Развитие котлостроения

Концентрация (централизация) производства электроэнергии практически оказалась бы неосуществимой на основе старой первичной энергетики "доэлектрического периода".

Если в конце XIX в. крупные предприятия потребляли мощность 500 - 1500 л.с, то в начале XX в. предстояло обеспечить для некоторых заводов мощность примерно 30000 л.с. Для решения этой задачи в условиях старой первичной энергетики надо было бы установить более десятка мощных паровых машин и около сотни паровых котлов.

Для современной тепловой электростанции мощностью 1,2 млн кВт, оборудованной теплотехническими устройствами конца XIX в. потребовалось бы более 3400 паровых котлов и огромные площади для их размещения; число паровых машин составило бы 480 шт.

Таким образом, теплоэнергетика тормозила развитие электростанций, а поэтому достижения последних стимулировало развитие теплоэнергетики.

Трудно назвать другой технический объект, получивший столь коренные конструктивные изменения в первой половине XX в., как паровой котел.

С другой стороны, трудно назвать другой технический объект, который бы с момента своего возникновения и до наших дней развивался бы под действием только двух неизменных тенденций: повышения давления и повышения паропроизводительности. При этом всегда естественно оставалось стремление увеличить КПД.

Под влиянием электрификации эти тенденции сильно обострились, направив внимание исследователей на физические факторы, определяющие напряженность работы котла: температура, скорость газов, воды и пароводяной смеси.

Поиски путей резкого повышения этих параметров привели в первой половине XX в. к коренному изменению конструктивных форм котлоагрегата.

В этот период наблюдается значительный рост относительных топочных объемов, стремление к интенсификации процесса горения, к повышению температуры и полноты сжигания топлива. Рост топочных объемов связан с переходом к камерному сжиганию топлива (топки - камеры) вместо старого слоевого. Повышение температуры горения потребовало защиты топочных стен и сводов - применялись топочные экраны, предложенные в конце XIX в. выдающимся русским инженером В.Г. Шуховым.

Конструкция водяного подогревателя (экономайзера) была усовершенствована, возложив на себя функции подогрева воды почти до парообразования.

В первой половине XX в. в отдельных котлоустановках КПД вырос с 50...60 до 90% .

Для интенсификации сгорания топлива в топку стали подавать воздух, предварительно нагретый до высокой температуры.

Если первые типы котлов имели от 1 до 5 барабанов, то в 30-х г. преобладающими становятся котлы с одним барабаном или же совсем без них (прямоточные котлы). Уменьшение числа барабанов вызывалось тем, что с ростом котельного давления барабан становился самой дорогой частью котла.

Поперечное сечение котельных трубок уменьшилось (D_нap со 100 до 40 мм; D_внyтp с 90 до 32 мм), а это при одновременном увеличении их суммарной длины и длины контура усложнило задачу обеспечения циркуляции за счет разности плотностей воды и пароводяной смеси в нисходящих и восходящих циркуляционных потоках. Потребность обеспечить принудительную циркуляцию осуществлялась специальными циркуляционными насосами.

Особое значение приобрел сложный процесс приготовления топлива и воды.

Размол и подсушка топлива для сжигания его в факелах в виде аэропыли потребовали разработки ряда дополнительных технических устройств: угольных мельниц, труб - сушилок, дозаторов, транспортеров, горелок и приборов для контроля за их действием.

Для подготовки воды, к чистоте которой предъявляются исключительно высокие требования, потребовалось создание водоподготовительных цехов со сложным фильтрующим и химическим оборудованием, лабораториями для химического контроля за качеством воды.