Котлы с многократной принудительной циркуляцией

Котлы с МПЦ появились в результате попыток дальнейшего усовершенствования схем прямоточных котлов и котлов с ПЦ МК, стремления увеличить надежность работы этих типов котлов и снизить требования, предъявляемые к качеству питательной воды.

Характерной особенностью котлов с МПЦ (рис. 14) является наличие коллектора-сепаратора, имеющего размеры, сопоставимые с размерами паровых коллекторов котлов с ЕЦ.

Питательный насос подает питательную воду в раздающий коллектор экономайзера. После предварительного подогрева в экономайзере питательная вода собирается в сборно-смесительном коллекторе и по перепускной трубе поступает в коллектор-сепаратор. Здесь подогретая питательная вода смешивается с находящейся в сепараторе котловой водой и насосом многократной принудительной циркуляции НМПЦ подается в раздающий коллектор испарительной части котла. Проходя по экранным и конвективным поверхностям нагрева испарительного пучка труб, вода частично испаряется и образовавшаяся пароводяная смесь с паросодержанием 12 ÷ 15 % поступает обратно в коллектор-сепаратор. В коллекторе-сепараторе из образовавшейся пароводяной смеси происходит разделение паровой и водяной фаз (сепарация). Отсепарированный пар из коллектора-сепаратора частично отбирается на потребители в виде насыщенного пара −, а большей частью по перепускным трубам направляется в раздающий коллектор пароперегревателя. В витках пароперегревателя происходит перегрев пара, и перегретый пар собирается в выходном коллекторе котла, откуда через главный стопорный клапан поступает на потребители.

Насос многократной принудительной циркуляции создает избыточный напор 0,2 ÷ 0,3 МПа, необходимый для преодоления гидравлического сопротивления парообразующей части. Его производительность в 4 ÷ 10 раз больше паропроизводительности котла. Включение насоса в контур циркуляции дает возможность значительно увеличить скорость воды в трубах испарительной части (до 2 ¸ 2,5 м/с на полной нагрузке) и значительно улучшить надежность циркуляции по сравнению с котлами с естественной циркуляцией.

Котлы с МПЦ по габаритам и весу занимают промежуточное положение между прямоточными котлами и котлами с ЕЦ. Наличие сепаратора, организованная продувка и применение НМПЦ позволяют проводить качественную сепарацию пара и значительно уменьшить отложения солей внутри испарительных и пароперегревательных поверхностей нагрева.

Наиболее уязвимым элементом котлов с МПЦ является насос многократной принудительной циркуляции, работающий в очень тяжелых условиях: практически в кипящей воде при больших ее расходах. Даже незначительное снижение давления во входном патрубке насоса может привести к возникновению и развитию кавитации, срыву подачи воды в испарительную часть котла и, соответственно, к выходу котла из строя.

Котлы с МПЦ, по сравнению с прямоточными котлами и котлами с принудительной циркуляцией малой кратности, обладают следующими преимуществами:

- большой объем коллектора-сепаратора позволяет осуществить эффективную сепарацию пара и уменьшить унос солей в пароперегреватель, паропроводы и проточные части турбин (улучшить качество пара);

- испарительная и пароперегревательная части котла надежно разъединены между собой коллектором-сепаратором;

- наличие сепаратора, как водяной емкости, облегчает задачу автоматизации котла и позволяет получать одновременно перегретый и насыщенный пар.

Паровые котлы с принудительной циркуляцией (прямоточные, ПЦ МК и МПЦ) являются наиболее перспективными для применения в судовых котельных установках, но в настоящее время в качестве главных котлов практически не используются. Сложности, связанные с автоматизацией и повышенным качеством питательной воды, позволяют их использовать только в роли вспомогательных утилизационных котлов для выработки пара за счет использования энергии выхлопных газов дизельных или газотурбинных установок (т.е. в условиях относительно небольших температур газов).