Вся электронная библиотека >>>

 Топки. Котельное оборудование >>

 

 Водоснабжение и отопление

Топливо, топки, котельные установки


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

ВЕРТИКАЛЬНО-ВОДОТРУБНЫЕ КОТЛЫ

 

 

В вертикально-водотрубных котлах роль коллекторов выполняют цилиндрические барабаны большого диаметра, а для вальцовки труб или их очистки от накипи рабочий проникает внутрь барабана. Таким образом, отпадает потребность в большом количестве отверстий, перекрываемых лючками, как это, например, делается в горизонтально-водотрубных котлах камерных или секционных.

Один или несколько таких коллекторов-барабанов являются в вертикально-водотрубном котле одновременно и барабанами-паросборниками.

Вертикально-водотрубные котлы пользуются наибольшим распространением. Только в установках высокого давления значительное количество барабанов чрезмерно удорожает вертикально-водотрубные котлы, что вызывает стремление к переходу на однобарабанные котлы.

В СССР в настоящее время изготовляются вертикально-водотрубные паровые котлы; горизонтально-водотрубные котлы не производятся. Это  обосновывается  целым  рядом  соображений.

Вертикально-водотрубные котлы требуют меньше обрабатываемых деталей и поэтому их изготовление проще. В вертикально-водотрубном котле проще организовать циркуляцию, значение которой играет первостепенную роль при высоких форсировках, достигающихся при оборудовании котлов механическими топками или в условиях сжигания пыли.

Вертикально-водотрубные котлы, предназначенные для отопления, горячего водоснабжения и производственных нужд промышленных предприятий, с паропроизводительностью, колеблющейся в пределах 2—6,5 т/час, выпускаются в настоящее время отечественными заводами следующих трех типов: ДКВ, КРШ, ВВД. Четвертый тип котла — ТКЗ — изготовляется Таганрогским заводом, но еще не получены его эксплуатационные характеристики.

Из трех поименованных котлов наибольший эксплуатационный стаж имеет котел КРШ, который в первую очередь и рассматривается.

 

 

Котел КРШ (авторы — инженеры Курочко, Рассудов и Шафран) является двухбарабанным котлом, снабженным водяным экраном. Трубы экрана проходят по потолку топки, далее опускаются по фронтовой стене обмуровки и затем выходят на фронт котла, где присоединяются к коллектору. Роль опускного циркуляционного участка контура экрана выполняют две внешне расположенные трубы. Оба барабана имеют одинаковые размеры по диаметру, который равен 900 мм. Кипятильные трубы имеют размеры 51X46 мм и расположены в коридорном порядке. Шаг кипятильных труб и труб экрана 5! = 118 мм, шаг кипятильных труб в глубину 52 = 110 мм. Диаметр опускных труб к экранам 108/100 мм.

Размеры и конструкция котлов КРШ по сечению, перпендикулярному оси барабана, для всех поверхностей нагрева остаются постоянными и изменяется только размер котла по ширине. При установке пароперегревателя в первом газоходе уменьшают количество труб, с тем чтобы освободить место в конце газохода для размещения витков пароперегревателя. Котел имеет небольшие размеры по высоте, так как его топочное пространство, развиваясь по высоте, размещается не под котлом, а рядом с ним. Этим вертикально-водотрубные котлы выгодно отличаются от горизонтально-водотрубных, где котел находится над топкой, в результате растет его высота в обмуровке и одновременно образуются в обмуровке объемы, не заполненные поверхностями нагрева, что, например, особенно характерно для котлов Шухова — Берлина. Прежде газоходы в вертикально-водотрубных котлах располагались таким образом, что газы обтекали трубы в продольном направлении. Так как при продольном обтекании труб по сравнению с поперечным понижается коэффициент теплопередачи, то в последних конструкциях КРШ, ДКВ, ВВД поток газов по газоходам направляют перпендикулярно трубчатым поверхностям. Отвод пазов из топки приходится делать с одного бока котла. Такое расположение газоходов имеет и свои недостатки. При сжигании длиннопламенного топлива часть отходящих газов попадает в первый газоход неполностью сгоревшей и, кроме того, увеличивается вынос в первый газоход несгоревшей мелочи. Нижняя часть газоходов быстро засоряется уносом, и необходимо ежедневно производить очистку золовых скоплений.

Все три типа указанных выше котлов предусматривают использование колосниковых решеток с ручным обслуживанием, поэтому длина зеркала горения приближается к 2 м. В настоящее время в подобных установках с производительностью котлов 2—10 т/час начинают применяться механические топки, требующие увеличения длины колосниковой решетки до 3—3,5 м. Ограниченная длина зеркала горения побуждает в этих случаях поворачивать фронт котла на 90°, что для котла КРШ с паропро-изводительностью 4 т/час является решением удачным, позволяющим не только хорошо расположить топку, но и вынести водомерные стекла на фронт котла. Обмуровка боковых стен котла КРШ выполнена в 2 кирпича, а экранированной фронтовой стены и задней  стены — в Р/г кирпича.  Назначение обмуровки — не только уменьшить потерю котлом и топкой в окружающую среду, но и предотвратить присос воздуха через неплотности обмуровки. Поэтому целесообразнее делать обмуровку в 1/2  кирпича, а в местах ее  защиты  топочными  экранами — в 2 кирпича, к тому же и разрежение в топочном пространстве обычно незначительно. Футеровка шамотным кирпичом в топочном пространстве выполняется в 1 кирпич, в местах расположения экрана она уменьшается до 1/2 кирпича. На верхние трубы экрана выкладывается шамотный кирпич в плашку для защиты от нагревания верхних сводов из красного кирпича и чугунных балок. Перегородки между трубами с целью создания газоходов по котлу состоят из торкретной массы, куда входит огнеупорная глина с добавлением 10% глиноземистого цемента и 5% жидкого стекла. Перегородки формуют на месте при монтаже, причем опалубкой может служить фанера, которая постепенно выгорит, или, что лучше, кровельная сталь. Перегородки делаются и из обычного шамотного кирпича.

Каркас котла выполняют таким образом, чтобы имелась возможность создать скользящую опору для верхнего барабана, так как при нагревании котел будет уходить кверху примерно на 7 мм. Нижним барабаном котел опирается на две опоры. Обдувка от золы и сажи второго и третьего газоходов производится стационарным обдувочным аппаратом, установленным примерно в середине котла по высоте. Первый газоход оставлен без обдувки из-за возможности перегорания поворачивающейся обду-вочной трубы с отверстиями для выхода пара. Практика эксплуатации показала, что труба коробится и обгорает, будучи расположена не только во втором, но даже и в третьем газоходах. Поэтому следует брать трубы из жароупорной стали и производить обдувку всех трех газоходов.

Барабан-паросборник не имеет сепарирующих приспособлений, однако влажность пара при умеренных форсировках — порядка 20 кг/м2час — не превышает 1%. При эксплуатации иногда наблюдались только броски воды в паропровод. Этот дефект вполне исправим, если следить за составом котловой воды, т. е. не превышать ее щелочность сверх 40°, и производить систематические продувки котла. Продувка делается с целью обмена воды в котле, так как по мере эксплуатации в котловой воде все больше концентрируются соли, не уходящие с паром, и повышается щелочность (подробнее см. в главе «Водоподготовка»).

Котел ДКВ (двухбарабанные котлы водотрубные). Эти котлы носят название транспортабельных, так как котел вписывается в железнодорожные габариты, будучи погружен на платформу. Таким образом, котлы ДКВ могут быть доставлены потребителю в собранном виде. В отличие от предыдущих двух типов котлы ДКВ имеют барабаны, поставленные по длине обмуровки, из них верхний барабан значительно длиннее нижнего. Верхний и нижний барабаны соединяются между собой пучками труб диаметром 51X46 мм. Топка экранирована с двух боковых сторон, причем трубы экрана диаметром 51X46 мм с шагом Sj = 80 мм внизу привариваются к коллекторам, а вверху ввальцовываются в верхний барабан. Чтобы создать циркуляционный контур в экранах, их нижние коллекторы особыми трубами присоединяют к нижнему барабану. Весь котел монтируется на раме, с которой он в дальнейшем и транспортируется к месту установки, где рама опирается на стены обмуровки или фундамента. К раме крепят опоры нижнего барабана и коллекторов, верхний барабан держится на кипятильных трубах

Газоходы располагают аналогично с предыдущими конструкциями с дополнением так называемой камеры догорания — решение, в значительной степени вынужденное; назначение камеры — уменьшить экранирование топочного пространства в условиях сжигания низкосортного топлива   и   увеличить   длину факела с целью дожигания уноса. Вторая по ходу газов перегородка в газоходах выполняется чугунной. Трубы в газоходах расположены с шагом S\ = 130 мм, шаг в глубину 52=П5. В табл. 39 приводятся основные сведения по котлам ДВК.

Обдувка этих котлов аналогична обдувке в котлах КРШ и осуществляется стационарно установленным аппаратом, имеющим трубу с отверстиями, которая проходит в третий и второй газоходы. На основании эксплуатационного опыта выяснилось, что обдувка как в котлах КРЩ, так в особенности у котлов ДКВ мало эффективна. Приходится устраивать люки в обмуровке, через которые и производят  дополнительную обдувку   переносной трубой, присоединяемой к паропроводу при помощи гибкого шланга.

Пароперегреватель с диаметром труб 32X38 мм устанавливают за первым газоходом; он вдвигается на свое место с заднего фронта котла, где должно быть обеспечено соответствующее расстояние на случай выемки, ремонта и т. п. Частичное регулирование перегрева может быть достигнуто чугунной заслонкой, расположенной в верхней части газохода перегревателя. Если пароперегреватель отсутствует, то его место заполняется кипятильными трубами. Котел достаточно чувствителен к качеству питательной воды, поэтому следует рекомендовать водоподготовку.

Довольно сложно решается вопрос с отводом из котла отходящих газов. Требуется оставлять промежуток между обмуровкой котла и сборным боровом для обслуживания лаза в нижний барабан котла. Котел к сборному борову приходится присоединять подвесным коробом. В случаях комбинирования чотла с индивидуальным экономайзером котел с экономайзером соединяется также металлическим коробом весьма сложной формы. Вообще верхний отвод газов вызывает сомнение в отношении правильности распределения газового потока по газоходу, так как имеется опасение, что дымовые газы будут застаиваться в нижних частях газоходов. В случаях наличия эолового этажа лучше отводить отходящие из котла газы вниз, далее направляя их в сборный боров или экономайзер.

Котел ТКЗ будет выпускаться нескольких размеров, начиная от 2 и до 10 т/час.

Котел — вертикально-водотрубный двухбарабанныи, с наружным диаметром верхнего барабана 1 320 мм и нижнего — 1 000 мм. Большой диаметр барабана, конечно, удорожает котел в целом, однако при невысоких давлениях (8—13 ати) толщина стенки получается не столь уже значительной, так как для получения надежной развальцовки труб толщину стального листа следует брать не меньше 14—15 мм.

В условиях эксплуатации котельных относительно небольших теплопроизводительностей нежелательно удорожать котел сложными сепарирующими устройствами, а также трудно осуществлять одновременно химическую водоподготовку и дегазирование питательной воды. Большого размера барабан-паросборник позволит упростить все эти устройства. Развитие зеркала испарения и парового объема позволит получить незначительную влажность пара, даже не снабжая котел сепарирующими устройствами. Одновременно увеличится расположенный в пределах водомерного стекла так называемый питательный объем, позволяющий иметь мало колеблющийся уровень воды, и, наконец, большие размеры барабана-паросборника позволяют установить внутри-барабанную термическую водоподготовку по методу лауреатов Сталинской премии проф. В. А. Голубцова и инж. Г. А. Буркова. Термическая водоподготовка по указанному методу производится непосредственно в барабане котла без добавления каких-либо реагентов. Описание метода приводится в главе «Водоподготовка».

Роль опускного циркуляционного контура в котлах Т-2 выполняют трубы, расположенные в обмуровке котла, по ним же спускается в нижний барабан шлам, получающийся в результате термической обработки питательной воды. На разрезе /—/ кружками обозначены перекрывающиеся крышками лючки, предназначаемые для периодического ввода в них трубы для обдувки. Отверстия расположены таким образом, чтобы к ним был доступ с пола котельного помещения или с площадки, устраиваемой для обслуживания водомерных стекол и лаза в верхний барабан котла.

Газы проходят по газоходам котла параллельно трубам, и, таким образом, по сравнению с предыдущими типами котлов должны понизиться в газоходах коэффициенты теплопередачи. В итоге при одинаковых прочих условиях потеря с отходящими газами должна получиться в рассматриваемом котле выше. Влияние на к. п. д. оказывает не только потеря с отходящими газами, но и потеря от химического и механического недожога. В котле Т-2 газы, прежде чем попасть в первый газоход, проходят достаточно большой путь по высоте около 4 м, что безусловно будет влиять на уменьшение топочных потерь, в особенности на потери от уноса, по сравнению с котлами, где часть газов  входит в газоход  при  незначительных расстояниях

Для производственного пароснабжения крупных промышленных (Предприятий (включая сюда и отопительные нужды) Таганрогским заводом выпущен ряд котлов на паропро-изводительность 12 и 20 т/час.

Паропроизводительность котла 12 т/час при давлении 16 атак *пе = 250°. Котел снабжен пароперегревателем, водяным экономайзером, воздухоподогревателем и имеет «начительно развитые экранные поверхности.

Внизу экраны объединяются коллекторами, а сверху все трубы развальцовываются непосредственно в барабане-паросборнике. Опускные трубы экранных контуров не обогреваются газами, что обеспечивает надежную циркуляцию. Кипятильные трубы котла имеют изгиб, обеспечивающий их поперечное омывание отходящими газами. Трубы, экранирующие заднюю стену топочного пространства, подходя к котельному пучку, изгибаются таким образом, что проходят параллельно трубам котла, но с увеличенным шагом. Далее по фронтовой стене котла трубы экрана направляются в барабан-паросборник. Увеличенный шаг первых четырех рядов труб исключает возможность образования на них наростов шлака. Газы, пройдя четыре указанных ряда, успеют настолько охладиться, что на дальнейшие ряды труб котла зола, находящаяся в газах, налипать <не будет.

Весь котельный агрегат, включая воздухоподогреватель и водяной экономайзер, имеет П-образное расположение, позволяющее удешевить каркас агрегата и здание котельной. Подобная схема компоновки котлоагрегата в настоящее время стала типовой в СССР.

С целью уменьшения затрат на самую дорогую часть котла — барабаны — в вертикально водотрубных котлах высокого давления переходят на однобарабанную схему котла

Трубчатый воздухоподогреватель замыкает П-образное расположение котла агрегата в целом.

 

К содержанию книги:  Топливо, топки, котельные установки

 

Смотрите также:

 

ОТОПЛЕНИЕ. Паровые и водогрейные котлы

 

 Генераторы тепла. Отопительные котлы

 

 ОТОПЛЕНИЕ. Паровые и водогрейные котлы

 

 ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

 

 Котлы на твердом топливе, чугунные и стальные водогрейные котлы ...

 

 Автоматизированные жаротрубно-газотрубные котлы...

 

 Центральное отопление, котлы, радиаторный обогреватель батареи

 

 Котлы на жидком топливе. Модели бытовых котлов ...

 

 Газовые котлы   ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ   Газовые теплогенераторы. Чугунные котлы

 

ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА. Топки. Топочные устройства для сжигания топлива   Топки

 

Специализированная газовая отопительная печь

 

 Теплоэлектростанция   Отопление и горячее водоснабжение

 

Устройство санитарно-технического и отопительного оборудования в ...

 

КОТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Выбор котельного оборудования  Котельное оборудование. Отопительные котлы

 

 Водяное отопление. При водяном отоплении индивидуальных домов в ...

 

 ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ. Водяное отопление с принудительной циркуляцией ...

 

 Водяное отопление. Топка печей. Дрова. Торф. Уголь

 

 Центральное отопление   Печное отопление

 

Центральное водяное отопление. Местное отопление

 

 Отопление. потребление тепла, виды топлива, печное отопление

 

 Паровое отопление низкого давления   Местное отопление