Классификация котельных установок

Классификация

По принципу действия:

1. 
   Регенеративные
   
2. 
   Рекуперативные
   

В рекуперативных веках теплота продуктов сгорания передаётся воздуху через стенку непрерывно. Конструционно могут быть чугунными или стальными.

Стальные в-ли делятся :

1. 
   Пластинчатые.
   
2. 
   Трубчатые.
   

Наиболее широкое применение получили трубчатые в-ли.

Трубчатые в-ли выполняются из труб D=33-40 mm и толщиной
1.5mm.Они состоят из 2-х трубных решеток , в которые в шахматном порядке вварены трубы . Продукты сгорания перемещаются по трубам , а воздух омывает их снаружи . Это
облегчает очистку в-ля от летучей зоною.
Очистка может производится двумя способами :
1.ОБДУВ ВОЗДУХОМ:
поочередно каждой трубе в-ля подключается шланг от
компрессора.
2.ДРОБЕОЧИСТКА:
через трубки в-ля пропускается чугунные шарики
диаметром 3-5 мм , которые сбивают осевшую на стенках
золу , и вместе с ней попадает в приемный бункер
расположенный в нижней части опускного газохода,
в этом бункере зола и шарики отделяются.
По виду воздушного тракта :
1.Одноходовые.
2.Многоходовые.
Скорость воздуха в трубчатых в-ях –3-8 м/с, скорость газов
10-14 м/с . Преимущества таких в-ей – просты по конструкции,
надежны в работе и имеют высокую гаЗоплотн ость.


Гидродинамика котла.
Для обеспечения надежности работы поверхностей нагрева необходимо поддерживать температуру металла (стенок) в допустимых пределах. Для этого производится непрерывный отвод теплоты от поверхностей нагрева путем омывания их теплоносителем.
Температуру стенки поверхности нагрева можно опред. по формуле:
2ст + 1
t = tрт + q( ст( + 1) 2 )

где tрт - температура рабочего котла;

q – плотность теплового потока от греющей среды к рабочему телу;
ст, ст - толщина и холод тепла стенки;
 - отношение dнар/dвнутр ;
 - козф. растечки теплоты по сечению трубы, вызываемый неравномерностью ее обогрева по периметру;
 - коэф. теплоотдачи.
Для углеродистой стали Ст20 предельно допуст. t = 450С
для 121 мор - 585
118 Н 12 Т - 640С
Из формулы следует, что при конкретных значениях tрт , ст, ст ,  - tст зависит от удельной тепловой нагрузки и коэффициента теплоотдачи от стенки и раб. телу.

• 
  Повышение удельной тепловой нагрузки приводит к уменьшению площади поверхности нагрева и поэтому всегда желательно, хотя и не снижает tст.
  
• 
  Поэтому для поддерж. tст необходимо стремиться к увеличению 2 , который в «основном» зависит от скорости потока раб. тела .
  

Массовая скорость раб. тела в элементах котла зависит от производительности (нагрузки), а в испарительных поверхностях – от организации движения пароводяной смеси.
В экономайзерах и пароперегревателях котла вода и пар движутся принудительно, однократно и массовая скорость определяется только нагрузкой.
При естественной циркуляции в испарительных поверхностях нагрева и низком давлении – скорость пароводяной смеси с ростом нагрузки резко увеличивается (кривая 1), а затем после достижения максимального значения почти стабилизируется паросодержании.


 
При высоком давлении скорость нарастает медленно (кривая 2) и при малой нагруз. может не обеспечить требуемого охлаждения труб экранов.
Для исключения этого недостатка используют метод растопки на скользящих параметрах.
В прямоточных котлах скорость пропорциональна нагрузке.
В котлах с многократно- принудительной циркуляцией скорость почти не зависит от нагрузки (кривая 4).
Условия охлаждения внутренней повязности трубы зависят от структуры возникающего двухфазного потока пароводяной смеси.
Структура потока пароводяной смеси в свою очередь зависит от паросодержания, скорости и давления.

а) б) в) г)



Пузырьковая структура, при которой мелкие пузырьки пара относительно равномерно распределены по сечению трубы, возникает при небольшом паросодержании и малой скорости пароводяной смеси в вертикальной трубе.
Снарядная структура, при которой образуются крупные паровые пузыри, напоминающие по очертанию снаряды.
Этот режим возникает при увеличении паросодержания и низком давлении.
При давлениях более 10 МПа снарядная структура не наблюдается.
Стержневая структура характеризуется наличием сплошного парового стержня, движущегося по центру трубы. По стенке при этом движется слой жидкости, толщина которого уменьшается с ростом паросодержания и скорости потока.
Эмульсионная структура наблюдается при большой скорости пара и высоком давлении. Основная масса водяной пленки срывается пузырями пара и уносится в виде капель. На внутренней стенке трубы остается тонкая водяная пленка.
В горизонтальных трубах при малых скоростях происходит расслоение потока. В верхней части трубы движется пар, имеющий маленькую плотность по сравнению с водой, а в нижней части – основная масса воды. При низких давлениях наблюдается снарядный режим течения. С повышением давления до 3…4 МПа он переходит в снарядно – пузырьковый и при давлении 10 МПа – в пузырьковый, который при определенных условиях может перейти в стержневый, а затем в эмульсионный.
Процесс кипения в трубах может так же происходить при t воды, меньшей t насыщения. Это наблюдается при интенсивном подводе кислоты, когда tст  tнас и кипение происходит в тонком слое жидкости. Однако, паровые пузыри, образовавшиеся в пристенной области, попав в ядро потока, быстро конденсируются. Такое кипение называют кипением в пограничном слое или кипением недогретой жидкости.
Из указанных режимов течения пароводяной смеси наилучшие условия охлаждения стенки обеспечиваются при пузырьковой структуре потока когда имеет место высокая интенсивность теплоотдачи.