Схема паровой котельной установки

На рис. 1.1 представлена схема котельной установки с паровыми котлами. Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана — верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний — в нижней части водой, а в верхней — насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами —обмуровкой.

Рис. 1.1. Схема паровой котельной установки

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо из топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы – горячие продукты сгорания.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 5 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане.

Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

Тема: Технологическая схема котельной установки барабанного котла высокого давления с естественной циркуляцией со сжиганием твердого топлива в пылевидном состоянии с твердым удалением шлака.

Рис. 6. Схема котельной установки с барабанным котлом естественной циркуляции на твердом топливе:

1 — угольный конвейер;

2 — бункер сырого топлива;

3 — питатель угля;

4 — мельница;

5 — короб первичного воздуха (на сушку);

6 — нижние коллекторы экранов;

7 — общий короб горячего воздуха;

8 — горелки;

9 — топочная камера;

10 — опускные трубы;

11 — обмуровки;

12 — трубы топочных экранов;

13 — верхние коллекторы топочных экранов;

14 — барабан;

15 — фестон;

16, 16а — потолочный и конвективный пароперегреватели,;

17 — промежуточный пароперегреватель;

18 — экономайзер;

19 — воздухоподогреватель;

20 — дутьевой вентилятор;

21 — золоуловитель (электрофильтр);

22 — дымосос;

23 — дымовая труба;

24 — шлакоудаляющее устройство;

25 — колонны каркаса;

26 — каналы гидрозоло(шлако)удаления

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева — теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (вода, пароводяная смесь, пар или воздух). Поступающая в котельную установку питательная вода не догрета до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, а полученный пар перегревается до заданной температуры.

По происходящим процессам преобразования рабочего тела различают нагревательные, испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева.

Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) или конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева: 1.радиационные — получающие в основном теплоту от продуктов сгорания за счет их излучения;

2.конвективные — с преимущественным получением теплоты конвекцией; 3.радиационно-конвективные — получающие теплоту излучением и конвекцией примерно в равных количествах.

В качестве нагревательных поверхностей нагрева применяют экономайзеры 18 — 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 или кипящего типа. 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 (полурадиационные) поверхности нагрева — топочные экраны, фестоны, котельные пучки. Топочные экраны (или просто экраны) парового котла — это поверхности нагрева, состоящие из труб 12, расположенных в одной плоскости у стен топочной камеры и способствующих ограждению последних от воздействия высоких температур. Экраны могут устанавливать и внутри топки, подвергая двухстороннему облучению. В этом случае они называются двухсветными. В прямоточных котлах докритического давления испарительные топочные экраны располагают в нижней части топки. Поэтому их называют нижней радиационной частью (НРЧ). Фестон 15 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.

Пароперегревательные поверхности нагрева (или пароперегреватели) могут быть радиационными, полурадиационными или конвективными.

Радиационные пароперегреватели располагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или потолочным пароперегревателем. В прямоточных котлах топочные экраны, расположенные в средней и верхней частях, преимущественно являются перегревательными. Их соответственно называют средней (СРЧ) или верхней радиационной частью (ВРЧ).

Полурадиационные пароперегреватели устанавливают в выходном сечении тонки. Как правило, это ширмовые пароперегреватели — поверхности нагрева, в которых соседние трубы одного ряда отстоят друг от друга на значительном расстоянии (не менее пяти диаметров трубы).

Конвективные пароперегреватели 16 а преимущественно устанавливают в переходном горизонтальном газоходе или в начале (по ходу газов) конвективной шахты.

При повышении давления перегретого пара стали применять дополнительный (промежуточный) перегрев пара, для чего в котлах предусматриваются соответственно промежуточные пароперегреватели 17.

Совокупность последовательно расположенных по ходу рабочего тела поверхностей нагрева, соединяющих их трубопроводов и установленных дополнительных устройств составляет пароводяной тракт парового котла.

В основной пароводяной тракт рассматриваемого барабанного котла входят: экономайзер 18, отводящие трубы, барабан 14, опускные трубы 10 и нижний распределительный коллектор 6, трубы топочных экранов 12, потолочный пароперегреватель 16 и конвективный пароперегреватель 16 а. Промежуточные пароперегреватели 17 являются элементами пароводяного тракта промежуточного перегрева пара.

Топливный тракт рассматриваемого котла представляет собой совокупность оборудования для транспорта топлива и подготовки его к сжиганию. Он включает конвейер 1, бункер 2 и питатель 3 угля, а также питатели пыли, топливные течки и пылепроводы. Бункера 2 сырого топлива — емкости, предназначенные для хранения определенного, постоянно возобновляемого запаса топлива, обеспечивающие непрерывную работу котельной установки в условиях неравномерного поступления топлива в котельную. Питатели 3 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 по коробу 5 сушильный агент, в данном случае воздух. Готовая пылевоздушная смесь из мельниц через горелки 8 подается в топочную камеру 9.

Для сжигания топлива в качестве окислителя используют воздух, забираемый из атмосферы дутьевым вентилятором 20. Оборудование, обеспечивающее забор воздуха, его подогрев (воздухоподогреватели 19) и подачу через элементы котла и топливного тракта (короб 5, мельница 4, пылепроводы к горелкам 8) образует воздушный тракт котла.

Воздушный тракт (кроме заборного воздуховода) работает под избыточным давлением, развиваемым дутьевым вентилятором. Подогрев воздуха в воздухоподогревателе позволяет обеспечить сушку топлива и повысить интенсивность и экономичность горения топлива. Различают рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели.

Рекуперативный (в данном случае трубчатый) воздухоподогреватель — теплообменник, в котором теплота от продуктов сгорания передается воздуху через разделящую их стенку теплообменной поверхности.

Регенеративный воздухоподогреватель — это такой теплообменник, в котором передача теплоты осуществляется через одни и те же периодически нагреваемые (продуктами сгорания) и охлаждаемые (воздухом) теплообменные поверхности.

Из топочной камеры продукты сгорания проходят последовательно все поверхности нагрева (15, 16, 17, 18, 19) и после очистки от золы в золоуловителях 21 выводятся через дымовую трубу 23 в атмосферу. Указанное оборудование входит в газовый тракт котла. Газовый тракт котла может находиться под давлением (дутьевого вентилятора) либо, как в рассматриваемой котельной установке, под разрежением.

В последнем случае в газовом тракте после золоуловителей устанавливают дымососы 22.

Шлакоудаляющие устройства 24, золоуловители 21 и каналы 26 входят в тракт золошлакоулавливания и золошлакоудаления.

Помимо поверхностей нагрева, других элементов пароводяного тракта с установленной на нем арматурой, топочной камеры и газоходов непосредственными элементами парового котла считают: обмуровку 11 — систему огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности; каркас 25 — несущую металлическую конструкцию, воспринимающую нагрузку от массы котла с находящимся в нем рабочим телом (с учетом временных и особых нагрузок) и обеспечивающую требуемое взаимное расположение его элементов. На каркасе котла располагают площадки обслуживания и переходные лестницы