La superficie riscaldante convettiva è situata nella canna fumaria e rappresenta un economizzatore di serpentino costituito da 16 sezioni. Le sezioni sono reclutate in modo tale che le bobine si trovino parallele alla parte anteriore della caldaia secondo uno schema a scacchiera. Per la combustione del gas sono installati quattro bruciatori a focolare con feritoia diritta, terminante superiormente con una brusca espansione. I bruciatori sono posti tra gli schermi verticali del forno.
Le superfici riscaldanti convettive devono avere dispositivi per rimuovere la cenere depositata dopo il soffiaggio. La cenere deve essere rimossa dai luoghi di raccolta liberamente e senza sovraccarichi. Devono essere tutti i luoghi in cui si accumula la cenere depositata dimensione sufficiente e disponibile per la pulizia. I sacchi ciechi in cui la cenere può accumularsi dovrebbero essere ridotti al minimo.
| Z - schema di collegamento delle superfici riscaldanti dello schermo. |
La superficie riscaldante convettiva di 2 caldaie è costituita da 156 tubi orizzontali lunghi 2 9 m, disposti in 6 file di 26 tubi ciascuno e saldati in collettori con un diametro di 108 X 4 mm.
| Generatore di vapore BKZ 420/140. |
Le superfici riscaldanti convettive, ad eccezione dell'economizzatore, sono disposte su un piano perpendicolare al fronte e sono sostenute da tubi di sospensione 6, che costituiscono il primo stadio dell'economizzatore.
Le superfici riscaldanti convettive nelle caldaie a vapore mobili sono costituite da superfici evaporative della caldaia, surriscaldatori ed economizzatori d'acqua.
La superficie riscaldante convettiva, situata nella zona di temperatura indicata in tabella o inferiore di 50 C, deve essere festonata. In caso contrario, le temperature del gas indicate in tabella devono essere ridotte di 50 °C.
Le superfici riscaldanti convettive (evaporante e surriscaldatore) sono poste in due condotti del gas orizzontali indipendenti e sono realizzate sotto forma di serpentine verticali a tubo liscio. Surriscaldatore di tipo convettivo, bistadio. La temperatura di surriscaldamento del vapore è controllata da un desurriscaldatore a due stadi installato nella tacca.
Le superfici riscaldanti convettive si trovano in due canne fumarie a valle con pareti completamente schermate. Le superfici di chiusura di ciascun pozzo di convezione sono la parete intermedia della caldaia, la parete laterale della caldaia, le pareti anteriore e posteriore del pozzo di convezione.
Le superfici riscaldanti convettive sono solitamente realizzate sotto forma di file di tubi con disposizione in linea o sfalsata, lavate dai prodotti della combustione del carburante. Il movimento dei gas nel fascio tubiero è longitudinale o trasversale In queste superfici riscaldanti, il trasferimento di calore dai gas di riscaldamento al mezzo di lavoro avviene principalmente per convezione. La componente di irraggiamento nel flusso di calore totale trasferito al fluido di lavoro è relativamente piccola a causa della diminuzione delle temperature del flusso di gas nel corso del loro movimento nelle canne fumarie della caldaia e del piccolo spessore dello strato radiante nell'anello.
Le superfici riscaldanti convettive di tutte le caldaie sono uguali, ad eccezione della caldaia KB-TGB, che ha un unico pacchetto installato nell'albero convettivo.
Le superfici riscaldanti convettive delle caldaie a vapore e ad acqua calda giocano ruolo importante nel processo di ottenimento del vapore o acqua calda, nonché l'utilizzo del calore dei prodotti della combustione in uscita dalla camera di combustione. L'efficienza delle superfici riscaldanti convettive dipende in gran parte dall'intensità del trasferimento di calore dai prodotti della combustione all'acqua e al vapore.
Superfici riscaldanti convettive di caldaie. Regime idrico delle caldaie. - 2 ore
Elementi di caldaie a vapore. Superfici riscaldanti evaporative. Circolazione.
La partecipazione di superfici riscaldanti evaporative, ad es. pacchi caldaia e schermi del forno di caldaie a tubi d'acqua verticali, nonché schermi del forno e capesante di caldaie a schermo, nel processo di generazione di vapore nella caldaia diminuisce continuamente con l'aumentare della pressione del vapore . Se in produzione di caldaie a bassa pressione vapore saturo, le superfici riscaldanti evaporative costituiscono il 100% della superficie riscaldante totale, quindi nelle caldaie a pressione supercritiche le superfici riscaldanti evaporative sono quasi completamente assenti, poiché nella regione supercritica l'acqua che ha raggiunto il punto di ebollizione passa in vapore senza ulteriore consumo di calore. Nelle caldaie a pressione supercritica, circa il 35% del calore utilizzato in esse viene speso per riscaldare l'acqua alla temperatura di vaporizzazione e il 65% viene speso per surriscaldare il vapore.
Il sistema delle superfici riscaldanti evaporative è determinato dal tipo di caldaia.
Sistemi evaporativi di caldaie con circolazione naturale mostrato in fig. 16-1 e 16-2.
Le superfici di riscaldamento evaporativo delle caldaie a tubi d'acqua verticali (Fig. 16-1) sono costituite da un fascio sviluppato di tubi della caldaia 2, arrotolati nei 3 tamburi superiori e inferiori, schermi del forno 6, alimentati con acqua dai tamburi della caldaia attraverso il discendente 7 e collegando 4 tubi dalle camere (collettori) 5.
I fusti delle caldaie a tubi d'acqua verticali sono realizzati in lamiera d'acciaio saldata con un diametro di 1.000-1.500 mm. Poiché queste caldaie sono progettate per funzionare a una pressione di 14-40 atm, lo spessore della parete del tamburo è relativamente piccolo. Ad esempio, per caldaie di tipo D KVR per una pressione di 14 atm, lo spessore della parete di un fusto con un diametro di 1.000 mm è di 13 mm, per una pressione di 24 atm con lo stesso diametro del fusto - 20 mm e per una pressione di 40 atm con un diametro del tamburo di 960 mm - 40 mm. I fondi stampati dei tamburi hanno speciali tombini chiusi da boccaporti.
I collettori sono generalmente realizzati con tubi con un diametro fino a 219 mm; i tubi dello schermo sono fissati ad essi mediante saldatura.
Le superfici riscaldanti evaporative delle caldaie a schermatura (Fig. 16-2) sono costituite da un tamburo 2, un sistema di tubi schermanti 6 e 7 con collettori schermanti inferiori 9 e 10 e superiori 4 e 5, un sistema di pluviali 8 e un sistema di tubazioni di collegamento 3.
Riso. 16-1. Caldaia a tubi d'acqua verticali verticali per riscaldamento evaporativo.
I tamburi sono saldati, i fondi sono stampati. Il diametro del tamburo, a seconda della capacità del vapore dell'unità caldaia e della pressione del vapore, è di 1.200-1.800 mm con una lunghezza che raggiunge ~ 18 m Lo spessore della parete del tamburo per caldaie con una pressione di 100 atm è 90- 100 mm e per caldaie con una pressione di 140 atm - altro ancora. I collettori a schermo sono realizzati con tubi senza saldatura con un diametro esterno fino a 426 mm. I tubi del sistema di schermatura sono senza saldatura con un diametro esterno di 51-60 mm; vengono fissati ai collettori mediante saldatura, ai fusti a media pressione mediante laminazione e ad alta pressione mediante saldatura.
Figura 16-1 Superfici di evaporazione
riscaldamento del gruppo caldaia a schermo Fig. 16-3 Diagramma ad anello
tipo di circolazione naturale
Per garantire un funzionamento affidabile e prestazioni di progettazione dell'unità caldaia Grande importanza ha la corretta organizzazione del movimento dell'acqua nelle superfici riscaldanti evaporative. Un funzionamento affidabile può essere garantito solo quando l'acqua che si muove nella caldaia e i tubi schermanti che funzionano a temperature elevate crea il necessario raffreddamento del metallo di questi tubi, poiché una diminuzione della resistenza meccanica del metallo con l'aumento della temperatura può portare alla loro distruzione. La capacità di vapore stimata è ottenuta dal fatto che con un movimento adeguatamente organizzato di acqua e miscela vapore-acqua, è assicurato l'uso efficiente di tutti i tubi della superficie di riscaldamento evaporativo della caldaia.
La circolazione naturale nei tubi della caldaia e dello schermo avviene sotto l'azione delle forze gravitazionali, determinate dalla differenza tra le densità dell'acqua e la miscela vapore-acqua situata nel campo gravitazionale. Affinché avvenga la circolazione naturale, deve essere presente un circuito di circolazione chiuso (Fig. 16-3), costituito da due sistemi di tubazioni verticali o inclinate collegate in serie e riempite d'acqua. Se questo circuito si trova in condizioni tali che un sistema di tubi viene riscaldato più dell'altro, oppure un sistema di tubi viene riscaldato e l'altro no, l'acqua che riempie il circuito inizia a muoversi e l'acqua nei tubi altamente riscaldati inizia a salire e situato in tubi meno riscaldati o non riscaldati affatto - scendere. La ragione di questo movimento è una diminuzione della densità dell'acqua nei tubi più riscaldati a causa dell'aumento della sua temperatura. Di conseguenza, la pressione sull'acqua nella parte inferiore del circuito, causata dalla forza di gravità, diventa diseguale e l'acqua inizia a muoversi. Se la fornitura di calore al circuito porta alla vaporizzazione nei tubi riscaldati, ciò aumenterà ulteriormente la differenza di densità dell'acqua e della miscela vapore-acqua e la velocità di movimento - circolazione - aumenterà. La velocità di circolazione aumenterà all'aumentare del riscaldamento del tubo, poiché l'intensità della vaporizzazione nel tubo aumenta e la densità della miscela vapore-acqua diminuisce in misura maggiore. Poiché la causa della circolazione naturale è la forza di gravità, la circolazione naturale sarà tanto più efficace quanto maggiore sarà il valore dell'accelerazione di gravità e viceversa.
Il rapporto tra la quantità di acqua che entra nel circuito dell'evaporatore e la quantità di vapore che viene prodotta nello stesso tempo da questo circuito è chiamato rapporto di circolazione. Per le caldaie a circolazione naturale il rapporto di circolazione va da 8 a 50.
caldaie a vapore, di norma, avere due o tre o più circuiti di circolazione funzionanti in parallelo. Ad esempio, la superficie riscaldante evaporativa della caldaia DKVR, mostrata in Fig. 16-1 ha tre circuiti di circolazione: uno formato dai tubi della caldaia e due formati da schermi. Parte dell'acqua di alimentazione che entra nel tamburo superiore 1 della caldaia attraverso un gruppo di tubi della caldaia a valle passa nel tamburo inferiore 3. Qui l'acqua è suddivisa in tre corsi d'acqua: uno ritorna al tamburo superiore sotto forma di una miscela di vapore-acqua attraverso un gruppo di tubi di sollevamento, e gli altri due attraverso tubi di collegamento 4 passare nei collettori inferiori 5 schermi, quindi nei tubi di schermatura e, infine, anche sotto forma di una miscela di vapore-acqua, nel tamburo superiore della caldaia. Un'altra parte dell'acqua di alimentazione che entra nella caldaia dal tamburo superiore della caldaia attraverso i pluviali 7 entra anche nei collettori B, aumentando l'affidabilità della loro alimentazione.
Nei circuiti di circolazione dell'unità caldaia a schermo (Fig. 16-2), acqua dal tamburo 2 pluviali 8 entra nei collettori inferiori anteriore e posteriore 9 e nei collettori laterali inferiori 10. Da questi collettori, l'acqua viene distribuita attraverso tubi schermati 6 e 7, a copertura delle pareti del focolare. Salendo attraverso i tubi schermanti, l'acqua evapora parzialmente sotto l'azione del calore radiante della torcia, formando una miscela acqua-vapore. Da tubi schermanti, miscela vapore-acqua attraverso tubi di collegamento 3 entra nel tamburo 2, in cui il vapore viene separato dall'acqua ed esce dal tamburo attraverso la linea vapore 1, e l'acqua viene restituita al circuito di circolazione.
Lo schema di circolazione descritto è di natura fondamentale. In ogni specifico gruppo caldaia a schermo, acquisisce le proprie caratteristiche distintive.
Disturbo della circolazione solitamente causati da irregolarità termiche e idrauliche nel funzionamento di tubazioni collegate in parallelo. A questo proposito si distingue tra il ribaltamento della circolazione, il verificarsi di un livello d'acqua libero nelle tubazioni, e la stratificazione del flusso dell'emulsione vapore-acqua.
Il fatturato della circolazione è inteso come un fenomeno quando, a seguito di violazioni generali del normale funzionamento della caldaia (distribuzione irregolare della temperatura su tutta la larghezza della caldaia, scorie, ecc.), Tubi montanti scarsamente riscaldati conducono nell'acqua il volume della caldaia inizia a funzionare come downcomers. Poiché in questo caso la velocità dell'acqua in questi tubi è solitamente insignificante e variabile, le bolle di vapore formate nell'acqua alternativamente galleggiano molto lentamente o vengono portate giù altrettanto lentamente dal flusso. La combinazione di bolle di vapore che si verifica in questo caso può raggiungere un limite quando una parte significativa del tubo viene riempita di vapore. Ciò provoca un forte aumento della temperatura della parete del tubo, poiché il valore del coefficiente di trasferimento del calore dalla parete del tubo al vapore è diverse decine di volte inferiore al valore del coefficiente di trasferimento del calore dalla parete del tubo all'acqua bollente.
Se allo stesso tempo la temperatura della parete del tubo supera le condizioni di resistenza del metallo consentite, il tubo potrebbe scoppiare.
Un livello d'acqua libero può formarsi in tubi debolmente riscaldati condotti nello spazio del vapore del tamburo, quando lavorano in parallelo con tubi fortemente riscaldati. In questo caso, può verificarsi un regime in cui tutta l'acqua circolante inizierà a fluire solo in tubi fortemente riscaldati. Di conseguenza, nei tubi leggermente riscaldati apparirà un livello d'acqua libero, poiché l'altezza della colonna d'acqua in essi contenuta, che bilancia l'altezza della colonna di una miscela di acqua e vapore più leggera in tubi fortemente riscaldati, diventerà inferiore all'altezza del tubo. La sezione di tubo sopra il livello libero sarà riempita di vapore; il raffreddamento di questa parte del tubo, a causa del basso trasferimento di calore dalla sua superficie interna al vapore, si arresterà e il tubo potrebbe gradualmente riscaldarsi fino a una temperatura pericolosa e scoppiare.
La stratificazione del flusso può verificarsi quando una miscela vapore-acqua si muove a bassa velocità in tubi orizzontali e leggermente inclinati: l'acqua inizia a muoversi lungo la parte inferiore del tubo e il vapore inizia a muoversi lungo la parte superiore. Come risultato di tale delaminazione, la rimozione del calore dalla parte superiore del tubo viene ridotta, il che può portare ad un aumento eccessivo della temperatura del metallo e alla rottura del tubo.
Poiché una violazione del raffreddamento intensivo dei tubi della caldaia, che si verifica quando la circolazione si ribalta, la formazione di un livello libero nei tubi e la stratificazione della miscela vapore-acqua, può portare a un'uscita di emergenza della caldaia dal funzionamento, quando si progettano i circuiti di circolazione delle caldaie a vapore, viene prestata grande attenzione all'eliminazione della possibilità di queste modalità di funzionamento inaffidabili.
Quando si progettano gli schermi del forno, si sforzano di equalizzare, se possibile, l'assorbimento di calore di tutti i tubi di ciascun circuito. Per questo, in particolare, ricorrono a schermi di sezionamento, in cui i tubi che ricoprono ciascuna parete del forno sono divisi in sezioni lungo la larghezza della parete con alimentazione idrica indipendente e rimozione della miscela vapore-acqua. Si sforzano inoltre di aumentare il rapporto di circolazione nei circuiti di schermatura, che si ottiene, se possibile, limitando la resistenza dei tubi di discesa e di uscita del vapore aumentandone la sezione e rendendo i tubi di uscita del vapore di una lunghezza minima con un aumento della l'altezza degli schermi.
Sistemi di caldaie evaporative con multiplo circolazione forzata eseguire in modo diverso. La loro caratteristica principale è l'uso di tubi di piccolo diametro: 42-32 mm, e talvolta meno. La circolazione in queste caldaie avviene sotto l'azione di forze esterne, che si ottiene installando pompe. In questo caso, tuttavia, l'azione delle forze gravitazionali viene preservata, ma cessa di essere decisiva. Il rapporto di circolazione nelle caldaie a circolazione forzata multipla è 5-10.
La caratteristica principale del funzionamento delle caldaie a circolazione forzata multipla è la distribuzione irregolare dell'acqua lungo i tubi paralleli del circuito, che si manifesta in modo molto più forte rispetto alle caldaie a circolazione naturale. Ciò è dovuto al fatto che nei circuiti delle caldaie a circolazione forzata la resistenza idrodinamica delle tubazioni è molto maggiore rispetto ai circuiti a circolazione naturale.
La distribuzione irregolare dell'acqua specificata porta a irregolarità significative: l'aumento dei valori di entalpia della miscela acqua-vapore all'uscita di vari tubi del circuito, che può portare al surriscaldamento del metallo di quei tubi in cui poca acqua entra, e di conseguenza, alla loro distruzione. Tali irregolarità vengono eliminate installando rondelle di strozzamento nei tubi.
Nelle caldaie a passaggio unico, il movimento dell'acqua e della miscela vapore-acqua è determinato dalle stesse equazioni ed è della stessa natura delle caldaie a circolazione forzata multipla, con la differenza però che l'acqua e la miscela vapore-acqua passano attraverso il sistema di evaporazione una volta.
I dispositivi di separazione delle caldaie a vapore a tamburo sono progettati per separare le goccioline d'acqua in esso contenute dal vapore saturo formato nella caldaia. In queste gocce, allo stato disciolto, è presente un'opportuna quantità di quelle impurità che sono contenute nell'acqua di caldaia; quindi, con queste gocce, il vapore in uscita dal cestello della caldaia porta delle impurità minerali.
Dopo l'evaporazione delle goccioline d'acqua nel surriscaldatore, i sali rimossi si depositano sulla superficie interna delle batterie, per cui le condizioni di scambio termico peggiorano e si verifica un aumento indesiderato della temperatura dei tubi del surriscaldatore. I sali possono anche essere depositati nei raccordi delle tubazioni del vapore, portando a una violazione della sua densità e nel percorso del flusso di una turbina a vapore, portando a una diminuzione dell'efficienza del suo funzionamento e creando vibrazioni.
Le goccioline d'acqua si formano quando il vapore passa attraverso la superficie dell'acqua nel tamburo (specchio di evaporazione). Passando attraverso l'acqua, il vapore rompe il suo strato superficiale, provocando la formazione di gocce che vengono lanciate nello spazio vapore del tamburo e piccole gocce vengono portate via dal vapore. L'umidità trascinata è suddivisa in grossolana (separabile), che può essere relativamente facilmente separata dal vapore con mezzi meccanici, e fine (non separata), che con mezzi meccanici non può essere separato dal vapore.
Il vapore umido è caratterizzato dalla sua umidità e salinità. L'umidità del vapore saturo è il rapporto tra la massa di umidità in esso contenuta e la massa totale di vapore umido, espressa in percentuale.
С n = W C c.v. /100, mg/kg
dove W - umidità media del vapore saturo, %
L'umidità del vapore in uscita dal tamburo della caldaia aumenta all'aumentare della tensione del vapore dello specchio di evaporazione, cioè all'aumentare del rapporto tra la quantità oraria di vapore prodotta dalla caldaia (m 3 / h) e l'area di lo specchio di evaporazione (m 2), con un aumento della tensione del vapore del volume di vapore della caldaia, cioè con un aumento del rapporto tra la quantità oraria di vapore prodotta dalla caldaia (m 3 / h) e il volume dello spazio vapore del tamburo (m 3) e con un aumento del livello dell'acqua nel tamburo.
Le complicazioni causate dal trascinamento dell'acqua della caldaia richiedono una riduzione dell'umidità e della salinità del vapore in uscita dal tamburo della caldaia. In linea di principio, ciò può essere ottenuto riducendo la tensione di esercizio del vapore dello specchio di evaporazione e il volume di vapore del tamburo. Tuttavia, per una caldaia di una determinata capacità, una diminuzione di questi parametri è associata ad un aumento delle dimensioni del tamburo della caldaia e, di conseguenza, al suo aumento di prezzo; Pertanto, questo metodo per ridurre l'umidità del vapore non è appropriato.
La riduzione dell'umidità del vapore si ottiene organizzando in modo razionale l'ingresso della miscela di vapore e acqua nel tamburo, garantendo una distribuzione uniforme del vapore nello spazio del vapore del tamburo, nonché installando dispositivi speciali - separatori progettati per separare le gocce d'acqua della caldaia dal vapore . I separatori utilizzano vari effetti meccanici, come gravità, inerzia, effetto pellicola, ecc.
La separazione per gravità viene eseguita, ovviamente, nel processo di movimento del vapore nel tamburo della caldaia fino all'uscita da esso. Per equalizzare la velocità di aumento del vapore lungo il tamburo, un foglio perforato 1 è immerso nel suo spazio d'acqua (Fig. 17, a).Per equalizzare ulteriormente la velocità di aumento del vapore, nel tamburo è installato un foglio perforato di ricezione del vapore 2, che migliora anche la separazione gravitazionale.
La separazione inerziale (Fig. 17, b e c) viene eseguita creando curve strette nel flusso della miscela vapore-acqua che entra nel tamburo della caldaia dallo schermo o dai tubi della caldaia installando deflettori 3. Di conseguenza, l'acqua dal vapore- la miscela di acqua, in quanto più densa (inerte), fuoriesce dal flusso, e il vapore, in quanto meno denso (inerte), sale all'uscita del loro tamburo. La separazione può essere migliorata installando una feritoia 4 sul percorso del vapore, in cui il vapore subisce ulteriori variazioni nella direzione del movimento, a seguito delle quali (anche sotto l'influenza dell'inerzia) si verifica un'ulteriore separazione delle gocce d'acqua dal vapore.
Riso. 17. Schemi di dispositivi di separazione.
a - lamiera perforata sommergibile; b-parabordi e quadri elettrici; c - separatore a lamelle; g - ciclone intratamburo; e - separatore di canale.
La separazione del ciclone si basa anche sul principio inerziale (Fig. 17, d), effettuato fornendo una miscela di vapore e acqua ai cicloni centrifughi 5, in cui l'acqua viene lanciata sulle pareti e quindi scorre nello spazio idrico del tamburo, e il vapore esce attraverso il tubo centrale del ciclone. La separazione del ciclone è molto efficiente. I cicloni possono essere installati in un tamburo o trasportati all'esterno.
La separazione del film si basa sul fatto che quando il vapore umido colpisce una superficie inumidita solida sviluppata, le particelle più piccole di umidità contenute nel vapore si attaccano a questa superficie, formando su di essa un film d'acqua continuo. L'umidità in questo film è trattenuta abbastanza saldamente e non si stacca con un getto di vapore, ma allo stesso tempo, con una disposizione verticale o inclinata della parete, scorre senza ostacoli e continuamente. L'effetto della separazione del film viene utilizzato nei separatori di canali (Fig. 17, e), in cui una superficie solida sviluppata per la formazione di un film viene creata da un sistema di canali 6 disposti obliquamente e inclusi l'uno nell'altro.
L'uso di dispositivi di separazione consente di ridurre il contenuto di umidità nel vapore allo 0,1-0,15%.
Ad alta pressione, il vapore acqueo acquisisce la proprietà di dissolvere direttamente alcune delle impurità solide contenute nell'acqua della caldaia e questa proprietà aumenta bruscamente con l'aumentare della pressione. In particolare, ad una pressione di 70 atm, il vapore inizia a sciogliere una notevole quantità di acido silicico e cloruro di sodio. Quando la pressione si riduce, queste impurità vengono rilasciate, formando depositi solidi sulle superfici metalliche. In particolare, l'acido silicico inizia a depositarsi sotto forma di SiO2 sulle pale delle turbine a vapore a pressioni inferiori a 20 atm, interrompendo il normale funzionamento della turbina.
Così, ad alta pressione, la contaminazione del vapore prodotto dalla caldaia inizia ad essere determinata non solo dalla quantità di trascinamento meccanico delle gocce d'acqua di caldaia, ma anche dalla solubilità dei composti non volatili contenuti nell'acqua nella vapore. Di conseguenza, nelle caldaie alta pressione la separazione meccanica non può fornire un'adeguata qualità del vapore.
Poiché, a una data umidità, la salinità del vapore cambia in proporzione alla salinità dell'acqua di caldaia, la salinità del vapore può essere ridotta riducendo il contenuto di sale dell'acqua di caldaia. Questo, tuttavia, non è pratico, poiché richiede un maggiore spurgo della caldaia. A questo proposito, per le caldaie ad alta pressione, viene utilizzato uno schema per ridurre la salinità del vapore lavandolo con acqua di alimentazione. Il vapore, previa separazione delle gocce d'acqua della caldaia da esso, viene inviato a un dispositivo di lavaggio, nel quale passa (gorgogliando) attraverso lo strato di acqua di alimentazione. Il contenuto di sale dell'acqua di alimentazione è solitamente diverse decine di volte inferiore al contenuto di sale dell'acqua di caldaia, pertanto, a seguito di tale lavaggio, il contenuto di sale del vapore viene drasticamente ridotto, poiché i suoi sali si sciolgono nel lavaggio acqua.
Surriscaldatori
Il surriscaldatore, solitamente assente nelle caldaie industriali o utilizzato solo per surriscaldare leggermente il vapore, diventa una superficie riscaldante particolarmente importante nelle caldaie elettriche. Ciò è dovuto al fatto che con un aumento della pressione e della temperatura del vapore, la quota relativa del calore speso per il surriscaldamento aumenta notevolmente, poiché con un aumento della temperatura del vapore surriscaldato, la sua entalpia aumenta e con un aumento della pressione del vapore saturo, diminuisce.
Esistono surriscaldatori convettivi e combinati.
Il surriscaldatore convettivo viene posto nella canna fumaria del gruppo caldaia, solitamente subito dopo il focolare, separandolo dal focolare di due o tre
Riso. 18-1. Surriscaldatore della caldaia tipo DKVR.
file di tubi della caldaia nelle caldaie a tubi d'acqua verticali o una piccola pettinatura formata dai tubi del lunotto nelle caldaie a schermo. Il surriscaldatore combinato è costituito da una parte convettiva situata nello stesso punto del surriscaldatore convettivo, nonché da parti di irraggiamento e semi-radiazioni situate nel forno.
Un surriscaldatore convettivo è installato nelle caldaie a bassa, media e, in alcuni casi, alta pressione, quando la temperatura del vapore surriscaldato non supera i 440-510 °C. Nelle caldaie ad alta e supercritica pressione, quando c'è un necessità di un elevatissimo surriscaldamento del vapore, sono installati surriscaldatori di tipo combinato.
Nelle potenti caldaie ad alta e supercritica pressione si distinguono anche i surriscaldatori primari e intermedi. Nel surriscaldatore primario, il surriscaldamento primario del vapore prodotto dalla caldaia viene effettuato prima che venga immesso nella turbina. Nel riscaldatore, il vapore viene riscaldato dopo aver fatto passare la parte ad alta pressione della turbina ad una temperatura prossima alla temperatura iniziale.
I surriscaldatori sono fatti di tubi di acciaio diametro esterno da 28 a 42 mm, piegati in bobine per la maggior parte con la loro disposizione verticale. La velocità del vapore nei tubi del surriscaldatore viene selezionata in base alla condizione di affidabilità regime di temperatura tubi, guidati dai valori di velocità di massa per i surriscaldatori primari 500-1 200 kg/m2 h. Quando si sceglie la velocità del movimento del vapore, si tiene conto del fatto che la resistenza idraulica del surriscaldatore non deve superare il 10% della pressione di lavoro del vapore. La maggior parte dei surriscaldatori dispone di un dispositivo speciale per il controllo della temperatura del vapore.
Surriscaldatore convettivo della caldaia DKVR(fig. 18-1) è costituito da tubi d'acciaio senza saldatura 3 diametro 32 x 3 mm. Le estremità di ingresso dei tubi del surriscaldatore sono svasate nel tamburo superiore 1 caldaia, le uscite sono saldate alla camera di vapore surriscaldata 2, che per caldaie con una pressione di 14 e 24 ATM. realizzato in tubo con un diametro di 133 X 5 mm, e per caldaie con pressione 40 amm- da un tubo con un diametro di 133 X 16 mm. Per la possibilità di rimuovere il surriscaldatore durante le riparazioni attraverso la parete laterale sinistra della caldaia, le batterie hanno passo alternato: 90 e 60 mm, e i tubi esterni del fascio di caldaie nell'area del surriscaldatore si trovano con un passo di 150 mm.
Nodo MA
Riso. 18-2. Surriscaldatore convettivo dell'unità caldaia a schermo
tipo, una vista generale; b- dettagli di fissaggio.
I surriscaldatori sono unificati secondo il profilo per caldaie per pressione 14 e 24 amm e per caldaie per pressione 40 mmm; inoltre sono unificati per tutte le caldaie in termini di diametro dei tubi e delle camere. Nelle caldaie di varie capacità di vapore, i surriscaldatori differiscono per il numero di serpentine collegate in parallelo. Il numero di anelli nella batteria cambia da uno quando il vapore è surriscaldato fino a 250° C a cinque quando il vapore è surriscaldato fino a 440° C. Surriscaldatori caldaia per pressione 14 e 24 amm eseguire unidirezionale, ad una pressione di 40 ATM- bidirezionale.
Surriscaldatore convettivo di caldaie a schermo di solito eseguita da due gruppi consecutivi di bobine. Sulla fig. 18-2 mostra il surriscaldatore del gruppo caldaia schermo a circolazione naturale. Il vapore saturo dal tamburo della caldaia entra nella camera 2, da cui passa nel sistema di bobine 6 il secondo stadio del surriscaldatore lungo il flusso del gas. In questa fase, il vapore si muove verso il flusso Gas di scarico, cioè qui viene effettuato un movimento in controcorrente dei vettori di calore, che è caratterizzato da un grande valore della differenza di temperatura media, che aumenta l'efficienza dell'utilizzo della superficie riscaldante per trasferire una data quantità di calore.
Superato il secondo stadio del surriscaldatore, il vapore parzialmente surriscaldato entra nella sua camera di uscita 4, fungendo da camera intermedia. Da qui il vapore viene trasferito attraverso un sistema di tubi di bypass alla seconda camera intermedia. 5, che allo stesso tempo è la camera di ingresso al primo stadio del surriscaldatore lungo il flusso del gas 1 . I tubi di questo stadio sono assemblati in questo modo
Riso. 18-3. Surriscaldatore a radiazione convettiva di una caldaia a schermo.
per garantire il movimento del vapore lungo uno schema misto flusso diretto-controcorrente, che faciliti il funzionamento delle prime file di tubi di surriscaldamento lungo il flusso del gas, poiché vi entra vapore a temperatura relativamente bassa. Dopo aver superato il primo stadio del surriscaldatore, il vapore finalmente surriscaldato viene inviato alla camera del vapore surriscaldata 3, e da esso alla condotta principale del vapore.
Il coefficiente di scambio termico nel surriscaldatore dipende dal tipo di combustibile bruciato, principalmente dal suo contenuto di umidità e idrogeno. Pertanto, per ottenere la stessa temperatura del surriscaldato
vapore in caldaie progettate per funzionare su vari
tipi di combustibile, è necessario in ogni caso installare surriscaldatori con superfici riscaldanti di varie dimensioni. Per semplificare questo
compiti nella fabbricazione dell'unità caldaia nell'impianto, viene eseguita la superficie di riscaldamento del primo nel corso del gruppo gas delle bobine del surriscaldatore
lo stesso per tutte le caldaie prodotte di questo tipo, e la superficie riscaldante delle batterie del secondo gruppo viene modificata a seconda delle caratteristiche
combustibile bruciato. Allo stesso tempo, la posizione delle camere e delle sospensioni e il design
i massimali restano invariati.
Surriscaldatore combinato di un gruppo caldaia ad alta pressione, costituito da parti convettive, radiative e semi-radiative, è schematicamente mostrato in fig. 18-3. Vapore dal tamburo 1 entra nella sezione radiazioni 2, posto sul soffitto della camera di combustione, quindi nella parte semi-radiante 3, realizzato sotto forma di un surriscaldatore a schermo situato all'uscita del forno e più avanti lungo i tubi del soffitto 4 - nel primo stadio di un surriscaldatore convettivo 5. Dopo aver superato questa fase, il vapore attraverso il desurriscaldatore 6 e il secondo stadio del surriscaldatore convettivo 7 va nel collettore (camera) di raccolta del vapore surriscaldato.
La parte radiativa del surriscaldatore è caratterizzata dal fatto che, come gli schermi del forno, percepisce il calore per irraggiamento della torcia. Viene posizionato non solo sul soffitto della camera di combustione, ma anche sulle sue pareti, spesso tra i tubi dello schermo. I surriscaldatori a schermo semiradiante sono realizzati sotto forma di schermi piatti separati da tubi collegati in parallelo. Questi schermi sono posti in parallelo ad una distanza di 500 - 2000 mm all'uscita della fornace davanti al festone. Il surriscaldatore a schermo percepisce il calore sia per convezione dei fumi che lavano i suoi tubi, sia per irraggiamento di uno strato di questi gas che passa tra i singoli schermi.
Idrodinamica del surriscaldatore caratterizzato da distribuzione irregolare e surriscaldamento del vapore in tubi paralleli. L'introduzione concentrata di vapore nel collettore di ingresso porta al fatto che il vapore viene distribuito in modo non uniforme sui singoli tubi multipli del surriscaldatore collegati in parallelo. Di conseguenza, in quei tubi in cui entra poco vapore, la sua temperatura all'uscita del tubo è superiore al vapore all'uscita di quei tubi in cui entra molto vapore. Questo fenomeno è ulteriormente complicato dal fatto che i tubi del surriscaldatore sono riscaldati in modo non uniforme dai fumi lungo la larghezza della canna fumaria; nella parte centrale del condotto del gas, i tubi ricevono più calore che ai suoi bordi.
Il rapporto tra l'aumento massimo dell'entalpia del vapore in un tubo separato del surriscaldatore ∆i tr e la media dell'intero surriscaldatore ∆i pp è uguale a:
ρ =∆i tr /∆i pp
chiamato srotolamento termico dei tubi del surriscaldatore.
Per moderne caldaie con una pressione di 40 sono e soprattutto, la scansione termica dei tubi del surriscaldatore è irta di conseguenze pericolose: le pareti di quei tubi attraverso i quali passa poco vapore possono riscaldarsi fino a una temperatura superiore a quella consentita per un determinato tipo di acciaio, il che può causare danni ai tubi.
La diffusione termica dei tubi del surriscaldatore può essere ridotta in vari modi: mediante iniezione di vapore disperso nei collettori di ingresso; divisione del surriscaldatore in due o tre stadi collegati in serie con spostamento di vapore tra questi stadi; divisione del surriscaldatore in due o tre parti parallele lungo la larghezza dell'unità caldaia con trasferimento di vapore da una parte all'altra.
Controllo della temperatura del vapore surriscaldato nelle caldaie elettriche è necessario garantire un funzionamento affidabile e ininterrotto non solo delle caldaie, ma anche delle turbine a vapore. Quando cambia la modalità di funzionamento della caldaia, la temperatura del vapore surriscaldato in uscita dal surriscaldatore può variare in un ampio intervallo. Nel frattempo, nei surriscaldatori progettati per produrre vapore surriscaldato alta temperatura(440-570°C), il metallo lavora ad una temperatura prossima al limite per l'acciaio del grado prescelto. Di conseguenza, anche un leggero aumento della temperatura del vapore surriscaldato rispetto a quella calcolata può portare ad un aumento della temperatura del metallo dei tubi del surriscaldatore inaccettabile in termini di resistenza e, di conseguenza, alla sua fallimento. Per questo motivo, oltre a garantire le normali condizioni di funzionamento della turbina, anch'essa molto sensibile all'aumento della temperatura del vapore surriscaldato, le problematiche del controllo della temperatura del vapore rivestono particolare importanza nelle caldaie ad alta pressione. La temperatura del vapore nelle caldaie in esame è regolata principalmente con tre metodi: raffreddando il vapore surriscaldato nello scambiatore di calore superficiale del desurriscaldatore o mediante iniezione di acqua; variazione dell'assorbimento di calore del surriscaldatore mediante ricircolo dei fumi dalla canna fumaria dell'albero convettivo alla parte inferiore della camera di combustione; cambiare la posizione del nucleo della torcia lungo l'altezza del forno durante l'installazione di bruciatori da tre a cinque livelli. La regolazione più comune della temperatura del vapore surriscaldato è tramite desurriscaldatori di superficie, che sono uno scambiatore di calore tubolare, che di solito è posto in ingresso 2 (in Fig. 18-2) o il collettore intermedio del surriscaldatore. Il raffreddamento a vapore si ottiene rimuovendo calore da esso con acqua di alimentazione, parte della quale viene fatta passare attraverso i tubi dello scambiatore di calore. Dallo scambiatore di calore nutrire l'acqua ritorna alla linea di alimentazione in modo che il calore prelevato dal vapore nel desurriscaldatore non venga disperso ma restituito alla caldaia. Modificando la quantità di acqua fornita al desurriscaldatore, è possibile variare la quantità di calore sottratta al vapore e quindi regolare la temperatura del vapore. Tipicamente, il 30-60% del flusso totale dell'acqua di alimentazione viene fatto passare attraverso il desurriscaldatore.
Economizzatori d'acqua
L'economizzatore d'acqua in una moderna caldaia percepisce il 12-18% della quantità totale di calore ricevuto da esso.
Gli economizzatori d'acqua sono di due tipi: tubi nervati in ghisa e tubi lisci in acciaio. Gli economizzatori d'acqua nervati in ghisa sono installati in caldaie con bassa pressione di uscita del vapore fino a 24 amm. Gli economizzatori a tubo liscio in acciaio possono essere installati in caldaie di qualsiasi portata e pressione, ma sono utilizzati principalmente per caldaie di media e alta capacità di vapore alla pressione di 40 ATM e superiore.
L'economizzatore d'acqua nervato in ghisa (Fig. 19-1) è un sistema di tubi nervati 1, che sono assemblati in una colonna composta da più file orizzontali. Il numero di tubi in una fila orizzontale è determinato dalla condizione di ottenere la velocità di movimento richiesta dei prodotti della combustione (6-9 m/sec a carico nominale), e il numero di file orizzontali è determinato dalla condizione di ottenere la superficie di riscaldamento richiesta dell'economizzatore.
Alle estremità dei tubi dell'economizzatore ci sono alette quadrate - flange 2 diverse taglia più grande rispetto alle alette di un tubo. Queste flange dopo aver assemblato l'economizzatore formano due solide pareti di metallo. Il condotto del gas dell'economizzatore è separato dall'ambiente su due lati da queste pareti e sugli altri due lati - da rivestimento in mattoni o guaina 6. I tubi dell'economizzatore sono collegati da parti in ghisa - rotoli 3 e 4, attaccati ai tubi sulle flange.
L'acqua dalla linea di alimentazione viene fornita a uno dei tubi più in basso dell'economizzatore, quindi passa in sequenza attraverso questi tubi attraverso tutti i tubi, dopodiché entra nella caldaia. Utilizzando lo schema descritto di movimento dell'acqua, si ottiene la sua velocità, che assicura che le bolle d'aria vengano lavate via dalle pareti del tubo, che vengono rilasciate dall'acqua quando viene riscaldata e possono causare corrosione del metallo del tubo. Il movimento dell'acqua dall'alto verso il basso non è consentito per evitare il verificarsi di colpi d'ariete.
La temperatura dell'acqua in ingresso all'economizzatore deve superare di almeno 10°C la temperatura del punto di rugiada dei fumi per escludere la possibilità di condensazione del vapore acqueo che fa parte dei fumi e di deposito di umidità sull'economizzatore tubi. La temperatura finale dell'acqua riscaldata in un economizzatore d'acqua in ghisa, quando installato su caldaie con alimentazione continua, nonché su caldaie con un piccolo volume d'acqua nel tamburo quando sono installati regolatori di potenza automatici, deve essere di almeno 20 °C inferiore alla temperatura di saturazione ad una data pressione per evitare la generazione di vapore nell'economizzatore e colpi d'ariete. Codici di uscita
Riso. J9-1. Economizzatore d'acqua a passaggio singolo con alettatura in ghisa
ma- vista d'insieme (i tubi sono convenzionalmente rappresentati senza nervature);
Il corso dei gas
B- parti dell'economizzatore; in e G-schemi inclusioni.
In tutti gli altri casi, la temperatura finale dell'acqua deve essere almeno 40 °C al di sotto della temperatura di saturazione ad una data pressione.
È opportuno dirigere i fumi nell'economizzatore d'acqua dall'alto verso il basso, poiché in questo caso si crea un controflusso e si migliorano le condizioni di scambio termico, per cui la temperatura dei fumi dietro l'economizzatore d'acqua diminuisce. Quando si installa un economizzatore d'acqua a valle di una caldaia di tipo DKVR, la temperatura dei fumi davanti all'economizzatore è di 280-300 °C. Per la pulizia superficie esterna i tubi dell'economizzatore di cenere e fuliggine vengono soffiati con vapore surriscaldato o aria compressa utilizzando speciali soffianti 5.
Gli economizzatori a coste in ghisa VTI sono prodotti in Russia. La lunghezza di un singolo tubo è 2.000 mm per economizzatori installati in caldaie con capacità vapore fino a 10 t/ora, e 3.000 mm per economizzatori installati su caldaie con maggiore capacità di vapore; tubo trasparente diametro 50 mm, e la sua superficie di riscaldamento è rispettivamente di 2,95 e 4,49 m2. Questi economizzatori possono essere installati in caldaie con pressione di esercizio fino a 24 amm. Pressione progettuale degli economizzatori 30 amm.
È consentito posizionare in una fila orizzontale da 4 a 18 tubi. Il numero di file orizzontali di tubi, in base alle condizioni per garantire un soffiaggio efficace, non supera le otto. In di più file orizzontali di tubi, l'economizzatore è suddiviso nel numero corrispondente di gruppi separati posti in serie lungo l'altezza, tra i quali vengono lasciati degli interstizi per accogliere i tubi di soffiaggio.
Riso. 19-2. Economizzatore d'acqua a tubi lisci in acciaio del gruppo caldaia
tipo di schermo.
Gli stabilimenti forniscono economizzatori in ghisa come parti separate con montaggio sul sito di installazione o come blocchi di tubi con una lunghezza di 2.000 mm in muratura leggera con guaina metallica. I blocchi sono prodotti in due tipi: una colonna e due colonne. I primi sono installati su caldaie DKVR con potenza di vapore da 2,5 a 10 t/ora compreso, il secondo - alle caldaie DKVR con capacità di vapore da 4 a 20 t/ora compreso.
Solitamente, l'economizzatore d'acqua è collegato alla caldaia direttamente tramite una tubazione senza valvole di arresto(ma con valvola di ritegno). Tuttavia, un tale attaccamento (Fig. 19-1, in) ha lo svantaggio che una buona parte dell'acqua di alimentazione viene persa quando la caldaia viene accesa. Poiché la caldaia non produce vapore durante l'accensione, l'acqua che viene fatta passare attraverso l'economizzatore d'acqua per raffreddarla e poi passa nella caldaia deve essere rimossa scaricandola attraverso la linea di spurgo. Pertanto, in molti casi, viene fornita una speciale linea di "superamento" attraverso la quale l'acqua riscaldata nell'economizzatore all'accensione della caldaia viene restituita al serbatoio di alimentazione (Fig. 19-1, d).
Economizzatore d'acqua a tubo liscio in acciaio(Fig. 19-2) sono realizzati con tubi di acciaio 3 diametro esterno 28-38 mm, piegati sotto forma di bobine orizzontali e laminati o saldati a collettori prefabbricati. L'acqua di alimentazione entra nel collettore inferiore dell'economizzatore 1. L'acqua riscaldata esce nel collettore superiore 2 ed è inviato al tamburo della caldaia attraverso più tubi non riscaldati posti all'esterno della canna fumaria, oppure un gran numero di tubi passanti sotto il soffitto della canna fumaria. Economizzatori d'acqua con ampia superficie il riscaldamento viene effettuato da pacchetti separati con un'altezza fino a 1,5 m.
Il movimento dei fumi (dall'alto verso il basso) e dell'acqua (dal basso verso l'alto) nell'economizzatore è in controcorrente. La disposizione dei tubi nell'economizzatore è solitamente sfalsata, ma può anche essere in linea.
Nelle caldaie a schermo, la temperatura dei fumi davanti all'economizzatore è di circa 600 ° C. La temperatura dell'acqua che entra nell'economizzatore delle caldaie a media pressione è 145 ° C e delle caldaie ad alta pressione 215-230 ° C. la temperatura dell'acqua in uscita dall'economizzatore è prossima al punto di ebollizione o uguale ad esso e, in quest'ultimo caso, parte dell'acqua che ha superato l'economizzatore può trasformarsi in vapore. Pertanto, l'acqua nell'economizzatore della caldaia a schermo viene riscaldata di circa 90-105 ° С. condizioni, l'acqua viene riscaldata fino al punto di ebollizione e parte dell'acqua evapora, chiamata ebollizione. Tipicamente, un economizzatore di acqua bollente evapora fino al 10-15% dell'acqua che lo attraversa. Velocità minima dei fumi nell'economizzatore durante la combustione combustibile solido prendine almeno 6 SM prevenzione delle ceneri volanti. Limite superiore velocità in condizioni di usura eolica limite 9-10 m/sec. La velocità dell'acqua negli economizzatori non bollenti in acciaio o nella parte non bollente degli economizzatori bollenti non è inferiore a 0,3 SM al carico nominale della caldaia. Nella parte di ebollizione dell'economizzatore, per evitare il surriscaldamento del tubo metallico durante la stratificazione della miscela vapore-acqua, si presume che la velocità minima dell'acqua sia almeno 1 m/sec. In questo caso, la temperatura dell'acqua all'ingresso della parte di ebollizione dell'economizzatore deve essere di almeno 40°C inferiore al punto di ebollizione dell'acqua ad una determinata pressione.
Riscaldatori ad aria
Il riscaldatore ad aria assorbe circa il 7-15% del calore utilmente rilasciato nel gruppo caldaia.
I riscaldatori ad aria si dividono in recuperativi e rigenerativi. In un riscaldatore d'aria a recupero, il calore dei gas di combustione viene trasferito all'aria in un processo continuo attraverso una parete che separa i flussi di aria e gas di combustione. In un riscaldatore d'aria rigenerativo, il calore viene trasferito da un ugello metallico, che viene periodicamente riscaldato dal calore dei gas di combustione caldi, e quindi cede il calore accumulato al flusso d'aria fredda, che viene riscaldata allo stesso tempo.
Riscaldatore d'aria a recupero la moderna caldaia (Fig. 20-1 e 20-2) è un sistema di tubi paralleli in acciaio a pareti sottili 2, saldato in piastre tubiere piatte. I tubi vengono utilizzati saldati, con un diametro esterno di 25-51 mm, spessore della parete 1,25-1,50 mm. Sono posizionati secondo uno schema a scacchiera; la distanza tra il lato esterno dei tubi adiacenti è 9- 15 mm. I fumi passano all'interno dei tubi; l'aria riscaldata lava i tubi dall'esterno in direzione trasversale. Si presume che la velocità dei gas di scarico sia 10-14 SM per evitare che la cenere si depositi sulle pareti del tubo; a questa velocità si verifica l'auto soffiaggio del riscaldatore d'aria. Si presume che la velocità dell'aria sia circa 2 volte inferiore alla velocità dei fumi.
I riscaldatori ad aria con superficie riscaldante ridotta, installati su caldaie del tipo DKVR, sono a passaggio singolo ea doppio passaggio lato gas; aerotermi con ampia superficie riscaldante, installati in grandi caldaie, lato gas sono realizzati solo a passaggio singolo.
Nel riscaldatore d'aria a due vie installato sulle caldaie tipo DKVR (Fig. 20-1), i fumi entrano dall'alto, passano all'interno dei tubi di diametro 40 x 1,5 mm nella camera di rotazione 3 e poi attraverso i tubi 4 uscire dal riscaldatore d'aria. Tubi saldati in piastre tubiere 1 . Sul lato aria, anche il riscaldatore d'aria è a due vie. L'aria riscaldata si muove orizzontalmente, lavando i tubi 2 -4 fuori da. Il movimento dell'aria è guidato da fogli di rivestimento 5, setto 6 e bypass box 7. Le superfici esterne del riscaldatore ad aria sono ricoperte da uno strato di isolamento termico con uno spessore di 50 mm. I riscaldatori ad aria sono disponibili in quattro dimensioni standard con una superficie riscaldante di 85, 140, 233 e 300 m2 per riscaldare aria fino a 150-250 ° C. Nei riscaldatori ad aria a passaggio singolo (Fig. 20-2) a causa della lunghezza relativamente grande dei tubi 2 lo spazio anulare per garantire una velocità dell'aria sufficiente è separato da piastre tubiere intermedie 8 per due o più mosse. L'aria passa successivamente in una corrente incrociata da un passaggio all'altro attraverso le scatole di bypass 7. Il sistema di tubazioni del riscaldatore d'aria è separato dall'ambiente da una fitta guaina in lamiera che, come le scatole di bypass, è ricoperta di isolamento termico . Per le caldaie a schermo, il riscaldatore d'aria è solitamente posizionato in una coppia di telai collegati al telaio della caldaia. La superficie di riscaldamento dei riscaldatori d'aria per caldaie di grandi dimensioni è molto ampia. Pertanto, per facilità di trasporto e installazione, il riscaldatore d'aria è costituito da sezioni separate (cubi). Il posizionamento del riscaldatore d'aria nell'albero discendente dell'unità caldaia provoca il movimento in controcorrente di gas (verso il basso) e aria (verso l'alto). Questo fornisce uso efficace superfici riscaldanti del riscaldatore d'aria.
Riso. 20-1. Aerotermo a tubi lisci in acciaio per caldaie di piccola potenza.
Ingresso camino. gasob
Riso. 20-2. Elemento di un aerotermo tubolare in acciaio per un gruppo caldaia con grande capacità di vapore. Le designazioni sono le stesse della Fig. 20-1.
A seconda della temperatura di riscaldamento dell'aria richiesta, che è in gran parte determinata dall'umidità del combustibile combusto, nelle caldaie a schermo, il riscaldatore d'aria è posizionato rispetto all'economizzatore d'acqua in due modi. Se non è necessario riscaldare l'aria al di sopra di 200-230 ° C, il riscaldatore d'aria viene posizionato dopo
Fig.20-3. Riscaldatore ad aria rigenerativo.
economizzatore d'acqua lungo i fumi. Se è necessario riscaldare l'aria fino a 360-400 ° С, il riscaldatore d'aria viene posizionato in un taglio con un economizzatore d'acqua, ovvero all'inizio, lungo i gas, viene installata la prima parte dell'economizzatore, quindi la parte superiore parte del riscaldatore d'aria, sotto il quale si trova la seconda parte dell'economizzatore, e ancora più in basso - il riscaldatore d'aria della parte inferiore. In questo caso, la dimensione delle superfici riscaldanti della parte superiore dell'economizzatore e della parte superiore del riscaldatore d'aria è solitamente resa costante per tutte le caldaie di questo tipo e le superfici riscaldanti delle loro parti inferiori variano a seconda delle caratteristiche di il combustibile da bruciare. Allo stesso tempo rimangono invariate le dimensioni esterne della parte a bassa temperatura della caldaia.
In alcuni casi, quando si installa un economizzatore d'acqua in ghisa, il riscaldatore d'aria viene posizionato davanti all'economizzatore in direzione dei gas. Un posizionamento così insolito è causato dal desiderio di escludere la possibilità di far bollire l'acqua nell'economizzatore, poiché ciò è inaccettabile per gli economizzatori in ghisa. Inoltre, la posizione del riscaldatore d'aria davanti all'economizzatore d'acqua consente di ottenere una temperatura di riscaldamento dell'aria più elevata mantenendo relativamente piccola superficie riscaldamento ad aria. La principale difficoltà che si presenta durante il funzionamento degli aerotermi tubolari in acciaio è la corrosione della parte inferiore dei loro tubi.
Riscaldatore ad aria rigenerativo(Fig. 20-3) è un tamburo cilindrico verticale 2, racchiusa in un corpo cilindrico fisso 3 e ripieno di ripieno 4, realizzato in cartone ondulato lamiere di acciaio spessore 0,5-1,25 mm. Un albero passa lungo l'asse del tamburo 5, fissato nei cuscinetti 6 e azionata da un motore elettrico 8 non ad alta potenza. I gas di scarico e l'aria vengono forniti al corpo 3 e ne vengono portati via da scatole 1 , e di solito i gas di scarico passano attraverso un mezzo cilindro del corpo 3 dall'alto verso il basso e aria attraverso l'altro semicilindro dal basso verso l'alto. Rotore 2 ruota ad una velocità di 2- 5 giri, per cui tutti gli elementi del suo imballaggio vengono alternativamente riscaldati dai fumi che passano tra di loro o raffreddati dal flusso d'aria, conferendogli il calore ricevuto dai gas di combustione. I vantaggi di un riscaldatore rigenerativo sono la sua compattezza e il peso ridotto. Gli svantaggi sono la maggiore complessità di fabbricazione rispetto a un riscaldatore ad aria tubolare, nonché la difficoltà di creare guarnizioni affidabili 7 che impediscano all'aria di fluire nel lato gas del riscaldatore ad aria e fumi oltre all'ugello. Per questo motivo l'aspirazione dell'aria in un aerotermo rigenerativo è maggiore che in un tubolare.
In un riscaldatore d'aria rigenerativo, è possibile riscaldare l'aria fino a 200-250 ° C. Il principale campo di applicazione dei riscaldatori d'aria rigenerativi sono le caldaie di grande capacità, in particolare, progettate per la combustione di gas e olio combustibile. Sulla caldaia sono installati due o più aerotermi collegati in parallelo.
Telaio e fodera
Il telaio dell'unità caldaia è una struttura metallica che sostiene il tamburo, le superfici riscaldanti, il rivestimento, le scale e le piattaforme, nonché altri elementi dell'unità caldaia, trasferendone il peso alle fondamenta. Il peso del telaio è del 20-25% del peso dell'intero metallo dell'unità caldaia.
Riso. 20 Telaio del gruppo caldaia
Il telaio del gruppo caldaia a schermo (Fig. 20) è costituito da un sistema di colonne verticali 1 su cui è installato
fondazione. Per prevenire l'instabilità, le colonne sono collegate da un sistema di travi orizzontali 2, capriate 3 e traverse diagonali 4, e
collegamenti orizzontali spesso utilizzato anche per percepire il peso di alcuni elementi dell'unità. Peso sfuso
dell'unità caldaia è il peso del tamburo della caldaia e del sistema di tubi schermati sospeso da esso. Pertanto, quella parte del telaio che sostiene il peso del tamburo e del sistema di tubazioni degli schermi è resa più potente e talvolta rinforzata con colonne aggiuntive. La parte posteriore del telaio sopporta il peso dell'economizzatore d'acqua e del riscaldatore d'aria.
Oltre alle sollecitazioni derivanti dalla percezione del peso degli elementi del gruppo caldaia, possono sorgere nel telaio ulteriori sollecitazioni termiche dovute al riscaldamento del telaio con il calore che passa attraverso il rivestimento del gruppo caldaia in ambiente. Per evitare queste ulteriori sollecitazioni, le colonne del telaio sono posizionate all'esterno del rivestimento in modo da raffreddarle con l'aria esterna.
Alcune caldaie di piccola capacità di vapore, come le caldaie di tipo DKVR, non ne hanno telaio portante; il peso della caldaia viene trasferito direttamente al telaio di base. In queste caldaie viene realizzato un telaio di reggiatura, il cui scopo principale è rafforzare ulteriormente il rivestimento.
Il rivestimento di un gruppo caldaia è un sistema di recinzioni che separano la camera di combustione ei condotti del gas dall'ambiente. Il rivestimento ha lo scopo di dirigere correttamente il flusso dei fumi all'interno dell'unità caldaia, ridurre al minimo la dispersione di calore nell'ambiente ed evitare che l'aria fredda venga aspirata nei condotti del gas dell'unità o che i gas di scarico vengano eliminati. Pertanto, la muratura deve resistere al calore e attacco chimico fumi caldi, oltre ad essere non conduttivi e densi.
Per condotti del gas dove la temperatura dentro la muratura non supera i 600 ° C, viene utilizzato il mattone rosso. Nei condotti del gas in cui la temperatura specificata supera i 600 ° C, la parte interna del rivestimento è realizzata in mattoni refrattari.
Distinguere la muratura pareti verticali, soffitti, imbuti di cenere e focolare.
Viene eseguita la muratura di pareti verticali: massiccia, autoportante; leggero, incorniciato; schermo e tubo (Fig. 20-1).
La massiccia muratura autoportante viene eseguita in caldaie con una capacità di vapore fino a 50-75 t/ora Di solito, mattone rosso di dimensioni standard (250 x 120 x 65 mm), oltre ad un grande mattone refrattario (250 x 123 x 65 mm) e piccolo (230 x 113 x 65 mm) taglie. La muratura viene eseguita con uno spessore di almeno due mattoni, solitamente autoportanti su un'apposita cornice. Quando la temperatura della superficie interna del rivestimento supera i 600°C, la parte interna del rivestimento in muratura è realizzata in mattoni refrattari, generalmente dello spessore di un mattone. La parte esterna della muratura è realizzata in mattoni rossi e, in assenza di una guaina metallica esterna, viene chiamata rivestimento. Ogni tipo di mattone di rivestimento è posto in una fila indipendente, ma per proteggere il rivestimento da delaminazioni e rigonfiamenti del rivestimento all'interno del condotto del gas, la muratura refrattaria viene legata con muratura rossa ogni 5-8 file liberando l'intera fila di refrattario muratura mezzo mattone in muratura rossa.
Con un'altezza di muratura elevata (4-5 m ed altro), la muratura è suddivisa in altezza in livelli separati da nastri continui di 5-10 file di mattoni refrattari per l'intero spessore del rivestimento, che sopportano il peso del rivestimento tra i nastri, scaricandolo in altezza. Posizionando cinture con nome
ad una distanza di circa 1,5 m l'uno dall'altro, è possibile non fasciare la posa di refrattari e mattoni rossi.
Per alleviare le sollecitazioni derivanti dalla dilatazione termica della muratura, i cosiddetti giunti di dilatazione vengono eseguiti in direzione orizzontale sotto forma di fughe 3-4 mm ogni 12-20 mattoni lungo la larghezza del muro in tutte le file di muratura. Poiché le cuciture termiche del rivestimento sono soggette a corrosione, di solito si trovano negli angoli del forno, all'incrocio delle pareti. Il telaio del forno con muratura massiccia è un telaio di reggia e il rivestimento metallico esterno della muratura di solito non viene eseguito. Questo porta ad alcuni risparmi in metallo.
La muratura leggera a telaio delle pareti verticali viene eseguita in caldaie con una capacità di vapore di 50-75 t/ora e superiore, perché a causa di alta altitudine fino a 15 m e inoltre, la massiccia muratura autoportante diventa troppo pesante e instabile. La muratura leggera è costituita da uno strato di normali mattoni refrattari posati in mezzo mattone o un mattone, nonché mattoni di vari stili , formare un rivestimento, uno strato di mattoni termoisolanti leggeri o lastre termoisolanti e rivestimento metallico esterno 1. Lo spessore totale del rivestimento è 250-410 mm, più sottile - sulle pareti ricoperte di schermi. Per conferire al rivestimento la necessaria stabilità, è collegato al telaio della caldaia con cinghie di scarico e richiamo.
I nastri di scarico dividono il rivestimento in livelli orizzontali alti 3-6 m e servono a trasferire il peso del rivestimento di ogni livello al telaio. Sono realizzati con mattoni di argilla refrattaria sagomati. , posato su staffe in acciaio o ghisa fissate al telaio; in tal modo, l'intero peso della muratura stesa sul mattone sagomato del nastro di scarico viene trasferito al telaio, e la muratura del livello sottostante viene scaricata dal peso della muratura del livello sovrastante. Sotto il nastro di scarico viene realizzato un giunto di dilatazione orizzontale, che crea la possibilità di libera espansione del rivestimento all'interno di ogni livello.
Le cinture attraenti vengono eseguite ogni 600-1.000 mm di altezza, in modo da evitare che il rivestimento di ogni livello si rigonfi nella fornace o nella canna fumaria. Le cinture attraenti sono realizzate con mattoni di argilla refrattaria sagomati , avere un nido. Le teste di uncino sono poste in questi nidi. , le altre estremità coprono tubi orizzontali , associato al telaio; poiché questi ganci sono in grado di ruotare attorno al tubo, non interferiscono con il movimento di salita e discesa del rivestimento.
La muratura a scudo è una variante della muratura a telaio leggero. È realizzato sotto forma di pannelli rettangolari separati di vari tipi di calcestruzzo con dimensioni laterali di circa 1,5 m, che sono fissati sul telaio della caldaia. Lo scudo è multistrato: il primo strato , di fronte al condotto del gas, è composto da cemento refrattario rinforzato con rete d'acciaio ; seguiti da due o tre strati di pannelli termoisolanti , rivestito esternamente con un rivestimento a tenuta di gas .
Il rivestimento del tubo è fissato direttamente allo schermo o ad altri tubi e di solito è costituito da uno strato di cromite o - meno spesso - massa refrattaria con uno spessore di -40 mm, applicato direttamente sulle tubazioni, uno strato di calcestruzzo alleggerito termoisolante dello spessore di 50 mm rinforzati rete metallica, strati di lastre termoisolanti dello stesso spessore, ricoperti da una seconda rete metallica, su cui viene applicato uno strato di intonaco sigillante dello spessore di 15 - 20 mm, sormontato da un rivestimento a tenuta di gas. Il rivestimento è fissato sui tubi grazie all'incastonatura del primo strato con la superficie dei tubi, nonché con l'aiuto di perni saldati ai tubi, che attirano la rete sullo schermo. Il rivestimento non presenta giunti di dilatazione, per cui è imposto al suo materiale l'obbligo di non crollare sotto lievi deformazioni. Il piccolo spessore, così come la leggerezza dei materiali con cui è realizzato questo rivestimento, portano al fatto che il rivestimento del tubo è 2-3 volte più leggero del rivestimento del telaio e circa 1,5-2 volte più economico. La massa di cromite è più costosa dell'argilla refrattaria, ma si afferra meglio. Pertanto, viene utilizzato per tubi con un passo relativo del tubo di 1,2 e superiore, e per tubi con un passo più piccolo, viene spesso sostituito con massa refrattaria.
Moderne camere di combustione e condotti del gas grazie alla grande larghezza (fino a 10 m e altro) non può essere coperto con una volta ad arco. Pertanto, sono ricoperti da una volta sospesa piana, che è realizzata con mattoni sagomati in terracotta. varie forme sospeso da disegno orizzontale, che fa parte del telaio della caldaia. Si distingue tra sospensione individuale, quando ogni mattone è sospeso al telaio, e sospensione di gruppo, quando i mattoni sono sospesi in file utilizzando travi intermedie in ghisa. Un ciondolo individuale è più razionale di un ciondolo di gruppo, poiché quando un mattone o un ciondolo viene distrutto, cade solo un mattone e non l'intera fila. Il calcestruzzo refrattario viene utilizzato anche per i pavimenti dei forni.
muratura soffitto lavora in condizioni più difficili rispetto alla muratura delle pareti verticali. Pertanto, i soffitti nella zona ad alta temperatura sono protetti dal lato del forno o dalla canna fumaria da tubi di schermatura, surriscaldatore o economizzatore.
La base della costruzione della muratura dell'imbuto freddo è una scatola di metallo, che è la pelle e allo stesso tempo sostiene l'intera muratura. Quest'ultimo ha uno spessore di 200-300 mm ed è costituito da uno strato di materiale isolante - mattone diatomite, ricoperto da uno strato di mattone refrattario. Per evitare che la fodera scivoli, alla pelle sono saldati fermi in listello e angolari. Inoltre nella muratura refrattaria vengono realizzati un nastro di scarico ed un giunto di dilatazione. Approssimativamente allo stesso modo, viene eseguita la muratura del focolare dei forni per la combustione di gas e olio combustibile.
Quando si progetta il rivestimento, si presume che la densità del flusso di calore attraverso di esso non superi 300 kcal / m 2 h, e la temperatura della superficie esterna non superava 50-55°C ad una temperatura ambiente di 25°C.
L'isolamento termico è destinato a ridurre perdita di calore nell'ambiente da superfici murate e non murate calde, ad esempio le superfici esterne di economizzatori d'acqua e riscaldatori d'aria, condotti del gas e condotti dell'aria metallici, tubazioni. isolamento termico realizzati con materiali leggeri e con bassa conducibilità termica.
Il lavaggio del vapore con l'acqua di alimentazione porta anche al fatto che il contenuto del vapore disciolto nel vapore lavato solidi e, in particolare, l'acido silicico diminuisce di dieci volte. In questo caso, l'effetto di risciacquo è tanto maggiore quanto maggiore è la quantità di acqua di alimentazione del risciacquo. L'acqua che è passata attraverso l'economizzatore d'acqua viene fornita per il lavaggio; la quantità di acqua fornita per il lavaggio è solitamente del 25-100% della quantità totale di acqua di alimentazione.
Impianti di generazione di calore. Disposizioni generali. Risparmio di carburante delle centrali termiche alimentate a combustibili fossili.
Risparmio di carburante
Il risparmio di carburante di una centrale termica è un sistema di meccanismi e dispositivi necessari per ricevere, spostare, immagazzinare e trattare il combustibile in entrata.
Con combustibili solidi e liquidi si effettuano le seguenti operazioni: ricevimento combustibile in entrata; la sua consegna dal luogo di accettazione alle unità caldaie o al magazzino, nonché dal magazzino a queste unità; garantire le normali condizioni di stoccaggio dell'alimentazione del combustibile, che dovrebbe essere sempre presso il locale caldaia al fine di evitare interruzioni del funzionamento dovute a possibili ritardi nell'erogazione del combustibile; trattamento del combustibile primario; contabilizzazione del carburante in entrata e in uscita. Con il combustibile gassoso, non è previsto lo stoccaggio del gas nel locale caldaia e le funzioni del risparmio di carburante sono ridotte alla ricezione di gas, alla sua fornitura alle caldaie e alla contabilizzazione del suo consumo.
Risparmio di carburante di una caldaia a combustibile solido
Il risparmio di carburante di una caldaia a combustibile solido è un sistema di meccanismi, il cui schema di funzionamento e disposizione sono determinati dalla quantità di combustibile bruciato, dal suo tipo (carbone, torba, scisti bituminosi), dal metodo di consegna e dalle caratteristiche del meccanismi selezionati. La necessità di scaricare, ricaricare e caricare un gran numero di fuel richiede la completa meccanizzazione di tutte queste operazioni, poiché sono molto laboriose e richiede l'esecuzione manuale un largo numero lavoratori e costo significativo I soldi. Questo principio è il principale nella progettazione e nel funzionamento del risparmio di carburante del locale caldaia.
Di solito, il combustibile solido viene consegnato alla centrale termica lungo lo scartamento ferroviario della larghezza accettata di 1.525 mm. Tuttavia, quando la torba viene fornita a piccole caldaie situate vicino al luogo della sua estrazione, vengono utilizzate ferrovie a scartamento ridotto con uno scartamento da 750 a 1.000 mm. | Il carburante viene erogato in modo più razionale nei carri a scarico automatico, poiché ciò elimina la necessità di scaricare manualmente.
Nelle caldaie di piccole dimensioni, il carburante viene spesso consegnato su strada.
Grandi difficoltà di funzionamento sono create dal congelamento dei carboni umidi, che si verifica quando vengono trasportati in vagoni ferroviari orario invernale. Il carbone congelato perde la sua scorrevolezza, il che crea difficoltà nello scaricarlo, causa costi aggiuntivi per questa operazione, viola lavoro normale meccanismi di trasporto e movimentazione. Per eliminare il congelamento del carburante durante il trasporto, si consiglia di oliare il carburante con oli pesanti, nonché di mescolare carbone umido con carbone secco o segatura.
Il trasporto di combustibile solido all'interno del territorio del locale caldaia viene effettuato da nastri trasportatori, lungo i quali il combustibile si muove in un flusso continuo, e da dispositivi capacitivi, in cui il combustibile viene spostato in porzioni separate in un apposito contenitore. I nastri trasportatori distinguono tra nastro, lamellare, benna, ecc., tuttavia, nei locali caldaie, i nastri trasportatori sono utilizzati quasi esclusivamente per la loro economicità e semplicità, oltre che per l'applicabilità, sia con bassi che alti consumi di carburante. Il nastro trasportatore è costituito da un flessibile senza fine elastico 2, che copre due tamburi terminali. I rami folli superiore e inferiore del nastro sono supportati da una serie di cuscinetti a rulli costituiti da rulli con un diametro di 100-150 mm e installati sul ramo di lavoro dopo 1-1.2 e sul folle dopo 2-3 m o più. La larghezza del nastro, a seconda delle prestazioni del trasportatore, può variare tra 500 e 2.000 mm. Il ramo superiore, funzionante, è reso piatto o scanalato. In quest'ultimo caso, i cuscinetti a rulli superiori sono costituiti da tre rulli con un angolo di 20° rispetto all'orizzontale. La produttività dei trasportatori con nastro scanalato per una data larghezza è 2 volte superiore alla produttività dei trasportatori con nastro piano, ma questi ultimi sono più semplici, economici e possono fornire pezzi di grandi dimensioni. I tamburi terminali sono supportati su cuscinetti posti sui telai terminali, che sono fissati con Struttura del palazzo costruzione. Uno dei tamburi è azionato e serve per guidare il nastro. È collegato al motore elettrico tramite un riduttore. Un altro tamburo di tensione. I suoi cuscinetti possono muoversi sotto l'azione di speciali tiranti nel telaio 6 per creare una tensione costante nella cinghia quando la sua lunghezza cambia a causa delle variazioni di temperatura.
Il modello di utilità è relativo alla tecnologia di scambio termico e può, in particolare, essere utilizzato come superfici riscaldanti convettive per caldaie. Il progetto proposto della superficie riscaldante ha ridotto rispetto al prototipo i passaggi tra i tubi del fascio convettivo sfalsato nella direzione del movimento trasversale dei gas. Lo schema di collegamento dei tubi ad U di ciascuna bandiera con un collettore consente, a parità di dimensioni del pacco convettivo, di aumentare la superficie riscaldante totale, nonché di aumentare la velocità del gas nella superficie riscaldante convettiva, aumentando così la intensità del trasferimento di calore. La superficie riscaldante convettiva contiene una trave convettiva sfalsata formata da bandierine 1 costituite da tubi 2 a forma di U collegati a collettori verticali 3. I tubi a forma di U 2 di ciascuna bandiera 1 sono collegati ad un collettore verticale 3 in modo che il centro dei loro fori sia disposti su due assi, paralleli all'asse del collettore verticale 3. I punti di raccordo delle estremità di ingresso dei tubi ad U 2 di ciascuna bandiera 1 si alternano lungo gli assi, mentre le estremità di ingresso e di uscita di ciascun tubo 2 sono collegate al collettore 3 su assi diversi. In tal modo i tubi ad U 2 risultano incrociati uno sopra l'altro, il che consente di ridurre la distanza tra i centri dei fori di collegamento dei tubi 2 al collettore 3 e, di conseguenza, i gradini tra i tubi del fascio convettivo sfalsato in direzione trasversale.
Il modello di utilità è relativo alla tecnologia di scambio termico e può, in particolare, essere utilizzato come superfici riscaldanti convettive per caldaie.
Noto riscaldamento a superficie convettiva secondo ed. certificato URSS n. 844917, contenente un raggio convettivo sfalsato formato da bandiere contro-posizionate installate in collettori verticali, realizzate con tubi a forma di U. I tubi di ciascuna bandiera sono tradizionalmente collegati a collettori verticali in modo che i centri dei loro fori si trovino su due assi paralleli all'asse del collettore e parte dei tubi di ciascuna bandiera è fissata lungo un asse, parte - lungo l'altro . In questo caso il passo tra i tubi del fascio convettivo sfalsato in senso trasversale non può essere inferiore a due diametri di tubo, il che non consente di ridurre l'ingombro della superficie riscaldante convettiva.
Il risultato tecnico del modello di utilità rivendicato è quello di ridurre i gradini tra i tubi nella direzione trasversale del movimento dei gas, il che consente, a parità di dimensioni del pacco convettivo, di aumentare la superficie riscaldante totale, e, inoltre, aumenta la velocità dei gas che passano, il che aumenta l'intensità del trasferimento di calore.
Il risultato tecnico specificato è ottenuto dal fatto che nella superficie riscaldante convettiva contenente una trave convettiva sfalsata formata da installato in verticale
collettori con bandierine opposte realizzate con tubi a forma di U, in cui i tubi di ciascuna bandierina sono collegati a collettori verticali in modo che i centri dei loro fori si trovino su due assi paralleli all'asse del collettore, secondo l'utilità proposta modello, i punti di raccordo delle estremità di ingresso dei tubi ad U di ciascuna bandiera sono sequenzialmente interfogliati lungo gli assi, mentre le estremità di ingresso e uscita di ciascun tubo sono collegate al collettore su assi diversi.
I disegni proposti spiegano l'essenza della proposta. La figura 1 mostra una vista generale della superficie riscaldante convettiva, figura 2 e 3 - la stessa, rispettivamente, nella sezione A-A e B-B.
La superficie riscaldante convettiva (Fig.1-3) contiene una trave convettiva sfalsata formata da bandierine 1 costituite da tubi ad U 2 collegati a collettori verticali 3. Tubi ad U 2 di ciascuna banderuola 1 sono collegati ad un collettore verticale 3 quindi che i centri i loro fori si trovino su due assi paralleli all'asse del collettore verticale 3. I punti di collegamento delle estremità di ingresso dei tubi a forma di U 2 di ciascuna bandiera 1 si alternano lungo gli assi, mentre le estremità di ingresso e di uscita di ogni tubo 2 sono collegati al collettore 3 su assi diversi. In tal modo i tubi ad U 2 risultano incrociati uno sopra l'altro, il che consente di ridurre la distanza tra i centri dei fori di collegamento dei tubi 2 al collettore 3 e, di conseguenza, i gradini tra i tubi del fascio convettivo sfalsato in direzione trasversale.
Il dispositivo funziona come segue.
Il mezzo di lavoro entra nei collettori 3 e viene distribuito attraverso i tubi ad U 2 delle bandierine 1 della superficie riscaldante convettiva.
I gas caldi lavano trasversalmente i tubi 2, mentre a causa del passo ridotto tra i tubi 2, che prevedeva una disposizione più densa dei tubi in un fascio convettivo sfalsato, la velocità dei gas aumenta. riscaldato spazio di lavoro entra nei collettori 3 e viene scaricato dalla superficie riscaldante convettiva.
Il progetto proposto della superficie riscaldante ha ridotto rispetto al prototipo i passaggi tra i tubi del fascio convettivo sfalsato nella direzione del movimento trasversale dei gas. Lo schema di collegamento dei tubi ad U di ciascuna bandiera con un collettore consente, a parità di dimensioni del pacco convettivo, di aumentare la superficie riscaldante totale, nonché di aumentare la velocità del gas nella superficie riscaldante convettiva, aumentando così la intensità del trasferimento di calore.
Formula del modello di utilità
Una superficie riscaldante convettiva contenente una trave convettiva sfalsata formata da bandierine contrapposte installate in collettori verticali, costituite da tubi a forma di U, e i tubi di ciascuna bandiera sono collegati a collettori verticali in modo che i centri dei loro fori si trovino su due assi parallela all'asse del collettore, caratterizzata dal fatto che i punti di collegamento delle estremità di ingresso dei tubi ad U di ciascuna bandiera si alternano lungo gli assi, mentre le estremità di ingresso e di uscita di ciascun tubo sono collegate al collettore su assi diversi.
Categoria K: Installazione caldaia
Superfici riscaldanti
Il sistema tubo-tamburo di una caldaia a vapore è costituito da superfici riscaldanti radianti e convettive, fusti e camere (collettori). Per le superfici riscaldanti radiative e convettive vengono utilizzati tubi senza saldatura, realizzati in acciaio al carbonio di qualità 10 o 20 (GOST 1050-74**).
Le superfici radianti sono costituite da tubi disposti verticalmente in una fila lungo le pareti (schermi laterali e posteriori) o nel volume della camera di combustione (schermo anteriore).
A basse pressioni del vapore (0,8 ... 1 MPa), oltre il 70% del calore viene speso per la vaporizzazione e solo il 30% circa per riscaldare l'acqua a ebollizione. Le superfici di riscaldamento delle radiazioni non sono sufficienti per far evaporare una determinata quantità di acqua, quindi alcuni dei tubi dell'evaporatore sono posti in condotti del gas convettivi.
Le superfici riscaldanti della caldaia sono dette convettive, ricevendo calore principalmente per convezione. Le superfici evaporative convettive sono solitamente realizzate sotto forma di più file di tubi, fissate con le estremità superiore e inferiore nei fusti o nelle camere della caldaia. Questi tubi sono chiamati il pacco caldaia. Le superfici riscaldanti convettive includono anche un surriscaldatore, un economizzatore d'acqua e un riscaldatore d'aria.
Surriscaldatore - un dispositivo per aumentare la temperatura del vapore al di sopra della temperatura di saturazione corrispondente alla pressione nella caldaia. Il surriscaldatore è un sistema di serpentine collegate all'ingresso del vapore saturo al tamburo della caldaia e all'uscita - alla camera del vapore surriscaldato. La direzione del movimento del vapore nelle bobine del surriscaldatore può coincidere con la direzione del movimento del flusso di gas - un circuito a flusso diretto - o essere opposto ad esso - un circuito in controcorrente.
Riso. 1. Sistema di tubazioni di una caldaia a vapore: 1, 19 - tamburo superiore e inferiore, 2 - uscita vapore, 3 - valvola di sicurezza, 4 - alimentazione dell'acqua di alimentazione, 5 - manometro, 6 - colonna indicatore dell'acqua, 7 - spurgo continuo, 8 - tubi di scarico dello schermo anteriore, 9 - tubi di scarico dello schermo laterale, 10 - schermo anteriore, 11, 14 - telecamere dello schermo laterale nuovo , 12 - drenaggio ( spurgo intermittente) 13 - camera dello schermo anteriore, 15, 17 - schermi laterali e posteriori, 16 - telecamera dello schermo posteriore, 18 - tubi di scarico del lunotto posteriore 20 - spurgo tamburo inferiore, 21 - fascio tubiero convettivo
Riso. 2. Schemi per l'accensione del surriscaldatore:
a - flusso diretto, b - controcorrente, c - misto
In schema misto il movimento di gas e vapore (Fig. 2, c), il più affidabile nel funzionamento, le batterie di ingresso (lungo il vapore), in cui si osservano i maggiori depositi di sale, e le batterie di uscita con vapore di massima temperatura sono assegnate a la regione di temperature moderate.
In un surriscaldatore verticale convettivo, il vapore saturo proveniente dal tamburo della caldaia viene fornito alle bobine del primo stadio 6, collegate secondo lo schema di controcorrente, riscaldato in esse e inviato al regolatore di surriscaldamento - desurriscaldatore. Il surriscaldamento del vapore ad una temperatura predeterminata avviene nelle serpentine del secondo stadio, collegate secondo un circuito misto.
Nella parte superiore, le bobine del surriscaldatore sono sospese dalle travi del soffitto della caldaia e nella parte inferiore hanno dispositivi di fissaggio a distanza - strisce 7 e pettini 8. Le bobine sono fissate alla camera intermedia (surriscaldatore) e alla camera del vapore surriscaldato mediante saldatura.
Le camere del surriscaldatore sono realizzate con tubi in acciaio con un diametro di 133 mm e bobine; 9 - da tubi d'acciaio con un diametro di 32, 38 o 42 mm con pareti spesse 3 o 3,5 mm. A una temperatura delle pareti del tubo delle superfici riscaldanti fino a 500 ° C, il materiale per le bobine e le camere (collettori) è acciaio al carbonio di alta qualità di grado 10 o 20. L'ultimo surriscaldatore si avvolge nel corso del vapore, che operano a una temperatura della parete del tubo superiore a 500 ° C, sono realizzati con acciai legati 15XM, 12X1MF.
Il regolatore di surriscaldamento, in cui entra il vapore dopo il surriscaldatore, è un sistema di serpentine in acciaio con un diametro di 25 o 32 mm, installate in una cassa di acciaio e formanti due circuiti: sinistro e destro. L'acqua di alimentazione viene pompata attraverso le serpentine nella quantità necessaria per raffreddare il vapore di un dato valore. Il vapore lava le bobine dall'esterno.
Economizzatore: un dispositivo riscaldato dai prodotti della combustione del combustibile e progettato per il riscaldamento o l'evaporazione parziale dell'acqua che entra nella caldaia. In base alla progettazione, gli economizzatori d'acqua sono suddivisi in serpentine in acciaio e nervature in ghisa.
Gli economizzatori a serpentina in acciaio sono utilizzati per caldaie che funzionano a pressioni superiori a 2,3 MPa. Sono diverse sezioni realizzate in bobine di acciaio con un diametro di 28 o 32 mm con pareti spesse 3 o 4 mm. Le estremità dei tubi delle serpentine sono saldate in camere con un diametro di 133 mm poste all'esterno del rivestimento della caldaia.
Per la natura del lavoro, gli economizzatori a bobina d'acciaio sono tipi non bollenti e bollenti. Negli economizzatori di tipo non bollente, l'acqua di alimentazione non viene riscaldata fino al punto di ebollizione, ovvero non vi è vaporizzazione in essi. Gli economizzatori di tipo bollente consentono l'ebollizione e la parziale vaporizzazione dell'acqua di alimentazione. Dallo schema elettrico degli economizzatori di tipo non bollente e bollente, si può vedere che l'economizzatore di tipo bollente non è separato dal tamburo della caldaia dispositivo di chiusura e rappresenta un tutto unico con la caldaia.
Gli economizzatori nervati in ghisa utilizzati per le caldaie a bassa pressione sono costituiti da tubi alettati in ghisa con alette quadrate. I tubi in ghisa sono assemblati in gruppi e interconnessi da rulli in ghisa con flange. L'acqua di alimentazione scorre verso l'alto attraverso il sistema di tubazioni verso i fumi. Per pulire i tubi alettati da cenere e fuliggine, i ventilatori sono installati tra i singoli gruppi di tubi.
Riso. 3. Surriscaldatore verticale convettivo di una caldaia a vapore di media potenza: 1 - tamburo, 2 - camera di vapore surriscaldata, 3 - camera intermedia che funge da regolatore di surriscaldamento del vapore, 4 - trave, 5 - sospensione, 6. 9 - bobine, 7 -barra, 8 - pettine
Riso. 4. Regolatore di surriscaldamento: 1, 12 - camere di uscita e ingresso dell'acqua, 2 - raccordo, 3 - flangia con coperchio, 4 - tubi di alimentazione del vapore, 5 - supporti, 6 - alloggiamento, 7 - tubi di uscita del vapore, 8 - vasca di metallo , 9 - scheda remota, 10 - bobine, 11 - involucro
Vantaggi degli economizzatori in ghisa: maggiore resistenza ai danni chimici e costo inferiore rispetto a quelli in acciaio. Tuttavia, negli economizzatori in ghisa, a causa della fragilità del metallo, il vapore non è consentito, quindi possono essere solo di tipo non bollente.
Gli economizzatori d'acqua in acciaio e ghisa nelle moderne caldaie sono realizzati sotto forma di blocchi; vengono forniti assemblati.
Riscaldatore d'aria - un dispositivo per riscaldare l'aria con prodotti della combustione del carburante prima di fornirla al forno della caldaia, costituito da un sistema di tubi diritti, le cui estremità sono fissate in piastre tubiere, un telaio e una guaina metallica. I riscaldatori d'aria sono installati nella canna fumaria della caldaia dietro l'economizzatore - layout monostadio o in un "taglio" - layout a due stadi.
Il tamburo della caldaia è un cilindro realizzato in acciaio speciale per caldaie 20K o 16GT (GOST 5520-79 *), con fondi sferici alle estremità. Su uno o entrambi i lati del tamburo sono presenti tombini di forma ovale. I tubi schermati, convettivi, discendenti e di uscita del vapore sono fissati al tamburo mediante svasatura o saldatura.
Riso. 5. Sezione economizzatore: 1.2 - camere di ingresso e uscita dell'acqua, 3 - gambe di supporto, 4 - batterie, 5 - trave di supporto
Riso. Fig. 6. Schemi per l'accensione di economizzatori di tipo non bollente (a) e bollente (b): 1 - valvola, 2 - valvola di ritegno, 3.7 - valvole per l'alimentazione della caldaia attraverso e oltre l'economizzatore, 4 - valvola di sicurezza, 5 - camera di ingresso, 6 - economizzatore, 8 - tamburo della caldaia
I fusti delle caldaie di piccola e media potenza sono prodotti con un diametro da 1000 a 1500 mm e uno spessore della parete da 13 a 40 mm, a seconda della pressione di esercizio. Ad esempio, lo spessore delle pareti dei fusti delle caldaie del tipo DE, funzionanti a una pressione di 1,3 MPa, è di 13 mm e per le caldaie funzionanti a una pressione di 3,9 MPa, 40 mm.
All'interno del tamburo sono posizionati dispositivi di alimentazione e separazione, nonché un tubo per il soffiaggio continuo. Raccordi e tubazioni ausiliarie sono collegati a raccordi saldati al tamburo. Il tamburo, di regola, è fissato sul telaio della caldaia con due cuscinetti a rulli, che svolgono il suo libero movimento quando riscaldati.
Riso. 7. Economizzatore monocolonna a blocco: 1 - blocco, 2 - soffiante, 3 - collettore (camera), 4 - cavo di collegamento, 5 - tubo
Dilatazioni termiche Il sistema tubo-tamburo della caldaia è fornito dalla progettazione dei supporti dei tamburi e delle camere. Il tamburo inferiore e le camere (collettori) degli schermi della caldaia hanno supporti che consentono loro di muoversi su un piano orizzontale ed escludono il movimento verso l'alto. E l'intero sistema di tubazioni della caldaia, insieme al tamburo superiore, basato sul sistema di tubazioni, può spostarsi verso l'alto solo durante l'espansione termica.
In altre caldaie di media potenza, i supporti delle camere superiori e dei tamburi sono fissati sul piano verticale.
Riso. 8. Riscaldatore ad aria: 1.3 - piastre tubiere superiore e inferiore, 2 - tubo, 4 - telaio, 5 - guaina
Riso. 9. La disposizione dell'albero convettivo: a - monostadio, 6 - bistadio; 1 - riscaldatore d'aria, 2 - economizzatore d'acqua, 3.7 - economizzatori d'acqua rispettivamente del secondo e del primo stadio. 4 - trave di supporto dell'economizzatore dell'acqua raffreddata, 5.9 - riscaldatori ad aria del secondo e primo stadio, rispettivamente, 6 - trave di supporto del riscaldatore ad aria, 8 - compensatore, 10 - colonna del telaio
Riso. 10. Supporto rullo del tamburo della caldaia: 1 - tamburo, 2 - fila superiore di rulli, 3 - fila inferiore di rulli, 4 - cuscino di supporto fisso, 5 - trave del telaio
In questo caso i tubi radianti, insieme alle camere inferiori, si muovono verticalmente verso il basso. Le camere inferiori sono impedite dai movimenti trasversali da supporti di guida, che consentono solo il movimento verticale delle camere. Affinché i tubi di radiazione non escano dal piano dello schermo, tutti i tubi sono inoltre fissati su più livelli di altezza. Il fissaggio intermedio dei tubi dello schermo in altezza, a seconda della costruzione del rivestimento, è fisso, collegato al telaio o mobile, sotto forma di cinghie di irrigidimento. Il primo tipo di fissaggio viene utilizzato per il rivestimento, in base alla fondazione o al telaio della caldaia, il secondo - per il rivestimento dei tubi.
Il libero movimento verticale del tubo quando è fissato al telaio della caldaia è fornito da un'intercapedine nella staffa saldata al tubo. L'asta, fissata rigidamente nel telaio, esclude l'uscita del tubo dal piano dello schermo.
Riso. Fig. 11. Fissaggio dei tubi delle superfici riscaldanti al telaio, assicurandone il movimento: a - verticalmente, b - orizzontalmente; 1 - staffa, 2 - tubo, 3 - nervatura di protezione, 4 - asta, 5 - parte annegata, 6 - cinghia di irrigidimento
- Superfici riscaldanti
