ЦЕНТР НОВОСТЕЙ МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ:ДОМ>ЦЕНТР НОВОСТЕЙ> НОВОСТИ > Состав и функции основных компонентов котла

Состав и функции основных компонентов котла

Состав и функции основных компонентов котла

Основные компоненты (паровой барабан, поверхность нагрева, коллектор, трубы) Печь: печь, горелка, воздухоподогреватель, воздуховод Корпус котла: экономайзер, паровой барабан, нисходящий поток, коллектор, водяная стена, пароперегреватель, перегреватель и т. Д.

I. Паровой барабан

Паровой барабан (также называемый барабаном котла) является наиболее важным компонентом давления в котле с естественной циркуляцией. В его функции входит:

1. Выступая в качестве соединительного узла для процессов нагрева, испарения и перегрева, обеспечивая нормальную циркуляцию воды в котле.

2. Наличие внутреннего разделения пара и воды и устройств непрерывной продувки для обеспечения качества пара.

3. Поддержание определенного объема воды с теплоаккумулирующей способностью для смягчения скорости изменения давления пара.

4. Оснащение манометрами, указателями уровня воды, аварийной продувкой, предохранительными клапанами и другими устройствами для обеспечения безопасности котла.

Паровой барабан работает следующим образом: смесь пара и воды из водяной стенки поступает в верхнюю часть парового барабана по трубам, стекает вниз по узкому кольцевому каналу, образованному внутренней стенкой барабана и дугообразной перегородкой, равномерно передавая тепло на внутреннюю стенку барабана при соответствующем расходе. Это позволяет преодолеть трудности, связанные с большими перепадами температур между верхней и нижней стенками барабана во время запуска котла, что позволяет ускорить запуск. Пароводяная смесь, поступающая в барабан, направляется в пароводяные циклонные сепараторы, где инерция при изменении направления потока вызывает инерционное разделение, первое разделение пароводяной смеси. Отделенный пар все еще содержит значительное количество воды и поступает в гофрированный пластинчатый сепаратор из верхней части циклонного сепаратора. Этот сепаратор, установленный в верхней части циклонного сепаратора, позволяет пару с каплями воды протекать через зазоры между гофрированными пластинами. Заставляя воду прилипать к поверхности металла и образовывать пленку, стекающую вниз, капли воды снова отделяются, что известно как второе разделение. Пар после второй сепарации подвергается паровой очистке и гравитационной сепарации с использованием разности плотностей воды, составляющей третье разделение. После трех сепараций пар соответствует стандартам качества, а затем направляется в пароперегреватель решетчатого типа через трубу насыщенного пара в верхней части парового барабана.

II. Поверхность нагрева

Котел и топка соединены между собой посредством процесса теплопередачи. Границей между котлом и топкой является поверхность нагрева, которая проводит тепло от тепловыделяющей среды (пламя, дымовой газ) к теплопринимающей среде (воде, пару, воздуху). Поверхность нагрева поглощает тепло от тепловыделяющей среды и отдает тепло теплопринимающей среде.

Поверхность нагрева, непрерывно поглощающая и отдающая тепло, называется межстенной поверхностью нагрева, где тепловыделяющая среда и теплопринимающая среда находятся на противоположных сторонах поверхности нагрева. Если тепловыделяющая среда и теплопринимающая среда попеременно и периодически контактируют с поверхностью нагрева, выделяя или поглощая тепло от поверхности нагрева во время контакта, она называется регенеративной поверхностью нагрева. Поверхность нагрева, которая в основном поглощает тепло от тепловыделяющей среды за счет радиационной теплопередачи, называется радиационной поверхностью нагрева, обычно расположенной в печи. Поверхность нагрева, которая в основном поглощает тепло от тепловыделяющей среды за счет конвективной теплопередачи, называется конвективной поверхностью нагрева, обычно расположенной в дымоходе после выхода из печи, в низкотемпературном дымовом канале. Дымоход с конвективными поверхностями нагрева называется конвективным каналом. Теплоотдача от поверхности нагрева к теплопринимающей среде происходит в основном за счет конвективной теплопередачи. В соответствии с последовательностью процессов нагрева воды и испарения поверхность нагрева можно разделить на поверхность нагрева с предварительным нагревом воды, поверхность нагрева испарения (также называемую поверхностью нагрева испарения) и пароперегреватель. Поверхность нагрева предварительного нагрева воды обычно расположена в секции низкотемпературных дымовых газов для рекуперации отработанного тепла выхлопных газов и экономии топлива, обычно называемой экономайзером.

Кроме того, тепло выхлопных газов может быть рекуперировано для предварительного нагрева воздуха для горения. Этот тип поверхности нагрева с рекуперацией тепла называется воздухоподогревателем. Экономайзеры и воздухоподогреватели расположены в конце тракта дымовых газов котла, в совокупности известного как задняя поверхность нагрева.

Поверхность нагрева можно разделить на пластинчатую и трубчатую в зависимости от ее структуры. Поверхность нагрева, через которую дым течет внутри труб, называется поверхностью нагрева дымовой трубы, а поверхность нагрева, через которую вода течет внутри труб, называется поверхностью нагрева водяной трубы. Цилиндрический сосуд высокого давления, вмещающий воду и пар, а также служащий оболочкой котла, называется «паровым барабаном» или «кожухом котла». Котел, поверхность нагрева которого в основном расположена внутри кожуха котла, называется кожухотрубным котлом (ранее известным как жаротрубный котел).

В кожухообразных котлах внутреннего сгорания топка расположена внутри кожуха, известного как «сердечник печи». Ядро печи само по себе является поверхностью радиационного нагрева. Дымовые трубы, расположенные внутри корпуса, образуют конвективную поверхность нагрева.

У кожухобойных котлов наружного горения топка располагается снаружи кожуха. В этом случае часть поверхности оболочки (обращенная к огню) служит поверхностью радиационного нагрева. Внутри корпуса по-прежнему устроены дымовые трубы. Если поверхности нагрева водотруб также расположены внутри внешней печи в качестве поверхностей радиационного нагрева, то получается водотрубный котел. Оболочка котла внешнего сгорания больше не выполняет полную функцию оболочки котла, потому что внешняя топка использует стенку топки в качестве оболочки. Водотрубными котлами с водотрубами, преимущественно служащими поверхностью нагрева и расположенными в пространстве кладки стенки печи, называются водотрубными котлами. Поверхность нагрева вместе с барабаном, коллектором и внешними трубами образует единую пароводяную систему.

III. Коллектор котла

Коллектор является ключевым компонентом, который собирает и соединяет расположенные трубы печи. Он имеет функции распределения подачи и слива воды, и его можно разделить на верхний коллектор и нижний коллектор или входной и выпускной коллекторы в зависимости от его положения.

Верхний коллектор расположен в верхней части печных труб, собирая пароводяную смесь из поднимающихся трубных пучков и вводя ее в паровой барабан по трубам. Некоторые верхние коллекторы устанавливаются снаружи стенки печи, с рядами отверстий для рук на противоположной стороне печных труб для очистки внутренней части труб.

Нижний коллектор расположен в нижней части печных труб, соединен с нижним барабаном для подачи воды, распределяющей ее по восходящим печным трубам. Нижние коллекторы по обеим сторонам колосниковой решетки помогают предотвратить повреждение или закоксовывание стенки печи с обеих сторон и известны как противококсовые коробки.

Нижний коллектор имеет продувочную трубу, а его конец также имеет отверстия для осмотра и очистки внутренней части жатки.

Помимо основного коллектора корпуса котла, другие компоненты, такие как экономайзер и пароперегреватель, также имеют соответствующие коллекторы. Коллекторы, как правило, изготавливаются из бесшовных стальных труб большого диаметра, сваренных с двумя торцевыми заглушками. В последние годы некоторые производители используют обжатые концы вместо приварных торцевых заглушек, обеспечивая более рациональную конструкцию.

IV. Экономайзер котла

Определение: Поверхность нагрева, которая использует низкотемпературный дымовой газ для нагрева питательной воды.

Темэкономайзер, расположенный в заднем дымоходе котла, нагревает питательную воду котла до насыщенной воды под давлением парового барабана. Поскольку он поглощает тепло от относительно низкотемпературных дымовых газов, снижая температуру выхлопных газов, он экономит энергию, повышает эффективность и поэтому называется экономайзером.

Экономайзеры для стальных труб не подвержены ограничениям по давлению и могут использоваться в экономайзерах кипящего типа, обычно изготовленных из труб из углеродистой стали с наружным диаметром от 32 до 51 миллиметра. Иногда на внешнюю поверхность добавляют ребра и ребра для повышения эффективности теплопередачи. Экономайзеры для стальных труб состоят из горизонтально расположенных параллельно изогнутых труб (широко известных как змеевидные трубы). Экономайзеры можно классифицировать по-разному:

1. В зависимости от степени нагрева питательной воды: некипящий тип и кипящий тип.

2. В зависимости от материала: экономайзеры для чугунных и стальных труб. Экономайзеры некипящего типа в основном изготавливаются из чугуна, но также могут быть изготовлены из стальных труб, в то время как экономайзеры кипящего типа должны быть изготовлены из стальных труб. Чугунные экономайзеры в основном используются в котлах с давлением ≤2,5 МПа. Когда давление превышает 2,5 МПа, следует использовать экономайзеры для стальных труб.

3. Исходя из формы устройства: Вертикальный и горизонтальный.

4. В зависимости от относительного направления потока дымовых газов и питательной воды: прямоточный, противоточный и смешанный поток.

Функции экономайзера:

1. Поглощение тепла от низкотемпературных дымовых газов, снижение температуры дымовых газов, минимизация потерь дымовых газов и экономия топлива.

2. Поскольку питательная вода предварительно нагревается в экономайзере перед подачей в паровой барабан, это снижает поглощение тепла на поверхности нагрева, что позволяет экономайзеру заменить некоторые более дорогие поверхности испарительного нагрева.

3. При повышенной температуре питательной воды разница температур стенок при входе в паровой барабан уменьшается, что приводит к снижению теплового напряжения и продлению срока службы паровых барабанов.

Рециркуляция экономайзера: В процессе пуска котла (парового барабанного котла), так как циркуляция пароводопровода не налажена, т.е. питательная вода котла застаивается, вода экономайзеров остается в непроточном состоянии. При усилении горения котла и повышении температуры дымовых газов вода в экономайзере склонна к испарению, вызывая локально перегретое состояние в экономайзере. Чтобы избежать такой ситуации, от сосредоточенного нисходящего потока парового барабана к входу экономайзера при пуске при пуске подсоединяется трубопровод, служащий рециркуляционным трубопроводом. Это обеспечивает подачу воды в экономайзере и предотвращает испарение.

V. Перегреватель котла (RH)

Определение: Перегреватель - это теплопринимающая поверхность, которая нагревает отходящий пар из цилиндров высокого или среднего давления паровой турбины до заданной температуры в котле.

Пароперегреватель по сути является разновидностью пароперегревателя, который повторно нагревает уже выполнивший работу пар низкого давления, достигая определенной температуры. Функция перегревателя дополнительно повышает тепловой КПД цикла электростанций и поддерживает температуру пара лопаток конечной ступени паровой турбины в допустимом диапазоне.

Преимущества перегревателя котла:

1. Снижает влажность пара, что выгодно для защиты лопаток турбины.

2. Может улучшить как относительный, так и абсолютный внутренний КПД турбины.

Функция перегревателя котла: Для повышения теплового КПД крупных электрогенераторов широко применяется промежуточный цикл нагрева. Основной пар, выходящий из пароперегревателя котла, после выполнения работы в цилиндре высокого давления паровой турбины направляется в подогреватель для догрева для повышения его температуры. Затем он направляется в цилиндр промежуточного давления паровой турбины для продолжения расширения и выполнения работы. Это известно как один промежуточный цикл разогрева, который может относительно повысить эффективность цикла на 4-5%. В некоторых крупных установках отработанный пар направляется обратно в котел для нагрева после цилиндра промежуточного давления, что известно как двойной промежуточный цикл повторного нагрева, что может дополнительно относительно повысить эффективность цикла примерно на 2%. В некоторых экспериментальных установках даже используется тройной промежуточный цикл нагрева. Переход на промежуточный цикл перегрева усложняет тепловую систему, конструкцию и оперативное регулирование котло-паротурбинной установки, что приводит к увеличению затрат. Поэтому он обычно используется только в электрогенераторах мощностью 100 мегаватт и более, и обычно используется только один промежуточный цикл перегрева.

Конструкция и типы: Пароперегреватель состоит из труб и коллекторов. Пар и дымовые газы проходят внутри и снаружи труб. По способу теплопередачи перегреватели можно разделить на конвективные и лучистые. Конвективные перегреватели располагаются в конвективном дымовом канале, а лучистые перегреватели — в топке (аналогично пароперегревателям).

Эксплуатационные характеристики: Сопротивление потоку пара в системе повторного нагрева существенно влияет на тепловой КПД цикла агрегата. При увеличении сопротивления на каждые 0,1 МПа тепловой КПД цикла снижается на 0,2-0,3%. Поэтому для контроля сопротивления корпуса пароперегревателя, не превышающего 5-7% от давления пара на входе, обычно используются трубы большего диаметра (42-60 мм) и более низкие массовые скорости пара (250-400 кг/(м²·с) или ниже). Давление нагретого пара ниже, чем у основного пара, что приводит к плохой конвективной передаче тепла от пара внутри труб к стенке трубы. В результате температура металла стенки трубы выше, что требует использования жаропрочной стали, и даже хромоникелевой аустенитной стали. Температуру разогретого пара можно регулировать (см. Регулирование температуры пара в котле).

Меры защиты: Во время запуска и остановки котла из-за аварий поток пара через перегреватель отсутствует или расход пара минимален. Чтобы предотвратить повреждение нагревателя от перегрева, помимо использования материалов из жаропрочной легированной стали, следует принимать защитные меры. Общие меры включают в себя регулирование скорости запуска котла, размещение подогревателя в зоне с низкой температурой дымовых газов и введение охлаждения основного пара во время запуска и аварий (см. Система байпаса турбины).

VI. Теплообменник с тепловыми трубками

(I) Обзор тепловых трубок

Тепловая трубка – это теплопередающий компонент с высокой теплопроводностью. Он передает тепло, испаряя и конденсируя рабочую жидкость в полностью закрытой оболочке вакуумной трубки. Он обладает такими преимуществами, как чрезвычайно высокая теплопроводность, хорошие изотермические характеристики, возможность произвольного изменения площади теплопередачи с обеих сторон горячей и холодной сторон, теплопередача на большие расстояния и контроль температуры. Недостатком является плохая стойкость к окислению и высокотемпературные характеристики, которые можно устранить, установив керамический теплообменник спереди.

Теплообменники с тепловыми трубкамиТепловые трубки, состоящие из них, обладают такими преимуществами, как высокая эффективность теплопередачи, компактная структура, низкое сопротивление жидкости и способствуют контролю коррозии точки росы. Они широко используются в металлургии, химической промышленности, нефтепереработке, котлах, керамике, транспорте, легком текстиле, машиностроении и других отраслях промышленности в качестве энергосберегающего оборудования для рекуперации отработанного тепла и использования тепловой энергии в технологическом процессе. Они добились значительных экономических выгод.

(II) Классификация теплообменников с тепловыми трубками

По состоянию теплоносителя и охлаждающей жидкости теплообменники с тепловыми трубками можно разделить на: газогазовые, газожидкостные, жидкостно-жидкостные, жидкостно-газовые и парожидкостные. По конструкционным характеристикам теплообменники с тепловыми трубками можно разделить на интегральные, разъемные и комбинированные.

(III) Основные характеристики теплообменников с тепловыми трубками

1. Теплообменники с тепловыми трубками могут полностью разделять горячие и холодные жидкости с помощью разделительной пластины теплообменника. В процессе эксплуатации повреждение одной тепловой трубки из-за износа, коррозии, перегрева и т.д. не оказывает существенного влияния на работу теплообменника. Теплообменники с тепловыми трубками отличаются высокой надежностью при жидкостном теплообмене с легковоспламеняющимися, взрывоопасными и коррозионными жидкостями.

2. Горячая и холодная жидкости теплообменника с тепловыми трубками протекают совершенно раздельно, что позволяет относительно легко достичь противоточного теплообмена между горячими и холодными жидкостями во время работы. Как горячие, так и холодные жидкости вытекают за пределы труб, и, поскольку коэффициент теплопередачи наружного потока намного выше, чем у внутреннего, он очень экономичен для применений, связанных с рекуперацией тепла более низкого качества.

3. Для жидкостей с высоким содержанием пыли теплообменники с тепловыми трубками могут решить проблемы износа и блокировки золы теплообменника за счет структурных изменений и расширения нагреваемой поверхности.

4. Когда теплообменник с тепловыми трубками используется для рекуперации отработанного тепла дымовых газов с коррозионными компонентами, температуру стенок тепловой трубки можно регулировать, регулируя площадь теплопередачи секций испарения и конденсации, максимально избегая максимальной площади коррозии.

VII. Пароперегреватель котла (SH)

Определение: Пароперегреватель - это теплопринимающая поверхность, которая нагревает насыщенный пар или пар выше температуры насыщения до заданной температуры перегрева.

Пароперегреватель — это компонент котла, который дополнительно нагревает пар от насыщенной до перегретой температуры при соответствующем давлении.

(I) Введение:

Компонент в котле, который дополнительно нагревает пар от насыщенной до перегретой температуры, известен как пароперегреватель. Большинство промышленных котлов не имеют пароперегревателей, потому что многие промышленные производственные процессы и объекты требуют только насыщенного пара. На электростанциях, локомотивах и судовых котлах пароперегреватели обычно устанавливаются для повышения общего теплового КПД пароэнергетической системы. Использование перегретого пара позволяет снизить содержание влаги в выхлопных газах турбины. Температура перегретого пара зависит от таких факторов, как давление в котле, испарительная способность, высокотемпературные характеристики стали и соотношение топлива к стали. Для котлов электростанций температура обычно составляет около 450°C для котла 4 МПа и 540-570°C для котлов выше 10 МПа. В некоторых котлах электростанций также используются более высокие температуры перегретого пара (до 650°C).

(II) Типы и характеристики:

Пароперегреватели можно классифицировать на конвективные, лучистые и полулучистые в зависимости от метода теплопередачи. По структурным характеристикам их можно классифицировать как змеевидные трубчатые, экранные, настенные и настенные. Они состоят из нескольких параллельных труб и входных/выходных коллекторов. Наружный диаметр труб обычно составляет 30-60 мм. Наиболее часто используются конвективные пароперегреватели, в которых используются змеевидные трубы. Они имеют относительно плотное расположение труб, размещены в тракте дымовых газов с температурой от 450 до 1000 °C, подверженных поперечной и продольной промывке дымовыми газами. Тепло в основном передается трубам за счет конвекции, при этом часть также является лучистым теплом. Пароперегреватели экранного типа состоят из нескольких трубчатых решеток, расположенных в верхней части или на выходе из печи, принадлежащих лучистым или полуизлучающим пароперегревателям. Первый поглощает лучистое тепло от пламени печи, в то время как второй также поглощает некоторое количество конвективного тепла. В котлах электростанций с давлением выше 10 МПа для увеличения поглощения тепла обычно используется комбинация решетчатых и змеевидных трубчатых пароперегревателей. Настенные пароперегреватели, установленные на стенке печи, являются лучистыми пароперегревателями, но используются реже. Настенные пароперегреватели используются в котлах электростанций большой мощности для формирования свода топки и стенок конвективного дымохода, снаружи покрытых изоляционным материалом для формирования облегченной стенки печи. На схеме показано расположение нескольких пароперегревателей. В небольших промышленных котлах с пароперегревателями, как правило, используются только одноступенчатые конвективные пароперегреватели трубчатой группы для удовлетворения требований.

(III) Производительность:

Изменения условий работы котла, такие как колебания нагрузки, изменения топлива и изменения условий горения, влияют на температуру пара на выходе пароперегревателя. Поэтому в котлах электростанций проводятся мероприятия по регулировке температуры пара на выходе котла для стабилизации ее на заданном значении.

К распространенным методам относятся:

1. Непосредственная регулировка температуры пара с помощью распылительных или поверхностных пароохладителей.

2. Изменение температуры дымовых газов на выходе из печи с помощью качающейся горелки.

Горелка жаротрубного котла

Горелка жаротрубного котла

请输入搜索关键字

确定