Котельные установки

Вертикально-водотрубные котлы

В этих конструкциях трубы присоединяют непосредственно к барабану без промежуточных камер. Они являются основой энергетики страны, получи­ли широкое распространение на электростанциях, в промышленности и вод­ном транспорте. Характеризуются большим углом наклона труб к горизонту.

Преимущества вертикально-водотрубных котлов:

1) максимальное использование площади котельной;

2) хорошая органиация внутрикотловых процессов (надежная циркуля­ция: большой движущий напор циркуляции и меньшие гидравлические сопро­тивления ввиду отсутствия камер);

3) высокая удельная паропроизводительность;

4) надежная и безопасная работа.

Виды вертикально-водотрубных котлов:

Барабанные котлы с естественной циркуляцией;

Барабанные котлы с принудительной циркуляцией.

Вертикально-водотрубные котлы выполняли с прямыми и с гнутыми трубами. Первые вертикально-водотрубные котлы появились до внедрения во - доподготовки. Трубы должны были быть прямыми для облегчения процесса их очистки от загрязнений. В России котлы с прямыми трубами применялись двух видов:

1) двухбарабанные;

2) четырехбарабанные.

Эти котлы представляют жесткую конструкцию. При прогреве первый пучок (при четырехбарабанной конструкции) удлиняется больше, чем второй. Возникали напряжения.

Прямые трубы располагали коридорным порядком. Эти прямые трубы были ввальцованы в штампованные плиты, имеющие уступы. Назначение - из­бежать косой вальцовки.

Нижние барабаны снабжены периодической продувкой. Верхние барабаны опирались на каркас, а нижние с системой кипятильных труб оказы­вались подвешенными к верхнему барабану. Выпускали на давление от 1,2 до 1,7 МПа.

Достоинства (по сравнению с предыдущими):

1) меньше габариты и больше паропроизводительность по сравнению с горизонтально-водотрубными;

2) отсутствие дорогих и сложных камер и секций;

3) удобство компоновки с пароперегревателем;

4) легкость внутреннего осмотра и очистки от накипи прямых труб (при современном состоянии водоподготовки это уже не является преимуществом);

5) легкая замена труб при ремонте.

Недостатки:

1) в двухбарабанных котлах циркуляция была неудовлетворительной. При форсировках опускной пучок сильно прогревался, в нем начиналось паро­образование, поэтому требовалось дополнительное устройство опускных труб, расположенных вне кладки;

2) в четырехбарабанных котлах большая жесткость конструкции вслед­ствие наличия штуцеров;

3) трудность и дороговизна изготовления штампованных плит с плоски­ми уступами;

4) ненадежное соединение этих плит с основным телом барабана;

5) вследствие наличия плоских уступов в штампованных плитах они об­ладали малой механической прочностью, что не давало возможности увели­чить давление (Р = 1,7-1,8 МПа);

6) значительная металлоемкость вследствие большого числа барабанов;

7) ограниченные размеры штампованной плиты не давали развивать по­верхность нагрева.

Позже перешли к строительству котлов с изогнутыми трубами (когда достигли успехов в химводоочистке и отпала необходимость в механической очистке труб от накипи). Применение изогнутых труб дало возможность уве­личить толщину пучка труб, а не ограничивать его диаметром барабана.

Изогнутые трубы обычно подводят по радиусу, перпендикулярно поверхности.

Рис. 15.8. Трехбарабанный котел JIM3 150/180 т/ч

Развитие вертикально-водотрубных котлов шло по следующему пути: сокращение числа барабанов, что снизило стоимость и металлоемкость; увеличение доли радиационного теплообмена (подогрев воздуха и раз­витие радиационных поверхностей нагрева); интенсификация теплоотдачи конвекцией; применение высокого подогрева воздуха; повышение мощности и экономичности; снижение веса и стоимости.

Чертеж трехбарабанного котла с гнутыми трубами и естественной цир­куляцией представлен на рис. 15.8.