Проверочный тепловой расчет котлоагрегата типа КЕ-4-14 на твердом топливе (стр. 8 из 13)

Утечка воздуха в пространстве между соседними секциями предотвращается приваркой к крайним трубам вертикальных стальных полос. Воздух и дымовые газы проходят через ротор вертикально в противоположных направлениях (рис. 1.8.3б). Ротор по сечению разделен глухими перегородками на отдельные секции. Поверхность нагрева, состоит из тонких вертикальных стальных пластин, часть которых изготовляют гофрированными. В целях между пластинами движутся газы и воздух. В газовом потоке пластины нагреваются, а затем, попадая в воздушный поток, отдают воздуху полученное от газов тепло. Потеря напора воздуха при движении через воздухоподогреватель определяется в значительной мере числом рядов труб, которые пересекает воздушный поток.

Пароперегреватели предназначены для получения перегретого пара из сухого насыщенного. Это наиболее ответственный элемент котельного агрегата, так как подвержен высоким температурам рабочего агента. Из соображений надежности работы трубы пароперегревателя выполнены из специальных легированных сталей.

Конструкция пароперегревателя состоит из ряда параллельно включенных стальных петлеобразных труб, выполненных в виде змеевиков и объединенных коллекторами – паросборниками. Они устанавливаются в первом газоходе котла, за топкой, после одного или двух рядов кипятильных труб, а иногда часть змеевиков размещают в топочной камере. В первом случае перегреватель будет конвективным, во втором – радиационным. Так как перегреватель стараются расположить в зоне более высоких температур, то необходимо обеспечить его надежную работу при всех режимах работы – правильным выбором скорости движения пара, распределением его по змеевикам, подбором и изготовлением труб из металла, обладающего надлежащими свойствами. Скорость пара в змеевиках составляет 10…25 м/с, а в коллекторе – в 2 раза меньше.

В пароперегревателе, кроме нагрева пара, происходит испарение капелек котловой воды, вносимой с насыщенным паром из барабана, что вызывает образование накипи в змеевиках. Поэтому в верхнем барабане котла должны быть установлены паро-сепарационные устройства, предназначенные для отделения капель влаги из пароводяной смеси. Для получения сухого насыщенного пара используют физические принципы: гравитацию, инерцию и др. Для этого устанавливают:

• в водном объеме – дырчатый металлический лист с диаметром отверстий 10 мм для выравнивания подъема паровых пузырей и козырек для предохранения от проскока большого объема пара;

• в паровом объеме – дырчатый металлический потолок с отверстиями для выравнивания подъема пара; отбойные щитки; жалюзийный сепаратор, проходя через который, пар делает ряд поворотов, в результате капли воды как более тяжелые выпадают из потока, прилипают к металлической стенке и стекают вниз.

Схемы движения пара в пароперегревателе. Направление движения пара в змеевиках пароперегревателя может совпадать с направлением движения газового потока – прямоточное – или быть ему противоположным – противоточное.

По отношению к потоку топочных газов пароперегреватель может включаться по одной из схем: прямоточная – применяется при малых перегревах пара и требует развитой поверхности нагрева; противоточная – применяется при перегреве пара до 400 °С и позволяет иметь наименьшую поверхность нагрева; комбинированная – применяется при больших температурах пара (более 400 °С).

Рисунок 1.8.4 – Схемы включения пароперегревателя: а – прямоточная; б – противоточная; в - смешанная

При прямоточной схеме движения пара (рис. 34) требуется большая поверхность нагрева пароперегревателя, что вызвано относительно низким температурным перепадом (температурным напором) между дымовыми газами и паром. Кроме того, при такой схеме возможны пережоги труб в первых змеевиках (по ходу пара), так как соли, уносимые паром из барабана котла откладываются в них больше, чем в последних змеевиках. В современных паровых котлах эту схему применяют редко.

При противоточной схеме движения (рис. 34, б) при прочных равных условиях требуется меньшая поверхность нагрева, но повышается температура нагрева труб в выходных змеевиках пароперегревателя, что может вызвать их пережег. Смешанная схема движения газов и пара (рис. 34, в) наиболее надежна в эксплуатации. В этом случае входные змеевики (по ходу пара), в которых наблюдаются наибольшие отложения солей, и выходные змеевики с паром максимальной температуры отнесены в область умеренных температур дымовых газов.

Регулирование температуры перегретого пара. Температура перегретого пара может колебаться в связи с изменением коэффициента избытка воздуха, температуры питательной воды, нагрузки котла, производительности дымососа, шлакованием внешних поверхностей пароперегревателя. Температура перегретого пара повышается в случаях: снижения температуры питательной воды (уменьшается парообразование), уменьшения отбора пара из котла, увеличения тяги в топке (пламя подсасывается) или увеличения температуры в топке. Температура перегретого пара понижается, если температура в топке снижается, трубы снаружи покрыты сажей, а внутри – накипью. Для исключения возможности повышения температуры перегретого пара и поддержания ее в заданных пределах устанавливают специальные регуляторы-пароохладители.

Пароохладители поверхностного или вспрыскивающего типа устанавливаются на входе пароперегревателя (по ходу движения пара) или в рассечку.

Пароохладители поверхностного типа выполняются в виде змеевиков, по которым проходит питательная вода, а пар – снаружи.

1.9 Арматура котлов

Арматурой котла называют находящиеся под давлением рабочей среды (воды и пара) устройства для управления движением этой среды. Наиболее применяемыми типами арматуры являются вентили, задвижки и клапаны. К арматуре причисляют и водоуказательные колонки барабанных котлов.

На рис. 1.9.1а показана распространенная конструкция вентиля на давление 100÷140 кгс/см². Через корпус вентиля проходит вода или пар, расход которых регулируется поднятием или опусканием тарелки и изменением расстояния между тарелкой и седлом. Перемещение тарелки осуществляется путем поворота штурвала, соединенного посредством конических шестерен со втулкой. Внутрь втулки вставлена верхняя нарезная часть шпинделя. Когда втулка с шестерней вращается вокруг своей оси, шпиндель удерживается от вращения направляющей поверхностью или планкой и перемещается по резьбе вверх или вниз. Вместе со шпинделем перемещается присоединенная к его нижнему концу тарелка. Штурвал, шестерни и втулка присоединены к мостику (траверсе), укрепленному на крышке вентиля. Уплотнение места выхода шпинделя через крышку производится сальником с набивкой. Регулировать количество пропускаемых через трубопровод воды или пара можно при движении их через вентиль в любом направлении.

Это особенно ценно для арматуры высокого давления. Обычно в вентилях малого диаметра жидкость подается под тарелку. У вентилей большого диаметра осуществляется подача жидкости на тарелку, а для облегчения открытия применяют разгрузку вентиля путем отвода воды мимо вентиля по трубе малого диаметра (по байпасу) или путем установки в средней части основной тарелки вентиля разгрузочной тарелки малого диаметра.

Но от направления течения жидкости зависит удобство открытия и закрытия вентиля. Если жидкость подается под тарелку, то есть сначала проходит через седло, а потом омывает тарелку, то значительно облегчается открытие вентиля, но требуется большее усилие для полного его закрытия. Подача жидкости под тарелку удобна также тем, что в периоды, когда вентиль закрыт, разгружается сальник. Если жидкость подавать в обратном направлении, то есть на тарелку вентиля, то затрудняется его открытие из полностью закрытого положения. Но закрытие вентиля получается более плотным вследствие использования давления жидкости для прижатия тарелки к седлу.

Рисунок 1.9.1б – Схема открытия вентиля с разгрузочной малой тарелкой: а – закрытый вентиль; б – открытие малой тарелки; в-полное открытие вентиля

На рис. 1.9.1б показано, как при подъеме шпинделя сначала происходит подъем малой тарелки на определенную высоту и как затем она поднимает за собой основную тарелку.

Неплотность затвора вентиля чаще всего вызывается попаданием между седлом и тарелкой песка, окалины или других посторонних предметов. В отличие от вентилей, которыми изменяют (регулируют) количество проходящей рабочей среды, задвижки устанавливают только для того, чтобы иметь возможность полностью прекратить ее подачу. Механизм задвижки допускает только два положения: полное открытие либо полное закрытие. У задвижек и вентилей одинакова верхняя часть – привод для вращения шпинделя и конструкция сальника. Как у вентиля так и у задвижки может быть установлен вертикальный штурвал с коническим приводом или горизонтальный, соединенный со шпинделем цилиндрическими шестернями. Дополнительная паразитная шестерня служит для того, чтобы сохранить обычную резьбу на шпинделе и в то же время обеспечить привычное для людей вращение штурвала по часовой стрелке при закрытии арматуры вручную.