Ремонт элементов поверхностей нагрева котлов. Поверхности нагрева котлов


1.5.4. Поверхности нагрева паровых котлов

В паровых котлах имеются следующие поверхности нагрева: экономайзеры, испарительные элементы, пароперегреватели и воздухоподогреватели.в

Все эти элементы подвержены воздействиям высоких температур и агрессивных сред (котловая вода и пар при высоких давлениях, с одной стороны и дымовые газы, с другой стороны).

1.5.4.1. Экономайзеры

Экономайзеры представляют собой обычные подогреватели питательной воды, использующие теплоту уходящих дымовых газов. Вода как рабочее тело паросиловой установки поступает в змеевики экономайзера под действием давления, создаваемого питательным насосом. Конструктивными деталями экономайзера являются трубы и коллекторы, изготовленные из качественной углеродистой стали (рис.23).

Рис.23 Конструкция трубного пакета, узлов и деталей стального экономайзера:

1―ввод питательной воды; 2―ввод подогретой воды; 3―змеевики; 4―опорные стойки; 5―лазы в газоходы; 6―обмуровка боковой стенки; 7―предохранительные прутки; 8―вид износа трубы без прутков; 9―защитная накладка; 10―соединительный патрубок.

Питательная вода движется снизу вверх, против направления движения дымовых газов. Так как в топке имеется некоторое разряжение, то через неплотности обмуровки могут наблюдаться присосы воздуха. Для снижения присосов при монтаже стараются резко сократить количество проходов труб через обмуровку установкой соединительных патрубков (10) между змеевиками и коллекторами.

Так как частицы золы, уносимые дымовыми газами, обладают абразивным свойством, то наружные поверхности труб экономайзера, особенно первые ряды, подвержены износу. Для уменьшения износа приваривают стальные прутки (7), которые изменяют аэродинамику набегающего газового потока.

К скорости воды в экономайзерных трубках предъявляются следующие требования: при номинальной мощности котла скорость воды должна лежать в пределах 0,4÷2,0 м/с, так как при таких скоростях будет равномерная раздача воды по трубам и из-за повышенных гидравлических сопротивлений экономайзера и перерасхода электроэнергии на привод питательного насоса.

1.5.4.2. Испарительные поверхности нагрева

Испарительные поверхности ― это поверхности парового котла, в которых происходит испарение воды до температуры кипения. Это котельные пучки труб, омываемые горячими топочными газами, фестон на выходе газов из топки, настенные топочные экраны с радиационным обогревом.

Испарительные радиационные поверхности нагрева котла размещаются в топочной камере в радиационной шахте, а конвективные ― в послетопочных газоходах агрегата, то есть в конвективной шахте.

1.5.4.3. Пароперегреватели

Рис.25 Основные конструктивные элементы пароперегревателей:

1―барабан; 2―двухходовая панель радиационного настенного топочного перегревателя; 3―подвесные вертикальные полурадиационные перегревательные ширмы на выходе из топки; 4―конвективный змеевиковый вертикальный перегреватель; 5―конвективный змеевиковый выходной перегреватель; 6―потолочная трубная панель перегревателя; 7―впрыскивающий пароохладитель; 8―выходной коллектор перегретого пара; 9―входной коллектор подвесных труб; 10―выходной коллектор подвесных труб; 11―подвысные трубы перегревателя; 12―опорная планка; 13―змеевики горизонтального перегревателя; 14―горелка.

В

1 2 3 4 5 6 Рис. 24.

пароперегревателях перегрев пара выше температуры насыщения необходим для повышения термического КПД электростанций и предупреждения эрозии лопаточного аппарата проточной части турбины . Перегрев пара осуществляется в трубчатых поверхностях, которые из способа передачи теплоты от дымовых газов можно классифицировать так:радиационные поверхности (передача тепла радиацией), конвективные поверхности (передача тепла конвекцией) и радиационно-конвективные поверхности (рис.25).

Радиационная поверхность нагрева (2) пароперегревателя обычно размещается на стенах топки. Поверхность радиационно-конвективная выполняется в виде U-образных ширм (3) и потолочных панелей (6), а конвективные поверхности в виде змеевиковых пакетов (4 и 5).

Различают перегреватели по способу крепления змеевиков: вертикальные (4) ― первичного перегревателя и горизонтальные (5) ― вторичного.

studfiles.net

Поверхности нагрева котлов: экранные и конвективные

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

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

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

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

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.

teplomonster.ru

Дополнительные поверхности нагрева паровых котлов.

Начальные параметры пара (давление и температура), вырабатываемого котлом, значительно влияют на экономичность работы паросиловой установки. Наибольшее влияние на ее КПД оказывает повышение температуры перегретого пара. Так, при повышении температуры на 20—25 С общий КПД паровой установки увеличивается примерно на 1 %. Для получения перегретого пара используют пароперегреватели, устройство которых зависит от типа и конструкции котлов. Различают пароперегреватели водотрубных и огнетрубных котлов, которые подразделяются следующим образом: по расположению труб — вертикальные и горизонтальные; по конструкции— змеевиковые, петлевые и с трубками малого прогиба; по способу тепловосприятия — конвективные, радиационные и комбинированные. Радиационные пароперегреватели из-за больших тепловых нагрузок и малой надежности практически не используются в судовых паровых котлах. В судовых водотрубных котлах устанавливают, как правило, только конвективные пароперегреватели. Наибольшее распространение в современных водотрубных котлах получили горизонтальные петлевые и змеевиковые пароперегреватели.
На рисунке выше показан общий вид горизонтального петлевого пароперегревателя, снабженного двумя коллекторами с патрубками насыщенного 5 и перегретого 1 пара. Одним из существенных недостатков горизонтальных пароперегревателей является возможность провисания труб в процессе эксплуатации, в результате чего ухудшается теплопередача (из-за нарушения шаговых отношений). Кроме того, для извлечения пароперегревателя приходится удалять часть деформированных труб. Для устранения провисания трубы пароперегревателя устанавливают в специальных листах 4 из жаростойкой стали, которые прикрепляют к водогрейным трубам 5, включенным в общий контур циркуляции котла. Количество фиксирующих листов (не более 3—4) зависит от длины труб пароперегревателя. Для обдувки последних устанавливают трубы 2 сажеобдувочных устройств. Недостаток петлевого пароперегревателя — невозможность обеспечения высокого перегрева пара из-за ограничения количества рядов труб (а следовательно, и поверхности нагрева) конструктивными размерами коллекторов пароперегревателя. Этого недостатка не имеет горизонтальный змеевиковый пароперегреватель. При использовании змеевиковых пароперегревателей можно получить любую температуру перегрева, но при этом предъявляются повышенные требования к чистоте пара, так как внутренняя поверхность труб практически недоступна для механической чистки. Чистить внутреннюю поверхность петлевых пароперегревателей, несмотря на наличие люков в коллекторе, также очень трудно. Для предварительного подогрева питательной воды за счет тепла дымовых газов в паровых котлах используют экономайзеры. Обычно их устанавливают непосредственно за испарительной поверхностью нагрева котла перед воздухоподогревателем. Подогрев питательной воды, поступающей в паровой котел, дает возможность сократить размеры его парообразующей поверхности и повысить КПД котла. По конструкции экономайзеры подразделяют на змеевиковые и петлевые, по типу поверхности нагрева — на гладкотрубные, плавниковые, игольчатые и ребристые. Наибольшее распространение на судах получили гладкотрубные экономайзеры из-за простоты изготовления, эксплуатации и ремонта. В судовых котлах используют экономайзеры, температура воды которых на 40—60 С ниже температуры ее кипения. Они называются некипящими.Воздухоподогреватели служат для подогрева воздуха, подаваемого в топку, теплом отходящих дымовых газов. По конструкции воздухоподогреватели делятся на трубчатые, изготовленные из круглых, овальных и других форм труб (последние могут иметь ребра снаружи и внутри), и пластинчатые, изготовленные из гладких стальных листов. По роду теплоносителя воздухоподогреватели подразделяют на газовые и паровые. Использование воздухоподогреватели улучшает процесс горения топлива в топке и увеличивает КПД котла на 5—6 % и более. Чем выше температура подогрева воздуха, тем больше экономия топлива и выше КПД котла. Практически температура подогрева обычно находится в пределах 120—200 С. Наиболее широкое распространение в судовых установках получили трубчатые воздухоподогреватели, которые в зависимости от расположения труб подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Применение горизонтальных воздухоподогревателей дает возможность уменьшить габариты водотрубных котлов благодаря их лучшей компоновке. Однако очистка горизонтальных воздухоподогревателей от сажи затруднена. Кроме того, они подвержены пережогу значительно больше, чем вертикальные.

sudoremont.blogspot.com

4.3.23. Поверхности нагрева котельных установок

с газовой стороны должны содержаться в эксплуатационно чистом состоянии путем поддержания оптимальных режимов и применения механизированных систем комплексной очистки (паровые, воздушные или водяные аппараты, устройства импульсной очистки, виброочистки, дробеочистки и др.). Предназначенные для этого устройства, а также средства дистанционного и автоматического управления ими должны быть в постоянной готовности к действию.Периодичность очистки поверхностей нагрева должна быть регламентирована графиком или местной инструкцией.Поддержание поверхностей нагрева котла в эксплуатационно чистом состоянии при сжигании твердого и жидкого топлива является одним из необходимых условий надежной работы котла в рабочем диапазоне нагрузок. Интенсивное загрязнение поверхностей нагрева и их шлакование, как правило, связаны с нарушением оптимального воздушного и топливного режимов топки и горелок, вынужденным по тем или иным ограничениям частичным их отключением, сжиганием непроектного топлива или смеси топлива, нарушением графика работы имеющихся средств очистки. Интенсивное загрязнение или шлакование поверхностей нагрева влекут за собой подъем температуры газов на выходе из топки и, как следствие этого, дополнительное загрязнение (шлакование) последующих поверхностей нагрева котла, появление повышенных неравномерностей по температуре и скорости газов в отдельных пакетах и змеевиках, повышение температуры перегретого пара и металла труб пароперегревателя, повышение сопротивления газового тракта котла и снижение его экономических показателей.Шлакование топочных поверхностей нагрева и пароперегревателя при повышении общих или локальных температур газа определяется физико-химическими характеристиками минеральной части топлива.Повышенное содержание SiO2 и Аl2О3 в золе топлива предопределяет ее тугоплавкость, вследствие чего шлакования при сжигании такого топлива не наблюдается. При сжигании топлив с повышенным содержанием в минеральной части легкоплавких оксидов Fe2O3, CaO, MgO шлакование поверхностей нагрева котлов интенсифицируется с возрастанием температуры продуктов сгорания (дымовых газов). Основное средство предотвращения шлакования — это прежде всего грамотная организация процесса горения в топке котла (топочного режима) и профилактическое использование средств очистки поверхностей нагрева.Для очистки конвективных поверхностей нагрева котла в зависимости от его конструкции и свойств сжигаемого топлива применяются: виброочистка, паровая обдувка, дробеочистка. График и периодичность работы этих средств очистки устанавливаются на основании результатов наладки и опыта эксплуатации и определяются местной инструкцией.Интенсивное загрязнение поверхностей нагрева воздухоподогревателя в первую очередь отмечается в “холодных” пакетах, когда температура их металла оказывается ниже температуры точки росы дымовых газов, существенно зависящей от содержания серы и зольности топлива.Для уменьшения интенсивности загрязнения поверхностей нагрева воздухоподогревателя следует применять соответствующий предварительный подогрев воздуха на входе в воздухоподогреватель. Такой подогрев особенно необходим в период растопки, когда температура уходящих газов и металла воздухоподогревателя ниже рабочих значений.Для предотвращения сажистых отложений в воздухоподогревателе в процессе растопки следует контролировать работу растопочных горелок, не допуская затягивания их факела и несгоревших частиц топлива в верх топки.Для очистки регенеративных воздухоподогревателей как в процессе растопки котла, так и при его работе необходимо использовать установленные средства очистки. Обычно для этого применяется паровая обдувка.

Навигация по записям

Что-то про admin

Работаю в сфере энергетики с 1998 года....

foraenergy.ru

КОМПОНОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА | Самые выгодные парогенераторы

ВЫБОР МЕТАЛЛА И КОНСТРУКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРУБ

2.1. Компоновка поверхностей в барабанных и прямоточных котлах

Поверхности нагрева современных паровых котлов представляют собой системы паратлельно включенных труб, воспринимающих теплоту потока (продуктов сгорания) за счет излу чения в зоне высокотемперату рных газов и конвективным теплообменом [4]. Интенсивность теплообмена определяется законом Стефана-Больцмана (разность четвер­тых степеней абсолютных температу р излучающей газової! среды и наружной поверхно­сти труб). Наиболее интенсивные тепловые потоки излучения имеют место в топочных камерах паровых котлов, где развиваются высокие температу ры газовой среды в результа­те сжигания топлива. Наивысшие воспринятые экранами тепловые потоки находятся в зо­не ядра факела и в зависимости от вида сжигаемого топлива составляют от 350 кВт/м (при сжигании бурых углей) до 400-550 кВт/м2 (при сжигании природного газа и мазута). По мере снижения температуры газов и оптической плотности излучаемой среды в верх­ней части топки воспринятые настенными поверхностями тепловые потоки находятся на уровне 70-80 кВт/м2.

Конвективные поверхности нагрева, расположенные в горизонтатьном газоходе и конвективной шахте котла, обладают более низким тепловосприятием. Интенсивность конвективного тепловосприятия прямо пропорционатьна разности температур газов и на­ружной поверхности труб и снижается по ходу движения продуктов сгорания от 40 кВт/м2 в горизонтатьном газоходе до 10-15 кВт/м2 в экономайзерах. При температуре продуктов сгорания выше 400 °С дополнительное восприятие поверхности обеспечивает межтрубное излучение газовой среды.

На выходе их топки размещаются полу радиационные (радиационно-конвективные) поверхности нагрева в виде ширмового или ленточного пароперегревателя, тепловосприя­тие поверхности которых примерно в равной мере определяется лучистым и конвектив­ным теплообменом.

Изменяя температуру газов на выходе из топки, конструктор создает соотношение радиационных и конвективных поверхностей нагрева в котле. При изменении темпе­ратуры газов на выходе из топки Я" от 900 до 1200 °С более заметно изменяется размер радиационной поверхности топочных экранов, что определяется законом лучистого теп­лообмена. Минимальная суммарная поверхность нагрева элементов котла имеет место при Я" = 1250-1300 °С. Соответствующее этим температурам соотношение радиационных и конвективных поверхностей в котле следует считать оптимальным, однако достижимо оно только при сжигании природного газа и мазута, продукты сжигания которых не обладают шлаку ющими свойствами. В остатьных случаях выбор Я" определяется условиями на­дежности работы котла (исключением шлакования плотных конвективных поверхностей пароперегревателя в горизонтатьном газоходе), при этом приходится завышать размер эк­ранов топочной камеры, увеличивать строительну ю высоту топки и тем увеличивать стоимость котла.

Кроме выбора соотношения размеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева, большое значение имеет последовательность и характер размещения отдельных поверхностей нагрева вдоль газового тракта котла, что называется компоновкой поверхно­стей парового котла. Оптимизация компоновки радиационных и конвективных поверх­ностей нагрева определяется двумя обстоятельствами. Во-первых, последовательность расположения отдельных поверхностей или частей поверхности вдоль газового тракта должна соответствовать условию: по мере снижения температуры в газовом тракте раз­мещаются поверхности нагрева с более низкой температурой рабочей среды. Так, напри­мер, средняя температура воды в пакетах экономайзера ниже, чем средняя температура пара в первом пакете промежуточного пароперегревателя, поэтому экономайзер должен располагаться по ходу газов после пакета промежуточного пароперегревателя. Отступле­ние от этого правила приходится делать по условиям надежности для поверхностей, рас­положенных в топочной камере. Применение в зоне высокотемпературных газов по­верхностей радиационного пароперегревателя с самой высокой температу рой пара недо­пустимо по условиям перегрева металла труб из-за относительно низкого отвода тепла от стенки трубы к пару, поэтому выходные ступени пароперегревателя располагаются как правило а горизонтальном газоходе где & = 800-1000 °С.

Во-вторых, каждая отдельная поверхность нагрева должна быть выполнена с мак­симальным использованием принципа противотока между потоком газов и рабочей среды, что обеспечивает максимальный температурный напор и уменьшение размера поверхно­сти. Отступления здесь могут иметь место для отдельных пакетов пароперегревателя, ко­гда его противоточное выполнение по условиям надежности металла потребует замены более дешевой слаболегированной стали на дорогую высоколегированную (аустенитную) и стоимость поверхности (хотя и меньшей по размерам) при этом сильно возрастает.

КОМПОНОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА

КОМПОНОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА

КОМПОНОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА

КОМПОНОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА

КОМПОНОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА

Рис. 2.1. Основные профили паровых отлов: а — П-образный; б — П-образный с вынесенным воздухоподогревателем; в — сомкнутый П-образный; г — N-образный; д — Т-образный

Взаимное расположение газоходов парового котла (топки, горизонтального газохода, конвективной шахты) определяет профиль парового котла. Оптимальный профиль парово­го котла зависит от ряда факторов, таких как вид топлива, единичная тепловая мощность котла, давление пара (до — или сверхкритическое). В целях унификации производства по­верхностей нагрева в отечественной практике число профилей паровых котлов ограничено. На рис. 2.1 приведены наиболее характерные профили паровых котлов электростанций [5].

Наиболее широкое распространение в отечественном и зарубежном котлостроении получил П-образный профиль котла (рис. 2.1 с/, б). Вариант (рис. 2.1 а) с двухступенчатым выполнением поверхностей экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя (ТВП) при­меняется на барабанных котлах с относительно небольшой паропроизводительностью Dn < 186,1 кг/с (670 т/ч) прн необходимости высокого подогрева возду ха для сжигания матореакционных или сильновлажных видов топлива. С увеличением мощности парового котла (до 200 МВт и более) по своим габаритным размерам ТВП уже не умещается в опу­скной конвективной шахте котла, при этом требуется выполнение дополнительного газо­хода (см. рис. 2.1 г) со значительным удорожанием производства котла. В этом случае бо­лее приемлемым оказатось использование компактного регенеративного вращающегося воздухоподогревателя (РВП) с его расположением за пределами конвективной шахты кот­ла (рис. 2.1 б).

Однако прн сжигании твердых топлив и сланцев РВП оказываются ненадежными в эксплуатации, вследствие забивания липкой золой узких щелей между пластинами тепло — обменной поверхности. Тогда используется ТВП, размещенный в третьем дополнитель­ном газоходе (рис. 2.1 г).

В паровых котлах, работающих под наддувом, желательно иметь меньшие размеры более дорогих газоплотных настенных ограждений, что при П-образном профиле котла достигается соединением (смыканием) топки с конвективной шахтой (рис. 2.1 в). Газо­плотная задняя стенка обеспечивает полное исключение какого-либо перетока газов из топки в конвективну ю шахту. При этом исчезает горизонтальный газоход, газовый поток из топки поступает сразу в поворотную камеру. Прн использовании топлив, зола которых обладает абразивными свойствами, необходимо заметное снижение скорости газов в газо­ходах и увеличение размеров проходного сечения. Это достигается выполнением двух идентичных конвективных газоходов, расположенных по обе стороны топки и образую­щих Т-образный профиль котла. Наличие двух газоходов обеспечивает уменьшение высо­ты выходного газового окна из топки и горизонтатьного газохода до обычных значений, тем самым снижается неравномерность полей температур и скорости по высоте газового окна, сохраняется обычной глубина каждой из опускных шахт и возможность использова­ния разработанных типовых конструкций конвективных поверхностей. Переход на Т- образный профиль становится необходимым и прн сжигании неабразивных твердых топ­лив в случае создания котла большой мощности (А’/ > 500 МВт). С ростом мощности котла сечение конвективных газоходов увеличивается прямо пропорционатьно мощности, а размеры топки — в меньшей степени. В этом слу чае переход на Т-образный профиль по­зволяет сохранить приемлемые конструктивные решения по опускным шахтам, хотя за­траты на производство и метатлоемкость котла возрастают [6].

paruem.ru

Расчет конвективных поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов

Конвективные поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов играют важную роль в процессе получения пара или горячей воды. В паровых котлах – это кипятильные трубы, расположенные в газоходах, трубы пароперегревателя и водяного экономайзера, а в водогрейных котлах – трубы фестона и конвективного пучка (шахты).

Продукты сгорания, проходя по газовому тракту котла, передают теплоту наружной поверхности труб за счет конвекции и лучеиспускания, затем это же количество теплоты проходит через металлическую стенку, после чего теплота от внутренней поверхности труб передается воде и пару. Эффективность работы конвективных поверхностей нагрева зависит от интенсивности теплопередачи – передачи теплоты от продуктов сгорания к воде и пару через разделяющую стенку.

При расчете используются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса, а расчет выполняется для 1 кг жидкого топлива или 1 м3 газа при нормальных условиях. Для парового котельного агрегата расчет выполняется для каждого (или общего) газохода, а в водогрейном котле – вначале для фестона, а затем для конвективного пучка шахты в следующей последовательности.

1. Определяют конструктивные характеристики: площади поверхности нагрева, живое сечение для прохода газов, шаг труб и рядов, диаметр труб и др.

2. Предварительно, если известно по паспортным характеристикам котла (табл. П2 [5]), принимают значение температуры топочных газов после рассчитываемой поверхности нагрева. Если таких данных нет, то согласно условиям работы котла, задают произвольно два значения температур топочных газов ϑ1′′ и ϑ2′′ , которые вероятнее всего могут оказаться после рассчитываемой поверхности нагрева, а расчеты вести параллельно. Например, после второго газохода парового котла (ДКВР или ДЕ) можно задать ϑ1′′ = 200 °С и ϑ2′′ = 250 °С.

3. Согласно уравнению теплового баланса, определяют количество теплоты Qб, передаваемое от продуктов сгорания к теплоносителю через конвективную поверхность нагрева, а именно: в кипятильном пучке парового котла – Qк, в фестоне – Qф, в конвективном пучке или шахте водогрейного котла – Qш. Затем вычисляют среднюю температуру воды (для водогрейного котла), средний температурный напор Δt и подсчитывают среднюю скорость продуктов сгорания.

4. По номограммам графоаналитическим методом определяют коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, после чего вычисляют коэффициент теплопередачи и тепловосприятие поверхностью нагрева – Qт.

5. Если полученные из уравнения теплообмена значения тепловосприятия Qт отличаются от определенного по уравнению баланса Qб (Qк, Qф или Qш), т.е. при невязке расчета Δ менее 2 %, расчет поверхности нагрева считается законченным, а предварительно заданное значение температуры на выходе из конвективной поверхности нагрева (газохода, фестона, шахты) и является истинной температурой для расчета последующих поверхностей нагрева.

При расхождении значений Qт и Qб (Qт и Qк, Qт и Qф, Qт и Qш), т.е. при невязке расчета Δ более 2 % (что встречается чаще всего), задают новое значение температуры газов за поверхностью нагрева, причем температуру принимают в большую сторону при плюсовой (+) невязке и в меньшую сторону при минусовой (−) невязке, и вновь повторяют расчет.

6. Для ускорения расчета возможно использование графо-аналитического метода. Графическую интерполяцию производят для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева по принятым предварительно двум значениям температур ϑ1′′ и ϑ2′′ и полученным по результатам расчета двум значениям Qт и Qб (Qт и Qк, Qт и Qф, Qт и Qш).

Для этого на миллиметровой бумаге выстраивают четыре точки Qт= f (ϑ1′′, ϑ2′′) и Qб= f (ϑ1′′, ϑ2′′). Точка пересечения прямых линий Qт и Qб укажет истинную или расчетную температуру топочных дымовых газов за поверхностью нагрева – ϑр′′. Причем, если ϑр′′ отличается от одного из принятых предварительно значений ϑ1′′ и ϑ2′′ менее чем на 50 °С, то для завершения расчета необходимо по истинной ϑр′′ повторно определить только средний температурный напор Δt и тепловосприятие Qт, сохранив при этом прежний коэффициент теплопередачи K, после чего уточнить невязку расчета Δ, которая должна быть менее 2 %. При расхождении температур более 50 °С требуется заново, для найденной температуры ϑ р′′ , определить коэффициент теплопередачи K, тепловосприятие поверхностью нагрева Qт и проверить невязку расчета.

Расчеты конвективных поверхностей нагрева сводят в таблицы для парового котла или для водогрейного котла.

Похожие статьи:

poznayka.org

Общие сведения | Ремонт элементов поверхностей нагрева котлов

§ 28. Осмотр и дефектация элементов поверхностей нагрева § 29. Виды повреждений труб поверхностей нагрева котлов и их причины § 30. Общие указания по ремонту трубных элементов § 31. Ремонт и замена труб экранов и радиационной части прямоточных котлов § 32. Ремонт и замена радиационных, ширмовых и конвективных частей пароперегревателя § 33. Ремонт и замена секций паропарового теплообменника § 34. Ремонт и замена змеевиков конвективной шахты котла § 35. Проверка и ремонт опор и креплений труб § 36. Замена золозащитных устройств

Поверхностями нагрева называются части котла, в которых обогреваемая среда (пар, вода, воздух) получает тепло; к ним условно относят и все подводящие и отводящие трубы, раздающие и собирающие камеры (коллекторы) и другие элементы, разграничивающие указанные части между собой, а также опоры и крепления труб. По стадиям процесса генерации (производства) пара различают поверхности нагрева водоподогревательные, испарительные (парогенерирующие) и пароперегревательные (первичный и промежуточный пароперегреватели).

В соответствии с циркуляром Главтехуправления Министерства энергетики и электрификации СССР введена единая система наименования и маркировки элементов поверхностей нагрева паровых котлов (табл. 10). В соответствии с этой системой не допускаются произвольные наименования, как, например, «потолочный пароперегреватель», «ширмовый пароперегреватель», «верхний экономайзер» и т. д. В каждом котле имеется один экономайзер (конвективная водоподогревательная часть), один первичный пароперегреватель, один или два промежуточных пароперегревателя (с различными параметрами пара). Система устанавливает наименования и сокращенные обозначения типовых поверхностей нагрева котлов и их элементов.

Части поверхностей нагрева, включенные по обогреваемой среде и газам последовательно и разграниченные камерами, называются ступенями (для нижней радиационной части подового экрана — НРЧ I, НРЧ II, для средней радиационной части — СРЧ I, СРЧ II, для ширм — ШI, ШII, для конвективной части пароперегревателя — ПКI, ПКII, для впрысков — Впр.I, Bnp.II и т. д.). В обозначения элементов промежуточного пароперегревателя добавляют буквы ПП (Шпп, ПКпп и т. д.). Ступени в свою очередь могут делиться на ходы, т. е. на части, включенные по обогреваемой среде последовательно, а по газам — параллельно. Трубы, змеевики, отдельные ширмы и камеры называются элементами поверхностей нагрева.

В котлах большой производительности поверхности нагрева секционируются, т. е. компонуются в виде двух или более параллельных контуров таким образом, что потоки обогреваемой среды, протекающие по контурам, не смешиваются между собой. Параллельные контуры, состоящие из отдельных ступеней, называются секциями. Секции экранов обычно называются панелями.

Теплообменники, предназначенные для регулирования температуры пара промежуточного пароперегревателя при помощи тепла газов и свежего пара, называются газопаропаровыми в отличие от паропаровых, вынесенных из газохода и получающих тепло только от свежего пара.

В учебном пособии по ремонту оборудования котельных цехов электростанций * описан ремонт элементов поверхностей нагрева котельных агрегатов в объеме типовой номенклатуры: изготовление новых трубных элементов, замена поврежденных труб и змеевиков, ремонт труб на месте установки, ремонт креплений и др. В настоящем учебном пособии рассматриваются главным образом специальные виды работ по ремонту элементов поверхностей нагрева, а также приводятся более подробные сведения о тех видах работ, которые в определенном пределе составляют типовой объем работ, а сверх этого предела считаются специализированными. К специализированным работам по ремонту поверхностей нагрева относят замену радиационных поверхностей топки, а также ремонт и замену ширм, змеевиков конвективных частей пароперегревателей и водяных экономайзеров, замену золозащитных устройств.

* Цешковский А. А. Ремонт оборудования котельных цехов электростанций. М., «Высшая школа», 1973.

Страницы: 1 2

www.stroitelstvo-new.ru


Смотрите также