Расчет котлов и котельных установок

КОМПОНОВКА, ТЕПЛОВАЯ СХЕМА И ЗАДАЧИ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

Компоновка котла — взаимное расположение его ра­диационных и конвективных газоходов (рис. 112). Котлы имеют П-, Т-, U-, башенную и многоходовую компоновки. В отечествен­ной энергетике наибольшее распространение получили П - и Т - образные компоновки (рис. 112, а, б). Топка в них занимает подъ­емный (радиационный) газоход. В соединительном (горизонталь­ном) и опускном (конвективном) газоходах расположены перегре­ватели, экономайзеры, выносные переходные зоны, трубчатые воздухоподогреватели. Для котлов типа Е возможна компоновка с совмещением стен радиационного и конвективного газоходов. Преимуществом П - и Т-образных компоновок является возмож­ность размещения тяжелого тягодутьевого оборудования на нуле­вой отметке. В результате каркас котла или здания освобождается от вибрационных нагрузок, возникающих при работе дымососов и вентиляторов. Для очистки поверхностей нагрева, расположен­ных в опускном газоходе, от загрязнений может быть применена дробеочистка.

П-образная компоновка, по сравнению с Т-образной, позволяет получить несколько меньшую в плане площадь котельной ячейки, металлоемкость каркаса и расход теплоизоляции на обмуровку, более простую схему трассировки паро - и водопроводов. Благо­даря меньшей поверхности стен опускного конвективного газо­хода облегчается его газоплотное исполнение.

Основным недостатком П-образной компоновки является су­щественная неравномерность полей концентрации золы и ско­рости в конвективном газоходе при повороте потока газов. С уве­личением высоты соединительного газохода эта неравномерность возрастает. В связи с этим для твердых топлив область примене­ния П-образной компоновки ограничена паропроизводитель­ностью котла D С 1000 т/ч, а при многозольных и абразивных топливах D 420-^670 т/ч.

Т-образная компоновка при такой же, как у П-образной ком­поновки, средней скорости газов позволяет вдвое уменьшить высоту соединительного газохода и снизить тем самым неравномерность полей скорости и концентрации золы после поворота потока. При этом несколько сокращается высота котла и соответственно здания котельной. Облегчаются условия компоновки поверхно­стей нагрева перегревателей и экономайзера. Область приме-

Цени я — пылеугольные 3s 670 т/ч.

Башенная компоновка (рис. 112,в) наиболее эффективна при сжигании под наддувом газа, мазута и многозольных углей. Отли­чается удобством обслуживания горелок и минимальными (в плане) размерами котельной ячейки. Скоростные и золовые поля равно­мерны по сечению газохода, нет зон с повышенным локальным аб­разивным износом труб ввиду отсутствия поворота потока про­дуктов сгорания. К недостаткам следует отнести: резкое увеличе­ние высоты котла; усложнение монтажа; наличие ничем не за­нятого опускного газохода большой длины и размеров; дополни­тельные статические и динамические нагрузки от тяго-дутьевых машин на каркас котла; несколько большую протяженность паро - и водопроводов. Очистка поверхностей нагрева от загрязнений водяная или паровая. Такую компоновку применяют для котлов паропроизводительностью D < 300 т/ч или D ^ 500 т/ч.

Многоходовая компоновка (рис. 112, г) котла является кон­структивно более сложной и оправдана лишь при сжигании много­зольных низкокалорийных топлив типа сланцев.,

U-образная компоновка (рис. 112,5) позволяет создать усло­вия хорошего заполнения топки факелом. Вследствие низког" расположения перегревателей протяженность паропроводов д турбины минимальна. К недостаткам такой компоновки следуе отнести то, что дымососы, вентиляторы крепятся к каркасу котла, топливо необходимо подавать на большую высоту. U-образная ком­поновка применяется на котлах паропроизводительностью D << « 670 т/ч.

Тепловая схема котла — совокупность технических решений по последовательности расположения в газовом тракте поверхно­стей нагрева, организации движения в них продуктов сгорания, рабочего тела, воздуха и выбору способа регулирования темпера­туры перегрева пара.

На рис. 113 приведены тепловые схемы котлов с естественной циркуляцией и прямоточного на сверхкритическое давление пере-

3 U 5 6

1 /____ JL

U

В в

Гретого пара для различных топлив. Из приведенных данных видно, что тип котла, рост параметров пара, наличие промежуточ­ного перегрева, число ступеней подогрева воздуха оказывают су­щественное влияние на тепловую схему. На размещение поверх-

176

Ностей нагрева, температурный уровень в них газов влияют свой­ства топлива и условия работы труб. Определенное влияние ока зывает и принятый способ поддержания постоянства температуры, перегрева. і

Тепловой расчет котла может быть двух видов: конструктор-; ский и поверочный. Различие между ними заключается в целях, исходных и искомых величинах.

При конструкторском расчете в соответствии с принятой теп­ловой схемой котла искомой является площадь поверхности на­грева. При этом из условия надежной и экономичной работы котла и каждого его элемента принимаются температуры продуктов сго­рания (газов) рабочего тела и воздуха. Предварительно задается компоновка трубных поверхностей нагрева (продольный Sx и по­перечный S2 шаг, диаметр d трубы), скорости газа шг, воздуха ш„, массовая скорость рабочего тела рw.

Результаты конструкторского расчета служат исходными дан­ными для проведения прочностных, аэродинамических и гидравли­ческих расчетов, выбора вспомогательного оборудования.

При поверочном расчете котла промежуточные температуры таза и рабочего тела, включая температуру Фух уходящих газов и tTn горячего воздуха, неизвестны. Величиной 'дух предвари­тельно задаются. Затем рассчитывают воздухоподогреватель, топку, пароперегреватели, экономайзер. При двухступенчатом подогреве воздуха рассчитывают последовательно первые ступени воздухоподогревателя, экономайзера и вторую ступень воздухо­подогревателя.

Полученная температура газов перед воздухоподогревателем не должна отличаться больше, чем на ±10 °С от принятой темпе­ратуры. В противном случае расчет повторяется с новым приня­тым значением

Поверочный и конструкторский расчеты ведутся в соответст­вии с нормативным методом расчета котлов.