Процесс получения пара в котлах с естественной циркуляцией

    Замкнутую систему, состоящую из барабана, опускных труб, коллектора и испарительных поверхностей, по которой много­кратно движется рабочее тело, принято называть контуром цир­куляции, а движение воды в нем — циркуляцией.

    Движение ра­бочей среды, обусловленное только различием веса столбов воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных, называют естественной циркуляцией, а паровой котел — барабанным с есте­ственной циркуляцией(рис.2, а).

    При большем давлении из-за малой разности плотностей пароводяной смеси и воды устойчивое движение рабочей среды в циркуляционном кон­туре обеспечить трудно. Если движение среды в циркуляционном контуре создается насосом (7) (см. рис.2, б), то циркуляция назы­вается принудительной, а паровой котел — барабанным с прину­дительной циркуляцией.

    Для повышения надежности циркуляции на барабанных котлах повышенного давления (17–18 МПа) применяют принудительное движение пароводяной смеси в топочных экранах (рис. 2, б). Как видно из приведенных схем, котел с принудительной циркуляцией отличается от котла с естественной циркуляцией (рис.2, а) наличием насоса для котловой воды.

В прямоточных котлах(2, в), которые не имеют барабана, а контур разомкнут, превращение воды в пар происходит за один проход нагревателя, и кратность циркуляции равняется единице.

Конструкция прямоточного котла – водотрубная, подаваемая питательная вода нагревается за один проход по трубам. Если это паровой котел, то вода превращается в пар без выделенного парового пространства. Прямоточные паровые котлы не имеют аккумулирующих (накопителей) объемов для пара и воды.

    В барабанных котлах с принудительной циркуляцией движение воды и пароводяной смеси (рис.2,б) осуществляется с помощью циркуляционного насоса (ЦН), движущий напор которого рассчитан на преодоление сопротивления всей системы.

Рисунок 2 – Схемы движения воды и водяного пара.

а – естественная циркуляция; б – многократная принудительная циркуляция; в – прямоточное движение; Б – барабан; ИСП – испарительные поверхности; ПЕ – пароперегреватель, ЭК – водяной экономайзер; D_п – расход пара; D_п.в – расход питательной воды; ПН – питательный насос; ЦН – циркуляционный насос; НК – нижний коллектор; Q – подвод теплоты; ОП – опускные трубы; ПОД – подъемные трубы
    В прямоточных экранных котлах (рис.2, в) нет циркуляционного контура, нет многократной циркуляции, отсутствует барабан. Вода прокачивается по контуру котла питательным насосом (ПН) через экономайзер (ЭК), испарительные поверхности (ИСП) и пароперегреватель (ПЕ), включенные последовательно. Прямоточные котлы используют воду более высокого качества (дистиллат). Вся вода, поступающая в испарительный тракт (ИСП), на выходе из него полностью превращается в пар.   

    Испарительная поверхность котла –это трубчатая поверхность нагрева, в которой осуществляется испарение воды за счёт теплоты дымовых газов.
    Котельные агрегаты паропроизводительностью от 50 до 220 т/ч на давление 3,92 ч 13,7 МН/м²выполняют только в виде барабанных, работающих с естественной циркуляцией воды.
    Агрегаты паропроизводительностью от 250 до 640 т/ч на давление 13,7 МН/м² выполняют и виде барабанных, и экранных прямоточных.

Контрольные вопросы:

1. Где начинается подогрев питательной воды?

2. Где находится и что собой представляет конвективный газоход?

3. Какие трубы называются обогреваемыми и какие опускными?

4. Принцип работы котлов с естественной циркуляцией.

5. Какую систему называют контуром циркуляции?

6. Принцип работы котлов с принудительной циркуляцией.

7. Принцип работы прямоточных котлов?

8. Что называется испарительной поверхностью?

9. Назначение экономайзера, пароперегревателя, топки и воздухоподогревателя.