Призначення і пристрій котельних установок
Котельна установка - це комплекс пристроїв для одержання водяної пари під тиском (або гарячої води). Котельна установка складається з котельного агрегату, в якому виробляється водяна пара із заданими тиском і температурою, і ряду допоміжних пристроїв, призначених для приготування та подачі палива, живильної води і повітря, а також видалення виробничих відходів (димових газів і зольних залишків палива). Водяна пара використовується в енергетиці для приводу парових турбін, а також як гріюча середовище в технологічних процесах (нагрівання, сушіння, випарювання і т.д.) і в побуті (опалення, гаряче водопостачання). Поряд з паровими котлоагрегатами в невеликих комунальних котелень застосовуються також водогрійні котли, в яких підігріваються вода, що використовується для потреб теплопостачання.У залежності від продуктивності розрізняють котельні установки малої (до 20 т / год), середньої (20-70 т / год), і великий (понад 100 т пари на годину) продуктивності. За величиною тиску пари котельні установки бувають низького (до 3 МПа), середнього (3-7,5 МПа), високого (10-15 МПа), надвисокої (15-22,5 МПа) і надкритичного (більше 22,5 МПа) тиску.
Розрізняють котлоагрегати природною і примусовою циркуляцією (прямоточною). В останніх, рух води відбувається під дією насоса. Потужні енергетичні котлоагрегати з природною циркуляцією, що випускаються в даний час, мають параметри пари р = 14 МПа і t = 570 ° С, а котлоагрегати зі штучною циркуляцією - р = 25 МПа і t = 565 ° С.
Основними елементами котельного агрегату екранного типу з природною циркуляцією, що має факельну топку для спалюванні я кам'яновугільної пилу є топкова камера, парообразующих поверхні нагрівання - ряди екранних труб, пароперегрівач, водяний економайзер і повітропідігрівників. Суміш палива з повітрям подається через пальники в топковий камеру, де паливо запалюється й згоряє в підвішеному стані.
У котельному агрегаті відбувається безперервна циркуляція води і пароводяної суміші. Утворюється в екранних трубах суміш води і пара має меншу щільність, ніж вода в опускних трубах, що надходить з барабана котла. Внаслідок цього пароводяна суміш піднімається по екранним трубам в барабан котла, від, куди вода переміщується вниз по необігріваним опускним трубах (природна циркуляція). Порушення нормальної циркуляції води в котлоагрегаті (наприклад, при низькому рівні води в барабані котла) може привести до перегріву труб і виходу їх з ладу. Опускні та екранні труби з'єднуються між собою посредствам колектора. Кип'ятильні труби, розташовані на стінах топки, утворюють поверхні нагрівання, які називаються екранами.
У барабані насичений пар відокремлюється від води і надходить у пароперегреватель, де він нагрівається до заданої температури. Пароперегрівач являє собою теплообмінник, трубки якого зігнуті у вигляді змійовиків. Димові гази рухаються зовні трубок, а водяна пара - всередині. У котлоагрегатах великої продуктивності встановлюють додаткові пароперегрівачі для вторинного перегріву пари.
З пароперегрівача димові гази надходять в водяний економайзер, який призначений для підігріву живильної води, що подається в барабан. Для підтримки необхідного рівня води в барабані котла витрата живильної води повинен відповідати паропродуктивності котельного агрегату. Як і пароперегрівач, водяний економайзер являє собою теплообмінник поверхневого типу. Далі встановлено воздухоподогреватель, в якому нагрівається повітря, що подається в топковий камеру. Димові гази проходять по трубах повітропідігрівника зверху вниз, а повітря рухається між трубами зовні в поперечному напрямку.
За рахунок зниження температури відхідних димових газів у водяному економайзері і воздухоподогревателе до 120-200 ° C зменшуються втрати теплоти з газами, що, що значно підвищує ККД котлоагрегату. Економайзер і воздухоподогреватель встановлюються на всіх агрегатах середньої і великої продуктивності. Котлоагрегати малої продуктивності мають лише водяний економайзер.
Теплообмін між димовими газами і трубами у водяному економайзері і воздухоподогревателе в основному відбувається конвективним шляхом, так як при низькій температурі димових газів інтенсивність теплообміну випромінюванням порівняно невелика. Тому ці поверхні нагрівання називають конвективними. Екрани в котельній камері і перші ряди труб пароперегрівача є радіаційними поверхнями нагріву, які внаслідок високої температури димових газів отримують теплоту переважно випромінюванням. У прямоточних котлоагрегатах парообразующих поверхні являють собою систему обігріваються змійовиків.
Гази забирають з топки значну кількість золи (при факельній спалюванні до 80-90%), тому після повітропідігрівника димові гази направляються для очищення в золоуловлювача, що попереджає забруднення навколишньої місцевості. Потім за допомогою димососа димові гази через димову трубу викидаються в атмосферу. Димосос представляє собою вентиляторну установку відцентрового типу з електричним приводом. Для подачі повітря в топку котельного агрегату встановлюється також дутьевой вентилятор.
Потужні котельні установки, що працюють на твердому паливі, мають складну систему подачі та приготування палива, що включає млини та дробарки, механізми для подачі палива в топковий камеру, ємності для зберігання вугільного пилу, стрічкові транспортери і т.д. Система приготування палива може бути централізованою або індивідуальною. У більшості випадків застосовується індивідуальне система пилоприготування, в якій кожен котлоагрегат своєму розпорядженні власну системою для приготування палива.
Виключне важливе значення при експлуатації котельних установок мають внутрікотловие процеси: утворення накипу, сепарація крапельок вологи від пари, яка надходить у пароперегреватель. Шар накипу на внутрішніх стінках екранних і кіпятільних труб є значним термічним опором, який ізолює трубу від рухомої по ній пароводяної суміші, що призводить до небезпечного перегріву труб. Для попередження утворення накипу котельний агрегат харчується конденсатом пари. Втрати конденсату заповнюються зазвичай хімічно очищеною водою, з якої вилучені накіпеобразующіе солі (солі жорсткості).
Усередині барабана котла з'ясовуються різні пристрої для механічної сепарації крапельок вологи. При поганій сепарації в пароперегрівач разом з вологою будуть потрапляти солі, які осідають на трубах пароперегрівача. Для того щоб попередити підвищення концентрації солей в котельній воді, застосовують безперервну продувку котлоагрегату. При цьому з барабана котла видаляється частина води і замість неї додатково подається така ж кількість живильної води, що містить значно меншою солі. За рахунок цього вмісту солей в котельній воді підтримується на певному рівні. Поряд з безперервною продувкою застосовує також періодичну, при якій з нижніх колекторів видаляють частину води, а разом з нею і солі, що випали у вигляді твердого осаду (шламу).
Сучасні котельні агрегати, що застосовуються в енергетиці, є дуже складними установками, які мають великі розміри (висота їх сягає 35-50 метрів). Управління роботою таких котлоагрегатів автоматизовано. При цьому автоматично підтримуються в заданих межах параметри пари, продуктивність, витрата палива і повітря, рівень води в барабані котлоагрегата і т.д.
Котел-утилізатор
Котел-утилізатор - це паровий котел, який не має власної топки і використовує тепло відвідних газів промислової чи енергетичної установки. Температура газів, що надходять у котел-утилізатор коливається від 350-400 ° С (при установці котла-утилізатора за двигунами внутрішнього згоряння) до 900-1500 ° С (за відбивними, рафінувальні і цементними печами). Великі котли утилізатори мають всі елементи котлоагрегату, за винятком топкових та інших пристроїв, пов'язаних спалюванням палива. Для малих продуктивностей і низьких тисків застосовується котли-утилізатори газотрубних або з багаторазової примусової циркуляцією, рідше - прямоточні сепараторні і барабанні котли-утилізатори з природною циркуляцією. Водогрійні котли-утилізатори зазвичай називають утилізаційними економайзерами, або підігрівачами. У деяких випадках котли-утилізатори на стільки зрощуються з елементами технологічного обладнання, що не можуть бути виділені як самостійні агрегати (пристрій для випарного охолодження мартенівських печей, хімічних установок тощо). Котли-утилізатори широко застосовуються в хімічній, нафтохімічній, харчовій, текстильній та інших галузях промисловості.Список використаної літератури
1. Велика радянська енциклопедія2. Бондарєв В.А., Процьків А.Є., Гринкевич Р.Н. Теплотехніка. Ізд.2-е, испр. і доп. Мінськ, "Вища школа", 1976
3. Загальна теплотехніка, Мінськ "Вища школа", 1965
4. Теплотехнікка. Під заг. Ред. І.М. Сушкіна М., 1973
5. Теплотехнічний довідник, м. - Л., "Госенергоіздат"