Общие сведения о котельных агрегатах

Устройства, предназначенные для получения пара или горячей воды повышенного давления за счет теплоты, выделяемой при сжигании топлива, или теплоты, подводимой от посторонних источников (обычно с горячими газами), называют котельными агрегатами. Они делятся на паровые и водогрейные котлы. Котельные агрегаты, использующие (т.е. утилизирующие) теплоту отходящих из печей газов или других основных и побочных продуктов различных технологических процессов, называют котлами-утилизаторами.

В состав котла входят: топка, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, каркас, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка.

Вспомогательным оборудованием считают: тягодутьевые машины, устройства очистки поверхностей нагрева, оборудование топливопри-готовления и топливоподачи, шлако-и золоудаления, золоулавливающие и другие газоочистительные устройства, газовоздухопроводы, трубо-проводы воды, пара и топлива, арматуру, гарнитуру, автоматику, приборы и устройства контроля и защиты, водоподготовительное оборудование и дымовую трубу.

К арматуре относят регулирующие и запорные устройства, предо-хранительные и водопробные клапаны, манометры, водоуказательные приборы.

В гарнитуру входят лазы, гляделки, люки, шиберы, заслонки.

Здание, в котором располагаются котлы, называют котельной.

Комплекс устройств, включающий в себя котельный агрегат и вспомогательное оборудование, называют котельной установкой. В зависимости от вида сжигаемого топлива и других условий некоторые из указанных элементов вспомогательного оборудования могут отсутствовать.

Котельные установки, снабжающие паром турбины тепловых электрических станций, называют энергетическими. Для снабжения паром производственных потребителей и отопления зданий в ряде случаев создают специальные производственные и отопительные котельные установки.

В качестве источников теплоты для котельных установок используются природные и искусственные топлива (каменный уголь, жидкие и газообразные продукты нефтехимической переработки, природный и доменный газы и др.), отходящие газы промышленных печей и других устройств, солнечная энергия, энергия деления ядер тяжелых элементов (урана и плутония) и т.д.

Рис. 1.18. Парообразующие трубы котла

Рис. 1.19. Котельный агрегат паропроизводительностью 220 т/ч с давлением пара

9,8 МПа и температурой перегретого пара 540 ^оС:

1 – горелка; 2 – топочная камера; 3 – фестон; 4 – пароперегреватели;

5 – водяной экономайзер; 6 – трубчатый воздухоподогреватель

Рис. 1.20. Паровой однобарабанный котел с газомазутной топкой:

1 – газомазутная горелка; 2 – боковой экран; 3 – фронтовой экран; 4 – подвод газа;

5 – воздухопровод; 6 – опускные трубы; 7 – каркас; 8 – выносной циклон; 9 – барабан котла; 10 – подвод воды; 11 – коллектор пароперегревателя; 12 – выход пара;

13 – поверхностный охладитель пара; 14 – пароперегреватель; 15 – змеевиковый водяной экономайзер; 16 – выход дымовых газов; 17 – трубчатый воздухоподогреватель; 18 – задний экран; 19 – топочная камера

Котельные агрегаты паропроизводительностью от 50 до 220 т/ч на давление 3,92–13,7 МПа выполняют только в виде барабанных, работающих с естественной циркуляцией воды. Агрегаты паропроизводительностью
от 250 до 640 т/ч на давление 13,7 МПа выполняют в виде барабанных, и прямоточных, а котельные агрегаты паропроизводительностью от 950 т/ч и выше на давление 25 МПа – только в виде прямоточных, так как при сверхкритическом давлении естественную циркуляцию осуществить нельзя.

Типичный профиль котельного агрегата паропроизводительностью от 50 до 220 т/ч на давление пара 3,92–13,7 МПа при температуре перегрева 440–570 ^оС (рис. 1.19, 1.20) характеризуется компоновкой его элементов в виде буквы П, в результате чего образуется два хода дымовых газов. Первым ходом является экранированная топка, определившая название типа котельного агрегата. Экранирование топки настолько значительно, что в ней экранным поверхностям полностью передается все тепло, требующееся для превращения в пар воды, поступившей в барабан котла. В результате исчезает необходимость в кипятильных конвективных поверхностях нагрева; таковыми в котельных агрегатах такого типа остаются только пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухо-подогреватель. Выйдя из топочной камеры 2 (рис. 1.19), дымовые газы поступают в короткий горизонтальный соединительный газоход, где размещен пароперегреватель 4, отделенный от топочной камеры только небольшим фестоном 3. После этого дымовые газы направляются во второй нисходящий газоход, в котором расположены в рассечку водяные экономайзеры 5 и воздухоподогреватели 6. Горелки 1 могут быть как завихривающие с расположением на передней стене или на боковых стенах встречно, так и угловые (как показано на рис. 1.19).