Котельные установки

Однобарабанные радиационные паровые котлы с естественной циркуляцией

В 30-х годах в котлостроении наметились следующие тенденции:

Сокращение количества барабанов в котлах вначале до двух, а затем до одного;

Сокращение конвективных поверхностей нагрева и переход к радиаци­онным;

Вынос спускных труб за пределы газохода;

Использование поперечного омывания конвективных поверхностей на­грева;

Увязка котла и топки в единое целое;

Переход к П-образной компоновке;

Повышение параметров пара.

Многобарабанные котлы были чрезвычайно металлоемки, громоздки. Снижение количества барабанов снижало расход металла, а следовательно, и стоимость котлоагрегата.

Радиационный теплообмен, при котором тепло горящего факела переда­ется поверхностям нагрева за счет прямого излучения, обладает существенным преимуществом. При этом тепловое напряжение поверхностей нагрева увели­чивается в 10 раз.

Следовательно, радиационная поверхность нагрева во много раз эффек­тивнее, чем конвективная. По этой причине стены топочной камеры начали покрывать экранными поверхностями нагрева.

С повышением давления кратность циркуляции снижается. Поэтому для обеспечения надежной циркуляции опускные трубы начали выносить за пре­делы газохода.

При поперечном омывании труб коэффициент теплоотдачи значительно выше, чем при продольном. Поэтому начали широко использовать поперечное омывание труб в конвективных поверхностях нагрева.

Если раньше топочная камера была почти не связана с котлом, то при переходе к радиационным котлам, в которых стены топочной камеры сплошь покрыты экранами, котел и топка превратились в одно целое (рис. 15.9).

Переход к пылевидному сжиганию топлива привел к значительному увеличению объема топочной камеры и ее высоты. С такой топочной камерой очень хорошо компонуется вертикальная конвективная шахта, в которой раз­мещаются конвективные поверхности нагрева (водяной экономайзер и возду­хоподогреватель). В верхней части топочная камера соединяется с конвектив­ной шахтой горизонтальным газоходом, в котором обычно располагается па­роперегреватель. Такая компоновка называется П-образной. Она дает возмож­ность:

Развить мощную топочную камеру, достаточно глубоко снизить темпе­ратуру газов перед конвективным пучком;

В конвективной шахте разместить водяной экономайзер и воздухоподог­реватель;

С помощью нижнего отвода газов расположить дымососы внизу.

Это вызвало переход на строительство однобарабанных котлов с естест­венной циркуляцией высокого давления. В этих котлах барабан играет роль паросборника и питает всю радиационную систему (рис. 15.9).

Для увеличения коэффициента теплоотдачи от газов к стенке увеличи­вают скорость газов. Но повышению скорости газов ставит предел золовой из­нос труб. Кроме того, с повышением скорости газов растет сопротивление, а, следовательно, и расход энергии на собственные нужды (привод дымососа).

Широкое использование радиационного теплообмена привело к по­вышению температуры подогрева воздуха. Подогрев воздуха дает возмож­ность повысить как эффективность сжигания топлива, так и пирометрический уровень в топке (температуру газов в топочной камере). Это влечет за собой увеличение количества тепла, передаваемого радиацией в топке,
а следовательно, и дальнейшее увеличение эффективности использования ра­диационных поверхностей нагрева.

Вместе с развитием котельных систем увеличивается и единичная мощ­ность котлоагрегатов. При этом значительно возрастает и ширина котла. По­следнее приводит зачастую к неравномерности распределения температур и скоростей по ширине газохода, а следовательно, и к неравномерному распре­делению тепловосприятия поверхности нагрева и к неравномерному золовому износу труб.