Компоновка и тепловой расчет парового котла.

Принципы конструирования котельного агрегата.

Лекция 28.

Компоновка парового котла. Компоновкой парового котла называют взаимное располо­жение газоходов и направление движения в них продуктов сгорания. Различают П-, Т-, N-, U-образную, четырехходовую и башенную компоновки (рис. 21.1).

П-образная компоновка — наиболее рас­пространенная (рис. 21.1,а). В подъемной шахте располагается топочная камера, в опускной — конвективные поверхности нагрева. Ее преимущество — подача топлива и вы­ход газов производятся в нижней части агре­гата, что удобно для вывода жидкого шлака и установки дробевой очистки конвективных поверхностей нагрева. Тягодутьевые машины устанавливают на нулевой отметке, что исключает вибрационные нагрузки на каркас котла. Недостатки компоновки: в связи с раз­воротом на 180° возникают неравномерности омывания поверхностей нагрева продуктами сгорания и концентрации золы по сечению конвективной шахты.

Для уменьшения глубины конвективной

 

 

шахты и высоты соединительного газохода в мощных котлах применяют

 

Т-образную ком­поновку с двумя конвективными шахтами, расположенными по обе стороны топки (рис. 21.1,6). Суммарное сечение обеих кон­вективных шахт увеличивается при сохране­нии обычных габаритов и способов крепления конвективных поверхностей нагрева. Тягодутьевые машины также устанавливаются на нулевой отметке. Т-образная компоновка особенно подходит для котлов, работающих на топливе с абразивной золой (типа экибастузских), для которых в целях уменьшения золового износа ограничивают скорость про­дуктов сгорания. Однако при такой компонов­ке возникают конструктивные затруднения в отводе продуктов сгорания от двух конвек­тивных шахт. Конструкция Т-образного кот­ла сложнее П-образного, она требует и боль­шего расхода металла.

Иногда применяют, особенно часто в ФРГ, где принята верхняя установка дымососов, трехходовую компоновку (рис. 21.1,в). В этом случае топка и конвективный газоход имеют подъемное движение продуктов сгорания, а соединительный газоход — опускное. При сжигании очень зольных топлив, имеющих легкоплавкую золу (сланцы), применяют четырехходовую компоновку . Характерная особенность такой компоновки — на­личие промежуточных га­зоходов, в которых во избежание шлакования проходных сечений в зо­не высоких температур размещены разреженные поверхности нагрева (на­пример, ширмы).

В мощных котлах с наддувом иногда при­меняют башенную ком­поновку (рис. 21.1,5). Здесь продукты сгорания в топке и конвентивной шахте движутся только вверх. Такая компоновка обладает следующими достоинстствами: минимальная площадь агрегата в плане; равномерное омывание конвектив­ных поверхностей нагрева продуктами сгора­ния из-за отсутствия поворотов газов; мини­мальное газовое сопротивление благодаря от­сутствию опускных газоходов и поворотов га­зов. К недостаткам компоновки этого типа от­носятся: трудность в создании конструкции для опирания конвективных поверхностей на­грева, размещение на большой высоте выход­ных пакетов пароперегревателей, вентилято­ров и дымососов, невозможность применения дробевой очистки конвективных поверхностей. Существуют полубашенные компоновки. в которых регенеративный воздухоподогрева­тель и тягодутьевое оборудование устанавлнваются внизу, соединяясь с башенной частью котла незаполненным поверхностями нагрева опускным газоходом.

Башенная компоновка более целесообраз­на для газомазутных котлов с наддувом и при установке воздухоподогревателей, воздуходувок и дымовой трубы на их каркасе, что тре­бует усиления его конструкции. Башенная компоновка целесообразна и для котлов, сжигающих бурые многозольные угли, так как при такой компоновке удается избежать по­ворота оголенных продуктов сгорания и свя­занного с ним интенсивного золового износа конвективных поверхностей нагрева.

В U-образной двухходовой компоновке (рис. 21.1,е) продукты сгорания в топке дви­жутся вниз, а в конвективной шахте — вверх (инвертный вариант). Горелки расположены на потолке топочной камеры. Достоинства такой компоновки: факел хорошо заполняет топочную камеру, пароперегреватели распо­ложены низко (короче паропроводы к тур­бинам), аэродинамическое сопротивление воз­душного тракта минимально (воздухоподогре­ватель находится вблизи горелок). Недостат­ки: транспортировка топлива на большую вы­соту и расположение на большой высоте вен­тиляторов, дымососов и золоуловителей. U-образная компоновка с инвертной топкой мо­жет использоваться при сжигании газа, мазу­та, а также твердого топлива при удалении шлака в твердом состоянии.

В котлах большой мощности возникают дополнительные требования к компоновке, выдвигаемые их конструкцией. Эти требова­ния вызваны большими размерами агрегата в плане, необходимостью применения вторич­ного перегрева пара и повышения надеж­ности котла, работающего в блоке с тур­биной.

Уменьшения пролета потолочных балок достигают при разделении топки и конвектив­ной шахты на две части. Образуется паровой котел в виде двух корпусов (каждый со своим каркасом и отдельной обмуровкой), в кото­рых поверхности нагрева расположены сим­метрично (двухкорпусная симметричная ком­поновка). При наличии отключающей армату­ры отдельного корпуса и симметричных обоих корпусов технологическая схема соответству­ет дубль-блоку. В дубль блоке симметричная компоновка позволяет работать с половинной мощностью блока на одном корпусе при ос­тановленном другом, что несколько улучшает маневренные свойства, но удорожает установ­ку и повышает удельный расход топлива на , так как при работе на одном корпусе с половинной нагрузкой блока гидрав­лическое сопротивление перегревателя соот­ветствует номинальному. Экономичность тур­бины на частичных нагрузках тоже снижа­ется.

В двух- и многоходовых схемах движения газов топку и газоходы выполняют с проме­жутком между ними и самостоятельной об­муровкой или без промежутка с общей разде­ляющей стенкой из плотных экранов Их называют соответственно разомкнутыми и сомкнутыми (рис. газоходами. Для размещения воздухоподогревателей либо используют нижнюю часть конвектив­ной шахты, либо их выносят за пределы кот­ла или даже за пределы главного здания. Этим освобождается место для установки го­релок или при необходимости для применения дробевой очистки конвективных поверхностей нагрева.