КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Топочцые экраны прямоточных котлов

В прямоточных кЬтлах кратность циркуляции рабочей среды в экра­нах равна единице, в то время как при естественной циркуляции она составляет 10-20. Кроме того скорость рабочей среды при прямоточном принудительном движении примерно в 2 раза выше, чем в естественной циркуляции. Поэтому необходимое сечение для пропуска рабочей среды прямоточного котла в 20-40 раз меньше, чем в естественной циркуля­ции при той же паропроизводительности. Здесь весь поток рабочей сре­ды проходит только через 2-4 параллельных секции, называемые лента-

Ми (панелями), состоящими из 40-50 труб и имеющими каждая шири­ну 2-3 м.

Поскольку движение рабочей среды в этих экранах принудительное, то уменьшение диаметра труб за счет роста сопротивления не скажет­ся на снижении скорости движения, как это имеет место при естествен­ной циркуляции, где дальнейшее уменьшение диаметра труб менее 60 мм нежелательно. Топочные экраны прямоточных котлов выполняют из труб диаметром 32-42 мм с толщиной стенки 4-6 мм. Уменьшение диамет­ра труб по сравнению с естественной циркуляцией дает экономию ме­талла при экранировании стен топки до 30%. Однако, уменьшение диа­метра труб при сохранении массовой скорости потока требует увеличения числа параллельных труб. Оба обстоятельства: увеличение тепловой мощ­ности котла и уменьшение диаметра труб приводят к заметному увели­чению ширины ленты, а чем шире лента, тем больше влияния неравно­мерности обогрева параллельных труб, образующих ленту. Поэтому, же­лая сохранить малый диаметр труб, в мощных паровых котлах выполня­ют параллельно несколько лент (заходов), при этом ширина каждой ленты остается небольшой. Получается два-четыре параллельных потока рабочей среды с независимым регулированием расхода и температуры по каждо­му потоку.

При экранировании стен топки применяют различные схемы панелей и их расположение. В нижней радиационной части топки (НРЧ), где харак­терны высокие тепловые потоки, падающие на экраны, предпочитают при­менять вертикальные экранные панели с подъемным движением рабочей среды, обеспечивающие равномерное распределение среды по всем трубам j и надежный отвод тепла от металла (рис. 2.6, а). ;

Полная экранизация НРЧ достигается большим числом параллельных і панелей, включенных по рабочей среде последовательно. При этом появля­ются необогреваемые перепускные трубы, в которых при перемешивании! среды на выходе из всех труб устраняется тепловая разверка, но конструк­ция экрана усложняется и утяжеляется. '

Среднюю и верхнюю радиационные части топки (СРЧ и ВРЧ) часто, экранируют плоскими горизонтально-подъемными панелями, закрывающи - і ми по высоте треть стены топки или ее половину (рис. 2.6,6). Для вырав­нивания давления и температуры среды по панелям после получения опре­деленного тегшовосприятия устанавливают узел смешения рабочей среды.

Наименьшей разверкой тегшовосприятия отдельных труб в секции (ленте) и металлоемкостью отличается горизонтально-наклонная навив - 1 ка трубных лент по стенам топки, предложенная проф. J1.K. Рамзиным (рис. 2.6, в). Рабочая среда движется здесь от нижнего коллектора лен - j ты до верхнего, многократно опоясывая топочную камеру. Такая навив - і ка имеет минимальное количество коллекторов, исключается переброс,

Б)

Рис. 2.6. Схемы экранирования стен в прямоточных котлах: а — вертикальные экран­ные панели НРЧ; 1 — подвод воды; 2 — раздающий коллектор; 3,4,5 — фронтовые, боковые и задние настенные панели; 6 — опускной смесительный коллектор; 7 — черсиускные трубы; б — панели с горизонтально-подьемным движением в СРЧ; I — коллектор; 2,3 — нижняя и верхняя секции панели; 4 — уравнительный (промежу - 1 очный) коллектор; в — развертка топочного экрана котла с навивкой Рамзина; 1 — 'Подпой коллектор; 2 — выходной коллектор.

Среды вне зоны обогрева сверху вниз, она имеет гидравлически устой - чивые характеристики движения при любом рабочем давлении. Основ­нім се недостатком является невозможность конструктивного выполне - ния в виде готовых плоских настенных панелей, необходимость выпол­нения большого числа сварных стыков труб при монтаже. Эти обсто­ятельства ограничивают применение данной схемы на мощных паро - Rbix котлах.

Газоплотные сварные экраны (рис. 2.2, б) находят широкое применение в современных конструкциях котлов, они имеют на 10-15% меньшую мас­су металла на единицу лучевоспринимающей поверхности по сравнению с гладкотрубными. Шаг труб здесь увеличен до S = (1,4 - f-1,45)d, так как между трубами ввариваются проставки шириной 14-16 мм, соответственно сокращается число труб, а суммарное сечение их подбирают по условиям обеспечения необходимой массовой скорости рабочей среды. Эти экраны находятся в лучших условиях работы, так как часть поглощенного плав­никами (проставками) тепла передается тыльной стороне труб благодаря растечке, что превращает эту часть труб в активную поверхность нагре­ва. В таком экране исключен выход отдельных труб из плоскости экрана и ухудшение по этой причине их температурного режима.

С целью уменьшения периметра топки газоплотные топочные экраны проектируют на повышенную удельную паропроизводительность фронта — 22-35 кг/с пара на 1 м ширины топки (при мощности котла 300-800 МВт). При этом глубину топочной камеры несколько увеличивают, приближая к, квадратному сечению топки, имеющему при одинаковых теплонапряжениях минимальный периметр. В негазоплотных топках удельная паропроизводи­тельность фронта на 12-15% меньше, а отношение ширины к глубине топки около 2:1.

Особенно велико требование высокой плотности в котлах, работа­ющих под наддувом, в которых значительно давление продуктов сгора­ния в топочной камере. Обеспечение плотности в потолочном экране та­ких котлов представляет наибольшие трудности в связи с тем, что че­рез него проходит к коллекторам огромное количество труб от паропе - регревательных поверхностей нагрева. Поэтому над потолочным экраном помещают вторую ограждающую стенку, так называемый «шатер» (см. рис. 2.7, а). Все пароперебросные трубы между отдельными пакетами пе-

Рис. 2.7. Газоплотный паровой котел СКД и его узлы уплотнения: а — общий вид кот­ла; 1 — топка; 2 — горелки; 3 — узел разъема экранных панелей; 4 — уплотпительный верхний короб (шатер); 5 — ширмовая поверхность перегревателя; 6 — конвективная поверхность пароперегревателя; 7 — потолочный экран; 8 — пояс жесткости экранов; 9 — колонны котла; б — узел разъема экранных панелей; 1 — газоплотный экран; 2 — смесительный коллектор; 3 — уплотняющий металлический короб с тепловой изоляцией; в — узел уплотнения прохода труб через стенку; 1 — отводящая труба; 2 — выводная камера; 3 — і ерметизпрующая пластина; 4 — сильфон; г — соединение шатра со стеной топки; 1 — газоплотный экран; 2 - коллектор; 3 — подвеска экрана; 4 — сильфонный компенсатор; 5 — гофрированная пластина; 6 — стенка шатра топки; 7 — обмуровка топки.

Котельные установки

Регревателя находятся внутри «шатра». «Шатер» находится под давлени­ем воздуха после дутьевого вентилятора, поэтому неплотность в прохо­де труб поверхностей нагрева через потолок не приводит к загазован­ности объема «шатра». Более совершенные уплотнения должны иметь отводящие трубы на выходе из «шатра», но их число незначительно и они выводятся через специальные сильфонные уплотнения, показанные на рис. 2.7, в.

Наиболее ответственным узлом при выполнении газоплотного - экра­на является уплотнение мест вывода труб из топки. На стыке НРЧ, СРЧ и ВРЧ при смешении рабочей среда, поступающей из отдельных панелей, выполняют закрытые стальные короба, внутри которых помещают смеси­тельные коллекторы (рис. 2.7,5). Кроме того, щели между трубами в зоне сопряжения панелей дополнительно закрывают приварными гребенчатыми проставками.

Потолочный экран выполняют из отдельных блоков газоплотных пане­лей. Для прохода труб ширм, подвесных труб конвективных пакетов в пото­лочных панелях специальной разводкой труб образуют отверстия, а места дохода уплотняют. Соединение «шатра» со стенами топочной камеры, учи­тывая тепловые расширения, выполняют через компенсатор (рис. 2.7, г).-

Камеры интенсивного горения твердого топлива (при обеспечении жидкого шлакоудаления), циклонные топки, ограждают футерованными экранами (рис. 2.2, г, д).

Для создания футерованного экрана приваривают к трубам контактной или дуговой сваркой шипы (прутки) диаметром 10 и высотой 15-25 мм. •Шипы являются каркасом для крепления набивной массы из огнеупорного материала, отводящим от нее тепло к экранным трубам. Набивная мас­са в несколько раз уменьшает тепловосприятие экранов. Вместе с тем ее теплопроводность должна быть достаточной для отвода воспринимаемого излучения и исключения перегрева футеровки, когда последняя начинает' быстро разрушаться.

В качестве новых типов ошиповки применяют оребрение (спиральной накаткой металлической ленты шириной 10-20 мм по наружной поверхно­сти труб). Накатанные трубы чрезвычайно стойки, технологичны, хорошо, удерживают набивную массу и удобнее при ремонте экранов.