Схема парогенератора с естественной циркуляцией

Обновлено: 14.05.2024

°, Померанцев, Й. Б. Ахмедов, О, Д. Мюллер, Е, A. Гатицкий и В. Н. Сергеев

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И, И. Калинина (71) Заявитель (54> ПАРОГЕНЕРАТОР С ЕСТЕСТВЕННОЙ

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в парогенераторострое нии.

Известны парогенераторы с естественной циркуляцией, содержащие топку, теплообменнам поверхность котор включает радиационные испаритель и газоход с конвективным паро.перегревателем fl).

Недостатком таких конструкций является повышенная металлоемкость вследствие сил нораэвитых конвективных пароперегреватель ных поверхностей.

Недостатком известных конструкций яв рЕ ляется трудность регулирования температуры перегретого пара на выходе из парогенератора при изменениях нагрузки и оссбенно при изменении вида топлива, что приводит к снижению экономичности и маневренности.

На чертеже схематично изображай паРогенератор, продольный разрез, Он содержит топку 1 с радиационными испаритерем 2 и пароперегревателем 3, газоход 4 с коивективным пароперегревате- . лем 5, економайзером 6 и воздухоподогревателем 7 и барабан 8.

Парогенератор работает следующим обра- зом, Питательная вода, подогретая в эконьмайзере 6, поступает в барабан 8, откуда направляется в радиационный испаритель 2.

Составитель В. Кругля.нский

Редактор Н, Разумова Техред А.Алатырев . Корректор С, Шекмар

Заказ 3443/36 . Тираж 556 П одпис ное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Проведенные исследования и расчеты показали, что выполнение радиационного пароперегревателя 3 с поверхностью 0,330,35 от полной теплообменной поверхности топки 1 обеспечивает независимость параметров перегретого пара от нагрузки паро5 генератора, что повьш ает его маневренностЬ, а также уменьшает общую поверхность пароперегревателя парогенератора, что снижает его метаплоемкость и повышает эко о номичность.

Кроме того, такое выполнение парогенератора позволяет использовать любой вид твердого, жидкого и газообразного топлива с сохранением заданных параметров neperpe-, I5 того пара.

Парогенератор с естественной циркуляцией, содержащий топку, теплообменная поверхность которой включает радиационные испаритель и пароперегреватель, и газоход с конвективным пароперегревателем,. о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью п вышения экономичности и маневренности, поверхность нагрева радиационного паропере- гревателя составляет 0,33-0,35 от полной теплообменной поверхности топки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Семененко H. A. и др. Котельные уста-, новки промышленных предприятий. N„„

«Госэнергоиздат, 1960, с. 204, рис. 14-3.

2."Котлы большой мощности, Каталог справочник, К-2-69, М., НИИИнформтяжмаш;

В паровых котлах для превращения питательной воды в пар применяются различные схемы циркуляции теплоносителя: естественная, многократная принудительная и прямоточная. Наибольшее распространение получили котлы с естественной циркуляцией.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Технология получения пара предполагает последовательность нескольких физических процессов. Все начинается с подогрева питательной воды, которая поступает в котел при определенном давлении, создаваемом питательным насосом. Этот процесс происходит при однократном прохождении воды через трубы конвективной поверхности нагрева, называемой экономайзером (рис.1).
После экономайзера вода поступает в испарительные поверхности нагрева, которые располагают, как правило, в топочных камерах паровых котлов. Из названия этого элемента котла понятно, что здесь происходит образование пара, который затем в некоторых котлах поступает в пароперегреватель. Через обогреваемые дымовыми газами трубы пароперегревателя пар проходит однократно, а вот парообразующие поверхности нагрева могут быть разными. Чаще всего в котлах пароводяная смесь многократно проходит через обогреваемые трубки топочных экранов за счет естественной циркуляции или в результате многократно-принудительной циркуляции (с использованием особого насоса). В котлах, которые называют прямоточными, пароводяная смесь проходит через испарительные поверхности нагрева однократно, за счет давления, создаваемого питательным насосом.
Остановимся подробнее на особенностях процесса получения пара в котлах с естественной циркуляцией.
На рис. 1 приведена схема барабанного котла с естественной циркуляцией, выполненного по традиционной П-образной схеме. Питательная вода поступает в экономайзер, расположенный в конвективной шахте. Экономайзер является первой частью водопарового тракта котла: нагретая в нем вода поступает в барабан, который, в своей нижней части, соединен как с необогреваемыми опускными, так и с обогреваемыми подъемными трубами. По необогреваемым трубам котловая вода опускается к коллекторам, размещенным у нижней кромки топочной камеры. Из этих коллекторов вода поступает в вертикальные трубки топочных экранов. Именно здесь, благодаря мощному тепловому потоку от сгорания органического топлива, начинается собственно процесс парообразования. При однократном прохождении через топочные экраны испаряется не вся вода: в барабан возвращается пароводяная смесь. В объеме барабана происходит сепарация воды и пара. Пар поступает к потребителю или во входной коллектор пароперегревателя, а котловая вода вновь попадает в опускные трубы циркуляционного контура.

Рис. 1. Схема барабанного котла с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном топливе:
1 – горелки; 2 – топочная камера; 3 – топочный экран; 4 – барабан; 5 – опускные трубы; 6 – фестон; 7 – пароперегреватель; 8 – конвективный газоход; 9 – экономайзер;10 – трубчатый воздухоподогреватель; 11 – нижние коллектора топочных экранов

Подъемно-опускное движение по контуру естественной циркуляции (т.е. по необогреваемым опускным и обогреваемым подъемным трубам) происходит вследствие разности плотностей котловой воды и пароводяной смеси.
Для повышения надежности циркуляции на барабанных котлах повышенного давления (17–18 МПа) применяют принудительное движение пароводяной смеси в топочных экранах (рис. 2, б). Как видно из приведенных схем, котел с принудительной циркуляцией отличается от котла с естественной циркуляцией (рис.2, а) наличием насоса для котловой воды. На этом же рисунке (2, в) показана схема прямоточного котла.

Рис. 2. Схема движения воды и водяного пара:
а) барабанный котел с естественной циркуляцией; б) барабанный котел с принудительной циркуляцией; в) прямоточный котел
1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 3 – верхний барабан котла; 4 – опускные трубы; 5 – испарительные подъемные трубы; 6 – пароперегреватель; 7 – циркуляционный насос; 8 – нижний коллектор

В прямоточных котлах, которые не имеют барабана, а контур разомкнут, превращение воды в пар происходит за один проход нагревателя, и кратность циркуляции равняется единице. В барабанных котлах этот показатель выше. В котлах с принудительной циркуляцией, у которых имеются нагреватели в виде змеевиков, кратность циркуляции составляет обычно от 3 до 10. В котлах с естественной конвекцией этот параметр обычно составляет 10–50, а при малой тепловой нагрузке труб – 200–300.

Особенности и преимущества

ПКЕЦ на российском рынке

Рис. 3. Паровой котел с естественной циркуляцией E-1,0 - 0,9 ГМ.

Статья опубликована в журнале "Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ" № 2(7)` 2011

Учебное пособие/ Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. - Красноярск; КГТУ, 2006. - 47 с.

Порядок расчета циркуляционного контура и основные величины, используемые в расчетах
Основные величины, используемые в расчетах

Расчет движущего и полезного напора циркуляции

Определение истинного значения скорости и кратности циркуляции. Оценка ее надежности

Расчет гидравлических в циркуляционном контуре
Сумма гидравлических сопротивлений
Однофазный поток
Двухфазный поток

Расчет тепловосприятия контура и его паропроизводительности
Конструктивные данные контура
Порядок расчета контура циркуляции

Бойко Е.А. и др. Котельные установки и парогенераторы. Тепловой расчет парового котла

формат djvu
размер 10.36 МБ
добавлен 16 ноября 2009 г.

Котельные установки и парогенераторы (тепловой расчет парового котла): Учебное пособие / Е. А. Бойко. И. С. Деринг, Т. И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2005 г. , 96 с. Пособие содержит методику и необходимые нормативно-справочные материалы для тепловых расчетов паровых котлов средней и большой производительности, сжигающих твердое, газообразное и жидкое топливо. Методика базируется на нормативном методе и использовании обобщенных зависимостей.

Бойко Е.А., Охорзина Т.И. Котельные установки и парогенераторы

формат pdf
размер 18.27 МБ
добавлен 08 февраля 2009 г.

Конструкционные характеристики энергетических котельных агрегатов. Справочное пособие. КГТУ. Красноярск, 2003. 223 с. Хорошо иллюстрированное. Имеются технические характеристики большого числа выпускаемых высокопроизводительных котлоагрегатов. ОГЛАВЛЕНИЕ (кратко). Устройство котлоагрегатов. Конструкция отдельных элементов котлоагрегатов. Предприятия-изготовители паровых котлов большой мощности. Паровые котлы производственного объединения «Красный.

Бойко Е.А., Охорзина Т.И., Шишмарев П.В. Котельные установки и парогенераторы

формат pdf
размер 20.35 МБ
добавлен 06 января 2012 г.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (курсовое проектирование). Учебное пособие / Е.А. Бойко, Т.И. Охорзина, П.В. Шишмарев. Красноярск: СФУ, 2008. – 401с. Пособие содержит методику и необходимые нормативно-справочные материалы для комплексного расчета котельных агрегатов средней и большой паропроизводительности, сжигающих твердое, газообразное и жидкое топливо. Методика базируется на нормативных методах теплового, аэро.

Курсовой проект - Котельные установки и парогенераторы

формат jpg
размер 26.55 МБ
добавлен 05 октября 2010 г.

Лабораторная работа - Гидравлические режимы контуров естественной циркуляции барабанных котлов среднего давления

формат docx
размер 196.77 КБ
добавлен 03 октября 2011 г.

Реферат - классификация паровых котлов

формат doc
размер 48.62 КБ
добавлен 28 декабря 2009 г.

Введение. Тепловой баланс парового котла. Коэффициент полезного действия. Классификация паровых котлов. Параметры и маркировка. Особенности и принцип работы барабанных котлов Барабанные котлы с естественной циркуляцией малой производительности (низкого и среднего давления) Паровые барабанные котлы с развитыми котельными пучками типа Е, Е(КЕ), ДКВ. Котлы типа Е (ДЕ) и Е (ГМ). Барабанные котлы высокого давления. Прямоточные котлы. Современные паров.

Фокин В.М. Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения

формат djvu
размер 1.59 МБ
добавлен 25 октября 2010 г.

Чертеж - котел ДЕ-10-14ГМ

формат cdw
размер 69.83 КБ
добавлен 25 октября 2010 г.

Чертеж котла к курсовой работе по предмету "Котельные установки и парогенераторы", специальность "Промышленная теплоэнергетика", 3 курс. Общий вид с разрезами. Формат .cdwrn

Шелыгин Б.Л. Курс лекций - Теплоэнергетические установки (Котлы)

формат doc
размер 3.85 МБ
добавлен 03 октября 2011 г.

ИГЭУ, Россия, Шелыгин Б.Л., 112 стр. Роль котельных установок в теплоэнергетике Схема котельной установки Энергетическое топливо Топочные процессы Тепловой баланс котла Подготовка топлива к сжиганию Организация сжигания угольной пыли Организация сжигания жидкого топлива Организация сжигания природного газа Общие характеристики паровых котлов Компоновка и тепловая схема парового котла Гидродинамика паровых котлов Водоподготовка Контур естественно.

Шпаргалки по курсу Котельные установки и парогенераторы

формат doc
размер 9.72 МБ
добавлен 19 апреля 2010 г.

ЮУрГУ, энергетический факультет, с-ть промышленная теплоэнергетика 2006 г. 1. Классификация и типы паровых котлов 1.1. Паровой котел. Общее устройство и определения 1.2.1. Паровые котлы с естественной циркуляцией. 1.2.2. Паровые котлы с принудительной циркуляцией. 1.2.3. Прямоточный паровой котел. 1.3. Котельная установка. 1.3.1. Топливоприготовление. 1.3.2. Работа газовоздушного тракта котла 2. Поверхности нагрева паровых котлов 2.1. Тепловоспри.

Современные парогенераторы – это сложные технические устройства, с достаточно большими размерами (высота ≈ 35 – 45 метров, а площадью ≈ 20 * 40 м 2 ). На рис.2 представлен П/Г с различным вспомогательным оборудованием барабанного типа; на рис.4 – прямоточный П/Г.Все рабочие процессы в П/Г механизированы и автоматизированы. Назначение П/Г: выработка пара необходимых параметров (p и t o ).

Для работы П/Г необходимы вода, топливо, воздух; отходами являются газообразные продукты сгорания (дымовые газы) и твердые продукты сгорания (зола и шлак). В топках П/Г можно сжигать любое топливо, в том числе и низкокалорийное, типа торфа и бурого угля. Топливо бывает твердое (уголь, торф, сланцы), жидкое (мазут) или газообразное (природный газ). Твердое топливо в современных П/Г сжигается в виде пыли.

Обозначения к рис.2. (П/Г барабанного типа):

1. ленточный транспортер

2. бункер сырого угля

3. питатель (дозирует количество топлива)

5. сепаратор (отделяет крупные частицы пыли)

6. циклон (отделение пыли от воздуха)

7. шнек (питатель)

8. пылевой бункер

9. питатель пыли

10. мельничный вентилятор

14. холодная воронка

15. система удаления воды и шлака

16. экранные трубы

17. коллекторы (собирают воду для экранных труб)

18. опускные трубы (из них вода поступает в коллекторы)

21. регулятор температуры перегрева пара

26. золоуловитель (улавливается летучая зола)

28. дымовая труба

Основные схемы генерации пара.

Схема с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. У барабанного П/Г может быть использованы и та, и другая схема; в прямоточных П/Г – только принудительная циркуляция. Принудительная циркуляция – с помощью насоса; естественная циркуляция – в экранных трубах вода начинает закипать, т.е. испаряться. Таким образом поднимается вверх (ρ_смеси > ρ_воды ), => движущая сила.

Замкнутая система

Коллектор

Барабан

Таким образом, в барабанном парогенераторе существует многократная циркуляция. У прямоточных парогенераторов количество циркуляции равно единице, поэтому там только принудительная циркуляция (с помощью насоса).

Описание схемы работы парогенератора барабанного типа

На рис.1 в качестве топлива используется твердое топливо. Через горелку 11 в топку 13 подаётся угольная пыль и воздух, необходимый для горения. Продукты сгорания топлива, т.е. дымовые газы, из топки поступают в верхний горизонтальный газоход, в котором находится пароперегреватель – 20. Далее дымовые газы попадают в опускной вертикальный газоход, в котором находятся водяной экономайзер 22 и воздухоподогреватель 23. В топке П/Г 13 расположены основные парообразовательные элементы : экранные трубы 16, которые представляют собой вертикальные трубы с диаметром 60 – 80 мм, размещенные вплотную друг к другу в 1 ряд у внутренних стенок топочной камеры. Эти экранные трубы 16 интенсивно обогреваются факелом горящего топлива, вода в них начинает кипеть и пароводяная смесь за счет S_движ начинает подниматься вверх в барабан П/Г. Барабан П/Г 12 – это толстостенный горизонтальный металлический цилиндр, покрытый снаружи тепловой изоляцией; он не обогревается; предназначен для отделения пара от воды. Пар из барабана поступает в пароперегреватель 20, который расположен в горизонтальном газоходе. Из пароперегревателя пар подается к турбине. Вода из барабана по опускным трубам 18, расположенным снаружитопочной камеры, поступает в коллектор 17, расположенный в нижней части топки, из которого вновь попадает в экранные трубы. Большое количество тепла, которое образуется в топке, тратится на образование пара в экранных трубах, температура воды в этих трубах равно температуре кипения при заданном давлении. Вода в экранных трубах защищает стенки топочной камеры от воздействия высоких температур. В нижней части топочной камеры находится холодная воронка 14, температура газов ниже, и поэтому в холодной воронке происходит гранулирование золы в твердом виде. Далее зола удаляется из П/Г в систему золошлакоудаления 15. Основной вид теплообмена в топочной камере – излучение, которое идет от светящего факела. В газоходах П/Г тепло передается конвекцией, при этом в горизонтальном газоходе температура газов снижается от 1200 о C до 600 о C. Тепло от продуктов сгорания в горизонтальном газоходе идет на перегрев пара пароперегревателем 20. В выпускном вертикальном газоходе температура продуктов сгорания снижается от 600 о C до 130 о C. В выпускном вертикальном газоходе тепло продуктов сгорания передается водяному экономайзеру 22, в котором вода нагревается до температуры, близкой или равной температуре кипения. Из экономайзера вода поступает в барабан 12. В выпускных вертикальных газоходах тепло продуктов сгорания передается и воздуху воздухоподогревателя 23. Нагретый воздух из воздухоподогревателя разделяется на первичный и вторичный воздух. Первичный воздух используется для сушки топлива, который поступает в мельницу 4 , для транспортировки пыл, для процесса сжигания топлива в топке. Вторичный воздух направляется в горелку 11. Воздух в воздухоподогреватель поступает из верхней части котельного помещения по воздуховоду 25 с помощью дутевого вентилятора 24. Дымовые газы после воздухоподогревателя 23 просасываются дымососом 27 через золоуловитель 26 и выбрасываются в дымовую трубу 28 и далее в атмосферу.

Перед поступлением в горелки твердое топливо подвергается переработке. Из него удаляются посторонние предметы, топливо дробится в дробилках до размеров 15 – 25 мм. И в таком виде транспортируется по транспортеру 1, с которым эти куски твердого топлива поступают в бункер сырого угля 2. Затем по трубе топливо проходит через питатель 3 в мельницу 4, топливо подсушивается первичным воздухом (250 - 400 о C). Из мельницы пыль поступает в сепаратор 5, где от нее отделяются крупные частицы, которые опять поступают в мельницу. Пылевоздушная смесь поступает в циклон 6, где идет отделение воздуха от пыли. Из циклона пыль при помощи шнекового питателя 7 подается в пылевой бункер 8, откуда через питатель 9 направляется к горелкам 11. Первичный воздух (40 - 50% от общего количества) подается к горелкам мельничным вентилятором 10. Этот воздух транспортирует пылевидное топливо.

Читайте также: