Классификация котельных установок по типу. 
Конструкция прямоточных котлов тепловых и электрических станций

В то же время основным видом возмущений на котлах являются топочные. Удельная значимость испарительных поверхностей по мере повышения давления с 30 до 140 атм снижается с 70 до 40%. Кроме того, при одинаковых изменениях в подводе тепла вследствие различия физических свойств пара колебания температуры пара на котлах среднего давления будут более значительны. Таким образом, на котлах среднего давления основное возмущение на пароперегреватель обычно приходит со стороны предвключенных поверхностей нагрева и с большим запаздыванием. Последние составляют большой процент по отношению к поверхности нагрева конвективного пароперегревателя, и возмущение со стороны их наиболее опасно, так как является суммарным выражением всех видов возмущений, действующих на предвключенные поверхности нагрева. Кроме того, пароперегреватель непосредственно воспринимает топочные возмущения. В этом случае выходная температура пара отклоняется вследствие изменения температуры или скорости газов. Температура перегретого пара может отклоняться также вследствие изменения расхода и скоростей пара. Однако действие этих возмущений проявляется на пароперегреватель очень слабо, а в ряде случаев вообще не отражается на выходной температуре вследствие изменения расхода пара.

Регулирование котлов среднего давления усложняется также тем, что при возмущении топливом температура пара за переходной зоной в первый момент изменяется в сторону, противоположную знаку возмущения (явление «выброса»). «Выброс» в основном проявляется в промежуточных точках тракта, где пар имеет незначительный перегрев. Это происходит благодаря сокращению испарительной зоны при резком увеличении расхода топлива. Образовавшееся при этом дополнительное количество пара увлекает с собой часть воды. За счет «выброса» граница между испарительной и перегревательной зонами смещается по ходу пара. Температура за переходной зоной снижается.

По мере расходования запаса воды вследствие потребления большего количества пара граница между зонами начинает смещаться в обратную сторону. Перегревательная поверхность, а следовательно, и температура пара возрастают. Повышение температуры может быть снижено или предотвращено своевременным увеличением расхода питательной воды. Первоначальное смещение границы между зонами за счет «выброса» не может быть ликвидировано изменением расхода воды. Явление «выброса» может наблюдаться и на ряде котлов высокого и даже сверхвысокого давления при большом водяном объеме радиационного экономайзера. За конвективным пароперегревателем первоначальное снижение температуры пара очень незначительно или вообще не наблюдается, так как сказывается заметное влияние аккумулирующей емкости металла труб пароперегревателя.

На большинстве типов котлов изменение количества топлива влияет на температуру за переходной зоной сильнее, чем на давление, регулирование нагрузки усложняется в связи .с необходимостью снятия возмущений на температуру со стороны топлива. Если при этом величина запаздывания температуры при возмущении количеством питательной воды больше, чем при возмущении топливом, то для улучшения качества поддержания температуры целесообразно регулировать ее расходом топлива, а воздействие регулятора давления осуществлять на расход питательной воды. На различных типах эксплуатируемых котлов можно наблюдать самые разнообразные соотношения между величинами запаздываний температуры пара при возмущении топливом и водой. Скорость изменения температуры оказывается различной в зависимости от знака возмущения. Так, например, опыты, проведенные на котле среднего давления, показали, что скорость разгона по температуре за переходной зоной при увеличении подачи топлива составила 0,24 °С/сек, а при уменьшении 0,4°С/сек. При таких возмущениях, как отключение питателя, происходит не только количественное изменение подачи топлива, но и качественное нарушение режима горения, аэродинамики тонки и изменение положения факела.

На ряде современных котлов высокого давления пылевые горелки располагаются в несколько ярусов. В зависимости от числа включенных горелок по ярусам динамические свойства котла существенно отличаются. Поступление большего количества топлива через горелки нижнего яруса способствует более резкому изменению расхода пара, а в связи с этим в меньшей степени и с большим запаздыванием отражается на температурах пара по тракту. Подача большего количества топлива через верхние горелки в большей степени влияет на температуру пара, чем на расход. Температура пара при этом изменяется более резко и с малым запаздыванием. Количество горелок во всем диапазоне изменения нагрузок котла не остается постоянным. Таким образом, динамические свойства котла в процессе эксплуатации существенно меняются. Даже при неизменном числе включенных горелок колебания нагрузки вызывают изменения расходов и скоростей газа и пара и коэффициентов теплопередачи, что также отражается на динамических свойствах котла. При этом величина запаздывания температуры снижается с увеличением нагрузки.

Изменение подачи топлива отражается на выработке пара с малым запаздыванием. При уменьшении подачи питательной воды выработка пара некоторое время сохраняется за счет испарения избытка воды при уменьшении поверхности радиационного экономайзера. По мере превращения избытка воды в пар нагрузка котла снижается, поскольку весовое заполнение котла уменьшено. На котлах с малым водяным объемом изменение подачи воды быстро отражается на выработке пара. Внешние возмущения изменением положения регулирующих клапанов турбины или БРОУ отражаются на величине фактического расхода и давлении пара по тракту котла практически без запаздывания. Степень влияния этого возмущения на температуры пара по тракту снижается по мере удаления от выхода котла. При этом величина запаздывания температуры в большинстве случаев не превышает 20—30 сек.

Заключение

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. По способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы делятся на следующие две группы:

котлы с естественной циркуляцией;

котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды — котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Стырикович М. А. Теплотехника и теплофизика. Экономика энергетики и экология. Воспоминания: М. А. Стырикович — СПб., Наука, 2002. — 320 с.

Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. В 4 книгах. Книга 2: — СПб., МЭИ, 2007. — 562 с.

Теплотехника: Луканин В. Н., Шатров М. Г., Камфер Г. М. и др. — СПб., Высшая школа, 2008. — 671 с.

Теплотехника: Луканин В. Н., Шатров М. Г., Камфер Г. М. и др. — СПб., Высшая школа, 2008. — 671 с.

Стырикович М. А. Теплотехника и теплофизика. Экономика энергетики и экология. Воспоминания: М. А. Стырикович — СПб., Наука, 2002. — 320 с.

Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. В 4 книгах. Книга 2: — СПб., МЭИ, 2007. — 562 с.