5.Технологическая схема прямоточных паровых котлов котельной с описанием технологи процесса.

Рисунок 11. Технологическая схема прямоточных паровых котлов пара.

1-котел с давлением P=14 атм.; 2 ПН-поршневой насос; 3 Р- Редуктор; 4 Д-деаэраторе; 5 ПВН-пароводонагреватель; 12 КБ-конденсатный бак; 11 КН-конденсатный насос; 6 СНП-сепаратор непрерывной продувки; 7 Т-теплообменник; 8 Б-барботер; 9 Н-насос; 10 ХВ-химическая водоочистка; 11 ОВ-охладитель выпара;

Описание технологической схемы прямоточных паровых котлов пара.

Насыщенный пар из котла 1 с давлением   атм поступает в общую паровую магистраль котельной, из которой часть пара отбирается на привод резервного парового поршневого насоса 2. К основным производственным потребителям пар направляется с давлением 7ат после прохода через редуктор 3. С этим же давлением пар используется для нагрева питательной воды в деаэраторе 4 и исходной воды в пароводонагревателе 5. Возврат конденсата по линии 13 от потребителей осуществляется в конденсатный бак 12, откуда он при помощи конденсатных насосов 11 подаётся в деаэратор. В него поступает также предварительно обработанная водопроводная вода, восполняющая потери конденсата, а также конденсат от пароводонагревателя 5. Для уменьшения потерь тепла с продувочной водой устанавливается сепаратор непрерывной продувки 6. В сепараторе за счёт снижения давления с 7 до 1,7атм частично выделяется пар вторичного вскипания, который направляется в деаэратор, а остаточная продувочная вода охлаждается до 40Сo в водоводяном теплообменнике 7, после чего сбрасывается в барботёр 8, а затем в дренаж. Исходная водопроводная вода с температурой 5Сo, подаваемая насосом 9, нагревается в теплообменнике 5 до 25Сo, затем проходит химическую водоочистку 10 и теплообменник 7, в котором нагревается до 36Сo. После этого исходная вода проходит через охладитель выпара 11, дополнительно нагреваясь до 39Сo, и лишь затем попадает в деаэратор. В головке деаэратора смешиваются три потока при средней их температуре 80Сo.Добавочная вода и конденсат в деаэраторе подогреваются до 104Сo как острым паром P=7атм., так и паром, полученным в сепараторе непрерывной продувки. Из бака-деаэратора питательным насосом 2 (2’) вода нагнетается в водяные экономайзеры котлов. Обычно для питания используются центробежные насосы 2', а паровые поршневые 2 являются резервными. Тепловая схема котельной приведена на рис.11.

Примечание: парогенератор иногда называют также котлоагрегатом, или паровым котлом.

В отечественной энергетике наиболее ши­рокое распространение получили паровые кот­лы с П-образным профилем - это две вертикальные призматиче­ские шахты, соединенные вверху горизонталь­ным газоходом. Первая шахта - большая по размерам - является топочной камерой (топ­кой). В зависимости от мощности агрегата и сжигаемого топлива ее объем колеблется в широких пределах - от 1000 до 30000 м³ и более. В топочной камере по всему периметру и вдоль всей высоты стен обычно располага­ются трубные плоские системы - топочные экраны. Они получают теплоту прямым излучением от факела и являются радиационными поверхностями нагрева. В современных агрега­тах топочные экраны часто выполняют из плавниковых труб, свариваемых между собой и образующих сплошную газо-плотную (газо­непроницаемую) оболочку. Газо-плотная эк­ранная система покрыта оболочкой из тепло­изоляционного материала, которая уменьшает потери теплоты от наружного охлаждения стен агрегата, обеспечивает нормальные санитарно-гигиенические условия в помещении и исключает возможность ожогов персонала.

Вторая вертикальная шахта и соединяю­щий ее с топочной камерой горизонтальный газоход служат для размещения поверхно­стей нагрева, получающих теплоту конвекцией, и потому называются конвективными газохо­дами, а сама вертикальная шахта-коллективной шахтой. Поверхности нагрева, разме­щаемые в конвективных газоходах, получили название конвективных.

После отдачи теплоты топочным экранам продукты сгорания покидают топку при тем­пературе 900-1200C (в зависимости от вида топлива) и поступают в горизонтальный газо­ход.

По мере движения в трубах топочных экранов вода превращается в пар. Поверхно­сти нагрева, в которых образуется пар, явля­ются испарительными, парообразующими. В прямоточном котле испарительная поверх­ность нагрева располагается в нижней части топки и потому называется нижней радиаци­онной частью (НРЧ). При СКД в ней разме­щается радиационный экономайзер. Вода, по­ступающая в паровой котел, называется пи­тательной водой.

Питательная вода содержит примеси. В процессе парообразования увеличивается содержание пара, вода при этом упаривается, а концентрация примесей возрастает. При достижении определенных концентраций в конце зоны парообразования на внутренней поверхности труб образуются отложения в ви­де накипи. Теплопроводность отложений в де­сятки раз меньше теплопроводности металла, из которого выполнены поверхности нагрева. Это ухудшает теплопередачу к рабочей среде и при интенсивном обогреве в топочной каме­ре приводит к перегреву металла труб, сни­жению прочности и разрыву под действием внутреннего давления рабочей среды.

Поверхность нагрева, в которой завер­шается парообразование и осуществляется переход к перегреву пара, называют переход­ной зоной. В этой зоне преимущественно и об­разуются отложения. Для облегчения работы металла в ранних конструкциях прямо­точных котлов переходную зону выносили из топоч­ной камеры в конвективный газо­ход, где ин­тенсивность обогрева примерно на порядок меньше - вынесенная переход­ная зона. В на­стоящее время прямоточные котлы питаются практически чистой водой и накипь не образуется, поэтому в современных котлах вынесенной переходной зоны не делают и ра­бочая среда из НРЧ поступает непосредствен­но в вышерасположенные то­почные экраны, в которых пар уже перегревается - радиаци­онный пароперегреватель. Он может состоять либо из двух поверхностей нагрева: средней радиационной части (СРЧ) и верхней радиа­ционной части (ВРЧ), включенных между со­бой по пару после­довательно, либо только ВРЧ, включенной непосредственно за НРЧ. Из ВРЧ частично перегретый пар поступает в последнюю по ходу пара поверхность на­грева, располо­женную в конвективном газохо­де - конвективный пароперегреватель, в кото­ром он доводится до необходимой температу­ры. Из конвективного пароперегревателя пере­гретый пар заданных параметров (давления и температуры) направляется в турбину. Как и любая конвективная поверхность нагрева, конвективный пароперегреватель представляет собой систему большого числа параллельно включенных между собой трубчатых змееви­ков из стальных труб, объединенных на входе и выходе коллекто­рами.

Температура продуктов сгорания за конвективным пароперегревателем достаточно вы­сока (800-900С). Частично отработавший в турбине пар снова направляют в паровой котел для вторичного (промежуточного) пере­грева до температуры, обычно равной темпе­ратуре пара, выдаваемого основным паропе­регревателем. Этот пароперегреватель получил название промежуточного.

На выходе из промежуточного паропере­гревателя продукты сгорания имеют еще вы­сокую температуру (500-600С) и поэтому содержащуюся в них теплоту утилизируют в конвективном экономайзере. В него посту­пает питательная вода, которая подогревается до температуры, меньшей температуры насы­щения. При этой температуре вода поступает в НРЧ. За экономайзером температура про­дуктов сгорания составляет 300-450C и бо­лее. Дальнейшая утилизация теплоты осу­ществляется в следующей конвективной по­верхности нагрева для подогрева воздуха - воздухоподогревателе. Воздухоподогреватель часто представляет собой систему вертикаль­ных труб, через которые проходят продукты сгорания, а между трубами-нагреваемый воздух. Температура воздуха на входе в воз­духоподогреватель (холодный воздух) 30- 60C, на выходе (горячий воздух) 250-420С в зависимости от топлива и способа его сжи­гания.

При сжигании твердого топлива в пыле видном состоянии горячий воздух делят на два потока. Первичный воздух служит для подсушки топлива при размоле и транспорта готовой топливной пыли через горелки в топочную камеру. Температура топливно-воздушной смеси 70-130С. Вторичный воздух поступает через горелки в топку непосредст­венно (минуя мельничную систему) при температуре за воздухоподогревателем.

После воздухоподогревателя продукты сго­рания имеют уже достаточно низкую темпера­туру (110-160С). Дальнейшая утилизация теплоты этих продуктов сгорания экономиче­ски нецелесообразна, и их выбрасывают дымо­сосом через дымовую трубу в атмосферу. Они получили название уходящих газов,

В результате сжигания топлива остается зола, которая в основной массе уносится про­дуктами сгорания. Ее улавливают в золоуло­вителе, размещаемом перед дымососом. Этим предотвращается абразивный износ дымососов и загрязнение атмосферы золой. Уловленная зола удаляется устройствами золоудаления. Часть золы выпадает в нижнюю часть топки и также непрерывно удаляется через систему золошлакоудаления.

Технологическая схема производства пара с барабанными котлами отличается лишь кон­струкцией и работой самих паровых котлов. В этом случае образующаяся в то­почных экранах пароводяная смесь поступает в барабан. Выделившийся в барабане прак­тически сухой пар поступает в пароперегрева­тель, а затем в турбину.

Из рассмотрения технологической схемы производства пара на рис.1 следует, что в состав котельной установки входят:

-топливный тракт- комплекс элементов, в котором осуществляется подача, дробление и размол твердого топлива, его транспорти­ровка и подача в топочную камеру для сжи­гания. Топливный тракт включает дробильное оборудование, транспортеры, бункер дроблено­го топлива, углеразмольную мельницу и со­единяющие ее с топочной камерой пылепроводы. До бункеров дробленки топливо пере­мещается конвейерами; сопротивление по топ­ливному тракту, начиная с мельницы, преодо­левается напором, создаваемым вентилятором;

-водопаровой тракт, представляющий собой систему последовательно включенных элемен­тов оборудования, в которых движется пита­тельная вода, пароводяная смесь и перегре­тый пар. Водопаровой тракт включает следую­щие элементы оборудования: экономайзер, топочные экраны и пароперегреватели;

воздушный тракт, представляющий собой комплекс оборудования для приемки атмосферного (холодного) воздуха, его подогрева, транспортировки и подачи в топочную камеру. Воздушный тракт включает короб холодного воздуха, воздухоподогреватель (воздушная сторона), короб горячего воздуха и горелочные устройства;

газовый тракт-комплекс элементов обо­рудования, по которому осуществляется дви­жение продуктов сгорания до выхода в атмо­сферу; он начинается в топочной камере, про­ходит через пароперегреватели, экономайзер, воздухоподогреватель (газовая сторона), зо­лоуловитель и заканчивается дымовой трубой.

Воздушный и газовый тракты соединяются между собой последовательно. Так образуется газовоздушный тракт. Переход от одного к другому осуществляется в объеме топочной камеры. Здесь воздух транспортируют дутьевыми вентиляторами и соответствующий воздушный тракт на участке вентилятор - топка находится под давлением выше атмо­сферного. Продукты сгорания транспортируют дымососами, расположенными после котла, в связи, с чем топка и все газоходы находятся под разрежением. Такую схему тяги и дутья называют уравновешенной, или сбалансиро­ванной.

Транспорт воздуха до топки и продуктов сгорания до выхода в атмосферу можно также обеспечить только дутьевыми вентиляторами - без дымососов. Топка и газоходы в этом случае будут находиться под некоторым избыточным давлением - наддувом.