Паровые котлы

Получение перегретого пара характеризуется последующим протеканием следующих процессов:

- подогрев питательной воды до температуры насыщения в экономайзере котла;

- парообразование в парообразующих трубах в топке котла;

- отделение пара от котловой воды на зеркале в барабане котла;

- перегрев пара (насыщенного), предварительно промытого и отсепарированного в пароперегревателе.

Котлы различают по принципу работы:

I – барабанные котлы с естественной циркуляцией;

II – барабанные с принудительной циркуляцией;

III – прямоточные

I – барабанные котлы с естественной циркуляцией

Замкнутый циркуляционный контур состоит из обогреваемых труб 6 и необогреваемых 4, объединённых внизу коллектором 5,а вверху барабаном 3. Объём барабана, заполненный водой называют водяным объёмом, а занятый паром – паровым. Поверхность, разделяющую паровой и водяной объёмы, называют зеркалом испарения. По необогреваемым трубам движется вниз вода, в связи с чем они получили название опускных, а по обогреваемым движется вверх пароводяная смесь- подъёмные трубы. В обогреваемых трубах 6 вода закипает и они заполнены пароводяной смесью плотностью ρ_н. Необогреваемые трубы 4 заполнены водой плотностью ρ при давлении в барабане. Нижняя точка контура - коллектор с одной стороны подвержен давлению столба воды в необогреваемых трубах , а с другой – давлению столба пароводяной смеси . Создающаяся в результате образования разность давлений вызывает движение в контуре и называется движущим напором естественной циркуляции S_дв:

, где

Н – высота контура,м;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

ρ^/ и ρ_н – соответственно плотность воды и пароводяной смеси, кг/м³.

Агрегаты, в парообразующих трубах которых движение рабочего тела создаётся под воздействием напора циркуляции, естественно возникающего при обогреве этих труб – паровые котлы с естественной циркуляцией.
В процессе одного цикла прохождения через парообразующие трубы вода испаряется не полностью, а лишь частично и в виде пароводяной смеси поступает в барабан. Паросодержание составляет лишь 3 – 25 %. Чтобы вода полностью перешла в парообразное состояние ей необходимо сделать несколько циклов. Отношение массового расхода циркулирующей воды G_В, кг/с, к количеству образовавшегося пара в единицу времени G_П, кг/с, называется кратностью циркуляции:
В котлах с естественной циркуляцией k находится в пределах 4-30.

1- экономайзер;

2- испарительные поверхности нагрева;

3- пароперегреватель;

4- воздухоподогреватель.

I I – барабанные с принудительной циркуляцией

 

1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 3 – барабан; 4 – опускные трубы; 5 – коллектор; 6 – парообразующие трубы; 7 – пароперегреватель; 8 – насос циркуляции.

1- экономайзер;

2- испарительные поверхности нагрева;

3- пароперегреватель;

 

 

Для интенсификации процесса парообразования в контур циркуляции устанавливают насосы. Такие котлы называются – барабанные котлы с принудительной циркуляцией. Движущийся напор циркуляции в несколько раз превышает движущийся напор при естественной циркуляции. Это позволяет расположить парообразующие трубы даже горизонтально. Для этих котлов кратность циркуляции составляет k=3-10.
Барабанные котлы работают на докритическом давлении, меньшим 17 МПа. В них циркуляция происходит в замкнутой гидравлической системе.

 

I I I – прямоточные

Прямоточные котлы не имеют барабана и через парообразующие трубы рабочее тело проходит 1 раз (k=1). Прямоточный котёл представляет собой разомкнутую гидравлическую систему. В них происходит безостановочное превращение воды в пар. Прямоточные котлы работают и при докритическом давлении и при сверхкритическом давлении (>25 мПа).

 

1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 5 – коллектор; 6 – парообразующие трубы; 7 – пароперегреватель.

 

 

1-экономайзер;

2- испарительные поверхности нагрева;

4 - воздухоподогреватель;

5- переходная зона испарительной поверхности нагрева;

6 – конвективный пароперегреватель;

7 – сепаратор пара