Циркуляция воды в котле: Циркуляция воды в паровых и водогрейных котлах

Циркуляция воды в паровых и водогрейных котлах

обо всём > отопление > парогенераторы

Конструкция современного котла включает в себя циркуляционный контур, по которому движутся вода и пароводяная смесь. Этим обеспечиваются постоянное парообразование или водяной нагрев и необходимая надежность оборудования из-за постоянства теплового режима при эксплуатации многих элементов котла, в первую очередь труб поверхностей нагрева.
При изменении циркуляции воды изменяется отвод теплоты от нагреваемых труб, в результате чего металл может перегреться (при уменьшении циркуляции) и снизить свою механическую прочность. В конечном итоге могут появиться недопустимые дефекты в нагреваемых трубах (местные вздутия, свищи и даже разрыв труб).

Применяются в паровых котлах три схемы циркуляции: естественная, многократная принудительная и прямоточная.

В котлах с естественной циркуляцией циркуляционный контур состоит из обогреваемых труб и необогреваемых. Необогреваемые трубы выведены за пределы топочного пространства. Вверху трубы соединены с барабаном котла – поэтому подобные котлы называют барабанными. Внизу трубы соединены коллектором. Обогреваемые и необогреваемые части контура разделены теплоизоляционной футеровкой. Нагретая пароводяная смесь с меньшей плотностью движется на верх в барабан, где происходит кипение, а холодная вода с большей плотностью движется вниз… Таким образом постоянно поддерживается естественная циркуляция воды и пароводяной смеси.

Обогреваемые трубы, в которых вода движется вверх, называются подъемными, а необогреваемые — опускными.

Чтобы обеспечить надежную работу пароводяного котла с естественной циркуляцией, необходима разница плотностей воды и пара, на практике допустима разница при давлении не более 18МПа. Это давление называется критическим для котлов с естественной циркуляцией. При серийном производстве паровых котлов с естественной циркуляцией рабочее давление ограничивают 13,5 МПа.

Котлы с принудительной многократной циркуляцией устроены с встроенным в контур циркуляционным насосом.

Прямоточные котлы без барабанов с одноцикловой циркуляцией. В них вода подается питательным насосом и превращается полностью в пар. Прямоточные котлы изготавливают на давление 14 МПа паропроизводительностью от 250 до 640 т/ч и на давление 25,5 МПа паропроизводительностью 950, 1600 и 2500 т/ч.

Почти все водогрейные котлы работают по прямоточной схеме. В прямоточном котле нет барабана, который трудоемок и сложен в изготовлении. Через трубную систему котла в них последовательно закачивается насосами сетевая вода.

Ресурсы теплоснабжения

Рюкзаки Марк Райден – будь всегда на стиле

Mark Ryden – это бренд английского происхождения, который занимается производством и реализацией сумок и аксессуаров для транспортировки гаджетов, школьных принадлежностей, в качестве модного дополнения к современному городскому луку и дорожных …

Крепежный винт — простое и гениальное изобретение

Резьбовые соединения успешно используются человеком вот уже несколько веков и не теряют актуальности даже в наше высокотехнологичное время. А самым простым их элементом является винт. Это металлический стержень с резьбой …

Что такое груминг

Все животные нуждаются не только в любви и внимании, но и в уходе. Об этом знают все, но не всем известно, что привычные процедуры по уходу за кошками, собаками, шиншиллами, …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Циркуляция воды в котле естественная

Во всем мире строятся плавильные камеры с подом, охлаждаемым водой. Его основанием являются горизонтальные котельные трубки, включенные в естественную циркуляцию воды в котле. Под, охлаждаемый воздухом, применявшийся часто в начале развития камер плавления, в настоящее время уже не строится.  [c.192]

Причиной естественной циркуляции воды в котле является различный удельный вес воды и пара. Часть воды в кипятильных трубках испаряется теплом, отданным стенам топки, благодаря чему возникает смесь воды и пара, которая легче воды, находящейся в необогреваемых опускных трубках котла. Вода в опускных трубках выдавливает своим большим весом смесь воды и пара из котель-204  [c.204]

Циркуляция воды в котлах может быть не только естественной, но и принудительной, т. е. за счет напора, создаваемого насосом. Обычно к принудительной циркуляции прибегают в тех случаях, когда невозможно осуществить надежную естественную циркуляцию воды в котле. Это происходит с повышением давления, так как с ростом давления разность плотностей воды и пара уменьшается. Считается, что при давлениях выше 18 МПа  [c.158]

Как происходит естественная циркуляция воды в котле  [c.58]

С повышением рабочего давления обеспечение надежной естественной циркуляции воды в котле вследствие уменьшения разности удельных весов воды и пара становится все более затруднительным.  [c.47]

Надежность и устойчивость естественной циркуляции воды в котле в значительной степени зависит от его конструкции.  [c.48]

Естественная циркуляция воды в котле осуществляется за счет разности плотностей воды в необогреваемых (или слабо обогреваемых) водоопускных трубах и пароводяной смеси в интенсивно обогреваемых трубах поверхностей нагрева. Поскольку плотность пароводяной смеси значительно меньше плотности воды, общий вес столба пароводяной смеси в интенсивно обогреваемых трубах меньше веса воды в необогреваемых или слабо обогреваемых водоспускных трубах. За счет этого обеспечивается естественная циркуляция воды.  [c.8]

В паровозных котлах обычного типа до последнего времени никаких приборов или устройств для создания циркуляции воды в котле не было. Между тем в стационарной котельной технике давно 5Же осознана необходимость интенсивной циркуляции воды в котле. Правда, паровозный котел во время движения имеет некоторую естественную циркуляцию воды—за счет тряски и интенсивного выделения пузырьков пара, но все же эта циркуляция крайне недостаточна. На стоянках паровоза она отсутствует почти полностью.  [c.65]

Циркуляция воды в котлах. Для надежной работы котельного агрегата большое значение имеет правильная организация движения воды в паровом котле, которая называется циркуляцией. Циркуляция может быть естественной и принудительной. Естественная циркуляция происходит под действием сил, обусловленных разностью плотностей воды на необогреваемых участках (опускных трубах) и пароводяной смеси на подогреваемых участках (экранных Трубах).  [c. 106]

В барабанных котлах отвод теплоты от экранов топки осуществляется путем организации циркуляции воды в замкнутой гидравлической системе (контуре), состоящей из обогреваемых труб, объединенных вверху барабаном, а внизу коллектором (см. рис. 6). Непрерывное движение рабочей среды в контуре обеспечивается естественной циркуляцией, создаваемой движущим напором 5дв. Последний возникает в циркуляционном контуре в результате обогрева подъемных труб. Вода, заполняющая нижнюю часть контура (коллектор), с одной стороны, находится под напором Hqp столба воды высотой Я в необогреваемой трубе, а с другой, — под давлением Ярд столба пароводяной смеси, заполняющей обогреваемые трубы (при условии закипания воды В обогреваемой трубе).  [c.232]

В зависимости от характера движения воды котлы имеют естественную циркуляцию и принудительную. Естественная циркуляция обусловлена разностью плотностей воды, заполняющей опускные трубы и пароводяной смеси в экранах 5 (рис. 3.10, а). Вода в котле проходит через экономайзер 2, барабан  [c.155]

По характеру движения воды в котле различают котлы с естественной циркуляцией, с многократной принудительной циркуляцией, и прямоточные.  [c.285]

По характеру движения воды в котле различают котлы с естественной циркуляцией, многократной принудительной циркуляцией и прямоточные. В котлах с естественной циркуляцией (рис. 55, а) вода насосом J через водяной экономайзер 2 подается в барабан 3. Из него по опускным трубам 4 она проходит в нижний барабан (или коллектор экрана), оттуда по обогреваемым трубам 5 пароводяная смесь, более легкая, чем вода, поднимается в барабан 3. В барабане происходит разделение пароводяной смеси. Пар по трубопроводу поступает в пароперегреватель 6, а из него —  [c.130]

Различие котлов по способу движения воды в контуре. Все котлы по характеру движения в них воды можно разделить на три основных типа с естественной циркуляцией, с принудительной циркуляцией воды в экранах топочной камеры и прямоточные.  [c.60]

Большие тепловые потоки, которые проходят через стены плавильных пространств, могут в определенных случаях неблагоприятно воздействовать на материал трубки. Такие случаи, например, имеют место у котлов с естественной циркуляцией воды, работающих при очень высоких давлениях пара (выше 150 am). Для обеспечения хорошей циркуляции воды в одном случае [Л. 45] были применены экранные трубки диаметром 100 мм. Эти трубки имели большую толщину стенки (12,5 мм), несмотря на то, что были выполнены из легированной хромом стали. После ввода котла в эксплуатацию эти толстостенные трубки в 163  [c.163]

Топки с жидким шлакоудалением применяются не только у котлов с естественной циркуляцией воды, но и у котлов специальных конструкций, у которых циркуляция. воды в трубках является принудительной.  [c.211]

Переход котла на давление, отличное от расчетного, и длительная его работа в новом режиме в определенных условиях могут и не уменьшить надежности естественной циркуляции воды в трубах экранов. Значительно опаснее самый процесс перехода с одного режима работы котла на другой, в частности возникающие иногда колебания давления в котле. Величина изменения самого давления пара в котле при этом не столь показательна, как скорость этого изменения.  [c.46]

Котлы-утилизаторы и в этих установках могут питаться химически очищенной или продувочной водой. В некоторых случаях целесообразно увеличить продувку основных котлов, используя продувочную воду в котлах-утилизаторах, из которых для поддержания солевого баланса потребуется лишь незначительная продувка. Осуществление этой своеобразной схемы ступенчатого испарения и получение чистого пара (в частности, без кремниевой кислоты) из котла-утилизатора, питаемого продувочной и химически очищенной водой, уменьшат или вовсе устранят добавку химически очищенной воды в основные котлы. Питание же последних чистым конденсатом или конденсатом с минимальной добавкой химически очищенной воды при большой продувке может резко упростить устройства для очистки воды в химических цехах электростанций и для сепарационной очистки пара в котлах. Помимо этого облегчается возможность впрыска питательной воды для регулирования температуры перегретого пара в котлах с естественной циркуляцией.  [c.172]

К котельному агрегату предъявляются весьма жесткие требования в отношении безопасности, надежности и бесперебойности работы его и обеспечения требуемой паропроизводительности при неизменных параметрах пара (давление, температура). С этой точки зрения особую роль играет обеспечение в котле нормальной циркуляции воды, происходящей естественным путем или принудительно. Схематически процесс в котле с естественной циркуляцией воды можно представить себе следующим образом к элементам замкнутого контура (рис. 3-1), состоящего из двух верхних барабанов А а Б я нижнего В, соединенных между собою трубной системой, состоящей из ветвей а, б и в, подводится тепло, выделяющееся при сгорании топлива. Котельный агрегат компонуется таким образом, что к ветви а подводится больше тепла, чем гс ветви б. Вследствие этого нагрев воды и парообразование (образование пузырьков пара) в ветви а происходят значительно интенсивнее, чем в ветви б. Это обстоятельство обусловливает большее содержание паровых пузырьков в воде, заполняющей ветвь а, по сравнению с ветвью б. Так как удельный вес пара меньше удельного веса воды, то удельный вес более богатой паровыми пузырьками пароводяной смеси в ветви а окажется меньше удельного веса пароводяной смеси в ветви б. Под действием разности удельных весов двух столбов рабочего тела в ветвях а ч б возникает круговое движение воды в замкнутом контуре—циркуляция воды. Трубы котла, по которым рабочее тело движется вниз, называются опускными, трубы, по которы.м рабочее тело движется вверх, — подъемными.  [c.16]

При нагревании вода, содержащаяся в котле (котловая вода), все время находится в движении, называемо.м естественной циркуляцией. Благодаря этому вся масса воды в котле прогревается и температура ее более или менее уравнивается.  [c. 49]

Кроме котлов с естественной циркуляцией воды, в настоящее время применяют прямоточные котельные агрегаты с принудительным движением воды и пара.  [c.131]

Барабанные котлы по сравнению с прямоточными позволяют при пуске получать пар более низких параметров, что облегчает пуск из холодного состояния, предъявляют умеренные требования к качеству питательной воды, поскольку соли из цикла выводятся путем продувки барабана, обладают большой аккумулирующей способностью, что облегчает резкие набросы нагрузки при регулировании частоты сети. Однако они имеют и ряд недостатков барабан котла имеет толстую стенку, ослабленную многочисленными отверстиями под трубную систему. Поэтому при быстрых пусках и изменениях нагрузки в стенке барабана возникают высокие температурные напряжения. При их многократном повторении возникает опасность появления трещин термической усталости. Для снижения температурных напряжений при переходных режимах требуется ограничивать скорость пуска. Кроме того, применение барабанных котлов с естественной циркуляцией ограничивается давлением на уровне 17—18 МПа, поскольку при больших давлениях нарушается естественная циркуляция воды в экранах котла.  [c.384]

Таким образом, в прямоточных котлах качество насыщенного пара определяется только характеристикой питательной воды. В котлах с естественной и многократной принудительной циркуляцией отделение пара от воды происходит в барабане. В котлах низкого и среднего давления загрязнение насыщенного пара происходит преимущественно вследствие выноса вместе с паром капель воды, содержащих минеральные примеси. При высоком давлении нара и его незначительной влажности выносятся растворенные в нем примеси, в основном соединения кремния, гидроксиды металлов.  [c.282]

Доля теплоты, необходимой для испарения 1 кг воды, при различных конечных параметрах пара, вырабатываемого котлом, показана на рис. 13.1. В котлах с низкими параметрами пара (р=1,3- -2,1 МПа, /=250°С) и малой мощности кроме радиационных оказываются необходимыми и конвективные поверхности нагрева, в которых передается до 30 % теплоты, требуемой для испарения воды. В котлах с естественной циркуляцией при параметрах пара р = 3,93 МПа, /=450 °С для обеспечения дополнительной парообразующей поверхности нагрева также применяют испарительные конвективные пучки. В котлах с естественной циркуляцией, вырабатывающих пар высоких параметров (/ >-9,81 МПа, />500 °С), количество теплоты, используемой на парообразование, значительно снижается и тепловосприятие экранов оказывается достаточным для испарения воды.  [c.381]

ВОДЫ. Запас воды в котле допускает перерыв в подаче питательной воды при максимальной паровой нагрузке свыше одной минуты, что больше, чем в современных барабанных котлах с естественной циркуляцией.  [c.238]

На чем основана естественная циркуляция воды в паровых котлах  [c.114]

Как указывалось ранее, системы центрального отопления с естественной циркуляцией воды имеют ограниченный радиус действия, их трудно использовать для отопления помещений, расположенных на одном уровне с котлом и ниже его. Все это вызывает необходимость применения механического побуждения циркуляции воды в системах.  [c.25]

Фиг. по. Схема естественной циркуляции воды в водотрубном котле.  [c.222]

Кроме водотрубных котлов с естественной циркуляцией, в последнее время в СССР все большее распространение получают водотрубные прямоточные котлы с принудительной циркуляцией воды. Прямоточные котлы изготовляются главным образом для электростанций районного значения в виде. мощных котельных агрегатов, рассчитанных на производство пара высокого и сверхвысокого давлений.  [c.231]

Циркуляция воды в испарительных поверхностях паровых котлов может быть либо естественной, либо принудительной (искусственной). В связи с этим различают паровые котлы с естественной циркуляцией и паровые котлы с принудительной циркуляцией.  [c.11]

Недостатком расположения летки в середине пода является то обстоятельство, что вокруг нее должен иметься шлаковый подпор, который охлаждается водой. Этот подпор должен подниматься над поверхностью пода до уровня шлаковой ванны и поэтому не может быть включен в естественную циркуляцию воды в котле. Охлаждение кольца должно быть надежным и обычно производится водой, не включенной в циркуляцию. Охлаждение питательной водой не обеспечивает достаточной надежности, так как при отключении питания края летки остались бы без достаточного охлаждения.  [c.183]

Другим важным фактором, характеризующим циркуляцию воды в котле, является кратность циркуляции. Этим числам выражается отвошение воды, циркулирующей в котле, к количеству выра1ботанного пара. У котлов с естественной циркуляцией кратность циркуляции лежит между 5 и 50 и зависит от тина топки и эксплуатационных параметров котла. На основе советских данных [Л. 54] кратность циркуляции у котлов с естественной циркуляцией воды должна быть всегда больше 1,5. Кратность циркуляции обычно дается не только для в сего котла, но и для всех параллельно расположенных циркуляционных контуров.  [c.205]

На рис. 5.11 представлен продольный разрез котла-утилизатора КУ-40, предназначенного дл охлаждения продуктов хгорапия. Дымогарные трубы расположёнь внутри барабана, змеевиковый пароперегреватель установлен в подводящем газоходе. Материал барабана — сталь 20К, а дымогарных труб — сталь 20. Циркуляция воды в меж-трубном пространстве — естественная.  [c.295]

Описанный характер кругового движения воды В котлах из барабана в трубьг поверхности нагрева и обратно назы-ва ется естественной циркуляцией.  [c.54]

У современных котлов с топками с жидким шлакоуда-лением применяются только простые циркуляционные контуры. Эти контуры начинаются в барабане котла и в нем заканчиваются. При этом стремятся довести число барабанов до одного. Некоторые котлы с топкой с жидким шлакоудалением имеют дополнительный разделительный барабан, к которому присоединяют верхние коллекторы экранов (см. котлы, показанные на рис. 4 и 137). Котлы с топками с жидким шлакоудалением и естественной циркуляцией воды в настоящее время строятся почти исключительно как котлы вертикально-водотрубные.  [c.205]

В котлах с естественной циркуляцией при разогретой топке и отстуст-вии значительной паровой нагрузки в процессе пуска в ряде случаев возникали довольно большие разности температур в толстостенных барабанах и ослабленная циркуляция воды в экранных контурах. При принятии специальных мер влияние этих неблагоприятных факторов несколько смягчалось.  [c.185]

Созданные конструкции КУ и ЭТА имеют в качестве охлаждающего агента воду, насыщенный или перегретый пар. Ввиду того что тепловые напряжения в поверхностях нагрева невелики, а высота котлов, как правило, небольшая, часто возникает вопрос о рациональном способе циркуляции воды. В существующих конструкциях применяют принудительную, естественную и смешанную циркуляцию пароводяной смеси. Для КУ и ЭТА выбор способа циркуляции пароводяной смеси имеет свои особенности. В большинстве случаев в технологических линиях место для установки котлов ограничено, поэтому с целью создания компактных поверхностей нагрева используют принудительную циркуляцию. Так, котлы мартеновской серии КУ-60-2, КУ-80-3, КУ-40-1, КУ-100, КУ-125 и др. выполнены с принудительной циркуляцией. принудительной циркуляции часто прибегают и в случаях, когда имеются высокотеплонапряженные поверхности и цикличность тепловой нагрузки, например в сталеплавильных конвертерах и конвертерах в цветной металлургии.  [c.190]

Котел двухбарабанный вертикально-водотрубный имеет естественную циркуляцию воды. Барабаны котла расположены на одной вертикальной оси. Диаметр верхнего барабана 800 мм, нижнего — 650 мм. Барабаны соединены пучком труб диаметром 51 х 3 мм, образующим конвективную поверхность нагрева, выполненную двухходовой. Топка котла ограждена э paнaми, включенными в циркуляционный контур котла через коллектор. Топочная камера расположена вдоль барабанов сбоку от конвективного пучка и образована Г-об-разными трубами, ограждающими потолок и левую боковую стенку котла, а также первым рядом труб конвективного пучка. Экраны котла и первый ряд конвек-  [c.22]

Циркуляция воды

Циркуляцией
называется
движение воды по замкнутому контуру в
работающем котле.

Различают
циркуляцию естественную
и принудительную.

Принудительная
осуществляется с помощью насосов.

Естественная
циркуляция за счет разностей плотностей
воды в более нагретых и менее нагретых
частях контура.

Количество
воды циркулирующей в контуре обычно
значительно больше количества
образовавшегося в нем пара.

Отношение
за единицу количества циркулирующей
воды к количеству полученного в контуре
пара называется кратностью циркуляции.

Для
экранных труб Кц от 4 до 20

Для
конвективных Кц от 10 до 100

Контур
циркуляции
представляет собой замкнутую систему
непрерывного движения воды и пароводяной
смеси по трубам, подключенным к паровому
и водяным коллекторам котла.

Котел
может иметь один или несколько
самостоятельных контуров циркуляции.

Контуры
циркуляции бывают независимыми и
смешанными. У независимого контура
циркуляции опускные трубы обслуживают
только свой контур, а у смешанного —
опускные трубы питают водой подъемные
трубы нескольких контуров.

Контуры
естественной циркуляции разделяются
на простые и сложные. В простом контуре
все звенья включены последовательно.
Сложный контур состоит из нескольких
простых контуров, в которых некоторые
звенья являются общими.

Например,
рассмотрим циркуляционную схему котла,
у которого боковой и фронтовой экраны
питаются водой из одного стояка,
являющегося общим звеном для двух
экранов. Таким образом, в этом контуре
фронтовой и боковой экраны вместе
составляют сложный контур. Задний экран
имеет свою опускную систему, но его
обогреваемые трубы в верхней части
(фестон) имеют разную конфигурацию и
величину обогрева. Такой контур циркуляции
также является сложным, так как общим
звеном у него являются опускные трубы,
а каждый ряд подъемных труб представляет
собой звено отдельного контура.
Обогреваемые трубы могут выводиться
непосредственно в барабан котла
(фронтовой и задний экраны) или в
собирающий коллектор (боковой экран).
В последнем случае пароводяная смесь
из коллектора отводится в барабан так
называемыми пароотводящими трубами.

Застой
циркуляции — явление, при котором
в подъемных трубах существенно замедляется
или прекращается движение пароводяной
смеси вверх. Застой циркуляции может
возникнуть в случае неодинакового
подвода теплоты к парообразующим трубам,
расположенным в одном и том же ряду,
например, из-за их неравномерного
обогрева, загрязнения или других причин.

Замедление
или прекращение движения воды возникает
у менее нагретых труб, в результате чего
в них образуется свободный уровень
воды. По участку труб, расположенному
выше свободного уровня, будет медленно
двигаться не пароводяная смесь, а пар.
Условия нормального отвода теплоты от
стенки обогреваемой трубы нарушены, и
на данном участке трубы возникает
аварийное состояние, связанное с
перегревом металла.

Опрокидывание
циркуляции — явление,  при
 котором  в  подъемных трубах,
получающих по сравнению с другими
трубами ряда меньше теплоты, происходят
выделение пара и его подъем с одновременным
опусканием воды. Опрокидывание циркуляции
 вызывают те  же  причины, которые
приводят к застою циркуляции.

С
целью обеспечения надежной циркуляции
необходимо содержать в чистоте поверхности
нагрева, не допускать резких колебаний
давления пара, поддерживать нормальный
уровень воды в паровом коллекторе,
особенно при качке судна.

Кавитация
— явление, при котором во входном сечении
опускной трубы происходит парообразование.
Оно может происходить, если статическое
давление в этом сечении окажется меньше
давления в паровом коллекторе. При
кавитации нарушается нормальное
поступление воды в опускные трубы, а
следовательно, и в подъемные. Образующиеся
паровые пузырьки и их конденсация
вызывают в трубах гидравлические удары,
которые могут быть причиной образования
трещин в трубах. Для предотвращения
кавитации следует поддерживать такой
уровень воды в паровом коллекторе, чтобы
он был выше кромки входного сечения
опускных труб не менее чем на 50 мм.

Причины
нарушения циркуляции

1. Разрушение
   изоляции опускных труб и коллекторов

2. Скопление
   шлама

3. Загрязнение
   поверхности нагрева накипью и сажей

4. Низкий
   уровень воды в барабане котла (над
   опускными трубами образуются водяные
   воронки, и в них затягивается пар, что
   ведет к появлению паровой пробки)

5. Резкое
   падение давления в котле

6. Загорание
   сажи в газоходах

В
результате этих причин может возникнуть
замедление, полное прекращение или
опрокидывание циркуляции.

Обнаруживается
по резкому увеличению температуры
уходящих газов.

Тема
№4

Циркуляция воды в котлах — Студопедия

Циркуляцией воды называется движение воды по замкнутому контуру. В состав контура циркуляции, в общем случае, входят такие конструктивные элементы котлов, как барабаны, коллекторы, обогреваемые и необогреваемые трубы поверхностей нагрева. Вода может проходить по контуру многократно либо однократно, двигаясь через поверхности нагрева от входа к выходу.

В зависимости от причин, которые вызывают движение воды циркуляция подразделяется на естественную и принудительную.

Естественная циркуляция осуществляется в паровых котлах, так как движущий напор в контуре создается разностью плотностей воды и пара. При этом каждый кг воды может постепенно превращаться в пар, многократно проходя через контур, либо превращаться в пар за один проход через поверхность нагрева.

Принудительная циркуляция воды производится с помощью насоса. Она применяется в водогрейных котлах и водяных экономайзерах и является прямоточной.

При любом виде циркуляции и способах ее организации вода и пар, образующийся в контуре, должны надежно охлаждать металл, что необходимо для безаварийной работы котлов.

Естественная циркуляция воды в паровых котлах. Рассмотрим принцип действия естественной циркуляции на примере контура циркуляции бокового экрана топки (рис. 10).

Рис. 10. Схема простейшего контура естественной циркуляции:

1 – коллектор; 2 – опускная труба; 3 – верхний барабан; 4 – экранные (подъемные ) трубы.

Питательная вода вводится в верхний барабан котла 3. Из него вода опускается по опускной трубе 2 и входит в коллектор 1. На этом участке контура теплота к воде не подводится (труба теплоизолирована шамотной стенкой) и температура воды остается ниже температуры насыщения при данном давлении пара в котле.

Из коллектора вода поступает в обогреваемые трубы экрана 4 и, поднимаясь по ним, нагревается до кипения, кипит и частично превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная смесь вводится в барабан, где разделяется на воду и пар. Пар покидает котел, а вода смешивается с питательной водой и вновь поступает в контур циркуляции.

Участок подъемных труб, где вода нагревается до кипения, называется экономайзерным, а содержащий пар – паросодержащим. Высота последнего в несколько раз превышает высоту экономайзерного участка.

На экономайзерном участке вода движется с постоянной скоростью, а на паросодержащем участке она постоянно возрастает, так как количество образующегося пара в подъемных трубах непрерывно увеличивается. Скорость, которую вода имеет на экономайзерном участке, называется скоростью циркуляции. По причине своего постоянства скорость циркуляции является одной их важных характеристик естественной циркуляции. Ее величина составляет, примерно, 0,5 – 1,5 м/с.

Наличие в контуре участков со средами, имеющие разные плотности, создает в контуре разность давлений или движущий напор циркуляции. Давление в опускных трубах создается столбом воды с плотностью r_В, а в подъемных трубах – столбом воды и пароводяной смеси с плотностью r_СМ. Поэтому более плотная среда вытесняет менее плотную и в контуре создается круговое движение воды. Величина движущего напора определяется зависимостью вида:

S_ДВ = h_ПАР (r_В — r_СМ) g Па, (7.1)

где h_ПАР – высота паросодержащего участка подъемных труб; g – ускорение свободного падения.

Из выражения движущего напора следует, что для циркуляции недостаточно иметь среды с разной плотностью. Необходимо также, чтобы паросодержащие трубы располагались вертикально.

За один проход по контуру только часть воды превращается в пар. Поэтому для характеристики интенсивности испарения воды используется понятие кратности циркуляции:

k = М /Д, (7.2)

где М – расход воды через опускную трубу, кг/ч; Д – количество пара, образующегося в обогреваемых трубах, кг/ч.

Таким образом, кратность циркуляции показывает, сколько раз один кг воды должен пройти через контур, чтобы превратиться в пар. Для экранов k = 50 – 70, для конвективных пучков k = 100 – 200.

Величина, обратная кратности циркуляции, характеризует степень сухости влажного пара х = 1/k. Отсюда можно сделать вывод о том, что в экранах образуется пароводяная смесь, содержащая не более 0,02 или 2 % пара. Поэтому даже самые теплонапряженные поверхности нагрева котлов, которыми являются экраны, надежно смачиваются и охлаждаются водой.

В конвективных пучках все трубы обогреваются газами, температура которых при прохождении через пучок непрерывно снижается. Поэтому в кипятильных трубах по ходу движения газов паросодержание также уменьшается, а плотность пароводяной смеси возрастает. Наличие в трубах пучка пароводяной смеси с разной плотностью создает движущий напор, который движит воды по следующей схеме: из верхнего барабана вода поступает в задние трубы пучка и по ним поступает в нижний барабан котла; из барабана вода входит в остальные трубы пучка и вместе с паром поступает в верхний барабан.

Принудительная циркуляция. Принудительная циркуляция применяется в водогрейных котлах, а также в экономайзерах паровых котлов. Движение воды по трубам поверхностей нагрева производит насос. Вода входит в поверхности нагрева холодной, а покидает ее горячей, совершая в котле прямоточное движение. Кратность циркуляции воды равна единице.

Для создания прямоточного движения воды поверхности нагрева котлов изготавливаются в виде отдельных панелей, которые соединяются между собой последовательно или параллельно. Панель выполняется из одного ряда труб, концы которых замкнуты на нижний (распределительный) и верхний (собирающий) коллекторы. При этом трубы могут иметь как прямую (в основном), так и змеевиковую конфигурацию.

При параллельном подсоединении труб к коллекторам вода проходит по трубам неодинаковыми расходами, что обусловлено различиями в гидравлических сопротивлениях труб и неравномерным обогревом труб газами. Поэтому в отдельные трубы воды поступает меньше, чем это нужно для надежного охлаждения металла. Возможно даже вскипание воды в отдельных трубах, что еще в большей степени уменьшает поступление воды в такие трубы.

Движение воды в трубах может быть как подъемным, так и опускным. Однако во избежание вскипания воды ее скорость принимается не менее 0,5–1 м/с. По тем же причинам перепад давления воды в котлах не должен быть более 0,2 МПа.

Циркуляция воды в котле — PDF Free Download

RU (11) (51) МПК G21C 15/18 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК G21C 15/18 (2006.01) 167 923 (13) U1 R U 1 6 7 9 2 3 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)

Подробнее

Преобразование энергии пара в соплах

Преобразование энергии пара в соплах Рис. 12.1. Поток пара в сопле Уравнение энергии. Теоретическая скорость истечения пара из сопл. Уравнение энергии (одно из основных уравнений газодинамики) является

Подробнее

ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. Е.А. Бойко

Федеральное агентство по образованию РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет Е.А. Бойко ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Подробнее

7 ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛИ

3 7 ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛИ Для подогрева воздуха в котлах применяют два типа воздухоподогревателей: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе теплота продуктов сгорания передается

Подробнее

Лекция Аэродинамические сопротивления

Лекция 17 Аэродинамика воздушного и газового потока. План: 17.1 Система газовоздушного тракта 17.2 Аэродинамические сопротивления 17.1 Система газовоздушного тракта Нормальная работа котла возможна при

Подробнее

Тема 1.2. Теплопередача и её виды.

Тема 1.. Теплопередача и её виды. 1. Физическая сущность теплопередачи.. Теплопроводность. 3. Конвективная теплопередача. 4. Тепловое излучение. 1. Физическая сущность теплопередачи. Согласно молекулярной

Подробнее

8. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ (ВЭР)

Курс «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» Тема 8. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ (ВЭР) Отрасли народного хозяйства Черная металлургия Цветная металлургия Источники ВЭР В качестве ВЭР понимают теплоту,

Подробнее

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ КИПЕНИЯ

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ КИПЕНИЯ Кипением называют процесс образования пара внутри объема перегретой относительно температуры насыщения жидкости. Этот начальный перегрев, т. е. превышение температуры

Подробнее

Подогреватели низкого давления

Подогреватели низкого давления Подогреватель ПН-400-26-2-IV (К-300-240) 1 водяная камера; 2 анкерная связь; 3 корпус; 4 каркас трубной системы; 5 трубки; 6 отбойный щиток; 7 патрубок отсоса паровоздушной

Подробнее

Основные параметры насосов

Основные параметры насосов К основным параметрам насосов относятся три величины. Это производительность, напор и мощность. 1. Производительность Q — это объѐм жидкости, подаваемый насосом в нагнетательную

Подробнее

ГИДРОДИНАМИКА ПЕРВЫЕ ВОПРОСЫ

ГИДРОДИНАМИКА ПЕРВЫЕ ВОПРОСЫ 1. Вывод уравнения неразрывности. Какой вид имеет это уравнение при стационарном течении несжимаемой среды и при неустановившемся тесении. 2. Вывод уравнения Навье Стокса для

Подробнее

КОТЛЫ ПАРОВЫЕ ТИПА Е(ДКВр)

ПАО «Монастырищенский ОТКЗ машзавод» 19100, Украина, г. Монастырище, Черкасская обл., ул. Ленина, 122 тел. +38 (04746) 2-11-54, 2-17-05, 2-59-27, факс 2-24-95 www.mmzavod.com.ua КОТЛЫ ПАРОВЫЕ ТИПА Е(ДКВр)

Подробнее

Расчѐт коэффициента теплоотдачи α

Расчѐт коэффициента теплоотдачи α Рассмотрим несколько случаев теплоотдачи. 1. Поток движется внутри труб в турбулентной области. В этом случае уравнение для расчѐта критерия Нуссельта Nu, а следовательно,

Подробнее

Лекция 10 Автоматизация теплообменников

Лекция 0 Автоматизация теплообменников Тепловые процессы играют значительную роль в химической технологии. Химические реакции веществ, а также их физические превращения, как правило, сопровождаются тепловыми

Подробнее

Практическое занятие июня 2017 г.

12 июня 2017 г. Совместный процесс конвекции и теплопроводности называется конвективным теплообменом. Естественная конвекция вызывается разностью удельных весов неравномерно нагретой среды, осуществляется

Подробнее

Лекция 5 Классификация расчетов ТА

Лекция 5 Классификация расчетов ТА При расчете и проектировании ТА принято различать: тепловой конструктивный, тепловой поверхностный, компоновочный, гидравлический, механический и технико-экономический

Подробнее

Котлы KITURAMI World-3000

WWW.OLIMP-OMSK.COM Котлы KITURAMI World-3000 Газовые настенные котлы малой мощности Котлы KITURAMI World-3000 новая усовершенствованная серия отлично зарекомендовавших уже себя на российском рынке южнокорейских

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 13 ОХЛАЖДЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ

ЛЕКЦИЯ 13 ОХЛАЖДЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ В авиационной и ракетной технике часто возникает необходимость защиты стенки конструкции от воздействия высокотемпературного газового потока. Они могут быть защищены

Подробнее

Практическое занятие июня 2017 г.

1 июня 017 г. Теплопроводность однородной пластины Рассмотрим длинную пластину, толщина которой δ величина малая по сравнению с двумя другими размерами. Рассматриваемая задача соответствует случаю плоского

Подробнее

Радиаторы отопления для частного дома

Радиаторы отопления (батареи) отличаются по материалам изготовления, весу, размеру, мощности, внешнему виду и цене. При устройстве отопления необходимо подобрать именно тот тип радиатора, который отвечал

Подробнее

Отдача тепла от тела человека

2 2.1. Микроклимат Микроклимат оценивают сочетанием пяти факторов: 1. Температура воздуха t в, 0 С. 2. Температура поверхностей помещения t п, 0 С. 3. Скорость движения воздуха V в, м/с. 4. Относительная

Подробнее

Котёл паровой КЕ С(ТЧМ) (Е-25-3,9-400Р)

Котёл паровой КЕ-25-39-400С(ТЧМ) (Е-25-3,9-400Р) для работы на антраците производительностью 25 т/ч Котёл паровой КЕ-25-39-400С(ТЧМ) (Е-25-3,9-400Р) — паровой котел, основными элементами которого являются

Подробнее

Практическое занятие мая 2017 г.

4 мая 2017 г. Теплопроводность это процесс распространения теплоты между соприкасающимися телами или частями одного тела с различной температурой. Для осуществления теплопроводности необходимы два условия:

Подробнее

8.1. Пароперегреватели

8. Вспомогательные устройства парогенераторов 8.1. Пароперегреватели Пароперегреватель, обычно отсутствующий в промышленных котельных агрегатах либо служащий только для небольшого перегрева пара, в энергетических

Подробнее

1. ТЕОРИЯ ТЕПЛООБМЕНА (ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ)

ТЕПЛОФИЗИКА План лекции:. Теория теплообмена (основные понятия) 2. Температурное поле. Температурный градиент. 3. Дифференциальное уравнение теплообмена 4. Передача тепла через плоскую стенку в стационарных

Подробнее

Расчет кожухотрубного теплообменника

Расчет кожухотрубного теплообменника Общие сведения Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах. Это объясняется следующими их достоинствами компактностью, невысоким

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА План лекции:. Дросселирование. Эффект Джоуля Томсона.. Дросселирование идеального и реальных газов. Точка инверсии. 3. Частные случаи дросселирования газов (жидкостей) Лекция

Подробнее

Паровые котлы с естественной циркуляцией — Журнал АКВА-ТЕРМ

Опубликовано: 08 июля 2011 г.

2228

М. Иванов

В паровых котлах для превращения питательной воды в пар применяются различные схемы циркуляции теплоносителя: естественная, многократная принудительная и прямоточная. Наибольшее распространение получили котлы с естественной циркуляцией.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Технология получения пара предполагает последовательность нескольких физических процессов. Все начинается с подогрева питательной воды, которая поступает в котел при определенном давлении, создаваемом питательным насосом. Этот процесс происходит при однократном прохождении воды через трубы конвективной поверхности нагрева, называемой экономайзером (рис.1).

После экономайзера вода поступает в испарительные поверхности нагрева, которые располагают, как правило, в топочных камерах паровых котлов. Из названия этого элемента котла понятно, что здесь происходит образование пара, который затем в некоторых котлах поступает в пароперегреватель. Через обогреваемые дымовыми газами трубы пароперегревателя пар проходит однократно, а вот парообразующие поверхности нагрева могут быть разными. Чаще всего в котлах пароводяная смесь многократно проходит через обогреваемые трубки топочных экранов за счет естественной циркуляции или в результате многократно-принудительной циркуляции (с использованием особого насоса). В котлах, которые называют прямоточными, пароводяная смесь проходит через испарительные поверхности нагрева однократно, за счет давления, создаваемого питательным насосом.

Остановимся подробнее на особенностях процесса получения пара в котлах с естественной циркуляцией.

На рис. 1 приведена схема барабанного котла с естественной циркуляцией, выполненного по традиционной П-образной схеме. Питательная вода поступает в экономайзер, расположенный в конвективной шахте. Экономайзер является первой частью водопарового тракта  котла: нагретая в нем вода поступает в барабан, который, в своей нижней части, соединен как с необогреваемыми опускными, так и с обогреваемыми подъемными трубами. По необогреваемым трубам котловая вода опускается к коллекторам, размещенным у нижней кромки топочной камеры. Из этих коллекторов вода поступает в вертикальные трубки топочных экранов. Именно здесь, благодаря мощному тепловому потоку от сгорания органического топлива, начинается собственно процесс парообразования. При однократном прохождении через топочные экраны испаряется не вся вода: в барабан возвращается пароводяная смесь. В объеме барабана происходит сепарация воды и пара. Пар поступает к потребителю или во входной коллектор пароперегревателя, а котловая вода вновь попадает в опускные трубы циркуляционного контура.

Рис. 1. Схема барабанного котла с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном топливе:
1 – горелки; 2 – топочная камера; 3 – топочный экран; 4 – барабан; 5 – опускные трубы; 6 – фестон; 7 – пароперегреватель; 8 – конвективный газоход; 9 – экономайзер;10 – трубчатый воздухоподогреватель; 11 – нижние коллектора топочных экранов

Подъемно-опускное движение по контуру естественной циркуляции (т.е. по необогреваемым опускным и обогреваемым подъемным трубам) происходит вследствие разности плотностей котловой воды и пароводяной смеси.

Для повышения надежности циркуляции на барабанных котлах повышенного давления (17–18 МПа) применяют принудительное движение пароводяной смеси в топочных экранах (рис. 2, б). Как видно из приведенных схем, котел с принудительной циркуляцией  отличается от котла с естественной циркуляцией (рис.2, а) наличием насоса для котловой воды. На этом же рисунке (2, в) показана схема прямоточного котла.

Рис. 2. Схема движения воды и водяного пара:
а) барабанный котел с естественной циркуляцией; б) барабанный котел с принудительной циркуляцией; в) прямоточный котел

1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 3 – верхний барабан котла; 4 – опускные трубы; 5 – испарительные подъемные трубы; 6 – пароперегреватель; 7 – циркуляционный насос; 8 – нижний коллектор

В прямоточных котлах, которые не имеют барабана, а контур разомкнут, превращение воды в пар происходит за один проход нагревателя, и кратность циркуляции равняется единице. В барабанных котлах этот показатель выше. В котлах с принудительной циркуляцией, у которых имеются нагреватели в виде змеевиков, кратность циркуляции составляет обычно от 3 до 10. В котлах с естественной конвекцией этот параметр обычно составляет 10–50, а при малой тепловой нагрузке труб – 200–300.

Особенности и преимущества

Основным параметром, которым руководствуются при выборе марки парового котла с естественной циркуляцией (ПКЕЦ), является его паропроизводительность, измеряемая в т/ч или кг/ч. Широкий модельный ряд ПКЕЦ позволяет выбрать котлы с требуемой производительностью, начиная от нескольких килограммов до нескольких тонн пара в час. Важными показателями состояния водяного пара являются его давление и температура.

Широкий круг моделей ПКЕЦ позволяет генерировать водяной пар с избыточным давлением от десятых долей до нескольких десятков атмосфер. ПКЕЦ могут работать на различных видах органического топлива: природном газе, угле, дровах и древесных отходах, а также на жидком топливе – сырой (стабилизированной) нефти, мазуте, дизельном топливе. В ряде случаев используются особые топочные устройства, позволяющие ПКЕЦ работать на нескольких видах топлива. Кроме традиционного применения для генерации технологического пара, они широко используются в различных областях: на железнодорожном и водном транспорте, в пищевой, легкой и добывающей промышленности.

Основные достоинства ПКЕЦ – высокая надежность, простота эксплуатации, повышенная степень автоматизации и экономичности.

Создание условий надежности циркуляции в топочных экранах достигается ограничением рабочего давления котлоагрегата – обычно не выше 155 атм. Вызвано это тем, что при более высоком давлении сильно снижается разность плотностей пара и воды, в результате чего не обеспечивается эффективная циркуляция.

Современные ПКЕЦ производители комплектуют микропроцессорной системой управления и защиты. Например, система «Альфа-М» производства фирмы «Энергетик» (Москва) позволяет достичь простоты и удобства в обслуживании. Применение таких систем оптимизирует соотношение «топливо-воздух» при разных расходах топлива, что благоприятно сказывается и на эффективности производства тепловой энергии.

Котлы этого типа могут эксплуатироваться в различных климатических зонах, не требуют сложных пусконаладочных работ. Существенным преимуществом не слишком крупных современных моделей ПКЕЦ является их моноблочное исполнение. В такой конструкции предусматривается компактная установка на одной раме с агрегатом вентилятора, дымососа и питательного насоса. Сочетание высокой степени конструкторской проработки с точными системами управления и контроля позволяет достичь в ПКЕЦ высоких значений КПД, которые могут превышать 90 %.

В моноблочном исполнении котлы поставляются единым транспортабельным блоком – в собранном виде, в обмуровке и обшивке. Их монтаж относительно несложен. Компактность размещения оборудования не препятствует проведению текущего и аварийного ремонтов, а также осуществлению профилактических процедур – все узлы и детали доступны для обследования.

ПКЕЦ на российском рынке

На российском рынке паровых котлов, а также на всей территории СНГ чаще других можно встретить промышленные котлы с естественной циркуляцией, причем присутствует продукция как отечественных, так и зарубежных производителей. Котлы, произведенные в России, имеют в маркировке индекс «Е», отражающий принцип естественной циркуляции теплоносителя в этих моделях. По цене они более выигрышны в сравнении с зарубежными аналогами.

Паровые котлы серии «Е», выпускаемые ООО «ПТО» (Москва), – вертикально-водотрубные, с двумя барабанами, расположенными на одной вертикальной оси и соединенными между собой трубами диаметром 51 мм.

Котлы серии «Е» выпускаются в следующих модификациях, в зависимости от используемого топлива: Е 1,0-0,9 Г-З (Э) – для работы на природном газе, Е 1,0-0,9 М-З (Э) – для работы на мазуте, Е 1,0-0,9 Р-З (Э) – для работы на твердом топливе, Е 1,6-0,9 ГМН (Э) – для работы на газе или мазуте. Первая из групп цифр, следующая за индексом «Е», обозначает паропроизводительность (т/ч), вторая – давление пара в котле (МПа). Обозначение «Н» указывает на наличие в котле системы наддува.

Котлы серии «Е» предназначены для производства насыщенного водяного пара с рабочим давлением 8 атм. Этот пар потребляется различными предприятиями промышленности, транспорта, а также предприятиями сельского хозяйства для отопительных, технологических, хозяйственных и бытовых нужд.

Рис. 3. Паровой котел с естественной циркуляцией E-1,0 — 0,9 ГМ.

ГК «Комплексные системы» (Петербург) предлагает паровые котлы серии «КЕ» – со слоевыми механическими топками производительностью от 2,5 до 10 т/ч. Эти котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого водяного пара, который находит применение для технологических нужд промышленных предприятий, а также в системах отопления, вентиляции и ГВС.

Серия «КЕ» подразделяется на модификации «КЕ-С», снабженные слоевыми топочными устройствами, и модификации «КЕ-МТ», в которых имеется топка предварительного скоростного горения.

Котлы серий «ДЕ» предлагает промышленная группа «Генерация» (г. Березовский, Свердловская обл.). Они могут работать на различных видах топлива (газ, мазут) и имеют производительность от 4 до 25 т/ч. Предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, используемого для технологических нужд предприятий, а также для отопления, вентиляции и ГВС. Серия «МЕ» отличается от предыдущей серии тем, что котлы этой серии имеют большую на 20 % поверхность нагрева и, соответственно, более высокий КПД. Котлы этой же серии предлагает и компания «Теплоуниверсал» (Петербург).

Из зарубежных производителей можно назвать итальянскую фирму Garioni Naval, поставляющую на Российский рынок промышленные модели марки GMT/HP 200–2000,  паропроизводительностью от 0,3 до 3,5 т/ч. Отличительная особенность котлов этой серии – величина рабочего давления получаемого пара, которая может меняться от 5 до 110 атм. Давление водяного пара в указанном диапазоне соответствует температуре теплоносителя от 152 до 318 °С, что позволяет применять котлы этой серии в различных отраслях промышленности.

Паровые котлы высокого давления с естественной циркуляцией типа НРВ (немецкая фирма BBS GmbH) имеют паропроизводительность от 0,3 до 8 т/ч. Водотрубные котлы этой серии способны производить насыщенный пар с рабочим давлением до 120 атм. Теплоноситель с такими параметрами обычно используется в химической, нефтехимической, пищевой, а также косметической промышленностях.

Представлены также паровые котлы низкого давления зарубежного производства. Так, фирма Viessmann (Германия) производит котлы марки Vitoplex 100-LS  производительностью 0,26–2,2 т/ч на жидком или газообразном топливе, с рабочим давлением в котле 7 атм.

Статья опубликована в журнале «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ» № 2(7)` 2011

вернуться назад

Читайте также:

Циркуляция теплоносителя в системе отопления

→
→

Циркуляция теплоносителя в системе отопления

Циркуляция теплоносителя в системе отопления.
Самым важным элементом системы с принудительной циркуляцией является насос, который заставляет двигаться (циркулировать) теплоноситель. Эти насосы так и называются — циркуляционные. Мощность насоса должна быть достаточной для преодоления сопротивления (трения) в трубе. Чем труба толще, тем меньше сопротивление и меньшая мощность насоса нужна. Но толстые трубы неудобны, некрасивы в комнатах и существенно дороже. В результате обычно соблюдают разумный баланс между диаметром труб и мощностью насоса. Существуют точные расчеты для соблюдения соответствия между диаметром трубы, качеством и стоимостью отопительной системы. Практически же для бытовых систем отопления подходят всего 2-3 типа компактных циркуляционных насосов.

Что делает насос в системе отопления с принудительной циркуляцией?
Насос побуждает двигаться воду (теплоноситель) в системе отопления, преодолевая сопротивление в трубе. Он не должен рассчитываться из условия поднятия воды на высоту здания (самое распространенное заблуждение!). Сколько горячей воды в системе отопления поднялось, столько же холодной опустилось.

Система отопления всегда замкнута, теплоноситель движется по кругу. Попробуем привести пример. Если перевернуть велосипед и хорошенько крутануть колесо, оно может крутиться очень долго, если оно установлено на хорошем подшипнике. Его остановит только трение в подшипнике. В каждый момент времени у любого поднимающегося кусочка колеса есть симметричный уравновешивающий кусочек, опускающийся с противоположной стороны.

Вода в замкнутой системе отопления подобна такому колесу. Насос преодолевает только трение, и вода движется по кругу. Именно поэтому циркуляционные насосы для частного дома (т.е. для бытовых систем отопления) имеют небольшую мощность, и, следовательно, низкое электропотребление — около 100 ватт, как лампочка. Если насос выключить, то вода через какое-то время, как и вращающееся колесо, остановится, а если не выключать, то вода будет двигаться постоянно. На этом основана возможность управления подачей тепла от котла в радиаторы дома. Насос может быть включенным на полную мощность, либо быть выключенным, либо работать вполсилы.

Насосы немецких фирм Grundfos и Wilo, в основном используемые при монтаже бытовых систем отопления, имеют три ступени мощности. Это позволяет даже при отсутствии дополнительной автоматики управлять системой. Если в доме жарко, а насос работает в полную силу, можно уменьшить мощность насоса, поток теплоносителя в системе станет меньше, температура на отопительных приборах понизится. Можно подключить насос к электролинии через термодатчик. Насос в этом случае будет автоматически включаться только тогда, когда температура в доме опустилась ниже желаемой. Такой датчик называют еще термостатом.

Устройство циркуляционного насоса

Как устроен и как монтируется циркуляционный насос?
Циркуляционный насос состоит из чугунного корпуса, внутри которого расположен ротор (вращающаяся часть) и насаженная на ротор крыльчатка. Ротор вращается — крыльчатка продвигает воду. Одно из основных правил монтажа насоса в системе: ось вращения ротора обязательно должна быть расположена горизонтально.
При правильном монтаже циркуляционные насосы практически бесшумны. Вы сможете определить, работает ли насос, только по легкой вибрации, когда дотронетесь до него рукой.

Системы с естественной циркуляцией

Что такое система с естественной циркуляцией?
В системе с естественной циркуляцией насоса нет. Роль насоса в ней выполняет сила, возникающая за счет разности плотности (веса) теплоносителя в подающей и обратной трубах. Как это происходит? Теплоноситель (например, вода) в котле нагревается. Плотность горячей воды меньше, т.е. она легче, чем холодная, и движется вверх по одной толстой трубе (подающему стояку). Затем горячая вода растекается по нескольким нисходящим трубам (обратным стоякам), «пронизывающим» здание, к отопительным приборам сверху вниз, и охлаждается, отдавая тепло. Плотность холодной воды увеличивается, вода тяжелеет и возвращается к котлу по обратному трубопроводу.
Циркуляция в такой системе возникает за счет разницы веса горячего теплоносителя в подающем стояке и холодного — после остывания в приборах и обратном трубопроводе. Чем больше диаметр вертикальных стояков, тем больше побудительная сила естественной циркуляции. При движении и вверх, и вниз вода преодолевает сопротивление в трубе (трение). Чем толще труба, тем меньше сопротивление. Труба толще — сопротивление меньше.

Что предпочесть?

Какая система лучше, с принудительной или естественной циркуляцией?
Выбирать Вам.
Система с принудительной циркуляцией более комфортна, теплом в такой системе можно управлять. Вы можете установить нужную вам температуру в каждой комнате, и она будет автоматически поддерживаться. Качество такой системы выше. Есть возможность скрыть все трубопроводы в пол или стены. Но эта система требует наличия электричества (или того, чтобы электричество не выключалось более чем на сутки.)
Система с естественной циркуляцией не поддается автоматическому регулированию, она «съедает» больше топлива и требует монтажа труб большого диаметра, которые несколько дороже и не очень эстетичны в интерьере. Регулировать такую систему можно обычно только вручную: пригасить горелку в котле, если в комнатах жарко, а когда станет холодно, снова увеличить огонь.
Если Вы хотите чаще общаться с Вашим котлом или Вас устраивает постоянный перегрев воздуха в комнатах или в Вашем доме очень часто и надолго выключается электричество, система с естественной циркуляцией — для Вас. Если же Вы предпочитаете удобное и комфортное отопление, выбирайте систему с принудительной циркуляцией.

Циркуляционная система котла: помимо парогенератора

Основное назначение парогенерирующего котла — производить пар для выработки электроэнергии. Перегретый пар поступает из котла в турбину и вращает лопасти турбины, создавая электричество. То, как вода входит и выходит из бойлера, называется системой циркуляции пара и бойлера. Трубы и трубки, из которых состоят эти кровеносные системы, состоят из многих частей.

Для того, чтобы котел непрерывно производил пар, по его трубам должна циркулировать вода.В котлах используется тепловая циркуляция, при которой вода подвергается нагреву и начинает превращаться в пароводяную смесь. Поскольку комбинация воды и пара менее плотная, чем вода, сила тяжести заставит воду опускаться, а смесь пара и воды подниматься.

Все парогенераторные котлы имеют одинаковую систему, описанную ниже. В этой статье наш пример — излучающий пылевидный угольный котел.

Излучающий пылевидный угольный котел делится на три части:

1. Участок топки, где расположен источник тепла
2. участок пароперегревателя, где производится перегретый пар
3. конвекционный проход или зона рекуперации тепла, где расположен экономайзер.

В этих зонах смесь воды и пара циркулирует по всему котлу. На Рисунке 1 показана типичная циркуляционная система излучающего котла.

Система циркуляции воды / пара

Прежде чем вода попадет в парогенератор, ее необходимо обработать и очистить от минералов и щелочей (например, железа или кальция), которые могут забить трубы и помешать нормальной циркуляции. После обработки или очистки вода предварительно нагревается в баках подогревателя питательной воды.Затем предварительно нагретая вода поступает в котел во входном коллекторе экономайзера. Система трубопроводов, по которой вода поступает во впускной коллектор экономайзера, называется системой трубопроводов питательной воды. (Примечание: температуры, показанные на Рисунке 1 для каждой системы, взяты из исторических данных и будут варьироваться в зависимости от конструкции и режима работы котла.)

Для радиантного котла температура нагревателя питательной воды на входе экономайзера составляет приблизительно 483 ° F (для промышленного котла или котла с псевдоожиженным слоем температура будет примерно на 100 ° F ниже).Вода циркулирует вверх по трубкам экономайзера к выходному коллектору экономайзера, где она достигает 576 ° F. Из выходного коллектора экономайзера вода / пар проходит через соединительные трубы экономайзера IPS диаметром 8 дюймов в паровой барабан.

Паровой барабан имеет диаметр 6,5 футов и собирает и распределяет воду / пар, непрерывно циркулируя по котлу. Как только вода / пар попадает в барабан из выпускного коллектора экономайзера через соединительную трубу экономайзера, он выталкивается под действием силы тяжести вниз по трубам, называемым сливными стаканами.

Нисходящие стаканы представляют собой трубы большого диаметра (25 дюймов IPS), по которым вода / пар поступает из парового барабана вниз к нижним коллекторам водяной стенки конвекционного прохода и стенкам печи.

Подающие трубки (диаметром 5 дюймов) подают пар / воду из сливных стаканов в отдельные нижние коллекторы водяной стенки. Затем вода / пар поднимается по стеновым трубам (естественная тепловая циркуляция), пока не достигнет верхних коллекторов водяной стенки. К этому времени температура воды / пара достигла 688ºF.Подъемные трубы, названные так в честь воды / пара, поднимающейся из верхних водяных коллекторов, возвращают воду / пар при 688ºF обратно в паровой барабан.

Циркуляционная система воды / пара заканчивается внутри парового барабана. Однако до того, как пар попадет в следующую систему кровообращения, остается еще один шаг. Смесь воды и пара, поступающая в барабан, все еще содержит влагу (воду) и поэтому должна поступать в зону разделения пара и воды в верхней половине парового барабана. Зона разделения пара и воды состоит из множества цилиндрических труб, называемых циклонными сепараторами.Циклонные сепараторы вращают смесь влажной воды и пара в циклонном режиме, отделяя воду от влажной смеси за счет центробежной силы. Влажная влага падает в нижнюю половину парового барабана, где она смешивается с водой / паром, выходящим из выпускного коллектора экономайзера, попадает в сливные стаканы и снова начинает циркуляционный процесс.

Циркуляционная система перегретого пара начинается с уже сухого пара при температуре 688ºF. Сухой пар поднимается из парового барабана из циклонных сепараторов через соединительный трубопровод для выпуска пара в верхней части парового барабана.Соединительный трубопровод выхода пара подводит сухой пар в систему циркуляции перегретого пара котла.

Циркуляционная система перегретого пара

В системе циркуляции перегретого пара сухой пар из котла перегревается и направляется в электрогенератор или турбину. Трубы, объединенные в секции с несколькими петлями, подвешены внутри котла, где горячие дымовые газы из топки проходят вокруг этих рядов труб. Количество рядов трубок пароперегревателя зависит от размера котла и требований к температуре пара на выходе.

Циркуляционная система перегретого пара начинается с сухого пара 688 ° F, поступающего из парового барабана через соединительный трубопровод для выхода пара во входной коллектор первичного пароперегревателя. Пар циркулирует через ряды труб на входе и выходе первичного пароперегревателя, циркулируя вверх и вниз, пока не достигнет выходного коллектора первичного пароперегревателя. Температура пара достигла 811ºF. По соединительной трубе пар передается во входной коллектор вторичного пароперегревателя. Между первичным выпускным коллектором и вторичным впускным коллектором расположены регуляторы распыления воды.Attemperators — это коллекторы с датчиками, которые могут отслеживать и регулировать температуру пара, выходящего из выпускного коллектора первичного пароперегревателя. Они названы так потому, что распыляют воду или влажный пар для регулирования температуры.

Пар с температурой 811ºF циркулирует через секции трубы вторичного пароперегревателя, поднимаясь и опускаясь, пока не достигнет выходного коллектора вторичного пароперегревателя. Температура сухого перегретого пара теперь составляет 1 005 ° F.

Ряды труб первичной и вторичной секций пароперегревателя находятся над трубами свода печи.Трубы водяной стенки, расположенные непосредственно под пучками труб, иногда называют трубами пола пароперегревателя. На Рисунке 1 обратите внимание, что секция труб первичного и вторичного пароперегревателя размещается в середине блока, непосредственно между конвекционным проходом (областью рекуперации тепла) и областью топки котла. Также обратите внимание, что секции трубы вторичного пароперегревателя находятся перед секциями трубы первичного пароперегревателя, улавливая больше максимального количества тепла печи.

Связанные трубопроводы

Для всех открытых трубопроводов снаружи котла требуется изоляция и отделочный материал (например,г., алюминиевая оболочка). Понимание исходной температуры трубопроводной системы, требующей изоляции, имеет первостепенное значение. Температура дренажных линий от входа экономайзера отличается от температуры дренажных линий нижних коллекторов водяной стенки. Трубопровод нагнетателя сажи может исходить либо от первичного выпускного коллектора, либо от вторичного выпускного коллектора.

Толщина изоляции должна зависеть от того, откуда идет трубопровод. Существует много индивидуально изолированных трубопроводов разных размеров.См. Типичный отвод трубопроводов излучающего котла на Рисунке 2, на котором показано более 3500 линейных футов индивидуально изолированного трубопровода и более 2800 квадратных футов покрытия из минеральной ваты для труб, которые могут быть объединены в пучки.

Заключение

Понимание системы циркуляции воды и пара в котле — первый шаг в правильной конструкции котла. Основная функция котла — производить пар для выработки электроэнергии. Только зная системы циркуляции котла, их температуру и функцию котла, проектировщики и установщики смогут должным образом изолировать системы трубопроводов и максимально повысить энергоэффективность.Чем лучше мы понимаем систему циркуляции пара в котле, тем лучше и экономичнее будут системы изоляции.

Список литературы

Информация, содержащаяся в этой статье, была получена в основном из открытых источников, без прямого участия каких-либо производителей котлов.

Combustion Fossil Power, Combustion Engineering, Inc.,
, 4-е издание (1991).

Steam, его создание и использование, Babcock & Wilcox Company,
40-е издание (1992).

Рисунок 1

Типовая циркуляционная система излучающего котла

Рисунок 2

Типовой отвод трубопроводов излучающего котла

Рисунок 3

Электрогенератор

Рисунок 4

Нагрев и перекачка питательной воды

Циркуляция пара и воды в котлах | SpringerLink

Abstract

Циркуляцией здесь называется поток воды, пара или их смеси вокруг пароводяного контура в котле.В первые дни существования котлов пар производился в большом сосуде. Сосуд обогревался снаружи, что создавало конвективное течение внутри большого водоема. Никакой угрозы безопасности котла этот процесс не представлял. Таким образом, подробное знание пароводяной циркуляции или режима потока не имело значения. С другой стороны, современные водотрубные котлы подвергаются все более высоким уровням теплового потока, температуры и давления. Так что конструкторы больше не могут игнорировать процесс циркуляции воды и пара в котлах.Недостаточная циркуляция воды не сможет отвести тепло с поверхности трубы с достаточной скоростью, что может привести к повышению температуры стенки трубы. Допустимое напряжение металла уменьшается с повышением температуры металла. В крайнем случае трубка может разорваться. Соответствующая циркуляция пара — воды также важна для надлежащего отделения пара от воды. Без хорошей циркуляции качество пара пострадает.

Ключевые слова

Тепловой поток Критический тепловой поток Естественная циркуляция Секция настенного испарителя

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Литература

1. Аладьев Л.Г., Горлов Л.Д., Додонов Л.Д., Фединский О. (1969) Теплопередача кипящему калию в равномерно нагретых трубках. Советские исследования по теплообмену I (4): 14–26.

   Google Scholar

2. Баттерворт, Д. (1971) «Модель для прогнозирования высыхания в трубке с изменением теплового потока по окружности». AERE-M-2436, Харвелл.

   Google Scholar

3. CKTI (1965) Стандарт, разработанный Институтом проектирования котлов бывшего Советского Союза.

   Google Scholar

4. Дорошучук В.Е., Левитан Л.Л., Ланцманн Ф.П. (1975) Рекомендации по расчету выгорания в круглой трубе с равномерным тепловыделением. Теплоэнергетика 2 (12): 66–70.

   Google Scholar

5. Jens, W.H., and Lottes, P.A. (1951) Анализ данных по теплопередаче, выгоранию, падению давления и плотности воды под высоким давлением. Отчет Аргоннской национальной лаборатории ANL-4627.

   CrossRefGoogle Scholar

6. Kefer, V. (1989) Stromungsformen and Warmeubergang in Verdampferrohren Unterschiedlicher Neigung. Диссертация, Технический университет Мюнхена.

   Google Scholar

7. Коньков А.С. (1965) Экспериментальное исследование условий, при которых ухудшается теплообмен, когда пароводяная смесь течет в нагретых трубах.Теплоэнергетика 13 (12): 77.

   Google Scholar

8. Перков В.И. (1965) «Проектирование котлов». Курсовые заметки по лекциям, прочитанным на факультете машиностроения Индийского технологического института, Харагпур.

   Google Scholar

9. VDI Heat Atlas (1993) Verein Deutscher Ingeieur, ed. J.W. Фуллартон, пер. Дюссельдорф ISBN 3–18–400915–7, стр. Hbc 1–29.

   Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer Science + Business Media New York 2000

Авторы и аффилированные лица

• Прабир Басу
• Cen Kefa
• Louis Jestin

1. 1.Кафедра машиностроения, Технический университет Новой Шотландии, Галифакс, Канада,
2. 2. Институт теплотехники, Чжэцзянский университет, Ханчжоу, Чжэцзян, Китай,
3. 3. Оборудование кафедры, Electricite de France, Villeurbanne, Франция,

Системы циркуляции котла: естественная и принудительная циркуляция

Как для паровых барабанных систем, так и для прямоточных парогенераторов (OTSG) мы должны иметь непрерывный поток воды по трубам, чтобы система могла непрерывно генерировать пар.

В системе OTSG вода проходит только один раз (за один проход) по трубам котла, прежде чем она преобразуется в пар и направляется в паротурбинный генератор для производства электроэнергии. С другой стороны, в системах с паровым барабаном вода должна пройти много раз (несколько проходов) по трубам, прежде чем она уйдет в виде пара.

Основываясь на двух основных типах циркуляции, паропроизводящие котлы высокого давления (ВД) могут быть классифицированы как:

— Котлы с естественной или тепловой циркуляцией и
— Котлы с принудительной или насосной циркуляцией

Ссылаясь на рисунок-1 (a), в сливном стакане (труба, по которой поток направлен вниз) отсутствует пар, и секция трубы A-B не нагревается.Подвод тепла приводит к образованию пароводяной смеси в секции B-C, обычно называемой стояком (труба, по которой поток направлен вверх). Из-за того, что пароводяная смесь на участке BC менее плотная (поскольку она более горячая) по сравнению с водой участка AB, термосифонический эффект (сила тяжести) заставит воду течь вниз на участке AB и вверх на участке BC. к паровому барабану.

Рисунок 1 — схематическое изображение котла с естественной / тепловой циркуляцией и котла с принудительной циркуляцией.

В котлах с естественной или тепловой циркуляцией скорость циркуляции сильно зависит от разницы плотностей между ненагретой водой и нагретой пароводяной смесью.Общая скорость циркуляции (расход) в системах с естественной циркуляцией в основном зависит от следующих факторов:
— Высота котла — Более высокие котлы дают большую разницу давлений между нагретой и неотапливаемой секциями и, как следствие, большую скорость потока.
— Рабочее давление котла — Более высокое рабочее давление дает пар более высокой плотности, а также пароводяные смеси более высокой плотности. Это имеет тенденцию к уменьшению общей разницы в плотности между нагретым и ненагретым сегментами, поскольку плотность жидкой воды остается неизменной, независимо от рабочего давления.Следовательно, более высокое давление снижает расход производимого пара.
— Скорость подводимого тепла — Более высокая мощность подводимого тепла помогает снизить среднюю плотность в нагретой секции и тем самым увеличить общий расход.

Насос добавлен в систему замкнутого контура потока, показанную в разделе A-B на рисунке 1 (b). Разница давлений, создаваемая насосом (напором), помогает контролировать расход воды. Устройство понижения давления (отверстие или подобное) также обычно используется в качестве дополнительного механизма управления.

О циркуляции в котлах — Scientific American

Некоторые недавние сообщения, касающиеся конструкции котлов, приводят к выводу, что важность обеспечения надлежащей циркуляции в котлах не совсем понимается некоторыми из наших читателей. Чтобы сделать этот предмет понятным для неопытных в строительстве бойлеров, мы кратко изложим, что будет происходить при вскипании воды.
Во-первых, нагрев воды до 212 Fah., его точка кипения при атмосферном давлении на уровне моря не является синонимом кипения, поскольку, если вода будет доведена до более низкого уровня, как в глубоких шахтах, она не будет кипеть из-за повышенного атмосферного давления до тех пор, пока не будет достигнута более высокая температура. был достигнут. Во всех паровых котлах, когда конденсация не используется для удаления атмосферного давления из выхлопных газов, необходимо поддерживать более высокое давление, чем атмосферное, чтобы создать эффективное давление в цилиндре. Отсюда следует, что в таких котлах температура, при которой пар выходит с поверхности воды с такой силой, чтобы вызывать вскипание или кипение, должна быть выше 212 Fah.на величину, соответствующую поддерживаемому давлению.
Сила, с которой происходит кипячение воды при достижении надлежащей температуры, зависит не только очень сильно от формы вмещающего сосуда, но почти в равной степени от точки, в которой к нему подводится тепло. Вода, содержащаяся в длинной, прямой и узкой трубке, закрытой снизу, может тихо и полностью испаряться, если трубка находится в газовом пламени под углом, так что тепло будет последовательно подводиться к самым верхним слоям в виде испарения. продолжается.Если, наоборот, трубка будет удерживаться так, чтобы нижний слой первым получал тепло, вода либо будет выброшена из трубки, либо выдута нижняя часть. Но трубка может быть сформирована и отрегулирована так, чтобы тепло, приложенное к самой высокой точке, также вытесняло воду. Такой трубкой будет трубка, изогнутая в форме буквы U, заполненная водой и имеющая свои нижние концы, погруженные в воду.
Любое сильное кипение в бойлере не только делает его небезопасным, но и экономически неэффективным из-за вспенивания или грунтования.Если бы мы обращались к экспертам, нам не следовало бы говорить о том, что количество воды, необходимое для подпитки котла, не является показателем его испарительной способности. Вода, выброшенная непревращенной в пар, не испаряется. Он не выполняет никакой работы в цилиндре паровой машины, если он не превращается в пар в результате так называемого перегрева.
Поскольку вода не кипит до тех пор, пока пар не будет генерироваться в достаточном объеме, и поскольку это событие зависит, при прочих равных, от величины поверхностного давления, из этого следует, что в котлах высокого давления сначала необходимо передать гораздо большее количество тепла. к воде, чем в котлах низкого давления, и в них более вероятно возникновение заливки из-за более высокой температуры и большей активности пара.Перед кипением содержащаяся в нем вода тихо циркулирует, нагретые частицы поднимаются так же быстро, как и нагретые, и уступают место более холодным, пока температура массы не поднимется до точки, при которой быстро образуется пар. Когда это происходит, каждая частица воды, превращенная в пар, занимает примерно в триста раз больше пространства, чем она занимала в жидком состоянии, так что для выхода на поверхность и через поверхность ей требуется гораздо больший и свободный проход, чем раньше. Если этого не сделать, вода будет сильно подниматься и разбрызгиваться, будет производиться разбрызгивание, и определенным результатом станет влажный пар.Так было с ныне выброшенными подвесными трубками, использовавшимися несколько лет назад в более ранних формах переносных устройств.
джины. Эти трубы, подвешенные в топке, не обеспечивали надлежащей циркуляции и, конечно же, были признаны неэффективными, а также опасными.
Форма котла, которая, конечно, обеспечит самую свободную циркуляцию из всех, представляет собой простой цилиндр, без труб и дымоходов. Но такие котлы дают лишь небольшую поверхность нагрева пропорционально количеству воды, которую они переносят, и по другим причинам неэкономичны.Обычно оказывается, что огонь лучше пропускать через трубы или дымоходы, окруженные водой, чем наоборот. И также необходимо, чтобы между такими дымоходами сохранялось надлежащее расстояние. В любом трубчатом бойле трубочки не должны быть слишком маленькими. Безопаснее и экономичнее ошибиться с другой стороны, если небольшая ошибка неизбежна, и обеспечить свободный и идеальный круговорот.
Обстоятельства, определяющие правильные пропорции, очень многочисленны и должны быть хорошо учтены при строительстве каждого дымохода или трубчатого котла.Тот, кто, не ориентируясь на результаты современного опыта и исследований, рассчитывает добиться большого успеха, будет обречен.
к разочарованию.

Естественная циркуляция — обзор

16.9.1 Введение

Термогидравлический контур с естественной циркуляцией (NCL) является важным аспектом в конструкции, эксплуатации и безопасности всех концепций Gen IV. Некоторые концепции полагаются на естественную циркуляцию для нормальных рабочих условий и нестандартных условий безопасности. Другие зависят от естественной циркуляции только в пассивных ненормальных условиях безопасности.Целью пассивных систем безопасности с естественной циркуляцией является поддержание системы в безопасном отключенном состоянии в течение длительных периодов времени без необходимости вмешательства оператора или наличия электроэнергии.

Пассивные системы безопасности на основе естественной циркуляции предназначены для обеспечения максимального теплоотвода в случае нарушения нормальной работы системы охлаждения реактора. Из-за его критической важности фундаментальное понимание свойств и характеристик гидродинамики естественной циркуляции, тепловых откликов и термодинамики в сложном инженерном оборудовании энергетических систем ядерных реакторов имеет важное значение.Для систем поколения IV, которые основаны на естественной циркуляции в нормальных рабочих состояниях, также необходимо хорошо понимать свойства и характеристики в установившихся условиях.

В целом потоки естественной циркуляции, встречающиеся на атомных электростанциях, будут связаны с замкнутыми контурами, состоящими из трубопроводов, проточных каналов различной формы и нескольких компонентов оборудования. Петли обычно закрыты, но отказ трубопровода, составляющего петлю, может нарушить естественную циркуляцию и сделать систему непригодной для использования по назначению.Вторичная сторона парогенераторов (ПГ) для заводов, использующих естественную циркуляцию для нормальной работы, характеризуется как НКП с пропускной способностью; ввод питательной воды из конденсатора и отбор пара на выходе из ПГ для питания турбин. Все эти системы будут иметь области, в которых поток идет по параллельным каналам, таким как тепловыделяющие стержни и пучки тепловыделяющих элементов, в активной зоне и трубы в SG и HEX.

Потоки с естественной циркуляцией вокруг контуров и потоки в параллельных каналах подвержены как отклонениям от установившегося режима работы, так и переходам в колебательные и потенциально нестабильные состояния.Таким образом, энергетические системы ядерных реакторов поколения IV сочетают в себе тип потока жидкости и геометрию, которые, как известно, потенциально могут привести к нежелательным состояниям. В частности, следует избегать нежелательных колебательных состояний при установившемся режиме работы. Вся система и связанный с ней рабочий диапазон предназначены для предотвращения нестабильных состояний.

Обсуждения в следующих разделах будут сосредоточены на теплогидравлических свойствах и характеристиках потоков в параллельных каналах и NCL. Будет кратко рассмотрена литература по общим аспектам аналитического, экспериментального, математического моделирования, численным методам решения и вычислительным аспектам этих потоков.Эти аспекты, связанные с конкретными системами Gen IV, также будут обсуждаться.

[PDF] Расчет циркуляции пара / воды — Скачать бесплатно PDF

Скачать проект циркуляции пара / воды …

Хельсинкский технологический университет Факультет машиностроения Энергетика и защита окружающей среды Электронная книга Технология паровых котлов Эспоо 2002

Проектирование циркуляции пара / воды Себастьян Тейр, Антто Кулла

Хельсинкский технологический университет Кафедра машиностроения Энергетика и защита окружающей среды

Таблица содержание Введение…………………………………………… ………………………………………….. ………………………………. 3 котла большого объема ……… ………………………………………….. ………………………………………….. ………….. 3 Кожухотные котлы ………………………….. ………………………………………….. …………………………………….. 3 Пожарные котлы .. ………………………………………………………………………………………. ……………………. 4 Водотрубные котлы ………………… ………………………………………….. ………………………………………….. ……. 6 Введение ………………………………….. ………………………………………….. ……………………………………. 6 Котлы с естественной циркуляцией … ………………………………………….. ………………………………………………….. 6 Общие ……………………………… ………………………………………….. ………………………………………….. .6 Принцип естественной циркуляции ……………………………………… ………………………………………….. ……… 6 Достоинства и недостатки ………………………………. ………………………………………….. ………….. 7 Расчет с естественной циркуляцией ………………………….. ………………………………………………………. ………… 8 Введение ……………………………… ………………………………………….. …………………………………. 8 Коэффициент циркуляции ……. ………………………………………….. ………………………………………….. ………… 8 Движущая сила естественной циркуляции ………………………….. ………………………………………….. ……. 9 Переходники …………………………………………………………… ………………………………………….. … 10 Стеновые трубы …………………………………….. ………………………………………….. ………………………….. 11 Заголовки ……………. ………………………………………….. ………………………………………….. …………… 12 Кипение в вертикальных трубах испарителя ……………………….. …………………………………………… 12 Кризис теплопередачи ………………………………… ………………………………………….. …………………… 12 Оптимизация конструкции естественной циркуляции ……………….. ………………………………………….. ……. 13 Особые исполнения …………………………………. ………………………………………….. ……………………….. 13 Котлы с принудительной или принудительной циркуляцией …………… …………………………………………………………………… 14 Общие ……….. ………………………………………….. ………………………………………….. …………………… 14 Принцип принудительной циркуляции ………………… ………………………………………….. ……………………….. 14 Распределение потока между параллельными стояками ………….. ………………………………………….. ……….. 15 Типы котлов ……………………………… ………………………………………………… ……………………………. 15 котлов Lamont …………. ………………………………………….. ………………………………………….. …… 15 Котлы с регулируемой циркуляцией …………………………………. ………………………………………….. ……. 16 Достоинства и недостатки ………………………………… ………………………………………….. ………. 16 прямоточные котлы…………………………………………… ………………………………………….. …………….. 17 Общие …………………………. ………………………………………….. ………………………………………….. …. 17 Типы прямоточных котлов …………………………………. ………………………………………….. ……………. 17 Общие ………………………….. ………………………………………….. …………………………………………. 17 Конструкция Бенсона ……… ………………………………………….. ………………………………………….. ……….. 17 Конструкция Sulzer ……………………………… ………………………………………….. ……………………………… 18 Конструкция Рамзина ……….. ………………………………………….. ………………………………………….. ……… 18 Трубы со спиральными стенками ……………………………………………………………………… …………………………………. 19 Многопроходная конструкция …… ………………………………………….. ………………………………………….. ……… 19 Достоинства и недостатки ………………………………. ………………………………………….. ………… 19 Эксплуатация ……………………………… ………………………………………….. ……………………………………….20 Производство и использование прямоточных котлов …………………………………. ………………………………. 20 Интернет-ссылок ………. ………………………………………….. ………………………………………….. ……………. 21 Комбинированные котлы ………………………… ………………………………………….. ……………………. 21 Общие ………………….. ………………………………………….. …………………………………………………….. 21 Ссылки ………………………………………… ………………………………………….. …………………………………. 22

ii

Введение Как представлено в В предыдущей главе котлы можно классифицировать по способу сжигания, по применению или по типу циркуляции пара / воды. В этой главе будут описаны различные типы циркуляции пара / воды в котлах. В нем не рассматривается циркуляция пара / воды для приложений, перечисленных на Рисунке 1 в разделе «Другие» (т.е. атомная, солнечная и электрическая). [1]

Паровые котлы Большой объем

Водяная труба

Прочее

Пожарная труба

Естественная циркуляция

Солнечная энергия

Газовая труба

Вспомогательная / принудительная циркуляция

Электрическая

Кожух

Прямоточный Nuclear

Комбинированная циркуляция

Рисунок 1: Типы паровых котлов в зависимости от циркуляции пара / воды.

Котлы большого объема Котлы кожухотного типа Паровым котлом может быть котел большого объема (кожух) или водотрубный котел.Кожуховые котлы — это котлы, построенные аналогично кожухотрубным теплообменникам (рис. 2). В котлах большого объема (кожух) горелка или колосниковая решетка находится внутри большой трубы, называемой камерой. Камера окружена водой в сосуде высокого давления, который выполняет роль внешней стенки котла. Таким образом, вода поглощает тепло, и часть воды превращается в насыщенный пар. Дымовые газы проходят из камеры в дымовую трубу, так что они все время находятся внутри труб.В настоящее время жаротрубный

Рисунок 2: Кожухотрубный котел: Höyrytys TTKV Пожарный трубчатый котел [Hoyrytys]. 3

Котлы

являются наиболее часто используемым типом котлов большого объема. Также к котлам большого объема можно отнести электрокотлы, в которых вода нагревается электродным источником. Однако котлы большого объема сегодня используются только для мелкомасштабного производства пара и горячей воды, и в целом они больше не используются в крупномасштабном промышленном использовании. [1]

Жаротрубные котлы Современные жаротрубные котлы используются в приложениях, требующих умеренного давления и умеренного спроса.Как следует из названия, основная конструкция жаротрубного котла состоит из труб, в которых сжигается топливо и транспортируется дымовой газ, расположенных в сосуде под давлением, содержащем воду. Обычно котлы этого типа настраиваются на жидкое или газообразное топливо, такое как нефть, природный газ и биогаз. Жаротрубные котлы используются для подачи пара или теплой воды в небольших помещениях. [2] Обычно жаротрубные котлы состоят из цилиндрических камер (1-3), в которых происходит основная часть горения, и дымовых труб.В большинстве случаев пожарные трубы располагаются горизонтально (пожарные трубы размещаются над камерами).

1. Поворотная камера 2. Камера сбора дымовых газов 3. Открытая топка 4. Жаровая труба 5. Седло горелки

6. 7. 8. 9. 10. 11.

Рисунок 3: Жаротрубный паровой котел Höyrytys TTK [ Хойрытыс].

Пожарные трубы Люк Люк Очистительный люк Выход пара Вход воды

12. 13. 14. 15. 16.

Выход дымовых газов Выхлопной люк Выход и циркуляция Изоляция ножек

Рисунок 4: Схема Höyrytys TTKV-fire трубчатый водогрейный котел с рисунка 2 [Хойрытыс].4

Жаротрубные котлы обычно имеют трубы диаметром 5 см и более. Обычно они прямые и относительно короткие, так что горячие газы сгорания испытывают относительно небольшой перепад давления при прохождении через них. Путь дымовых газов идет от горелок / колосниковой решетки через одну из камер к другому концу камеры. Там дымовые газы поворачиваются в обратном направлении и возвращаются через дымовые трубы и затем попадают в дымовую трубу (Рисунок 4).

1. Камера поворота 2.Камера для сбора дымовых газов 3. Открытая топка 4. Жаровая труба 5. Седло горелки 6. Люк 7. Жаровые трубы

8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Водяное пространство Паровое пространство Выпуск и циркуляция Отвод дымовых газов Продувочный люк Главный люк Отверстие для очистки Главный выход пара

16. 17. 18. 19. 20. 21.

Узел контроля уровня Вход питательной воды Выход технологического пара Узел предохранительного клапана Изоляция ножек

Рисунок 5: Схема жаротрубный паровой котел Höyrytys TTK, изображенный на Рисунке 3 [Hoyrytys].Жаротрубные котлы содержат довольно большое количество воды, поэтому в котле сохраняется значительное количество тепловой энергии. Это также допускает колебания нагрузки, когда требуется большое количество пара или горячей воды за относительно короткий период времени, как это часто бывает в технологических процессах. Жаротрубные котлы могут выдерживать большое количество злоупотреблений и невнимательности и при этом функционировать на должном уровне. Срок службы жаротрубных котлов составляет 25 и более лет. Известно, что котлы старше 75 лет еще находятся в эксплуатации.Последовательное обслуживание и тщательная очистка воды имеют большое значение для обеспечения долгого срока службы этих котлов. В настоящее время жаротрубные котлы в основном используются в качестве котлов центрального отопления, промышленных отопительных котлов и других небольших парогенераторов. Жаротрубные котлы больше не используются для производства электроэнергии из-за их верхних пределов (давление пара 4 МПа и массовый расход пара около 50 кг / с). Предел давления пара основан на том факте, что при повышении давления пара в котле требуются более толстые дымовые трубы и камеры — таким образом, цена котла повышается.Вследствие этого типы котлов, в которых пароводяная смесь находится внутри трубок, имеют более низкие цены за ту же паропроизводительность и давление. Жаротрубные котлы могут достигать теплового КПД около 70 процентов. Существуют также специальные типы жаротрубных котлов, такие как судовые котлы и топочные котлы, но они не будут здесь подробно обсуждаться. Остальная часть этой главы посвящена основным типам водотрубных котлов. 5

Водотрубные котлы Введение В отличие от котлов большого объема, в водотрубных котлах пароводяная смесь находится внутри труб и нагревается за счет внешнего пламени и дымовых газов.Водотрубные котлы классифицируются по типу циркуляции воды / пара: с естественной циркуляцией, с принудительной или вспомогательной циркуляцией, с прямоточными и комбинированными циркуляционными котлами. Все котлы для выработки электроэнергии в настоящее время являются водотрубными.

Котлы с естественной циркуляцией Общие сведения Естественная циркуляция — один из старейших принципов циркуляции пара / воды в котлах. Его использование уменьшилось за последние десятилетия из-за технического прогресса в других типах обращения. Принцип естественной циркуляции обычно реализуется на котлах малой и средней мощности.Обычно падение давления для котла с естественной циркуляцией составляет около 5-10% от давления пара в паровом барабане, а максимальная температура пара колеблется от 540 до 560 ° C. Принцип естественной циркуляции Циркуляция воды / пара начинается с бака питательной воды, откуда перекачивается питательная вода. Насос питательной воды (Рисунок 6) повышает давление питательной воды до требуемого давления в котле. На практике конечное давление пара должно быть ниже 170 бар, чтобы естественная циркуляция работала должным образом.Затем питательная вода предварительно нагревается в экономайзере почти до точки кипения воды при текущем давлении. Для предотвращения закипания питательной воды в трубах экономайзера температура экономайзера специально поддерживается примерно на 10 градусов ниже температуры кипения. Из экономайзера питательная вода поступает в паровой барабан котла. В паровом барабане вода хорошо смешивается с имеющейся в паровом барабане водой. Это снижает термические напряжения внутри парового барабана.

Пароперегреватели

Паровой барабан

Экономайзер

Спускные трубы

Буровой барабан

Испаритель (стояк)

Насос питательной воды

Рис. к грязевому барабану (жатке).Обычно есть пара сливных труб, которые не нагреваются и находятся вне котла. 6

Название «грязевой барабан» основано на том факте, что часть примесей в воде оседает, и этот «грязь» затем можно собрать и удалить из барабана. Насыщенная вода поступает из коллектора в стояки и частично испаряется. Подъемные трубы расположены на стенках котла для эффективного охлаждения стенок топки. Подъемные трубы иногда также называют генерирующими трубами, потому что они эффективно поглощают тепло пароводяной смеси.Подъемные трубы образуют испарительный блок в котле. После стояков пароводяная смесь возвращается в паровой барабан. В паровом барабане вода и пар разделяются: насыщенная вода возвращается в трубы со сливом, а насыщенный пар идет в трубы пароперегревателя. Целью этого разделения является защита внутренней части трубок пароперегревателя и турбины от осаждения примесей. Пар из парового барабана попадает в пароперегреватель, где он нагревается до точки насыщения.После последней ступени перегревателя пар выходит из котла. Такой тип циркуляции называется естественной циркуляцией, поскольку в контуре отсутствует циркуляционный насос воды. Циркуляция происходит сама по себе из-за разницы в плотности воды / пара между стоками и стояками. [4] Преимущества и недостатки Котлы с естественной циркуляцией (NC) имеют следующие преимущества по сравнению с другими типами циркуляции: • • • • • •

Котлы

NC более устойчивы к примесям питательной воды, чем водотрубные котлы других типов. Котлы NC имеют более низкую внутреннее потребление электроэнергии по сравнению с другими типами водотрубных котлов.Котлы NC имеют простую конструкцию. Следовательно, инвестиционные затраты невысоки, а надежность котла высока. Котлы NC имеют широкий диапазон частичных нагрузок, практически даже 0-100% имеют функцию удержания в дежурном состоянии, что означает «нагревание при полном давлении». Котлы NC имеют постоянную площадь теплообмена независимо от нагрузки котла, так как барабан отделяет друг от друга три теплообменника — экономайзер, испаритель и перегреватель. Котлы NC имеют более простое управление процессом из-за большого объема воды / пара, которая действует как «буфер» при небольших изменениях нагрузки.

Котлы с естественной циркуляцией имеют следующие недостатки по сравнению с другими типами циркуляции: • Котлы

NC имеют высокий коэффициент циркуляции (от 5 до 100), что приводит к огромным размерам испарителя, так как количество воды, циркулирующей в стеновых трубах может быть до 100 раз больше массового расхода образующегося пара. Это увеличивает потребность в пространстве и стали. • Котлам NC требуются трубы большого диаметра (большой объем), по которым протекает пароводяная смесь.Это связано с тем, что меньшие диаметры трубок вызовут падение давления, и, следовательно, потребуются более высокие котлы для адекватного перепада давления. • Котлы NC требуют более точного определения размеров по сравнению с другими типами котлов. 7

• • • •

•

Котлы NC довольно медленно запускаются и «останавливаются» (в том числе при значительном изменении нагрузки) из-за большого объема водяных / паровых труб (примерно в 5 раз больше объем воды / пара прямоточного котла). Котлы NC подходят только для докритических уровней давления (практически для давления пара в паровом барабане до 180 бар).Это связано с отсутствием разницы плотностей в сверхкритическом паре и, следовательно, с отсутствием движущей силы. У котлов NC есть проблемы с более частым повреждением труб из-за относительно большого диаметра труб котла. Котлы NC чувствительны к перепадам давления. Внезапные перепады или нарастания давления вызывают повышенную скорость испарения и, следовательно, уровень воды в паровом барабане также повышается. Это может привести к попаданию воды в трубы пароперегревателя и проблемам с циркуляцией воды, что приведет к их повреждению.Для котлов NC требуется паровой барабан, который является очень дорогой частью котла.

Конструкция с естественной циркуляцией Введение В следующих главах рассматриваются некоторые вопросы проектирования котлов с естественной циркуляцией: В этой главе будут использоваться графики и фотографии котла-утилизатора Andritz (рис. 7, производства Foster Wheeler), который представляет собой тот же котел, который был представлен глава о котлах-утилизаторах. [3] Коэффициент циркуляции Коэффициент циркуляции — одна из важных переменных при проектировании нового котла.Он определяется как массовый расход воды, подаваемой в парогенерирующие трубы (стояки), деленный на массовый расход образующегося пара. Таким образом, имеет смысл определять коэффициент циркуляции только для водотрубных котлов: U =

m & raisers m & feedwater

(1)

Рисунок 7: Конструкция циркуляции питательной воды котла-утилизатора с использованием барабана естественной циркуляции [3].

Изменения в степени циркуляции зависят от уровня давления в котле, поэтому котлы высокого давления имеют низкие коэффициенты, а котлы низкого давления — высокие, соответственно.Другими параметрами, влияющими на коэффициент циркуляции, являются высота котла, теплопроизводительность котла и разница в размерах труб между стояками и спускными трубами. Для некоторых приложений с естественной циркуляцией очень сложно определить коэффициент циркуляции. Коэффициент циркуляции колеблется от 5 до 100 для котлов с естественной циркуляцией. Коэффициент циркуляции котлов с принудительной циркуляцией обычно составляет от 3 до 10. Для котлов типа La Mont нормальные значения 8

составляют от 6 до 10, для котлов с регулируемой циркуляцией от 4 до 5 соответственно.Проходные котлы производят такой же массовый расход пара, как и подаваемый в котел, таким образом, их коэффициент циркуляции равен 1. Движущая сила естественной циркуляции Движущая сила естественной циркуляции основана на разнице плотностей между пароводяной смесью в стояке и спускные трубы, из которых стояки представляют смесь с более низкой плотностью, а спускные трубы — смесь с более высокой плотностью. Давление движения можно определить следующим образом: ∆pd = g ⋅ (H испаритель — H кипение) ⋅ (ρ dc — ρ r)

(2)

где g — ускорение свободного падения (9,81 м / с2) , высота соответствует рисунку 8 [м], а ρ dc — ρ r разница в средней плотности между сливной (dc) и подъемной (r) трубками [кг / м3], что является наиболее сложным параметром для определения. .Условия в паровом барабане таковы, что h3O присутствует в виде насыщенной воды. Когда вода движется, давление воды будет немного увеличиваться из-за гидростатического давления. Рис. 8: Представление высоты вниз в спускных трубках. Таким образом, вода — это параметры движущей силы. переохлажден в коллекторе (грязевом барабане) после сливных труб. Следовательно, в стояках вода сначала должна быть нагрета до тех пор, пока вода не достигнет температуры испарения (кипения), прежде чем она сможет испариться.Высота кипения, то есть высота, при которой вода имеет достаточно высокую температуру, чтобы закипеть, может быть рассчитана с использованием коэффициента циркуляции и энтальпий вода / пар: H кипения =

h ′ ′ — h ′ ⋅ H испарителя ∆h ⋅ U

( 3)

, где h ”- энтальпия [кДж / кг] насыщенного пара, а h ‘энтальпия насыщенной воды (при давлении парового барабана), U — коэффициент циркуляции, а ∆h — изменение энтальпии, вызванное повышением давления испарения (из-за переохлаждения воды в сливных трубах).

9

Нисходящие трубы Нисходящие трубы имеют относительно большой диаметр, потому что весь объем воды для испарителя проходит через нисходящие трубы, прежде чем попадет в настенные трубы (стояковые трубы). Обычно количество сливных трубок составляет от одной до шести. Сливные трубы размещаются снаружи котла, чтобы предотвратить испарение воды, которое может уменьшить движущую силу естественной циркуляции (снизить среднюю плотность в сливной трубе). Если трубы со сливным стаканом должны быть размещены внутри конструкции котла, тепловая нагрузка на сливные трубы должна быть строго ограничена, чтобы предотвратить закипание воды в трубах слива.Возможное кипение в сливных трубах затрудняет циркуляцию, поскольку пузырьки пара перемещаются вверх и, таким образом, увеличивают потерю давления.

Рисунок 9: Фотография сливных труб из парового барабана [3].

Идеальная сливная труба должна быть как можно короче, а скорость потока транспортируемой воды как можно выше. На рисунках 9 и 10 показаны примеры сливных труб в котле-утилизаторе.

Рисунок 10: Фотография сливных труб из парового барабана [3].

10

Стеновые трубы Потери давления, вызванные стеновыми трубами (или стояками, испарительными трубами) котла с естественной циркуляцией, должны быть на низком уровне из-за принципа естественной циркуляции.Таким образом, вертикально установленные стояки в котлах с естественной циркуляцией имеют больший диаметр, чем стояки в котлах с принудительной циркуляцией. Все котлы с естественной циркуляцией должны иметь восходящее расположение стеновых труб из-за принципа циркуляции. Существуют вариации того, насколько резким является подъем: В консервативных котлах с вертикальной топкой стенки трубы расположены в прямом вертикальном направлении. Рис. 12: Фотография стенки печи [3]. (Рисунок 11 и Рисунок 13). В котлах с угловой трубой (Eckrohr) стенки трубы расположены в виде слегка приподнятых или горизонтальных рядов стенок и труб.Этот котел имеет высоту топки 40 м. Диаметр водяных трубок составляет около 60 мм. Все стояки сварены вместе и образуют газонепроницаемую панельную конструкцию — стенку трубы. Поскольку котел является котлом-утилизатором, пол имеет небольшой уклон (Рисунок 12 и Рисунок 14), чтобы удерживать расплав, и поэтому его конструкция отличается от угольных котлов (которые имеют клиновидный пол для сбора золы). .

Рисунок 13: Фотография устанавливаемой передней стенки печи [3].

Рисунок 14: Фотография стенки печи [3]. Рисунок 11: Фотография водяных трубок [3]. 11

Коллекторы Слово «коллектор» (Рисунок 15) используется в котельной технологии для всех коллекторных и распределительных труб, включая грязевой барабан (Рисунок 16). Самым важным параметром конструкции жаток является диаметр. Он определяется расходом и количеством труб, подключенных к коллектору (здесь количество стояков). Конструкция коллектора представляет собой миниатюрную версию простого парового барабана (диаметры меньше, чем у паровых барабанов).Однако в коллекторах обычно нет внутренних устройств, кроме отверстий в котлах с принудительной циркуляцией и прямоточных основных котлах. Коллекторы малого диаметра состоят из трубы с приваренными передней и концевой пластинами, а коллекторы большого диаметра изготовлены из гнутых стальных пластин так же, как и паровые барабаны.

Рисунок 15: Фотография жатки экономайзера [3].

Кипение в вертикальных трубах испарителя Процесс кипения в вертикальных трубах с стояком начинается с однофазного потока воды в самой нижней части испарителя.При передаче тепла от печи сначала образуются пузырьки пара. Непрерывная теплопередача увеличивает содержание пара в смеси. В кольцевом состоянии кипения пароводяной смеси стенка трубы все еще покрыта водяной пленкой, но по мере увеличения содержания пара вода может находиться в трубе только в виде тумана. Это состояние называется туманным / падающим (рис. 17).

Рисунок 16: Буровой барабан и коллекторы коллектора [3].

Кризис теплопередачи Процесс кипения можно рассматривать и с точки зрения теплопередачи.Тепловой поток в печи, создаваемый в процессе горения, чрезвычайно высок. Существует критическое значение, которого может достичь тепловой поток, что приводит к внезапному снижению теплопередающей способности трубки. Это называется отклонением от пузырькового кипения (DNB), высыханием, выгоранием, критическим тепловым потоком или кризисом теплопередачи (Рисунок 18). Явление, ответственное за эту проблему, заключается в переходе от состояния кипения в кольцевом пространстве к состоянию

Рис. 17: Различные типы потока воды / пара во время процесса кипения [1].12

туманное состояние / падение. В туманном / каплевидном состоянии стенка котла больше не покрыта водой. Это высыхание приводит к резкому падению коэффициента теплопередачи со стороны воды. Критический тепловой поток зависит от рабочего давления, качества пара, типа трубы, диаметра трубы, профилей потока и наклона трубы. Чтобы конструкция котла была приемлемой, критический тепловой поток для стенок топки всегда должен быть с запасом больше, чем тепловой поток, генерируемый в камере сгорания. Оптимизация дизайна естественной циркуляции Ниже приведены некоторые из основных методов, используемых для оптимизации естественной циркуляции.Все методы приводят к увеличению движущей силы:

Рис. 18: Высыхание в трубке испарителя.

1. Увеличьте высоту топки или поднимите паровой барабан на более высокий уровень. 2. Увеличьте плотность в трубках со спускным стаканом, увеличивая эффективность отделения пара в паровом барабане, перекачивая питательную воду в паровой барабан в виде недонасыщенной жидкости или минимизируя осевой поток в паровом барабане. 3. Уменьшите плотность в стояках за счет повышения температуры в нижней печи. Особые конструкции Существуют некоторые особые применения принципа естественной циркуляции, которые в настоящее время не рассматриваются в этой электронной книге, но их можно найти в других местах в сети.Вот эти конкретные типы котлов: •

Котлы с естественной циркуляцией с двумя барабанами (Рисунок 19) • Консервативные котлы с вертикальной топкой • Угловые котлы или котлы Eckrohr

Рисунок 19: Котел-утилизатор, использующий два паровых барабана [Andritz].

13

Котлы с принудительной или принудительной циркуляцией Общие сведения В отличие от котлов с естественной циркуляцией, принудительная циркуляция основана на внутренней циркуляции воды / пара с помощью насоса. Циркуляционный насос — главное отличие котлов с естественной и принудительной циркуляцией.В наиболее распространенном типе котлов с принудительной циркуляцией, котле Lamont, принципы принудительной циркуляции в основном такие же, как и для естественной циркуляции, за исключением циркуляционного насоса. Благодаря циркуляционному насосу уровень рабочего давления котла с принудительной циркуляцией может быть немного выше, чем у котла с естественной циркуляцией, но поскольку разделение пара и воды в паровом барабане основано на разнице плотностей пара и воды, эти котлы не являются либо подходит для сверхкритического давления (> 221 бар).Практически максимальное рабочее давление для котла с принудительной циркуляцией составляет 190 бар, а перепад давления в котле составляет около 2-3 бар. Принцип принудительной циркуляции Циркуляция воды / пара начинается от бака питательной воды, откуда перекачивается питательная вода. Насос питательной воды повышает давление питательной воды до требуемого давления в котле. На практике конечное давление пара ниже 190 бар, чтобы пар постоянно оставался в подкритической области. Затем питательная вода предварительно нагревается в экономайзере почти до точки кипения воды при текущем давлении.Паровой барабан обычно такой же, как и в котлах с естественной циркуляцией.

Рисунок 20: Принцип принудительной / вспомогательной циркуляции. Те же символы, что и на рисунке 6, за исключением циркуляционного насоса, отмеченного стрелкой.

В котле с принудительной / вспомогательной циркуляцией циркуляционный насос (Рисунок 20) обеспечивает движущую силу для циркуляции пара / воды. Поскольку циркуляцию усиливает насос, трубы испарителя можно устанавливать практически в любом положении. Допускаются большие потери давления, поэтому испарительные трубы в котле с принудительной циркуляцией дешевле и имеют меньший диаметр (по сравнению с испарительными трубами с естественной циркуляцией).Затем насыщенная вода течет из парового барабана по сливным трубам в грязевой барабан (коллектор). Обычно есть пара сливных труб, которые не нагреваются и находятся вне котла. Коллекторы, которые распределяют воду по трубам испарителя, оснащены дросселями (ограничителями потока) для каждой стенки трубы, чтобы распределять воду как можно более равномерно. Вода поступает в стояки, где испаряется. 14

Пар отделяется в паровом барабане и проходит через пароперегреватели, как в котлах с естественной циркуляцией.Этот тип циркуляции называется принудительной циркуляцией из-за наличия в контуре циркуляционного насоса воды. Циркуляция пара / воды обеспечивается насосом и не зависит от разницы в плотности, как при естественной циркуляции. Распределение потока между параллельными вертикальными трубами. Плавное распределение потока от коллектора к вертикальным трубам предотвращает перегрев вертикальных труб. В котлах с принудительной циркуляцией (в данном контексте к этой группе относятся и проточные котлы, и котлы с комбинированной циркуляцией) вода / пар проталкивается через испарительные трубы с помощью насоса.Потери давления сильно определяют распределение воды между несколькими параллельно соединенными трубками. Трубки с наибольшей долей пара (наибольшая потеря давления) получают, таким образом, наименьшее количество воды (т.е. недостаточно охлаждающей воды). Было отмечено, что гладкая вода. Рис. 21: Схема отверстия для распределения воды между трубками легче всего использовать на практике с отверстиями (дросселями, ограничителями потока), расположенными на входе каждой стояковой трубы (Рис. 21). Они вызывают дополнительную потерю давления в каждой трубе, и, таким образом, пропорциональные различия в потерях потока между параллельными трубами становятся незначительными.Отверстия рассчитываются отдельно для каждой стояковой трубы, чтобы обеспечить плавное распределение потока между параллельными стояковыми трубами (испарительными трубами). Другая возможность состоит в том, чтобы разместить трубки малого диаметра в качестве мундштуков в каждой стояке и, таким образом, увеличить потери давления. Однако трубки с отверстиями являются более распространенной практикой. Типы котлов Котлы Lamont Наиболее распространенным типом котлов с принудительной циркуляцией является тип котлов Lamont, названный в честь инженера, который разработал этот тип котла. В котлах этого типа насос обеспечивает циркуляцию пара / воды.Рабочее давление остается ниже 190 бар, поскольку при более высоком давлении доля теплоты испарения становится слишком низкой. Расположение трубок в стенках не ограничено для типа Lamont. Потеря давления в стеновых трубах составляет 2-3 бар. Области применения котлов Lamont: • •

Котлы по индивидуальному заказу, где размеры котла определяются, например, возле здания, где будет размещен котел. Парогенераторы-утилизаторы (HRSG) и котлы, оборудованные отдельными камерами сгорания 15

Котлы с регулируемой циркуляцией Принцип управляемой циркуляции также известен как тепловая циркуляция с насосом.Он разработан в основном в США и является разновидностью котла Lamont. В котлах этого типа насос просто способствует циркуляции пара / воды. Преимуществом котлов с регулируемой циркуляцией является меньшая потребность в перекачке энергии, поскольку для циркуляции частично используется принцип естественной циркуляции. Котлы с регулируемой циркуляцией используются для высоких докритических давлений до 200 бар и обычно для относительно больших котлов. Преимущества и недостатки Преимущества котлов с принудительной циркуляцией (FC): • • • • •

Котлы

FC могут использовать трубы меньшего диаметра, чем котлы с естественной циркуляцией, за счет более эффективной (насосной) циркуляции.Котлы FC имеют широкий диапазон размеров электростанций. Котел FC также дает больше свободы для размещения поверхностей теплопередачи и может быть спроектирован практически в любом положении (таким образом, принудительная циркуляция очень распространена в HRSG: котлах в парогазовых электростанциях на базе газовых турбин). Котлы FC имеют низкий коэффициент циркуляции (3-10). Циркуляция воды ненадежна из-за разницы в плотности, потому что циркуляционный насос заботится о циркуляции всякий раз, когда котел работает.

Котлы с принудительной циркуляцией имеют следующие недостатки по сравнению с другими типами циркуляции: • • • • •

• •

• • •

Котлы

FC имеют ограничения по размещению циркуляционного насоса, так как он должен быть установлен вертикально под паровым барабаном.В противном случае насыщенная вода может закипеть (кавитация) в циркуляционном насосе. Котлы FC имеют более высокое внутреннее потребление электроэнергии. Циркуляционный насос обычно потребляет около 0,5-1,0% электроэнергии, производимой рассматриваемой регулируемой циркуляционной установкой. Котлам FC требуется более высокое качество воды, чем котлам с естественной циркуляцией. Котлам FC требуется массовый расход 1000-2000 кг / (м2 · с) для максимального уровня давления. Котлы FC подходят только для докритических уровней давления (практически для рабочего давления ниже 190-200 бар).Это происходит из-за отсутствия разницы плотностей в сверхкритическом паре, что является принципом работы разделения пара / воды в паровом барабане. Котлам FC требуется циркуляционный насос и диафрагмы, ограничивающие поток, что увеличивает капитальные затраты на котел. Котлы FC чувствительны к перепадам давления. Внезапные перепады или нарастания давления вызывают повышенную скорость испарения и, следовательно, уровень воды в паровом барабане также повышается. Это может привести к попаданию воды в трубы пароперегревателя и проблемам с циркуляцией воды, что приведет к их повреждению.Котлы FC требуют контроля и регулирования взаимодействия между насосом питательной воды и циркуляционным насосом, что затруднительно в установках с регулируемой циркуляцией. Требуется паровой барабан, а это очень дорогая часть котла. Надежность котлов FC ниже, чем у котлов с естественной циркуляцией, из-за возможного засорения отверстий и сбоев в работе циркуляционного насоса.

16

Прямоточные котлы Общие сведения Прямоточный (или универсальный) котел можно упростить как длинную трубу с внешним обогревом (Рисунок 22).В котле отсутствует внутренняя циркуляция, поэтому коэффициент циркуляции для прямоточных котлов равен 1. В отличие от других типов водотрубных котлов (с естественной и регулируемой циркуляцией), прямоточные котлы не имеют парового барабана. Таким образом, длина испарительной части (где насыщенная вода переходит в пар) не фиксируется на один раз через котлы. Прямоточные котлы также называют универсальными котлами под давлением, потому что они применимы для всех давлений и температур. Однако прямоточные котлы обычно представляют собой котлы больших размеров с высоким докритическим или сверхкритическим давлением пара.Большой современный энергоблок (около 900 МВтт) по прямоточной конструкции может иметь высоту более 160 м при высоте топки 100 м.

Q

Рис. 22: Упрощенный принцип прямоточного котла

Прямоточный котел — единственный тип котла, пригодный для сверхкритического давления (в настоящее время оно может достигать 250-300 бар). Доступный температурный диапазон для проходного типа в настоящее время составляет 560-600 ° C. Потери давления могут достигать 40-50 бар. Для прямоточных котлов требуются современные системы автоматизации и управления из-за их относительно небольшого объема воды / пара.У них также нет буфера для изменения мощности, как у других типов водотрубных котлов. Типы прямоточных котлов Общие сведения Существуют три основных типа прямоточных котлов: конструкции Бенсона, Зульцера и Рамзина. Конструкция Бенсона Самая простая и распространенная конструкция — конструкция Бенсона (Великобритания, 1922 г.). В котлах Benson точка полного испарения (когда вся вода превратилась в пар) изменяется в соответствии с рисунком 23: прямоточный котел конструкции Benson. мощность нагрузки котла (рисунок 23). Температура перегретого пара регулируется соотношением массового расхода топлива 17

воды.Дизайн Бенсона используется на крупнейших электростанциях Финляндии, например. Мери-Пори, Хаапавеси и IVO Inkoo. Дизайн Sulzer Однотрубный котел Sulzer был изобретен в Швейцарии компанией Gebrüder Sulzer Gmbh. В котле Sulzer используется специальный сосуд высокого давления, называемый бутылкой Sulzer, для отделения воды от пара (рис. 24). После бутылки пар не содержит воды. Следовательно, точка испарения в бойлере Sulzer всегда находится в баллоне и, следовательно, постоянна. Первоначально бутылка использовалась для отделения примесей (концентрированных солей и т. Д.).) из пара. Другой типичной особенностью котлов типа Sulzer является регулирование расхода воды в каждой трубе, выходящей из определенного коллектора, с помощью отдельного прямоточного котла конструкции Sulzer. Сепараторная бутылка отмечена стрелкой. отверстия для каждой трубки. Конструкция Рамзина Котел Рамзина — это российская конструкция, известная своей змеевидной формой испарительных трубок, окружающих топку (Рисунок 25). Из-за наклонных и изогнутых водяных труб конструкция котлов Ramzin сложна и, следовательно, дорога.Наклонная конструкция печи в настоящее время также иногда используется в конструкции Зульцера и Бенсона.

Рисунок 25: Прямоточный котел Рамзина.

18

Стеновые спиральные трубы В прямоточных котлах используется специальная конструкция водяных труб. Они называются трубками со спиральной или рифленой стенкой (рис. 26). Нарезки в трубе увеличивают смачивание стенки, т.е. улучшают контакт между стенкой трубы и пароводяной смесью и, таким образом, улучшают коэффициент внутренней теплопередачи. Рифленая стенка трубы также более устойчива к высыханию.Из-за более сложного процесса производства спиральных труб трубка со спиральными стенками дороже обычных труб с гладкими стенками. Гладкостенные трубы используются в конструкции с наклонными стенками (как в котлах Рамзина).

Рис. 26: Эскиз трубы со спиральной стенкой

Многопроходная конструкция Чтобы получить поток большой массы, необходимый для эффективного охлаждения трубы, нижняя часть печи может быть разделена на два последовательных пути потока воды. Эти два параллельных пути образуются путем изменения труб первого и второго прохода вокруг печи.Как показано на рисунке (Рисунок 27), вода из экономайзера течет вверх по трубам первого прохода к выпускным коллекторам, где вода смешивается и направляется в сливные трубы. Из сливных стаканов водно-паровая смесь направляется в трубы второго прохода, откуда собирается и смешивается в коллекторе второго прохода. Затем пароводяная смесь поступает в коллекторы для труб третьего прохода, из которых состоит остальная часть испарителя. Используя два прохода, нижняя часть печи имеет вдвое больший массовый расход воды, чем верхняя часть.Благодаря коллекторам разница температур между отдельными трубками уменьшается.

Рисунок 27: Конструкция многопроходной топки

Преимущества и недостатки Прямоточные котлы (OT) имеют следующие преимущества по сравнению с другими типами циркуляции: • Котлы

OT могут использовать трубы меньшего диаметра, чем котлы на основе парового барабана из-за из-за отсутствия внутренней циркуляции. • Котлы OT имеют надежную внешнюю циркуляцию воды (зависит от насоса технологической воды) 19

•

Спиральные (рифленые) водосточные трубы более устойчивы к высыханию, чем гладкие трубы испарителя.• Котлы OT не имеют внутренней циркуляции (коэффициент циркуляции = 1) и, следовательно, для внутренней циркуляции не требуются какие-либо правила или конструкция. • Котел OT — единственный котел, способный работать при сверхкритическом давлении, поскольку не требуется разделения пара в зависимости от плотности (баллон Зульцера не используется для сверхкритических значений пара). • В котлах ОТ не используется паровой барабан, что снижает расходы котла.

Прямоточные котлы (OT) имеют следующие преимущества по сравнению с другими типами циркуляции: • • • • •

Котлы

OT требуют высокого уровня контроля воды, поскольку пар / вода проходит напрямую через котел в турбину.Котлы OT требуют сложного регулирования из-за небольшого объема воды / пара (нет буфера для изменения мощности), отсутствия парового барабана и того факта, что массовые потоки топлива, воздуха и воды прямо пропорциональны выходной мощности котла. Котлам ОТ требуется большой массовый расход 2000-3000 кг / (м2 · с) в стенках топки. Трубки со спиральными стенками дороже труб с гладкими стенками из-за более сложного процесса производства. Котлы ОТ не имеют буфера мощности из-за отсутствия парового барабана и их прямотока.

Эксплуатация Основным различием между типами прямоточных котлов традиционно является точка полного испарения в трубопроводах. Однако работа в диапазоне сверхкритического давления устраняет эту явную разницу между состояниями воды и пара, и, таким образом, котлы Sulzer и Benson одинаково работают при сверхкритическом давлении. Однако разработка привела к постоянной точке испарения и для котлов Benson (благодаря улучшенному контролю процесса), и в настоящее время режим работы прямоточного котла очень похож.Сегодня самые большие эксплуатационные различия между типами Benson и Sulzer заключаются в системе управления и процедурах нагрева. В целом, прямоточные котлы нуждаются в определенных специальных приспособлениях для процедуры нагрева и работы на малой мощности. Производство и использование бывших в употреблении котлов Котлы Benson в настоящее время в основном производятся компаниями, входящими в группу Babcock (Deutsche Babcock и др.). Котлы Sulzer в основном производятся (по лицензии) компаниями ABB Combustion Engineering, Mitsubishi, EVT, Andritz и т. Д.Котлы Рамзина можно найти в России. Большая часть новой мощности традиционных паровых электростанций основана на принципе однократного прохода, поскольку он позволяет использовать более высокое давление пара и, следовательно, более высокую эффективность использования электроэнергии. Котел Sulzer можно найти, например, на электростанции Наантали на юго-западе Финляндии (также на электростанции Муссало). Котел электростанции Мери-Пори, расположенной в западной Финляндии, основан на типе Benson. Также на электростанциях Inkoo и Haapavesi используются котлы конструкции Benson. 20

Интернет-ссылки Вот список ссылок на интересные материалы по прямоточным котлам: • • • • • •

Siemens-Westinghouse: публикации и ссылки BENSON Siemens-Westinghouse: котлы Benson BOOSTER Co.Ltd: О прямоточных котлах Mitsubishi Прямоточные котлы Babcock & Wilcox Компания: Технология сверхкритических (прямоточных) котлов (PDF) Foster-Wheeler: Прямоточные сверхкритические котлы (PDF)

Котлы с комбинированной циркуляцией Общие сведения Этот котел Тип представляет собой комбинацию котлов с регулируемой циркуляцией и прямоточных котлов. Котлы с комбинированной циркуляцией (прямоточная с наложенной рециркуляцией) могут использоваться как для работы при докритическом, так и при сверхкритическом давлении пара.На рисунке 28 показан упрощенный принцип комбинированной циркуляции. При мощности от 60 до 100% котел работает как прямоточный. При нагрузке ниже 60% котлы с комбинированной циркуляцией работают как котлы с принудительной циркуляцией, чтобы поддерживать соответствующий поток воды / пара в стеновых трубах. Самым большим преимуществом котлов комбинированного циркуляционного типа является снижение потребности в энергии насоса, так как режим работы меняется в зависимости от загрузки мощности. Основными недостатками являются затруднительное взаимодействие между насосом питательной воды и циркуляционным насосом, а также высокий уровень, необходимый для очистки воды (что необходимо для однократных котлов).

Рис. 28: Упрощенный принцип комбинированной циркуляции (горение)

Основным производителем котлов этого типа является ABB Combustion Engineering и другие компании с лицензией ABB CE. Однако Mitsubishi — практически единственная компания-пользователь лицензий за пределами США.

21

Ссылки 1.

Эса Ваккилайнен, слайды лекций и материалы по технологии паровых котлов, 2001

2.

Ахонен, В. «Хёйритекникка II». Отакустантамо, Эспоо.1978

3.

Руководство по эксплуатации котла-утилизатора, Ahlstrom Machinery Corporation 1999, CD-ROM, Andritz.

4.

Хухтинен, М., Кеттунен, А., Нурмиайнен, П., Пакканен, Х. ”Höyrykattilatekniikka”. Painatuskeskus, Хельсинки. 1994.

22

Циркуляция воды в водотрубном котле

Контекст 1

… по напряжениям вычисляются деформации ползучести для небольшого временного интервала. Полученные результаты принимаются в качестве начальных деформаций для следующего временного интервала и учитываются как фиктивные силы ползучести в узловых точках при оценке узловых смещений, а также напряжений и деформаций элементов для следующего временного шага.Процесс повторяется для каждого приращения времени, и строится кривая ползучести (рисунок 10). Это точно соответствует точной кривой, как показано на рисунке 2. Третичная стадия отмечена как начало граничных пустот и микротрещин, таким образом, разрушение трубы. Сравнивая эти две цифры, можно сделать вывод, что третичная стадия для этой конкретной трубки достигается через 26 лет. Таким образом, срок службы трубки составляет примерно 26 лет. В этом случае LMP составляет 3700. Таким образом, можно получить время разрыва. В таблице 2 показано время разрушения, соответствующее разной толщине окалины, отношение срока службы к времени разрушения и совокупная сумма.Поскольку кумулятивная сумма достигает 1 через 26 лет, срок службы составляет 26 лет с использованием этого …

Контекст 2

… водотрубных котлов, вода превращается в пар внутри трубок, а горячая газы проходят снаружи трубок. Водотрубные котлы могут работать при более высоком давлении, чем жаротрубные котлы.