Проверочный тепловой расчет котлоагрегата типа КЕ-4-14 на твердом топливе (стр. 7 из 13)

Нарушение нормальной циркуляции может быть вызвано:

• неравномерным прогревом поверхностей испарения, что обычно имеет место при шлаковании отдельных участков труб;

• неравномерным распределением воды по трубам экранов и коллекторов, что имеет место при загрязнении шламом;

• несимметричным заполнением факелом горения топочного объема и др.

Весьма опасным является выпуск (или спуск) воды из барабана котла вследствие халатного отношения персонала. В этом случае в опускные трубы может попасть пар из барабана, образуется кавитация, циркуляция совершенно прекращается, что приводит к перегреву труб и верхнего барабана и в конечном итоге – к аварии.

1.8 Основные и вспомогательные элементы котлоагрегата

Хвостовыми поверхностями нагрева называют расположенные в котле последними по пути дымовых газов. Они омываются газами сравнительно низкой температуры.

Применяют две основные схемы взаимного расположения экономайзера и воздухоподогревателя:

1. Последовательное размещение, при котором первым по ходу газов находится экономайзер, а за ним – воздухоподогреватель.

2. Двухъярусное (двухступенчатое в рассечку) расположение при котором дымовые газы сначала проходят через верхнюю часть экономайзера и верхнюю часть воздухоподогревателя, а затем через их нижние части.

Двухступенчатое размещение хвостовых поверхностей нагрева несколько усложняет конструкцию котла. Появляются длинные перепускные короба для воздуха, дополнительные коллекторы и перепускные трубы экономайзера. Однако при таком расположении можно повысить температуру воздуха и тем улучшить условия подсушки и воспламенения топлива. Такую схему почти никогда не применяют в газо-мазутных котлах и считают целесообразной лишь при сжигании антрацитов и тощих углей. В энергоблоках с промежуточным перегревом пара дымовые газы настолько охлаждаются в обоих пароперегревателях, что применение двухъярусной схемы становится затруднительным. В котлах сверхкритического давления хвостовые поверхности нагрева размещены последовательно.

Водяные экономайзеры предназначены для нагрева питательной или сетевой воды за счет теплоты уходящих топочных газов, благодаря чему уменьшаются потери теплоты и повышается КПД. По типу бывают групповые и индивидуальные экономайзеры, а по материалу – чугунные и стальные. В водяной экономайзер вода подается питательным насосом, за счет напора которого и осуществляется ее принудительное движение в трубах экономайзера. Для паровых котлов обычно устанавливают индивидуальные экономайзеры, а групповые – на чугунных котлах и паровых (до 1 т/ч пара). Водяные экономайзеры для котлов среднего и высокого давления изготавливают только из стальных труб, для низкого давления – чугунных или стальных. При частичном испарении воды в трубах экономайзер считается кипящим. Чугунные водяные экономайзеры выполняют только некипящими. Температура воды на выходе из чугунного экономайзера должна быть меньше температуры насыщения на 20 °С, так как закипание воды в чугунном экономайзере недопустимо. В стальном экономайзере допустимо закипание воды. Температура воды на входе всех экономайзеров должна быть выше температуры точки «росы» топочных газов на 5…10 °С для избегания низкотемпературной коррозии. Экономайзеры некипящего типа собирают из чугунных, ребристых труб с квадратными фланцами, торцевые стороны этих фланцев имеют канавки с четырех сторон, в которые укладывается шнуровой асбест для уплотнения. Отдельные чугунные, ребристые трубы (длиной 1,5; 2; 2,5; 3 м) соединяют между собой калачами.

Для очистки от внешних отложений, особенно между ребрами, чугунные трубы компонуются в блоки так, чтобы число горизонтальных рядов было не более 8 (4 + 4), между которыми устанавливается обдувочный аппарат. Это необходимо для эффективной обдувки внешних поверхностей чугунного экономайзера паром или сжатым воздухом, так как один обдувочный аппарат обслуживает не более 4 рядов труб вверх и 4 – вниз. При растопке котла, пока котельный агрегат не имеет достаточной паровой производительности, нагретая в чугунном экономайзере вода сливается в деаэратор или бак с питательной водой по «сгонной» линии. Вода в экономайзере должна двигаться только снизу вверх со скоростью 0,3 м/с, так как при нагревании воды выделяется воздух, который потом в верхней части экономайзера удаляется воздушником. Дымовые газы в экономайзере могут двигаться в любом направлении со скоростью 6…10 м/с. Чугунные экономайзеры могут иметь обводной газоход для топочных газов. При чрезмерном повышении температуры воды, выходящей из некипящего экономайзера, следует перевести газы частично или полностью на обводной боров, открыть сгонную линию и усилить питание. В блочных чугунных экономайзерах между ребристыми трубами установлена вертикальная металлическая перегородка, делящая экономайзер на две равные части. Боковые стены имеют кладку из красного кирпича или двухслойную металлическую обшивку, внутри которой уложен изоляционный материал (шлаковата, асбестовермекулит и др.), а торцевые стены экономайзеров после калачей закрываются съемными металлическими крышками с прокладками из асбеста. В верхней части каждой секции установлены взрывные предохранительные клапаны.

На экономайзере некипящего типа устанавливается арматура:

а) на входе – обратный клапан, обводная линия с вентилем, вентиль запорный, регулятор питания, манометр, термометр, предохранительный клапан;

б) на выходе – вентиль для выпуска воздуха (вантуз), манометр, предохранительный клапан, термометр, сгонная линия, запорный вентиль. Кроме того, на нижнем коллекторе должны быть установлены трубопроводы для спуска воды (сливной вентиль), а в удобных местах – устройства для отбора проб воды и измерения температур и давления, а на верхнем коллекторе – вентиль для удаления воздуха.

Экономайзеры кипящего типа выполняются из стальных труб диаметром 28…42 мм и устанавливаются горизонтально в шахматном порядке на каркасе. Они выдерживают высокие давления, в них возможно частичное закипание воды (до 15%), но они больше подвержены коррозии и не отключаются от котла (т.е. остановка экономайзера влечет остановку котла). На входе экономайзера кипящего типа устанавливается такая же арматура, как на некипящих (за исключением обводной и сгонной линий, а также вантуза), а на выходе арматура не устанавливается для обеспечения свободного прохода пароводяной смеси в барабан котла. Питательные экономайзеры предназначены для пропуска питательной воды, а теплофикационные – сетевой воды.

Воздухоподогреватели предназначены для нагрева воздуха за счет теплоты уходящих топочных газов. Воздух, забираемый снаружи или с верхней части котельной, вентилятором подается в воздухоподогреватель, нагревается до температуры примерно 200 °С и поступает в горелки топки, улучшает воспламенение топлива и процесс горения, снижает потери от химического недожога и тем самым повышается КПД котельного агрегата. Воздухоподогреватель располагают обычно после водяного экономайзера. Воздух в воздухоподогреватель нагнетается дутьевым вентилятором через входные короба воздуховоды и отводится к горелкам коробами горячего воздуха. При сжигании в камере газообразного топлива весь воздух вводится через горелку, в которой газ и воздух перемешиваются. При сжигании жидкого топлива также весь воздух вводится через горелку, но топливо с помощью форсунок сначала превращается в мелкие капли, которые затем перемешиваются с воздухом. В этом случае одна часть воздуха вводится через горелку в смеси с топливом (первичный воздух), а другая – через специальные устройства в той же горелке или рядом с ней (вторичный воздух).

По принципу тепловой работы воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях нагрев воздуха осуществляется дымовыми газами через разделяющую их стальную стенку.

Рисунок 1.8.3а – Конструкционные схемы рекуперативных трубчатых воздухоподогревателей: 1, 2 – холодный и горячий пакеты ВП; 3, 4 – первый и второй пакеты экономайзера по ходу питательной воды

В регенеративных воздухоподогревателях (рис. 1.8.3б) дымовые газы сначала нагревают материал с высокой теплоемкостью (волнистые стальные листы, пустотелые керамические тела, металлические шарики и др.), а затем от этого материала нагревается воздух, т.е. поверхность теплообменника попеременно омывается дымовыми газами и воздухом.

Наибольшее применение получили трубчатые рекуперативные воздухоподогреватели, которые представляют собой куб из стальных труб.

Каждая секция представляет собой пакет вертикальных труб, концы которых укрепляется в отверстиях горизонтальных трубных досок. Трубы наружным диаметрам 51 или 40 мм расположены в шахматном порядке, внутри них движутся обычно сверху вниз дымовые газы, тепло которых передается воздуху, движущемуся между трубами.

По ширине котла обычно устанавливается несколько таких секций, над ними ставят второй ряд их, а иногда третий и четвертый. Из одного ряда секций в другой воздух перетекает по перепускным коробам. Расширение воздухоподогревателя при его нагревании во время растопки котла воспринимается обычно горизонтальным компенсатором, расположенным над трубными секциями. При работе котла компенсатор находится в сжатом состоянии. Боковые стены трубных секций нагреваются только воздухом и имеют меньшую температуру, чем трубы, внутри которых движутся нагретые дымовые газы. Различие в тепловом удлинении труб и боковых стен невелико у секций высотой до 3 метров, поэтому секции (кубы) делают не больше этой высоты.