Главная » 2014»Май»16 » Конструкция барабанов паровых котлов и внутрибарабанных устройств.
18:27
Конструкция барабанов паровых котлов и внутрибарабанных устройств.
БАРАБАНЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ И ВНУТРИБАРАБАННЫЕ УСТРОЙСТВА
Основным элементом парового барабанного котла (рис. 46) является барабан 1, к которому присоединяются кипятильные 17 и опускные 18 трубы, питательные трубы 6, предохранительные устройства и контрольно-измерительные приборы. Внутри барабана размещаются сепарационные устройства 5. Барабаны изготовляют из листовой котельной стали толщиной от 13 до 40 мм (в зависимости от давления пара) диаметром до 1000 мм со штампованными днищами 7 и лазом 8. Внутреннюю часть объема барабана, всегда заполненную водой до определенного уровня, называют водяным объемом, а заполненную паром при работе котла — паровым объемом. Паровой объем необходим для сбора пара, образующегося в кипятильных трубах. Поверхность кипящей воды в барабане, отделяющая водяной объем от парового, называется зеркалом испарения, которое должно находиться между отметками низшего и высшего уровня воды в котле, уровень воды, заключенный в этом объеме, в процессе парообразования непрерывно изменяется как в сторону повышения, так и в сторону понижения, но в пределах, установленных отметками уровня воды, что позволяет машинисту регулировать работу котла. Поверхность стенок котла, омываемая с внутренней стороны водой или паром, а с наружной — газами, называется поверхностью нагрева, измеряется в квадратных метрах и обозначается Нц. Поверхность нагрева определяют обычно со стороны, обогреваемой газами.
Рис. 46. Паровой двухбарабанный водотрубный котел ДКВ: 1 и 11 - верхний и нижний барабаны котла, 2 - водяной объем, 3 - паровое пространство; 4 - зеркало испарения, 5 и 10 - сепарационное и обдувочное устройства, 6 и 18 - питательная и опускная трубы, 7 - днище котла, 8 - лаз, 9 - место размещения пароперегревателя 12 - труба для продувки котла, 13 - коллектор бокового экрана, 14 - зольник, 15 - горелка, 16 - топка, 17 — кипятильные трубы
Поверхность нагрева, получающая тепло излучением горящего слоя твердого топлива или факела жидкого или газообразного топлива в топке, называется радиационной. Поверхность нагрева остальных частей котла, воспринимающая тепло горячих дымовых газов путем соприкосновения с ними, называется конвективной. В паровом котле горячими газами омывается только та часть его, которая с внутренней стороны охлаждается водой. Линия, отделяющая обогреваемую газами поверхность от необогреваемой, называется огневой линией. Во избежание обнажения стенок котла и для обеспечения надежности и безопасности его работы низший допустимый уровень воды в барабане, омываемом газами, должен располагаться на 100 мм выше стенок поверхности нагрева, обогреваемых газами. Для наблюдения за уровнем воды в котле устанавливают водоуказательные приборы (водоуказатели). Низший и высший допустимые уровни воды в котле отмечаются на приборах металлическими стрелками, прикрепленными к водоуказателю. Низший уровень воды должен быть не менее чем на 25 мм выше нижней видимой кромки стекла водоуказателя, а высший уровень — не менее чем на 25 мм ниже верхней видимой кромки водоуказателя (сверх этого уровня нельзя накачивать воду в котел во избежание выброса воды в паропровод). Расстояние между высшим и низшим уровнями выбирают от 50 до 100 мм (в зависимости от размеров котла). Кроме того, на этих уровнях ставят пароводопробные краны, с помощью которых также можно определить, находится ли уровень воды в допустимых пределах. Давление пара в котле при его работе должно быть постоянным; оно называется рабочим давлением и контролируется манометром, устанавливаемым на сифонной изогнутой трубке, снабженной трехходовым краном. При увеличении давления пара свыше рабочего на котле ставят предохранительные клапаны, которые автоматически выпускают избыток пара в атмосферу. Кроме указанных контрольных приборов на котле устанавливают: питательный обратный клапан и вентиль, через который в котел подается питательная вода; паровой запорный вентиль или задвижку, через которую отбирается пар из котла; спускные приборы-вентили, размещаемые в самой нижней части котла для периодической продувки от осевшей грязи (шлама) и спуска воды. Циркуляция воды в котлах. Для надежной работы котельного агрегата большое значение имеет правильная организация движения воды в паровом котле, которая называется циркуляцией. Циркуляция может быть естественной и принудительной. Естественная циркуляция происходит под действием сил, обусловленных разностью плотностей воды на необогреваемых участках (опускных трубах) и пароводяной смеси на подогреваемых участках (экранных трубах). Естественная циркуляция может происходить в замкнутом контуре (рис. 47, а), состоящем из двух систем труб, которые соединены последовательно и заполнены водой. Если в этом контуре одна система труб 3 обогревается, а другая нет, то вода, заполняющая контур, приходит в движение в направлении стрелок, указанных на рисунке. Причинами такого движения являются интенсивное парообразование в обогреваемых трубах, расположенных в топке, образование пароводяной cмecи с плотностью меньшей, чем воды, находящейся в менее обогреваемых или совсем не обогреваемых опускных трубах 5, что создает напор естественной циркуляции.
Рис. 47. Упрощенная схема естественной циркуляция (а) и структура потока пароводяной смеси в трубах (б-е): 1- и 5 - отводящие и подводящие (опускные) трубы, 2 и 4— верхний и нижний коллекторы, 3 - обогреваемые подъемные трубы, 6 - барабан
Последовательность процесса парообразования в кипятильных трубах котла показана на рис. 47, б ~ д. Образовавшиеся пузырьки дара сначала небольшого объема (рис. 47, о), поднимаясь вверх, соединяются, образуя так называемый снарядный поток (рис. 47, в), затем отдельные пузыри-снаряды сливаются, образуя в центре трубы стержень (рис. 47, г) п оставляя на стенках обогреваемой трубы слой воды, при этом скорость пароводяной смеси возрастает, в результате чего пленка воды будет срываться со стенок труб в виде капель, распределяться по всему объему (рис. 47,д,е) и в таком состоянии поступать в барабан котла. Расход воды через любой циркуляционный контур значительно превышает количество образующегося в нем пара. Отношение количества воды, вошедшей в контур, к количеству образующегося в нем пара, называется краткостью циркуляции, т. е. ІCц = Сгщ/Сшп. Эта величина изменяется в широких пределах (от 5 до 200 и более) для различных конструкций котлов, их рабочих давлений и паропроизводительности, например, кратность циркуляции для экранированных котлов с давлением до 3,9 МПа: трехбарабанных 40 — 50; двухбарабанных 30 - 40; однобapaбанныx 20-25, а для котлов малой мощности с давлением 1,4 МПа - 150-200.
В котельных агрегатах с принудительной циркуляцией (рис. 48, а) движение воды по испарительному контуру осуществляется специальными насосами. В прямоточных котлах (рис. 48, б) полное испарение воды происходит за время однократного прямоточного прохождения воды в испарительной поверхности нагрева. Сепарационные устройства. Пар, образующийся в испарительных поверхностях нагрева котла, с большими скоростями выносится через зеркало испарения в паровое пространство барабана котла, увлекая с собой мелкие капельки воды с растворенными в ней солями. Эти соли после испарения капелек воды в пароперегревателе отлагаются на внутренней поверхности змеевиков, в результате чего в них ухудшается теплообмен и возникает нежелательное повышение температуры трубок пароперегревателя. Соли могут отложиться также в арматуре паропроводов и привести к нарушению ее плотности. Размеры капелек воды, содержащихся в паре, колеблются в широких пределах. Влажный пар характеризуется влажностью и солесодержанием. Влажностью пара называют отношение массы влаги, содержащейся в нем, к общей массе влажного пара, выраженное в процентах, а солесодержанием пара — отношение И^/Ск.в (100 мг/кг), где W— влажность насыщенного пара, %; Ск.в - солесодержание котловой воды, мг/кг. Влажность пара, выходящего из барабана котла, увеличивается с повышением паронапряжения и напряжения зеркала испарения, т. е. с возрастанием отношения часового количества пара, произведенного котлом (м^/ч), к площади зеркала испарения (м^) и с повышением паронапряжения парового объема котла, т. е. с повышением отношения часового количества пара, произведенного котлом (м^ч), к объему парового пространства барабана (м^), а также с подъемом воды в барабане. Для отделения капелек воды от пара применяют различные сепарационные устройства (рис. 49), построенные на использовании разных механических факторов: гравитации, инерции, пленочного эффекта. Простейшей конструкцией является труба с отверстиями (рис. 49, а). Гравитационная весовая сепарация осуществляется, естественно, в процессе движения пара в барабане котла вверх к выходу из него. Для выравнивания распределения скоростей подъема пара по барабану в его водяном пространстве (рис. 49, г) устанавливают погруженный дырчатый лист. Для дополнительной сепарации в паровом пространстве на выходе пара из барабана ставят пароприемный дырчатый лист. Инерционная сепарация (рис. 49, б, б) осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных труб, для чего ставят отбойные щитки, а с целью улучшения сепарации пара на его пути дополнительно устанавливают дырчатые листы (рис. 49, д), пар изменяет направление движения, и под действием силы инерции происходит дополнительное отделение капель воды. Наиболее эффективное отделение капелек воды от пара происходит в циклоне (рис. 49, е) путем интенсивного закручивания потока пара, что объясняется использованием в них так называемой пленочной сепарации. Пленочная сепарация основана на принципе прилипания частиц влаги, находящейся в паре, на увлажненную или сильно развитую поверхность. При ударе потока влажного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется в результате слияния мельчайших частиц влаги сплошная водяная пленка, которая достаточно прочна и не отрывается паром, но в то же время беспрепятственно и непрерывно стекает в водяное пространство барабана котла, а пар через крышку циклона выходит в паровое пространство котла. Установка жалюзей в верхней части циклона служит для перевода вихреобразното движения пара в прямолинейное;, что способствует лучшему использованию пароводяного пространства барабана котла. При использовании сепарационных устройств снижается содержание влаги в паре до 0,1 — 0,15%.
Рис. 49. Схемы сепарационных устройств в паровых котлах низкого и среднего давления: а — труба с отверстиями, б — отбойные щитки, в — отбойные щитки, жалюзийный сепаратор с дырчатым листом, г — утопленные листы, жалюзийный сепаратор с дырчатым листом, д — щитки, утопленный лист п жалюзийный сепаратор с дырчатым листом, е — внутрибарабанные циклоны, жалюзийный сепаратор и дырчатый лист (иногда циклоны размещены вне барабана — выносные циклоны)
