Котлоагрегат

котельный агрегат, конструктивно объединённый в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счёт сжигания топлива. Главной частью К. Являются топочная камера и газоходы, в которых размещены поверхности нагрева, воспринимающие тепло продуктов сгорания топлива (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель). Элементы К. Опираются на каркас и защищены от потерь тепла обмуровкой и изоляцией. К. Применяются на тепловых электростанциях (См. Тепловая электростанция) для снабжения паром турбин. В промышленных и отопительных котельных для выработки пара и горячей воды на технологические и отопительные нужды. В судовых котельных установках. Конструкция К. Зависит от его назначения, вида применяемого топлива и способа сжигания, единичной паропроизводительности, а также от давления и температуры вырабатываемого пара.

В топочной камере К. Происходят сгорание топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания в результате лучистого теплообмена (См. Лучистый теплообмен) между нагретыми газами и покрывающими стены топочной камеры трубами, по которым циркулирует охлаждающая их среда (вода или пар). Система этих труб называется топочными экранами. На выходе из топки газы имеют температуру порядка 1000°С. Для дальнейшего охлаждения газов на их пути устанавливают трубчатые поверхности нагрева (пароперегреватели (См. Пароперегреватель)), выполняемые обычно в виде ширм — трубчатых змеевиков, собранных в плоские пакеты. Теплообмен в ширмовых поверхностях осуществляется излучением и конвекцией, поэтому часто такие поверхности называют полурадиационными.

Пройдя ширмовый пароперегреватель, газы с температурой 800—900 °С поступают в конвективные пароперегреватели высокого и низкого давления, представляющие собой пакеты труб. Теплообмен в этих и последующих поверхностях нагрева осуществляется в основном конвекцией, и они называются конвективными. После пароперегревателя на пути газов, имеющих температуру 600—700°С, устанавливается водяной Экономайзер, а далее воздухоподогреватель, в котором газы (в зависимости от вида сжигаемого топлива) охлаждаются до 130—170°С. Дальнейшему снижению температуры уходящих из К. Газов путём полезного использования их тепла для нагрева рабочей среды препятствует конденсация на поверхностях нагрева паров воды и серной кислоты, образующейся при сжигании сернистых топлив, что приводит к интенсивному загрязнению поверхностей нагрева золовыми частицами и к коррозии металла.

Охлажденные газы, пройдя устройства очистки от золы (см. Золоулавливание) и в некоторых случаях от серы, выбрасываются дымовой трубой в атмосферу. Твёрдые продукты сгорания топлива, уловленные в К., периодически или непрерывно удаляются через системы золоудаления и шлакоудаления (См. Шлакоудаление). Для поддержания поверхностей нагрева в чистоте в К. Предусматривается комплекс периодически включаемых обдувочных и обмывочных аппаратов, вибраторов и дробеочистительных устройств. По характеру движения рабочей среды К. Бывают с многократной естественной или принудительной циркуляцией и прямоточные. В К. С многократной циркуляцией рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру (состоящему из обогреваемых и необогреваемых труб, соединённых между собой промежуточными камерами — коллекторами и барабанами), частично испаряясь в обогреваемой части контура.

Образовавшийся пар отделяется от воды в барабане (см. Сепарация пара), а испарённая часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан. Движение рабочей среды по циркуляционному контуру в К. С естественной циркуляцией осуществляется вследствие разности плотностей пароводяной смеси в обогреваемой (подъёмной) части контура и воды в необогреваемой или слабо обогреваемой (опускной) его части. В К. С принудительной циркуляцией рабочая среда по контуру перемещается под действием циркуляционного насоса. Непрерывное упаривание котловой воды в К. С многократной естественной или принудительной циркуляцией приводит к возрастанию концентрации растворённых и взвешенных в ней примесей (солей, окислов, гидратов окислов) которые могут, отлагаясь на внутренней поверхности обогреваемых труб, ухудшать условия их охлаждения и стать причиной перегрева металла и аварийной остановки К.

Из-за разрыва труб. Кроме того, чрезмерное повышение концентрации примесей в котловой воде недопустимо из-за уноса их паром из барабана с капельками воды или в виде парового раствора в пароперегреватель, а также в турбину, где примеси оседают на лопатках турбомашины, уменьшая её кпд. Во избежание возрастания концентрации примесей в котловой воде производятся непрерывные и периодические продувки котла (См. Продувка котла). Предельно допустимая концентрация примесей определяется конструкцией и параметрами К., составом питательной воды и тепловыми напряжениями экранных поверхностей нагрева. В прямоточном К. Нагрев, испарение воды и перегрев пара осуществляются за один проход среды по тракту. При такой организации процесса генерации пара примеси, содержащиеся в питательной воде, не могут быть выведены из К.

Продувкой части котловой воды, как это имеет место в К. С естественной или принудительной многократной циркуляцией. В прямоточном К. Часть примесей осаждается на внутреннюю поверхности труб, а часть (вместе с паром) поступает в турбину, где отлагается на лопатках. Поэтому к питательной воде прямоточных К. Предъявляются более жёсткие требования в отношении её качества. Вода, поступающая в такие К., предварительно обрабатывается в системе водоподготовки (См. Водоподготовка). В энергетических установках для повышения экономичности используются схемы с вторичным (промежуточным) перегревом. Пар после срабатывания части его тепловой энергии в турбине возвращается в К., подвергается дополнительному перегреву в пароперегревателе низкого давления и опять направляется в турбину.

Известны К. С 2 промежуточными перегревами пара. Температура вторично перегретого пара обычно принимается такой же, как первично перегретого или близкой к ней. Для поддержания температуры первичного и вторичного перегрева пара на требуемом уровне К. Снабжен регулирующими устройствами в виде смесительных и поверхностных теплообменников, систем рециркуляции части охлажденных дымовых газов в топочную камеру, приспособлениями для изменения угла наклона горелок и т. Д. К., например, для энергоблока мощностью 300 Мвт представляет собой сооружение высотой более 50 м, в плане занимает площадь порядка 1 тыс. М2. На сооружение такого К. Расходуется около 4,5 тыс. Т металла, примерно 1/3 этого количества приходится на трубные системы, работающие под давлением свыше 25 Мн/м2 (250 кгс/см2).

Кпд К. Превышает 90%. Основные параметры энергетич. К. Показаны в таблице. Классификация котлоагрегатов по параметрам и производительности ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | Параметры перегретого пара  | | | |-----------------------------------------------------------------| | | | давление, | температура, °С | Номинальная | | Типы котлоагрегатов | Мн/м2  |-------------------------------------------| паропроизво- | | | (кгс/см2) | первично  | вторично | дительность т/ч | | |  | перегретый | перегретый | | | |  | пар | пар | | |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Е — с естественной |  |  |  | 6,5; 10; 15.

 | | циркуляцией с | 4 (40) | 440 | — | 20; 25; 35.  | | перегревом и без  |  |  |  | 50; 75 | | перегрева пара  |----------------------------------------------------------------------------------------------| | | 10(100) | 540 | — | 60; 90; 120; 160;  | | |  |  |  | 220 | | |----------------------------------------------------------------------------------------------| | | 14 (140) | 570 | — | 160; 210; 320. | | |  |  |  | 420; 480  | |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Еп — с естественной |  |  |  | | | циркуляцией с |  |  |  | | | перегревом и  | 14 (140) | 570 | 570 | 320;500; 640 | | промежуточным |  |  |  | | | перегревом пара |  |  |  | | |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Пп — прямоточные с |  |  |  | | | перегревом и  | 25,5(255) | 585—5 65 | 570 | 950; 1600; 2500  | | промежуточным |  |  |  | | | перегревом пара |  |  |  | | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Лит.

Рабинович О. М., Котельные агрегаты, М.— Л., 1963. Стырикович М. А., Катковская К. Я., Серов Е. П., Котельные агрегаты, М.— Л., 1959. Их же. Парогенераторы электростанций, 2 изд., М.— Л., 1966. Резников М. И., Парогенераторные установки электростанций, М., 1968. Стырикович М. А., Мартынова О. И., Миропольский З. Л., Процессы генерации пара на электростанциях, М., 1969. А. Я. Антонов. Котлоагрегат паропроизводительностью 420 т/ч на давление пара 14 Мн/м2 (140 кгс/см2) и температуру 570°С. 1 — барабан. 2 — полурадиационный пароперегреватель. 3 — топочная камера. 4 — экраны. 5 — горелка. 6 — под. 7 — воздухоподогреватель. 8 — водяной экономайзер. 9 — конвективный пароперегреватель..