Зависимость эффективности котла от поверхности нагрева. Поверхность нагрева котла
Поверхности котлов | Поверхность нагрева котла
Здравствуйте! Конструктивные особенности парообразующих поверхностей котельного агрегата зависят от характера движения пароводяной смеси.
При естественной циркуляции эти поверхности образованы экранными трубами, расположенными в топочной камере. Экранные трубы совместно с необогреваемыми опускными трубами образуют замкнутый контур циркуляции. В барабане котлоагрегата пар отделяется от воды и направляется в пароперегреватель. Расходуемая при этом вода восполняется соответствующим количеством предварительно подогретой в водяном экономайзере питательной воды, которая подается в барабан.
Агрегаты с естественной циркуляцией строят для давлений до 19 МПа. Так как при более высоких давлениях плотности воды и пара становятся близкими по своим значениям, то повышение давления снижает надежность естественной циркуляции. Поэтому при сверхвысоких параметрах пара необходимо применять прямоточные котлоагрегаты, которые имеют принудительную циркуляцию.
В прямоточных котлоагрегатах барабан отсутствует и поверхности нагрева образуют непрерывную систему змеевиков (рис. 1), в которой различают экономайзерную зону 1, испарительную часть 2, переходную зону 3 и пароперегреватель 4.
Подаваемая насосом питательная вода, проходя через змеевики, последовательно переходит сначала в насыщенный, а затем в перегретый пар. В переходную зону поступает пароводяная смесь с влажностью порядка 20—25%. Переходная зона вынесена в газоходы котла, где температура дымовых газов меньше, что облегчает условия работы труб в случае отложения солей на их внутренней поверхности.
С повышением давления пара уменьшается теплота парообразования и возрастает энтальпия воды и теплота перегрева пара, поэтому в котлоагрегатах высокого давления увеличиваются поверхности водяного экономайзера и пароперегревателя и снижается испарительная поверхность нагрева.
Пароперегреватель представляет собой теплообменник из труб, изогнутых в виде змеевиков, которые снаружи нагреваются дымовыми газами. Концы змеевиков присоединяются к коллекторам круглого или прямоугольного сечения. К одному из коллекторов подводится насыщенный пар, а из другого отводится в паропровод перегретый пар.
По взаимному направлению потока газа и пара различают прямоточную, противоточную и смешанную схемы движения пара и газов в пароперегревателе (рис. 2).
Противоточная и смешанная схемы обеспечивают максимальную разность температур и минимальные поверхности нагрева, а при прямоточной схеме снижается температура стенок труб на входе в пароперегреватель, но увеличивается его поверхность.
Надежность работы перегревателя зависит от влажности поступающего в него насыщенного пара, так как в перегреватель вместе с водой попадают растворенные соли. Оседая на стенках труб, они образуют накипь, резко ухудшающую теплопередачу, что ведет к перегреву труб.
Для выделения капелек влаги из пара в барабане котлоагрегата устанавливают сепарационные устройства различной конструкции. Наибольшее распространение получили сепараторы в виде дырчатых листов. Уменьшение уноса солей в пароперегреватель капельками влаги достигается также промывкой пара поступающей в барабан питательной водой, которая имеет меньшее солесодержание, чем вода в барабане.
Скорость движения пара в трубах пароперегревателя обычно составляет 20—25 м/с. Увеличение скорости пара и дымовых газов приводит к заметному увеличению коэффициента теплопередачи.
Температура дымовых газов в зоне пароперегревателя равна 900—1000 °С, а температура пара, проходящего по трубкам, достигает 450—600 °С, поэтому пароперегреватель изготавливают из жаропрочных сталей с большим пределом ползучести.
В установках высокого давления пароперегреватель и первые ступени паровой турбины работают при температурах, близких к предельным для применяемых сталей. В этих условиях большое значение имеет регулирование температуры перегретого пара, которое обычно осуществляется впрыскиванием конденсата в поток пара в пароохладителях смешивающего типа.
Вспомогательными поверхностями нагрева котлоагрегата являются водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Подогрев питательной воды в экономайзере за счет теплоты дымовых газов дает экономию топлива 5—12%. В зависимости от степени подогрева воды различают экономайзеры кипящего и некипящего типа. В первых вода нагревается до температуры кипения и может частично испаряться. В некипящих экономайзерах температура воды на выходе на 30—40 °С ниже температуры кипения.
В котлоагрегатах высокого давления наибольшее распространение получили гладкотрубные стальные экономайзеры змеевикового типа. При давлениях до 2 МПа применяются также ребристые чугунные экономайзеры, которые дешевле стальных и лучше противостоят коррозии. Стальные водяные экономайзеры змеевикого типа по конструкции аналогичны пароперегревателям.
Питательная вода поступает в нижние коллекторы экономайзера, а подогретая отводится из верхних. Движение воды по змеевикам снизу вверх способствует удалению из экономайзера газовых и паровых пузырей. Дымовые газы движутся сверху вниз, нагревая снаружи трубы экономайзера. Противоточная схема обеспечивает высокий средний температурный напор.
Для предохранения экономайзера от внешней коррозии температура поступающей в него воды должна быть выше температуры точки росы дымовых газов (температуры конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания). Эта температура при сжигании влажных топлив с незначительным содержанием серы колеблется от 20 до 60 °С, а при сжигании сернистых топлив она может достигать 120—140 °С.
В зависимости от способа передачи теплоты различают два типа воздухоподогревателей: рекуперативные (передача теплоты от газа к воздуху происходит через стенку, разделяющую потоки газа и воздуха) и регенеративные (воздух воспринимает теплоту от предварительно нагретых дымовыми газами керамических или металлических поверхностей). В последних поверхности попеременно нагреваются газами и охлаждаются воздухом.
Общий вид трубчатого рекуперативного воздухоподогревателя показан на рис. 3. В трубчатых воздухоподогревателях проникновение воздуха через неплотности меньше, чем в пластинчатых.
Они изготавливаются из труб с наружным диаметром 38—54 мм. При средних скоростях газа 8—10 м/с и воздуха 4—6 м/с общий коэффициент теплопередачи составляет 12—16 Вт/(м2*°С). Для подогрева воздуха до температуры 320—420 °С применяются двухступенчатые воздухоподогреватели, вторая ступень которых устанавливается между двумя секциями водяного экономайзера и нагревается дымовыми газами, имеющими большую температуру, чем в одноступенчатых воздухоподогревателях. Исп. литература: 1) Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Парогенераторы промышленных предприятий. –М.: Энергия, 1978. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.
teplosniks.ru
Поверхности нагрева котлов: экранные и конвективные
При проектировании загородного дома или дачи заранее следует задуматься о том, каким образом осуществить во всех помещениях комфортные температурные условия, то есть предусмотреть оборудование системы отопления. Обычные печи постепенно уходят в прошлое, их вытесняют паровые котлы, рассчитанные на более экономичное для данного населенного пункта топливо. Чтобы разумно, с минимальными потерями, использовать покупаемое топливо, необходимо вооружиться некоторыми знаниями об устройстве приборов отопления и о влиянии на эффективность теплоотдачи площади поверхности нагрева котлов, независимо от вида применяемого в них топлива.
Схема нагревательных котлов.
Для этого придется рассмотреть, за счет чего в паровых котлах происходит процесс получения пара, приводящего в движение горячую воду в системе отопления, когда она правильно рассчитана и смонтирована.
Что считается поверхностями нагрева котлов?
Система, расположенная непосредственно в корпусе котла, над топкой и по ее сторонам и представляющая собой, в большинстве случаев, конструкцию из металлических трубок, по которым проходит теплоноситель (вода), представляет собой основную рабочую зону паровых котлов. Наружная площадь поверхности трубок, омываемых горячими газами, представляет собой поверхность нагрева паровых котлов.
Чем больше суммарная нагреваемая поверхность, тем эффективнее происходит нагрев теплоносителя (воды) до необходимой температуры в паровых котлах.
Схема нагрева поверхности котла.
Более привычное неспециалисту название этой системы — теплообменник, так как именно благодаря ее устройству осуществляется непосредственная передача тепла от горящего топлива к воде.
Почему считаются поверхности, а не объем воды, находящейся в теплообменнике паровых котлов? При достаточной температуре горения топлива 1 л воды быстрее достигнет точки кипения, если нагревать его не в одном сосуде, а в нескольких, вокруг стенок каждого из которых проходят горячие газы. Таким образом, объем теплоносителя, разделенный на более узкие потоки, благодаря тому что в конструкции применены трубы малого диаметра, прогреется быстрее, что существенно повышает коэффициент полезного действия котла и способствует экономному расходу топлива. Кроме того, трубы малого диаметра можно использовать при довольно значительном повышении давления, которое может быть достигнуто в паровых котлах.
В паровых котлах в качестве теплообменника, разделяющего воду (теплоноситель) и нагревающие ее газы и одновременно, почти без потерь, передающего через стенки металлических трубок жар от топки к воде, используются трубы малого диаметра. Изготавливаются эти трубы из чугуна, стали, нержавеющей стали или меди. Материалы приведены в порядке возрастания стоимости и относительного увеличения срока службы котла, за исключением первых двух позиций (чугунные трубы долговечнее, но более хрупкие, боятся ударов, а стальные трубы боятся коррозии).
Вернуться к оглавлению
Конвективные и экранные поверхности нагрева
Схема нагрева конвективной поверхности котла.
Наиболее распространена в котлах небольшой мощности конструкция теплообменника, когда парообразование происходит благодаря горячим газам, поднимающимся вверх и прогревающим воду. Расположенные над топкой системы трубок (в простейших конструкциях паровых котлов это цельная емкость) представляют собой конвективную (обдуваемую) поверхность нагрева.
Экранные поверхности нагрева получают тепло непосредственно в топке, располагаясь в ее правой, левой и задней части. Их нагрев происходит за счет теплового излучения во время горения топлива. На изготовление экранных поверхностей нагрева котлов, как и конвективных, используются чугунные, стальные или медные (почти вечные) трубы.
В самодельных котлах (основные принципы их изготовления приведены ниже) экранные поверхности нагрева представлены стороной емкости или теплообменника в виде бака, расположенной в зоне топки, так как, кроме восходящих потоков разогретого воздуха, ее нагрев обеспечивается тепловым излучением самой топки, температура в которой может достигать нескольких сотен градусов.
Схема нагрева экранной поверхности котла.
В котлах на твердом или жидком топливе, а также в комбинированных, поверхности нагрева, как экранные, так и конвективные, со временем могут подвергаться зольным отложениям, что снижает эффективность котла. Поверхности нагрева в твердотопливных паровых котлах требует большего внимания при эксплуатации. Так как эти поверхности составляют трубы, очень важно следить за тем, чтобы между ними свободно проходили потоки горячего воздуха.
При выборе котла следует обратить внимание на тот момент, что в паспортных характеристиках на отдельные типы котлов приводится не площадь поверхности нагрева, а объем теплообменника в литрах. Остается доверять производителю, который должен был этот приводимый в паспорте объем грамотно распределить в трубках и боковых экранах (где они есть). Лишь условно можно согласиться с тем, что между общей площадью поверхностей нагрева котла и объемом теплообменника существует прямая зависимость.
Промышленные котлы имеют поверхности нагрева от 25 квадратных метров, бытовые — значительно меньшие, например, котлы мощностью 18 кВт имеют площадь поверхности нагрева чуть более одного квадратного метра, что позволяет обеспечить теплом дом площадью около 100 квадратных метров.
Вернуться к оглавлению
Некоторые принципы сооружения самодельного котла
Схема сооружения самодельного нагревательного котла.
Используя теоретические знания о влиянии площади поверхностей нагрева на коэффициент полезного действия котла, можно добиться максимально возможной теплоотдачи и при устройстве отопительного котла, совмещенного с уже имеющейся печью, с целью устройства парового отопления в доме.
Простейший котел для отопления или подачи горячей воды, сооруженный на основе печки, можно сделать двумя способами: монтирование тела котла вокруг дымохода или установка теплообменника непосредственно над (или за) топочным отсеком. Проще в осуществлении первый вариант — сооружение цилиндрического резервуара над топкой с пропущенным через его центральную часть дымоходом. Разумеется, в этом случае часть дымохода, отводящую от топки продукты горения, нужно сделать из чугунной или стальной (с толстой стенкой) трубы. То есть переоборудование буржуйки в котел, «сидящий» на ее трубе, — дело вполне осуществимое.
Во втором случае прямо в печи устраивается место под теплообменник. Теоретически добиться максимальной теплоотдачи на нагрев воды для системы отопления можно, если разместить резервуар теплообменника таким образом, чтобы восходящие горячие потоки омывали его со всех сторон, но для этого придется произвести реконструкцию печки. Неплохо, если это будет не куб, сваренный из листов металла, а некое сооружение из отрезков трубы: на прогрев системы отопления потребуется гораздо меньше времени.
Кроме расположения труб или куба над топкой, часть из них можно расположить по боковым стенкам топки, организовав таким образом экранные поверхности, которые послужат повышению эффективности системы.
1poteply.ru
Зависимость эффективности котла от поверхности нагрева
При проектировании загородного дома или дачи заранее следует задуматься о том, каким образом осуществить во всех помещениях комфортные температурные условия, то есть предусмотреть оборудование системы отопления. Обычные печи постепенно уходят в прошлое, их вытесняют паровые котлы, рассчитанные на более экономичное для данного населенного пункта топливо. Чтобы разумно, с минимальными потерями, использовать покупаемое топливо, необходимо вооружиться некоторыми знаниями об устройстве приборов отопления и о влиянии на эффективность теплоотдачи площади поверхности нагрева котлов, независимо от вида применяемого в них топлива.
Схема нагревательных котлов.
Для этого придется рассмотреть, за счет чего в паровых котлах происходит процесс получения пара, приводящего в движение горячую воду в системе отопления, когда она правильно рассчитана и смонтирована.
Что считается поверхностями нагрева котлов?
Система, расположенная непосредственно в корпусе котла, над топкой и по ее сторонам и представляющая собой, в большинстве случаев, конструкцию из металлических трубок, по которым проходит теплоноситель (вода), представляет собой основную рабочую зону паровых котлов. Наружная площадь поверхности трубок, омываемых горячими газами, представляет собой поверхность нагрева паровых котлов.
Чем больше суммарная нагреваемая поверхность, тем эффективнее происходит нагрев теплоносителя (воды) до необходимой температуры в паровых котлах.
Схема нагрева поверхности котла.
Более привычное неспециалисту название этой системы — теплообменник, так как именно благодаря ее устройству осуществляется непосредственная передача тепла от горящего топлива к воде.
Почему считаются поверхности, а не объем воды, находящейся в теплообменнике паровых котлов? При достаточной температуре горения топлива 1 л воды быстрее достигнет точки кипения, если нагревать его не в одном сосуде, а в нескольких, вокруг стенок каждого из которых проходят горячие газы. Таким образом, объем теплоносителя, разделенный на более узкие потоки, благодаря тому что в конструкции применены трубы малого диаметра, прогреется быстрее, что существенно повышает коэффициент полезного действия котла и способствует экономному расходу топлива. Кроме того, трубы малого диаметра можно использовать при довольно значительном повышении давления, которое может быть достигнуто в паровых котлах.
В паровых котлах в качестве теплообменника, разделяющего воду (теплоноситель) и нагревающие ее газы и одновременно, почти без потерь, передающего через стенки металлических трубок жар от топки к воде, используются трубы малого диаметра. Изготавливаются эти трубы из чугуна, стали, нержавеющей стали или меди. Материалы приведены в порядке возрастания стоимости и относительного увеличения срока службы котла, за исключением первых двух позиций (чугунные трубы долговечнее, но более хрупкие, боятся ударов, а стальные трубы боятся коррозии).
Конвективные и экранные поверхности нагрева
Схема нагрева конвективной поверхности котла.
Наиболее распространена в котлах небольшой мощности конструкция теплообменника, когда парообразование происходит благодаря горячим газам, поднимающимся вверх и прогревающим воду. Расположенные над топкой системы трубок (в простейших конструкциях паровых котлов это цельная емкость) представляют собой конвективную (обдуваемую) поверхность нагрева.
Экранные поверхности нагрева получают тепло непосредственно в топке, располагаясь в ее правой, левой и задней части. Их нагрев происходит за счет теплового излучения во время горения топлива. На изготовление экранных поверхностей нагрева котлов, как и конвективных, используются чугунные, стальные или медные (почти вечные) трубы.
В самодельных котлах (основные принципы их изготовления приведены ниже) экранные поверхности нагрева представлены стороной емкости или теплообменника в виде бака, расположенной в зоне топки, так как, кроме восходящих потоков разогретого воздуха, ее нагрев обеспечивается тепловым излучением самой топки, температура в которой может достигать нескольких сотен градусов.
Схема нагрева экранной поверхности котла.
В котлах на твердом или жидком топливе, а также в комбинированных, поверхности нагрева, как экранные, так и конвективные, со временем могут подвергаться зольным отложениям, что снижает эффективность котла. Поверхности нагрева в твердотопливных паровых котлах требует большего внимания при эксплуатации. Так как эти поверхности составляют трубы, очень важно следить за тем, чтобы между ними свободно проходили потоки горячего воздуха.
При выборе котла следует обратить внимание на тот момент, что в паспортных характеристиках на отдельные типы котлов приводится не площадь поверхности нагрева, а объем теплообменника в литрах. Остается доверять производителю, который должен был этот приводимый в паспорте объем грамотно распределить в трубках и боковых экранах (где они есть). Лишь условно можно согласиться с тем, что между общей площадью поверхностей нагрева котла и объемом теплообменника существует прямая зависимость.
Промышленные котлы имеют поверхности нагрева от 25 квадратных метров, бытовые — значительно меньшие, например, котлы мощностью 18 кВт имеют площадь поверхности нагрева чуть более одного квадратного метра, что позволяет обеспечить теплом дом площадью около 100 квадратных метров.
Некоторые принципы сооружения самодельного котла
Схема сооружения самодельного нагревательного котла.
Используя теоретические знания о влиянии площади поверхностей нагрева на коэффициент полезного действия котла, можно добиться максимально возможной теплоотдачи и при устройстве отопительного котла, совмещенного с уже имеющейся печью, с целью устройства парового отопления в доме.
Простейший котел для отопления или подачи горячей воды, сооруженный на основе печки, можно сделать двумя способами: монтирование тела котла вокруг дымохода или установка теплообменника непосредственно над (или за) топочным отсеком. Проще в осуществлении первый вариант — сооружение цилиндрического резервуара над топкой с пропущенным через его центральную часть дымоходом. Разумеется, в этом случае часть дымохода, отводящую от топки продукты горения, нужно сделать из чугунной или стальной (с толстой стенкой) трубы. То есть переоборудование буржуйки в котел, «сидящий» на ее трубе, — дело вполне осуществимое.
Во втором случае прямо в печи устраивается место под теплообменник. Теоретически добиться максимальной теплоотдачи на нагрев воды для системы отопления можно, если разместить резервуар теплообменника таким образом, чтобы восходящие горячие потоки омывали его со всех сторон, но для этого придется произвести реконструкцию печки. Неплохо, если это будет не куб, сваренный из листов металла, а некое сооружение из отрезков трубы: на прогрев системы отопления потребуется гораздо меньше времени.
Кроме расположения труб или куба над топкой, часть из них можно расположить по боковым стенкам топки, организовав таким образом экранные поверхности, которые послужат повышению эффективности системы.
dekormyhome.ru
Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы
Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы
Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы называют поверхности нагрева, обеспечивающие передачу тепла от дымовых газов для подогрева питательной воды, воздуха, подаваемого в топку для сжигания топлива, а также для перегрева насыщенного пара в случае необходимости повышения его параметров.
Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел уменьшает механические напряжения в стенках барабанов и труб, возникающие от изменения температуры при подаче в них холодной воды и удлиняет срок службы котла. Подогрев воздуха, поступающего в топку, интенсифицирует горение топлива, повышает эффективность работы радиационных поверхностей нагрева. Пароперегреватель обеспечивает необходимое и обязательное во многих случаях качество пара.
Экономайзеры входят во вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы. Водяные экономайзеры изготовляются двух типов: чугунные из ребристых труб и стальные гладко-трубные. Чугунные экономайзеры собираются из чугунных ребристых труб и соединяются чугунными коленами (калачами) таким образом, чтобы питательная вода, поданная в одну из крайних нижних труб экономайзера, затем через соединительные калачи могла последовательно проходить снизу вверх по всем трубам. Затем вода, подогретая до необходимой температуры, поступает в котел.
Экономайзеры выпускаются отдельными блоками в облегченной обмуровке с металлической обшивкой. Они отличаются хорошей герметичностью. Блоки изготовляются одноколонковые и двухколонковые. Число труб в горизонтальном ряду (от 2 до 9) определяется из условий получения требуемой скорости движения дымовых газов, которая при нормальных условиях эксплуатации котлоагрегата должна быть равной: при сжигании газа и мазута 6 - 8 м/с; при сжигании твердого топлива 7-10 м/с. Число горизонтальных рядов определяется из условий получения требуемой поверхности нагрева экономайзера.
Рис. 36. Чугунные блочные водяные экономайзеры.
а - одноколонковый; б - двухколонковый; в - компоновка блочного экономайзер; с котлоагрегатом ДКВр-6,5-13; г - секция чугунного экономайзера; 1 - ребристьп трубы; 2 - обдувочиое устройство; 3 - изоляция; 4 - металлические перегородки; 5 - котел; 6 - газоход; 7 - экономайзер; 8 - выход дымовых газов.
Водяные экономайзеры из стальных труб бывают "кипящего" и "некипящего" типов. При кипящем типе между котлом и экономайзером не устанавливают никаких запорных приспособлений и нет ограничения предела нагревания воды. Вода в нем может закипеть, причем количество пара, образующегося в экономайзере, допускается до 15% общей паропроизводительности котла. В кипящем экономайзере должен предусмат-риваться беспрепятственный отвод пара в котел. Небольшие диаметры труб позволяют создать компактный экономайзер, работающий с высоким коэффициентом теплопередачи.
Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы разбивают по высоте на несколько пакетов высотой до 1,5 м, между которыми предусматривается разрыв 600-800 мм. Такое разделение необходимо для лучшего обслуживания экономайзера, производства ремонта и монтажа. Змеевики крепят на стойках, опирающихся на металлические балки каркаса экономайзера. Стальные водяные экономайзеры изготовляют из блоков и транспортируют в собранном виде.
Воздухоподогреватели как вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы. Воздухоподогреватели предназначаются для подогрева воздуха, поступающего в топку котла теплом отходящих газов. Они подразделяются на два типа: рекуперативные и регенеративные.
Рекуперативные воздухоподогреватели. В рекуперативных подогревателях воздуха тепло дымовых газов передается воздуху постоянно через разделяющую их стенку. Для котлов малой и средней производительности применяются стальные трубчатые и чугунные ребристые воздухоподогреватели. 
Рис. 37. Схемы включения водяных экономайзеров.а - некипящего типа; б - кипящего типа; 1 - запорная задвижка; 2 - обратный клапан; 3, 4 - задвнжкн для питания котла через экономайзер и помимо него; 5 - предохранительный клапан
Вертикальные трубчатые подогреватели собираются из отдельных секций, состоящих из верхних и нижних трубных досок, в которые ввариваются в шахматном порядке стальные трубы диаметром до 40 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Дымовые газы проходят внутри труб сверху вниз, а воздух - между трубами (в поперечном направлении). Для обеспечения достаточного обдува внутренних поверхностей труб от летучей зоны (при сжигании твердого топлива) скорость дымовых газов в воздухоподогревателе должна быть порядка 10- 14 м/с.
Регенеративные воздухоподогреватели как вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы. Наиболее компактными являются подогреватели воздуха регенеративного типа (рис.38), идея которых заключается в следующем: пакет металлических волнистых пластин, сложенных таким образом, что газ может проходить между ними в вертикальном направлении, медленно вращается вокруг вертикальной оси, причем каждая половина пакета поочередно вводится то в струю отходящих газов, то в струю воздуха. Пластины нагреваются от газов и затем попадают в струю воздуха, нагревая который, они в свою очередь охлаждаются, чтобы затем снова вступить в область газового потока.
Пароперегреватели. Пароперегреватели - это вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы, теплообменные устройства, предназначенные для получения перегретого пара. Пароперегреватели, как правило, выполняют из высококачественной стали и поэтому стремятся к максимальному уменьшению поверхности их нагрева, что достигается установкой пароперегревателей возможно ближе к топочному устройству. Конструкция пароперегревателей состоит из ряда параллельно включенных цельнотянутых труб диаметром 28 - 42 мм,
Рис. 38. Регенератиный воздухоподогреватель.
1 - короб для входа воздуха; 2 - фиксированный подшипник; 3 - вал ротора; 4 - набивка; 5 - неподвижный цилиндрический корпус; 6 - верхний подшипник вала; 7 - вертикальный цилиндрический ротор; 8 - короб выхода нагретого воздуха; 9 - электропривод ротора; 10 - уплотнение; 11 - короб выхода дымовых газов
Изогнутых в виде петлеобразных змеевиков, развальцованных своими концами в коллекторах-паросборниках. Использование труб небольшого диаметра упрощает гибку змеевиков, увеличивает коэффициент теплоотдачи от газов к стенке и уменьшает загрязнение поверхности нагрева (рис. 39). Существуют три типа пароперегревателей: конвективные, радиационные и комбинированные (сочетание конвективной части с радиационной).
Рис. 39. Горизонтальный конвективный пароперегреватель.
1 - подвод насыщенного пара из барабана; 2 - поверхностный пароохладитель; 3 - змеевики пароперегревателя; 4 - тяга; 5 - подвеска; 6 - перегородка из пластин; 7 - коллектор перегретого пара; 8 - дренажные коллекторы
При конструировании пароперегревателей для котлоагрегатов средней паропроизводительности скорость пара в них принимают в пределах 20- 25 м/с (исходя из условий надежного охлаждения паром стенок труб во избежание их перегрева), причем, чтобы не получить слишком больших гидравлических потерь, ее принимают тем меньше, чем больше давление пара. Обычно перепад давления в пароперегревателе не должен превышать 10% рабочего давления пара.
В пароперегревателе, кроме нагрева пара, происходит и некоторое испарение котловой воды, уносимой с насыщенным паром из барабана котла. Явление это нежелательное, так как вызывает появление в змеевиках накипи, очищать которую из-за сложной их формы затруднительно. Учитывая это, следует очень тщательно следить за качеством котловой воды и работой паросепарационных устройств.
boiler-wood.ru
Поверхности нагрева
Трубно-барабанная система парового котла состоит из радиационных и конвективных поверхностей нагрева, барабанов и камер (коллекторов). Для радиационных и конвективных поверхностей нагрева используют бесшовные трубы, изготовленные из углеродистой качественной стали марок 10 или 20 (ГОСТ 1050—74**).
Радиационные поверхности нагрева выполняют из труб, размещаемых вертикально в один ряд по стенкам (боковой и задний экраны) или в объеме топочной камеры (фронтовой экран).
При низких давлениях пара (0,8…1 МПа) свыше 70% теплоты тратится на парообразование и лишь около 30 % — на нагревание воды до кипения. Радиационных поверхностей нагрева оказывается недостаточно для испарения заданного количества воды, поэтому часть испарительных труб размещают в конвективных газоходах.
Конвективными называются поверхности нагрева котла, получающие теплоту в основном конвекцией. Конвективные испарительные поверхности обычно выполняют в виде нескольких рядов труб, закрепленных верхними и нижними концами в барабанах или камерах котла. Эти трубы принято называть кипятильным пучком. К конвективным поверхностям нагрева относятся также пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель.
Пароперегреватель — устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле. Пароперегреватель представляет собой систему змеевиков, соединенных на входе насыщенного пара с барабаном котла и на выходе — с камерой перегретого пара. Направление движения пара в змеевиках пароперегревателя может совпадать с направлением движения газового потока — прямоточная схема — или быть ему противоположным—протнвоточная схема.
Рис. 1. Трубная система парового котла: 1, 19— верхний и нижний барабаны, 2 — выход пара, 3 — предохранительный клапан, 4 — подвод питательной воды, 5 — манометр, 6 — водоуказа-тельная колонка, 7 — непрерывная продувка, 8 — водоспускные трубы фронтового экрана, 9 — водоспускные трубы боковых экранов, 10 — фронтовой экран, 11, 14 —- камеры боковых экра нов, 12 — дренаж (периодическая продувка) 13 — камера фронтового экрана, 15, 17 — боко вой и задний экраны, 16 — камера заднего экра на, 18 — водоспускные трубы заднего экрана 20 — продувка нижнего барабана, 21 — конвек тивный пучок труб
Рис. 2. Схемы включения пароперегревателя: а — прямоточная, б — протнвоточная, в — смешаннаяПри смешанной схеме движения газов и пара (рис. 2, в), наиболее надежной в эксплуатации, змеевики входные (по ходу пара), в которых наблюдаются наибольшие отложения солей, и выходные с паром максимальной температуры отнесены в область умеренных температур.
В конвективном вертикальном пароперегревателе насыщенный пар, поступающий из барабана котла, подается в змеевики первой ступени 6, включенные по противоточной схеме, нагревается в них и направляется в регулятор перегрева — пароохладитель. Перегрев пара до заданной температуры происходит в змеевиках второй ступени, включенных по смешанной схеме.
Вверху змеевики пароперегревателя подвешены к балкам потолочного перекрытия котла, а внизу они имеют дистанционные крепления — планки 7 и гребенки 8. К промежуточной камере (пароохладителю) и к камере перегретого пара змеевики присоединяют сваркой.
Камеры пароперегревателя изготовляют из стальных труб диаметром 133 мм, а змеевики; 9 — из стальных труб диаметром 32, 38 или 42 мм со стенками толщиной 3 или 3,5 мм. При температуре стенок труб поверхностей нагрева до 500 °С материалом для змеевиков и камер (коллекторов) служит углеродистая качественная сталь марок 10 или 20. Последние по ходу пара змеевики пароперегревателя, которые работают при температуре стенок труб более 500 °С, выполнены из легированных сталей 15ХМ, 12Х1МФ.
Регулятор перегрева, в который пар поступает после пароперегревателя, представляет собой систему стальных змеевиков диаметром 25 или 32 мм, установленных в стальном корпусе и образующих два контура: левый и правый. По змеевикам прокачивается питательная вода в количестве, необходимом для охлаждения пара на заданную величину. Пар омывает змеевики с наружной стороны.
Экономайзер — устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного испарения поступающей в котел воды. Водяные экономайзеры по конструкции делятся на стальные змееви-ковые и чугунные ребристые.
Стальные змеевиковые экономайзеры применяют для котлов, работающих при давлении свыше 2,3 МПа. Они представляют собой несколько секций, набранных из стальных змеевиков диаметром 28 или 32 мм со стенками толщиной 3 или 4 мм. Концы труб змеевиков вварены в расположенные вне обмуровки котла камеры диаметром 133 мм.
По характеру работы стальные змеевиковые экономайзеры бывают некипящего и кипящего типов. В экономайзерах неки-пящего типа питательная вода не догревается до температуры кипения, т. е. в них отсутствует парообразование. В экономайзерах кипящего типа допускается вскипание и частичное парообразование питательной воды. Из схемы включения экономайзеров некипящего и кипящего типов видно, что экономайзер кипящего типа не отделен от барабана котла запорным устройством и представляет с котлом единое целое.
Чугунные ребристые экономайзеры, используемые для котлов низкого давления, состоят из литых ребристых чугунных труб с квадратными ребрами. Чугунные трубы собирают в группы и соединяют между собой литыми калачами с фланцами. По системе труб питательная вода проходит вверх навстречу дымовым газам. Для очистки ребристых труб от золы и сажи между отдельными группами труб устанавливают обдувочные устройства.
Рис. 3. Конвективный вертикальный пароперегреватель парового котла средней мощности: 1 — барабан, 2—-камера перегретого пара, 3 — промежуточная камера, выполняющая роль регулятора перегрева пара, 4 — балка, 5 — подвеска, 6. 9— змеевики, 7—планка, 8 — гребенка
Рис. 4. Регулятор перегрева: 1, 12 — камеры выхода и входа воды, 2 — штуцер, 3 — фланец с крышкой, 4 — подводящие пар трубы, 5 — опоры, 6 — корпус, 7 — отводящие пар трубы, 8 — металлическое корыто, 9 — дистанционная доска, 10 — змеевики, 11 — кожух
Преимущества чугунных экономайзеров: их повышенная сопротивляемость химическим разрушениям и меньшая стоимость по сравнению со стальными. Однако в чугунных экономайзерах из-за хрупкости металла не допускается образование пара, поэтому они могут быть только некипящего типа.
Стальные и чугунные водяные экономайзеры в современных котлах изготовляют в виде блоков; их поставляют в собранном виде.
Воздухоподогреватель — устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей его в топку котла, состоящее из системы прямолинейных труб, концы которых закреплены в трубных досках, каркасной рамы и металлической обшивки. Воздухоподогреватели устанавливают в газоходе котла за экономайзером — одноступенчатая компоновка или в «рассечку» — двухступенчатая компоновка.
Барабан котла — это цилиндр, изготовленный из специальной котельной стали 20К или 16ГТ (ГОСТ 5520—79*), со сферическими днищами на торцах. С одной или двух сторон барабана расположены лазы овальной формы. Экранные, конвективные, опускные и пароотводящие трубы присоединяют к барабану с помощью развальцовки или сварки.
Рис. 5. Секция экономайзера: 1,2 — камеры входа и выхода воды, 3 — опорные стойки, 4 — змеевики, 5 — опорная балка
Рис. 6. Схемы включения экономайзера некипящего (а) и кипящего (б) типов: 1 — вентиль, 2 — обратный клапан, 3,7 — вентили для питания котла через и мимо экономайзера, 4 — предохранительный клапан, 5 — входная камера, 6 — экономайзер, 8 — барабан котла
Барабаны котлов малой и средней мощности изготовляют диаметром от 1000 до 1500 мм и толщиной стенки от 13 до 40 мм в зависимости от рабочего давления. Например, толщина стенок барабанов котлов типа ДЕ, работающих при давлении 1,3 МПа, равна 13 мм, а котлов, работающих при давлении 3,9 МПа,— 40 мм.
Внутри барабана размещаются питательное и сепарационные устройства, а также труба для непрерывной продувки. Арматуру и вспомогательные трубопроводы присоединяют к штуцерам, приваренным к барабану. Барабан, как правило, закрепляют на каркасе котла двумя роликовыми опорами, которые осуществляют его свободное перемещение при нагревании.
Рис. 7. Одноколонковый блочный экономайзер: 1 — блок, 2 — обдувочное устройство, 3 — коллектор (камера), 4 — соединительный калач, 5 — труба
Тепловые расширения трубно-барабанной системы котла обеспечивает конструкция опор барабанов и камер. Нижний барабан и камеры (коллекторы) экранов котлов имеют опоры, допускающие их перемещение в горизонтальной плоскости и исключающие движение вверх. А вся трубная система котла вместе с верхним барабаном, опирающимися на трубную систему, при тепловых расширениях может перемещаться только вверх.
У других котлов средней мощности неподвижными в вертикальной плоскости являются опоры верхних камер и барабанов.
Рис. 8. Воздухоподогреватель: 1,3 — верхняя и нижняя трубные доски, 2 — труба, 4 — рама, 5 — обшивка
Рис. 9. Компоновка конвективной шахты: а — одноступенчатая, 6 — двухступенчатая; 1 — воздухоподогреватель, 2 — водяной экономайзер, 3,7— водяные экономайзеры соответственно второй и первой ступени. 4 — опорная охлаждаемая балка водяного экономайзера, 5,9 — воздухоподогреватели соответственно второй и первой ступени, 6 — опорная балка воздухоподогревателя, 8 — компенсатор, 10 — колонна каркаса
Рис. 10. Роликовая опора барабана котла: 1— барабан, 2 — верхний ряд роликов, 3 — нижний ряд роликов, 4 — неподвижная подушка опоры, 5 — балка каркаса
В этом случае радиационные трубы вместе с нижними камерами перемещаются по вертикали вниз. Нижние камеры удерживаются от поперечных перемещений направляющими опорами, допускающими только вертикальный ход камер. Для того чтобы радиационные трубы не выходили из плоскости экрана, все трубы дополнительно закрепляют в несколько ярусов по высоте. Промежуточное крепление экранных труб по высоте в зависимости от конструкции обмуровки — неподвижное, связанное с каркасом,, или подвижное — в виде поясов жесткости. Первый тип крепления используют при обмуровке, опирающейся на фундамент или каркас котла, второй — при натрубной обмуровке.
Свободное вертикальное перемещение трубы при ее креплении к каркасу котла обеспечивается за счет зазора в скобе, приваренной к трубе. Тяга, жестко закрепленная в каркасе, исключает выход трубы из плоскости экрана.
Рис. 11. Крепление труб поверхностей нагрева к каркасу, обеспечивающее их перемещение: а — по вертикали, б — по горизонтали; 1 — скоба, 2— труба, 3— защитное ребро, 4— тяга, 5 — закладная деталь, 6 — пояс жесткости
Монтаж котлов - Поверхности нагреваgardenweb.ru
ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА — с русского
См. также в других словарях:
Поверхность нагрева котла — (англ. Boiler heating surface ) поверхность стенок, отделяющих дымовые газы от нагреваемых сред, через которые происходит передача тепла от дымовых газов. Поверхность стенок котла, омываемая с внутренней стороны водой или паром, а с наружной… … Википедия
ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА — (Heating surface) поверхность металлических стенок элементов котла, с одной стороны омываемых топочными газами, а с другой пароводяной смесью. П. Н. К. обычно слагается из поверхности экономайзера, пароперегревателя и собственно парового котла.… … Морской словарь
поверхность нагрева котла — (включает трубы, барабаны и коллекторы) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler surface … Справочник технического переводчика
поверхность нагрева котла, генерирующая насыщенный пар — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler saturation surface … Справочник технического переводчика
конвективная поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN convection surface … Справочник технического переводчика
сильно зашлакованная поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heavily slagged surface … Справочник технического переводчика
трубы, образующие поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heat transfer tubes … Справочник технического переводчика
хвостовая поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler back end surface … Справочник технического переводчика
эффективная поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN effective heating surface … Справочник технического переводчика
КОНВЕКТИВНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА — (от лат. convectio принесение, доставка) тепловоспринимающая поверхность котла, теплообмен к рой с омывающими её продуктами сгорания осуществляется в осн. за счёт конвекции (см. Конвективный теплообмен). К ней относятся все поверхности нагрева… … Большой энциклопедический политехнический словарь
поверхность нагрева стационарного котла — поверхность нагрева Элемент стационарного котла для передачи теплоты к рабочей среде или воздуху. [ГОСТ 23172 78] Тематики котел, водонагреватель Синонимы поверхность нагрева EN heating surface DE Heizfläche FR surface de chauffe … Справочник технического переводчика
translate.academic.ru
ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА - это... Что такое ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА?
ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА(Heating surface) — поверхность металлических стенок элементов котла, с одной стороны омываемых топочными газами, а с другой — пароводяной смесью. П. Н. К. обычно слагается из поверхности экономайзера, пароперегревателя и собственно парового котла. Она измеряется в м2 и колеблется в зависимости от назначения котла от нескольких м2 до 4000 м2.
Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941
.
- ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА
- ПОВЕСТКА
Смотреть что такое "ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА" в других словарях:
Поверхность нагрева котла — (англ. Boiler heating surface ) поверхность стенок, отделяющих дымовые газы от нагреваемых сред, через которые происходит передача тепла от дымовых газов. Поверхность стенок котла, омываемая с внутренней стороны водой или паром, а с наружной… … Википедия
поверхность нагрева котла — (включает трубы, барабаны и коллекторы) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler surface … Справочник технического переводчика
поверхность нагрева котла, генерирующая насыщенный пар — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler saturation surface … Справочник технического переводчика
конвективная поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN convection surface … Справочник технического переводчика
сильно зашлакованная поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heavily slagged surface … Справочник технического переводчика
трубы, образующие поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heat transfer tubes … Справочник технического переводчика
хвостовая поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler back end surface … Справочник технического переводчика
эффективная поверхность нагрева котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN effective heating surface … Справочник технического переводчика
КОНВЕКТИВНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА КОТЛА — (от лат. convectio принесение, доставка) тепловоспринимающая поверхность котла, теплообмен к рой с омывающими её продуктами сгорания осуществляется в осн. за счёт конвекции (см. Конвективный теплообмен). К ней относятся все поверхности нагрева… … Большой энциклопедический политехнический словарь
поверхность нагрева стационарного котла — поверхность нагрева Элемент стационарного котла для передачи теплоты к рабочей среде или воздуху. [ГОСТ 23172 78] Тематики котел, водонагреватель Синонимы поверхность нагрева EN heating surface DE Heizfläche FR surface de chauffe … Справочник технического переводчика
dic.academic.ru
