КОНСТРУКЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ.

Барабанные котлы с естественной циркуляцией. На рис. 18.7 изображены газомазутный котел марки ТГМ-84Б про­изводительностью 420 т/ч при давлении вырабатываемого пара 13,7 МПа (140 кгс/см²) и температуре 560 °С. Этот котел имеет сравнительно небольшие размеры (высота до оси барабана всего 28,7м). Топка котла разделена на две симметричные камеры (полутопки) вер­тикальным, воспринимающим излучение с двух сторон (двусветным) экраном. Первая ступень пароперегревателя этого котла выполнена из трубных панелей, расположенных по всей высоте фронто­вой стены обеих полутопок, и является фронтовым экраном Потолок также за­крыт сплошным рядом труб, образующих потолочный экран. Это — вторая часть пароперегревателя (радиационный пото­лочный пароперегреватель). Третьей сту­пенью пароперегревателя являются раз­реженные пакеты вертикальных змееви­ков, так называемые ширмы, располо­женные отчасти в топке и воспринимаю­щие излучением от горячих топочных газов значительную часть теплоты. По­следняя ступень — горизонтальные паке­ты труб в конвективном газоходе (кон­вективный пароперегреватель). В результате радиацией передается до 60 % всей теплоты, воспринимаемой паропе­регревателем.

Боковые экраны в нижней части име­ют слабо наклоненные скаты к середине топки, образующие под. Во избежание перегрева обращенной к топке поверхно­сти почти горизонтальных подовых труб при возможном расслоении в них пароводяной смеси эти трубы имеют защитную обмуровку со стороны топки. В настоя­щее время этот котел снабжается либо четырьмя, либо шестью горелками боль­шой производительности. Малое число горелок упрощает обслуживание и ре­монт котла.

Интересно крепление змеевиков кон­вективного пароперегревателя. Пакеты змеевиков опираются на стальные каме­ры (трубы), служащие опорными балка­ми. Сами камеры охлаждаются прокачи­ваемой через них питательной водой.

Вся экранная система испарительных и пароперегревательных труб имеет воз­можность свободно удлиняться вниз.

Для удаления с поверхности труб конвективной шахты отложений, образу­ющихся при сжигании мазута, использу­ется система дробеочистки. Поднимаемая пневмотранспортным устройством чугунная дробь выбрасывается затем в конвективную шахту и, падая, сбивает с труб накопившиеся отложения, кото­рые уносятся затем дымовыми газами.

Вращающийся регенеративный воз­духоподогреватель устанавливается на индивидуальной опорной конструкции на некотором расстоянии от котла.

Расход топлива котельным агрега­том — примерно 29 000 кг/ч мазута или 30 000 м³/ч природного газа. Температу­ра питательной воды 230 °С; КПД котла 92,5 %; температура горячего (после воздухоподогревателя) воздуха — около 300 °С; температура уходящих газов при работе на мазуте 130 °С, при работе на природном газе 120 °С.

Основным типом паровых котлов ма­лой производительности, широко распространенных в различных отраслях про­мышленности, на транспорте, в комму­нальном и сельском хозяйстве (пар используется для технологических и отопительно-вентиляционных нужд), а так­же на электростанциях малой мощности, являются вертикально-водотрубные кот­лы ДКВР производства Бийского котель­ного завода. Котлы этого типа выпуска­ются производительностью от 2,5 до 20 т/ч насыщенного или перегретого па­ра при давлении 1,4; 2,35 и 3,9 МПа и температуре до 440 °С. Котлы ДКВР являются унифицированными транспор­табельными и поставляются заказчику: малые — в собранном виде; повышенной производительности — тремя крупными блоками.

ДКВР (рис. 18.8) —двухбарабанные котлы с естественной циркуляцией и эк­ранированной топочной камерой. Бара­баны расположены вдоль оси котла, между ними размещен коридорный пучок кипятильных труб Движение топочных газов — горизонтальное с поперечным смыванием труб и поворотами. Повороты топочных газов обеспечиваются установ­кой перегородок, первая из которых вы­полнена из шамотного кирпича, вто­рая — из чугуна. Боковые экранные тру­бы верхними концами закреплены в верх­нем барабане, нижние концы экранных труб приварены к нижним коллекторам. Передние опускные трубы, расположен­ные в обмуровке, являются также допол­нительной опорой верхнего барабана. Пароперегреватель, если он имеется, размещается вместо части труб кипя­тильного пучка (обычно первого газохо­да). Вход пара в пароперегреватель — непосредственно из барабана, выход — в коллектор, расположенный над пере­крытием топки.

Температура уходящих из котла га­зов может достигать 400 °С. Поэтому за котлом часто устанавливают водяной экономайзер либо трубчатый воздухопо­догреватель. Это позволяет поднять КПД котла до 90,5 %.

Водогрейные котлы. Водогрейные котлы предназначены для нагрева воды с целью отопления и использования ее для бытовых нужд. Обычно воду тепло­вой сети подогревают от 70—104 до

150—170 °С. В последнее время имеется тенденция к повышению ее температуры до 180—220 °С. Столь высокий уровень нагрева воды позволяет передать потре­бителю достаточно большое количество теплоты относительно малым расходом воды. Котлы обычно работают по прямо­точной схеме с постоянным расходом во­ды, а количество передаваемой теплоты регулируется (в зависимости от погод­ных условий) температурой ее нагрева

Во избежание конденсации водяных паров из уходящих газов и связанной с этим наружной коррозии поверхностей нагрева температура воды на входе в ко­тел должна быть выше точки росы для продуктов сгорания. В этом случае тем­пература стенок труб в месте ввода воды также будет не ниже точки росы Поэто­му температура воды на входе не должна быть ниже 60 °С при работе на природ­ном газе, 70 °С при работе на малосерни­стом мазуте и 110°С при использовании высокосернистого мазута Поскольку в теплосети вода может охлаждаться до температуры ниже 60 °С, перед входом в агрегат к ней подмешивается некоторое количество уже нагретой в котле (пря­мой) воды.

На рис. 18.9 изображен общий вид газомазутного водогрейного котла типа ПТВМ-ЗОМ-4 теплопроизводительностью при работе на мазуте 41 МВт (35 Гкал/ч), хорошо зарекомендовавше­го себя в эксплуатации. Котел имеет П-образную компоновку и оборудован шестью газомазутными горелками (по три на каждой боковой стене) с мазутны­ми форсунками механического распыливания Топочная камера котла полно­стью экранирована трубами диаметром 60 мм. Конвективная поверхность нагре­ва выполнена из горизонтальных труб диаметром 28 мм Конвективная шахта также экранирована. Облегченная обму­ровка котла крепится непосредственно на трубы, опирающиеся, в свою очередь, на каркасную раму. Котлы этого типа, предназначенные для работы на мазуте, оборудуются дробеочистительной уста­новкой.

Циркуляционная схема котла приве­дена на рис. 18.10. Вода подводится к фронтовому экрану топочной камеры, выводится — из бокового экрана топки.

Котлы-утилизаторы. Для использо­вания теплоты отходящих газов различ­ных технологических установок, в том числе и печей, применяются котлы-ути­лизаторы, вырабатывающие, как прави­ло, пар. При высоких температурах га­зов (более 900 °С) эти котлы снабжают­ся радиационными (экранными) поверх­ностями нагрева и имеют такую же ком­поновку, как и обычный паровой котел, только вместо топки — радиационная камера, в которую снизу входят газы. Воздухоподогреватель отсутствует, если нет необходимости в горячем воздухе для нужд производства. Газы сначала охлаждаются в радиационной камере, как в топке «обычного» котла. Большой свободный объем этой камеры позволяет иметь повышенную толщину излучаю­щего слоя и, как следствие, повышен­ную степень черноты газов. Поэтому здесь преобладает передача теплоты из­лучением.

Первичное охлаждение газов в сво­бодном от змеевиков объеме необходимо для затвердевания уносимых из печи рас­плавленных частиц шлака или технологи­ческого продукта до того, как они прилип­нут к холодным змеевикам и затвердеют на них.

Если отходящий из технологических установок газ не содержит горючих ком­понентов, то такой котел горелочных устройств не имеет Эти котлы работают с естественной или принудительной цир­куляцией и имеют практически все дета­ли описанных выше котельных агрегатов.

При конструировании котлов, ис­пользующих тепловые отходы, следует учитывать содержащиеся в греющих га­зах агрессивные компоненты, например сернистые газы, поступающие из печей обжига серосодержащего сырья. При на­личии в подводимых к котлу технологи­ческих газах горючих составляющих ор­ганизуется их предварительное дожига­ние в радиационной камере, которая в этом случае фактически превращается в топку.

При температурах газов ниже 900 °С в котлах-утилизаторах обычно использу­ются только конвективные поверхности нагрева. Эти агрегаты радиационной ка­меры не имеют, а целиком выполняются из змеевиков.

Так, в настоящее время выпускается серия унифицированных котлов типа К.У (КУ-125; КУ-ЮО-1; КУ-80-3, КУ-60-2), устанавливаемых за печами заводов чер­ной металлургии. Первая цифра в мар­кировке означает максимальный часовой расход газов через котел (тыс. м³ при нормальных условиях). Температура га­зов на входе 650—850 °С. Параметры вырабатываемого пара: давление 1,8— 4,5 МПа и температура 365—385 °С. Паропроизводительность котла КУ-125, на­пример, составляет 27—41 т/ч. Все кот­лы этой серии, как и большинство других змеевиковых утилизаторов, работают с многократной принудительной цирку­ляцией воды через испарительные повер­хности (рис. 18.11). Вода, подогретая в водяном экономайзере 5, подается в барабан 3, откуда забирается циркуляционным насосом 2 и прокачивается че­рез испарительные змеевики 4. Затем па­роводяная смесь возвращается в бара­бан, где пар отделяется от воды. Вода вновь направляется в циркуляционный насос, а отсепарированный пар — в па­роперегреватель 1, который установлен в зоне повышенной температуры газов.