Паровий котел (ПК) - теплообмінний апарат для отримання пари з тиском, що перевищує атмосферний, який утворює разом з допоміжним обладнанням котельний агрегат.
Характеристиками ПК є:
· Паропроизводительность;
· Робочі параметри пара (температура і тиск) після первинного і проміжного перегрівачів;
· Поверхню нагріву, тобто поверхню, з одного боку омивається димовими газами, а з іншого - живильною водою;
· ККД, тобто відношення кількості тепла, що міститься в парі, до теплотворної здатності палива, витраченого для отримання цього пара.
Витрата пари на турбіну встановлюється зазвичай для зимового режиму роботи електростанції. Продуктивність парового котла повинна вибиратися з урахуванням збільшення витрати пари на турбіну внаслідок підвищення тиску в конденсаторі в літню пору року, витоків пари та конденсату, активації установок для відпустки теплоти та інших витрат. У відповідність з цим продуктивність парового котла вибирається по максимальному пропуску свіжого пара через турбіну з урахуванням витрати пари на власні потреби електростанції і забезпечення певного запасу для використання обертового резерву та інших цілей.
Характерними для ПК є також вага, габарити, витрата металу і наявне обладнання для механізації та автоматизації обслуговування.
Перші ПК мали кулясту форму. Таку форму мав і ПК, побудований в 1765 році І. Ползуновим, який створив першу універсальну парову машину і тим самим поклав початок енергетичного використання водяної пари. Спочатку ПК виготовлялися з міді, потім з чавуну. В кінці XVIII століття рівень розвитку чорної металургії дав можливість виготовити сталеві циліндричні ПК з листового матеріалу шляхом склепиванія. Поступові зміни в конструкціях ПК привели до численних різновидів. Циліндричний котел, який мав діаметр до 0,9 мі довжину 12 м, монтувався за допомогою цегляної обмурівки, в якій викладалися всі газові канали. Поверхня нагріву такого ПК утворювалася лише в нижній частині котла.
Прагнення до підвищення параметрів ПК привели до збільшення габаритів і збільшення числа потоків води і пари. Збільшення числа потоків пішло по двох напрямах: розробці газотрубних котлів, зокрема локомобільних газотрубних парових котлів, і розробці водотрубних котлів, які є основою сучасних котельних агрегатів. Збільшення поверхні нагріву водотрубних котлів супроводжувалося збільшенням габаритів і, в першу чергу, висоти ПК. ККД ПК досяг 93-95%.
Спочатку водотрубні ПК представляли собою ПК тільки барабанного типу, в яких пучки прямих або вигнутих труб (змійовики) поєднувалися з циліндричними сталевими барабанами (рис. 3.8).
Мал. 3.8. Принципова схема ПК барабанного типу:
1 - топкова камера; 2 - пальник; 3 - екранні труби; 4 - барабан;
5 - опускні труби; 6 - пароперегреватель; 7 - вторинний (проміжний) пароперегреватель; 8 - економайзер; 9 - підігрівач повітря.
У топкової камері 1 розташовані пальники 2, через які в топку надходить суміш палива з підігрітим повітрям. Число і тип пальників залежать від їх продуктивності, потужності блоку і виду палива. Найбільш поширені три види палива: вугілля, природний газ і мазут. Вугілля попередньо перетворюється в вугільний пил, яка за допомогою повітря вдувається через пальники в топку.
Стіни камери згоряння зсередини покриті трубами (екрани) 3, які сприймають тепло від гарячих газів. У екранні труби вода надходить по опускним необігріваним трубах 5 з барабана 4, в якому постійно підтримується заданий рівень. В екранних трубах вода закипає і в вигляді пароводяної суміші рухається вгору, потрапляючи потім в паровий простір барабана. Таким чином, при роботі котла виникає природна циркуляція води з парою в контурі: барабан - опускні труби - екранні труби - барабан. Тому котел, зображений на рис. 3.8, називається барабанним котлом з природною циркуляцією. Відведення пара до турбіни заповнюється подачею в барабан котла живильної води за допомогою насосів.
Пар, що надійшов з екранних труб в паровий простір барабана, є насиченим і в такому вигляді, хоча і має повне робочий тиск, ще не придатний для використання його в турбіні, оскільки володіє відносно невеликою працездатністю. Крім того, вологість насиченої пари при розширенні в турбіні зростає до меж, небезпечних для надійності робочих лопаток. Тому з барабана пар направляється в перегрівник 6, де йому повідомляється додаткова кількість тепла, за рахунок чого він з насиченого стає перегрітою. При цьому температура його підвищується приблизно до 560 ° С і, відповідно, збільшується його працездатність. Залежно від місця розташування пароперегрівача в котлі і, отже, від виду теплообміну, що здійснюється в ньому, розрізняють радіаційні, ширмового (напіврадіаційні) і конвективні пароперегрівачі.
Радіаційні пароперегрівачі розміщують на стелі топкової камери або ж на стінках її, часто між трубами екранів. Вони, як і випарні екрани, сприймають тепло, що випромінюється факелом спалюваного палива. Ширмового пароперегрівачі, виконані у вигляді окремих плоских ширм з паралельно включених труб, зміцнюються на виході з топки перед конвективної частиною котла. Теплообмін в них здійснюється як випромінюванням, так і конвекцією. Конвективні пароперегрівачі розташовують в газоході котлоагрегата зазвичай за ширмами або за топкою; вони представляють собою багаторядні пакети з змійовиків. Пароперегреватели, що складаються тільки з конвективних ступенів, зазвичай встановлюють в котлоагрегатах середнього і низького тиску при температурі перегрітої пари не вище 440-510 ° С. У котлоагрегатах високого тиску зі значним перегрівом пара застосовують комбіновані пароперегрівачі, що включають конвективную, ширмового, а іноді і радіаційну частини.
При тиску пари в 14 МПа (140 кгс / см2) і вище зазвичай за первинним перегрівачів встановлюють вторинний (проміжний) перегрівник 7. Він, так само як і первинний, утворений із сталевих труб, зігнутих в змійовики. Сюди прямує пар, який відпрацював в циліндрі високого тиску (ЦВД) турбіни і має температуру, близьку до температури насичення при тиску 2,5-4 МПа. У вторинному (проміжному) пароперегрівачі температура цього пара знову підвищується до 560 ° С, відповідно збільшується його працездатність, після чого він проходить через циліндр середнього тиску (ЦСД) і циліндр низького тиску (ЦНД), де розширюється до тиску відпрацьованої пари (0,003-0,007 МПа). Застосування проміжного перегріву пара, незважаючи на ускладнення конструкції котла і турбіни і значне збільшення кількості паропроводів, має великі економічні переваги в порівнянні з котлами без проміжного перегріву пари. Витрата пара па турбіну зменшується приблизно вдвічі, а витрата палива зменшується при цьому на 4-5%. Наявність проміжного перегріву пара зменшує також вологість пара в останніх щаблях турбіни, в силу чого зменшується знос лопаток крапельками води і дещо підвищується ККД ЦНД турбіни.
Далі, в хвостовій частині котла розташовані допоміжні поверхні, призначені для використання тепла відхідних газів. У цій конвективної частини котла знаходяться водяний економайзер 8, де живильна вода підігрівається перед надходженням в барабан, і підігрівач повітря 9, службовець для підігріву повітря перед подачею його в пальники і в схему пилоприготування, що підвищує ККД ПК. Охолоджені гази, що йдуть з температурою 120-150 ° С відсмоктуються димососом в димову трубу.
Подальше вдосконалення водотрубних ПК уможливило створення ПК, що складається суцільно з сталевих труб малого діаметра, в які з одного кінця надходить вода під тиском, а з іншого виходить пар заданих параметрів - так званого прямоточного котла (рис. 3.9). Таким чином, це ПК, в якому повне випаровування води відбувається за час однократного (прямоточного) проходження води через випарну поверхню нагріву. У прямоточний ПК вода за допомогою живильного насоса подається через економайзер. В такому котлі немає барабана і опускних труб.
Мал. 3.9. Принципова схема прямоточного ПК:
1 - екрани нижньої радіаційної частини; 2 - пальники; 3 - екрани верхньої радіаційної частини; 4 - ширмового пароперегреватель; 5 -конвектівний пароперегреватель; 6 - вторинний пароперегрівач; 7 - водяний економайзер; 8 - підведення живильної води; 9 - відведення пари до турбіни; 10 - підведення пара від ЦВД для вторинного перегріву; 11 - відведення пари до ЦСД після вторинного перегріву; 12 - відведення димових газів до підігрівачів повітря
Поверхня нагріву котла можна уявити як ряд паралельних змійовиків, в яких вода в міру руху нагрівається, перетворюється на пару і далі пар перегрівається до потрібної температури. Ці змеевики розташовуються і на стінах топкової камери, і в газоходах котла. Топкові пристрої, вторинний пароперегрівач і воздухоподогреватель прямоточних котлів не відрізняються від барабанних.
У барабанних котлах в міру випаровування води концентрація солей в що залишається котельній воді зростає, і потрібно весь час невелику частку цієї котельної води в кількості приблизно 0,5% викидати з котла, щоб не допустити наростання концентрації солей вище певної межі. Цей процес називається продувкою котла. Для прямоточних котлів такої спосіб виведення накопичених солей непридатний через відсутність водяного обсягу, і тому норми якості живильної води для них значно жорсткіші.
Іншим недоліком прямоточних ПК є збільшена витрата енергії на привід живильного насоса.
Прямоточні ПК встановлюють, як правило, на конденсаційних електростанціях, де харчування котлів здійснюється знесоленої водою. Застосування їх на теплоелектроцентралях пов'язано з підвищеними витратами на хімічну очистку додаткової (подпиточной) води. Найбільш ефективні прямоточні ПК для надкритичних тисків (вище 22 МПа), де інші типи котлів незастосовні.
В енергетичних блоках або встановлюють один котел на турбіну (моноблоки), або два котла половинній продуктивності. До переваг дубль-блоків можна віднести можливість роботи блоку з половинним навантаженням на турбіні в разі пошкодження одного з котлів. Однак наявність двох котлів в блоці суттєво ускладнює всю схему і управління блоком, що само по собі знижує надійність блоку в цілому. Крім того, робота блоку з половинним навантаженням вельми неекономічна. Досвід ряду станцій показав можливість роботи моноблоків не менше надійно, ніж дубль-блоків.
У блокових установках на тиск до 130 кгс / см2 (13 МПа) застосовуються котли як барабанного, так і прямоточного типу. В установках на тиск 240 кгс / см2 (24 МПа) і вище застосовуються тільки прямоточні котли.
Теплофікаційний котел - це котел теплоелектроцентралі (ТЕЦ), що забезпечує одночасне постачання парою теплофікаційних турбін і виробництво пари або гарячої води для технологічних, опалювальних та інших потреб. На відміну від котлів КЕС в теплофікаційних котлах зазвичай використовують в якості живильника води повертається забруднене конденсат. Для таких умов роботи найбільш придатні барабанні котлоагрегати з ступінчастим випаровуванням. На більшості ТЕЦ теплофікаційні котли мають поперечні зв'язку з пару і по воді. У РФ на ТЕЦ найбільш поширені барабанні котли паропродуктивністю 420 т / год (тиск пара 14 МПа, температура 560 ºС). З 1970 року на потужних ТЕЦ з переважаючими опалювальними навантаженнями при поверненні майже всього конденсату в чистому вигляді застосовують моноблоки з прямоструминними котлами паропродуктивністю 545 т / год (25 МПа, 545 ° С).
До теплофікаційних ПК можна віднести також пікові водогрійні котли, які використовують для додаткового підігріву води при підвищенні теплового навантаження понад найбільшою, забезпечується відборами турбін. При цьому вода нагрівається спочатку парою в бойлерах до 110-120 ºС, а потім в котлах до 150-170 ºС. У нашій країні ці котли встановлюють зазвичай поряд з головним корпусом ТЕЦ. Застосування порівняно дешевих пікових водогрійних теплофікаційних котлів для зняття короткочасних піків теплових навантажень дозволяє різко збільшити число годин використання основного теплофикационного обладнання і підвищити економічність його експлуатації.
Для теплопостачання житлових масивів часто застосовують водогрійні газомазутові котли типу КВГМ, що працюють на газі. В якості резервного палива таких котлів застосовують мазут, для підігріву якого застосовують газомазутові барабанні парові котли.
Дата додавання: 2015-04-16; переглядів: 12; Порушення авторських прав