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

тростанций, но затруднения при обслуживании котлов и, прежде всего, при выполнении в непогоду ремонтных работ оказались настолько значительными, что теперь строительство открытых котельных в СССР прекращено.

4-2. Прямоточные котлы

Прямоточный котел состоит из системы труб, в кото­ рых отсутствует возвратное движение воды (циркуля­ ция). У обычного котла «прямоточными» являются эко­ номайзер и пароперегреватель, через трубы которых вода и пар проходят только один раз. В прямоточном котле такой характер имеет движение во всех поверх­ ностях нагрева. У таких котлов нет -барабана.

Широкое распространение прямоточных котлов началось после большой исследовательской и конструкторской работы, проведенной в СССР под руководством проф. Л. К- Рамзина, именем которого был назван разработанный им тип прямоточных котлов докритического давления Масштабы внедрения прямоточных котлов возросли при переходе к сверхкритическому давлению, при котором не могут применяться котлы с естественной циркуляцией воды.

В котле Рамзина вода из экономайзера обычной кон­ струкции направляется по необогреваемым трубам в нижний коллектор, к которому присоединены трубы длинной панели, покрывающей все стены топочной ка­ меры (рис. 4-4). На схеме эти трубы изображены раз­ дельно только у верхнего и нижнего коллекторов; на­ правление движения воды условно показано одной ли­ нией.

Экраны прямоточных котло-в называют их р а д и а ­ ц и о н н о й ч а с т ь ю . Ее конструкция у котлов Рамзина имеет -ряд -преимуществ, однако у котлов большой про­ изводительности оказываются затруднительными ее транспортировка и монтаж, из-за чего для котлов сверх­ критического давления применяют другие конструкции радиационной части.

: У больших котлов она разделяется по высоте топки на нижнюю радиационную часть (НРЧ), верхнюю, а иногда и среднюю радиационные части, обозначаемые соответственно ВРЧ и СРЧ.

Из радиационной части котлов Рамзина выходит па­

завершается испарение воды и выпадает в виде накипи небольшое количество содержащихся в воде солей. Пе-

58

реходную зону размещают по ходу дымовых газов после пароперегревателя, где обогрев труб сравнительно неве­ лик и наличие небольшого слоя накипи менее опасно.,)

Переходная зона весьма полезна у котлов Рамзина, но многие котлы сверхкритического давления работают

Рис. 4-4. Упрощенная пароводяная схема п'рямоточного котла Рам­ зина.

без нее. В энергоблоках сверхкритического давления производится более тщательная очистка питательной воды) (рис. 4-5). Кроме"'того, с возрастанием плотности пара (уменьшением его удельного объема) увеличива­ ется растворимость в нем различных солей и эти соли

59

не оседают в переходной зоне, а уносятся шаром в турбину.>

Прямоточные котлы требуют более квалифицирован­ ного обслуживания, чем котлы с естественной циркуля­ цией воды. Это объясняется следующими особенностями их.

1. В барабанных котлах испарительные поверхности нагрева отделены от пароперегревателя барабаном. Бла­ годаря этому поверхность нагрева пароперегревателя не изменяется при колебаниях нагрузки котла. У прямо­ точного котла зона окончания испарения воды может перемещаться по длине труб. При этом соответственно изменяется поверхность нагрева, в которой происходит перегрев пара, и температура пара легко может возра­ сти или понизиться до недопустимого значения. Для на­ дежной эксплуатации прямоточного котла необходима бесперебойная и четкая работа автоматических регуля­ торов.

2. Питательная вода прямоточного котла должна со­ держать меньше солей и взвешенных веществ, чем при питании котлов с естественной циркуляцией. Допустимое солесодержание уменьшается с повышением давления.

60

Как видно из рис. 4-5, максимально допустимое со­ держание веществ в питательной воде котлов обоих ти­ пов настолько мало, что измеряется миллионными доля­ ми грамма. Но и при таком качестве питательной воды происходит постепенное отложение веществ в трубах пря­ моточных котлов и их приходится периодически подвер­ гать водным и кислотным промывкам.

4-3. Схемы размещения поверхностей нагрева в котле

Почти все изображенные в этой книге котлы (рис. 4-1, 4-2 и д-р.) имеют вид, схожий с огромной буквой П, в одной вертикальной части которой расположена топка, а в другой — конвективные поверхности нагрева. В верх­ нем, почти горизонтальном газоходе размещают паро­ перегреватель или его часть. Воздухоподогреватель впи­ сывается в П-образную схему или размещается отдель­ но, как на рис. 4-3. Воздух в таких котлах входит в ниж­ нюю часть топочной камеры. Продукты сгорания топли­ ва движутся в топке вверх, а в конвективных газоходах — вниз.

Различные поверхно­ сти нагрева размещают в газоходах в такой по­ следовательности, чтобы омывающие их дымовые газы имели значительно более высокую температу-

Рис. 4-6. Разность между тем­ пературой дымовых газов и температурой воды и пара в различных поверхностях на­ грева котла сверхкритического давления ТПП-210А при рабо­ те с полной нагрузкой.

духа; А — ширмы; Б — конвектив­ ная часть первичного пароперегре­ вателя; В — промежуточный паро­ перегреватель; Г — газопаропаро­

вой теплообменник (см. рис. 11-9,о); Д — экономайзер; Е — регенератив­ ный воздухоподогреватель.

61

ру, нежели вода и пар внутри обогреваемых труб. При малой разности температур передача тепла проис­ ходит настолько медленно, что для требуемого нагрева воды, пара или воздуха приходится устанавливать из­ лишне громоздкие элементы котла. Наиболее трудно размещать поверхности нагрева ів котлах с двукратным перегревом пара и при высокой температуре питатель­ ной воды. Меньше всего перепад температур в экономай­ зере или воздухоподогревателе (рис. 4-6).

П-образные котлы и близкие к ним Г-образные (в ко­ торых, как видно на рис. 4-6, опускной газоход имеет значительно меньшую высоту, чем топочная камера) оказались весьма удобными для установки на электро­ станциях и получили наибольшее распространение. Но существует и котлы, изготовленные по другим схемам.

На рис. 4-7,а изображен Т-образный котел с топкой, расположенной между двумя симметричными опускными газоходами. Несмотря на более сложную конфигурацию таких котлов, металл на их изготовление расходуется примерно в таком же количестве, как для П-образных котлов той же производительности. Их газоходы имеют меньшее сечение и в них легче можно производить ре­ монтные работы.

Распространение Т-образных котлов затрудняется, в основном, из-за того, что они занимают больше места по длине котельного цеха, из-за чего приходится удли­ нять все здание электростанции.

На рис. 4-7,6 показан N-образный котел, устанавли­ ваемый для сжигания сланцев и других топлив с очень легкоплавкой золой. В котлах обычной конструкции происходило бы налипание этой золы в трубных паке­ тах, поэтому весь пароперегреватель изготовляют в виде вертикальных ширм, расположенных на 0,5 м друг от друга, вследствие чего несущиеся с газами частицы золы не могут налипать на трубы в большом количестве. При редком расположении поверхностей нагрева стано­ вится необходимым дополнительный третий газоход. Приходится допускать и некоторое увеличение стоимости изготовления котла.

Отдельные специалисты считают перспективными так называемые и н в е р т н ы е котлы, в которых газы движутся в топке сверху вниз и поднимаются вверх в конвективном газоходе. Основное преиму­ щество такого U-образного котла заключается в уменьшении длины паропроводов между ним и паровой турбиной, вследствие чего умень-

62

63

шается непроизводительная потеря давления пара на пути между турбиной и промежуточным пароперегревателем. За счет этого мо­ жет быть несколько повышена экономичность энергоблока. Но услож­ няются подача наверх котла топлива и воздуха и отвод сверху ды­ мовых газов, а при сжигании твердых топлив возрастает и опас­ ность забивания золой конвективных трубных пакетов, в которых газы движутся снизу вверх. Такие котлы пока не получили распро­ странения, но их отдельные экземпляры уже длительно работают на советских электростанциях.

Малое распространение получили пока и другие типы котлов, которые многие специалисты считают перспективными (например, котлы с выносными циклонными предтопками).

5-1. Продукты сгорания топлива

Объем продуктов сгорания. Для всех сжигаемых ископаемых топлив известно процентное содержание в них углерода, водорода и серы. Зная это, можно срав­ нительно просто подсчитать теоретическое количество кислорода, необходимое для полного сгорания 1 кг или 1 м3 топлива, а также тепло, выделяемое при сгорании.

незначительного количества других газов. Следователь­ но, подводя кислород, необходимый для сжигания 1 кг топлива, одновременно приходится подводить еще почти в 4 раза большее количество азота и иных газов, не участвующих в горении. Отсюда можно подсчитать тре­ бующееся для сжигания 1 кг или 1 м3 топлива теорети­ чески необходимое количество воздуха.

Если сравнить одинаковое количество молекул раз­ личных газов, то при одинаковых давлении и температу­ ре объемы этих газов также оказываются одинаковыми (закон Авогадро). Каждая молекула кислорода при хи­ мическом соединении с углеродом топлива образует

64