загрузка...
загрузка...
На головну

Принцип роботи водотрубний котла

  1. I. Поняття, основні принципи, цілі, завдання та напрями забезпечення безпеки дорожнього руху.
  2. I. Роботи Г. П. Щедровицького
  3. I. Структурні принципи
  4. I. нейманівському для фону ПРИНЦИП АРХІТЕКТУРИ КОМП'ЮТЕРІВ
  5. I. Мета роботи
  6. I. Мета роботи
  7. I. Мета роботи

Найпростіший вертикальний водотрубний котел (котли такого типу найбільш поширені на флоті) має два барабани, з'єднаних трубками (рис. 14).

 Ці трубки всередині заповнені водою або утворюється пароводяної сумішшю (тому це водотрубний котел) і зовні обігріваються продуктами згоряння, які утворюються в точці 6 в результаті горіння суміші палива з повітрям, що надходить в топку через форсунку 8 і навколишній її отвір воздухонаправляющего пристрої 7. Відпрацьовані гази видаляються через димову трубу (показано стрілкою).

У відповідності з законами теплопередачі очевидно, що при горінні палива в топці теплота випромінюванням (радіацією) буде передаватся всіх поверхнях, оточуючим топку. У кіпятільних 5 і екранних трубках 8 (Тут і далі рис. 15) відбуватиметься кипіння води, і утворюється пароводяна суміш піднімається вгору і потрапляє в пароводяної барабан, звідки відбирається пар. На місце піднімається вгору пароводяної суміші, яка утворюється з води водяного колектора 10, В цей колектор повинна повертатися вода з пароводяного барабана. Це здійснюється за допомогою опускних труб 7, Які, хоча і знаходяться в топці, захищені від випромінювання екраном, функції якого виконують кип'ятильні трубки 8.

Таким чином, в топці котла теплота продуктів згоряння передається кіпятільним трубках двома механізмами: конвекцією і випромінюванням.

Природна циркуляція води і пароводяної суміші здійснюється за рахунок різниці щільності води в опускних трубках і пароводяної суміші в підйомних кіпятільних трубках.

2.4. Вертикальний водотрубний парогенератор
з природною циркуляцією

Як правило на дизельних судах встановлюються і допоміжні, і утилізаційні котли. Зазвичай на ходу потреби судна в парі забезпечуються роботою утилізаційних котлів (гріє агрегатом в яких є продукти згоряння, що відходять від головного двигуна), а на стоянці - роботою допоміжних котлів. Кількість утилізаційних і допоміжних котлів визначається потребами судна в парі. Наприклад, на танкерах, де більша кількість пари необхідно для розігріву вантажу, миття танків, роботи механізмів з паровим приводом (наприклад, вантажних насосів), встановлюють зазвичай два допоміжних котла підвищеної паропродуктивності.

Паропроизводительность допоміжних котлів становить 1,5 ? 15 т / год, а робочий тиск - 0,5 ? 1,5 МПа.

В якості допоміжних найбільш широко на дизельних судах використовуються вертикальні водотрубні котли з природною циркуляцією однопроточного типу. Деякі з них виконуються з розвиненими поверхнями нагріву, тобто крім парообразующих є і інші поверхні нагріву (пароперегрівачі, економайзери, повітропідігрівом-ки). Зображений на рис. 15 котел має пароводяної барабан 5 (Або колектор, так як він збирає пароводяну суміш і розділяє її на воду і пар), верхня частина якого заповнена парою і називається паровим простором. Нижня частина разом з водяним колектором 10 і що з'єднують їх трубами 7, 8, 11 заповнена водою і називається водяним простором. Поверхня розділу парового і водяного просторів називається дзеркалом випаровування, рівень якого міряється двома водомірними стеклами 6.

труби 8 зазвичай розташовуються впритул один до одного і утворюють суцільний бічний екран. труби 11 складають багаторядний прітопочний парообразующей пучок.

Необогреваемих (захищені екраном, від дії радіації або випромінювання) труби 7 називаються опускними. За ним вода з пароводяного колектора 5 відпускається вниз в колектор 10 і далі надходить в труби 8 и 11. Ці труби обігріваються продуктами згоряння, які утворюються в топці в результаті горіння палива, яке подається в топку через топковий пристрій. Так як труби 8 и 11 обігріваються, на внутрішніх поверхнях стінок утворюються бульбашки пари, які разом з водою піднімаються вгору, і тому ці труби називаються підйомними.

Мал. 15. Водотрубні вертикальний ВПК з природною циркуляцією

При виході з підйомних труб парові бульбашки проходять через шар води і дзеркало випаровування в колекторі і потрапляють в його паровий простір. Невипарувалися, води змішується в колекторі з безперервно надходить живильною водою і знову бере участь в природної циркуляції за описаною схемою.

Простір, обмежений передній (не видно) і задньою стінками, екранними трубами 8 і трубами першого ряду прітопочного пуску 11, Називається топкою.

топковий пристрій 9, Розташоване на передній стінці, складається з форсунки, куди надходить паливо, і воздухонаправляющего пристрої, через яке в топку йде необхідний для згоряння палива повітря. У топці згорає паливо і утворюються продукти згоряння, що мають високу температуру, які, рухаючись по газоходах котла, послідовно обігрівають все поверхні нагрівання.

За прітопочним парообразующей пучком розташовується пароперегреватель. Насичена пара (НП) з пароводяного колектора надходить у вхідний колектор пароперегрівача і, проходячи по трубах, перегрівається. З вихідного колектора пароперегрівача пар направляється до споживачів (ПП).

За пароперегрівом розташовуються хвостові поверхні нагрівання, до яких відносяться економайзер і підігрівач повітря. Поживна вода (ПВ) В кількості, що дорівнює сумарній кількості відібраного пара, живильним насосом подається у вхідний колектор економайзера. З нього вода надходить в паралельно включені труби 13, Де підігрівається, але не доводиться до кипіння. З вихідного колектора економайзера вода через живильний клапан 16 направляється в пароводяної колектор.

Останнім по ходу газів є воздухоподогреватель, який складається з труб 14, Закріплених в нижній і верхній трубних дошках 1. Гази проходять всередині. Зовні труби омиваються повітрям (В), Що подається вентилятором. Нагріте повітря надходить до топкового пристрою.

Всі стінки парогенератора є міцний металевий каркас, до якого кріпляться колектори, листи обшивки, покриті теплоізоляційними матеріалами. Зазвичай роблять подвійні стінки, простір між якими заповнено повітрям, що подається в воздухонаправляющего апарат і далі в топку.

Передня і задня стінки топки і газоходів в районі парообразующего пучка і пароперегрівача з внутрішньої сторони викладається вогнетривкою цеглою. Така кладка називається футеровкою.

Рівень води та тиск пара в пароводяному колекторі контролюють за допомогою водомірних стекол 6 і манометра 3. Для захисту парогенератора від підвищення тиску вище допустимого служать запобіжні клапани 4.

Розвиток хвостових поверхонь нагріву пов'язано з ускладненням конструкції, збільшенням габаритів, маси і вартості парогенератора, а також зі збільшенням аеродинамічного опору руху повітря і газів і витрат енергії на його подолання. Тому парові котли, призначені для теплопостачання судна, обігріву рідкого вантажу і роботи парових насосів, виконують без хвостових поверхонь і пароперегрівача; вони мають тільки парообразующей поверхню. Головна перевага їх полягає в простоті конструкції, компактності і більш високої надійності в роботі (підвищена витрата палива, який має місце при більш низьких значеннях ККД, не має істотного значення в тепловому балансі всієї енергетичної установки).

Поряд з вертикальними на морському флоті досить часто зустрічаються горизонтальні парові котли (рис. 16), які широко використовувалися в якості головних на парових судах з паропоршневимі машинами (зокрема, на судах типу "Ліберті").

До пароводяного колектору 1 трубами 2 приєднуються хвилясті передні камери 3, З яких виходять прямі парообразующей труби 4, Протилежними кінцями входять в аналогічні задні камери 5. Утворений в трубах пар відводиться в колектор по пропускних трубах 6. Напрямок циркуляції показано стрілками. Парообразующей труби розташовуються під кутом 15-25 ° до горизонталі.

Мал. 16. Водотрубні горизонтальний котел (ВПК) з природною циркуляцією

Таким чином, ВПК складається з кількох секцій, кожна з яких має передню і задню камери, що з'єднують їх парообразующей труби і перепускний трубу. Розглянутий тип ВПК називають також секційним.

За тепловим навантаженням парообразующей поверхні нагрівання і габаритними показниками водотрубні горизонтальні ПК поступаються вертикальним, так як через малу нахилу труб циркуляція води менш інтенсивна, а хвилясті камери з плоскими стінками громіздкі і важкі.

Переваги горизонтальних ВПК полягають в тому, що ці ПК збираються з однакових по конструкції секцій і тому вигідні для багатосерійного виробництва. Застосування прямих труб, які легко чистити, а при необхідності і замінити, роблять такі котли зручними в експлуатації і невибагливими до якості живильної води.

2.5. Допоміжні водотрубні котли
з примусовою циркуляцією

До недоліків котлів з природною циркуляцією відноситься їх громіздкість, пов'язана з необхідністю вертикальної орієнтації поверхонь нагріву. Крім того, зі зменшенням температури продуктів згоряння (мається на увазі використання в якості гріючого агента відпрацьованих в ДВС вихлопних газів), а також з підвищенням тиску пари, що виробляється надійність природної циркуляції зменшується. Це в кінцевому підсумку може призвести до пережогу труб, що утворюють поверхню нагріву. Тому в ряді випадків в парових котлах застосовують штучну (примусову) циркуляцію.

На рис. 17 показаний допоміжний водотрубний котел з примусовою циркуляцією типу "Ла Монт".

 Для виробництва пара всім вище описаним котлам необхідна топка, де проводиться гріє агрегат-продукти згоряння. Однак в якості генератора продуктів згоряння можна розглядати двигун внутрішнього згоряння.

Котли, що працюють на відхідних продуктах згоряння, називаються утилізаційними і широко використовуються на морських судах

На рис. 18 зображена схема утилізаційного парового котла (КПК) з циліндричною формою кожуха і горизонтальними змеевиками.

Такі котли призначені для теплопостачання і мають невисоку паропроизводительность, так як встановлюються на суднах, що мають відносно невелику потужність головних ДВС (? до 7000 кВт).

Між циліндричним кожухом 1 і центральної трубою 2, Що служить для перепуску газів повз поверхні нагрівання, встановлені паралельно включені в колектори 5 и 8 змійовики 3. Один змійовик складається з двох послідовно з'єднаних спіралей 4 и 9 (В плані вони показані однією лінією). Кожна спіраль утворює горизонтальний ряд труб. В одній горизонтальній площині спіраль закручується, в іншій - розкручується. Трубний пакет по відношенню до газового потоку може мати шахове або коридорне будова.

Пароводяна суміш відводиться в сепаратор 6, Який може мати горизонтальне або вертикальне розташування. З сепаратора не випарувався, вода в суміші з живильною водою (ПВ) забирається циркуляційним насосом 7 і знову повертається в парообразующей змеевики 3 через колектор 8. Кратність циркуляції в таких УПГ дорівнює 5-8.

Перепуск газів в трубу 2 регулюється заслінкою 10. Обвідний канал може розташовуватися поза кожуха або взагалі бути відсутнім. Тоді трубний пучок займає весь поперечний переріз кожуха. Виготовити внутрішні спіралі з малим радіусом вигину дуже важко. Тому всередині пучка утворюється простір, не заповнений трубами. Його зазвичай на вході в пучок і при виході з пучка закривають дисками.

Послідовно омивається газами змеевики відчувають різні теплові навантаження, що є істотним недоліком КПК подібного типу.

В даний час широко поширенням країни утилізаційні установки з розвиненою поверхнею нагріву, що включає економайзери і пароперегрева-ки.

Схема такої програми утилізації котельні установки показана на рис. 19.

Поверхня нагріву складається з верти-кально розташованих змійовиків і вклю-чає економайзерную 2, випарну 1 і пароперегревательной 4 секції. Відпрацювавши-шие продукти згоряння надходять в котел знизу і послідовно омивають ці сек-ції, і після цього через верхній патрубок 3 виходять в вихлопну трубу. Поживна вода з теплого ящика 5 живильним насосом 6 подається в сепаратор 8, Звідки циркуляційним насосом 7 направляється спочатку економайзер, який розташований на виході продуктів згоряння (для підігрівати-ва води не потрібен гріє агрегат з високою-кою температурою). Далі підігріта вода надходить у випарник (який в даному випадку складається з двох секцій, одна з яких може бути відключена), після якого пароводяна суміш повертається в сепаратор. Основна частина пара з сепаратора йде в пароперегреватель. Насичена пара до споживачів прямує з сепаратора по трубопроводу 9.

Залежно від температури продуктів згоряння утилізаційні котельні установки можуть виробляти від 0,4 кг до 0,6 кг пари на 1 кВт потужності головного двигуна.

 




ВСТУП | Перетворення енергії в теплових двигунах. робоче тіло | закони термодинаміки | Параметри і процеси зміни стану робочого тіла | Цикли двигунів внутрішнього згоряння | Схема роботи і цикл найпростішої газотурбінної установки (ГТУ) | Схема роботи і цикл трехступенчатого компресора | Випаровування в суднових котлах | Схема роботи та цикл і найпростішої паротурбінної установки | Класифікація і показники роботи котельних установок |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати