Водотрубный паровой котел. Водотрубный паровой котел
ВОДОТРУБНЫЙ КОТЕЛ
Водотрубный котел — паровой котельный агрегат, конструктивно соединенный в единое целое комплекс устройств, предназначенный для получения пара под давлением или горячей воды за счет сжигания различного вида топлива. Водотрубный котел является одним из двух основных видов котлов. У водотрубного котла вода и пароводяная смесь движутся по стальным трубам, омываемым снаружи газообразными продуктами сгорания. Главной частью водотрубного котла являются топочная камера и газоходы, в которых размещены поверхности нагрева, воспринимающие тепло продуктов сгорания топлива (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель). Элементы водотрубного котла располагаются на каркасе. Они защищены от потерь тепла обмуровкой и изоляцией. Основное свое применение водотрубные котлы получили на тепловых электростанциях. Там они необходимы для обеспечения паром турбин. Также водотрубные котлы применяются в отопительных и промышленных котельных для выработки пара и горячей воды для технологических и отопительных нужд; в судовых котельных установках. Конструкция водотрубного котла зависит от его функционального назначения, вида и типа применяемого топлива и способа сжигания, давления и температуры вырабатываемого пара, а также от единичной производительности пара. Сгорание топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания происходят в топочной камере водотрубного котла. В результате этого между надетыми газами и покрывающими стены топочной камеры трубами, в которых циркулирует охлаждающая их среда (вода или пар), происходит лучистый теплообмен. Система этих труб называется топочными экранами. При выходе из топки газы имеют температуру, достигающую 1000 °С. В дальнейшем на пути газа устанавливают трубчатые поверхности нагрева (пароперегреватели) для его охлаждения, обычно они выполняются в виде ширм-змеевиков с трубчатым поперечным сечением, собранных в плоские пакеты. Теплообмен в ширмовых поверхностях происходит излучением и конвекцией, именно из-за этого такие поверхности часто называют полурадиа-ционными. Пройдя пароперегреватель ширмового типа, газы с температурой 800—900 °С далее поступают в конвективные пароперегреватели высокого и низкого давления, которые выполнены в виде пакетов труб. Теплообмен в этих и последующих рабочих поверхностях нагрева происходит в основном конвекцией и соответственно называется конвективным. Затем на пути газов, имеющих температуру 600—700 °С, устанавливается сначала водяной экономайзер, а далее — воздухоподогреватель. В воздухоподогревателе газы (в зависимости от вида сжигаемого топлива) охлаждаются до 130—170 °С. Дальнейшему снижению температуры мешает конденсация на поверхностях нагрева паров воды и серной кислоты, которая образовалась при сжигании различных видов сернистого топлива и привела к интенсивному загрязнению поверхностей нагрева золовыми частицами с последующей коррозией металла. Охлажденные газы, пройдя устройства очистки различной степени от золы и в большинстве случаев от серы, выбрасываются дымовой трубой в атмосферу. Различные продукты сгорания топлива, которые были уловлены в водотрубных котлах, периодически или непрерывно удаляются через сложные системы шла-коудаления и золоудаления. По характеру передвижения рабочей среды водотрубные котлы бывают с многократной естественной или принудительной циркуляцией и прямоточные.
В водотрубном котле с многократной циркуляцией рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, который состоит из обогреваемых и необогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами-коллекторами и барабанами. Там она частично испаряется в обогреваемой части контура. В связи с разностью плотностей пароводяной смеси в обогреваемой (подъемной) части контура и воды в слабо обогреваемой или совсем не обогреваемой (опускной) его части осуществляется движение рабочей среды по циркуляционному контуру в водотрубном котле с естественной циркуляцией.В водотрубном котле с принудительной циркуляцией перемещение рабочей среды по контуру осуществляется под действием циркуляционного насоса. Постоянное упаривание котловой воды в водотрубном котле с многократной естественной или принудительной циркуляцией в конечном счете неизбежно приводит к концентрации растворенных и взвешенных в ней всевозможных примесей (солей, окислов, гидратов окислов). В дальнейшем эти примеси могут скапливаться на внутренней поверхности труб обогревания с ухудшением условия их охлаждения и становясь причиной перегрева металла (с последующей аварийной остановкой водотрубного котла из-за разрыва рабочих труб). Кроме того, недопустимо чрезмерное повышение концентрации примесей в используемой воде из-за переноса их паром из барабана в капельках воды или в виде парового раствора в пароперегреватель, а также в турбину, где вредные примеси оседают на рабочих лопатках турбомашины, существенно уменьшая ее КПД. Для избежания повышения концентрации примесей производятся продувки котла со строгой периодичностью. Предельно допустимая концентрация (ПДК) примесей определяется конструкцией и параметрами водотрубного котла, составом питающей воды и тепловыми напряжениями экранных поверхностей нагрева.
В прямоточном водотрубном котле происходят нагрев, испарение воды и перегрев пара за один проход рабочей среды по тракту. В отличие от водотрубного котла с естественной или принудительной, многократной циркуляцией в водотрубном котле с прямоточной организацией процесса генерации пара примеси, содержащиеся в питательной воде, не могут быть выведены из конструкции продувкой части котловой воды. В связи с этим часть вредных примесей осаждается на внутренней поверхности труб прямоточного водотрубного котла, а часть (вместе с паром) транспортируется в турбину, где отлагается на лопатках. Именно поэтому и предъявляются более жесткие требования к качеству питательной воды в прямоточных водотрубных котлах. В связи с этим вода предварительно проходит обработку в системе водоподготовки. Для повышения экономичности в энергетических установках используются схемы с вторичным (промежуточным) перегревом: образованный пар после срабатывания части его тепловой энергии в турбине возвращается в водотрубный котел, подвергается дополнительному перегреву в пароперегревателе с низким давлением и опять отправляется в турбину. Существуют водотрубные котлы с двумя промежуточными перегревами пара. Температура вторично перегретого пара, как правило, берется в рассмотрение такой же, как первично перегретого, или близкой к ней. Для поддержания температуры первичного и вторичного перегрева пара на требуемом уровне водотрубные котлы обычно снабжают различными регулирующими устройствами. Зачастую они представлены в виде смесительных и поверхностных теплообменников разной формы и конфигурации, систем рециркуляции части охлажденных дымовых газов в топочную камеру, приспособлениями для изменения угла наклона горелок и т. д.
Паропроизводительность выпускаемых промышленностью вертикально-водотрубных котлов составляет от 2,5 до 640 т/ч наряду с прямоточными котлами от 250 до 2500 т/ч, они применяются в различных котельных установках. Горизонтально-водотрубные котлы сняты с производства.
Изобретателем котла считается исследователь из Франции Дени Папен. Первые котлы имели вид цилиндра диаметром 75—120 см. Принцип их действия основывался на том, что при прохождении продуктов сгорания топлива через трубы, омываемые водой, образовывался пар, энергия которого впоследствии преобразовывалась в механическую энергию.
Водотрубный котел был изобретен в 1829 г. Джорджем Стефенсоном и М. Сеганом независимо друг от друга. Дальнейшие модификации водотрубных котлов связаны с именами Гарни Голдуотера, Якоба Перкинса.
enciklopediya-tehniki.ru
Водотрубный котёл - это... Что такое Водотрубный котёл?
Котёл водотрубный — паровой или водогрейный котел, у которого поверхность нагрева (экран) состоит из кипятильных трубок, внутри которых движется теплоноситель. Теплообмен происходит посредством нагрева кипятильных трубок горячими продуктами сгорающего топлива. Различают прямоточные и барабанные водотрубные котлы. По конструкции является противоположностью газотрубному котлу (жаротрубному).
В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова.
Прямоточные котлы
Циркуляция воды в прямоточном котле 1 Питательный насос 2 Экономайзер 3 Испарительные трубы 6 Пароперегреватель 7 В турбину Прямоточный котёл, как правило, представляет собой змеевик, помещённый в топку.
Вода (или другой теплоноситель) прокачивается через него при помощи насоса.Прямоточные котлы не имеют барабана. Через испарительные трубы вода проходит однократно, постепенно превращаясь в пар. Зона, где заканчивается парообразование, называется переходной. После испарительных труб пароводяная смесь (пар) попадает в пароперегреватель. Прямоточный котел является разомкнутой гидравлической системой. Такие котлы работают не только на докритическом, но и на сверхкритическом давлении.
Барабанные котлы
Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а следовательно и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.
См.также
Ссылки
dic.academic.ru
Водотрубный паровой котел
Класс F 22d; 13Ь, 16 ж 6 И1
СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
В. А. Голубцов и Г. А. Бунков
ВОДОТРУБНЪ!й ПАРОВОИ КОТЕЛ
Заявлено 10 августа 1944 г, за № 333966 в Народный комиссариат электростанций СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарных знаков» № 2 за 1965 г.
Известны водотрубные паровые котлы с вертикальными барабанами и устройствами для ступенчатого испарения.
Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что котел образован из ряда самостоятельных циркуляционных контуров, последовательно включенных один за другим, с продувкой каждого предыдущего контура в последующий и продувкой всего котла из последнего
его контура. Таким образом достигается перенос зоны больших концентраций солей в котловой воде в область малых тепловых нагрузок поверхностей нагрева. Паросепараторы каждого циркуляционного контура присоединены параллельно к общему, вынесенному из циркуляционного контура вертикальному пароводяному барабану, предназначенному для внутрикотловой обработки воды.
Вертикальный пароводяной барабан снабжен в верхней части пленочным подогревателем, а в нижней — устройством для удаления шлама по пути следования подогретой питательной воды к контуру циркуляции котла.
На чертеже схематически изображен предлагаемый водотрубный паровой котел (одной стрелкой обозначено движение пароводяной эмульсии и пара, двумя стрелками — питательной (продувочной) воды, тремя стрелками — воды в рециркуляционных трубах).
Котел состоит из вертикального пароводяного барабана 1 и самостоятельных циркуляционных контуров 2 — 4, последовательно включенных один за другим, с паросепараторами 5 — 7. Паросепараторы присоединены параллельно к общему вертикальному пароводяному барабану
1, вынесенному из циркуляционного контура и снабженному в верхней части пленочным подогревателем 8, а в нижней — устройством 9 для удаления шлама.
Питательная вода по трубе 10 поступает в подогреватель 8 и далее по трубе 11 отводится в нижнюю часть барабана 1 под решетку 12, от№ 67201 куда поднимается в верхнюю часть барабана через устройство 9, освобождаясь при этом от шлама. В подогревателе в результате нагрева из воды выделяются газы, которые отводятся в паровое пространство барабана и выносятся из котла вместе с паром.
Из барабана 1 вода поступает в нижний коллектор 18 циркуляционного контура 2. Циркуляционный контур 3 питают путем продувки контура 2 из верхнего коллектора 14 продувочной водой, поступающей в коллектор 15. Циркуляционный контур 4 питают таким же образом из верхнего коллектора 16 через нижний коллектор 17.
Весь котел продувают из последнего контура (в данной схеме из циркуляционного контура 4). Таким образом в предлагаемом паровом котле зоны больших концентраций солей в котловой воде переносятся в область малых тепловых нагрузок поверхностей нагрева.
От верхних коллекторов каждого контура пароводяная эмульсия отводится в свой сепаратор, где эмульсия разделяется на пар и воду. Из верхней части каждого сепаратора пар отводится в барабан 1, а из нижней части в нижние коллекторы своего контура. По концам циркуляционных контуров устанавливают необогреваемые рециркуляционные трубы, по которым вследствие дросселирования отводящих труб протекает основная масса циркулирующей в контуре воды.
Предмет изобретения !. Водотрубный паровой котел с вертикальным барабаном и устройством для ступенчатого испарения, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью переноса зоны больших концентраций солей в котловой воде в область малых тепловых нагрузок поверхностей нагрева, котел образован из ряда самостоятельных циркуляционных контуров, последовательно включенных один за другим, с продувкой каждого предыдущего контура в последующий и продувкой всего котла из последнего контура.
2. Котел по п. !, отличающийся тем, что паросепараторы каждого циркуляционного контура присоединены параллельно к общему, вынесенному из циркуляционного контура вертикальному пароводяному барабану, предназначенному для внутрикотловой обработки воды.
3. Котел по пп. и 2, отличающийся тем, что вертикальный барабан его снабжен в верхней своей части пленочным подогревателем, а в нижней — устройством для удаления шлама по пути следования подогретой питательной воды к контуру циркуляции котла. № 67201
B ;//nd napa лз кптла
Составитель А. Хрульков
Редактор П. Шлаин Техред T. П. Курилко
Корректор Е. Г. Ласточкина
Подп. к печ. 14/Х1 — 64г. Формат бум. 70X 108Объем 0,26 нзд. л.
Заказ 2730/4 Тираж 200 Цена 5 коп.
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2
www.findpatent.ru
Водотрубный паровой котел
М 7698,.:
/;:
Класс 13а, 16
ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ
ОПИСАНИЕ водотрубного парового котла.
К патенту ин-ной фирмы „Юго-западная инжеиернаякорпорация" (Southwestern Engineering Corporation), в г. Лос-Анжелосе, Калифорния (Соед. Штаты Америки), заявленному 17 августа
1926 года (ваяв. свид. М 17594).
Действительный изобретатель ин-ц Г. А. Коллиис (Glenville
А. Collins).
О выдаче патента опубликовано 31 января 1929 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 31 января 1929 года.
Предлагаемый водотрубный паровой котел, состоящий из трех пучков труб, основного па росс бирателя, добавочного парособирателя, грязевика и промежуточной камеры, представлен на чертеже, на котором фиг. 1 изображает вертикальный разрез предлагаемого котла, а фиг. 2 — вид его спереди, частью в разрезе.
Котел 10 снабжен обмуровкой 11, внутри которой имеется пространство 12 для .топки, а также пространство 14, играющее роль борова и отводящее продукты горения в дымовую трубу.
Котел принадлежит к водотрубному типу и имеет грязевик 15, над которым расположены два (барабана) парособирателя 16 и 17, из коих первый ° соединен с ним при помощи трубок 18. Барабаны 15 и
16 соединяются с водяным коллектором, камерой 19, изогнутыми трубками 20 и 21.
Основной парособиратель (барабан) 16 снабжен питательною трубкой 22 и трубой 23 для выпуска пара. Добавочный парособиратель (барабан) 17 снабжен обычным водоуказательным прибором 25.
Описываемый котел может быть выполняем с перегородками 26, которые могут быть приспособлены для надлежащего направления горячих газов.
Парособиратели (барабан) 16 и 17 соединены между собой помощью трубок 50, расположенных вблизи верхней части 51 обмуровки котла.
Трубки 50 образуют фактически перегреватель, так что пар, выделившийся в барабане 17 и пропускаемый сквозь трубки 50, во время следования по ним перегревается.
Перегретый пар, выйдя из трубок
50, смешивается с насыщенным паром барабана 16, вследствие чего и является возможным получить пар с желаемою степенью перегрева.
При работе предлагаемого котла в пучках труб 18, 20 и 21 поддерживается циркуляция. Водяной пар, образующийся в камере (коллекторе) 19, поднимается в барабан 17 и здесь выделяется в верхнем паро-
"вом пространстве этого барабана, из которого через перегреватель 50 пар поступает в барабан 16. Превращающаяся в пар вода в трубках
21 проходит в барабан 16, где пар выделяется и затем смешивается с паром, выделившимся в барабане
17, и, как было уже упомянуто, прошедшим сквозь перегреватель 50.
Таким образом, главная водяная система образована барабанами
15 и 16 и коллектором 19, пар в барабане 17 выделяется независимо от этой системы.
Предмет патента.
Водотрубный паровой котел, характеризующийся применением трех пучков труб 18, 20 и 21, из коих трубы вертикально поставленного пучка 18 завальцованы наверху в барабан основного парособирателя
16 и внизу — в барабан грязевика 15, а наклонно над топкою 12 расположенные трубы пучков 20 и 21, тоже присоединенные к этим барабанам, свободными своими концами присоединены к камере 19 с добавочным парособирателем 17 над этой камерой, каковой парособиратель 17 предназначен для приема пара, образовавшегося в нижнем пучке труб 20 и отделенного от общего потока циркулирующих в котле воды и пара в камере 19, при чем, с целью получения некоторого перегрева пара, пар из парособирателя
17 по трубам перегревателя 50 направляется в основной парособиратель 16 с пароотводной трубой 23 для смешения в этом последнем с насыщенным паром, выделяющимся в остальных частях котла.
В. T.
Хило-литография
www.findpatent.ru
Водотрубный паровой котел
Класс 13 а, 10;
Зос, 10.у /
М 45683
АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО HA ИЗОБРЕТЕНИЕ—
ОПИСЯНИЕ водотрубного ларового котла.
К зависимому авторскому свидетельству В. A. Яхимовича, заявленному 19 мая 1935 года (спр. о перв. № 169639}.
Основное авторское свидетельство на имя того же лица от
31 января 1935 года № 40989.
0 выдаче зависимого авторского свидетельства опубликовано 31 январи 1936 года.
Предмет изобретения. (94) В авторском свидетельстве № 40989 описан водотрубный паровой котел, составленный из трубчатых элементов, образованных вертикальными вваренными в горизонтальные коллекторы трубами, в котором, с целью размещения в дымоходах больших поверхностей нагрева, применены строенные элементы, состоящие из труб, в промежутках между которыми размещены змеевики перегревателя.
В предлагаемом видоизменении, с целью облегчения строенных элементов при больших размерах котла и во избежание течи между фланцами труб, соединяющих сборные трубы вертикальных и наклонных труб элементов, соединительные трубы вынесены наружу по отношению к месту, занимаемому элементами.
На чертеже фиг. 1 изображает соединение труб элемента для водотрубного котла водяного отопления; фиг. 2— то же для парового котла.
Нижние сборные трубы 3, 5 элемента котла для водяного отопления снаружи соединяются трубой 2б, верхние сборные трубы б соединяются трубой 27, которая в свою очередь соединяется или с барабаном котла или с сетью.
Сборные трубы 4 наклонных труб 1 элементов соединяются трубой 28, а эта труба соединяется или с трубой 27 или прямо с сетью.
В соединениях для парового котла (фиг. 2) сборные трубы б соединяются с трубой 29, в которую поступает или циркуляционная вода из котла или питательная. Эта вода поступает по трубам 2 вниз в сборные трубы 30, из которых вода идет вверх по наклонным трубам 1 в сборные трубы 31 и из них в котел.
Видоизменение водотрубного, парового котла по авторскому свидетельству № 40989, отличающееся тем, что взамен труб, соединяющих сборные трубы вертикальных 2 и наклонных 1 труб элементов, применены вынесенные наружу по отношению к занимаемому элементами месту трубы 27, 28 и 26 (фиг. 1) и 29, 31 и 30 (фиг. 2).
Похожие патенты:
Изобретение относится к котлам малой и средней производительности и позволяет обеспечить форсировку тепловых процессов в конвективных поверхностях нагрева
Изобретение относится к водотрубным котлам, в частности, к водотрубным котлам такого типа, которые содержат топку, имеющую по меньшей мере одну горелку, расположенную в ее верхней части, для создания в топке пламени, направленного, в основном, вниз, по существу вертикальную дымовую трубу, расположенную вблизи одной из сторон топки и имеющую входное отверстие для дымовых газов в своей нижней части, расположенное в нижней части топки, и выходное отверстие для дымовых газов, расположенное в верхней части дымовой трубы, и угол конвекционных труб, установленный в дымовой трубе для регенерации тепла дымовых газов, проходящих через дымовую трубу
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено при конструировании поверхностей нагрева в котлах. Сущность изобретения в том, что в котельном пучке, представляющем объемную поверхность нагрева, образованную трубами вертикальной ориентации, верхние и нижние концы которых включены в объединяющие их соответственно верхние и нижние емкости, из которых, по крайней мере, одна является барабаном, имеющим наружную поверхность, обращенную внутрь газохода котла, часть труб поверхности нагрева котельного пучка, либо отдельно стоящих, либо входящих в состав ограждающих стен и перегородок, имеет в непосредственной близости от наружной поверхности барабана наклонные участки, расположенные в плоскостях, пересекающих продольную ось барабана, между рядами остальных труб котельного пучка в зоне включения концов этих труб в барабан. Технический результат - повышение надежности защиты барабана от перегрева. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Водотрубный паровой котел
www.findpatent.ru
