Котельные Принципиальная схема котельной установки

В энергетике основным теплоносителем является вода или водяной пар. Комплекс устройств и агрегатов, обеспечивающих получение горячей воды или водяного пара под давлением, называют котельной установкой. Она состоит из котла и вспомогательного оборудования. Котлом называют устройство для получения горячей воды или водяного пара с давлением выше атмосферного за счет сгорания органического топлива. Котлы бывают паровые и водогрейные. По назначению они делятся на отопительные, промышленные и энергетические. Пар или вода, получаемые в отопительных котлах, используются для отопления, в промышленных котлах – для промышленных нужд (тепловые аппараты, теплообменники, паровые приводы некоторых машин и т.д.). Пар, получаемый в энергетических котлах, применяется для преобразования его энергии в механическую работу в турбинах. Котлы также классифицируются по паро- и тепло- производительности, по параметрам пара и другим признакам .

Рассмотрим в качестве примера принципиальную схему котельной установки, работающей на твердом топливе (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Принципиальная схема котельной установки, работающей на твердом топливе

Топливо 1 с угольного склада подается в бункер сырого угля 2, из которого оно направляется в систему пылеприготовления, состоящую из питателя 3 угля и углеразмольной мельницы 4. Пылевидное топливо по пылепроводам 5 транспортируется к горелочным устройствам 8 первичным воздухом, поступающим по воздуховоду 6. К горелкам 8 подводится также вторичный воздух по воздуховоду 12 с помощью дутьевого вентилятора 23. Для устойчивого и интенсивного горения вторичный воздух нагревается до 250...400 °С в воздухоподогревателе 19. Забор в воздуховод 22 вторичного воздуха производится зимой из окружающей среды 21, а летом - из помещения 20.

Поступающая в котел вода, называемая питательной, сначала подогревается в экономайзере 17 и далее поступает в топочные экраны 7 и 9, где происходит процесс парообразования. Сухой насыщенный пар поступает в ширмовый 10 и конвективный 14 пароперегреватели, после чего перегретый пар направляется к потребителю (например, к паровой турбине).

Продукты сгорания топлива, пройдя экономайзер 17 и воздухоподогреватель 19, очищаются от золы в золоулавливающем устройстве 24 и дымососом 25 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 26. Уловленная из дымовых газов зола и выпавший в нижнюю часть топки шлак удаляются, как правило, потоком воды по каналу 27.

Паровой котел состоит из топочной камеры 11, в которой происходит сжигание специально подготовленного топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания за счет теплоотвода к располагаемым в ней поверхностям нагрева и газоходов, в которых также размещаются поверхности нагрева, воспринимающие теплоту продуктов сгорания топлива.

Стены топочной камеры покрыты внутри огнеупорным материалом, а снаружи – тепловой изоляцией 13. Непосредственно у стен по всему внутреннему периметру топочной камеры расположены трубы, которые, получая теплоту от топочных газов, являются парогенерирующими поверхностями нагрева и называются топочными экранами 7 и 9.

Топочные экраны являются рациональными поверхностями нагрева, так как они воспринимают теплоту сгорания топлива преимущественно излучением от факела и от продуктов сгорания. Температура, в зоне горения может достигать 1500…1800 °С а зависимости от вида сжигаемого топлива. Средняя температура продуктов сгорания в топочной камере составляет 1300...1400 °С.

Топочные газы покидают топочную камеру с температурой 900...1200 °С и поступают в горизонтальный газоход 15, в котором первым по ходу газов располагается пароперегреватель 10, выполненный из трубчатых змеевиков, собранных в плоские пакеты (ширмы). Теплообмен в ширмовых поверхностях нагрева осуществляется одновременно излучением и конвекцией, и поэтому они называются полурадиационными. В этой зоне газы имеют температуру, близкую к температуре плавления золы топлива, и поэтому может происходить процесс налипания расплавленной золы (шлака) на поверхности труб. Для того чтобы исключить возможность образования, шлаковых мостов между трубами и последующего забивания шлаковой массой промежутков между ними, расстояние между трубами в этом котельном пучке делает больше, чем в топочных экранах.

Пройдя ширмовый пароперегреватель, газы охлаждаются до 800...900 °С. В горизонтальном газоходе 15 за ширмовым пароперегревателем 10 располагается конвективный пароперегреватель 14, представляющий собой пакеты труб, расположенных в коридорном или шахматном порядке с меньшим, чем в ширмах, поперечным шагом. Теплообмен в пароперегревателе 14 и во всех последующих поверхностях нагрева осуществляется конвекцией.

В верхней части конвективной шахты 18 обычно устанавливается промежуточный пароперегреватель 16. Если на электростанции промежуточный перегрев пара не применяется, то в этом месте может располагаться либо первая ступень конвективного пароперегревателя, либо вторая ступень экономайзера.

После промежуточного пароперегревателя газы имеют температуру 500...600 °С. Теплота этих газов используется в экономайзере 17, располагаемом далее по ходу газов, и в воздухоподогревателе 19, размещаемом либо в нижней части конвективной шахты 18 непосредственно за экономайзером, либо в отдельном газоходе. За воздухоподогревателем газы имеют температуру 110...160 °С. Дальнейшему снижению температуры газов путем полезного использования их теплоты препятствует конденсация на поверхностях нагрева паров воды, содержащихся а продуктах сгорания, и образование серной кислоты, что приводит к интенсивному развитию коррозии металла и загрязнению поверхностей нагрева золовыми отложениями. Охлажденные до 110...160 °С газы, пройдя устройства очистки от золы 24, выбрасываются в атмосферу.