Что такое фестонный экран в котле

25.12.202328.09.2023 admin 0 Comments

К вспомогательным механизмам и устройствам КУ относят дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливоподачи, золоулавливания (при сжигании твердого топлива), мазутное хозяйство (при сжигании жидкого топлива), газорегуляторную станцию (при сжигании газообразного топлива), контрольно-измерительные приборы и автоматику.

Тема 2. Элементы, входящие в состав котельного агрегата

Поверхности нагрева (нагревательные, испарительные, пароперегревательные); воздухоподогреватели (регенеративные, рекуперативные); топка, обмуровка, каркас, арматура и гарнитура. Топочные устройства для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива: слоевые (с плотным слоем, с кипящим слоем), камерные (факельные, циклонные и вихревые).

Элементы, входящие в состав котельного агрегата.

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева – теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (воде, пароводяной смеси, пару или воздуху).

Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) или конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева: радиационные, конвективные и радиационно-конвективные (полурадиационные) (получающие теплоту излучением и конвекцией примерно в равных количествах).

Поступающая в котельную установку питательная вода не догрета до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, полученный пар перегревается до заданной температуры. Соответственно, по происходящим процессам преобразования рабочего тела (воды и пара) различают нагревательные, испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева.

К нагревательным поверхностям относятся экономайзеры (от англ. economise – экономить) – обогреваемые продуктами сгорания устройства, предназначенные для подогрева (или для подогрева и частичного парообразования) воды, поступившей в паровой котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего и кипящего типа.

Экономайзер представляет собой теплообменник, выполненный из стальных или чугунных гладких или оребренных труб, изогнутых в виде змеевиков.

Экономайзеры располагают в зоне относительно невысоких температур в конвективной опускной шахте; они являются конвективными поверхностями нагрева.

Испарительные поверхности преимущественно располагают в топке, где развиваются наиболее высокие температуры, или в газоходе сразу за топочной камерой. Это, как правило, радиационные или радиационно-конвективные поверхности нагрева – топочные экраны, фестоны, котельные (кипятильные или конвективные) пучки (рис. 2.1).

Топочные экраны (экранные трубы) парового котла – это поверхности нагрева, состоящие из стальных бесшовных труб, расположенных на близком расстоянии друг от друга, в один ряд у стен топочной камеры.

Экраны могут устанавливать и внутри топки, подвергая двухстороннему облучению, в этом случае они называются двухсветными.

Фестон – полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными в несколько рядов.

Котельный пучок – это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА

Испарительные поверхности – поверхности парового котла, в которых происходит испарение воды, а часто и догрев воды до температуры кипения. Это котельные пучки труб, омываемые горячими топочными газами, фестон на выходе газов из топки, представляющий собой полурадиационную поверхность, настенные топочные экраны с радиационным обогревом.

Фестон как испарительная поверхность нагрева может быть выполнен в виде небольшого трубного пучка, включенного в цикл естественной циркуляции котла. Особенностью каждого фестона является разрядка его труб (фестонирование) с целью создания свободного прохода для топочных газов и летучей золы и предохранения труб от сплошного зашлаковывания. В этом смысле роль фестона могут выполнять и змеевики пароперегревателя, которые подвергаются фестонированию на входе газов в перегреватель.

В парогенераторах с низкими параметрами пара (Р = 1,3-2,1 МПа, t = 250 °С) и малой мощностью оказываются необходимыми конвективные поверхности нагрева, в которых передается до 30 % тепла, требуемого для испарения воды. В парогенераторах с естественной циркуляцией при средних параметрах пара Р = 3,93 МПа, и t = 450 °С для обеспечения дополнительной парообразующей поверхности нагрева также применяют испарительные конвективные пучки. В парогенераторах с естественной циркуляцией, вырабатывающих пар высоких параметров Р > 9,81 МПа, t > 500 °С, количество тепла, используемого на парообразование, значи-тельно снижается и тепловосприятие экранов оказывается достаточным для испарения воды.

На рис. 40 показаны испарительные поверхности нагрева. Основной испарительной поверхностью нагрева в современных парогенераторах являются экраны, расположенные в топочной камере.

Рис. 40. Испарительные поверхности нагрева:

а – котельного пучка труб; б – настенного топочного экрана;

в – фестона; 1 – верхний барабан котла; 2 – нижний барабан котла;

3 – опускной пучок труб; 4 – подъемный испарительный пучок;

5 – подвод питательной воды; 6 – вывод насыщенного пара из

барабана к пароперегревателю; 7 – путь горячих топочных газов;

8 – фестон; 9 – нижний коллектор заднего экрана; 10 – испарительные

подъемные трубы экрана; 11 – промежуточный коллектор экрана;

12 – верхний коллектор экрана; 13 – смесеотводящие трубы заднего

экрана и фестона; 14 – обогрев экрана факелом горящего топлива

На рис. 41 показана схема экранов барабанного парогенератора среднего давления с топкой для сжигания пылевидного топлива с сухим шлакоудалением. Экраны представляют собой ряд панелей с параллельно включенными вертикальными подъемными трубами, соединенными между собой коллекторами. Часть подъемных экранных труб введена непосредст-венно в барабан парогенератора. Отдельные секции экранов присоединены к барабану через коллектор и соединительные трубы.

Рис. 41. Схема экранов барабанного парогенератора среднего давления:

1 – фронтовой экран; 2 – опускные трубы; 3 – потолочные трубы;

4 – отводящие трубы; 5 – фестон; 6 – задний экран; 7 – боковые

экраны; 8 – разводка труб в месте расположения амбразур;

9 – каркас; 10 – холодная воронка; 11 – опорный крюк; 12 – полка;

13 – плавник; 14 – натяжной крюк

Вода из барабана подводится в нижние коллекторы экранов опускными трубами, вынесенными за пределы обмуровки топки. Каждая панель экранов имеет независимый контур циркуляции, что обеспечивает дифференцированное питание их водой в соответствии с тепловой нагрузкой каждой панели. В месте выхода продуктов сгорания из топки экран, расположенный на задней ее стенке, образует трехрядный фестон, наличие которого обеспечивает затвердевание расплавленных частиц золы, не охлажденных в топке, что исключает шлакование пароперегревателя, размещенного за топкой. Подъемные трубы экранов выполняются без горизонтальных участков, с минимальным количеством изгибов в местах расположения горелок, амбразур, лазов и пр.

Испарительные радиационные поверхности нагрева котла размещают в топочной камере (в радиационной шахте), а конвективные – в послетопочных газоходах агрегата, т.е. в конвективной шахте. Радиационные поверхности нагрева представляют собой настенные экраны (рис. 42). Экраны, как правило, гладкотрубные, подвешены к каркасу агрегата (рис. 42а) для котлов всех систем с уравновешенной тягой (под разрежением). В энергетическом котлостроении широко применяются мембранные экраны из плавниковых труб или с вставками (рис. 42б, в).

Рис. 42. Типы экранирования:

а – гладкотрубный экран; б – с приваренными вставками;

в – плавниковый; г – гладкотрубный футерованный;

д – мембранный футерованный; 1 – труба; 2 – слой огнеупорный;

3 – слой тепловой изоляции; 4 – обмуровка; 5 – вставка стальная

прямоугольная; 6 – плавниковая труба; 7 – шипы специальные;

8 – огнеупорная набивка (карборунд); 9 – хромитовая масса

При необходимости сжигания твердого топлива при высокой темпе-ратуре ( > 1500 °С) тепловосприятие экранов искусственно снижают, для чего экраны выполняют футерованными (ошипованными), (рис. 42г, д) – к трубе приваривают стальные шипы диаметром 10-12 и высотой 15-20 мм, которые служат проводниками теплоты и каркасом для крепления карбидокремниевой огнеупорной набивной массы, в несколько раз уменьшающей тепловосприятие экрана, что необходимо для поддержания высокой температуры топки. Футерованные экраны устанавливают в зонах интенсивного горения топлива, в циклонных топках и в зажигательных поясах в районе горелок при сжигании слабореакционных топлив.

Конвективные испарительные элементы в мощных агрегатах высоких давлений практически отсутствуют из-за снижения теплоты парообразования. Для котлов средних, а особенно низких давлений, где теплота испарения значительна, конвективные испарительные поверхности изготавливаются в виде многотрубных пучков, которые при этом выполняют также функции экономайзеров, догревая воду от t_п.в до t’. С ростом рабочего давления размеры пучков кипятильных труб уменьша-ются и при давлениях 10 МПа превращаются в небольшой разреженный фестонный пучок на выходе газов из топки. Наружный диаметр кипятильных труб 83 мм для средних давлений, 76 или 60 мм для высоких давлений и для агрегатов с принудительной циркуляцией от 42 до 32 мм.

Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 2858 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

УСТРОЙСТВО И РАБОТА КОТЛА КВ-ГМ-10-150

Теплопроизводительность, Гкал/ч, МВт

КПД, %: на газе / на мазуте

Расход топлива: газ, м3/ч / мазут, кг/ч

Температура уходящих газов: газ/мазут

Гидравлическое сопротивление, кгс/см2

Глубина топки L1, мм

Глубина конвективной шахты L2, мм

Общая длина котла L4, мм

Топочная камера (топочный блок) полностью экранирована трубами диаметром 60 х 3 мм с шагом 64 мм, которые образуют:

Конвективный блок (шахта) имеет:

Газовоздушный тракт. Топливо и воздух подаются в горелку, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), а от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам. Из топки, огибая сверху промежуточный (поворотный) газоплотный экран, топочные газы входят в камеру догорания, затем внизу проходят четырехрядный фестон, попадают в конвективную шахту, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций (ширм) и, пройдя шахту снизу вверх, топочные газы дымососом удаляются в дымовую трубу и в атмосферу.

Для удаления загрязнений и отложений с наружной поверхности труб конвективной шахты котлы оборудуются дробеочисткой, использующей чугунную дробь, которая подается в конвективную шахту.

Движение воды в котле КВ-ГМ-10-150 показано на рис. 6.2.

Обратная сетевая вода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в дальнюю (от фронта) часть нижнего коллектора левого бокового топочного экрана и распределяется по нему до заглушки.

После ряда подъемно-опускных движений по левому боковому экрану вода из нижнего коллектора по перепускной трубе переходит в фронтовой верхний коллектор переднего (фронтового) экрана.

По левой стороне фронтового и подового экрана вода поступает в нижний, дальний коллектор, откуда после ряда подъемно-опускных движений по правой стороне экрана вновь возвращается в фронтовой верхний коллектор. По перепускной трубе вода поступает в нижний коллектор правого бокового топочного экрана и после ряда подъемно-опускных движений по нему, из нижнего коллектора, по перепускной трубе, переходит в нижний коллектор поворотного (промежуточного) экрана. После ряда подъемно-опускных движений по промежуточному экрану вода из нижнего коллектора, по перепускной трубе переходит в нижний коллектор фестонного экрана, проходит его, поднимаясь и опускаясь, и из верхнего коллектора фестонного экрана поступает в верхний коллектор правой боковой стены конвективной шахты.

По стоякам и U-образным пакетам секций вода проходит сверху вниз правую боковую стенку шахты и из нижнего коллектора переходит в нижний коллектор задней стены конвективной шахты. После ряда подъемно-опускных движений из верхнего коллектора заднего экрана вода переходит в верхний коллектор левой боковой стены конвективной шахты и, проходя по стоякам и U-образным ширмам сверху вниз, вода из нижнего коллектора с температурой 150°С идет в теплосеть.

Движение воды в водогрейном газомазутном котле КВ-ГМ-20-150 показано на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Схема циркуляции воды в котле КВ-ГМ-20-150 (КВ-ГМ-23,3-150):

Рис. 6.4. Схема циркуляции воды в котле КВ-ГМ-30-150 (КВ-ГМ-35-150):

Движение воды в водогрейном газомазутном котле КВ-ГМ-30-150 показано на рис. 6.4.

Обмуровка всех котлов облегченная, закрепляемая на трубах. Кирпичная кладка имеется лишь под трубами подового экрана и на фронтовой стене, в которой выкладывается амбразура для горелки.

Источник

Конструкции топочных экранов

Топочные экраны находятся в зоне наиболее высоких температур газов и требуют тщательного конструктивного выполнения для обеспечения надежной работы металла труб. По конструкции различают экраны гладкотрубные, в которых трубы расположены вдоль стен топки с небольшим зазором 4–6 мм (рис. 1, а) и газоплотные, которые могут быть выполнены двух типов: либо из таких же гладких труб, с вваренными между ними проставками шириной 6–12 мм (рис. 1, б), либо с применением специальных плавниковых труб, сваренных между собой (рис. 1, в). Экраны из таких сварных между собой панелей образу монолитную цельносварную газоплотную конструкцию. Их называют мембранными.

Для образования в топке зоны устойчивого воспламенения малореакционных топлив, требующих высокой температуры для их интенсивно горения, экраны всех типов на соответствующих участках покрывают огнеупорной массой с закреплением ее на приваренных к трубам шипах. Такие экраны называют футерованными экранами (рис. 1, г, д).

Рис. 1. Типы экранирования топки:

а – гладкотрубный экран, б – то же с вварными проставками (мембранный),
в – газоплотный экран из плавниковых труб, г – футерованный
гладкотрубный экран, д – футерованный мембранный экран;
1 – труба, 1’ – плавниковая труба, 2 – огнеупорный бетон, 3 – тепловая изоляция, 4 – уплотнительный слой (обмазка, металлический лист),
5 – металлическая проставка, 6 – приварные шипы, 7 – огнеупорная масса

Гладкотрубные экраны применяют в паровых котлах всех систем, работающих под разрежением газового тракта. При естественной циркуляции в целях повышения надежности движения рабочей среды в трубах топочные экраны располагают почти исключительно вертикально и в отдельных случаях круто наклонно. Парообразующие поверхности нагрева прямоточных котлов и котлов с многократной принудительной циркуляцией можно ориентировать в пространстве любым способом, выполняя топочные экраны вертикальными, горизонтальными и подъемно-опускными, поскольку здесь есть возможность организации движения пароводяной смеси со скоростью, предотвращающей нарушение гидравлических режимов.

Вертикальные топочные экраны котлов с естественной циркуляцией. Обычно топочные экраны выполняют в виде нескольких вертикальных панелей, которые полностью закрывают все стены топки и имеют только подъемное движение рабочей среды (рис. 2, а) Трубы имеют наружный диаметр 83–76–60 мм с толщиной стенки 3,5–5 мм, причем для котлов высокого давления (10 и 14 МПа) используют трубы меньшего диаметра, но с увеличенной толщиной стенки (до 5 мм). Экранные трубы секции, как правило, объединяются нижним и верхним коллекторами, связанными с барабаном котла опускными и отводящими трубами большего диаметра, чем экранные (рис. 2, б). Сечение опускных и отводящих труб составляет 30–50 % сечения подъемных труб каждой секции. Плотность экранирования стен характеризуется отношением шага труб к диаметру и составляет σ = 1,07–1,1.

Экранные трубы заднего экрана, в отличие от других экранов, должны пересечь газовое окно на выходе из топки в горизонтальный газоход. Для обеспечения достаточного прохода газов между трубами в зоне газового окна располагают разреженные отводящие трубы либо разводят трубы заднего экрана в 3–4 ряда (эта конструкция получила название фестон). Для обеспечения необходимой аэродинамики газов в топочном объеме в ряде конструкций экранов топки выполняют выступы экранных секций внутри объема топки: нижние симметричные выступы на 1/4 глубину топки с каждой стороны для выделения зоны горения и создания области жидкого шлакообразования и верхний выступ заднего экрана на 1/3 глубины топки – для создания равномерного расхода газов по высоте выходного газового окна (рис. 2, в).

Крепление экранных секций делается вверху: верхний коллектор опирается на горизонтальные балки верхнего (потолочного) перекрытия каркаса котла. Тепловое расширение экранной секции предусмотрено вниз. Нижние коллектора имеют свободу вертикальных перемещений в пределах расчетного теплового расширения экрана (60–100 мм).

В последние годы применяют конструкции экранов с натрубной обмуровкой. Такая обмуровка стен топки оказалась достаточно легкой и может быть прикреплена непосредственно к трубам экрана на котлостроительном заводе после сборки секции экрана. Таким образом, на монтажно-сборочную площадку строящейся ТЭС поступают уже готовые секции топки. После их монтажа необходимо только уплотнить швы между секциями.

Рис. 2. Схема экранов пылеугольного котла с естественной циркуляцией:

а – секция фронтового экрана, б – циркуляция в экранных секциях топки,
в – выполнение нижнего выступа экранных труб;

1 – барабан, 2 – необогреваемые опускные трубы, 3 – фронтовой экран,
4 – отводящие трубы, 5 – задний экран, 6 – секции бокового экрана,
7 – разреженные отводящие трубы заднего экрана, 8 – развилка труб (тройник),
9 – дроссельная шайба в трубе (показана условно),
10 – скоба (гребенка) для крепления труб секции

Для повышения прочности экрана (за счет разности давлений в топке и снаружи стена топки воспринимает давление в 5–10 т) и исключения вибрации при пульсирующем давлении в топке его укрепляют установкой поясов жесткости, которые жестко связаны с трубами экрана, охватывают по периметру всю топку через 3–4 м высоты и перемещаются вместе с трубами при тепловом расширении. Пояс жесткости обеспечивает поддержание заданного шага труб.

В котлах большой мощности в отдельных случаях по середине топки устанавливают двусветный экран (рис. 3, а), разделяющий топку две полутопки. Такой экран увеличивает тепловоспринимающую поверхность без изменения сечения топки, интенсивно охлаждает топочные газы, благодаря чему можно уменьшить высоту топки. Трубы этого экрана по высоте нельзя закрепить к каким-либо неподвижным внешним конструкциям, между собой они скрепляются в нескольких местах по высоте путем сварки через пруток (рис. 3, б, в). Для выравнивания давления в обеих полутопках в двусветном экране делают окна.

Рис. 3. Выполнение двусветного экрана:

а – установка экрана в топке, б – общий вид экрана, в – узел сварки труб экрана;

1 – барабан, 2 – двусветный экран, 3 – горелки, 4 – пояса жесткости, 5 – выход жидкого шлака, 6 – шлаковая ванна, 7 – ширмы пароперегревателя, 8 – «окно» для выравнивания давления, 9 – тройник, 10 – труба, 11 – приварной пруток,
12 – ремонтный лаз, А-А – уровни сварки труб прутками

Топочные экраны прямоточных котлов. В прямоточных котлах кратность циркуляции рабочей среды в экранах равна единице, в то время как при естественной циркуляции она составляет 10-20. Кроме того скорость рабочей среды при прямоточном принудительном движении примерно в 2 раза выше, чем в естественной циркуляции. Поэтому необходимое сечение для пропуска рабочей среды прямоточного котла в 20-40 раз меньше, чем в естественной циркуляции при той же паропроизводительности. Здесь весь поток рабочей среды проходит только через 2–4 параллельных секции, называемые лентами (панелями), состоящими из 40–50 труб и имеющими каждая ширину 2–3 м.

Поскольку движение рабочей среды в этих экранах принудительное, то уменьшение диаметра труб за счет роста сопротивления не скажется на снижении скорости движения, как это имеет место при естественной циркуляции, где дальнейшее уменьшение диаметра труб менее 60 мм нежелательно. Топочные экраны прямоточных котлов выполняют из труб диаметром 32–42 мм с толщиной стенки 4–6 мм. Уменьшение диаметра труб по сравнению с естественной циркуляцией дает экономию металла при экранировании стен топки до 30 %. Однако, уменьшение диаметра труб при сохранении массовой скорости потока требует увеличения числа параллельных труб. Оба обстоятельства: увеличение тепловой мощности котла и уменьшение диаметра труб приводят к заметному увеличению ширины ленты, а чем шире лента, тем больше влияния неравномерности обогрева параллельных труб, образующих ленту. Поэтому, желая сохранить малый диаметр труб, в мощных паровых котлах выполняют параллельно несколько лент (заходов), при этом ширина каждой ленты остается небольшой. Получается два–четыре параллельных потока рабочей среды с независимым регулированием расхода и температуры по каждому потоку.

Газоплотные сварные экраны находят широкое применение
в современных конструкциях котлов, они имеют на 10–15 % меньшую массу металла на единицу лучевоспринимающей поверхности по сравнению с гладкотрубными. Шаг труб здесь увеличен до σ = 1,4–1,45, так как между трубами ввариваются проставки шириной 14–16 мм, соответственно сокращается число труб, а суммарное сечение их подбирают по условиям обеспечения необходимой массовой скорости рабочей среды. Эти экраны находятся в лучших условиях работы, так как часть поглощенного плавниками (проставками) тепла передается тыльной стороне труб благодаря растечке, что превращает эту часть труб в активную поверхность нагрева. В таком экране исключен выход отдельных труб из плоскости экрана и ухудшение по этой причине их температурного режима.

С целью уменьшения периметра топки газоплотные топочные экраны проектируют на повышенную удельную паропроизводительность фронта 22–35 кг/с пара на 1 м ширины топки (при мощности котла 300–800 МВт). При этом глубину топочной камеры увеличивают, приближая к квадратному сечению топки, имеющему при одинаковых теплонапряжениях минимальный периметр. В негазоплотных топках удельная паропроизводительность фронта на 12–15 % меньше, а отношение ширины к глубине топки около 2:1.

Камеры интенсивного горения твердого топлива (при обеспечении жидкого шлакоудаления), циклонные топки, ограждают футерованными экранами (рис. 1, г, д).

Для создания футерованного экрана приваривают к трубам контактной или дуговой сваркой шипы (прутки) диаметром 10 и высотой 15-25 мм. Шипы являются каркасом для крепления набивной массы из огнеупорного материала, отводящим от нее тепло к экранным трубам. Набивная масса в несколько раз уменьшает тепловосприятие экранов. Вместе с тем, теплопроводность должна быть достаточной для отвода воспринимаемого излучения и исключения перегрева футеровки, когда последняя начинает быстро разрушаться.

В качестве новых типов ошиповки применяют оребрение (спиральной накаткой металлической ленты шириной 10-20 мм по наружной поверхности труб). Накатанные трубы чрезвычайно стойки, технологичны, хорошо удерживают набивную массу и удобнее при ремонте экранов.

Источник