Устройство котельной установки
В зависимости от назначения котельная установка состоит из котла соответствующего типа и вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу. Котел — это конструктивно объединенный в одно целое комплекс устройств для получения пара или для нагрева воды под давлением за счет теплоты сжигаемого топлива, при протекании технологического процесса или преобразовании электрической энергии в тепловую.
Бытовые настенные газовые котлы, предназначенные для отопления частных домов, конечно, сильно отличаются по габаритам и устройству от мощных котельных установок, тем не менее, имеют одинаковые функции. Поэтому, изучая устройство бытового котла, выбирая запчасти для настенных газовых котлов, в целях общей образованности будет полезно ознакомиться с устройством и работой котельной установки.
Для нормального функционирования котла необходимо обеспечить подготовку и подачу к нему топлива, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др. Вспомогательное оборудование котла — это дутьевые вентиляторы и дымососы для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания; бункера, питатели сырого топлива и пыли; углеразмольные мельницы для обеспечения непрерывной подачи и приготовления пылевидного топлива требуемого качества; золо-улавливающее и золошлакоудаляющее оборудование для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака; устройства для профилактической очистки наружной поверхности труб котла от загрязнений; контрольно-измерительная аппаратура; водоподготовительные установки для обработки исходной (природной) воды до заданного качества.
Рассмотрим схему котельной установки по трактам соответствующего назначения: пароводяного, топливного, воздушного, газового и золошлакоудаляющего. Котел — барабанный, высокого давления с естественной циркуляцией со сжиганием твердого топлива в пылевидном состоянии.
Основными элементами котла являются поверхности нагрева — теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочей среде (воде, пароводяной смеси, пару или воздуху). В зависимости от процессов преобразования рабочего тела различают нагревательные, испарительные и перегревательные поверхности нагрева.
Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) и конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева радиационные, конвективные и радиа-ционно-конвективные (полурадиационные).
Нагревательной поверхностью является экономайзер, предназначенный для подогрева или для подогрева и частичного испа-рения питательной воды, поступающей в котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего или кипящего типа. Экономайзер располагают в зоне относительно невысоких температур в конвективной опускной шахте, они являются конвективными поверхностями нагрева.
Испарительные поверхности нагрева размещают в топке в области наиболее высоких температур или в газоходе, расположенном за топкой. Это, как правило, радиационные или радиационно-конвективные поверхности нагрева — экраны, фестоны, котельные пучки. Экраны — это поверхности нагрева котла, расположенные на стенах топки и газоходов и ограждающие их от воздействия высоких температур. Экраны могут быть установлены внутри топки —двусветные экраны. В этом случае они подвергаются двустороннему облучению.
Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки применяют в котлах среднего давления относительно небольшой производительности. Фестон — полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Котельный пучок — это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.
Перегреватели (перегревательные поверхности нагрева) могут быть радиационными, ширмовыми и конвективными. Радиационные перегреватели располагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или потолочным перегревателем. Ширмовые перегреватели — поверхности нагрева, в которых ширмы расположены с большим поперечным шагом (не менее пяти днаметроз трубы), — получают теплоту газов излучением и конвекцией примерно в равных количествах.
Конвективные перегреватели устанавливают в газоходах: в переходном горизонтальном или в начале (по ходу газов) конвективной шахты.
Совокупность последовательно расположенных по ходу рабочего тела поверхностей нагрева, соединяющих их трубопроводов и установленных дополнительных устройств составляет пароводяной тракт котла. В основной пароводяной тракт котла входят экономайзер, отводящие трубы, барабан, опускные трубы и нижний распределительный коллектор, экраны, потолочный перегреватель, первая и вторая ступени конвективного перегревателя. Промежуточный перегреватель является элементом пароводяного тракта промежуточного перегрева пара. Топливный тракт котла представляет собой совокупность оборудования для подачи топлива к горелкам и подготовки его к сжиганию. Он включает конвейер, бункер, питатели сырого топлива и пыли, топливные течки и пылепроводы. Бункера сырого топлива, предназначенные для хранения определенного, постоянно возобновляемого запаса топлива, обеспечивают непрерывную работу котла. Питатели сырого топлива — устройства для дозирования и подачи топлива из бункера в мельницу, предназначенную для получения угольной пыли требуемого качества. В мельницу одновременно с топливом для его сушки подается сушильный агент, в данном случае воздух.
Для сжигания топлива используется воздух. В воздушный тракт котельной установки входят заборный воздуховод, дутьевой вентилятор, воздухоподогреватель, короба первичного и вторичного воздуха. Воздушный тракт (кроме заборного воздуховода) находится под избыточным давлением, развиваемым дутьевым вентилятором. Подогретый в воздухоподогревателе воздух используется для сушки топлива, что позволяет повысить интенсивность и экономичность его горения. Различают рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели. В рекуперативном (в данном случае трубчатый) воздухоподогревателе теплота от продуктов сгорания к воздуху передается через разделяющую их теплообменную поверхность. В регенеративном воздухоподогревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху осуществляется через одни и те же периодически нагреваемые (продуктами сгорания) и охлаждаемые (воздухом) теплообменные поверхности.
Продукты сгорания проходят последовательно все поверхности нагрева и после очистки от золы в золоуловителях выводятся через дымовую трубу в атмосферу. Все это составляет газовый тракт котла, который может находиться под давлением (дутьевого вентилятора) либо, как в рассматриваемой котельной установке, под разрежением. В последнем случае в газовом тракте после золоуловителей установлен дымосос.
Шлакоудаляющие устройства, золоуловители и каналы входят в тракт золошлакоудаления.
Элементами котла являются обмуровка и каркас. Обмуровка — система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенная для уменьшения тепловых потерь и обеспечения плотности. Каркас — несущая металлическая конструкция, воспринимающая нагрузку от массы котла с находящимся в нем рабочим телом и все другие возможные нагрузки и обеспечивающая требуемое взаимное расположение элементов котла.
На каркасе котла предусмотрены площадки обслуживания и переходные лестницы.
Котлы классифицируют в зависимости от вида соответствующего тракта и его оборудования. По виду сжигаемого топлива и соответствующего топливного тракта различают котлы для газообразного, жидкого и твердого топлива.
Конструкция и расчет котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности «Котлостроенне» В. А. Двойнишников, Л. В. Деев, М. А. Изюмов. М.: Машиностроение, 1988.
