Что такое паропроизводительность котла

Характеристики паровых котлов

Рабочий процесс, происходящий в паровом котле, весьма сложен. Его можно рассматривать состоящим из отдельных процессов, происходящих в воздушно-газовом и пароводяном трактах котла.

В воздушно-газовом тракте котла происходит непрерывный подвод воздуха и топлива, горение топлива и отвод продуктов сгорания (дымовых газов), которые являются основным теплоносителем. Горение топлива и движение продуктов сгорания по газоходам обеспечивают протекание основного процесса, связанного с тепловыделением и передачей теплоты поверхностям нагрева котла. При движении воздуха и газов в ВГТ котла возникает сопротивление, на преодоление которого требуется определенный расход энергии, затрачиваемой котельным вентилятором или компрессорным агрегатом.

В пароводяном тракте котла происходят процессы подвода питательной воды, нагрев ее до кипения, парообразование, перегрев пара и отвод его к потребителям.

Оценку различных типов паровых котлов можно произвести по их характеристикам.

К основным характеристикам паровых котлов относятся:

· паропроизводительность – , [т/ч] (кг/ч) – весовое количество пара, вырабатываемое котлом в единицу времени;

Паропроизводительность является главным показателем, характеризующим нагрузку котла. В зависимости от мощности ПТУ судна паропроизводительность современных главных котлов может составлять от 10 до 100 т/ч и более, вспомогательных котлов – от 0,5 до 15 т/ч.

Так как в современных котлах может производиться отбор не только перегретого, но и насыщенного пара, в этом случае общая паропроизводительность котла равна сумме паропроизводительностей по перегретому и насыщенному (охлажденному) пару:

· рабочее давление пара в котле – , [МПа] (кгс/см 2 ) – это избыточное давление пара:

— в паровом коллекторе котла с ЕЦ;

— в сепараторе котла с МПЦ;

— за главным стопорным клапаном прямоточного котла.

Рабочее давление пара современных главных судовых паровых котлов находится в пределах от 2,5 до 9,0 МПа (25 ÷ 90 кгс/см 2 );

· температура перегретого пара – , [ о С] – температура пара за пароперегревателем котла;

Температура перегретого пара, вырабатываемого современными главными судовыми котлами, составляет от 350 до 540 о С.

· коэффициент полезного действия котла – , [%] – это отношение полезно использованного тепла, ушедшего на производство и перегрев пара, к подведенному теплу в топке котла:

где: – паропроизводительность котла по перегретому и

насыщенному пару, [кг/ч];

– энтальпии питательной воды, насыщенного и

перегретого пара соответственно, [кДж/кг];

– низшая теплота сгорания топлива, [кДж/кг];

– расход топлива, [кг/ч].

КПД парового котла характеризует его экономичность и совершенство протекающих в нем процессов горения топлива, теплообмена, полноты использования тепла продуктов сгорания. Для современных судовых паровых котлов значение КПД находится в следующих пределах:

— главные котлы с вентиляторным дутьем – 72 ÷ 80 %;

— котлы с развитыми хвостовыми поверхностями нагрева – 92 ÷ 94 %;

— котлы с промежуточным перегревом пара – 96 ÷ 97 %;

— высоконапорные котлы – 83 ÷ 92 %.

· расход топлива в единицу времени − , [кг/ч] – также, как и паропроизводительность, характеризует нагрузку котла;

Существенное значение для судовых котлов имеет способность их работы в течение длительного времени с перегрузкой и значительной недогрузкой. При выходе из строя одного главного котла, оставшиеся должны за счет перегрузки обеспечить паропроизводительность установки, достаточную для дачи судном заданной скорости хода.

· температура питательной воды − , [ о С] – температура воды, подаваемой в котел. Этот параметр имеет существенное значение, так как его величина взаимосвязана с другими характеристиками котла: расходом топлива, паропроизводительностью, температурой перегретого пара, КПД.

Температура питательной воды определяется тепловой схемой установки и используемым способом регенеративного подогрева питательной воды. Основным показателем при этом является величина недогрева питательной воды до кипения, обеспечивающая надежную работу экономайзера котла.

· температура воздуха, поступающего в топку − , [ о С] – также влияет на расход топлива и экономичность котла, и зависит от компоновочной схемы котла, наличия и конструкции воздухоподогревателя. Подача в топку подогретого воздуха улучшает как процессы испарения топлива и перемешивания его с воздухом, так и сам процесс горения топлива.

О степени совершенства паровых котлов можно судить по следующим характеристикам:

· теплонапряжение топочного объема − , [кДж/м 3 ·ч] (Вт/м 3 ) – количество теплоты, выделяющейся в одном кубическом метре топочного объема в единицу времени при сжигании вводимого в топку топлива:

где: – объем топки, [м 3 ].

в старых котлах значение составляло: = 1,5 ¸ 2,0 МВт/м 3 ;

· теплонапряжение поверхностей нагрева котла – , [кДж/м 2 ·ч] (Вт/м 2 ) – количество тепла, воспринимаемое от продуктов сгорания топлива одним квадратным метром поверхности нагрева котла в единицу времени;

· удельный паросъем – , [кг/м 2 ×ч] – отношение паропроизводительности котла – к площади испарительной поверхности нагрева – :

Удельный паросъем характеризует интенсивность парообразования и показывает, сколько (в среднем) килограммов пара образуется с каждого квадратного метра испарительной поверхности нагрева котла;

· относительное водосодержание котла – , [ч] – отношение весового количества воды в парообразующих элементах котла к его паропроизводительности:

Величина относительного водосодержания показывает, сколько потребуется времени на испарение всей воды, содержащейся в испарительном контуре котла, если его нагрузка будет соответствовать данной паропроизводительности. Чем меньше величина относительного водосодержания, тем более заметны колебания уровня воды и давления пара при изменении режимов работы котла.

для слабонапряженных паровых котлов: = 0,5 ÷ 1,0 ч и более;

для высоконапряженных котлов: о С, к его паропроизводительности:

· относительный объем котла – , [(м 3 ×с)/кг] – отношение полного объема, занимаемого котлом, к его паропроизводительности:

Об эксплуатационных свойствах паровых котлов можно судить по следующему ряду показателей:

· маневренности, характеризующейся скоростью подъема давления пара в котле из холодного состояния, состояния горячего резерва, и скоростью изменения нагрузки котла;

· скрытности действия, характеризующейся бездымностью, бесшумностью работы и достижением минимального уровня теплового поля, создаваемого при работе котла;

· живучести, характеризующейся способностью котла противостоять ударным нагрузкам, работать при наличии кренов и дифферентов;

· простотойустройства, эксплуатации и ремонта, доступностью ремонта отдельных элементов в условиях судна;

Создать конструкцию универсального судового котла, имеющего высокими все перечисленные показатели невозможно, так как многие из рассмотренных показателей противоречат друг другу. По этой причине не может существовать универсального типа паровых котлов, пригодных для любых типов КТЭУ и любых условий эксплуатации. Выбор приоритета того или иного показателя зависит от типа судна и тепловой схемы установки, в которой этот котел работает.

Дата добавления: 2016-05-25 ; просмотров: 5340 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Паровой котел

Паровой котел предназначен для получения водяного пара обычно высокого давления и температуры. Так как тепловые электрические станции в подавляющем большинстве случаев имеют весьма большую мощность (порядка многих десятков, а зачастую и сотен, тысяч киловатт), то для их работы требуется очень много пара. Поэтому современные паровые котлы электрических станций имеют большую паропроизводительность, т. е. с их помощью можно получить много тонн пара в час. Многие паровые котлы мощных электрических станций имеют паропроизводительность 200 и даже более тонн пара в час.

Котел высокого давления с такой большой паропроизводительностью потребляет очень много топлива. Если в качестве топлива используется, например, бурый уголь Подмосковного бассейна, то его потребуется около 65 тонн в час, что составит около 65 двухосных саморазгружающихся вагонов в сутки. Такой котел (или, точнее сказать, котельная установка) весит около тысячи тонн и стоит несколько миллионов рублей. Котельная установка включает большое число различных устройств и механизмов и для размещения ее необходимо большое многоэтажное помещение.

Много сложных вопросов должно быть решено для обеспечения хорошей, надежной работы котельной установки. К числу таких вопросов, в частности, относятся: правильная организация процесса сжигания топлива, позволяющая с высокой экономичностью использовать низкосортные сорта топлива; предварительная очистка подаваемой в котел воды, в результате которой сводятся к минимуму отложения солей при испарении и унос солей с паром в тепловой двигатель ( паровую турбину ); улавливание золы из дымовых газов — вопрос, имеющий исключительно важное значение при сжигании топлива в виде пыли, и многие другие. Ещё в советское время Энергетический институт Академии наук СССР работал над проблемой комбинированного производства не только электрической энергии и тепла для отопительных нужд, но также и высококалорийного газа для бытового потребления и промышленности.

Современные паровые котлы электрических станций можно разделить на два основных вида: котлы с естественной циркуляцией и котлы с принудительной циркуляцией; среди котлов второго типа на электростанциях России наибольшее распространение получили так называемые прямоточные котлы.

В результате подвода тепла вода в этой трубке испаряется — образуется насыщенный пар. Так как удельный вес пара во много раз меньше веса воды, то образовавшийся в подъемной трубке пар поднимается и заполняет объем барабана над уровнем питательной воды. На место испарившейся воды поступает новая ее порция через опускные необогреваемые трубки. Таким образом, через систему опускных и подъемных трубок происходит непрерывная циркуляция воды и пара, возникающая вследствие разности удельных весов воды и
именуется естественной, откуда возникло и наименование котла. Насыщенный пар, поступающий в барабан, непрерывно отводится из него, а вода подается и, таким образом, уровень питательной воды в барабане поддерживается постоянным.

На рисунке ниже представлена принципиальная схема современной котельной установки с естественной циркуляцией большой паропроизводительности. Топливо (обычно размолотый порошкообразный уголь) и необходимый для его сгорания воздух подаются через форсунки в топку котла. Образовавшиеся в результате горения топлива газы следуют по пути, указанному на рисунке ниже пунктирной линией, отсасываются дымососом (не показанном на схеме) и выбрасываются в атмосферу. Из котла продукты сгорания выходят уже охлажденными, так как тепло, выделившееся при сгорании топлива, в своей большей части передается воде и пару.

Подогреватель поступающей в котел воды (или, как его называют, экономайзер ) и пароперегреватель в отличие от испарительных (экранных) труб работают по прямоточному принципу. Это отличие заключается в том, что для превращения в пар всей заполняющей испарительные трубы воды эта последняя должна несколько раз протечь через испарительные трубы, т. е. мы сталкиваемся здесь с так называемой многократной циркуляцией, в то время как через водяной подогреватель или пароперегреватель вода или пар проходят 1 раз.

Как уже было сказано выше, из котлов с принудительной циркуляцией большое применение нашли прямоточные котлы.

Принцип устройства прямоточного котла весьма прост. В принципе, прямоточный котел представляет собой обогреваемый змеевик, в один конец которого подается вода, а из другого конца непрерывно поступает перегретый пар. Схема прямоточного котла представлена на рисунке ниже. Она настолько проста, что не требует специальных пояснений.

В этом случае вода или пар протекают через трубы котельной установки благодаря напору, создаваемому насосом. Естественная циркуляция здесь вообще отсутствует, в силу чего прямоточные котлы именуются также котлами с принудительной циркуляцией.

Основное отличие между современными крупными котельными установками с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией (в частности, прямоточными) сводится к устройству испарительной поверхности (экранной поверхности) и к отсутствию барабана у прямоточного котла.

По трубам экранной поверхности прямоточного котла вода и пар движутся за счет работы насоса. В котле же с естественной циркуляцией движение воды и пара по трубам экранной поверхности происходит вследствие разности удельных весов воды и пара. Что касается прочих элементов котельной установки (водяного подогревателя, пароперегревателя, воздушного подогревателя, топки), то они по существу одинаковы у обоих типов котлов.

К недостаткам прямоточных котлов по сравнению с барабанными котлами следует отнести особо высокие требования к качеству питательной воды, предъявляемые эксплуатацией прямоточных котлов. Кратко поясним сказанное. Для того чтобы любой котельный агрегат работал надежно и длительно, без аварий, нельзя допускать отложения сколько-нибудь значительного количества солей (накипи) на внутренней поверхности обогреваемых труб. Когда труба, например, экранной поверхности свободна от накипи, тогда, несмотря на высокую температуру в топке, температура стенки трубы не делается слишком высокой, так как труба энергично охлаждается протекающим внутри ее потоком воды или пара. Если же внутри трубы образуется значительный слой накипи, отличающейся плохой проводимостью тепла, охлаждение стенки трубы водой или паром делается в несколько раз меньшим, температура стенки резко повышается и она может через сравнительно короткое время перегореть, что приведет к необходимости остановки и охлаждения котла для ремонта (после ремонта делают также в некоторых случаях делают щелочение и кислотную промывку котла ).

Что представляет собой накипь, образующаяся в котельных трубах и как она возникает? Накипь представляет собой отложение солей на внутренней поверхности труб и возникает она вследствие того, что питательная вода, подаваемая в котельную установку, в том или ином количестве, обязательно содержит в себе в растворенном виде различные соли. Образующийся вследствие испарения воды пар обычно уносит с собой сравнительно небольшое количество солей, большая же часть солей остается в еще не испарившейся воде. Таким образом, содержание солей, отнесенных на 1 литр воды (солесодержание воды, измеряемое обычно количеством миллиграммов солей, растворенных в 1 литре воды), по мере испарения воды и образования пара, непрерывно увеличивается. Чем меньше остается не испарившейся еще воды, тем больше содержание в ней солей. При испарении оставшейся воды высокого солесодержания большая часть солей переходит из растворенного состояния в твердое и отлагается на внутренней поверхности труб. Из сказанного следует, что отложение солей должно происходить главным образом в испарительных трубках в конце процесса парообразования. Очевидно, что для уменьшения возможного отложения накипи следует снижать количество солей, растворенных в питательной воде.

В прямоточном котле, работающем по схеме, представленной на рисунке выше, почти все соли, вносимые с питательной водой (за исключением солей, уносимых паром), должны отложиться па поверхностях нагрева испарительной зоны. Для того чтобы отложение солей происходило не слишком быстро, прямоточные котлы питают только конденсатом с весьма малым солесодержанием. Кроме того, для увеличения надежности и срока безостановочной работы котла прибегают к специальным мероприятиям. К числу таких мероприятий принадлежат, в частности, периодические промывки котла слабым раствором кислоты.

Требования, предъявляемые к питательной воде барабанных котлов, несколько меньше. Это объясняется следующим. В результате многократной циркуляции в испарительных трубах и в барабане котла образуется вода (котловая вода), обладающая значительно большим солесодержанием, чем питательная вода на входе в котел. Солесодержание котловой воды все время увеличивается вследствие непрерывно происходящего испарения, несмотря на безостановочную подачу в барабан котла подогретой питательной воды, обладающей значительно меньшим солесодержанием. Однако солесодержание котловой воды легко поддержать на неизменном уровне, не допуская его дальнейшего увеличения. Для этого достаточно производить непрерывный или периодический выпуск котловой воды из барабана (устроить так называемую продувку котла) с таким расчетом, чтобы количество солей, вносимых в котельный агрегат с питательной водой, в единицу времени было бы равно количеству солей, выбрасываемых из котельного агрегата за то же время с продувочной водой. Очевидно, что количество продувочной воды, выпускаемой из котла, например, в час, будет во столько раз меньше количества питательной воды, подаваемой за час в котел, во сколько раз солесодержание котловой воды больше солесодержания питательной воды. В современных мощных барабанных котлах в большинстве случаев применяют непрерывную продувку.

С целью улучшения водного режима прямоточного котла, увеличения надежности и длительности непрерывной его работы в последние годы делаются попытки выполнения так называемых сепараторных прямоточных котлов. Отличие сепараторного прямоточного котла от обычного прямоточного котла заключается в том, что в первом, в конце зоны испарения, устанавливается сепаратор — устройство, позволяющее отделить воду от пара. Таким образом, влажный пар (т. е. смесь сухого насыщенного пара и кипящей воды), имеющий уже весьма малую долю влаги, поступает в сепаратор. В сепараторе влага, содержащаяся в паре и обладающая тем большим солесодержанием, чем меньше ее количество, отделяется от пара и может быть выброшена из котла путем непрерывной продувки сепаратора. Если бы сепаратор мог отделить всю влагу, а эта последняя целиком удалялась бы, то отложений на стенках труб прямоточного котла практически не было бы вообще, как и на ленте 12Х18Н10Т цена.

Нет сомнения в том, что прямоточные котлы с сепараторами пара имеют большую перспективу развития. К сожалению, создание сепаратора, обладающего высоким К.П.Д. по влагоудалению, является делом нелегким. Также сложным делом является регулирование работы такого котла. Кроме того, расход металла на сепараторный прямоточный котел значительно повышается.

Котлы с естественной циркуляцией и прямоточные котлы, как сказано выше, имеют свои преимущества и недостатки.

Источник

Классификация паровых котлов по особенностям конструкции и принципу работы

Появление первых «топливных» котлов относят к середине XVII столетия, и за это время появилось множество различных их конструкций.

Мощность (паропроизводительность, теплопроизводительность)

Самый важный параметр при подборе промышленного парового котла. Для определения мощности необходимо определить потребность паропотребляющего оборудования, потери тепла в паропроводе и количество тепла, возвращаемого вместе с конденсатом (если такое предусмотрено).

Мощность паровых котлов выражается в кг пара в час (кг/час) или в килокалориях (ккал/час).

Пример модельного ряда паровых котлов, классифицируемых по производительности:

Параметры пара (давление, температура)

Пар — это высокая температура, большое давление, высокая теплота парообразования/конденсации, высокая проникающая способность. Из-за этих параметров пар получил большое распространение в промышленности. В большинстве технологических процессов промышленного производства применяют насыщенный водяной пар, для которого характерна прямая зависимость давления от температуры.

Пример модельного ряда паровых котлов, классифицируемых по давлению пара (температуры):

Топливо

Топливо — это основной ресурс, от которого во многом зависит стоимость эксплуатации котла. При выборе топлива необходимо принять во внимание доступность того или иного ресурса, его стоимость и стоимость обслуживания при долговременной эксплуатации.

Электричество. Самый доступный ресурс, но самый дорогой. При выборе электрического парового кола необходимо понимать, что его стоимость самая низкая на рынке, но потребляемая энергия будет стоить раз в 4…7 дороже, чем природный газ, и в 2…4 раза дороже, чем дизельное топливо. Также необходимо принять во внимание, что получение пара — это очень энергозатратный процесс, и необходимо просчитать и понять, можете ли вы на производстве позволить себе это.

Твёрдое топливо (уголь, торф, пеллеты). Дешёвое топливо, но угольное хозяйство очень затратное в содержании и требует больших складских площадей. Автоматизированные котлы — также удовольствие не из дешёвых.

Мазут. Топливо достаточно дешёвое, но стоимость котельного оборудования и впоследствии содержание мазутного хозяйства перечёркивает все достоинства.

Сжиженный газ (пропан-бутан). Дорогое оборудование, стоимость Гкал сравнима с ДТ, но высок показатель и взрывоопасности. Единственный плюс — экологичность.

Дизельное топливо. Очень распространено по всей территории России. По стоимости топлива и стоимости обслуживания стоит на втором месте после природного газ, но при этом стоимость 1 Гкал выше примерно в 3…4 раза.

Природный газ. Самое дешёвое топливо на сегодняшний день, но не везде проведён магистральный газ. Хочется обратить внимание, что котлы дорогие, но преимущество этого вида оборудования в том, что дешёвое топливо достаточно быстро окупает затраты на покупку и обустройство новой котельной.

Коэффициент полезного действия. Не основной параметр, но от него напрямую зависит стоимость эксплуатации котла — количество потребляемого топлива. Надо понимать, что для получения большего КПД необходимо увеличить площадь теплопередающей поверхности и турбулизировать поток дымовых газов.

Пример паровых котлов, классифицируемых по КПД:

Устаревшие модели и дешёвые малопроизводительные котлы производительностью до 500 кг/час.

	Современные паровые котлы в комплектации с экономайзером (парогенераторы). Наиболее экономичны, но необходимо учесть, что чем выше КПД, тем ниже температура дымовых газов. Низкая температура дымовых газов в зимний период может привести к конденсации газов в дымовой трубе, что в результате может привести к негативным последствиям. Единственный совет: если вы раскошелились на современный котёл, будьте последовательны и не экономьте на остальном оборудовании. Горелка Подобрать паровой котёл — это одно дело, но его правильная и эффективная работа будет зависеть и от дополнительного оборудования в сочетании с которым ему надо будет работать. Горелка — такой же важный элемент парогенератора, от которого зависит эффективность системы. Включает-отключает определённую мощность горения ступенчато, в зависимости от давления пара в котле на данный момент. В зависимости от производительности парового котла может быть одноступенчатой (0–100%), двухступенчатой (0-50%-100%), трёхступенчатой (0-50%-80%-100%) и т. д. Плавное регулирование мощности горения в пределах 15% …100% в течение всего времени работы котла, в зависимости от давления пара в котле. При использовании модулируемой горелки парогенератор быстрее реагирует на изменение паропотребления в системе и его работа становится более плавной и эффективной. Объём котловой воды Появление первых паровых кот лов относят к середине XVII столетия. Твёрдое топливо, никакой автоматизации, в качестве «горелки» — кочегар. Понятное дело, что ни о какой равномерной подаче топлива в топку речи не шло, и на тот момент ситуацию с нужными параметрами пара исправлял большой объём котловой воды (позволял в прок запастись тепловой энергией) и подрывной клапан (в случае избытка энергии стравливал эту самую энергию в окружающую среду). С появлением дизельного топлива и газа в начале XIX века и в последствии значительного развития технологий автоматизации, горения и водоподготовки позволило значительно уменьшить размеры паровых котлов при сохранении качества и количества генерируемого пара. Преимущества: Недостатки: Преимущества: Недостатки: Принцип парообразования В котлах с естественным парообразованием движение котловой воды обусловлено разностью плотностей холодной и горячей воды и наличием в котле водяного и парового пространств. При естественном парообразовании достаточно подавать питательную воду в паровой котёл насосом с напором, обеспечивающим подачу необходимого количества воды при соответствующем давлении пара в котле. В прямоточных котлах движение воды осуществляется в «змеевиковом» трубном пучке за счёт напора питательного насоса. За один проход котловая вода в змеевике превращается в перегретый пар, который на выходе из котла дросселируется до номинальных параметров. Положение в пространстве Параметр, который в наибольшей степени влияет на требования к котельной — площадь и высоту помещения. Котлы с большим значением габарита по длине и малым габаритным размером по высоте. Горелка на таких котлах имеет фронтальное расположение. Котлы с большим габаритом по высоте, занимают гораздо меньше площади котельной. Горелка на таких котлах располагается наверху или внизу котла (факел пламени имеет вертикальное направление). Аэродинамический режим: р азрежение/наддув Прогресс развития котлов и горелочных устройств оставил навсегда в прошлом котлы работающие «под разрежением». Котлы «под наддувом» имеют больший КПД и эффективность настройки сгорания. Конструктивный тип паровых котлов Существуют два основных конструктива паровых котлов: газотрубные и водотрубные. При подборе котла на производство не стоит основываться на выборе по конструктиву, так как на сегодняшний день обе технологии достаточно развиты и эффективны. Ну и стоит отметить, что выбрав котёл в соответствии с пунктами выше, вы однозначно автоматически определитесь и с конструктивом. Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы сгораемого топлива проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В жаровых трубах происходит горение топлива, а в дымогарных трубах проходят только дымовые газы. Все газотрубные котлы заводской сборки, КПД которых выше 80%, являются дымогарно-жаротрубными. Это котлы, по трубам которых протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. В данном случае горячие дымовые газы обволакивают трубы с водой передавая ей тепло. Источник ← как узнать в каком градусе асцендент Что такое цыбулько на украинском → Вам также понравится что делают на сватовстве со стороны невесты русские 12.12.202306.07.2022 admin 0 как выбрать духовой шкаф электрический встраиваемый 2020 какой лучше сделать 15.12.202303.07.2022 admin 0 Что такое цлрр управления росгвардии 18.12.202310.07.2022 admin 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.