Котли з природною циркуляцією низького тиску

В даний час випускаються різні конструкції котлів низького тиску, зокрема з димогарними і жаровими трубами, в яких продукти згорання проходять всередині труб, а вода омиває їх зовні і водотрубні котли, в яких випаровувана вода циркулює в трубах, а продукти згорання омивають зовнішню поверхню труб.

Характерними для водотрубних котлів малої паропродуктивності і низького тиску, які використовуються в промисловості, є наступні особливості: розвинені конвективні випарні поверхні нагріву, що пояснюється меншим, ніж необхідно для випаровування води при низькому тиску, теплосприйняттям екранів і економайзера; завершення охолодження продуктів згорання в конвективному водяному пучку або в економайзері, що можливо при низькій температурі живильної води (80-100°С) і економічно виправданій підвищеній температурі відхідних газів; відсутність підігріву повітря, що спрощує конструкцію котла і є допустимим при шаровому спалюванні твердого палива і факельному спалюванні газу і мазуту; двохбарабанна схема включення випарних поверхонь нагріву і розташування опускних обігріваємих труб циркуляційного контура конвективного пучка в області низьких температур газів; відсутність пристрою для регулювання температури перегріву пари.

Котли продуктивністю 2,5-25 т/год серії КЕ виготовляються з топками для шарового спалювання твердого палива. Тиск пари 1,37-2,36 МПа, температура пари 194-225°С, температура живильної води 105°С. Котли продуктивністю до 4 т/год обладнуються топками з пневмомеханічними закидувачами і решітками з поворотними колосниками. Котли продуктивністю більше 4 т/год мають топки з ланцюговими решітками прямого і зворотного ходу. Живильна вода з економайзера подається у верхній барабан. В нижній барабан вода опускається по задніх трубах конвективного пучка, передні труби якого є випарними. Крім того, котельна вода з верхнього барабана поступає по опускних стояках, винесених за межі обігріву в колектори бічних екранів. Пара, відсепарована в жалюзійному сепараторові у верхньому барабані, подається в паропровід. Бічні стіни котлів закриті натрубною обмурівкою (обмурівка, яка опирається на труби поверхонь нагріву за допомогою металевих прутів які до них приварені), яка складається з шару шамота і декількох шарів ізоляційних плит, закритих зовні металевою обшивкою. Котли обладнані системою повернення виносу і гострим дуттям.

На рис. 2 а показаний котел Е-25-14Р продуктивністю 25 т/год, призначений для роботи на кам'яному і бурому вугіллі. Топкова камера котла повністю екранована трубами Ø 51×2,5 мм. Кожен бічний екран є самостійним контуром. Крок труб бічних екранів 55 мм, фронтового і заднього екранів - 75 мм. Блок конвективного пучка має два барабани діаметром 1000 мм. Довжина верхнього барабана 7000, нижнього - 5500 мм. Ширина конвективного пучка 2320 мм. Труби конвективного пучка Ø 51×2,5, поперечний крок труби 110, повздовжній - 95 мм. В разі необхідності перегріву пари за п'ятьма першими рядами труб конвективного пучка встановлюється пароперегрівач, за ним повітропідігрівач, який забезпечує підігрів повітря до 145 °С. Для очищення газів від виносу на всіх котлах з шаровим спалюванням передбачають встановлення батарейних циклонів для золовловлювання.

Рис. 2. Котли низького тиску:

а - паровий котел Е 25-14Р, б) газомазутний котел ДЕ-25ГМ

На рис. 2 б показаний загальний вид котла ДЕ-25ГМ з топковою камерою, призначеною для спалювання газу і мазуту. Паропродуктивність котла 25 т/год, тиск пари 1,37 МПа. Для всіх типорозмірів котлів типу ДЕ діаметр верхнього і нижнього барабанів 1000 мм. Відстань між барабанами 2750 мм. Ширина топкової камери по осях екранних труб 1970 мм, висота - 2400 мм. Топкова камера відокремлена від конвективного пучка газощільною перегородкою з труб Ø 51×2,5 мм зварених між собою. В задній частині перегородки є вікно для входу газів в конвективний пучок. Труби Ø 51×2,5 мм правого бічного екрану, які покривають под і стелю топки, вводяться безпосередньо у верхній і нижній барабани і з'єднуються з ними вальцюванням; труби заднього екрану кріпляться зваркою до верхнього і нижнього колекторів, які сполучені необігріваємою рециркуляційною трубою. Фронтовий екран котлів паропродуктивністю 16 і 25 т/год утворений чотирма трубами, введеними в барабани котла. Под топки закритий шаром вогнетривкої цегли. Конвективний пучок утворений коридорно розташованими вертикальними трубами Ø 51×2,5 мм, які в вальцьовані в барабани. Котли продуктивністю 4; 6,5 і 10 т/год мають в конвективних пучках повздовжні перегородки, які забезпечує розворот газів в пучку і вихід газів через задню стінку котла. В котлах паропродуктивністю 16 і 25 т/год перекидання газів з фронту до розташованого ззаду економайзера здійснюється металевим коробом.

Котли паропродуктивністю 16 і 25 т/год мають двоступінчату схему випаровування з внутрішньобарабанним сольовим відсіком. В другий ступінь випаровування виведені перші по ходу газів ряди труб конвективного пучка; опускна система контура сольового відсіку складається з труб, які не обігріваються. Опускна система першого ступеня випаровування складається з останніх по ходу газів рядів труб конвективного пучка. Пристрої сепарацій першого ступеня випаровування виконані у вигляді щитків і козирків. У верхньому барабані по всій його довжині розташований пароприйомний перфорований дірчастий щит. Перед пароприйомною стелею встановлюється жалюзійний сепаратор.

Обмурівка бічних стін котла натрубна, товщиною 25 мм, складається з шамотобетону і ізоляційних плит товщиною 100 мм, закріплена на трубах котла. Зовні обмурівка покривається металевою обшивкою. Пароперегрівач котлів продуктивністю 16 і 25 т/год виконано змієвиковим з труб Ø 51×2,5 мм. Котли обладнані стаціонарними приладами для обдуваня.

На рис. 3 показаний загальний вид котла К-50-40/14 з топкою, призначеною для камерного спалювання твердого палива при сухому шлаковидаленні. Паропродуктивність котла 50 т/год. Параметри пари: тиск 3,9 МПа, температура перегрітої пари 440 °С.

Рис. 3. Котел типу К-50-4/14

Передбачається можливість роботи котла при тиску 1,37 МПа і виробленні насиченого або перегрітого до 250 °С пара. Топкова камера об'ємом 238 м³ повністю екранована трубами Ø 60×3 з кроком 70 мм. Труби фронтового і заднього екранів в нижній частині утворюють холодну воронку. У верхній частині труби заднього екрану розведені в чотирирядний фестон. Для роботи на бурому вугіллі і торфі топкова камера котла з фронту обладнана двома амбразурами, які з’єднанні з шахтно-млиновими установками, а для роботи на кам'яному вугіллі - чотирма пиловугільними пальниками, розташованими по дві на бічних стінах.

В котлі організована триступінчата схема випаровування. Живильна вода котла може мати солевміст до 400 мг/кг. В середній частині барабана розташований чистий відсік, а по торцях - два сольових відсіки. В третій ступінь випаровування включено два виносні циклони Ø 377 мм з внутрішнім равликом.

Верхній пакет сталевого економайзера виконаний з труб Ø 28×3 мм і розташований в конвективному газоході над повітропідігрівачем. Нижній пакет економайзера виконаний з чавунних ребристих труб і розташований між ступенями повітропідігрівача.

Повітропідігрівач трубчастий, чотирьохходовий по повітрю, виконаний з труб Ø 40×1,6 мм. Для отримання перегрітої пари за фестоном розміщується петля похилого пароперегрівача загальною площею поверхні 50 м², виконана з труб Ø 32×3 мм.

В поворотній горизонтальній камері між топкою і опускним газоходом розташований котельний пучок з поверхнею нагріву площею 180 м², яка є самостійним циркуляційним контуром - барабан Ø 800×20 мм і похилі секції з труб Ø 60×3.

Обмурівка котла монолітна, полегшена, закріплена на каркасі котла. Товщина обмурівки за екранами 215 мм, а в місцях не закритих екранами - 315 мм. Габарити котла: ширина по осях 6330 мм, глибина по осях колон 8800 мм, верхня відмітка 20475 мм. Маса котла в об'ємі заводського постачання 220 т.

На рис. 4 показана циркуляційна схема котла К-50-40/14. Живильна вода після економайзера поступає в барабан конвективного пучка з якого разом з пароводяною сумішшю поступає в основний барабан сепарації котла. Фронтовий і задній екрани, а також задні панелі бічних екранів включені в чистий відсік барабана. В другий, внутрішньобарабанний ступінь випаровування включені передні панелі бічних екранів. Середні панелі бічних екранів включені в простір над пароприйомною стелею основного барабана. Вся пара проходить невелику петлю пароперегрівача і поступає у вихідний колектор котла.

Застарілі котли реконструюють в метою підвищення їх паропродуктивності і теплової економічності.

Рис. 4. Циркуляційна схема котла К-50-4-/14:

1 - основний барабан; 2 - барабан конвективного пучка; 3 - виносний циклон (третій ступінь випаровування); 4 - конвективний пучок; 5 - передня панель бічних екранів (другий ступінь); 6 - середня панель бічних екранів (третій ступінь випаровування); 7 - задня панель бічних екранів (перший ступінь); 8, 9 - колектори заднього і фронтального екранів (перший ступінь); 10 і 11 - нижня і верхня частини економайзера; 12 - петля пароперегрівача; 13 - вихідна камера пароперегрівача