Топливо и котельные установки

Вертикально-водотрубные котлы

Вертикально-водотрубные котлы отличаются вертикальным расположением кипятильных труб, обеспечивающим этой системе котлов ряд преимуществ по сравнению с горизоиталыю-водо - трубными. Этими преимуществами являются:

А) лучшие условия циркуляции в котле;

Б) возможность компоновки топок с достаточно развитым объемом для сжигания низкосортных топлив;

В) меньшая удельная площадь пола, необходимая для разме­щения, котла;

Г) большая экономичность котла;

Д) меньшая затрата металла на изготовление котла.

Все эти преимущества явились причиной того, что вертикаль­но-водотрубные «котлы нашли большое распространение в отопи­тельно-производственных установках и новые конструкции котлов разрабатываются и выпускаются, как общее правило, исключи­тельно с вертикальным расположением кипятильных труб.

Ниже описаны некоторые конструкции вертикально-водотруб­ных котлов, из числа приведенных в табл. 11 (см. стр. 116—117).

Вертикально-водотрубные котлы типа ДКВ. Котел типа ДКВ (рис. 33) имеет два барабана, расположенные перпендикулярно к его фронту. Нижний барабан 2 короче верхнего 1. Барабаны соединены между собой двумя пучками кипятильных труб диа­метром 51/46 мм. Задний пучок 4 является опускным, передний 3— подъемным. На боковых стенках топки расположены экран-

/ — верхний барабан: 2 — ннжний барабан; <? — передний пучок труб; 4 — задний пучок труб; 5 —экранные трубы; 5 —кирпичная перегородка; 7 — чугунная перегородка; 8 — колосниковая решетка.

Разрез по 1-І

---- 5210 -------

Ные трубы 5; нижние концы труб боковых экранов присоединены к боковым коллекторам; верхние концы развальцованы в верх­нем барабане. Коллекторы боковых экранов питаются водой как из нижнего барабана, так и из верхнего по необогреваемой трубе.

При горении топлива на колосниковой решетке в экранных трубах появляется и поддерживается циркуляционный подъем­ный поток пароводяной смеси; вода из барабанов котла при этом поступает в коллекторы экранов, а затем — в экранные трубы, где происходит ее частичное испарение. Из экранных труб паро­водяная смесь попадает в водяное пространство верхнего бара­бана, где происходит сепарация пара от воды.

Между первым и вторым рядом кипятильных труб котла устанавливается кирпичная перегородка 6. Задний и передний пучки кипятильных труб разделены друг от друга чугунной пере­городкой 7. Дымовые газы, выходящие из топки, проходят попе­речным потоком первый газоход котла, затем поворачивают на 180° и из второго газохода удаляются в боров котла.

Котел оборудован колосниковой решеткой 8 с механическими или пневматическими забрасывателями.

Котел транспортабелен; его можно доставлять на место уста­новки в совершенно собранном виде на железнодорожных плат­формах. Обмуровкой котла может быть или кирпичная кладка, пли легкая теплоизоляция, обшитая стальными листами.

Вертикально-водотрубные котлы типа КРШ. Котлы этого гипа (рис. 34) имеют поперечно расположенные барабаны / и 23 соединенные слегка наклонным пучком кипятильных труб диа­метром 51/46 мм. Нижний барабан устанавливается на опорные подушки 3; вся система котла при нагревании имеет возможность свободного термического расширения вверх.

Котел приспособлен для размещения в барабане устройств янутрикотловой обработки воды.

К недостаткам рассматриваемой конструкции котла, как и типа ДКВ, относится односторонний отвод газов из топки по всей ее высоте (по борову 4).

Вертикально-водотрубные котлы типа ВВД. Как показано на рис. 35, оси верхнего и нижнего барабанов котла типа ВВД находятся в одной вертикальной плоскости; поэтому кипя­тильные трубы котла диаметром 76/70 мм расположены верти­кально.

Дымовые газы выходят в котельный пучок с одной стороны топки и омывают трубки пучка поперечным потоком.

Вертикально-водотрубные котлы Таганрогского завода «Крас­ный котельщик». Таганрогский завод «Красный котельщик» (ТКЗ), являющийся одним из крупнейших котлостроительных заводов СССР, приступил к выпуску серии котлов малой произ­водительности— от 2 до 10 т/час, предназначенных для внедре-

Нйя б малую энергетику, в том числе и в отопйтельно-гфоизвоА - ственные котельные установки.

Котел (рис. 36) состоит из двух барабанов: верхнего 1 и нижнего 2, соединенных между собой тремя пучками вертикаль­ных кипятильных труб диаметром 60/55 мм. Между некоторыми рядами труб выложены вертикальные перегородки, предназна­ченные для направления движения дымовых газов и лучшего омывания ими поверхности нагрева котла. Как видно из ри­сунка, на задней стенке топки расположены кипятильные трубы, а передняя стенка и потолок топки экранированы трубами 3. Конструкция котла допускает, в случае надобности, экранирова­ние и боковых стенок топки.

Нижний барабан опирается на каркас котла. Конструкция допускает при нагреве свободное расширение котла вверх.

Важно отметить, что в конструкции предусмотрено устройство для термической внутрикотловой обработки питательной воды, предложенное проф. В. А. Голубцовым и инж. Г. А. Бурковым, удостоенных Сталинской премии за разработку и внедрение этого устройства.

Сущность процесса термической внутрикотловой обработки воды состоит в том, что питательная вода, подаваемая по тру­бе 69 поступает в так называемый каскадный реактор 7, располо­женный в паровом пространстве барабана котла; в этом реак­торе происходит нагрев воды с выпадением солей жесткости. Вода из реактора опускается по необогреваемой трубе 8 в ниж­ний барабан котла; в последнем происходит отстой шлама, со­держащегося в воде. Таким путем осуществляется умягчение питательной воды, поступающей в котел.

Котлы Таганрогского завода «Красный котельщик» имеют хорошо развитый объем топки, в результате чего работают с от­носительно небольшим теплонапряжением топочного объема.

Вследствие довольно большой высоты каркаса и верхнего вывода газов из топки котлы ТКЗ удачно компонуются с механи­зированными топками. Вместе с тем котлы ТКЗ отличаются по­вышенным удельным объемом воды на 1 т/час паропроизводи - тельности, что обеспечивает хорошую приспособляемость к работе при частых изменениях расхода пара потребителями.

Котлы рассматриваемой системы имеют довольно высокий удельный вес металла на 1 т/час паропроизводительности. Это объясняется наличием развитых хвостовых поверхностей нагрева, предназначенных для снижения температуры уходящих газов, а следовательно, для повышения экономичности работы котла.

Конструкция котла обеспечивает предотвращение накопления летучей золы на поверхностях нагрева и в газоходах котла.

Вследствие перечисленных особенностей можно считать, что котлы этого типа должны получить распространение в отопи­тельно-производственных котельных установках.

Жаротрубные котлы

Выше мы ознакомились с конструкциями паровых котлов, в которых внутри труб протекает вода, а снаружи — отдающие теплоту дымовые газы. Жаротрубные котлы являются прототи-

Пом другой системы, в которой внутри труб проходят дымовые газы, а наружная поверхность труб обмывается водой.

Жаротрубные котлы ввшускаются с одной жаровой трубой (одножаротрубные котлы) или с двумя жаровыми трубами

(двухжаротрубные котлы). Конструкция двухжаротрубного котла, Таганрогского завода «Красный котельщик», рассчитанная на паропроизводительность 2 т/час при рабочем давлении пара в 8 ати9 представлена на рис. 37. Котел состоит из сварного ци­линдрического барабана 2 диаметром 2200 мм, внутри которого установлены две жаровые трубы /, соединенные с днищами котла. Топка или размещается внутри жаровых труб, или же вы­полняется в виде выносной. Дымовые газы из топки отводятся горизонтально и поступают в жаровые трубы, затем возвра­щаются по второму боковому газоходу к фронту котла, после чего проходят третий (боковой) газоход котла и уходят в боров. Таким образом, дымовые газы передают тепло воде как внутри, так и снаружи корпуса котла. Это является важным преимуще­ством конструкции. Из всей поверхности нагрева котла наиболь­шая тепловая нагрузка приходится на жаровые трубы.

В верхней части барабана 2 размещается сухопарник 3, на котором устанавливаются предохранительный клапан 4 и паро­вой запорный клапан 5, а также устраивается лаз для возмож­ности проникновения внутрь барабана котла для его осмотра и чистки. Корпус котла покоится на чугунных опорах 6У из которых задняя опора неподвижная, а остальные — подвижные, чем обес­печивается возможность температурного расширения корпуса котла.

Во время работы котла температура стенок жаровых труб выше температуры стенок корпуса; поэтому жаровые трубы должны получить большее удлинение, чем барабан. Для того чтобы в жаровых трубах не возникали по этой причине термиче­ские напряжения, трубы снабжают кольцами или же изготовляют волнистыми.

Жаротрубные котлы доступны для очистки и внутреннего осмотра, не требовательны к качеству питательной воды и обла­дают большим водяным объемом на 1 т/час паропроизводитель - ности котла, составляющим около 10 мР/т/час. Таким образом, эти котлы приспособлены к работе с резко переменным потре­блением пара.

Однако эти достоинства конструкции слишком незначительны по сравнению с ее недостатками. В котле не обеспечена сколько - нибудь надежная циркуляция воды; поэтому паронапряжение поверхности его нагрева не может превосходить 20—30 кг/м2часу а при больших паронапряжениях появляется опасность повреж­дения жаровых труб. Расход металла на изготовление котла весьма значителен, достигая 9 т на 1 т/час вырабатываемого пара, тогда как у ранее рассмотренных водотрубных котлов про­изводительностью 2 т/час удельный расход металла не превы­шает 5 г на 1 т/часу т. е. меньше чем у жаротрубного котла в 1,8 раза. Жаротрубные котлы занимают большую площадь пола котельной и не транспортабельны. Большой водяной объем также не является большим преимуществом, так как в современ­
ных укрупненных отопительно-производственных котельных уста­новках потребление пара изменяется не столь резко.

Жаротрубные котлы плохо приспособлены для применения ьизкосортных топлив. Растопка и расхолаживание их осуще­ствляются весьма медленно. Вследствие всех этих причин жаро­трубные котлы вытесняются более совершенными конструкциями.

Одним из наиболее эффективных методов модернизации уста­новленных жаротрубных котлов, а также других старых кон­струкций, является снабжение их топочными экранами. Экранные трубы присоединяют к котлу или же из них составляют самостоя­тельный циркуляционный контур с принудительной циркуляцией воды при помощи насоса. В целях увеличения топочного объема устраивают выносные топки. Кроме того, за котлами устанавли­вают водяные экономайзеры. Все эти мероприятия повышают производительность и экономичность работы этих котлов.

Котлы с дымогарными трубами

В котлах этого типа дымовые газы проходят внутри труб не­большого диаметра, называемых дымогарными. К этой категории

Относятся вертикальные котлы с дымогарными трубами, а также паровозные и локомобильные котлы паровозного типа.

Разрез по І1-П

ЙЩР »8 ии

Разрез по 1-1

Рис. 40. Вертикально-цилиндрический котел типа Шухова-Сарафа.

Рис. 41. Комбинированный вертикальный котел инж. Добрина.

Внутри вертикального цилйндрИческого корпуса котла типа ВК-1 (рис. 38) имеются две головки — нижняя и верхняя, в днищах которых развальцованы 20 дымогарных труб диамет­ром 76/63 мм.

Котел изготовляется на рабочее давление 8 ати; поверхность нагрева его равна 12 м2. Паронапряжение поверхности нагрева равняется 12—15 кг/м2час.

Конструкция модернизированного котла типа ВК-1 М (рис. 39) отличается от только что описанной тем, что в ней применяются дымогарные трубы диаметром 51/46 мм. В результате этого удельная затрата металла на изготовление котла несколько уменьшена.

Вертикальные котлы с дымогарными трубами выпускаются заводами с величиной поверхности нагрева до 40 м2. Их досто­инство заключается в компактности, малых габаритах, отсутствии обмуровки и в транспортабельности. Они применяются в неболь­ших котельных установках (например, при дезокамерах) и на па­ровых экскаваторах.

Котлы имеют ряд недостатков: неприспособленность топки для сжигания низкосортного топлива, малый к. п. д., трудность очистки поверхности котла от накипи, частые течи в местах валь­цовки труб.