Назначение и классификация котлоагрегатов

Котельным агрегатом называется энергетическое устройство производительностью D (т/ч) для получения пара с заданными давлением (р, МПа) и температурой (/, °С). Часто это устройство называют парогенератором, так как в нем происходит генерация пара, или просто паровым котлом. Если конечным продуктом является горячая вода заданных параметров (давления и температуры), используемая в промышленных технологических процессах и для отопления промышленных, общественных и жилых зданий, то устройство называют водогрейным котлом. Таким образом, все котлоагрегаты можно подразделить на два основных класса: паровые и водогрейные.

По характеру движения воды, пароводяной смеси и пара паровые котлы подразделяются (рис. 6.2):

на барабанные с естественной циркуляцией;

барабанные с многократной принудительной циркуляцией;

прямоточные.

В барабанных котлах с естественной циркуляцией (рис. 6.3) вследствие разности плотностей пароводяной смеси в левых трубах 2 и жидкости в правых трубах 4 будет происходить движение пароводяной смеси в левом ряду — вверх, а воды в правом ряду — вниз. Трубы правого ряда называются опускными, а левого — подъемными (экранными).

Отношение количества воды, проходящей через контур, к паропроизводительности контура D за тот же промежуток времени называется кратностью циркуляции К_и. Для котлов с естественной циркуляцией К_и колеблется в пределах от 10 до 60.

Рис. 6.2. Схемы генерации пара в паровых котлах: а — естественная циркуляция; б — многократная принудительная циркуляция; в — прямоточное движение; Б — барабан; ИСП — испарительные поверхности; ПЕ — пароперегреватель; ЭК — водяной экономайзер; D — расход пара; D_nB — расход питательной воды; ПН — питательный насос; ЦН — циркуляционный насос; НК — нижний коллектор; Q — подвод теплоты; ОП — опускные трубы;

ПОД — подъемные трубы Разность весов двух столбов жидкостей (воды в опускных и пароводяной смеси в подъемных трубах) создает движущий напор циркуляции воды в трубах котла:

где к — высота контура, м; р_в, р_см — плотности (объемная масса) воды и пароводяной смеси, кг/м³.

Движущий напор циркуляции расходуется на преодоление сопротивления движению по трубам воды и пароводяной смеси, а.

Рис. 6.3. Естественная циркуляция воды в котле:

1 — нижний коллектор; 2 — левые трубы; 3 — барабан котла; 4 — правые трубы также на сообщение ускорения пароводяной смеси в связи с ростом объема жидкости, происходящим при парообразовании в подъемных трубах.

В котлах с принудительной циркуляцией движение воды и пароводяной смеси (см. рис. 6.2, б) осуществляется принудительно с помощью циркуляционного насоса ЦН, движущий напор которого рассчитан на преодоление сопротивления всей системы.

В прямоточных котлах (см. рис. 6.2, в) нет циркуляционного контура, и многократной циркуляции воды, отсутствует барабан, вода прокачивается питательным насосом через экономайзер, испарительные поверхности и пароперегреватель, включенные Характеристика котельных агрегатов, выпускаемых отечественной промышленностью Таблица 6.1.

последовательно. Следует отметить, что прямоточные котлы используют воду более высокого качества. Вся вода, поступающая в испарительный тракт на выходе из него полностью превращается в пар, т. е. в этом случае кратность циркуляции К_и=

Паровой котельный агрегат (парогенератор) характеризуется паропроизводительностью (т/ч или кг/сек), давлением (кН/м² и МН/м²), температурой производимого пара и температурой питательной воды. Эти параметры в России регламентируются стандартами (табл. 6.1).

Поскольку парогенератор предназначен для превращения теплоты, заключенной в топливе, в потенциальную энергию пара, он представляет собой разновидность преобразователя энергии, а потому его можно характеризовать также по мощности (кВт или МВт). По паропроизводительности различают котлы малой паропроизводительности (до 20…25 т/ч), средней паропроизводительности (от 35…50 до 160…220 т/ч) и большой паропроизводительности (от 220 …250 т/ч и выше).

По давлению производимого пара различают котлы: низкого давления (до 1,37 МН/м²), среднего давления (2,35 и 3,92 МН/м²), высокого давления (9,81 и 13,7 МН/м²) и закритического давления (25,1 МН/м²). Граница, отделяющая котлы низкого давления от котлов среднего давления, условна.

В котельных агрегатах производят либо насыщенный пар, либо пар, перегретый до различной температуры, величина которой зависит от его давления. В настоящее время в котлах высокого давления температура пара не превышает 540…570°С. Температура питательной воды в зависимости от давления пара в котле колеблется от 50 до 260 °C.

Водогрейные котлы характеризуют по их теплопроизводительности (кВт или МВт, в системе МКГСС — Гкал/ч), температуре и давлению подогретой воды, а также по роду металла, из которого изготовлен котел.

По роду металла различают чугунные и стальные водогрейные котлы. Чугунные котлы предназначены для отопления отдельных зданий и выполняют на небольшие теплопроизводительности, не превышающие 1,2… 1,6 МВт, для подогрева воды с давлением не выше 300 …400 кН/м² до температуры 115 °C. Стальные котлы выполняют на большие теплопроизводительности от 4,75 до 210 МВт и устанавливают в крупных квартальных и районных котельных для теплоснабжения больших жилых массивов. Кроме того, водогрейные котлы теплопроизводительностью 35 МВт и выше устанавливают также на ТЭЦ взамен пиковых подогревателей сетевой воды.