В какой части котла устанавливается двухсветный экран

Обновлено: 06.07.2022

Энергетика, энергетическое машиностроение и электротехника :: Теплоснабжение и теплотехническое оборудование :: Котельные установки

Поверхность нагрева – это элемент котла, служащий для передачи тепла к рабочей среде или воздуху. Поверхность нагрева расположенная в топке и получающая тепло при помощи излучения называется радиационной поверхностью. Поверхность нагрева, в которой преобладает теплообмен путем соприкосновения с дымовыми газами, называется конвективной.

Экран – это поверхность нагрева, расположенная в топке и служащая для получения пара из воды, циркулирующей по трубам этого экрана и защищающие обмуровку котла от непосредственного воздействия пламени. Двухсветный экран – экран, получающий теплоту с двух сторон.

Фестон – это система кипятильных труб, расположенная на выходе газов из топки с большим шагом, как по ширине, так и по глубине газоходов.

Парообразующие поверхности котлов раз­личных систем отличаются друг от друга, но всегда они располагаются в основном в то­почной камере и воспринимают теплоту ра­диацией. Топочные экраны воспринимают 35—40% полного количества теплоты, выде­ляемой в топочной камере. Это обстоятельст­во в свою очередь оказывает сильное влияние на распределение теплоты между различными поверхностями нагрева. Так, при среднем давлении 4 МПа теплоты, получае­мой радиацией, недостаточно для покрытия полной потребности на парообразование (62%), в связи с чем, часть теплоты, затрачиваемой на испарение воды, передают в эко­номайзер. Поэтому в барабанных котлах среднего давления обычно экономайзер выпол­няют кипящего типа, т. е. таким, в котором питательная вода не только подогревается до насыщения, но и частично превращается в пар.

В барабанных котлах высокого давле­ния (14 МПа и выше) доля теплоты, исполь­зуемая на парообразование, в значительной мере снижается, и теплоты, пе­редаваемой в топочной камере, становится достаточно для образования требуемого коли­чества пара, поэтому экономайзер вы­полняют не кипящего типа. Прямоточные кот­лы также имеют не кипящие экономайзеры, из которых вода переходит в па­рообразующие трубы через распределитель­ный коллектор. Подача в коллектор не воды, а пароводяной смеси вызвала бы резко нерав­номерное ее распределение по параллельным трубам.

В барабанных котлах среднего давления, кроме кипящих экономайзеров, для покрытия недостающей парообразующей поверхности нагрева иногда применяют конвективные па­рообразующие поверхности нагрева — конвек­тивные пучки. Конвективной парообразующей поверхностью нагрева в прямоточных котлах является переходная зона, вынесенная в кон­вективный газоход,— вынесенная переходная зона, по конструкции напоминающая змеевиковый экономайзер; ее располагают между пароперегревателем и экономайзером. В переходной зоне заканчивается парообразование, и пар доводится до слабого перегрева (на 10—20°С).

Парообразующие поверхности при давле­нии выше 14 МПа для котлов всех систем почти исключительно располагают в топочной камере в виде топочных экранов, воспринима­ющих лучистую теплоту.

Парообразующие поверхности располагаются в виде топочных настенных экранов. При этом различают экраны:

- газоплотные (мембранные) – состоящие из панелей, изготовленных из плавниковых труб, или из гладких труб с приваренными к ним ребрами прямоугольного сечения.

Двухсветные экраны , поверхность труб которых облучается факелом ( продуктами сгорания) с двух сторон, значительно увеличивают топочную поверхность нагрева, но снижают эффективную толщину излучающего слоя в топке и, следовательно, несколько снижают излучение слоя газов на поверхности нагрева. [4]

Двухсветные экраны , плоскость которых перпендикулярна фронту, делят топку на две-три камеры. В таких топках обычная П - образная компоновка еще больше затрудняет угловое и двухфронтовое размещение горелок на фронтовой и задней стенах: в проходе между топкой и конвективным газоходом должен был бы появиться ряд или два ряда горелок, что потребовало бы еще большего расширения прохода и все же не сняло бы значительных конструктивных и эксплуатационных трудностей. Расположение горелок на боковых стенах в таких топках по существу превращается в одно-фронтовое с его недостатками, а при числе двухсветных экранов больше одного и вовсе исключается. [5]

Выше двухсветного экрана размещены ширмы, дополнительно охлаждающие дымовые газы до вступления их в конвективные поверхности нагрева. Благодаря этим мероприятиям при обычном для котлов высокого давления тепловом напряжении объема топки в этом котлоагрегате достигается достаточно низкая температура дымовых газов на входе в конвективные поверхности нагрева. [7]

Для двухсветных экранов и ширм, расположенных в топке ( не в выходном окне топки), уменьшается на 0 1 по сравнению с величиной С для настенных экранов. [8]

Установка двухсветных экранов позволяет уменьшить необходимый объем камеры охлаждения - При этом, однако, следует иметь в виду, что уменьшение объема охлаждающей камеры сокращает время пребывания продуктов горения в топочной камере. Излишнее сокращение этого времени может ухудшить дожигание грубых частиц угля, что вызовет повышение потери с механическим недожогом. Несожженные частицы угля приходят в камеру охлаждения хорошо газифицированными пламенем в плавильной камере. Факел в камере охлаждения в большинстве случаев прозрачен и содержит только горючие частицы золы, которые не были уловлены в камере плавления. Эти частицы уменьшают прозрачность факела, особенно если сжигаются очень зольные угли, и увеличивают отдачу тепла радиацией из факела на стены топки. [9]

Для гладкотрубных двухсветных экранов и ширм ( кроме ширм типа щек), расположенных в объеме топки, при сжигании твердых топлив величина Е, уменьшается на 0 1, а для цельносварных экранов и ширм - на 0 05 по сравнению с ее значением для настенных экранов. [10]

Топочная камера вертикальным двухсветным экраном разделена по высоте на две половины. Ширмовый перегреватель расположен в верхней части топки. [11]

Здесь также имеется двухсветный экран . Наклонный под углом 15 под, образованный трубами боковых экранов, закрыт шамотовыми кирпичами. На фронтовой стене топки установлены 18 комбинированных газомазутных горелок в четыре яруса. При работе на газе верхний ярус горелок, а на мазуте - нижний ярус полностью отключаются. Это обеспечивает сближение температур газов на выходе из топки при раздельном сжигании обоих топлив. [13]

Некоторые котлы имеют двухсветные экраны , которые делят топку на две части. Топки для сухого шлакоудаления имеют холодные воронки, а для жидкого шлакоудаления - горизонтальный под с леткой для выпуска шлака. Экраны топки для сжигания АШ и тощих углей в районе горелок для обеспечения устойчивого образования жидкого шлака закрыты хромиговой массой на шипах. Пароперегреватели выполняют из нескольких ступеней: ширмовых, расположенных в верхней части топки, конгкмпивных из вертикальных змеевиков, размещенных в переходном газоходе, и горизонтальных змеевиков, сгруппированных в пакеты в конвективной шахте котла. В районе высоких температур газа горизонтальные змеевики подвешивают на трубах к потолочному перекрытию. [14]

В котлах ТГМ-84 двухсветный экран из почти прямых труб делит топку на левую и правую половины. [15]

Для определения эффективности внесения в топку двухсветного экрана автором совместно с О. И. Косиновьш были проведены на электронно-цифровой вычислительной машине типа М-20 многовариантные тепловые расчеты топок котлов с одним двухсветным экраном и без него при различных размерах топки и тепловых напряжениях топочного объема. [31]

Фронтовой цельносварной газоход разделен при помощи цельносварных двухсветных экранов на три части. В нижней части двухсветные экраны разведены в двухрядный фестон, а в верхней части они образуют газоплотный потолок входной и средней частей. В левой и правой подъемных частях газохода на боковых стенках установлено по семь испарительных ширм. [32]

Топочная камера разделена по всей высоте двухсветным экраном на две равные части. В двух конвективных шахтах расположены водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. Каждая шахта разделена вертикальным коридором по всей высоте на две части. [33]

Над уровнем горелок путем соответствующей разводки труб двухсветного экрана в нем выполнены окна. Их назначение - выравнивание давления в обеих половинах топки в случае хлопка в одной из половин. [34]

Расчеты показали, что из подвесных труб двухсветных экранов выходит пароводяная смесь. В связи с этим еще до пуска котла эти трубы были переведены полностью на подъемное движение, для чего питание каждой половины разрезанных U-образных труб выполнено от соответствующих необогреваемых подвесных труб фронтового экрана. [35]

У котлоагрегатов первых четырех блоков топка разделена двухсветным экраном и оборудована горелками для пыли и мазута, установленными в одной горизонтальной плоскости. Котлоагрегат пятого блока имеет пять циклонных предтопков. [36]

Особенностью топочной камеры является наличие в ней двух двухсветных экранов . В этой части высоты топки она разделяется двухсветными экранами на три секции, в каждой из которых размещено по шесть горелок в три яруса in о высоте. Ниже ( в холодной воронке) и выше ( в области ВРЧ) - топочная камера общая. Двухсветные экраны образованы горизонтальными трубами, являющимися продолжением труб настенных экранов. Для этого трубы двух полулент на трех стенах каждой из крайних секций топки идут парами через 2 шт. Затем нечетные трубы обеих полулент образуют один двухсветный экран и экран задней стены средней секции топки, а четные - второй двухсветный экран и экран фронтовой стены той же секции. [38]

У всех котлов этой группы топочная камера разделена двухсветным экраном . Дальнейшее сокращение габаритов котлов было достигнуто благодаря тому, что при меньших размерах конвективной части пароперегревателя стало возможным сокращение глубины горизонтального перепускного газохода уменьшение расстояния между топкой и опускной конвективной шахтой. В частности, у котла ТП-92 весь первичный пароперегреватель исполнен в виде настенных трубных пакетов и расположенных в два ряда ширм, а вторичный пароперегреватель размещен в опускной конвективной шахте. [39]

Отличительной особенностью его является наличие в топочной камере двух двухсветных экранов , разделяющих ее на три сообщающиеся камеры. [41]

Мембранные панели применяют в экранах топок, ширм, двухсветных экранов , ограждений конвективных газоходов стационарных паровых котлов. Они представляют собой конструкцию, образованную сваренными между собой прямыми или гнутыми плавниковыми металлургического производства, сребренными тем или иным способом, и гладкими трубами с полосами между ними. [42]

Топка котла с выступом вверху на задней стене разделена двухсветным экраном на две полутопки. [43]

Топочная камера - экранированная двухзаходной горизонтальной навивкой, имеет один двухсветный экран , образованный вертикальными трубами. Вторичный перегреватель выполнен в виде двух пакетов ширм, расположенных в верхней части топки, и поворотной камеры. [44]

Из графика ( рис. 4) видно, что установка двухсветного экрана , делящего топку на две равные части, позволяет увеличить тепловое напряжение топочного объема и производительность топки на 25 - 30 % прп одинаковой температуре на выходе из топки. [45]

Топочная камера с жидким шлакоудален нем по всей высоте разделена двухсветным экраном на две одинаковые по объему камеры. Нижняя часть экранов топочной камеры и холодных воронок ошипованы и покрыты хромитовой массой, образуя зажигательные пояса. [46]

Поэтому у больших топок с жидким шлакоудалением в камере охлаждения устанавливают двухсветные экраны , подверженные действию радиации продуктов горения с обеих сторон. [48]

Особенностями этого котла являются высокая степень экранирования топочной камеры с применением двухсветных экранов , размещение в верхней части топки ширмового пароперегревателя, отсутствие фестона. Эти особенности конструкции котлоаг-регата обусловлены высокой паропро-изводительностью и повышенными параметрами производимого пара. [50]

Сплошные кривые для топок без двухсветного экрана, пунктирные - с двухсветным экраном . [51]

Исследуя вопросы тепловой и гидравлической неравно-мерностей в топках котлов ТВГ с двухсветными экранами , авторы рекомендуют как один из методов создания равномерного обогрева топочного объема применять секции двухсветных топочных экранов с опускным движением воды, воспринимающих тепла вдвое больше настенных в сочетании с подовыми горелками, равномерно обогревающими экраны по длине топки. Для этого длина огневой части горелок выбрана примерно равной длине топочных экранов. [52]

В отдельных типоразмерах котлов топочная камера разделена на две равные части двухсветным экраном . Такой экран интенсивно охлаждает топочные газы, благодаря чему могут быть уменьшены конвективные поверхности нагрева; возрастает длительность работы зажигательного пояса и обращенных в сторону топки элементов топливных горелок до их об горания. [53]

У всех рассматриваемых котлов, кроме ТП-87, топочная камера разделена пополам двухсветным экраном . [54]

Котел ТВ Г-15 ( тепловой мощностью 1 75 МВт) имеет один двухсветный экран и две горелки, котел ТВГ-25 ( тепловой мощностью 2 9 МВт) - два двухсветных экрана и три горелки, котел ТВГ-4 - три двухсветных экрана и четыре горелки. Каждый котел имеет, кроме того, два одно-светных экрана, расположенных у стенок. Котел ТВГ-8 имеет три двухсветных, два односветных, один потолочный экран и четыре горелки. В конвективном газоходе расположен 16-секционный змеевиковый водяной экономайзер. [55]

В средней по высоте зоне топки каждого корпуса было установлено по шесть двухсветных экранов . После горизонтальных ширм дымовые газы направляются в три параллельных опускных газохода, в среднем из которых размещен экономайзер, а в левом и правом - по небольшому трубному пакету первичного пароперегревателя и за ним по ходу газов - пакеты промежуточного паро. [57]

Ниже приведены исходные данные и блок-схема многовариантного теплового расчета топок котлов с двухсветным экраном и без него при различных размерах топок и тепловых напряжениях топочного объема. [58]

Таким образом, из табл. 20 видно, что в топке с одним центральным двухсветным экраном размеры ее можно уменьшить приблизительно на 10 % ( Ьг / Ь1 - 0 9) по сравнению с топкой без двухсветного экрана ( объем топки при этом уменьшится в среднем на 27 2 %) и получить при этом одинаковые характеристики обеих топок ( температура на выходе из топки или теплоотдача излучением в топке на 1 нм3 топлива) при одинаковом расходе топлива и экранных поверхностей нагрева по весу. [59]

Экраны покрывают все стены топочной камеры: кроме того, у многих котлов имеется двухсветный экран , разделяющий топку на равные половины. [60]

Гладкотрубные экраны применяют в кот­лах всех систем, работающих под разреже­нием (с уравновешенной тягой). При естест­венной циркуляции топочные экраны распола­гают почти исключительно вертикально и в от­дельных случаях круто наклонно. Учитывая возможность организации движения пароводя­ной смеси со скоростью, предотвращающей нарушение гидравлических режимов, парооб­разующие поверхности котлов прямоточных и с многократной принудительной циркуляцией можно ориентировать в пространстве любым способом, выполняя топочные экраны верти­кальными, горизонтальными и подъемно-опуск­ными.





Рис. 17.2. Конструкции футерованных экранов.

в — настенного гладкотрубвого; 6 — настенного мембранного; в — двусветного; / — шипы; 2 — труба- 3 — обшивка- 4 — пластич­ная хромитовая масса; 5 —карборунд; 5 — мембрана.



Рис. 17.3. Схемы контуров естественной циркуляции. а — с непосредственной выдачей пароводяной смеси в барабане б — с выдачей пароводяной смеси через коллектор; / — водоподводящие (опускные) трубы; 2 — парообразующие (подгеч ные) трубы; 3 — пароотводящие трубы; 4 — коллектор.

В соответствии с особенностями естествен­ной циркуляции и принудителъного движения рабочей среды ниже рассматриваются методы повышения надежности топочных экранов кот­лов с. естественной циркуляцией и прямоточ­ных котлов и их конструкции.

Методы повышения надежности циркуля­ции.Вправильно спроектированных и выпол­ненных контурах циркуляции при нормальной эксплуатации котлов обычно не возникает трудностей в отношении надежной их работы. Напомним, однако, что с повышением давле­ния движущий напор циркуляции падает. Рост единичной паропроизводительности котла связан с увеличением ширины пане­лей циркуляционных контуров, а следователь­но, с большими неравномерностями обогрева параллельно работающих труб, отрицательно влияющими на циркуляцию. Существенно по­вышается интенсивность обогрева парообразу­ющих труб с увеличением мощности.

Переход к мощным энергетическим уста­новкам на высокие параметры пара в усло­виях постоянного развития теплоэнергетики повышает требования к надежности котла в целом и надежности контуров циркуляции в особенности.

Основным источником нарушения циркуля­ционных режимов является неравномерность обогрева по ширине контура. Неравномерность обогрева по высоте труб контура играет мень­шую роль, так как при этом все параллельно включенные и вертикально расположенные трубы получают одинаковое количество тепло­ты и охлаждаются одинаковым количеством проходящей через них воды. Неравномерность обогрева по ширине вызывается конструктив­ными особенностями контура циркуляции (см. рис. 12.11) и условиями эксплуатации (см. рис. 12.12). Неравномерности обогрева, вызы­ваемые конструктивными особенностями кон­тура, с той или иной полнотой всегда могут быть учтены в процессе проектирования. Ме­нее определенные неравномерности возникают в процессе эксплуатации. Главным фактором неравномерности тепловосприятия является шлакование. Шлакование никогда не бывает равномерным по всей поверхности экрана, оно зависит от многих факторов и, в частности, от воздушного режима в топке, равномерности подачи топлива через горелки в топочную ка­меру и др. Сильно зашлакованные и потому слабообогреваемые трубы получают в целом меньше теплоты по сравнению с чистыми тру­бами, и поэтому у них и меньший движущий напор, и через них проходит и меньше охлаж­дающей (циркулирующей) воды. Такие трубы плохо охлаждаются; они могут перегреваться в оголенных участках вследствие интенсивного подвода к ним теплоты.


С повышением давления, особенно при полезный напор циркуляции за­метно снижается (см. рис. 12.3). Падает и средняя кратность циркуляции, оказывающая весьма существенное влияние на температура ный режим металла обогреваемых труб. По этому обеспечение достаточной кратности циркуляции является важным этапом проек­тирования циркуляционных контуров.

Основными методами повышения надежно­сти циркуляции являются повышение кратно­сти циркуляции и секционирование широких панелей подъемных труб.

Увеличение кратности циркуляции. Конту­ры циркуляции выполняются с непосредствен­ным присоединением парообразующих труб к барабану или через коллектор с помощью пароотводящих труб.




При данной производительности контура кратность циркуляции обеспечивается доста­точным (по условиям надежного охлаждения обогреваемых труб) расходом через него во­ды — соответствующим сечением водоподво­дящих труб и пароотводящих труб контура циркуляции (рис. 17.3).

На рис. 17.4 видно, что для контура с не­посредственным вводом парообразующих труб в барабан (рис. 17.3,а) при малом сечении опускных труб кривая, выражающая их гид­равлическое сопротивление проходит круто и в пересечении с характеристикой по­лезных напоров контура образует рабо­чую точкудиаграммы циркуляции. В этой точке гидравлическое сопротивление чрезмер­но велико, а скорость циркуляции и расход во­ды ограничены. В таких условиях резко сокра­щается запас по застою циркуляции, а огра­ниченный расход воды может не обеспечить надежного отвода теплоты парообразующих труб.


Рис. 17.5. Циркуляционные характеристики топочного экрана.

а — распределение полезных напоров и скоростей циркуляции по ширине экрана и его секционирование: / — барабан; 2 — верхний коллектор; 3 — средние экранные трубы; 4—угловые экранные трубы; 5 — нижний коллектор; 6 — трубы, выделенные в самостоятельный контур; — несекционированный экран; — секционированный экран; б — диаграмма циркуляции: /— слабообогреваемого контура; 2 —интенсивно обогреваемого контура;— перепад давления до секционирования; — перепады давления в контурах после секционирования.

Увеличение сечения опускных труб умень­шает их гидравлическое сопротивлениепонижает полезный напор циркуляции (рабо­чая точка) и потому увеличивает запас по застою циркуляции. При этом существенно увеличивается не только общий расход воды через подъемные трубы, но, что очень важно, и через слабообогреваемые трубы, улучшая их температурный режим.

Необходимое сечение опускных трубопре­деляется расчетом циркуляции и для высоко­го давления составляет для настенных экра­нов 0,4—0,5, двусветных экранов 0,7—0,9 сече­ния подъемных труб.


В контуре циркуляции, изображенном на рис. 17.3,6 с пароотводящими трубами, надо уменьшить гидравлическое сопротивление так­же пароотводящих труб, что достигается уве­личением сечения и уменьшением их длины. Обычно общее сечение отводящих труб со­ставляет 30—60 сечения парообразующих труб.

Секционирование экранов.Поскольку ос­новной причиной возникновения опасных ре­жимов является неравномерный обогрев паро­образующих труб, включенных в общую систе­му, панели топочных экранов секционируют с целью уменьшения неоднородности их ра­боты; в каждую секцию выделяют примерно одинаково обогреваемые трубы с самостоя­тельным питанием. На рис. 17.5 показано распределение ско­ростей в экране, имеющем неравномерный обогрев по ширине. Угловые трубы получают существенно меньше теплоты, чем средние, и преодолеть полезный напор контуракоторый создается главным образом сильнообогреваемыми трубами, угловые трубы не способны, поэтому в них может появиться застой циркуляции, свободный уровень или опрокидывание циркуляции. Выделение угло­вых труб в самостоятельный контур циркуля­ции разделением верхнего и нижнего коллек­торов перегородками позволяет примерно вы­ровнять скорости циркуляции в пределах каждого контура, что создает благоприятные для них условия. При этом полезный напор в выделенном контуре несколько уменьшится, однако запасы против застоя и опрокидыва­ния циркуляции возрастут при прежней не­равномерности обогрева по ширине экрана, и скорость циркуляции увеличится (рабочая точка на рис. 17.5,б). В контуре с интен­сивно обогреваемыми трубами полезный напор возрастет, и несколько уменьшится скорость циркуляции, но запасы против застоя и опро­кидывания циркуляции в нем также будут достаточно велики (рабочая точка на рис. 17.5,б).

Обычно топочные экраны котлов с естест­венной циркуляцией выполняют гладкотруб-ными, сплошными по всем стенам топочной камеры. Для котлов высокого и сверхвысоко­го давлений применяют трубы внутренним диаметром 40—50 мм. Опускные трубы выпол­няют диаметром 60—160 мм и более. Иногда в качестве опускной системы мощных котлов применяют стояки большого диаметра (600— 800 мм).

На рис. 17.6 показано примерное расположение на­стенных топочных экранов и их элементов в котле вы­сокого давления. Настенные топочные экраны 1, 6, 7 представляют собой систему параллельно включенных вертикальных труб. Исходя из конструктивных осо­бенностей топочной камеры, допускают крутонаклонные участки (трубы холодной воронки 9, места разводки труб для амбразур 8 и т. п.). В установках высокого давления, когда располагаемая радиационная теплота в топке больше необходимой для парообразования, в топочной камере частично освобождаются стены для размещения других поверхностей нагрева. При этом парообразующие поверхности располагают на верти­кальных стенах, а потолок служит для размещения на нем пароперегревателя 3. Радиационные пароперегре­ватели располагают также в верхней части фронтовой стенки или по всей высоте фронта, иногда перемежая перегревательные панели с испарительными.

Все верхние коллекторы располагают примерно на одном уровне и подвешивают к каркасу котла. Топоч­ные экраны обрамляют поясами жесткости 12 из про­фильной стали, вместе с которыми они перемещаются по вертикали. К топочным экранам часто крепят об­муровку, которая снаружи покрыта обшивкой (см. § 21.1). Таким образом, к каркасу подвешивают не только трубную систему экранов, но вместе с ней так­же обмуровку и обшивку. Узел крепления экранных



Рис. 17.6. Схема расположения топочных экранов котла высокого давления.

/ — фронтовой экран; 2 — опускные трубы; 3 — потолочный экран; 4 — отводящие трубы; 5 — фестон; 6 — задний экран; 7 — боковой экран; 8 — разводка труб у амбразур; 9 — холодная воронка; 10 — каркас; II — коллектор фестона; 12 — пояс жест­кости.

и опускных труб к подвижным поясам жесткости по­казан отдельно на рис. 17.6 (узел 1). Вся трубная си­стема экранов вместе с крепящейся к ней обмуровкой свободно расширяется вниз.

В котлах большой мощности устанавливают дву­светные экраны, разделяющие топку на отдельные ка­меры. Двусветные экраны подвешивают так же, как и настенные экраны. Для выравнивания дав­ления в камерах топки и предотвращения прогиба труб экрана в случае «хлопка» в верхней части двусветного экрана или по всей его высоте разводкой труб обра­зуют окна (рис. 17.7).

Читайте также: