Металлы, применяемые в котельной технике

С повыше­нием рабочей температуры металла снижа­ется его механическая прочность и происходят изменения. К та­ким явлениям относятся: ползучесть металла, пониже­ние с течением времени его пластичности и вязкости, изменение его первоначальной структуры, химическая нестойкость.

В котлостроении в основном применяются чугуны и стали различных марок. Для низ­котемпературных поверхностей нагрева используют не­металлические материалы (стеклянные и керамические тру­бы). Наибольшее распространение получили серый (СЧ), ковкий (КЧ) и окалиностойкий чугуны. Серый чу­гун обладает высокими литейными свойствами и исполь­зуется для изготовления гарнитуры топочных устройств(лазов, гляделок, клапанов), работающих при температурах не выше 350°С. Ковкий чугун используют для изготовления деталей на­сосов, вентиляторов и вспомогательного оборудования. Окалиностойкий и жаропрочный чугуны хорошо работа­ют на изгиб и сжатие и используются для изготовления колосниковых решеток, опорных устройств, подвесок для крепления труб.

Стали должны обла­дать высокими механическими свойствам и хорошими технологическими свойствами. Все стали, для котло­строения, можно разделить на классы: 1) уг­леродистые; 2) низколегированные (перлитного класса); 3) высоколегированные (аустенитного класса); 4) вы­соколегированные (мартенситного класса); 5) сталь для литых деталей арматуры. Из углеродистых сталей наибольшее распространение получили углеродистые стали Ст10 и Ст20. Для столи Ст20 содержание углерода 0,20%. В низколегирован­ных сталях содержание легирующих элементов не превышает 4-5%, обычно они применя­ются до температур 580 °С. Из высоколегированных сталей аустенитного класса многие надежно работают при температурах 650-700°С. К основным недостаткам ста­лей аустенитного класса относятся склонность их к об­разованию трещин при совместном воздействии напря­жений и коррозионной среды и образование кольцевых трещин в околошовной зоне сварных соединений вслед­ствие резкого снижения пластичности некоторых участ­ком этой зоны при нагреве.

30. Слоевые топочные устройства

Слоевые топки применяются в котельных агрегатах производительностью до 10 кг/с пара для сжигания бу­рых и каменных углей, полуантрацитов, кускового торфа, сланца и древесных отходов. По ме­тоду обслуживания слоевые топки подразделяют: на то­почные устройства с ручным обслуживанием, полумеха­нические и механические.

Слоевые топки с ручным обслуживанием. Самые простые топки- топки с не­подвижной горизонтальной решеткой. Колосниковая решетка поддержива­ет слой сжигаемого топлива и одновременно служит для равномерного распределения воздуха, поступающего в топку. Полотно колосниковой решетки состоит из чугун­ных колосников балочной или плиточной формы. Для усиления жесткости и улучшения отвода теплоты от ко­лосников они снабжены ребрами. При руч­ной загрузке топлива длина колосниковой решетки боль­ше 2-2,5 м не делается. Балочные колосники на концах и в середине имеют утолщения; поэтому при их укладке между колосни­ками образуются зазоры, через которые воздух прохо­дит в слой. В колосниках плиточной формы для прохо­да воздуха делают щелевые или круглые отверстия, рас­ширяющиеся книзу.

Колосниковые решетки бывают: с малым живым сечением и большим живым сечением. Величина живого сечения решетки опреде­ляется свойствами сжигаемого топлива. Топливо подается на колосниковую решетку сверху через загрузочную дверку вручную или механическим забрасывателем и располагается слоем. При горении топлива в слое по высоте можно выделить три зоны: свежезагруженного топлива, горения кокса и шла­ковой подушки. В первой зоне - свежезагру­женного топлива - происходят подогрев, подсушка и вы­деление летучих СО, СН₄, Н₂. Во второй зоне - горения кокса - проис­ходят основные реакции горения углерода с образова­нием СО₂ и СО, и летучей серы с выделением SО₂. В третьей зоне - шлаковой подушки - происхо­дят образование шлаков и выжиг ос­тавшихся кусочков топлива. В топках с неподвижным слоем шлак опускается вниз и скапливается на поверхности колосниковой решетки, образуя шлаковую подушку. Шлаковая подушка защи­щает колосники от действия высокой температуры вы­шележащей зоны горения кокса. Шлаковая подушка ох­лаждается снизу проходящим через нее холодным воз­духом.

Недостаток таких топок является периодичность загрузки топлива и цикличность процесса горения. Это приводит к изменению условий горения топлива во времени.

Полумеханические слоевые топки с забрасыва­телями. В слоевых топках самой трудоемкой операцией является подача топлива в топку. В котельных установках малой мощности получили распространение топки с подачей топлива на неподвижную колосниковую решетку с помощью рота­ционных забрасывателей. Наиболее эффективными являются топки, оборудованные пневмомеханическими ротационными забрасывателями и решеткой с поворотны­ми колосниками.

Механические слоевые топки с цепными решет­ками. Особенностью механических топок с цепными решетками являются непрерывное перемещение топлива вместе с колосниковой решеткой. По длине решетки, процесс горения разделяется на этапы: подготовка топлива (подсушка, выделе­ние летучих); горение кокса и летучих; выжиг и удале­ние шлака. Учитывая, что для различных этапов горе­ния требуется разное количество воздуха, принимают позонное дутье.

Слой топлива на решетке можно разделить на зоны: 1)свежего топлива; 2) выхода и горения летучих; 3)горения кокса; 4) восстановительных реакций; 5) выжига шлака. Для различных зон горения топлива потребность в воздухе по длине колосниковой решетки неодинакова. Наимень­шее количество воздуха требуется в начале и в конце решетки. В средней части решетки расход воздуха должен быть максимальным. Поэтому целе­сообразно применять в цепных решетках позонный подвод воздуха. Это улучшает горе­ние топлива, и снижает потери теплоты с уходя­щими газами.

Особенность тепловой работы топки с цепной решет­кой - одностороннее верхнее зажигание и отсут­ствие перемешивания топлива на полотне решетки. Слоевые топки с цепными ре­шетками прямого хода применяются для сжигания сор­тированных антрацитов, несортированных каменных углей с умеренной спекаемостью, кускового торфа, а также бурых углей с небольшой влажностью и зольностью. Для сжигания рядовых каменных и бурых углей и сланца применяются факельно-слоевые механические топки. Особенностью таких топок является комбинированное сжигание топлива. Крупные куски сго­рают в слое, а мелкие – во взвешенном состоянии в объеме топки.

31.Камерные топки

Камерные топки делят на топки с удалени­ем шлака в твердом состоянии и топки с жидким шлакоудалением.

Камерные топки с удалением шлака в твердом состоянии - вертикальная прямоугольная шахта, заканчивающуюся внизу холод­ной воронкой. Такие топки называют откры­тыми топками. Продукты сгорания охлаждаются топочными экранами. Топочные экраны защи­щают обмуровку от воздействия высокой темпе­ратуры. Горючая смесь образуется в топке на выходе из горелок. Совершенство смесеобра­зования влияние на экономичность и надежность работы парогенератора. Хорошее смесе­образование способствует эффективному сжиганию топ­лива при малом избытке воздуха. При сжигании топлива с малым выходом летучих для поддер­жания высокой температуры в зоне воспламенения часть поверхности нагрева экранов покрывают огнеупор­ным слоем - зажигательным поясом.

Эффективное сжигание пылевидного топлива проис­ходит при воспламенении всех пылинок в малом объеме зоны воспламенения. Чем меньше пыли­нок пройдет через эту зону не воспламенившись, тем выше полнота сгорания топлива и тем меньше механи­ческая неполнота сгорания топлива.

Топливо с большим выходом летучих быстрее воспламеняется, а выделяющиеся при его горении летучие вещества уве­личивают пористость коксового остатка. Чем больше выход лету­чих, тем быстрее сгорает топливо и тем более высоким может быть допустимое тепловое напряжение топочного объема.

В топках с жидким шлакоудалением различают зо­ны различного состояния шлака и золы. В зо­не I шлак находится в расплавленном состоянии и, за­полняя нижнюю часть топки, образует легкоподвижный, текущий слой. Верхней границей этой зоны является об­ласть, в которой температура выше температуры жидкоплавкого состояния золы. Наличие этой зоны обеспечива­ется ошиповкой с закрытием экранов огнеупорной массой и соответствующим расположением горелок. Выше этой зоны температура снижается и вязкость шла­ка возрастает - начинается зона II. Шлак теряет те­кучесть и становится липким. Большие отложения шла­ка на топочных экранах ухудшают их тепловосприятие и понижают надежность работы топки. Для нормаль­ной работы топки желательно, чтобы зона II отсутствовала. Зона III харак­теризуется умеренной температурой, обеспечивающей грануляцию золы, которая частично может отлагаться на топочных экранах, но легко удаляется обдувкой.

Горелки располагают в камере горения, при этом необхо­димо, чтобы сжигание пыли было полным благодаря чему достигают высокой температуры Фор­ма камеры горения должна обеспечивать наименьшее охлаждение при данном объеме. Этому условию лучше удовлетворяет ку­бическая форма или цилиндр небольшой высоты.

Камера охлаждения полностью экранирована откры­тыми трубами. В ней завершаются сжигание недогоревшей части топлива и охлаждение продуктов сгорания до температуры на выходе. В топках с жидким шлакоудалением улучшается выгорание топлива. Высокий процент улавливания золы позволяет повысить скорость продуктов сгора­ния в конвективных газоходах. Основной не­достаток топок с жидким шлакоудалением - опасность застывания шлака при пониженной нагруз­ке котельного агрегата.

Топки с жидким шлакоудалением применяют в ос­новном при сжигании слабореакционных топлив с уме­ренными значениями температуры плавления золы, влажности и зольности топлива и при сжигании топлива с низкой температу­рой плавления золы. Основным недостатком является низкое энерговыделение втопочной камере.

32. Горелочные устройства для камерного сжигания твердого топлива

Горелка - устройство для образования смесей пыле­видного, газообразного или жидкого топлива с воздухом и подачи их в зону горения. Через горелки в топку поступают два раздельных потока: топливовоздушная смесь и вторичный воздух. Образование горючей смеси завершается в топочной камере. От работы горелок и размещения их в топке зависит характер смесеобразования.

Горелки бывают круглые (турбулентные) и прямоточные (щелевые) пылевые горелки. При сжигании пылевидно­го топлива вместе с газом используют комбинирован­ные пылеугольные горелки.

Круглые горелки. На агрегатах большой про­изводительности устанавливают мощные одно- и двухулиточные, лопаточные и улиточно-лопаточные пыле­угольные круглые горелки. Потоки пылевоздушной смеси и вторич­ного воздуха закручиваются в одном направлении. Для увеличения угла раскрытия факела мощные горелки имеют коническую выходную насадку, а также часть амбразуры часто также выполняют конической, расши­ряющейся к устью. При этом достигается лучшее соче­тание форм развития факела и амбразуры, увеличивает­ся поверхность контакта факела, ускоряется воспламе­нение топлива.

Скорости вдувания в топку первичной смеси и вторичного воздуха оказывают сильное влияние на полноту сгорания топлива. При малой скорости первичной сме­си возможны выпадение из потока крупных частиц топ­лива и обгорание выходных патрубков горелки. Слиш­ком большая скорость первичной смеси ухудшает усло­вия воспламенения и увеличивает длину факела. Круглые горелки применимы для любого твердого топлива, но наи­большее распространение они получили для топлива с малым выходом летучих.

Прямоточные горелки. Пыль топлива и вторичный воздух подаются в топку самостоятельными потоками через узкие прямые щели. Прямоточ­ные горелки создают дальнебойные струи с малым уг­лом расширения. Это горелочное устройство сжигает пылевидное топливо в тонких плоских параллельных струях. Малая ширина горелок, боль­шой периметр и сравнительно большая скорость воспла­менения обеспечивают быстрое распространение его на все сечение факела и расположение ядра горения вбли­зи амбразур. Такое горелочное устройство применяют в топках для сжигания высокореакционного топлива (бу­рого угля).

Компоновка горелок:1) фронтальное (распределение температуры по ширине топки достаточно равномерное); 2) бифронтальное (размещение горелок с фронта и противоположной стороны); 3) боковое (применяют, при боковом встречном и боковом смещенном расположении); 4) угловое; (применяют, когда размеры топки имеют форму квадрата) 5) потолочное (хорошее заполнение топки факелом, но усложняется компоновка и ухудшаются условия воспламенения).

33. ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА

Для рыспыления мазута при­меняют центробежные форсунки, которые с завихревающими устройствами образуют мазутную горелку. Различают форсунки па­ровые и механические.

Механи­ческие форсунки: пройдя штангу, мазут поступает в распыливающую головку, в которой установлен завихрительй распылитель, имеющий отвер­стия. Через эти отверстия мазут поступает в центральную камеру головки, а оттуда с большой скоростью и сильным завихрением выбрасывается в то­почную камеру, где, взаимодействуя с газовой средой, распыляются на мелкие капли. Эти форсун­ки обеспечивают достаточно высокую тонкость распыле­ния мазута.

В паровых форсунках для распыления применяют на­сыщенный и слабоперегретый пар. Достоинства: простота форсунки, и высокое качество распыления в широком диапазоне производи­тельности. Недостатки: большой расход пара, низкая производительность, увеличение объема продуктов сгорания, сильный шум. Паровое распыление применя­ется только для розжига пылевидного.

В паромеханических форсунках имеются два канала: мазутный и паровой. При большой нагрузке котла топливо прохо­дит механический завихритель и насадку. При малой нагрузке используется пар, который посту­пает в паровой канал, проходит отверстия форсунки и паровой завихритель и, встре­чаясь с мазутом, распыляет сто.

Для эффективного сжига­ния мазута необходимо тонкое распыление и перемешивание распыленного ма­зут с воздухом. Воздух нагнетается дутьевыми вентиляторами в топку через воздушные ре­гистры (воздухонаправляющие устройства). По числу воздушных потоков регистры различают однопоточные и двухпоточные, а по характеру этих потоков - с закру­чиванием и незакручиванием потока.

34. ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ газообразого ТОПЛИВА

По способу подвода воздуха газовые горелки делятся на две группы: инжекционные горелки с подачей воздуха при использовании инжекти­рующего эффекта потока газа и горелки с принудитель­ной подачей воздуха дутьевыми вентиляторами. В район­ных котельных используют горелки второй группы, рабо­тающие на газе низкого давления, что обеспечивает безопасность и удобство эксплуатации. Недостатками этих горелок являются необходимость затраты электроэнергии на дутье и отсутствие саморегулируемости соотношения «воздух—газ». В предельном случае при прекращении подачи воздуха (аварийная остановка дутьевого венти­лятора) возможно погасание пламени при продолжаю­щемся поступлении в топку газа. При попытке восстано­вить горение без предварительной вентиляции топки и газоходов возможен взрыв. Поэтому котельные агрегаты^, оборудованные горелками с принудительной подачей воздуха, снабжают системой автоматического регулиро­вания подачи воздуха в соответствии с расходом газа и автоматической блокировкой, прекращающей подачу га­за при. недоступном уменьшении расхода воздуха.

Для образования горючей смеси применяют два мето­да: разделение потока газа на топкие струн м повышение турбулентности газово.чдушпого потока. Характерной особенностью сжигания природного газа является обра­зование горючей смеси из различных количеств газа и воздуха: на 1 м³ природного газа расходуется около 20 м³ горячего воздуха, так что сечение для газа мало по срав­нению с сечением для воздуха. Это позволяет для обра­зования горючей смеси подавать газ тонкими струями со скоростью 100 м/с и более в мощный поток воздуха, имеющего скорость 20—40 м/с. Разделение газа на тон­кие струи обеспечивает эффективное смесеобразование и является характерным для всех горелок, предназначен­ных для сжигания природного газа в топках котельных агрегатов. Для равномерного распределения газа и го­релках большой производительности с большим сечени­ем воздушных каналов глубина проникновения газовых струй должна быть различной. Достаточно организовать развитие газовых струй в двух-трех слоях воздушного потока (рис. 4.20), причем распределению газа по слоям должен соответствовать расход воздуха в них.

В топке, работающей на газовом топливе, можно по­лучить любую степень светимости факела: от несветяще­гося до светящего. Основным фактором, влияющим на светимость факела, являются условия смесеобразования.

В горелках с предварительным смешением (полное и равномерное смешение воздуха и газа в начальной части горелки) сажа не образуется и получается несветящийся факел. При раздельной подаче в топку газа и воздуха ухудшаются условия перемешивания вследствие замед пе­ния процессов смешения и горения, что приводит в ко­нечном счете к образованию сажи и резкому повышению светимости факела. Д_ля сжигания природного газа в котельных агрегатах наибольший интерес представляет частичное перемешивание газового и воздушного потоков в пределах газовой горелки; в топке же завершается про­цесс смесеобразования. Такой метод смесеобразования позволяет обеспечить необходимую светимость факела а следовательно, и прямую отдачу в топке а также повы­шает устойчивость горения.

4.5.7. Газомазутные горелки. На мощных котельных агрегатах устанавливают газомазутные горелки. На рис. 4.21 показана газомазутная горелка коакспмльного типа с центральной подачей газа. Из коаксиального коллекто­ра газ подается через отверстия различного диаметра. Воздух подводится тангенциально через лопаточный ре­гистр без разделения потока на отдельно регулируемые зоны. В лопаточном аппарате воздух закручивается перед выходом в амбразуру, в которой образуется газовоздуш­ная смесь. Скорость входа газовоздушной смеси в топку 25—30 м/с. Давление газа перед горелкой 2,5—3,0 кПа. с)ги горелки просты по конструкции. Они создают' растя­нутый газовый факел по сравнению с горелками, имею­щими периферийную подачу газа. Газомазутные горелки котла оборудованы механизмом, который при сжигании одного вида топлива отключает подачу другого.

До последнего времени считали, что обязательным условием работы сильно экранированных топок является образование светящегося факела, при котором возможно эффективное тепловосприятие топочных экранов. Для факелов различной светимости это справедливо лишь при одинаковой температуре. В действительности излуча-тельная способность факела определяется не только све-•шмостыо, но п температурой. ГореПкп с хорошими усло­виями перемешивания природного газа и воздуха, обра­зуя короткий слабосветящийся факел, вместе'с тем позволяют вести процесс сжигания'газа при малом из­бытке воздуха, благодаря чему ослабляется охлаждающее действие воздуха. При таком сжигании со слабосветящимся пламенем развивается более высокая температу­ра факела. Кроме того, при горелках с хорошими усло­виями смесеобразования наблюдается более раннее за­жигание и устанавливается более высокая температура вблизи горелок. Оба обстоятельства усиливают лучис­тую теплоотдачу в нижней части топки, компенсируя та­ким образом ослабление теплоотдачи вследствие пониже­ния светимости факела. Следовательно, как при сжига­нии мазута, так и при сжигании природного газа доля лучистого тепловосприятия значительна, и поэтому все стены топочной камеры, включая ее подовую часть, плот­но экранируют.

В газомазутных топках горелки располагают на фрон­тальной или на двух противоположных стенках топки (фронтальной и задней) и обслуживают их дистанцион­но со щита управления. Одиофронтальное расположение газомазутных горелок упрощает и удешевляет компонов­ку оборудования. Такое расположение более удобно в обслуживании, однако не обеспечивает хорошего запол­нения топки факелом и неприемлемо для относительно неглубоких топок. В неглубоких топках (менее 5—6 м) возникают трудности развития факела. Факелы мощных газомазутных горелок достигают заднего экрана, что связано с понижением надежности, охлаждением продук­тов сгорания, движущихся вдоль относительно холодных экранов.

Лучшие условия развития факелов и сгорания топлива достигаются при встречном расположении газомазутных горелок. При этом факел концентрируется в центральной высокотемпературной области топки и не распространя­ется на пристенные участки. Перспективна встречная компоновка с применением прямоточных горелок. Явля­ясь недостаточно совершенными, прямоточные горелки не могут обеспечить подготовку горючей смеси настолько, чтобы она носила менялась непосредственно па входе в топку, вследствие чего топливо воспламеняется на зна­чительном расстоянии от горелки. В этих условиях функ­ции горелок в определенной степени передаются топке, в центре которой происходит удар двух встречных факе­лов, позволяющих сосредоточить процесс горения в высо­котемпературной области топки. При такой компоновке две прямоточные горелки, расположенные навстречу друг другу на определенном расстоянии, рассматриваются как единое целое. Организация сжигания мазута в топке со встречными соударяющимися струями приводит к допол­нительному (вторичному) дроблению капель мазута и усилению турбулизации потока, увеличению относитель­ной скорости фаз в зоне встречи струй и длительности пребывания топлива в высокотемпературной области. Все это существенно интенсифицирует процесс горения. У котлов большой мощности горелки в зависимости от их единичной производительности можно располо­жить в несколько ярусов. Многоярусное расположение удобно в эксплуатации газомазутных топок, так как заме­на одного топлива другим из-за изменения светимости факела связана с перераспределением теплоты между то­почными экранами и конвективными поверхностями нагрева. Это, в свою очередь, оказывает влияние на тем­пературу продуктов сгорания на выходе из топки и,сле­довательно, на температуру перегретого пара. При много­ярусном расположении горелок при чрезмерном перегреве пара, вызванном сжиганием газа, включают горелки только нижних ярусов. Наоборот, при сжигании мазута, дающего сильно светящийся факел, температура перегре­того пара снижается, в связи с чем включают горелки верхних ярусов. Большое число горелок позволяет также более плавно регулировать нагрузку, но усложняет газо­вые и воздушные коммуникации и эксплуатацию пароге­нератора.

Дальнобойность горелок выбирают из условия наи­лучшего заполнения топки факелом. Слишком дальнобой­ные горелки при неравномерной работе более склонны к образованию газового перекоса в топке, чем короткофа-кельные. Последние же не обеспечивают достаточного заполнения топки факелом. В свою очередь, дальнобой­ность зависит от степени завихрения (закручивания) по­тока воздуха в регистрах. Чем интенсивнее закручивается поток в горелке, тем короче факел. Дальнобойность фа­кела пропорциональна диаметру амбразуры. При боль­шом диаметре амбразуры усложняется разводка экран­ных труб.

Сечение амбразуры определяется скоростью газовоз-душной смеси. От этой скорости зависят нормальное по­ложение факела и топке, а также отсутствие затягивания пламени в горелку (при низкой нагрузке и малой подаче воздуха) и предупреждение отрыва факела (при высокой нагрузке и большой подаче воздуха). Для газового топли­ва эту скорость в пережиме горелки принимают повышенной (25—50 м/с). Скорость воздуха в горелках зада­на условиями смесеобразования для замещающего топ­лива: для вихревых пылеугольных горелок 20—30 м/с, для щелевых — 25—40 м/с. Выбор типа и единичной мощ­ности горелочных устройств и их компоновка оказывают решающее влияние на работу газомазутных котельных установок. Горелочные устройства позволяют управлять длиной и другими геометрическими параметрами факела, а также степенью заполнения им топки. Эти характери­стики топочного устройства приобретают особое значение для котлов, оборудованных газомазутными горелками большой единичной производительности.

35.Низкотемпературные поверхности нагрева котла

Экономайзеры выполняют: чугунные, стальные гладкотрубные и стальные из оребренных труб. В чугунных экономайзерах по­верхность нагрева образована из оребренных чугунных труб, соединенных в змеевики путем гладкотрубных U-образных калачей для перепуска воды. Обыч­но калачи выносятся из зоны непосредственного обогре­ва продуктами сгорания за обмуровку. Для улучшения теплопередачи в экономайзерах приме­няют противоток воды и газов.

Ребристые экономайзеры, со­стоят из чугунных труб с круглыми или прямоуголь­ными ребрами. Эти экономайзеры более компактными, и они могут ра­ботать при повышенном давлении. Но они более чувстви­тельны к внешнему загрязнению. Ребристые экономайзеры очищают обдувкой паром или воздухом. Обдувку следует производить регулярно

В стальных гладкотрубных экономайзерах поверх­ность нагрева выполнена из гладких стальных труб, со­гнутых в виде змеевиков. Применяют плоские змеевики с простым изгибом, у которых гнутые и прямые участки труб находятся в од­ной плоскости. Змеевик состоит из нескольких сварен­ных кусков труб. Поверхность нагрева экономайзера выполняют из параллельно включенных трубчатых зме­евиков с небольшим внутренним диаметром, которые располагаются в шахматном порядке. Входные и выходные концы змеевиков объединяются входными и выход­ными коллекторами, расположенными на стенках конвективного газохода. Нагретая вода из коллекторов обычно отводится трубами большого диа­метра, равномерно распределенными по длине коллек­тора.

Плоскость змеевиков может быть распо­ложена параллельно или перпендикулярно задней стен­ке газохода.

Для повышения эффективности экономайзерных поверхностей нагрева вместо гладкотрубных стали применять стальные экономайзеры из оребренных труб. Чаще всего приме­няют трубы с двумя продольными ребрами - плавника­ми. Плавники находятся в одной плоскости. Такие трубы в газоходе располагают так, чтобы пло­скость плавников совпадала с направлением потока газов. Существует несколько типов мем­бранных конвективных поверхностей. Мембраны, вваренные между трубами, позволяют увеличить поверхность, уменьшить при тех же габаритах загрязне­ние и износ за счет изменения шагов труб в поверхности нагрева.

По уровню нагрева воды экономайзеры бывают кипя­щего и некипящего типа. В экономайзерах некипящего типа вода подогревается до кипения, если же с подогревом воды образуется пар, экономайзер называ­ется кипящим. В экономайзерах некипящего типа закипание воды недопустимо. В экономайзере кипящего типа не должно быть участков с движением воды вниз, из-за образования в этих участках паровых пробок. По высоте экономайзер делится на отдельные пакеты, между которыми имеются проемы. Разде­ление экономайзера на несколько частей облегчает его очистку от золы и проведение ремонтных работ.

Ес­ли скорость воды очень мала, то вода распределяется по змеевикам неравномерно, и могут возникнуть паровые пробки. В экономайзере подогревается питатель­ная вода, которая затем направляется в барабан котла, тогда экономайзер называется питательным.

Все экономайзеры должны быть оборудованы контрольно-измерительными приборами, арматурой и предохранительными устройст­вами.

36. Воздухоподогреватели

По принципу работы воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных передача теплоты от потока продуктов сгорания к на­греваемому воздуху происходит непрерывно через раз­деляющие эти потоки металлические стенки поверхно­стей нагрева. В регенеративных воз­духоподогревателях имеющаяся металлическая набивка попеременно то нагревается в потоке дымовых газов, то охлаждается в воздушном потоке, отдавая ему полученную теплоту. Рекуперативные воздухоподогреватели различают по виду применяемого материала на чугунные, стальные и неметаллические, а по конструк­тивному оформлению - на пластинчатые и трубчатые. Поверхность нагрева чугунного воздухопо­догревателя состоит из горизонтальных овальных чугунных труб. Продукты сгорания проходят между трубами, а воздух внутри труб. Трубы снаб­жены наружными и внутренними ребрами, увеличиваю­щими их поверхность нагрева. Эти воздухоподогреватели громоздки и имеют большую массу, они не поддаются сварки. Преимущества: стойкость против коррозии и жаростойкость.

По уровню нагрева воздуха все воздухоподогревате­ли делят на низкотемпературные (150=200°С), среднетемпературные (200 - 350 °С), высокотемпературные (350=450 °С) и радиационные (450-700 °С). Первой конструкцией стальных воздухоподогревателей были пластинчатые - это че­редующиеся вертикальные и горизонтальные каналы из стальных листов толщиной 2-3 мм. По вертикальным каналам протекают газы, а по горизонтальным - воздух вниз или вверх. Недостатки: коробление, разрыв сварных швов, уменьшение отверстий. В настоящее время пластинчатые воздухоподогреватели практически не применяются.

Для изготовления трубчатых воздухоподогревателей приме­няют стальные трубы из Ст20. Трубчатый воздухоподогреватель состоит из пучка параллельных труб, расположенных в шахматном порядке и присоединенных к трубным дос­кам. Трубы вместе с верхней и нижней трубными доска­ми составляют «куб».

Воздухоподогреватели имеют различную компонов­ку.

В зависимости от скорости воздуха и величины по­верхности нагрева воздухоподогреватели выполняют од­ноходовыми и многоходовыми. При увеличении числа ходов увеличи­вается скорость воздуха.

При снижении диаметра поверхность нагрева несколько уменьшается.

В обращенных воздухоподогревателях продукты сгорания проходят в межтрубном пространстве, а нагреваемый воздух - внутри труб. Преимущество этих воздухоподогревателей в том, что трубные доски вынесены из зоны обогрева и работают при более низких температурах. Недостаток - высокая загрязненность золой. Для нагрева воз­духа до более высоких температур (400°С и выше) при­меняют нетрадиционные возду­хоподогреватели: змеевиковые воздухоподогреватели состоят из плоских и спиральных змеевиков, преимущества - высокая компакт­ность при большой длине труб и в удачном решении вопросов компенсации температурных удлинений, и радиационные панельные воздухоподогре­ватели, располагаемые в топке или другой зоне высоких температур.

В котлах большой производитель­ности используют регенератив­ные воздухоподогреватели. Он состоит из цилинд­рического ротора, медленно вращающегося вокруг вертикальной оси, и из патрубков, через которые к рото­ру подводятся и отводятся дымовые газы и воздух. Находящиеся в роторе вертикальные стальные пластины попеременно, то нагреваются проходящим по­током продуктов сгорания, то, попадая в воздушный поток, отдают воздуху полученную от газов теплоту и охлаждаются.

Преимущества: у них малая масса и наружные размеры; недостатки - повышенная стоимость изготовления и трудность их уплотнения, вследствие чего в продукты сгорания по­падает больше воздуха, чем в воздухоподогревателях трубчатого типа.

37. Процессы, происходящие в пароперегревателях

Пароперегреватель является одним из самых ответственным элементом котла, металл которого работает при наиболее высоких температурах. Для изготовления пароперегревателей требуется легиро­ванная высококачественная сталь.

Пароперегреватель - систему параллельно включенных змеевиков из труб диаметра 30 - 40 мм, омываемых с наружной стороны продуктами сгорания топлива. По условиям внешнего тепловосприятия различают: конвективные, радиационные и конвективно-радиационные пароперегреватели.

Для надежной работы пароперегревателя необходимо обеспечить до­статочную скорость и равномерное распределение пара по змеевикам, создать наиболее рациональную схему включения змеевиков по ходу продуктов сгорания. По взаимному направлению потоков газа и па­ра пароперегреватели делят на параллельноточные, противоточные и со смешанным током. Наибольшая поверхность нагрева при параллельном токе, наи­меньшая - при противотоке. В противоточном пароперегревателе выходная часть змеевиков имеет наи­более высокие тепловые нагрузки. Когда использование противотока приводит удорожанию поверхности нагрева, ис­пользуют схемы с двойным противотоком или смешан­ным током. Параллельный ток продуктов сгорания и па­ра во всем пароперегревателе практи­чески не применяется, так как увеличивается поверхность и имеется опасность перегрева и пережога змеевиков со стороны входа насыщенного пара.

Смешанная схема позволяет получить более умеренную температуру пара в области наибольшей удельной тепловой нагрузки в начале газохода.

Конвективный паропере­греватель размещают в газоходе котельного агрегата за топкой, отделяя его от топки двумя-тремя рядами кипятильных труб в вертикально-водо­трубных котлах или небольшим фестоном. Кон­вективный пароперегреватель устанавливают в котлах низкого и среднего давления.

Комбинированный пароперегреватель современного котла высокого давления обычно состоит из конвективной, радиационной и полурадиационной частей. В радиационная часть пароперегревателя основное количе­ство теплоты от продуктов сгорания воспринимается за счет излучения от факела. Пароперегреватель состоит из предохранительного клапана диаметром не менее25 мм, устанавливаемый со стороны перегретого пара, запорного вентиля для отключения перегревателя от паровой магистрали; прибором для из­мерения температуры перегретого пара, устанавливае­мым на выходе пара из перегревателя.

Температуру пара регулируют изменением соотноше­ния тепловосприятия пароперегревательных и испари­тельных поверхностей со стороны продуктов сгорания. Способы регулирования: 1) из­менением температуры газа на выходе из топки поярусным переключением горелок; 2) рециркуляцией газа из конвективных газоходов в топку; 3) изменением расхода продуктов сгорания, проходящих через конвективный па­роперегреватель.

При рециркуляции часть газов из конвективного газохода специальным вентилятором подается в нижнюю часть топки, тогда снижается температура горения и уменьшается тепловосприятие радиационной поверхности.

Регулирование температуры пара изменением расхо­да продукта сгорания может быть выполнено по двум схемам. В первой схеме пароперегревательную поверхность нагрева шунтирует свободный газоход. Во вто­рой схеме газоход котла разделен на две части: в одной размещается пароперегреватель, в другой - другая конвективная поверхность на­грева. При уменьшении расхода газа через паро­перегреватель его тепловосприятие снижается за счет уменьшения коэффициента теплопередачи и температур­ного напора

38.Загрязнение поверхностей нагрева котлов продуктами сгорания топлив

Поверхности нагрева топочной камеры пылеугольных котлов покрыты летучей золой и плотными, связанными отложениями и наростом шлака.

Формирование отложений на поверхностях нагрева - результат совокупности ряда сложных физико-химичес­ких и аэродинамических процессов. В зависи­мости от места образования отложения различают: на отло жения с экранных радиационных и полурадиационных ширмовых поверхностей нагрева и отложения с конвек­тивных поверхностей нагрева. Отложения по температур­ной зоне образования подразделяют на отложения на высокотемпературных и низкотемпературных поверхно­стях нагрева. По характеру связи частиц и механической прочности слоя отложения подразделяют: на сыпучие, связанные рых­лые, связанные прочные и сплавленные (шлаковые). По химическому и минералогическому составу различают: алюмосиликатные, щелочно-связанные, сульфатные, фос­фатные и железистые отложения. В зависимости от мес­та нахождения по периметру омываемой газовым пото­ком трубы отложения подразделяются: на лобовые, тыльные и отложения в зонах минимальной толщины по­граничного слоя.

Образование отложений на поверхностях нагрева связано с осаждением золы и с конденсацией на относительно холодных трубах этих по­верхностей влаги из продуктов сгорания.

Сыпучие отложения - отложения, при формиро­вании которых протекают химические реакции, не прояв­ляются капиллярные силы адгезии и в слое отсутствуют связующие компоненты.

Загрязнение поверхностей нагрева сыпучими отложе­ниями зависит от скорости потока продуктов сгорания, диаметра и расположения труб и шага труб. На лобовой части труб крупные частицы изнашивают слои отложе­ний более интенсивно. При скорости га­зов выше определенного предела сыпучие отложения не образуются. Очистка поверхностей нагрева необходима при сжигании малозольных топлив и топлив с большим содержанием золы. Коэффициент загрязнения пропорционален диаметру труб. Уменьшение диаметра труб является эффективным способом снижения образования сыпучих отложений.

Формирование связанных отложений протекает под действием аэродинамических и химичес­ких процессов. Особенность связанных отложе­ний- способность к неограниченному росту с течением времени. Основными факторами, определяющими образование связанных золовых отложений, являются: минералогический состав топлива; уровень температур при сжигании топлива; скорость на­грева и продолжительность действия высоких темпера­тур на минеральную часть; температура газов, летучей золы и поверхностей нагрева в местах образования золо­вых отложений.

Наибольшие трудности в эксплуатации вызывает шлакование высокотемпературных поверхностей нагрева. Образование таких отложений при сжигании твер­дых топлив протекает в основном вдве стадии. Сначала на трубах образуется первичный слой отложений. Если температура продуктов сгора­ния высока, что основная масса уноса находится в пластическом состоянии, то на первичном слое происходит образование вторичного слоя - начинается шла­кование.

39.Способы борьбы с загрязнениями поверхностей нагрева

Все средства защиты от загрязнений делят на актив­ные и профилактические. К активным относятся средства по предотвращению или снижению механической прочно­сти отложений. Это присадки, добав­ляемые в топливо перед его сжиганием, специальные спо­собы сжигания, применение специальных поверхностей нагрева. Профилактические - различные спосо­бы очистки поверхностей нагрева от наружных отложе­ний: паровую и воздушную обдувки, водяную обмывку, обмывку перегретой водой, дробевую очистку, вибро­очистку и термическую очистку.

Одним из наиболее распространенных средств очист­ки поверхностей нагрева от шлакозоловых отложений является обдувка. В качестве обдувочного агента используется пар или сжатый воздух, иногда холодная или перегретая вода.

Эффективность очистки обдувкой зависит от скорости струи и параметров обдувочного агента, слоя отложений расстояния от сопла до поверхности нагрева и угла пода­чи струи к поверхности труб. Для обдувки поверхностей на­грева используют специальные обдувочные аппараты, ко­торые делятся на стационарные и выдвижные. При температурах продуктов сгорания ниже 600 °С применяют ста­ционарные, при более высоких температурах - выдвиж­ные обдувочные аппараты.

Основными элементами обдувочного аппарата явля­ются обдувочная труба для подвода рабочего агента и механизм привода. Для борьбы с отложениями, быстро переходящими из слабосвязанных в прочные соединения, применяют дробевую очистку.В верхней части конвективной шахты котла поме­щаются разбрасыватели, которые равномерно распреде­ляют дробь по сечению газохода. При падении дробь сбивает осевшую на трубах золу, а затем вместе с ней собирается в бункерах, расположенных под шахтой. Из бункеров дробь вместе с золой попадает всборный бун­кер, где масса золы с дробью под­хватывается воздухом и вы­носится в дробеуловитель, откуда дробь по рукавам вновь подается в разбрасы­ватели, а воздух вместе с частицами золы направля­ется в циклон, где происхо­дит их разделение. Зола, осевшая в циклоне, сбрасывается в систему зо­лоудаления парогенераторной установки. Основные элементы дробеочистительной установки: транспортирование дроби в верхнюю часть конвективной шахты; сбор и хранение дроби над конвективной шахтой перед вводом ее в котел и под конвективной шахтой после цикла очи­стки; распределение дроби по горизонтальному сечению газохода перед очищаемыми поверхностями нагрева; поддержание дроби в чистоте и подготовки для ее использования. Для обеспечения чистоты пароперегревательных по­верхностей нагрева ч используют вибрацион­ную очистку. Применят виды очистки поверхностей нагрева: импульсная и термиче­ская. Принцип действия импульсной очистки заключает­ся в следующем: горючая смесь газа и воздуха после смесителя по трубопроводу через запальные камеры по­ступает в трубы, введенные в пространство между паке­тами змеевиков поверхностей нагрева с противополож­ных сторон газохода котла. Горючая смесь воспламеня­ется электросвечой, питаемой от блока программного управления. Решающую роль в очистке играют процессы, связанные с выхлопами импульсной камеры, сопровож­дающимися кратковременным выбросом некоторой мас­сы продуктов сгорания с образованием воли давления. Термический способ очистки применяется в регенеративных вращающихся воздухоподогревателях. Он заключается в том, что периодически раз в сутки на 10 - 20 мин воздух, подлежащий подогреву, направляют в обвод воздухоподогревателя, тем самым нагревая его набивку до температуры газов. Происходит термическое разрушение отложений. Разрушенные отложения сдуваются потоком про­дуктов сгорания. Такой способ называют обдувкой высокотемпературным потоком продуктов сго­рания. Широкого распространения этот способ не получил, так как при его использовании воз­растает скорость коррозии.

40.Коррозия поверхностей нагрева с газовой стороны

Коррозия - это разрушение металла труб в резуль­тате его взаимодействия с газовой средой, растворами или расплавами минеральных соединений. При высокой температуре коррозионно опасными являются кислород и расплавы, щелочные металлы, при низкой темпе­ратуре- сконденсировавшиеся водяные пары и раствор серной кислоты. Поверхность металла всегда покрыта тонким слоем окислов. При определенной температуре, плотность оксидной пленки резко падает и кислород беспрепятственно проникает к чистому метал­лу, окисляя его. Такой процесс называется окалинообразованием.

При температуре стенки металла около 500-600°С сульфаты щелочных металлов находятся в расплавленном состоянии и реагируют с ме­таллом. При сжигании мазута образуют­ся оксиды ванадия(III и V). Коррозионноопасным являются оксид ванадия (V) и ванадат натрия. При высокой (~600°С) температуре стенок труб эти соединения на­ходятся в жидком виде и являются переносчиками кис­лорода. В результате такого взаимодействия металл труб быстро разрушается, такой вид коррозии называется ванади­евая коррозия. Коррозию можно устранить снижением температуры металла и уменьшением избытка воздуха.

Продукты сгорания содержат водяные пары и про­дукты сгорания серы. Серный ангидрид соединяясь с парами воды, образуют пары серной кислоты. При смывании про­дуктами сгорания низкотемпературных поверхностей происходит конденсация серной кислоты на более холодной. Создаются условия для интенсивного разрушения ме­талла и образования коррозии под действием серной кислоты.

При отсутствии серного ангидрида в продуктах сго­рания на поверхностях нагрева могут конденсироваться чистые водяные пары. Повреждения в этом случае име­ют характер кислородной коррозии. Коррозионные повреждения происходят там, где наблюдается конденсация паров воды или серной кислоты. Ин­тенсивность коррозии зависит от концентрации серной кислоты и свойств материала поверхности нагрева.

Коррозии подвержены участки поверхности нагрева, температура которых лежит ниже температуры точки росы.

Температура точки росы чистых водяных паров не превышает 60 °С. Если в топливе нет серы, то коррозию можно легко предотвратить повыше­нием температуры наиболее холодной части поверхности нагрева до сравнительно невысокой температуры.

Низкотемпературная коррозия проявляется в воздухоподогревателях, в которых наблю­даются наиболее низкие температуры греющего и нагре­ваемого теплоносителей. Для предотвращения коррозии воздухоподогревателя повы­шают температуру поступающего в него воздуха пу­тем рециркуляции в нем горячего воздуха или предварительного подогрева воздуха в калориферах.

Одним из способов защиты от коррозии является покрытие кислотостойкой эмалью металлических поверхностей нагрева. К недо­статкам этого способа относятся невозможность сварки и применения дробевой очистки, растрескивание вследствие разных коэффициентов температурного расшире­ния металла и эмали. Для защиты от низкотемператур­ной сернокислотной коррозии и для низкотемпературных поверхностей нагрева котла применяют воздухоподогре­ватели со стеклянными трубами.

Во избежание ин­тенсивной коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева при конденсации на них влаги из продуктов сгорания, содержащих SО₂, в конструкциях водогрейных котлов не предусматриваются воздухоподогреватели, а сетевая вода перед поступлением в котел подогревается предварительно до 70—110°С.

41.Внутрикотловая гидродинамика

Надежная работа котельного агрегата возможна только при непрерывном охлаждении водой или паром его поверхностей нагрева. В экономайзерных и пароперегревательных поверхностях нагрева движение воды и пара происходит только принудительно под действием на­соса или разности давлений пара в барабане или паро­перегревателе. В испарительных поверхностях на­грева движение воды и пароводяной смеси происходит принудительно под действием питательного насо­са, или за счет естественной циркуляции.

Движение воды и пароводяной смеси в трубах котельного агрегата, вызванное разностью их плотностей, называется естественной циркуля­ции. Трубы, в которых рабочее тело опускается, назы­ваются опускными, а трубы, в которых рабочее тело под­нимается, называются подъемными. Под дейст­вием разности плотностей в опускных и подъемных тру­бах создается непрерывное движение воды или ее цир­куляция - движущий напор циркуляционного контура.

Циркуляционные контуры делят на простые и сложные. Простые контуры - все звенья которых относятся только к данному контуру. В сложных - отдель­ные звенья являются общими для нескольких контуров, такими звеньями являются опускные трубы.

Основные режимы движения пароводяной смеси в вертикальных трубах: 1) пузырьковое движение - движение в воде малых паровых пузырей по оси трубы в виде цепочек; 2) снарядное движение - движение в воде паровых пузырей, сливающихся в большие пузыри, достигающие иногда в длину 0,5 м и более и напомина­ющие по внешнему виду снаряды. Оно наблюдается при скорости дви­жения пароводяной смеси, превышающей скорость при пузырьковом движении. Пузыри пара отделяются от стенки трубы тонкой пленкой воды; 3) стержневое движение - движение сплошного столба пара в виде длинного стержня с отдельными каплями воды, отделенного от по­верхности трубы тонкой водяной пленкой. Это движение наблюдается при дальнейшем возрастании скорости пароводяной смеси по сравнению со снарядным движением; 4) эмульсионное движение -движение пара с равномерным распределением капель по всему сечению трубы.Оно наблюдается при даль­нейшем увеличении паросодержания по сравнению со стержневым.

На­дежная работа котельных труб в циркуляционном кон­туре с естественной циркуляцией лучше всего обеспечи­вается при эмульсионном движении, при котором стен­ки труб непрерывно охлаждаются водяной пленкой.

В горизонтальных трубах и трубах, слабо наклоненных к горизонту, может происходить полное расслоение потока пароводяной смеси. Верхняя часть сечения трубы может нагреться до опасных пределов. Возможность расслоения пароводяной смеси в гори­зонтальных трубах зависит от рабо­чего давления смеси и ее скорости. С повышением дав­ления возможность расслоения увеличивается. Небольшой угол на­клона труб к горизонту (выше 15°) предотвращает расслоение пароводяной смеси.

42. Обеспечение естественной циркуляции

Надежная работа всех котельных труб обеспечивается под­держанием температуры их стенок, близкой к темпера­туре насыщения, для этого создают режим парооб­разования и подъемных трубах, при котором па всей их поверхности поддерживают непрерывную водяную плен­ку. Происходит непрерывный отвод теплоты. Для надежного охлаждения стенок труб необходимо создать невозмож­ность отложения на их внутренней стороне шлама или накипи.

Опасными режимами для подъемной части контура являются: образование застоя рабочего тела в подъемных трубах, «опрокидывание» циркуляция, расслоение потока пароводяной смеси и режим предель­ной кратности циркуляции. Для опускной части контура опасным режимом является парообразование в опуск­ных трубах. Образование застоя рабочего тела в подъемных трубах происхо­дит при значительной неравномерности их обогрева.

Опрокидывание циркуляции - переход от подъемного движения воды и пароводяной смеси к опускному, происходит в трубах, выведенных в водяное пространство барабана. Неизбежны образование свободного уровня и связанная с ним опасность пережога труб.

Расслоение пароводяной смеси возможно в горизонтальных и слабона­клонных трубах при малой массовой скорости потока. Предельная кратность циркуляции - кратность циркуляции близка к единице. При этом происходит почти полное выпаривание воды, и образуются сильные местные отложения со­лей. Для надежности циркуляции опускной части контура необходимо не допускать кавитации и па­рообразования в опускных трубах.

Для обеспечения надежности работы циркуляцион­ных контуров необходимо устранить причины, вызываю­щие возникновение опасных режимов в подъемных и опускных трубах. Нарушение нормальных условий ра­боты возникает при значительной неравномерности обогрева подъ­емных труб.

Необходимо стремиться к устранению неравномерности обогрева труб.

Наиболее эффективными эксплуатационными меро­приятиями являются предотвращение шлакования то­почных экранов и заноса труб летучей золой.

Необходимо исключать возможность резкого измене­ния топочного режима, увеличивать сечения опускных труб и секционирование экранов. Разбивка топочных экранов на ряд секций обеспечивает бо­лее равномерное тепловосприятие подъемных труб.

43.Водный режим паровых и водогрейных котлов

Правильная организация водного режима котла име­ет большое значение для его бесперебойной и эко­номичной работы. В питательную воду поступают различ­ные примеси. Главным источником их проникновения являются: присосы сетевой воды через не­плотности в теплофикационных подогревателях; недоста­точно высокое качество дистиллята и особенно химически очищенной воды, качество которой определяется соста­вом воды и методом ее очистки. Примеси в пита­тельной воде приводят к образованию отложений на по­верхностях нагрева и к нарушению их нормальной работы, ухудшению качества пара и воды и к протеканию коррозионных процессов. Поэтому большое значение имеет пра­вильная организация водного режима.

В котловой воде протекают сложные физико-химические процессы, в результате кото­рых происходит выпадение из раствора твердой фазы непосредственно на поверхностях нагрева, или в тол­ще котловой воды. Выпадение из раствора твердой фазы на поверхность нагрева называют первичным процессом накипеобразования, в результате которого образуются твердые, прочно пристающие к металлу отложения. При выпадении из раствора твердой фазы в толще котловой воды осадки вначале не связаны со стенками поверхностей на­грева и выпадают в толще воды ввиде взвешенных частиц. Дальнейшее скопления и уплотнения этих ча­стиц, называемые шламом.

Выпадение твердой фазы из котловой воды может про­исходить из-за: а) реакций между различными ве­ществами, находящимися в воде; б) понижения раствори­мости некоторых солей с повышением температуры; в) повышения концентрации солей при кипении воды. Проте­кание в нагреваемой и испаряемой воде реакций между различными соединениями может привести к образованию и выпадению из раствора труд­норастворимых веществ.

Выделение твердой фазы из раствора происходит при упаривании воды, которое сопровожда­ется повышением концентрации солей, при котором раствор приближается к состоянию насыщения. Пониже­ние растворимости некоторых веществ с повышением тем­пературы приводит к их выпадению в осадок

Основ­ными физико-механическими показателями отложений являются пористость, твердость и теплопроводность. По­ристость отложений - доля объема, занятая порами и трещинами. Твердость отложений весь­ма различна. Иногда она прибли­жается к твердости эмали и стекла. Теплопро­водность накипных отложений зависит от структуры отложений и их химического состава. Очень тонкий слой на­кипи приводит к резкому увеличению температуры стенки и к ее перегреву и повреждению. Образование отложений на внутренних поверхностях недопустимо. Для обеспечения нормальной работы паровых и водогрейных агрегатов должен быть обеспечен безнакипный режим. Добиться этого можно путем уст­ранения присосов сетевой воды, повышения качества ди­стиллята и химически очищенной воды, и повышением качества питательной воды.

44. Физико-химические свойства воды

Важнейшим рабочим телом является вода. Она использу­ется для: выработки пара и получения горячей воды; в качестве теплоносителя в системах отопления и горячего водоснабжения; для охлаждения ряда вспомогательных механизмов; для удаления золы в системах гидрозолоудале­ния при сжигании твердого топлива; для промывки и об­мывки трубных элементов поверхностей нагрева. От качества воды зависит надеж­ная и экономичная работа котлоагрегатов. Вода про­ходит систему предварительного подогрева, очистки от механических и растворенных химических и газообразных примесей, направляется в котел и затем в виде пара или горячей воды поступает потребителю. На различных стадиях воды имеет различные названия: 1) исходная вода, получаемая непосредственно из источников водо­снабжения (река, пруд, озеро, артезианская скважина) и подвергаемая дальнейшей обработке; 2) добавочная подпиточная во­да- специально приготовляемая в установках химиче­ской очистки воды и предназначаемая для питания паро­вого и водогрейного котла дополнительно к возвращаемо­му конденсату; 3) питательная вода - подаваемая питательными насосами в паровой или водогрейный ко­тел; она является смесью возвращаемого конденсата и подпиточных вод; 4) котловая вода, циркулирующая в контуре котла. Природные воды содержат нерастворимые примеси, поэтому не пригодны для питания паровых и водогрейных котлов без предварительной очистки. Песок, глина, ил могут осе­дать в трубах поверхностей нагрева и приводить к закупорке и пережогу кипятильных труб. Растворимые в воде примеси образуют в процессе работы котла па внутренних стенках труб отложения (накипь), которые ухудшают теплообмен и вызывают пережог топлива. Растворимые в воде газы вызывают коррозию внутрен­них поверхностей нагрева, Для оценки качества подпиточной воды применяют показатели: взвешенное вещество- механические примеси, удаляемые из воды путем фильтрования; сухой остаток получается испарением отфильтрованной воды при температуре 378 - 383 К; окисляемость - содержание в воде органических веществ и расход окислителя на раз­рушение органических веществ при анализе воды.

Общая жесткость Жо- содержание всех солей кальция и магния. Карбонатная (временную) жесткость Ж_к- наличие бикарбонатов кальция и магния, разлагающихся при нагревании и кипячении с выделением шлама. Некарбонатную (постоянную) жесткость Ж_нк- присутствие в воде всех остальных солей кальция и магния. Общая жесткость - это сумма временной и постоянной: Ж₀=Жк+Жнк..

Щелочность - концентрацией в воде, бикарбонатных, карбонат­ных, силикатных ионов, и солей некоторых слабых органических кислот, называемых гуматами. Различают щелочности бикарбонатную, карбонатную, гидратную и общую: Щ_об=Щ_б+Щк+ +Щ_Г. Кремнесодержание - концентраци­я в воде различных соединений кремния, находящихся в молекулярной или коллоидной форме.Содержание растворенных газов в основном определяет коррозионные свойства воды. Вода, подготовленная для питания котла, не должна да­вать отложений шлама и накипи, разъедать внутренние стенки труб поверхностей нагрева, а также вспениваться.

Дата добавления: 2015-11-30