Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Малая теплоэнергетика Котельное оборудование Водогрейные котлоагрегаты Котлы-утилизаторы (КУ) Турбинное оборудование Конденсационная установка Мобильная энергоустановка Случаи аварийных ситуаций в теплоэнергетике

Малая теплоэнергетика

Котельное оборудование

Классификация и типы котлов

Паровые и водогрейные котлы

Котельная установка на органическом топливе представляет собой агрегат, преобразующий химическую энергию топлива в тепловую, которая поступает к потребителю в виде пара или горячей воды. В первом случае имеем дело с паровым котлом, во втором – с водогрейным.

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара или горячей воды с давлением выше атмосферного и использующее для этого теплоту сжигаемого в нем топлива.

Котельная установка – это совокупность котла и вспомогательного оборудования. В нее могут входить, кроме котла, тягодутьевые машины; устройства очистки поверхностей нагрева, топливоподачи и топливоприготовления в пределах установки; оборудование шлако- и золоудаления; золоулавливающие и другие газоочистительные устройства; не входящие в котел газовоздухопроводы, трубопроводы воды, пара и топлива; арматура, автоматика, приборы и устройства контроля и защиты, а также относящиеся к котлу воздухоподготовительное оборудование и дымовая труба. Малые реакторы Капсулированный реактор Американское министерство энергетики (DOE) проектирует капсулированный ядерный реактор, который можно будет продавать в любую развивающуюся страну мира, поскольку он будет надежно защищен от несанкционированного вскрытия.

Получение перегретого пара из воды характеризуется последовательным протеканием следующих процессов:

- подогрев питательной воды до температуры насыщения;

- парообразование и перегрев полученного пара до заданной температуры.

Эти процессы осуществляются в поверхностях нагрева, называемых соответственно экономайзер, парообразующие (испарительные) поверхности и пароперегреватель.

По способу движения рабочего тела в парообразующих трубах котлов различают котлы с естественной циркуляцией и прямоточные.

В барабане парового котла получается насыщенный пар, но во всех энергетических котлах и в некоторых промышленных котлах насыщенный пар перегревается до требуемой температуры в пароперегревателе. Для повышения экономичности парового котла за ним (по ходу газов) устанавливают экономайзер, подогревающий питательную воду, а в некоторых случаях – воздухоподогреватель, подогревающий воздух перед подачей его к горелкам.

Водогрейные котлы служат для снабжения горячей водой систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. В отличие от паровых котлов с естественной циркуляцией обогреваемой среды, водогрейные котлы работают по прямоточной схеме с постоянным расходом воды. Такие котлы устанавливают не только для индивидуальных систем отопления, но также в крупных котельных систем централизованного теплоснабжения и даже на тепловых электростанциях для покрытия пиковых тепловых нагрузок.

Реже встречаются пароводогрейные котлы, в которых наряду с получением подогретой воды вырабатывается также технологический пар.

Если потребителю требуется пар низкого давления, то котлы могут быть оборудованы как жаровыми, так и дымогарными топками, в которых продукты сгорания проходят внутри труб, а вода омывает их снаружи. На более высокое давление могут быть рассчитаны водотрубные котлы, в которых испаряемая вода циркулирует в трубах, а продукты сгорания отдают теплоту через поверхность этих труб. Принципиальная разница между жаротрубным и водотрубным котлами показана на рис. 1.1. Последние появились только во 2-й половине XIX в. (патент на конструкцию водогрейного котла был получен в 1867 г. в США инженерами Стефаном Вилкоксом и Джорджем Бабкоком, основателями известной и в наше время компании Babcock-Wilcox).

а)

б)

Pиc. 1.1. Жаротрубный (а) и водотрубный (б) котлы на твёрдом топливе

В жаротрубных котлах топки размещаются обычно внутри жаровых труб, однако при сжигании низкосортных твердых топлив к жаротрубным котлам пристраивают выносные топки, позволяющие обеспечить требуемую форсировку топочного процесса.

Такой же принцип положен в основу организации процесса горения для водотрубных котлов. По сравнению с условиями сжигания в жаротрубных котлах такие топки допускают сжигание топлива с высокими тепловыми напряжениями зеркала горения (при слоевом сжигании) или объема (при факельном сжигании).

Водогрейные котлы в прошлом выпускались жаротрубными, с внутренним размещением топки. В последние годы для получения горячей воды используются стальные водотрубные котлы, работающие по прямоточному принципу.

При сжигании твердого топлива в небольших промышленных и отопительных котлах используют слоевые топки, однако при паропроизводительности котлов 30 т/ч и более предпочтение отдается факельному методу сжигания, при котором твердое топливо (уголь, торф, сланцы) подается в топку в виде мелких частиц с размером до 1 мм.

Для сжигания жидкого и газообразного топлива используется исключительно факельный метод, при котором топливо вместе с воздухом подается в топку через одно или несколько горелочных устройств. Конструкция горелки в этом случае имеет решающее значение для эффективности топочного процесса.

Количество солей, выносимых из барабана котла в пароперегреватель, зависит от их содержания в питательной воде, солевом и чистом отсеках барабана, расхода продувочной воды и контролируется по показаниям приборов. О степени заноса в пароперегреватель солей можно косвенно судить по температуре металла обогреваемых труб. Для снижения солесодержания в паре улучшают работу химводоочистки, увеличивают расход воды непрерывной продувки, снижают уровень воды в барабане, включают периодическую продувку.
Основные причины аварийности тепловых сетейи