Назначением барабанов паровых котлов является: • разделение пароводяной смеси, поступающей из подъемных обогреваемых труб, на пар и воду и сбор пара; • прием питательной воды из водяного экономайзера либо непосредственно из питательной магистрали; • внутрикотловая обработка воды (термическое и химическое умягчение воды); • непрерывная продувка; • осушка пара от капелек котловой воды; • промывка пара от растворенных в нем солей; • защита от превышения давления пара. Барабаны котлов изготовляют из котельной стали со штампованными днищами и лазом. Внутреннюю часть объема барабана, заполненную до определенного уровня водой, называют водяным объемом, а заполненную паром при работе котла — паровым объемом. Поверхность кипящей воды в барабане, отделяющая водяной объем от парового, называется зеркалом испарения. В паровом котле горячими газами омывается только та часть барабана, которая с внутренней стороны охлаждается водой. Линия, отделяющая обогреваемую газами поверхность от необогреваемой, называется огневой линией. Пароводяная смесь поступает по подъемным кипятильным трубам, ввальцованным в днище барабана. Из барабана вода по опускным трубам подается в нижние коллекторы. На поверхности зеркала испарения возможно возникновение выбросов, гребней и даже фонтанов, при этом в пар может попасть значительное количество капелек котловой воды, что снижает его качество в результате повышения солесодержания. Капли котловой воды испаряются, а соли, содержащиеся в них, осаждаются на внутренней поверхности пароперегревателя, ухудшая теплообмен. В результате повышается температура стенок пароперегревателя, возникает опасность их пережога. Соли могут также откладываться в арматуре паропроводов и привести к нарушению ее плотности. Для равномерного поступления пара в паровое пространство барабана и снижения его влажности используются разные сепарационные устройства. На рис. 7.5 показана схема сепарационного устройства с погружным дырчатым листом. Ввод 5 пароводяной смеси в барабан перекрывается глухим щитом б, который гасит кинетическую энергию струй и направляет их под уровень воды в барабан. На 50...75 мм ниже уровня воды в барабане расположен погружной дырчатый лист 7, обеспечивающий равномерное поступление пара в паровое пространство. Питательная вода подается по трубопроводу 1 через отверстия, имеющиеся в нем, по всей длине барабана. Пар выходит в паровое пространство, в котором происходит выпадение наиболее крупных капель воды под действием силы их тяжести, и далее поступает в жалюзийный сепаратор 4. При резких поворотах пара в жалюзийном сепараторе происходит выделение капель котловой воды под действием сил инерции. Последней ступенью осушки является дырчатый лист 3. Осушенный пар поступает в пароотводящие трубы 2, а вода — в опускные трубы 8. Для снижения возможности отложения накипи на испарительных поверхностях нагрева применяется внутрикотловая обработка воды: фосфатирование, щелочение, использование комплексонов. Фосфатирование воды проводят с целью выделения накипеоб- разователей в котловой воде в форме неприкипающего шлама. Для этого в барабан котла через специальный трубопровод вводят 6...8% раствора тринатрийфосфата Na3P04 или Na5P3Oi0. При щелочении котловой воды накипеобразователи выпадают в виде шлама, состоящего из СаС03 и Mg(OH)2. Для осуществления этого необходимо поддерживать определенную щелочность котловой воды. В отличие от фосфатирования обработка воды комплексонами может обеспечить безнакипный и бесшламовый режимы обработки котловой воды. В качестве комплексона может быть использована натриевая соль Трилон Б. Поддержание допустимого по нормам солесодержания в котловой воде осуществляется продувкой котла, т.е. удалением из него некоторой части котловой воды, всегда имеющей более высокую концентрацию солей, чем питательная вода. Различают периодическую и непрерывную продувку. В котлах малой мощности обычно ограничиваются применением периодической продувки, в котлах средних и больших мощностей применяют и непрерывную, и периодическую продувки. Периодическая продувка применяется в основном для удаления шлама и производится из нижних коллекторов и барабанов котлов, являющихся шламоотстойниками. Непрерывная продувка предназначена для удаления избыточной щелочности и снижения солесодержания котловой воды, и она осуществляется из верхнего барабана. Для уменьшения потерь воды с продувкой, снижения тепловых потерь при обеспечении выработки пара заданного качества в котлах используется ступенчатое испарение воды. Для осуществления ступенчатого испарения воды барабан котла делят перегородкой на несколько отсеков (рис. 7.6), имеющих самостоятельные контуры циркуляции. В один из отсеков, называемый чистым, поступает питательная вода. Проходя через контур циркуляции, вода испаряется, а солесодержание котловой воды в чистом отсеке повышается до определенного уровня. Для поддержания солесодержания в этом отсеке часть котловой воды из чистого отсека самотеком направляют через специальное отверстие - диффузор в нижней части перегородки в другой отсек, называемый солевым, так как солесодержание в нем существенно выше, чем в чистом отсеке. Рис. 7.6. Схема ступенчатого испарения воды
Непрерывная продувка воды осуществляется из места с наибольшей концентрацией солей, т.е. из солевого отсека. Пар, образующийся на обеих ступенях испарения, смешивается в паровом пространстве и выходит из барабана через ряд труб, расположенных в его верхней части. С повышением давления возрастает способность пара растворять некоторые примеси котловой воды (кремниевую кислоту, оксиды металлов). Для снижения солесодержания пара в некоторых котлах применяется промывка пара питательной водой. При этом содержание кремниевой кислоты в паре снижается в десятки раз. Для наблюдения за уровнем воды в барабане устанавливаются не менее двух водоуказательных приборов прямого действия. Для защиты барабана от превышения давления на нем устанавливаются два предохранительных клапана. Предохранительные клапаны рассчитаны на выпуск излишнего пара при превышении его давления на 10% выше расчетного (разрешенного).
