Судовые паропроизводящие установки
Прямоточные паровые котлы
Прямоточными паровыми котлами называют такие котлы, у которых в испарительных поверхностях нагрева рабочее тело (вода, пароводяная смесь и пар) совершает принудительное однократное движение, За один прямой ход, без кругового движения по замкнутому контуру, вода полностью превращается в перегретый пар, Таким образом кратность циркуляции в прямоточных котлах равна единице:
К = 6щ_ = 1 О,
ПЕ
|
Участок участок участок |
Простейший одновитковый прямоточный котел представляет собой обогреваемую горячими газами трубу в один конец которой подается питательная вода, а из другого конца отбирается перегретый пар (рис. 10):
На экономайзерном участке котла происходит подогрев поступающей питательной воды до температуры насыщения, на испарительном - испарение воды, и на перегревателъном - дальнейшее повышение температуры образовавшегося из воды пара (перегрев пара).
Отличием прямоточных котлов от котлов с ЕЦ является то, что экономайзерный, испарительный и пароперегревательный участки четко не разделены между собой, а их протяженность зависит от нагрузки котла. При уменьшении температуры газов или увеличении расхода питательной воды границы экономайзерного и испарительного участков смещаются вправо (по схеме) и их длина увеличивается; при увеличении нагрузки котла или уменьшении расхода питательной воды - смещаются влево, и их длина уменьшается.
Паропроизводительность одновиткового котла (состоящего из одной трубы) обычно не превышает значения 10 т/ч, так как дальнейшее ее увеличение связано с резким возрастанием гидравлических сопротивлений
И, как следствие, со значительным увеличением мощности и массогабаритных показателей питательного насоса. Для обеспечения больших значений паропроизводительности все мощные прямоточные котлы выполняются многовитковыми.
В многовитковом прямоточном котле (рис. 11) питательная вода поступает в раздающий коллектор небольшого диаметра (100 ^ 150 мм), откуда распределяется по нескольким параллельно включенным и обогреваемым газами виткам. После испарения и перегрева в трубах поверхностей нагрева образовавшийся пар поступает в смесительный
|
|
|
А |
|
Яг |
|
РК |
|
Рис. 11. К принципу действия многовиткового прямоточного котла. |
Опв - подача питательной воды; БПЕ - отбор перегретого пара; Яг - теплота продуктов сгорания; РК - раздающий коллектор; СК - смесительный коллектор; ГСК - главный стопорный клапан.
(собирающий) коллектор, откуда через главный стопорный клапан отбирается на потребители.
С целью обеспечения большей компактности поверхности нагрева прямоточного котла, все параллельно включенные витки выполняют в виде змеевиков. Змеевиковые поверхности нагрева очень хорошо вписываются в газоходы, что позволяет придавать прямоточным котлам практически любую форму, удобную с точки зрения размещения в котельном отделении.
Конструктивная схема многовиткового прямоточного парового котла и принцип его действия показаны на рис. 12.
Питательная вода с помощью питательного насоса подается в раздающий коллектор экономайзера, где распределяется по нескольким параллельно включенным змеевикам трубного пучка экономайзера. В экономайзере вода нагревается до температуры меньшей, чем температура насыщения при данном давлении на 30 ^ 40 0С, и собирается в смесительном коллекторе. Из смесительного коллектора экономайзера подогретая вода по перепускной трубе подается в раздающий коллектор испарительной части, откуда распределяется по параллельно включенным виткам, образующим экранную поверхность нагрева и ограничивающим топочное пространство. В верхней части топки из сплошного экрана витки переходят в змеевики прореженного пучка труб испарительной части котла. Слегка перегретый пар, образовавшийся в испарителе, собирается в смесительном коллекторе и по внешней перепускной трубе поступает в раздающий коллектор пароперегревателя. При движении пара по змеевикам пароперегревателя происходит дальнейшее повышение его температуры. Перегретый пар собирается в выходном коллекторе котла, откуда через главный стопорный клапан направляется на потребители.
|
/ * |
|
± |
|
ДГ |
|
Пн |
|
В |
|
Пв |
|
20 |
|
^ ЭК ГСК ©XI—► 6 ВПЕ |
|
( |
|
( |
|
( |
|
5 |
|
4 |
|
ИСП{ |
|
1 - раздающий коллектор экономайзера; 2 - смесительный коллектор экономайзера; 3 - раздающий коллектор испарительной части; 4 - смесительный коллектор испарительной части; 5 - раздающий коллектор пароперегревателя; 6 - смесительный коллектор пароперегревателя; ПН - питательный насос; ГСК - главный стопорный клапан; ЭК - экономайзер; ИСП - испарительная часть котла; ПП - пароперегреватель; Э - экранная часть испарительной поверхности нагрева; Т - топка котла; Тл - подача топлива; В - подача воздуха; ДГ - отвод дымовых газов; вЯ5 - подача питательной воды; Бпе - отбор перегретого пара; Многовитковые прямоточные котлы могут обеспечивать большие паропронзводительности и высокие параметры пара. Они компактны, маневренны, легко вписываются в габариты котельного отделения. Основными преимуществами прямоточных котлов по сравнению с водотрубными котлами с ЕЦ являются: - отсутствие больших и тяжелых коллекторов; - относительная свобода при компоновке поверхностей нагрева применительно к габаритам и форме котельного отделения; - более высокие допускаемые тепловые нагрузки в топке и конвективных поверхностях нагрева за счет принудительного движения рабочего тела; - более высокая степень использования поверхности нагрева, так как отсутствуют неомываемые газами (теневые) участки труб; - повышенная маневренность из-за малой теплоаккумулирующей способности (малого объема воды и металлоконструкций) котла; - малые массогабаритные показатели и высокий КПД. К недостаткам прямоточных котлов относятся: - невысокая надежность при работе на пониженных нагрузках из-за гидродинамических расстройств контура принудительной циркуляции; |
- дополнительные затраты энергии питательным насосом на преодоление гидравлических сопротивлений в пароводяном тракте котла;
- очень сложная автоматизация котла, особенно в части поддержания заданных давления и температуры перегретого пара и обеспечения синхронного изменения расходов топлива, воздуха и питательной воды;
- неспособность котла выдавать одновременно насыщенный и перегретый пар;
- необходимость использования для растопки прямоточного котла специального растопочного сепаратора с системами и арматурой, что значительно усложняет установку;
- высокие требования, предъявляемые к качеству питательной воды, из-за выпадения и отложения солей в зоне ухудшенного теплообмена в условиях отсутствия продувания и внутрикотловой обработки воды.
|
4 |
Т /» и и и
