Основные виды и элементы котельных агрегатов.

В настоящее время различают четыре схемы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания в котельных установках:с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой, и естественным засасыванием воздуха в топку в результате разрежения в ней, создаваемого тягой трубы;с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и засасыванием воздуха в топку, в результате разрежения, создаваемого дымососом;с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и принудительной подачей воздуха в топку дутьевым вентилятором;с наддувом, при котором вся котельная установка герметизируется и ставится под некоторое создаваемое дутьевым вентилятором избыточное давление, которого хватает на преодоление всех сопротивлений воздушного и газового трактов, что снимает необходимость установки дымососа.Дымовая труба во всех случаях искусственной тяги или работы под наддувом сохраняется, но при этом основным назначением трубы становится вывод дымовых газов в более высокие слои атмосферы, чтобы улучшить условия рассеяния их в пространстве.В котельных установках большойпаропроизводительности повсеместно применяется искусственная тяга с искусственным дутьем.Рис. . Схема котла с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой:1 – котел; 2 – дымовая труба.Дымовые трубы бывают кирпичными, железобетонными и железными. Из кирпича обычно сооружают трубы высотой до 80 м. Более высокие трубы выполняют железобетонными. Железные трубы устанавливают только на вертикально–цилиндрических котлах, а также на мощных стальных водогрейных котлах башенного типа.Для уменьшения затрат обычно сооружают одну общую дымовую трубу для всей котельной или для группы котельных установок.Принцип действия дымовой трубы остается одинаковым в установках, работающих с естественной и искусственной тягой, с той особенностью, что при естественной тяге дымовая труба должна преодолеть сопротивление всей котельной установки, а при искусственной ею создается дополнительная тяга к основной, создаваемой дымососом.НаРис. 9 представлена схема котла с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой 2. Она заполнена дымовыми газами (продуктами сгорания) с плотностью rг, кг/м3, и сообщается через газоходы котла 1 с атмосферным воздухом, плотность которого rв, кг/м3. Очевидно, что rв > rг.При высоте дымовой трубы Н разность давлений столбов воздуха gHrВи газов gHrг на уровне основания трубы, т.е. величина тяги DS, Н/м2, имеет вид:.Здесь и где и – плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3;В – барометрическое давление, мм рт. ст.Подставляя значения rв и rг, получаем:Из уравнения следует, что естественная тяга тем больше, чем больше высота трубы и температура дымовых газов и чем ниже температура окружающего воздуха.Минимальная допустимая высота трубы регламентируется по санитарным соображениям. Диаметр трубы определяют по скорости истечения дымовых газов из нее при максимальной паропроизводительнос–ти всех подключенных к трубе котельных агрегатов. При естественной тяге эта скорость должна находиться в пределах 6-10 м/с, не становясь менее 4 м/с во избежание нарушения тяги ветром (задувания трубы).При искусственной тяге скорость истечения дымовых газов из трубы обычно принимают равной 20…25м/с.К котельным агрегатам устанавливают центробежные дымососы и дутьевые вентиляторы, а для парогенераторов производительностью 950 т/ч и более – осевые многоступенчатые дымососы.Дымососы размещают за котельным агрегатом, причем в котельных установках, предназначенных для сжигания твердого топлива, дымососы устанавливают после золоудаления, чтобы уменьшить количество летучей золы, проходящей через дымосос, и тем самым снизить истирание золой крыльчатки дымососа.Разрежение, которое должно быть создано дымососом, определяется суммарным аэродинамическим сопротивлением газового тракта котельной установки, которое должно быть преодолено при условии, что разрежение дымовых газов вверху топки будет равно 20... 30 Па и будет создано необходимое скоростное давление на выходе дымовых газов из дымовой трубы. В небольших котельных установках разрежение, создаваемое дымососом, обычно составляет 1000...2000 Па, а в крупных установках 2500...3000 Па.Дутьевые вентиляторы, устанавливаемые перед воздухоподогревателем, предназначены для подачи в него неподогретого воздуха. Давление, создаваемое вентилятором, определяется аэродинамическим сопротивлением воздушного тракта, которое должно быть преодолено. Обычно оно складывается из сопротивлений всасывающего воздуховода, воздухоподогревателя, воздуховодов между воздухоподогревателем и топкой, а также сопротивления решетки и слоя топлива или горелок.В сумме эти сопротивления составляют 1000... 1500 Па для котельных установок малой производительности и возрастают до 2000...2500 Па для крупных котельных установок.3 Выводы (ответы на контрольные вопросы)1 Как классифицируются котельные агрегаты и их назначение?По характеру движения воды, пароводяной смеси и пара паровые котлы подразделяются следующим образом:барабанные с естественной циркуляцией;барабанные с многократной принудительной циркуляцией;прямоточные.По паропроизводительности различают котлы малой паропро-изводительности (до 25 т/ч), средней паропроизводительности (от 35 до 220 т/ч) и большой паропроизводительности (от 220 т/ч иболее).По давлению производимого пара различают котлы: низкого давления (до 1,37 МПа), среднего давления (2,35 и 3,92 МПа), высокого давления (9,81 и 13,7 МПа) и закритического давления (25,1 МПа). Граница, отделяющая котлы низкого давления от котлов среднего давления, условна.По назначению выделяют:энергетические котельные агрегаты;паровые котлы производственных котельных;водогрейные котлы.2 Как осуществляется подача воздуха и удаление дымовых газов в котельных агрегатах?В настоящее время различают четыре схемы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания в котельных установках:с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой, и естественным засасыванием воздуха в топку в результате разрежения в ней, создаваемого тягой трубы;с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и засасыванием воздуха в топку, в результате разрежения, создаваемого дымососом;с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и принудительной подачей воздуха в топку дутьевым вентилятором;с наддувом, при котором вся котельная установка герметизируется и ставится под некоторое создаваемое дутьевым вентилятором избыточное давление, которого хватает на преодоление всех сопротивлений воздушного и газового трактов, что снимает необходимость установки дымососа.3 Опишите назначение дымовой трубы, определение ее самотяги, укажите виды дымососов в котельных установках?Дымовая труба во всех случаях искусственной тяги или работы под наддувом сохраняется, но при этом основным назначением трубы становится вывод дымовых газов в более высокие слои атмосферы, чтобы улучшить условия рассеяния их в пространстве.Величина тяги DS может быть определена по формуле :К котельным агрегатам устанавливают центробежные дымососы и дутьевые вентиляторы, а для парогенераторов производительностью 950 т/ч и более – осевые многоступенчатые дымососы.4 Что такое тепловой баланс котельного агрегата, перечислите потерю тепла в котле и укажите их причины?Тепловой баланс парового котлазаключается в установлении равенства между поступившим в агрегат при сжигании топлива количеством теплоты, называемым располагаемойтеплотой и суммой использованной теплоты Q1 и тепловых потерь. На основе теплового баланса находят КПД и расход топлива.При установившемся режиме работы агрегата тепловой баланс для1 кг или 1 м3 сжигаемого топлива следующий:где – располагаемая теплота, приходящаяся на 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газообразного топлива, кДж/кг или кДж/м3; – использованная теплота; – потери теплоты с уходящими из агрегата газами; – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива (недожога); – потери теплоты от механической неполноты сгорания; – потери теплоты вокружающую среду через внешнее ограждение котла; – потери теплоты со шлаком.5 Укажите как определяется КПД котельного агрегата и порядок величин?Коэффициент полезного действия котла и расход топлива. Совершенство тепловой работы парового котла оценивается коэффициентом полезного действия брутто, , %. Так, по прямомубалансу:где QK– теплота, полезно отданная котлу и выраженная через тепловосприятие поверхностей нагрева, кДж/с:где – теплосодержание воды или воздуха, подогреваемых в котле и отдаваемых на сторону, кДж/с (теплота продувки учитывается только дляDпр > 2 % от D).Коэффициент полезного действия котла можно рассчитывать и по обратному балансу:Метод прямого баланса менее точен в основном из-за трудностей при определении в эксплуатации больших масс расходуемого топлива. Тепловые потери определяются с большей точностью, поэтому метод обратного баланса нашел преимущественное распространение при определении КПД.Кроме КПД брутто, используется КПД нетто, показывающий эксплуатационное совершенство агрегата:где – суммарный расход теплоты на собственные нужды котла, т.е. расход электрической энергии на привод вспомогательных механизмов (вентиляторов, насосов и т.д.), расход пара на обдувку и распыл мазута, подсчитанные в процентах от располагаемой теплоты.ЛитератураБыстрицкий Г.Ф. Общая энергетика –Г.Ф. Быстрицкий, «Общая энергетика». Учебное пособие. – М., ACADEMIA.