Котельные установки и парогенераторы

1. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Условное обозначение типоразмера котла включает
последовательно расположенные;
обозначение типа котла,
значение его паропроизводительности,
значение абсолютного давления пара, МПа,
значения температур пара и промежуточного перегрева пара,
индексы вида топлива и типа топки,
для котлов с наддувом — добавочный индекс Н.

2. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Обозначения видов топлива и типов топок:
К — каменный уголь и полуантрацит,
Б - бурый уголь,
С — сланцы,
М — мазут,
Г — газ,
Т — камерная топка с твердым шлакоудалением,
В — вихревая топка,
Ц - циклонная топка,
Ф— топка с кипящим слоем.
Пример условного обозначения прямоточного котла типа Пп
паропроизводительностью 2650 т/ч, с абсолютным давлением пара 25,0 МПа,
температурой первичного пара 545 °С , промежуточного перегрева пара 567
°С, со сжиганием каменного угля в топке с твердым шлакоудалением:
котел паровой «Пп-2650-25-545/567 КТ».

3. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Основные компоновки котлов

4. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВ-КИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Рис. 30. Основные
профили
парогенераторов

5. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Рис. 35.
Водогрейный
газомазутный котел
ПТВМ-30М
(КВ-ГМ-30150)

6. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Рис. 8.
Системы
экранирования
прямоточных
генераторов
сверхкритического
давления.

7. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Рис. 36. Типы экранов:

8. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕЖИМ,СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Структура потока пароводяной смеси.
В зависимости от паросодержания, скорости и давления структура движущейся пароводяной смеси
может иметь различный характер (рис.1).
Рис. 1. Структура пароводяной смеси в трубе:
а— пузырьковая; б — снарядная; в — стержневая; г — эмульсионная; д — расслоенного потока в
горизонтальной трубе

9. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕЖИМ,СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Пузырьковая - структура, при которой мелкие пузырьки пара
относительно равномерно распределены по сечению трубы, возникает при
небольшом паросодержании и малой скорости пароводяной смеси в
вертикальной трубе.
Снарядная - структура, при которой образуются крупные паровые
пузырьки, занимающие среднюю часть сечения трубы и отделенные друг
от друга и стенки тонким слоем воды, неустойчива и возникает при
увеличении паросодержания и низком давлении. При давлениях более 10
МПа снарядная структура не наблюдается.
Стержневая - структура, при которой в среднем сечении трубы
движется сплошной поток пара с взвешенными в нем каплями воды. По
стенке при этом движется слой жидкости, толщина которого уменьшается
с ростом паросодержания и скорости потока.
Эмульсионная — структура, при которой основная масса воды
срывается со стенки и уносится в виде капель в потоке пара. На стенке
остается тонкая водяная пленка. Такая структура возникает при
паросодержании более 90 %, большой скорости пара и высоком давлении.

10. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕЖИМ,СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Рис. 3. Схемы организации движения воды и пароводяной смеси в котлах:
а — естественная циркуляция; б — многократно-принудительная циркуляция;
в — прямоточное движение

11. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Простейший контур
испарительной системы
состоит из обогреваемой
трубы, необогреваемой
опускной трубы,
соединительного
коллектора и барабана, в
котором происходит
разделение пароводяной
смеси на пар и воду (рис.
2.1).
Рис. 2.1. Контур с естественной
циркуляцией

12. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Увеличение скорости циркуляции w0 приводит к уменьшению полезного давления, так как увеличивается сопротивение опускных труб и снижается объемное паросодержание φ
в них. Для циркуляционного контура, представленного на рис.
2.2, для принятых трех величин w0 определяют три значения
Sпол по формуле (2.16) и Δр по формуле (2.20), затем строят
гидравлические характеристики контура - зависимости Sпол и
Δроп от значений G, определяемых по данному значению w0
(рис. 2.3). На пересечении кривых находится расчетная точка
А, для которой Sпол=Δроп. Эта точка соответствует истинному
значению G и истинному полезному давлению контура. По
истинному значению G определяются действительная скорость циркуляции w0 и кратность циркуляции контура к, кг/кг,
к = Gц/D.
С увеличением тепловой нагрузки кратность циркуляции
уменьшается.

13. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Застой и опрокидывание циркуляции.
При подъемном движении потока пар значительно
опережает воду, что при неизменной паропроизводительности приводит к уменьшению напорного истинного
объемного паросодержания в трубе:
φ = Сβ,
где С = wсм/w'' — коэффициент пропорциональности
В соответствии с формулой (1.2) получаем
w 1 xv
w 1 x v
.
(2.29)

14. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Застоя циркуляции не будет, если Sпол< Sз где Sз
— давление при застое, Па, который при
необогреваемом участке трубы ℓно , составляющем
не более 15 % обогреваемой высоты трубы,
определяется по формуле
Sз = (ℓоб + ℓпо) з (γ' — γ''),
где ℓоб — сумма высот паросодержащих элементов,
м; ℓпо - высота участка после обогрева, м; з среднее истинное напорное паросодержание застоя
в трубе, Па; γ' и γ'‘ — удельный вес воды и пара в
пароводяной смеси, Н/м3.

15. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Опрокидывания циркуляции не произойдет, если
Sпол< Sопр где Sопр давление при опрокидыва-нии
циркуляции, определенное при минимальной скорости
пароводяной смеси в слабообогреваемой трубе, Па,
Sопр = Sудопр(ℓ - ℓпо),
здесь Sуд опр - удельное давление опрокиды-вания,
определяемое по средней приведенной скорости пара в
слабообогреваемой трубе, Па.
Вводя коэффициент запаса, получаем выражение
для проверки недопущения опрокидывания:
Sопр / Sпол > 1,1(1,2).
(2.33)

16. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.1. Схемы
пароперегревателей котлов
с различными параметрами
пара:
а — 3,9 МПа, 440°С; 6 —
9,8 МПа, 540 "С; в— 13,8
МПа, 560 "С; г—25 МПа,
560 °С: 1 — конвективный первичный пароперерегреватель;
2 — ширмовый первичный
пароперегреватель;
3 — потолочный
пароперегреватель;
4 — конвективный
промежуточный
пароперегреватель;
5 — ширмовый
промежуточный
пароперегреватель;
6 — экраны

17. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

18. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Возможные схемы включения пароперегревателя в паровой тракт показаны на
рис. 3.2.
Рис. 3.2. Гидродинамические схемы пароперегревателей:
а — схема Ш; б — схема П; в —схема Z

19. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Конвективные пароперегреватели
В зависимости от направления движения потоков пара и продуктов сгорания различают
пароперегреватели прямоточные, противоточные и со смешанным направлением потоков (рис.3.4)
Рис. 3.4. Схемы движения пара и продуктов сгорания в конвективных пароперегревателях:
а — противоточное; б — прямоточное; в и г — смешанное

20. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Узел подвески труб
2
3
4
6
А–А
3
3
Рис. 3.5. Крепление вертикального конвективного пароперегревателя:
1 – змеевики; 2 — подвесные планки; 3 — верхние изгибы труб; 4 — потолочные трубы; 5 —
дистанциирующие гребенки; 6 — опорные планки

21. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.6 Конвективный
пароперегреватель с
горизонтальными
змеевиками:
1 — первая ступень
пароперегревателя;
2 — барабан;
3 и 6 — подвесные трубы;
4 и 8 — промежут-очные
коллекторы;
5 — выходная камера; 7 —
вторая ступень
пароперегревателя;
9— коллектор подвесных
труб

22. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

РАДИАЦИОННЫЕ И
ШИРМОВЫЕ
ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛИ
Рис. 3.7. Вертикальный
ширмовый
пароперегреватель:
а— клинообразная форма
низа ширмы; б —
горизонтальная
форма низа ширмы; 1 —
труба ширмы; 2 —
камеры (коллек-торы); 3 —
обвязочные трубы; 4 —
хомут

23. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.8. Зависимость температуры перегрева пара от нагрузки
котла (без регуляторов температуры перегрева пара):
1 — радиационный пароперегреватель; 2 — конвективный
пароперегреватель

24. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Регулирование температуры первичного пара
Поверхностные пароохладители
Рис; 3.9. Изменение
температуры
пара по тракту
пароперегревателя в
зависимости от размещения
пароохладителя:
а — за пароперегревателем;
б — в рассечку;
в — на выходе насыщенного
пара;
г — допустимая
температура металла труб;
1 — пароохладитель

25. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

26. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Ось парогенератора
Рис.3.10. Поверхностный пароохладитель:
1— входной коллектор охлаждающей воды; 2 — выходной
коллектор воды; 3 — входная камера; 4 — трубы, охлаждаемые
водой; 5 — корпус пароохладителя

27. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.11. Схемы включения поверхностного пароохладителя:
1— барабан;
2 — пароохладитель; 3 — отвод охлаждающей воды; 4 — экономайзер

28. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Для обеспечения необходимого диапазона
регулирования пароохладитель котлов с есте-ственной
и многократной принудительной циркуляцией
должен обеспечивать возможность снижения
энтальпии пара на:
Δhпо=60…80 кДж/кг.
При этом температура воды на входе в экономайзер
будет выше, чем у воды, посту-пающей в котел:
hп.в.э= hп.в + Δhпо
Количество питательной воды, проходящей через
пароохладитель при полной его нагруз-ке, достигает
30—40 % общего ее расхода.

29. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Впрыскивающий
пароохладитель
представляет собой
участок паропровода
перегретого пара, в
котором
расположена
перфорированная
труба с отверстиями
диаметром 3—5 мм,
через которые в пар
подается
распыленный
конденсат.
Рис.312. Схема регулирования температуры впрыском
собственного конденсата:
1 — барабан; 2 — гидрозатвор;
3 — пароохлади-тель; 4—
емкость
конденсатора; 5— коллектор с
вспрыскивающим устройством; 6 – экономайзер

30. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Регулирование температуры пара промежуточного перегрева
Рис.3.13. Схемы газового регулирования температуры пара:
а — пропуском части продуктов сгорания через холостой газоход; б — распределением продуктов
сгорания по газоходам пароперегревателя; 1— секции пароперегревателя; 2 — экономайзеры; 3 —
основной дымосос; 4 — регулирующий дымосос; 5 — регулирующий шибер (воздухоподогреватели
не показаны)

31. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Система управления
Информационная
Сигнализационная
Дистанционного и автоматического управления
Автоматического регулирования
Технологической защиты и блокировок

32. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Периоды эксплуатации
Техобслуживание
Ремонт
Нерабочее
состояние
Останов
агрегата
Пуск в
работу

33. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Рис. 4.1. Примерный
график растопки
барабанного котла
высокого давления:
1— давление пара;
2— температура пара;
3 — температура уходящих
газов;
а — включение растопочных
мазутных форсунок; б — пуск
вентилятора; в — включение
дымососа мельничного вентилятора и питателя пыли;
г — открытие паровой
задвижки на пароперегревателе; д—включение котла в
магистраль; е — прием
нагрузки

34. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Различают КПД брутто, %,
ηбр= 100∙Qбрвыр /(Вр Qрн)
и
КПД нетто,%
ηн= (Qбрвыр - qэ) / (ВрQрн)
где Вр—расход топлива, т/мес или т/год; Qрн—теплота
сгорания топлива, кДж/кг; Qбрвыр — количество теплоты, переданной пару в котле, МДж/мес или МДж/год;
qэ — количество теплоты топлива, затрачиваемой на
потребляемую котлом электроэнергию и теплоту,
МДж/мес или МДж/год; для котлов высокого давления,
работающих на газе и мазуте, составляет (4—5) %, а
при работе на пылевидном топливе (5,5—8) %.

35. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Удельный расход условного топлива на тонну
выработанного пара данных параметров, т/т,
где D —количество выработанного пара, т/мес или т/год.
Минимальный расход топлива котельной будет при условии
равенства относительных приростов расхода топлива по
всем параллельно работающим котлам:
Для выявления относительного прироста топлива необходимо иметь расходную (тепловую) характеристику котлов В=
f(D) и зависимость ηн= f(D)

36. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Годовой коэффициент рабочего времени, %,
ηг = 100∙τраб / 8760
где τраб—число часов работы котла в году.
Полная продолжительность готовности
агрегата к несению нагрузки, ч,
τгод= τраб + τрез
где τрез — продолжительность нахождения агрегата
в резерве, ч.

37. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Показателями, характеризующим и режимы
нагрузки котла, являются:
1) коэффициент использования тепловой
мощности котлов, %,
ки =100 ΣD/(ΣDномτ),
где ΣD —фактическая выработка пара котлами, т/год;
ΣDном— номиналь-ная производительность котлов, т/ч;
τ — фактическое время работы котлов, ч;
2) число часов использования установленной
производительности котлов, т. е. число непрерывной
работы котлов при полной их производительности, при
которой могла бы быть получена годовая выработка
пара, ч,
τном=ΣD/(ΣDном)