Парові котли з природною циркуляцією

На сучасних ТЕС електроенергію виробляють c допомогою турбогенераторів (Парова турбіна і електрогенератор, об'єднані в єдиний агрегат). Для виробництв пара з необхідними параметрами служать парові котли (Парогенератори). Ці агрегати є основними на ТЕС. Однак для їх нормальної експлуатації та досягнення високої економічності станції потрібно ще ряд агрегатів і систем, які умовно можуть бути названі допоміжними.

У парових котлах для перетворення живильної води в пар застосовуються різні схеми циркуляції теплоносія: природна, багаторазова примусова і прямоточна. Найбільшого поширення набули котли з природною циркуляцією.

Залежно від способу організації руху води в поверхнях нагріву котли з природною і багатократною циркуляцією для стислості називають барабанними,інші котли - прямоструминними. Їх принципові гідравліческне схеми показані на рис. 5.5 а и б.

Подається в котел живильна вода в обох випадках спочатку проходить водяний підігрівач 5 (економайзер), Де нагрівається до температури, близької до температури кипіння. Далі гідравлічні схеми розрізняються.

У барабанного котла вода з економайзера надходить в барабан 9 - ємність у вигляді горизонтального циліндра, розташовану над стелею камери згоряння. З барабаном з'єднані труби топкових екранів 4, розташовані на стінах топки, в основному вертикально. Нижні кінці труб кожного екрану об'єднуються в загальні колектори, кожен з яких з'єднаний з барабаном однією або декількома трубами 11, що проходять поза камери згоряння (не обігрівається). Це так звані опускні труби. Опускні, екранні труби, барабан і колектори утворюють замкнутий контур циркуляції котлової води (рис. 5.5, а).

Сприймаючи теплоту факела, вода в екранних трубах частково перетворюється на пару, щільність якого (маса в одиниці об'єму) значно менше, ніж щільність води. Відповідно зниженою виходить і середня щільність ?_см пароводяної суміші, що утворюється в екранних трубах. Гідростатичний тиск в нижній точці екранних труб (в колекторі) дорівнює добутку висоти стовпа пароводяної суміші (від колектора до рівня води в барабані) на щільність суміші Н??_см. Гідростатичний тиск створюється також в опускних трубах, в яких знаходиться тільки вода з щільністю ?_в. Тому величина тиску з боку опускних труб становить Н??_в. оскільки ?_смв, Виникає різниця гідростатичних тисків:

? Р = Н?_в-Н?_см= Н (?_в-?_см)> 0. (5.1)

Ця різниця є рушійною силою природної циркуляції, За рахунок якої пароводяна суміш піднімається по екранним трубам і надходить в барабан. Там вона поділяється, насичений пар іде по в пароперегреватель 6, а не випарувався, вода змішується з новими порціями живильної води і надходить повторно в опускні труби, потім через колектор знову потрапляє в екранні труби. Пар після барабана проходить додатковий перегрів в пароперепревателе і направляється в турбіну.

Мал. 5.5. Гідравлічна схема котлів:

а - барабанного; б - прямоточного

Барабанні котли з природною циркуляцією здатні надійно працювати тільки при тиску не вище 15,0-16,0 МПа. З ростом тиску зменшується різниця щільності пара і води, а це веде до зменшення рушійної сили циркуляції (див. Рівняння 5.1).

Важливою перевагою барабанного котла є допустимість подачі в нього живильної води, що містить деяку кількість домішок. При частковому упарюванні води домішки в основному залишаються в рідкій фазі, тому концентрація домішок в котельній воді зростає. Ці домішки можна частково видалити, випускаючи з барабана котла деяка кількість води за допомогою так званої продувки. У котлі не відбуватиметься накопичення домішок, якщо витримувати рівність між кількістю вступників у нього і йдуть домішок.

прямоточний котел вперше був створений в 1932р. радянським інженером Л. К. Рамзін. Гідравлічна схема його проста (рис.5.5, б): Весь потік живильної води, пройшовши економайзер 5, надходить в кілька паралельних труб 4, огинають топку і утворюють екранні поверхні нагріву, в яких вода повністю випаровується за один прохід (кратність циркуляції дорівнює одиниці). Отриманий пар далі, як і в барабанних котлах, проходить через пароперегрівача 6.

Прямоточні котли простіше по конструкції, ніж барабанні, і не мають такого дорогого елементу, як барабан; вони можуть в принципі застосовуватися при будь-яких тисках. Складність експлуатації прямоточних котлів полягає в тому, що їм потрібно живильна вода, повністю вільна від домішок. Якщо живильна вода вносить домішки, вони неминуче накопичуються в екранних трубах, а це часто призводить до пошкоджень останніх і до аварій котла.

Мал. 5.6. Схема барабанного котла з природною циркуляцією, що працює на пилоподібному паливі: 1 - пальники; 2 - топкова камера; 3 - топковий екран; 4 - барабан; 5 - опускні труби;

6 - фестони; 7 - пароперегреватель; 8 - конвективний газохід;

9 - економайзер; 10 - трубчастий підігрівач повітря;

11 - нижні колектори топкових екранів

На рис. 5.6 приведена схема барабанного котла з природною циркуляцією, виконаного за традиційною П-образної компонуванні. Котли сучасних ТЕС - це складні інженерні споруди значних розмірів - висота їх досягає 100 м. Основними елементами котла є: топкова камера 2, в обсязі якої відбувається згорання палива, що подається разом з повітрям через пальники 1, газоходи 8, по яких рухаються димові гази, що розміщуються в топці і газоходах теплообмінники, звані поповерхнями нагріву.

розрізняють радіаційні и конвективні поверхні нагрівання. Перші мають форму плоских панелей 3, утворених одним рядом труб. Їх розташовують на внутрішній поверхні стін топкової камери (самі стіни складаються з вогнетривких і теплоізоляційних матеріалів, як і стінки газоходів).

Теплопередача до радіаційним поверхням нагрівання в топці котла здійснюється в основному за рахунок теплового випромінювання, що випускається факелами палаючого палива. Тому трубні панелі, що знаходяться в котельній камері, називають ще топковим екранами. Екранні поверхні нагріву використовують зазвичай для здійснення власне процесу випаровування води.

Конвективні поверхні нагрівання - це ряди труб, обтічних потоком гарячих димових газів, тобто отримують теплоту за допомогою конвекції. У таких поверхнях нагріву здійснюють попередній підігрів води до температури кипіння - в так званому водяному економайзері 9, і перегрів пара -в пароперегрівнику 7.

Крім того, конвективні поверхні нагрівання використовуються для підігріву повітря в воздухоподогревателе 10 перед подачею в топку. Подача повітря в підігрівач повітря і далі до пальників котла здійснюється за допомогою дуттєвих вентиляторів, Відсмоктування димових газів з топки через газоходи - за допомогою димососів, Від яких димові гази направляються в димову трубу (на рис. 5.6 вентилятори і димососи не показані). Привід цих тягодутьевих машин здійснюється електродвигунами.

Поживна вода під тиском, створюваним живильним насосом, Надходить в економайзер, розташований в конвективної шахті. Економайзер є першою частиною пароводяного тракту котла: нагріта в ньому вода надходить в барабан, який у своїй нижній частині з'єднаний як з необогреваемих опускними, так і з обігріваються підйомними трубами. За необігріваним трубах котельна вода опускається до колекторів, розміщених у нижній кромки камери згоряння. З цих колекторів вода надходить в випарні поверхні - Вертикальні трубки топкових екранів, в яких, завдяки потужному тепловому потоку від згоряння органічного палива, починається власне процес пароутворення.

При одноразовому проходженні через топкові екрани випаровується не вся вода і в барабан повертається пароводяна суміш. В обсязі барабана відбувається сепарація води і пари. Пара надходить у вхідний колектор пароперегрівача, А котельна вода знову потрапляє в опускні труби циркуляційного контуру. В котлах з природною циркуляцією кратність циркуляції зазвичай становить 10-50.

Парові котли з природною циркуляцією (ПКЕЦ), відрізняються по паропродуктивності, Вимірюваної в т / год або кг / год і можуть працювати на різних видах органічного палива: природному газі, вугіллі, дровах і деревних відходах, а також на рідкому паливі - сирої нафти, мазуті, дизельному паливі. Основні переваги ПКЕЦ - висока надійність, простота експлуатації, підвищений ступінь автоматизації і економічність.

Паропроизводительность сучасних котельних агрегатів ТЕС досягає 3950 т / год, що відповідає електричної потужності 1200 МВт. Проектуються котли ще більшої потужності. Тиск пари, що виробляється становить 14,0- 35,0 МПа, температура пара після пароперегрівача 545-570 ° С.

Попередня 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Наступна