Котельные установки для производства пара
Котельные установки предназначены для получения водяного пара требуемого давления и температуры за счет тепла, выделяющегося при сжигании топлива.
Котельной установкой называют обычно котельный агрегат в совокупности со вспомогательным оборудованием: вентиляторами, дымососами, водо- и паропроводами, воздухо-;и газопроводами и пр.
Под котельным агрегатом понимают совокупность следующих основных элементов: топки, собственно парового котла, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздушного подогревателя, обмуровки с каркасом, арматуры и топочно-котельной гарнитуры.
Паровым котлом называют устройство, служащее для получения водяного пара, имеющего давление выше атмосферного. Под этим определением имеют в виду собственно котел, т. е. его испарительную часть (поверхность нагрева) вместе с топкой.
Температура воды, поступающей в установку, всегда бывает ниже точки кипения воды в барабане котла; кроме того, на современных тепловых электростанциях применяется исключительно перегретый пар.
Поэтому в котлоагрегате производится:
- подогрев воды от начальной температуры до температуры кипения;
- испарение воды (получение насыщенного пара);
- перегрев пара до требуемой температуры.
Конструкция паровой котельной установки
В соответствии с тремя перечисленными функциями котельный агрегат конструктивно делится на три части. Та часть, в которой происходит подогрев воды, называется водяным экономайзером. Паровым котлом называется часть котлоагрегата, служащая для подогрева воды от температуры, при которой она покидает экономайзер, до температуры кипения и для получения из этой воды насыщенного пара. Наконец, перегрев пара производится в третьем элементе котельной установки, носящем название пароперегревателя или (коротко) перегревателя.
Таким образом, вода поступает сначала в экономайзер, затем подогретая идет в котел. Из котла выходит насыщенный пар, который направляется в перегреватель. После перегрева пар поступает в паропровод, по которому и направляется к потребителям.
Некоторые котельные установки экономайзер не имеют. В этом случае подогрев воды от начальной температуры до точки кипения производится целиком в котле.
Если потребителям требуется не перегретый, а насыщенный пар, то перегревателя не ставят. Это встречается, однако, лишь в мелких фабричных (заводских) котельных, производящих пар для отопительных целей и для удовлетворения технологических нужд фабрики.
В ряде топок применяется горячее дутье, так как с повышением температуры воздуха горение в топке происходит более интенсивно; поэтому в большинстве котельных установок весь воздух, подаваемый в топку, или часть его подогревается в специальном подогревателе. Протекая через подогреватель, воздух нагревается за счет тепла дымовых газов, после чего нагнетается в топку. Таким образом, помимо элементов, перечисленных выше, котельный агрегат может содержать еще один элемент - воздухоподогреватель.
По условиям прочности наиболее благоприятной конструктивной формой для элементов, работающих под давлением, является цилиндрическая форма. Именно такую форму и имеют в большинстве случаев элементы котельного агрегата, выполняемые обычно в виде одного или нескольких длинных цилиндров большого диаметра или в виде пучка труб, конструктивно объединяемых коллекторами или камерами той или иной формы, или, наконец, в виде какой-либо другой комбинации деталей этого рода.
Современный водотрубный паровой котел представляет собой систему металлических трубок, внутри которых циркулируют вода и пар. Трубки омываются с внешней стороны дымовыми газами, являющимися продуктами сгорания топлива. Тепло, содержащееся в дымовых газах, через металлические стенки передается воде или пару, находящимся в трубках, подогревает и испаряет воду или перегревает пар. Поверхность металлических стенок трубок какого-либо элемента котлоагрегата, соприкасающаяся с дымовыми газами, называется поверхностью нагрева этого элемента и измеряется квадратными метрами (м2).
В топках современных мощных паровых котлов развиваются весьма высокие температуры, создающие тяжелые условия для работы огнеупорных материалов стенок топки. Особенно опасное положение создается в камерных топках, в которых ядро горения с максимальными температурами часто располагается в непосредственной близости от стен топки, вследствие чего именно в камерных топках имеется наибольшая опасность оплавления и разрушения обмуровки. Поэтому с развитием сжигания топлива в пылевидном состоянии появилась необходимость защиты топочных стен от разъедающего действия расплавленного шлака и высоких температур газа. Для этого стали применять водяное охлаждение стен топки при помощи водяных экранов, которые представляют собой систему труб, располагаемых на стенках топки и заполненных циркулирующей в котле водой. Было установлено, что водяные экраны не только хорошо защищают кладку от действия высоких температур, но и являются вместе с тем наиболее интенсивно работающей поверхностью нагрева котла.
На фиг. 1-1 дана схема крупного современного котельного агрегата, оборудованного камерной топкой. Пылевидное топливо вводится в топку через горелки, установленные в ее боковых стенах.
Количество пара, производимое котлом в час, называется паропроизводительностью котла или его мощностью.
Паровые котлы от 1 тонны пара в час до 10 считаются котлами малой мощности; к котлам средней мощности относятся агрегаты, дающие от 10 до 60 т пара в час. Наконец, при производительности свыше 60 т пара в час мощность котла считается высокой.
Котельные установки низкого давления считаются такие, которые вырабатывают пар давлением до 1,7 ата. При давлении пара до 23 ата котлы называются котлами нормального давления. При давлении выше 23 и до 60 ата котлы считаются котлами повышенного давления и свыше 60 ата котлами высокого давления. Максимальное давление в котлах, составляет 170 ата.
