Файл: Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие].pdf

*

навливали, ч тогда еще не остывший слой влажных окислов железа способствовал быстрой стояночной коррозии внутренней поверхности труб.

После 2,5 мес. такой эксплуатации начались аварийные разрывы труб. Отдельные трубы экономайзера оказались полностью заби­ тыми черным порошком, представлявшим собой окислы железа. Другие трубы были заполнены этим порошком только частично. Черный налет был и на внутренней поверхности верхних коллекто­ ров экономайзера. Причиной быстрой коррозии груб явилось недо­ пустимое чередование режимов пребывания котла в резерве и ра­ боты с низкой нагрузкой.

Оба способа консервации — и аммиачно-гидразинный и с помощью избыточного давления — неприемлемы при аварийном повреждении поверхности нагрева котла. Та­ кие методы затруднительны и при консервации промежу­ точного пароперегревателя.

Наиболее удобно заполнение консервируемого котла а з о т о м , который получается в специальной установке и хранится на электростанции при высоком давлении. При подаче в котел давление азота снижается до 6— 7 кгс/см2. Наиболее просто заполнять азотом опорож­ няемый котел. Вполне допустима утечка небольшого ко­ личества азота через поврежденные трубы или при раз­ резании заменяемых труб. Нужна лишь усиленная вен­ тиляция зоны расположения людей, поскольку увеличе­ ние содержания азота в воздухе вызывает кислородное голодание.

4-1. Барабанные котлы

Основные типы котлов и их элементы. Во всех паро­ вых котлах тепло, выделяющееся при сжигании топлива,

т р у б н ы е п а н е л и (на стенах топки и газоходов либо внутри газового потока в виде так называемых ширм),

или т р у б н ы е п а к е т ы . в которых дымовые газы про­ ходят между расположенными в несколько рядов труба­

ми. Вода и пар движутся внутри труб.

Концы труб поверхностей нагрева включены в сбор­ ные камеры (коллекторы), которые обычно представляют собой заглушенные по концам отрезки толстостенных труб внутренним диаметром 200—350 мм. Зарубежные котлостроительные заводы применяют и прямоугольные коллекторы.

По характеру движения воды все котлы можно раз­ делить на три группы: котлы с естественной циркуляци­ ей воды, котлы с принудительной циркуляцией воды и прямоточные (безбарабанные).

В котлах с естественной циркуляцией вода из бараба­ на опускается по необогреваемым (опускным) трубам в нижние сборные коллекторы и затем вместе с обра­ зующимся паром поднимается самотеком по обогревае­ мым трубам опять в барабан (рис. 4-1,а). В барабане вода отделяется от пара и снова направляется в водо­ опускные трубы. Такое движение обусловлено различием между весом столба воды в опускных трубах и весом столба пароводяной смеси в обогреваемых трубных па­ нелях.

Таким образом, у котлов с естественной циркуляцией вода самотеком многократно проходит через трубы

(гл. 10).

Котлы, ,в которых круговое движение воды по трубам (циркуляция воды) совершается посредством специаль­ ного насоса (рис. 4-1,6), называются котлами с прину­ дительной циркуляцией. Котлов большой производитель­ ности этого типа в СССР имеется очень немного.

Основными поверхностями нагрева котлов с естест­ венной и принудительной циркуляцией являются: эконо­ майзер, в котором питательная вода нагревается до по­ ступления в барабан, испарительные трубы и паропере­ греватель. Кроме того, у всех современных котлоагрега­ тов имеется воздухоподогреватель, в котором нагревает­ ся необходимый для горения воздух.

У всех таких котлов одним из основных элементов является барабан — горизонтальный стальной цилиндр, имеющий у современных котельных агрегатов высокого давления внутренний диаметр свыше 1,5 м при толщине стенок 85—115 мм. Котлы с естественной и принудитель­ ной циркуляцией воды часто называют барабанными.

52

На старых электростанциях работают котлы с тремя и даже пятью барабанами, но в настоящее время такие котлы не изготовляют. Схема циркуляции воды в двухбарабанном котле показана на рис. 10-2.

У однобарабанного котла нижняя часть барабана ('Примерно его половина) заполнена водой и уровень во­ ды поддерживается неизменным. Пар из верхней части барабана направляется з пароперегреватель для допол­

нительного нагрева.

Работа топочной камеры. На рис. 4-2 схематически показаны два типа современных барабанных котлов с естественной циркуляцией воды. Сжигание топлива производится в топочной камере, куда топливо поступа­ ет через горелки. Твердое топливо перед сжиганием из­ мельчают в тонкий порошок (угольную пыль). Котлы, где эта пыль сжигается, называют пылеугольными.

У котлов, рассчитанных на сжигание жидкого и газо­ образного топлива, топочная камера имеет значительно меньшие размеры, чем у котлов для сжигания угля. У всех крупных котлов топл гво сгорает в виде факела, от которого тепло путем и-лѵчения передается трубам, расположенным в топочной камере в виде панелей.

Излучение тепла нагретым телом и, в частности, то­ почным факелом по своему характеру подобно световому

53

MäJio наклоненных от горизонтали Трубных НанеЛей. У пылеугольных котлов на поде оседает в расплавлен­ ном виде содержащаяся в топливе зола (так называе­ мый шлак). Жидкий шлак вытекает из топки через летку и сливается в короб с водяной ванной, где, охлаж­ даясь, затвердевает, после чего в виде мелких частиц (гранул) удаляется из котельной. Такой шлак называют гранулированным.

В других конструкциях топочной камеры применяется сухое шлакоудаление. Раскаленные частицы шлака на пути в водяную ванну пролетают через холодную ворон­ ку (рис. 4-2,б).

Преимуществом жидкого шлакоудаления является более полное выгорание угля, чем обеспечивается повы­ шение экономичности работы электростанции. Но при жидком шлакоудалении затрудняются условия работы

Пар, образующийся в экранных трубах, отводится либо непосредственно в барабан котла, либо в верхние сборные камеры (коллекторы), откуда он направляется в барабан по отводящим трубам. Вода в нижние экран­ ные камеры подается обычно по наружным необогреваемым водоопускным трубам (рис. 4-1).

В котлах старых конструкций среднего давления часть воды испаряется в кипятильных трубных пакетах, которые омываются вышедшими из топки дымовыми га­ зами. Одна из конструкций такого пакета (трубного пуч­ ка) видна на рис. 4-1,а.

Пароперегреватель. Пароперегревателем называют поверхность нагрева, в которой происходит перегрев па­ ра до требуемой температуры. Из барабана в паро­ перегреватель направляется насыщенный пар, имеющий температуру кипящей воды. Нагрев этого пара соверша­ ется в п е р в и ч н о м пароперегревателе; пароперегрева­ тель, в котором нагревается пар, возвращаемый из тур­ бины для повторного нагрева, называется п р о м е ж у ­

то ч н ы м пароперегревателем.

Всовременном пароперегревателе различают три части: конвективную, радиационную и полурадиациоп-

5 5

ішібтся вышедшими из топки дымовыми газами, в них основное количество тепла передается при соприкосно­ вении труб с газами (конвекцией).

У многих котлов на стенах топочной камеры установ­ лены р а д и а ц и о н н ы е панели пароперегревателя (рис. 11-2). Они воспринимают тепло, излучаемое газами (радиационное тепло). Чем выше давление в котле, тем меньше скрытая теплота испарения и, следовательно, меньше должны быть те поверхности нагрева, в которых происходит испарение воды. Поэтому панели паропере­ гревателя на вертикальных стенах топочной камеры лишь изредка имеются у котлов на 100 кгс/'см2, но весьма ча­ сто у котлов на 140 кгс/см2.

Почти у всех современных котлов имеются ширмы, каждая из которых представляет собой расположенную в одной вертикальной плоскости панель из U-образных труб первичного пароперегревателя, жестко скрепленных между собой и находящихся почти вплотную друг к дру­ гу. Пар входит в одну из камер ширмы, проходит по трубам и выходит из другой камеры. Обычно ширмы расположены в зоне выхода дымовых газов из топки. Расстояние между соседними ширмами составляет 0,5— 1 м.

Другие элементы котла. У большинства котлов эконо­ майзер размещают в вертикальном газоходе. По ходу дымовых газов он находится за пароперегревателем. Вода входит в нижние концы труб и выходит из их верх­ них концов. Экономайзер служит для подогрева воды, поступающей в котел. Допускается и частичное ее испа­ рение: паровые пузыри проходят вдоль труб и отводятся в барабан.

Пароперегреватель и экономайзер состоят обычно из труб наружным диаметром 32—42 мм.

У всех котлов (кроме самых малых) последней по­ верхностью нагрева по ходу дымовых газов является воздухоподогреватель (или, как показано на рис. 4-7,а, его нижняя часть). Благодаря предварительному подо­ греву в воздухоподогревателе вводимого в топку воздуха улучшаются условия сжигания топлива и повышается экономичность котлоагрегата.

Стены и потолок топки и газоходов котла покрыты обмуровкой, которая препятствует утечке тепла наружу, а также присосу в котел окружающего атмосферного воздуха.

56