Паровые котлы с естественной циркуляцией – Журнал АКВА-ТЕРМ
Опубликовано: 08 июля 2011 г.
6853
М. Иванов
В паровых котлах для превращения питательной воды в пар применяются различные схемы циркуляции теплоносителя: естественная, многократная принудительная и прямоточная. Наибольшее распространение получили котлы с естественной циркуляцией.
Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.
Технология получения пара предполагает последовательность нескольких физических процессов. Все начинается с подогрева питательной воды, которая поступает в котел при определенном давлении, создаваемом питательным насосом. Этот процесс происходит при однократном прохождении воды через трубы конвективной поверхности нагрева, называемой экономайзером (рис.1).
После экономайзера вода поступает в испарительные поверхности нагрева, которые располагают, как правило, в топочных камерах паровых котлов. Из названия этого элемента котла понятно, что здесь происходит образование пара, который затем в некоторых котлах поступает в пароперегреватель. Через обогреваемые дымовыми газами трубы пароперегревателя пар проходит однократно, а вот парообразующие поверхности нагрева могут быть разными. Чаще всего в котлах пароводяная смесь многократно проходит через обогреваемые трубки топочных экранов за счет естественной циркуляции или в результате многократно-принудительной циркуляции (с использованием особого насоса). В котлах, которые называют прямоточными, пароводяная смесь проходит через испарительные поверхности нагрева однократно, за счет давления, создаваемого питательным насосом.
На рис. 1 приведена схема барабанного котла с естественной циркуляцией, выполненного по традиционной П-образной схеме. Питательная вода поступает в экономайзер, расположенный в конвективной шахте. Экономайзер является первой частью водопарового тракта котла: нагретая в нем вода поступает в барабан, который, в своей нижней части, соединен как с необогреваемыми опускными, так и с обогреваемыми подъемными трубами. По необогреваемым трубам котловая вода опускается к коллекторам, размещенным у нижней кромки топочной камеры. Из этих коллекторов вода поступает в вертикальные трубки топочных экранов. Именно здесь, благодаря мощному тепловому потоку от сгорания органического топлива, начинается собственно процесс парообразования. При однократном прохождении через топочные экраны испаряется не вся вода: в барабан возвращается пароводяная смесь. В объеме барабана происходит сепарация воды и пара. Пар поступает к потребителю или во входной коллектор пароперегревателя, а котловая вода вновь попадает в опускные трубы циркуляционного контура.
Рис. 1. Схема барабанного котла с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном топливе:
1 – горелки; 2 – топочная камера; 3 – топочный экран; 4 – барабан; 5 – опускные трубы; 6 – фестон; 7 – пароперегреватель; 8 – конвективный газоход; 9 – экономайзер;10 – трубчатый воздухоподогреватель; 11 – нижние коллектора топочных экранов
Подъемно-опускное движение по контуру естественной циркуляции (т. е. по необогреваемым опускным и обогреваемым подъемным трубам) происходит вследствие разности плотностей котловой воды и пароводяной смеси.
Для повышения надежности циркуляции на барабанных котлах повышенного давления (17–18 МПа) применяют принудительное движение пароводяной смеси в топочных экранах (рис. 2, б). Как видно из приведенных схем, котел с принудительной циркуляцией отличается от котла с естественной циркуляцией (рис.2, а) наличием насоса для котловой воды. На этом же рисунке (2, в) показана схема прямоточного котла.
Рис. 2. Схема движения воды и водяного пара:
а) барабанный котел с естественной циркуляцией; б) барабанный котел с принудительной циркуляцией; в) прямоточный котел
1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 3 – верхний барабан котла; 4 – опускные трубы; 5 – испарительные подъемные трубы; 6 – пароперегреватель; 7 – циркуляционный насос; 8 – нижний коллектор
В прямоточных котлах, которые не имеют барабана, а контур разомкнут, превращение воды в пар происходит за один проход нагревателя, и кратность циркуляции равняется единице. В барабанных котлах этот показатель выше. В котлах с принудительной циркуляцией, у которых имеются нагреватели в виде змеевиков, кратность циркуляции составляет обычно от 3 до 10. В котлах с естественной конвекцией этот параметр обычно составляет 10–50, а при малой тепловой нагрузке труб – 200–300.
Особенности и преимущества
Основным параметром, которым руководствуются при выборе марки парового котла с естественной циркуляцией (ПКЕЦ), является его паропроизводительность, измеряемая в т/ч или кг/ч. Широкий модельный ряд ПКЕЦ позволяет выбрать котлы с требуемой производительностью, начиная от нескольких килограммов до нескольких тонн пара в час. Важными показателями состояния водяного пара являются его давление и температура.
Основные достоинства ПКЕЦ – высокая надежность, простота эксплуатации, повышенная степень автоматизации и экономичности.
Создание условий надежности циркуляции в топочных экранах достигается ограничением рабочего давления котлоагрегата – обычно не выше 155 атм. Вызвано это тем, что при более высоком давлении сильно снижается разность плотностей пара и воды, в результате чего не обеспечивается эффективная циркуляция.
Современные ПКЕЦ производители комплектуют микропроцессорной системой управления и защиты. Например, система «Альфа-М» производства фирмы «Энергетик» (Москва) позволяет достичь простоты и удобства в обслуживании. Применение таких систем оптимизирует соотношение «топливо-воздух» при разных расходах топлива, что благоприятно сказывается и на эффективности производства тепловой энергии.
Котлы этого типа могут эксплуатироваться в различных климатических зонах, не требуют сложных пусконаладочных работ. Существенным преимуществом не слишком крупных современных моделей ПКЕЦ является их моноблочное исполнение. В такой конструкции предусматривается компактная установка на одной раме с агрегатом вентилятора, дымососа и питательного насоса. Сочетание высокой степени конструкторской проработки с точными системами управления и контроля позволяет достичь в ПКЕЦ высоких значений КПД, которые могут превышать 90 %.
ПКЕЦ на российском рынке
На российском рынке паровых котлов, а также на всей территории СНГ чаще других можно встретить промышленные котлы с естественной циркуляцией, причем присутствует продукция как отечественных, так и зарубежных производителей.
Котлы, произведенные в России, имеют в маркировке индекс «Е», отражающий принцип естественной циркуляции теплоносителя в этих моделях. По цене они более выигрышны в сравнении с зарубежными аналогами.Паровые котлы серии «Е», выпускаемые ООО «ПТО» (Москва), – вертикально-водотрубные, с двумя барабанами, расположенными на одной вертикальной оси и соединенными между собой трубами диаметром 51 мм.
Котлы серии «Е» выпускаются в следующих модификациях, в зависимости от используемого топлива: Е 1,0-0,9 Г-З (Э) – для работы на природном газе, Е 1,0-0,9 М-З (Э) – для работы на мазуте, Е 1,0-0,9 Р-З (Э) – для работы на твердом топливе, Е 1,6-0,9 ГМН (Э) – для работы на газе или мазуте. Первая из групп цифр, следующая за индексом «Е», обозначает паропроизводительность (т/ч), вторая – давление пара в котле (МПа). Обозначение «Н» указывает на наличие в котле системы наддува.
Рис. 3. Паровой котел с естественной циркуляцией E-1,0 – 0,9 ГМ.
ГК «Комплексные системы» (Петербург) предлагает паровые котлы серии «КЕ» – со слоевыми механическими топками производительностью от 2,5 до 10 т/ч. Эти котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого водяного пара, который находит применение для технологических нужд промышленных предприятий, а также в системах отопления, вентиляции и ГВС.
Серия «КЕ» подразделяется на модификации «КЕ-С», снабженные слоевыми топочными устройствами, и модификации «КЕ-МТ», в которых имеется топка предварительного скоростного горения.
Из зарубежных производителей можно назвать итальянскую фирму Garioni Naval, поставляющую на Российский рынок промышленные модели марки GMT/HP 200–2000, паропроизводительностью от 0,3 до 3,5 т/ч. Отличительная особенность котлов этой серии – величина рабочего давления получаемого пара, которая может меняться от 5 до 110 атм. Давление водяного пара в указанном диапазоне соответствует температуре теплоносителя от 152 до 318 °С, что позволяет применять котлы этой серии в различных отраслях промышленности.
Представлены также паровые котлы низкого давления зарубежного производства. Так, фирма Viessmann (Германия) производит котлы марки Vitoplex 100-LS производительностью 0,26–2,2 т/ч на жидком или газообразном топливе, с рабочим давлением в котле 7 атм.
Статья опубликована в журнале “Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ” № 2(7)` 2011
Статьи
Поделиться:
вернуться назад
Читайте также:
Организация отопления на жидком топливе
Пиролиз и перспективы газификации твердых топлив
Влияние систем водоподготовки на коррозию в котлах
Сжигание высокосернистых мазутов
Энергетические котлы с естественной циркуляцией
Энергетические котлы с естественной циркуляцией
Энергетические котлы с естественной циркуляцией как конструкции сформулировались в 1930-1940 гг. Определяющее влияние на принятые конструктивные решения оказало развитие техники водоподготовки и водного режима котлов, определившее безнакипную их работу, а также топочной техники, обеспечивающей рациональное факельное сжигание не только газа и мазута, но и твердого топлива в пылевидном виде.
Современные энергетические котлы с естественной циркуляцией имеют следующие особенности:
1) применение топок для факельного сжигания газа, мазута и твердого топлива в виде пыли. В пылеугольных топках предусматривают сухое или жидкое шлакоудаление;
2) выполнение испарительных поверхностей нагрева в виде экранов, полностью закрывающих стены топочной камеры, а в котлах большой мощности также и ширм, размещенных в верхней части топки. Наличие одного верхнего барабана, в который включаются все испарительные циркуляционные контуры котла. Применение ступенчатого испарения с выносными сепараторами;
3) развитие поверхностей нагрева пароперегревателя, размещаемого непосредственно за фестоном топки, и применение устройств для регулирования температуры перегрева пара;
4) развитие поверхности нагрева экономайзера с возможным частичным испарением в нем воды и воздухоподогревателя, в котором завершается глубокое охлаждение продуктов сгорания. В котлах среднего давления, предназначенных для работы на газе и мазуте, экономайзер и воздухоподогреватель выполняются одноступенчатыми и размещают последовательно по ходу газов. В котлах с пылеугольными топками экономайзер и воздухоподогреватель;
для высокого подогрева воздуха выполняют в две ступени с расположением первой по ходу воды ступени экономайзера между первой и второй ступенями воздухоподогревателя;
5) применение модульной унификации отдельных элементов котла и поставка их заводом вместе с облегченной обмуровкой крупными транспортабельными блоками.
На рис. 14.5 показаны общий вид и циркуляционная схема котла среднего давления, предназначенного для работы на природном газе и мазуте. Изображенный на рисунке котел типа БМ-35-РФ имеет следующие характеристики: паропроизводительность 50 т/ч, давление перегретого пара 3,90 МПа (40 кгс/см2), температура перегретого пара 440, питательной воды 150 °С. Стенки камерной топки полностью экранированы трубами испарительной поверхности нагрева. Под топки не экранирован. На фронтовой стенке топочной камеры установлены три газомазутные горелки в два яруса по высоте. Объемная плотность тепловыделения топочной камеры при номинальной нагрузке 230 кВт/м3.
Энергетические котлы с естественной циркуляцией предусмотривают двухступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения с выносными циклонами включены основные части экранов, расположенных на боковых стенах топки. Все остальные испарительные экранные поверхности нагрева включены в барабан (первая ступень испарения). На выходе из топки имеется трехрядный фестон, образованный разведенными трубами заднего экрана. Подъемные трубы экранов имеют диаметр 60X3 мм, а опускные 80X4 мм. Шаг труб боковых экранов 210, заднего экрана 80 мм. Пароводяная смесь, поступающая из экранов первой ступени испарения, разделяется на пар и воду в циклонах, установленных в барабане. Диаметр барабана 1500 мм. Тонкая сепарация пара осуществляется в жалюзийных сепараторах, установленных на выходе из барабана. Из выносных циклонов пар поступает в паровое пространство барабана под жалюзийными сепараторами. За сепаратором в барабане размещен распределительный щит, обеспечивающий равномерный отбор пара из барабана в пароперегреватель. Непосредственно за фестоном в горизонтальном газоходе находится пароперегреватель, выполненный в две ступени. В первой ступени движение потока пара по отношению к потоку газов противоточно-прямоточное, а во второй ступени змеевики на выходе пара включены прямоточно, а входные – противоточно. Трубы змеевиков пароперегревателя имеют диаметр 38X3 мм и выполнены из стали 20, а выходных змеевиков – из стали 15ХМ.
Регулятор температуры пара, представляющий собой пароохладитель поверхностного типа, включен по пару в рассечку между первой и второй ступенями пароперегревателя. В регуляторе перегрева охлаждающая вода параллельными потоками движется по петлеобразным трубам диаметром 25X3 мм, расположенными внутри коллектора диаметром 325 мм. Охлаждаемый пар омывает трубы поперечным потоком и отводится во вторую ступень пароперегревателя. Регулирование температуры пара осуществляется изменением количества питательной воды, проходящей через охлаждаемые трубы.
Экономайзер кипящего типа выполнен из четырех пакетов, расположенных в опускной шахте. Змеевики экономайзера из труб диаметром 32X3 мм расположены в шахматном порядке с шагом между трубами s1 =60, s2=40 мм. На входе воды из коллектора в трубы первого по ходу воды пакета экономайзера установлены шайбы для обеспечения устойчивой гидродинамической характеристики экономайзера при работе его на двухфазной среде. В периоды растопки экономайзер может быть включен в линию рециркуляции воды из барабана, что обеспечивает его надежное охлаждение.
Воздухоподогреватель трубчатый, из труб диаметром 40X1,5 мм, состоит из шести секций. Он установлен последним по ходу продуктов сгорания в опускном газоходе, выполнен в два хода по воздуху. Газы проходят внутри труб, воздух омывает трубы снаружи. Одноходовая компоновка экономайзера и воздухоподогревателя определяется стремлением упростить конструкцию конвективных поверхностей нагрева и возможна при принятых низких (200- 250 °С) температурах подогрева воздуха. Компоновка котла выполнена по П-образной схеме и предусматривает возможность расположения дымососа и вентилятора на нулевой отметке.
На рис. 14.6 приведена конструкция одной из модификаций серийного унифицированного для разных топлив котла типа ТП-230-Б, давление пара 9,81 МПа (100 кгс/см2), паропроизводительность 230 т/ч (64 кг/с) при температуре перегрева пара 510 °С и 220 т/ч (51 кг/с) при 540 °С. В зависимости от вида используемого твердого топлива изменяются поверхности нагрева конвективного пароперегревателя, второй ступени экономайзера и воздухоподогревателя.
На рис. 14.6 показаны энергетические котлы с естественной циркуляцией с сухим шлакоудалением из топки, такие же установки выпускают и с жидким шлакоудалением с утеплением холодной воронки и нижней части экранов. Щелевые или круглые горелки размещены по углам топки. На стенках топки расположены испарительные экраны из труб диаметром 76 с шагом 95 мм. Экраны секционированы в поставочные блоки, имеющие индивидуальные коллекторы и водоподводящие и пароотводящие трубы. Верхняя часть труб заднего экрана образует четырехрядный фестон на выходе продуктов сгорания из топки. В котле организовано двухступенчатое испарение с включением солевого циркуляционного контура в выносные циклоны.
Пароперегреватель состоит из поверхности нагрева, расположенной на потолке топки и конвективной опускной шахте, ширмового пакета, размещенного за фестоном, и конвективного пакета, устанавливаемого за ширмовым пакетом. Регулирование температуры пара осуществляется впрыском конденсата в трубопровод, соединяющий ширмовой и конвективный пакеты пароперегревателя. Экономайзер и воздухоподогреватель двухступенчатые. Экономайзер выполнен из змеевиков горизонтальных труб малого диаметра (38 мм).
Воздухоподогреватель трубчатый, из труб диаметром 40 мм. Конвективная шахта, начиная со второй ступени воздухоподогревателя, разделена по глубине шахты на две половины для лучшей организации теплообмена в воздухоподогревателе и облегчения блочного изготовления. Топка имеет натрубную обмуровку. Энергетические котлы с естественной циркуляцией скомпонован по газообразной схеме. Топка образует подъемную шахту, пароперегреватель расположен в горизонтальном газоводе, а конвективные поверхности нагрева в опускной шахте.
Новейшие разработки в области проектирования котлов с естественной циркуляцией (Конференция)
Новейшие разработки в области проектирования котлов с естественной циркуляцией (Конференция) | ОСТИ.GOVперейти к основному содержанию
- Полная запись
- Другое связанное исследование
Описана конструкция котлов с естественной циркуляцией с ребристыми трубами. Эта конструкция обеспечивает высокие скорости естественной циркуляции даже при давлениях, приближающихся к критическому, что обеспечивает значительный запас прочности при неблагоприятных нарушениях, т. е. предотвращается пузырьковое кипение на выходе. Использование ребристых труб позволяет удовлетворить требования к котлам с естественной циркуляцией любого размера при рабочем давлении барабана 2900 фунтов на кв. дюйм. (ЛКЛ)
- Авторов:
- Винер, М
- Дата публикации:
- Исследовательская организация:
- Babcock and Wilcox Co., Бабертон, Огайо,
- Идентификатор ОСТИ:
- 6670969
- Номер(а) отчета:
- CONF-770403-
Идентификатор журнала: КОД: PAPWA
- Тип ресурса:
- Конференция
- Название журнала:
- Проц. Являюсь. Энергетическая конф.; (США)
- Дополнительная информация журнала:
- Объем журнала: 39; Конференция: 39-е ежегодное собрание Американской энергетической конференции, Чикаго, Иллинойс, США, 18 апреля 1977 г., .
- Страна публикации:
- США
- Язык:
- Английский
- Тема:
- 20 ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА ИСКОПАЕМЫХ ТОПЛИВАХ; ПАРОГЕНЕРАТОРЫ; ДИЗАЙН; ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ; ВЫХОД ЯДРИЧНОГО КИПЕНИЯ; ЕСТЕСТВЕННАЯ КОНВЕКЦИЯ; ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ; БЕЗОПАСНОСТЬ; ПОВЕРХНОСТИ; ТРУБЫ; КОТЛЫ; КИПЕНИЕ; КОНВЕКЦИЯ; ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ; ТЕПЛОПЕРЕДАЧА; ЯДЕРНОЕ КИПЕНИЕ; ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ; ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ; ПАРОГЕНЕРАТОРЫ; 200104* – Электростанции на ископаемом топливе – Компоненты
Форматы цитирования
- MLA
- АПА
- Чикаго
- БибТекс
Винер, М. Новейшие разработки в области проектирования котлов с естественной циркуляцией . США: Н. П., 1977.
Веб.
Копировать в буфер обмена
Винер, М. Новейшие разработки в области проектирования котлов с естественной циркуляцией . Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
Винер, М. 1977.
«Новейшие разработки в конструкции котлов с естественной циркуляцией». Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
@статья{osti_6670969,
title = {Последние разработки в конструкции котлов с естественной циркуляцией},
автор = {Винер, М},
abstractNote = {Описана конструкция котлов с естественной циркуляцией с ребристыми трубами. Эта конструкция обеспечивает высокие скорости естественной циркуляции даже при давлениях, приближающихся к критическому, что обеспечивает значительный запас прочности при неблагоприятных нарушениях, т. е. предотвращается пузырьковое кипение на выходе. Использование ребристых труб позволяет удовлетворить требования к котлам с естественной циркуляцией любого размера при рабочем давлении барабана 2900 фунтов на кв. дюйм. (LCL)},
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/6670969},
журнал = {Proc. Являюсь. Энергетическая конф.; (США)},
номер = ,
объем = 39,
место = {США},
год = {1977},
месяц = {1}
}
Копировать в буфер обмена
Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см. в разделе «Доступность документа». Постоянные посетители библиотек могут искать в WorldCat библиотеки, в которых проводится эта конференция.
Экспорт метаданных
Сохранить в моей библиотеке
Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.
Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:
- Аналогичные записи
Дом – BBS GmbH
Thermoölkessel тип HG 4.000
Thermoölkessel тип HG 4.000. Im Auftrag des Seehandelshafens in der Stadt Kaliningrad lieferte die BBS GmbH zwei Thermalölkessel mit…
Thermoölkesseln in Off-Shore-Ausführung TypHG 12000
BBS GmbH шляпа и den drittgrößten Mineralölkonzern der Volksrepublik China “China National Offshore Oil Corporation” drei Thermoölkesseln in Off-Shore-Ausführung…
Thermalölkessel
BBS GmbH шляпа и den weltweit bekannten Parketthersteller Tarkett einen Thermalölkessel geliefert. Thermoölgenerator hat eine thermische Leistung von 3000…
Schiffs-Dampfkessel Typ HDK 1.000
Für die BLS Schifffahrtsgesellschaft aus der Schweiz lieferten wir 2018 einen Hochdruck – Schiffsdampfkessel Typ HDK-M 1. 000 mit eingebauten…
Дампфкессель тип HDK 10.000
für ein Unternehmen in Russland Stadt Kasan haben wir zwei Dampfkessel Type HDK 10.000 geliefert. Die Dampfkessel haben eine Gesamtdampfleistung…
Abhitze-Thermalölkessel
für das Unternehmen ООО “VMG Industry” в Беларуси haben wir zwei Abhitze-Thermalölkessel vom Typ AHK – HG geliefert. Штамп…
Hochdruck-Dampfkessel
Die BBS GmbH с Ein Hochdruck-Dampfkessel mit einer Dampfleistung von 1500 кг/ч, 13 бар и einem Economiser geliefert. Умереть…
Elektrodampfkessel
Über einen weltweit bekannten Hersteller von Bandanlagen und Walzwerken haben wir einen Elektrodampfkessel mit einer Dampfleistung von 900 кг…
Thermalölkessel
BBS GmbH шляпа и den weltweit bekannten Parketthersteller Tarkett einen Thermalölkessel geliefert. Thermoölgenerator hat eine thermische Leistung von 3000…
Hochdruck – Dampfkessel
Um die örtlichen Brennstoffe nutzen zu können und somit die Herstellungskosten zu senken, erwarb der Spirituosenhersteller Kyrgyzstan Konyagy in. ..
Abhitze – Dampfkessel
Die Produktherstellung der Lebensmittelfirma Santa Bremor wird unter anderem mit einem Abhitze – Dampfkessel mit einer Leistung von 2,5…
Reindampferzeuger
Для безалкогольных напитков, закусок и напитков в кофеварке Verarbeitungsfirma Universal Robina Corporation Philippine haben wir einen Reindampferzeuger produziert….
Heisswasserkessel
Über einen deutschen Industrieausrüster lieferten wir Heisswasserkessel an die Automobilhersteller Audi in Györ (Ungarn) und VW in Bratislava (Slowakai)….
Thermalölerhitzeranlage
Im Auftrag vom Universitätsklinikum Carl Gustav Carus in Dresden hat BBS GmbH zwei Thermalölerhitzeranlage Typ HG 700 gefertigt. Die Thermalölerhitzeranlage dient…
Warmwasserkessel
Für die Erweiterung der Heizanlage im Flughafen, hat sich die Geschäftsleitung für einen 10 MW Warmwasserkessel von BBS GmbH…
Прямая работа Reindampfanlage
Für eine Lebensmittel-Entkeimungs-Anlage unseres langjährigen strategischen Partners, der Firma SteamLab GmbH в Гамбурге, где непосредственно работает Reindampfanlage aus Edelstahl geliefert.