История развития парового котла

Упоминания о паровом котле как о парогенераторе, отделённом от топки, встречаются в работах учёных: Делла Порта (1601), С.де Ко (1615),
Э.С. Вустера (1663). Однако промышленное применение парового котла началось на рубеже 17-18 века, в связи с бурным развитием промышленности. Ранние конструкции парового котла по форме напоминали шар, изготовленный из меди или чугуна.

Одним из первых «настоящих» паровых считают котёл Д. Папена
(1680 г). Развитие парового котла шло по двум направлениям: увеличения числа потоков газов (газотрубные) и увеличения числа потоков воды и пара (водотрубные) (см. рисунок 1.4). Газотрубные котлы отличались от цилиндрических - относительно малыми размерами и высоким КПД (до 60 %), при этом D=1-5 т/ч, и Р_б=1,5-1,8 МПа. Поэтому газотрубные котлы сохранились только на транспортных установках (паровозы, пароходы), а из стационарных установок они полностью вытеснены водотрубными котлами.

Развитием цилиндрического котла стала серия водотрубных котлов,
которые характеризуются применением тепловоспринимающей поверхности, выполненной в виде большого числа труб (d=60¸80 мм), находящихся непосредственно в потоке горячих газов (см. рисунок 1.5, в÷к). В результате значительно возросли паропроизводительность и давление насыщенного пара.

В вертикально - водотрубном котле (см. рисунок 1.5, и, к) получение перегретого пара происходит в змеевиковой поверхности пароперегревателя, а сжигание топлива осуществляется во взвешенном состоянии в топочной камере, все стены которой закрыты вертикальными трубами (где нагревается и частично испаряется вода при высоком давлении).

В конструкции такого котла в опускном газоходе после выхода из теплообменной парообразующей трубной поверхности впервые установлена трубная змеевиковая поверхность для подогрева поступающей в барабан воды - экономайзер. Для улучшения сжигания топлива воздух подогре-вается в опускном газоходе котла в поверхности воздухоподгревател,.

Дальнейшим развитием типов паровых котлов явилось создание прямоточных котлов (см. рисунок 1.5, л,м), в которых нет четкой границы между экономайзерной, испарительной и перегревательной поверхностями.

1-барабан; 2-колосниковая решётка; 3-жаровая труба; 4-дымогарная труба;
5-сборная камера; 6-пароперегреватель; 7-водяной экономайзер; 8 - воздухоподогреватель;
9 - газоход.

 

а)-цилиндрический; б)- батарейный; в) - жаротрубный; г) - жаротрубно-дымогарный;
д) - камерный горизонтально-водотрубный; е) - камерный горизонтально-водотрубный
(В.Г. Шухова); ж) - двухсекционный горизонтально-водотрубный («морской»);
з) - вертикально - водотрубный с гнутыми трубами; u) - вертикально-водотрубный с
П-образной компоновкой; к) - вертикально-водотрубный с Т-образной компоновкой;
л) - прямоточный (Л. К. Рамзина); м) - прямоточный котёл ТПП-210А.

Рисунок 1.5 - Схема развития типов котлов

1.5 Основные определения и термины

Котельная установка (далее КУ) - это комплекс устройств, предназначенных для получения пара или горячей воды.

Паровой котел - это техническое сооружение, в котором для получения пара требуемых параметров используют теплоту выделяющегося при сгорании органического топлива. Паровой котел представляет собой систему теплообменников для производства пара из непрерывно поступающей в него воды путем использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива, которое подается в топку вместе с необходимым для горения воздухом.

Основными элементами парового котла являются теплообменные поверхности нагрева, предназначенные для передачи теплоты от образующихся при сжигании топлива газообразных продуктов сгорания (теплоносителя) к воде, пароводяной смеси, пару или воздуху, называемым рабочим теплом.

По происходящим процессам преобразования рабочего тела различают нагревательные (экономайзер, воздухоподогреватель), испарительные и паронагревательные поверхности нагрева.

Поступающая в паровой котел вода, как правило, недогрета до кипения и называется питательной водой. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, испаряется, а выделившийся из кипящей (котловой) воды насыщенный пар перегревается до заданной температуры. При этом теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) или конвекцией.

В соответствии с этим различают поверхности нагрева: радиационные, получающие теплоту от продуктов сгорания в основном за счет их излучения; конвективные, получающие теплоту от продуктов сгорания преимущественно конвекцией; радиационно-конвективные (полурадиационные), получающие теплоту излучением и конвекцией примерно в равных количествах.

Для нормальной работы котла требуется обеспечить подачу, подготовку и сжигание топлива, подачу окислителя (воздуха) для горения, а также очистку и удаление образующихся продуктов сгорания - дымовых газов, золы и шлака (при сжигании твердого топлива и т.д.).

Вспомогательное оборудование, предназначенное для этих целей, включает:

- систему пылеприготовления;

- тягодутьевые устройства;

- золоулавливающее и шлакозолоудаляющее оборудование;

- водоподготовительные;

- питательные установки.

Для удобства рассмотрения схемы котельной установки целесообразно представить ее в виде отдельных трактов соответствующего назначения: топливный, пароводяной, газовоздушный (см. рисунок 1.6).

 

Рисунок 1.6 – Функциональные узлы котельных установок

Лекция

Классификация паровых котлов. Компоновка паровых котлов. Основные параметры паровых котлов. Типы и конструктивные схемы.