пределы внешнего кожуха такой случай считается взрывом котла у него во столько же раз меньше, сколько было бы труб в пучке водотрубного котла той же мощности. Причина — труб всего одна, длинная, свернутая в спираль. Паропроизводительность и паровая эффективность змеевиковых котлов невелики, но первая в данном случае несущественна, а вторая увеличивается компьютерным проектированием пространственного змеевика и установкой ИК отражателя, см. Зато змеевиковый котел рекордсмен по времени запуска: дает рабочий пар в течение 3 мин после включения горелки. Автоматики змеевиковому котлу достаточно термомеханической энергонезависимой, переводящей горелку в минимальный режим. Устройство современного змеевикового парового котла Новейшее достижение в конструировании низкопотенциальных паровых котлов малой мощности — вихревой рубашечный котел.
Паровой котел: теория, правила эксплуатации, конструкция и типы, применение
При вращении она больше, следовательно больше циркуляция. Я тоже много лет назад читал патент, про барабанный котёл, было написано что удалось во сколько то дохрена раз поднять выработку пара с одного кв метра поверхности, так как из за многократно большей гравитации, пузырьки гораздо активнее отрываются и всплывают от стенок теплообменника, не создавая паровую подушку. Хотя лично у меня сомнения, тепловое сопротивление между топочными газами и стенкой все равно накладывает ограничение на мощность которая может быть передана этой стенке.
Обычно это ВРЧ, потолочная, две конвективные или конвективная и полу-радиационная ступени. Поверхности нагрева собирают вместе с вертикальными щитами, включающими элементы каркаса. На верхний ряд щитов устанавливают потолочное перекрытие. Примеси ввиду различия их растворимости в воде и паре в том или ином количестве выпадают в виде отложений на внутренних поверхностях труб, а оставшаяся часть выносится с паром. Накопление этих отложений периодически удаляют путем проведения химической промывки котла. Процесс промывки трудоемок и выполним только при остановленном оборудовании.
Поэтому в энергоблоках с прямоточными котлами после конденсатора турбины на водяном тракте устанавливается блочная обессоливающая установка БОУ. Благодаря очистке конденсата в ней удается уменьшить содержание примесей в питательной воде и соответственно темпы роста отложений в трубах котла. Первая используется в том случае, если трубы подогревателей низкого давления выполнены из латуни, а вторая —если трубы ПНД изготовлены из коррозионно-стойкой стали. Слабощелочная среда имеет место при гидразинно-аммиачном комплексонном или гидразинном водном" режиме. Нейтральная среда —при дозировании в конденсат газообразного кислорода или раствора перекиси водорода. Кратко рассмотрим основные из них. В котлах докритического давления в нагревательных поверхностях движется вода однофазная среда , в испарительных поверхностях — пароводяная смесь двухфазная среда , а в перегрева-тельных — перегретый пар однофазная среда. В прямоточных котлах сверхкритического давления по трубкам тракта котла протекает однофазная среда переменной плотности. Строят ее по зависимостям перепадов давлений в элементах от расхода среды.
Несущие элементы каркаса колонны, балки во избежание нагрева располагают снаружи обмуровки. Основную нагрузку на каркас дает барабан и подвешенная на нем система труб экранов и конвективной поверхности нагрева. Соответственно эта часть каркаса выполняется для усиления с дополнительными колоннами. Колонны каркаса передают на фундамент значительные сосредоточенные нагрузки. Для снижения давлений на фундамент несущие колонны снабжают башмаками см. Основные элементы каркаса изготовляют из Ст3, а вспомогательные косынки, планки — из Ст0. Нагрузка от котла передается на нижние продольные камеры, имеющие опоры. Опоры, расположенные на стыке топочной камеры и конвективной поверхности нагрева, выполнены неподвижными.
В башмаках подвижных опор предусмотрены овальные отверстия, обеспечивающие перемещение котла вследствие теплового расширения. Опоры котла устанавливаются на закладные листы фундамента и крепятся болтовыми соединениями. На каркасе парового или водогрейного котла устанавливаются лестницы и площадки, необходимые для обслуживания агрегата. В соответствии с действующими правилами Госгортехнадзора лестницы и площадки должны изготовляться из несгораемых материалов и обеспечивать удобный доступ к арматуре, контрольно-измерительным приборам, регулирующим и продувочным устройствам и другим элементам, требующим систематического обслуживания. Площадки состоят из металлических рам, опирающихся на каркас через укосины. Площадки должны иметь ширину для свободного прохода 600 — 800 мм. Верхняя часть обмуровки, площадки и лестницы снабжаются перилами высотой не менее 1000 мм и сплошной обшивкой по низу стальным листом высотой 100 мм. Водяные экономайзеры Водяной экономайзер является неотъемлемой частью современного парогенератора.
Экономайзер благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. В водяных экономайзерах в зависимости от вида топлива и КПД парогенератора при нагреве воды на 1 К продукты сгорания охлаждаются на 2 — 3 К. В зависимости от температуры, до которой вода подогревается в экономайзере, их делят на некипящие и кипящие. Некипящими называют экономайзеры, в которых по условиям надежности их работы подогрев воды производится до температуры на 40 К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное ее испарение. В зависимости от металла, из которого изготовляются экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры изготовляются для работы при давлении в барабане парогенератора до 2,4 МПа, а стальные могут применяться для любых давлений. Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых чугунных труб.
Труба выпускаемых в настоящее время экономайзеров конструкции ВТИ показана на рис. Трубы соединяются между собой посредством калачей, как показано на рис. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб. Чугунный экономайзер: а — труба; б — компоновка; 1 — обдувочное устройство; 2 — соединительный калач; 3 — труба экономайзера; 4 — трубопровод питательной воды; 5 — предохра- нительный клапан; 6 — гильза для термометра; 7 — манометр На рис. Число горизонтальных рядов в экономайзере выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева. В чугунных водяных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Поэтому чугунные экономайзеры всегда работают как некипящие.
Продукты сгорания в экономайзере целесообразно направлять сверху вниз для создания противоточной схемы движения воды и газов, при которой обеспечиваются лучшие условия теплообмена и минимальная поверхность нагрева экономайзера. Компоновка поверхности нагрева чугунного водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трех и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более четырех труб в горизонтальном ряду и более восьми горизонтальных рядов. Через каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата, осмотра и ремонта экономайзера. Стальные экономайзеры изготовляются из труб диаметром от 28 до 38 мм, которые изгибаются в змеевики. Змеевики водяного экономайзера обычно размещают в опускном газоходе при поперечном смывании их продуктами сгорания. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, но может быть и коридорное.
Коллекторы водяного экономайзера имеют круглую форму, и в промышленных котлах их обычно размещают за пределами газохода, укрепляя на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам от веса самих змеевиков, заполненных водой, их обычно подвешивают с помощью специальных подвесок к каркасу котла или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками к опорным стойкам приваривают гребенки. Компоновка стального экономайзера: 1 — коллекторы; 2 — змеевик; 3 — опорная балка; 4 —дистанционная гребенка Питательная вода поступает в нижний коллектор, и, пройдя по параллельно включенным змеевикам, направляется в промежуточный коллектор экономайзера для выравнивания распределения воды по отдельным змеевикам. Установка промежуточных коллекторов особенно необходима, если в экономайзере происходит частичное парообразование, так как перемешивание должно производиться до начала парообразования. При этом недогрев воды на входе в кипящую часть поверхности нагрева экономайзера должен составлять не менее 40 К. Для облегчения монтажа экономайзера отдельными блоками, удобства выполнения ремонтных работ и облегчения очистки поверхности нагрева от летучей золы поверхность разбивается на отдельные части пакеты. Высота пакета не превышает 1,5 м при редком расположении труб и 1 м — при тесном.
Между пакетами предусматриваются разрывы 600 — 800 мм. При сжигании газообразного топлива для конденсации водяных паров из продуктов сгорания используется теплота, выделяющаяся при конденсации водяных паров применяют контактные экономайзеры. Нагрев воды в них осуществляется за счет непосредственного контакта нагреваемой воды с продуктами сгорания. Контактный экономайзер располагается после всех поверхностей нагрева котлоагрегата. Вода, нагреваемая в нем, должна деаэрироваться и может быть использована для технологических нужд или горячего водоснабжения. При сжигании твердых многозольных топлив наблюдается золовый износ змеевиков стальных водяных экономайзеров, который особенно значителен в местах повышенных скоростей и концентраций уноса в продуктах сгорания. Для защиты стальных экономайзеров от золового износа при сжигании высокозольных топлив в местах, подверженных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты. При наиболее часто применяемой П-образной компоновке котла и сжигании твердого топлива змеевики водяного экономайзера рекомендуется располагать параллельно задней стене котла.
Это облегчает ремонт змеевиков, так как износу подвергаются не все змеевики, а только прилегающие к внешней стене шахты, потому что повышенные скорости и концентрации золы будут на внешней образующей поворота. Поперечное расположение змеевиков допускается при сжигании жидких, газообразных и малозольных твердых топлив. При питании экономайзера водой с низкой температурой близкой к температуре точки росы происходит коррозия наружной поверхности вследствие конденсации водяных паров из продуктов сгорания. Однако исследования коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева показали, что концентрация SОх в продуктах сгорания и температура точки росы не определяют однозначно скорости коррозии, хотя и влияют на нее. Исследования, выполненные ВТИ, показали, что на скорость коррозии влияют также аэродинамические факторы. Основными путями уменьшения низкотемпературной коррозии водяных экономайзеров являются: повышение температуры стенки поверхности нагрева, применение присадок жидких, минеральных или газообразных , ведение процесса горения с минимальными коэффициентами избытка воздуха, систематическая очистка поверхности нагрева от золовых отложений, ликвидация застойных зон и равномерное омывание поверхности нагрева продуктами сгорания. При наличии растворенного в питательной воде кислорода или углекислого газа происходит интенсивная коррозия внутренней поверхности нагрева экономайзера. Особенно быстро выходят из строя вследствие коррозии стальные экономайзеры, имеющие небольшую толщину стенки труб по сравнению с чугунными.
Интенсивность коррозии возрастает при пониженных нагрузках котла вследствие уменьшения скорости воды в трубах экономайзера. Коррозии подвергаются в первую очередь участки, на которых имеются местные сопротивления повороты, прикипевший шлам, колечки сварочного грата. Схемы включения некипящих и кипящих водяных экономайзеров в общий водяной тракт парогенератора различны. В соответствии с требованием правил Госгортехнадзора чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания иметь обводный газоход для пропускания продуктов сгорания мимо экономайзера. При этом правилами Госгортехнадзора разрешено выполнять индивидуальные чугунные экономайзеры не отключаемыми по водяному тракту при условии непрерывного питания котла водой с помощью автоматического регулятора, устанавливаемого на входе воды в экономайзер. Обводный газоход для отключения индивидуального водяного экономайзера по тракту продуктов сгорания необязателен при наличии сгонной линии, обеспечивающей постоянный пропуск воды через экономайзер в случае повышения температуры воды после него. Пользоваться сгонной линией приходится при растопке котла. Схема включения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии и размещением необходимой арматуры показана на рис.
Стальные экономайзеры, в которых допускается закипание воды, как правило, выполняются не отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания. Во избежание превращения всей воды, находящейся в экономайзере, в пар при растопке парогенератора предусматривается рециркуляционная линия. Эта линия соединяет входной коллектор экономайзера с барабаном парогенератора и обеспечивает поступление воды в экономайзер при ее испарении в период растопки. На линии рециркуляции устанавливается вентиль, который открывается при растопке парогенератора и закрывается при включении парогенератора в паровую магистраль. Схема включения стального экономайзера с линией рециркуляции и необходимой арматурой показана на рис. Воздухоподогреватели По принципу работы воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных передача теплоты от потока продуктов сгорания к нагреваемому воздуху происходит непрерывно через разделяющие эти потоки металлические стенки поверхностей нагрева труб или пластин. В регенеративных воздухоподогревателях имеющаяся металлическая набивка пластины, шары попеременно то нагревается в потоке дымовых газов, то охлаждается в воздушном потоке, отдавая ему полученную аккумулированную теплоту.
Рекуперативные воздухоподогреватели подразделяют по виду применяемого материала на чугунные, стальные и неметаллические, а по конструктивному оформлению — на пластинчатые и трубчатые. У чугунныхвоздухоподогревателей толщина теплопередающей поверхности обычно равна 6 мм, а у стальных 0,5 — 2,0 мм. Поверхность нагрева чугунного воздухоподогревателя состоит чаще всего из горизонтальных овальных чугунных труб. Продукты сгорания проходят между трубами, а воздух — внутри труб. Трубы снабжены наружными и внутренними ребрами, увеличивающими их поверхность нагрева.
Такими экранами обычно защищают полностью или частично стены котельной установки. Трубы могут быть гладкими, с проставкой, плавниковыми, ошипованными, с огнеупорной обмазкой. Горизонтальный водотрубный котел. Для паровых котлов такого типа характерно наличие коллекторов, соединяющихся с навесным барабаном, который может быть расположен либо вдоль топочной камеры, как показано на рис. Вертикальный водотрубный котел. В вертикальном паровом котле имеются два или несколько барабанов, установленных на разной высоте, причем зеркало воды находится в самом верхнем из них рис. Трубы присоединяются непосредственно к барабану. Вблизи места присоединения они изгибаются так, что образуют ряд пучков. Поток горячих газов перегородками направляется поперек труб. Такая конструкция позволяет легко изменять геометрию поверхности нагрева. Радиационные котлы. Радиационные паровые котлы или их топки оборудуются: а широкими коллекторными трубами узкими барабанами , проходящими горизонтально в верхней и нижней части стенки топки, либо б системой вертикальных труб, присоединенных непосредственно к основным барабанам. В варианте «а» коллекторы соединены между собой тонкими частыми вертикальными трубами, образующими настенные экраны. Лучистая теплота из зоны горения заставляет воду в этих трубах испаряться, а горячий пар, поднимаясь между коллекторами, присоединенными к основным барабанам, вызывает циркуляцию. По той же схеме устроены потолочные и напольные экраны. Трубы не имеют изоляции, и лишь в высокотемпературной зоне предусматриваются огнеупорная обмазка или чугунные защитные панели. В некоторых случаях парообразование в экранах играет главную роль, а обычные воднотрубные конвективные теплообменные поверхности лишь защищают основной барабан от радиационного перегрева. Прямоточные котлы. Прямоточные паровые котлы могут работать как в докритическом, так и в сверхкритическом режиме. В трубы котла насосом подается питательная вода, и она за один проход набирает достаточно тепла, чтобы превратиться в пар высокого давления. Теплообмен осуществляется в основном в многочисленных параллельно включенных экранных панелях, окружающих топочную камеру. Прямоточные котлы применяются главным образом на крупных электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Благодаря своему широкому диапазону рабочих условий они отличаются простотой пуска и перехода с режима на режим. Он состоит из отдельных чугунных секций, собираемых вместе подобно радиаторам центрального отопления. В крупных паровых котлах такого типа пар из каждой секции поступает в продольный верхний коллектор, а конденсат возвращается по двум нижним продольным коллекторам, расположенным по разные стороны секций. Основное достоинство такого котла состоит в легкости его демонтажа на небольшие блоки. Кроме того, при необходимости его легко наращивать. Однако в случае слишком быстрого разогрева при холодном пуске такой котел может дать трещину; для ремонта же, скажем, средней секции необходима полная разборка. Секционированные котлы работают с довольно высоким КПД и быстро разогреваются, поскольку внутренние поверхности секций образуют непосредственно топочную камеру. Чугунные секции такого котла не гарантируют безопасной работы при высоких давлениях пара; поэтому его тепловая мощность не превышает примерно 200 кВт, а максимальная производительность составляет ок. Дальнейшее развитие в этом направлении привело к созданию компактных блочно-транспортируемых автоматизированных агрегатов, полностью оборудованных всей контрольно-измерительной аппаратурой и готовых к пуску сразу же, как только после доставки на место к ним будут подключены вода, электроэнергия, топливоподводы и дымоходы. В настоящее время промышленность выпускает такие модули тепловой мощностью до нескольких тысяч киловатт с рабочим давлением до 9 МПа. Они поставляются полностью собранными на опорной раме или плите из конструкционной стали с равномерным распределением веса и допускают стационарную установку на обычном промышленном полу или на постаменте. В топке сжигается топливо, в результате чего выделяется тепло, которое передается через металлические стенки рабочей жидкости и превращает ее в пар. Современная топка представляет собой клетку из вертикальных труб, присоединенных концами к коллекторным барабанам малого диаметра, включенным в циркуляционную систему котла. С наружной стороны клетка снабжена легкой огнеупорной и теплоизолирующей обшивкой, вес которой несут сами трубы. Промежуток между обшивкой и трубами заполнен кирпичами специальной формовки, которые закрывают задние, то есть наружные, поверхности труб, но оставляют открытыми их передние поверхности. В результате образуется довольно гладкая конструкция, на которой не задерживаются зола и шлак.
Что такое прямоточный котел?
| RU169332U1 - Прямоточный паровой котел - Яндекс.Патенты | Итак, прямоточный котел – это универсальная, надежная и безопасная техника для обеспечения комфортного и экономного отопления дома в любое время года. |
| Краткие сведения о прямоточных котлах | Пример П образного прямоточного котла, с собственными опорами читайте в материале паровой угольный котел ПП-1000-24,5-565 КТ. |
Что значит прямоточный котел
Принцип действия паровых котлов. Устройство,схема, правила эксплуатации парового котла и котельной. Подготовка и включение в работу. 25,5-545 ГМ (ТГМП 1202) приведена на рис. 11. Устройство водотрубного парового котла. Прямоточные котлы отличаются высокой скоростью парообразования, вода испаряется в трубном пространстве и покидает котел. Помимо котлов с естественной и принудительной циркуляцией существуют и так называемые прямоточные котлы. В конструкции таких котлов отсутствует барабан. Все водотрубные котлы можно разделить на две группы: прямоточные и барабанные. В прямоточном котле вся вода, проходящая через контур, испаряется.