ТЕПЛОВАЯ СХЕМА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Тепловой схемой котла называют схему, устанавливающую взаимосвязь элементов котла: распределение приращения энтальпии воды, пароводяной смеси, пара и воздуха в элементах котла; размещение элементов котла по ходу движения потока продуктов сгорания.

При конструировании котла целесообразно выполнение двух условий:

1) теплоноситель с высокой температурой должен омываться ПС с наиболее высокими температурами.

2) Использование противоточных схем движения теплоносителей.

Выполнение этих условий не всегда возможно из-за ограничения термической стойкости материалов поверхности нагрева и надежности их работы.

Тепловая схема котла призвана обеспечить оптимальные, конструктивные и эксплуатационные характеристики котла, и определяется параметрами пара; типом и мощностью котла; видом топлива и способом его сжигания. Характерными параметрами тепловой схемы являются относительное приращение энтальпии воды при ее нагреве и испарении и пара при его перегреве; температура продуктов сгорания на выходе из топки; температура подогрева воздуха и уходящих продуктов сгорания.

Распределение приращения энтальпии:

, (15.1)

где - приращение энтальпии в данном элементе, кДж/кг;

- энтальпии перегретого пара и питательной воды, поступающей в котел, кДж/кг.

С повышением параметров пара растет тепловосприятие в/э и п/п испарительных поверхностей нагрева. Процесс получения пара в котле изобарный.

15.1 Компоновка котлов

Под компоновкой котлов подразумевается взаимное расположение газоходов и поверхностей нагрева. В бывшем СССР и за рубежом применяют компоновки котлов по схемам на рис. 15.1.

Наиболее распространена П-образная компоновка (рис. 15.1, а, б). Преимуществами ее являются подача топлива в нижнюю часть топки и вывод продуктов сгорания из нижней части конвективной шахты. Недостатки этой компоновки — неравномерное заполнение газами топочной камеры и неравномерное смывание продуктами сгорания поверхностей нагрева, расположенных в верхней части котла, а также неравномерная концентрация золы по сечению конвективной шахты.

Т-образная компоновка с двумя конвективными шахтами, расположенными по обе стороны топки, с подъемным движением газов в топке (рис. 15.1, в) позволяет уменьшить глубину конвективной шахты и высоту горизонтального газохода, но наличие двух конвективных шахт усложняет отвод газов.

Трехходовая компоновка с двумя конвективными шахтами (рис. 15.1, г) иногда применяется при верхнем расположении дымососов. Четырех ходовая компоновка с двумя вертикальными переходными газоходами, заполненными разряженными поверхностями нагрева, применяется при работе котла на зольном топливе с легкоплавкой золой.

Башенная компоновка(рис. 15.1, е) используется для пиковых котлов, работающих на газе и мазуте, в целях использования самотяги газоходов. При этом возникают затруднения, связанные с осуществлением опорной конструкции для конвективных поверхностей нагрева.

U-образная компоновка синверторной топкой с нисходящим в ней потоком продуктов сгорания и подъемным их движением в конвективной шахте (рис. 15.1, д) обеспечивает хорошее заполнение топки факелом, низкое расположение пароперегревателей и минимальное сопротивление воздушного тракта вследствие малой длины воздуховодов. Недостаток такой компоновки — ухудшенная аэродинамика переходного газохода, обусловленная расположением горелок, дымососов и вентиляторов на большой высоте. Такая компоновка может оказаться целесообразной при работе котла на газе и мазуте.

а — П-образная; б — П-образная двухходовая; в — Т-образная с двумя конвективными шахтами; г — с U-образными конвективными шахтами; д — с инвертной топкой; е— башенная.

Рисунок 15.1 - Схемы компоновок котлов

17 ХАРАКТЕРИСТИКА И КОНСТРУКЦИИ КОТЛОВ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ