Котельные установки

 

 

 

 

 

14. Котлы на отходящих газах, особенности  выполнения

 

 

Котёл-утилизатор, паровой котёл, не имеющий собственной топки и использующий тепло отходящих газов каких-либо промышленной или энергетической установки. Температура газов, поступающих в К.-у., колеблется от 350—400°С (при установке К.-у. за двигателями внутреннего сгорания) до 900—1500^оС (за отражательными, рафинировочными и цементными печами). Крупные К.-у. имеют все элементы котлоагрегата, за исключением топочных и др. устройств, связанных с сжиганием топлива. Для малых производительностей и низких давлений применяются К.-у. газотрубные либо с многократной принудительной циркуляцией (рис.), реже — прямоточные сепараторные и барабанные К.-у. с естественной циркуляцией. Водогрейные К.-у. обычно называются утилизационными экономайзерами, или подогревателями. В некоторых случаях К.-у. настолько сращиваются с элементами технологического оборудования, что не могут быть выделены как самостоятельные агрегаты (устройства для испарительного охлаждения мартеновских печей, химических установок и т. д.). К.-у. широко применяются в химической, нефтяной, пищевой, текстильной и др. отраслях промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Котлы,  использующие теплоту технологического продукта

(МПЦ-многократная принудительная  циркуляция)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Испарительное охлаждение элементов технологических установок

 

 

 

 

 

17. нерготехнологические агрегаты; системы топливоподачи,  золо- и шлакоудаления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Очистка продуктов сгорания от твердых и газообразных примесей

В промышленности применяют механический, электрический и физико-химический способы очистки газов. Механическую и электрическую очистку используют для улавливания из газов твёрдых и жидких примесей, а газообразные примеси улавливают физико-химическими способами.

Механическую очистку  газов производят осаждением частиц примесей под действием силы тяжести или центробежной силы, фильтрацией сквозь волокнистые и пористые материалы, промывкой газа водой или др. жидкостью.

Инерционный способ осаждения частиц пыли (или капель жидкости) основан на изменении направления движения газа со взвешенными в нём частицами. Т. к. плотность частиц примерно в 1—3 тыс. раз больше плотности газа, они, продолжая двигаться по инерции в прежнем направлении, отделяются от газа. Инерционными уловителями пыли служат т. н. пылевые мешки, жалюзийные решётки, зигзагообразные отделители и т.п. В некоторых аппаратах используется и сила удара частиц. Всеми такими аппаратами пользуются для улавливания сравнительно крупных частиц; высокой степени очистки газов эти методы не дают.  
Для очистки газов широко применяют Циклоны, в которых отделение от газа твёрдых и жидких частиц происходит под действием центробежной силы (при вращении газового потока). Т. к. центробежная сила во много раз превосходит силу тяжести, в циклонах осаждается и сравнительно мелкая пыль, с размером частиц примерно 10—20 мкм.

Тканевые и бумажные фильтры, а также фильтры в виде слоя коксовой мелочи, гравия или каких-либо пористых материалов (например, пористой керамики) применяют для очистки газов посредством фильтрации. Наиболее распространёнными газоочистителями такого типа являются тканевые мешочные, или рукавные, фильтры.

Очистку газов от пыли промывкой водой применяют в  аппаратах различного типа. Наиболее широкое распространение получили Скрубберы, мокрые циклоны, скоростные пылеуловители и пенные пылеуловители. В скоростных (турбулентных) пылеуловителях вода, вводимая в поток запылённого газа, движущегося с высокой скоростью, дробится на мелкие капли. Высокая степень турбулизации газового потока при такой скорости способствует слиянию частиц пыли с каплями воды. Относительно крупные капли воды вместе с частицами пыли легко отделяются затем в простейших уловителях (например, в мокрых циклонах). Аппараты этого типа широко применяются для улавливания очень мелкой пыли (возгонов) и могут обеспечить высокую степень очистки газов.

 В пенных пылеуловителях запылённый газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости с определённой скоростью, вследствие чего образуется пена с высокоразвитой поверхностью контакта между жидкостью и газом. В пенном слое происходит смачивание и улавливание частиц пыли. Благодаря высокой степени улавливания пыли с размерами частиц более 2—3 мкм и малому гидравлическому сопротивлению (порядка 80—100 мм вод. ст.) пенные пылеуловители получили большое распространение.

Электрическая очистка  газов основана на воздействии сил неоднородного электрического поля высокого напряжения (до 80 000 в). Аппараты для очистки газов этим методом называются электрическими фильтрами. При пропускании через такие фильтры загрязнённого газа происходит его ионизация, заряженные частицы увлекаются к осадительному электроду и осаждаются на нём. Применение электрических фильтров для Г. о. чрезвычайно распространено, особенно для тонкой очистки дымовых газов тепловых электростанций, в цементной промышленности, чёрной и цветной металлургии.  
Методы физико-химической очистки применяют для удаления газообразных примесей. К таким методам относятся промывка газов растворителями (абсорбция); промывка газов растворами реагентов, связывающих примеси химически (химическая абсорбция); поглощение примесей твёрдыми активными веществами (адсорбция); физическое разделение (например, конденсация компонентов), каталитическое превращение примесей в безвредные соединения.

 Абсорбция газообразных примесей растворителями производится путём промывки газов в орошаемых аппаратах типа скрубберов либо в барботёрах (см. Барботирование), в последних газ проходит сквозь жидкий растворитель, хорошо растворяющий газообразные примеси и очень плохо — остальные компоненты газовой смеси. В том случае, если необходимо использовать уловленные продукты, их извлекают из насыщенного ими растворителя путём десорбции.

Адсорбция газообразных примесей производится с помощью различных пористых активных веществ: активного угля, силикагеля, бокситов и др. Вредные примеси адсорбируются на поверхности поглотителя, а после его насыщения отгоняются продувкой горячим воздухом, газом или перегретым паром.

Некоторые содержащиеся в газах вредные газообразные примеси могут быть каталитически превращены в др., легкоулавливаемые, вещества; иногда превращение и улавливание совмещаются в одном процессе. Например, очистка газов от органических соединений серы (сероуглерода, сероокиси углерода, тиофена, меркаптанов); соединения эти при 300—400 °С в присутствии водорода или водяного пара превращаются на катализаторах в сероводород, который затем извлекается из газа и может быть разложен с утилизацией серы

 

19. Металлы, используемые в котлостроении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Теплотехнические испытания котельных установок

Теплотехнические испытания  котельных агрегатов в зависимости от поставленных задач могут быть разделены на две группы.

К первой из них относятся  испытания, проводимые с целью определения энергетических (теплотехнических) характеристик работы котельных агрегатов (к. п. д., паропроизводительности, потерь тепла и т. п.), выявления их эксплуатационных особенностей и недостатков конструкций.

Ко второй группе относятся  исследовательские работы, проведение которых вызывается необходимостью отработки или проверки новых конструкций, их элементов, исследования новых закономерностей и т. п. Испытания исследовательского характера не подлежат типизации.

В зависимости от цели испытания  первой группы проводятся по трем категориям сложности.

К 1 категории сложности  относятся приемо-сдаточные (гарантийно-сдаточные) испытания. Они проводятся, как правило, для проверки гарантий поставщика установки, касающихся следующих характеристик: паропроизводительности, к. п. д., параметров пара, его качества, параметров работы вспомогательного оборудования котельного агрегата и т. д. При этом определяются все составляющие потерь тепла, воздушный баланс топки, общее тепловосприятие поверхностей нагрева в рабочем диапазоне нагрузок и др.

Ко 2 категории сложности относятся  эксплуатационные (балансовые) испытания, проводимые для установления нормативных эксплуатационных характеристик при расчетных (номинальных) параметрах пара после окончания периода освоения проектной мощности на вновь вводимых в эксплуатацию котлоагрегатах, после реконструкции котлоагрегатов, в связи с переходом на сжигание нового вида или марки топлива и при систематическом отклонении параметров от нормативных.

К испытаниям 3 категории сложности  относятся: режимно-наладочные и доводочные испытания, проводимые с целью наладки режима работы котлоагрегата и определения его отдельных показателей; определение оптимальных значений коэффициента избытка воздуха и тонкости пыли, оптимального распределения воздуха по горелкам, максимальной нагрузки при различном составе вспомогательного оборудования и др. В объем работ при режимно-наладочных испытаниях входят определение пределов изменений режима работы элементов агрегата, выявление их влияния на показатели установки и, наконец, устранение обнаруженных дефектов и отклонений.

По III категории сложности проводятся и эксплуатационные экспресс-испытания после типовых капитальных ремонтов котлоагрегата  с целью определения их качества и уточнения характеристик работы оборудования в результате проведения ремонтных работ.

В отличие от испытаний 1 и 2 категорий сложности, при которых  определяются достаточно точные по условиям поставленных задач абсолютные значения искомых величин, испытания по 3 категории сложности проводятся упрощенными методами и поэтому дают возможность получить представление главным образом об отдельных изменениях измеряемых параметров, необходимых для нахождения и поддержания оптимальных режимов..

Испытания по 1 и 2 категориям сложности проводятся при установившемся тепловом состоянии системы с обязательным сведением теплового баланса котлоагрегата. При этом предусматривается использование аппаратуры с повышенной точностью (классов 0,5 и 1,0), позволяющей определять к. п. д. котлоагрегата по обратному балансу с погрешностью ±1,5%. Независимо от характера испытаний все измерения при испытаниях по 1 и 2 категориям сложности должны проводиться с максимально возможной точностью, меняются лишь объем измерений и требования к допустимым отклонениям основных показателей работы агрегата в опытах.

 

21. Определение основных характеристик работы котельного агрегата по результатам испытаний     см. 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22. Перечислить составляющие приходной части теплового баланса котла. Как рассчитывается приход тепла с воздухом, подогретым вне котла?

 

Тепловой баланс котла, характеризует равенство между приходом и расходом теплоты:

Qnpиx.=Qpacx.

Приходная часть (располагаемая теплота Qp/p,) в общем случае записывается в виде:

Qприх=Ор/р=∑Qхим+∑Qфиз+Qэл

∑Qхим=Qр/н+(Qэкз-Qэнд) - внесенная  химическая теплота

∑Qфиз=Qф.т.+Qф.в.+Qпар.+Qо.г. - внесённая физическая теплота

Рассмотрим составляющие приходной части ТБ.

Qp/н - низшая рабочая  теплота сгорания единицы топлива, МДж/кг - для твердого и жидкого или газа, не учитывающая, теплоту образования водяных паров. Член Qэкз учитывают при использовании теплоты экзотермических реакций (выделение теплоты), возможных при осуществлении некоторых технологических процессов. Член Qэнд учитывает затраты теплоты на возможные эндотер. реакции, (поглощение теплоты). Входящий в выражение для определения ∑Qфиз член Qф.т., МДж/кг, учитывает физическую теплоту (энтальпию) топлива Qф.т.=стtт (теплоемкость и температура топлива). Член Qф.в. учитывает энтальпию воздуха, как поступившего в котел через воздушный подогреватель, так и присосанного через газоходы котла. Энтальпию горячего воздуха учитывают лишь при подогреве его вне агрегата, до воздушного подогревателя котла за счет постороннего источника теплоты (подогрев в паровом калорифере). В этом случае теплота, внесенная воздухом, МДж/кг, Qф.в.=β(Н°´в.п. -Н°х.в.), где β – отношение количества воздуха на входе в котел (воздухоподогреватель) к теоретически необходимому; Н°´в.п. = V°в ·cв· t´вп; Н°´х.в. = V°в ·cв· tхв – энтальпия теоретически необходимого количества подогретого перед воздушным подогревателем воздуха до t´вп и холодного воздуха с температурой tхв.