зачем нужен фестон в котле

ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА

Испарительные поверхности – поверхности парового котла, в которых происходит испарение воды, а часто и догрев воды до температуры кипения. Это котельные пучки труб, омываемые горячими топочными газами, фестон на выходе газов из топки, представляющий собой полурадиационную поверхность, настенные топочные экраны с радиационным обогревом.

Фестон как испарительная поверхность нагрева может быть выполнен в виде небольшого трубного пучка, включенного в цикл естественной циркуляции котла. Особенностью каждого фестона является разрядка его труб (фестонирование) с целью создания свободного прохода для топочных газов и летучей золы и предохранения труб от сплошного зашлаковывания. В этом смысле роль фестона могут выполнять и змеевики пароперегревателя, которые подвергаются фестонированию на входе газов в перегреватель.

В парогенераторах с низкими параметрами пара (Р = 1,3-2,1 МПа, t = 250 °С) и малой мощностью оказываются необходимыми конвективные поверхности нагрева, в которых передается до 30 % тепла, требуемого для испарения воды. В парогенераторах с естественной циркуляцией при средних параметрах пара Р = 3,93 МПа, и t = 450 °С для обеспечения дополнительной парообразующей поверхности нагрева также применяют испарительные конвективные пучки. В парогенераторах с естественной циркуляцией, вырабатывающих пар высоких параметров Р > 9,81 МПа, t > 500 °С, количество тепла, используемого на парообразование, значи-тельно снижается и тепловосприятие экранов оказывается достаточным для испарения воды.

На рис. 40 показаны испарительные поверхности нагрева. Основной испарительной поверхностью нагрева в современных парогенераторах являются экраны, расположенные в топочной камере.

Рис. 40. Испарительные поверхности нагрева:

а – котельного пучка труб; б – настенного топочного экрана;

в – фестона; 1 – верхний барабан котла; 2 – нижний барабан котла;

3 – опускной пучок труб; 4 – подъемный испарительный пучок;

5 – подвод питательной воды; 6 – вывод насыщенного пара из

барабана к пароперегревателю; 7 – путь горячих топочных газов;

8 – фестон; 9 – нижний коллектор заднего экрана; 10 – испарительные

подъемные трубы экрана; 11 – промежуточный коллектор экрана;

12 – верхний коллектор экрана; 13 – смесеотводящие трубы заднего

экрана и фестона; 14 – обогрев экрана факелом горящего топлива

На рис. 41 показана схема экранов барабанного парогенератора среднего давления с топкой для сжигания пылевидного топлива с сухим шлакоудалением. Экраны представляют собой ряд панелей с параллельно включенными вертикальными подъемными трубами, соединенными между собой коллекторами. Часть подъемных экранных труб введена непосредст-венно в барабан парогенератора. Отдельные секции экранов присоединены к барабану через коллектор и соединительные трубы.

Рис. 41. Схема экранов барабанного парогенератора среднего давления:

1 – фронтовой экран; 2 – опускные трубы; 3 – потолочные трубы;

4 – отводящие трубы; 5 – фестон; 6 – задний экран; 7 – боковые

экраны; 8 – разводка труб в месте расположения амбразур;

9 – каркас; 10 – холодная воронка; 11 – опорный крюк; 12 – полка;

13 – плавник; 14 – натяжной крюк

Вода из барабана подводится в нижние коллекторы экранов опускными трубами, вынесенными за пределы обмуровки топки. Каждая панель экранов имеет независимый контур циркуляции, что обеспечивает дифференцированное питание их водой в соответствии с тепловой нагрузкой каждой панели. В месте выхода продуктов сгорания из топки экран, расположенный на задней ее стенке, образует трехрядный фестон, наличие которого обеспечивает затвердевание расплавленных частиц золы, не охлажденных в топке, что исключает шлакование пароперегревателя, размещенного за топкой. Подъемные трубы экранов выполняются без горизонтальных участков, с минимальным количеством изгибов в местах расположения горелок, амбразур, лазов и пр.

Испарительные радиационные поверхности нагрева котла размещают в топочной камере (в радиационной шахте), а конвективные – в послетопочных газоходах агрегата, т.е. в конвективной шахте. Радиационные поверхности нагрева представляют собой настенные экраны (рис. 42). Экраны, как правило, гладкотрубные, подвешены к каркасу агрегата (рис. 42а) для котлов всех систем с уравновешенной тягой (под разрежением). В энергетическом котлостроении широко применяются мембранные экраны из плавниковых труб или с вставками (рис. 42б, в).

Рис. 42. Типы экранирования:

а – гладкотрубный экран; б – с приваренными вставками;

в – плавниковый; г – гладкотрубный футерованный;

д – мембранный футерованный; 1 – труба; 2 – слой огнеупорный;

3 – слой тепловой изоляции; 4 – обмуровка; 5 – вставка стальная

прямоугольная; 6 – плавниковая труба; 7 – шипы специальные;

8 – огнеупорная набивка (карборунд); 9 – хромитовая масса

При необходимости сжигания твердого топлива при высокой темпе-ратуре ( > 1500 °С) тепловосприятие экранов искусственно снижают, для чего экраны выполняют футерованными (ошипованными), (рис. 42г, д) – к трубе приваривают стальные шипы диаметром 10-12 и высотой 15-20 мм, которые служат проводниками теплоты и каркасом для крепления карбидокремниевой огнеупорной набивной массы, в несколько раз уменьшающей тепловосприятие экрана, что необходимо для поддержания высокой температуры топки. Футерованные экраны устанавливают в зонах интенсивного горения топлива, в циклонных топках и в зажигательных поясах в районе горелок при сжигании слабореакционных топлив.

Конвективные испарительные элементы в мощных агрегатах высоких давлений практически отсутствуют из-за снижения теплоты парообразования. Для котлов средних, а особенно низких давлений, где теплота испарения значительна, конвективные испарительные поверхности изготавливаются в виде многотрубных пучков, которые при этом выполняют также функции экономайзеров, догревая воду от t_п.в до t’. С ростом рабочего давления размеры пучков кипятильных труб уменьша-ются и при давлениях 10 МПа превращаются в небольшой разреженный фестонный пучок на выходе газов из топки. Наружный диаметр кипятильных труб 83 мм для средних давлений, 76 или 60 мм для высоких давлений и для агрегатов с принудительной циркуляцией от 42 до 32 мм.

Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 2799 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Введение

Учебное пособие «Котельные установки и парогенераторы» написано в соот­ветствии c программой одноименной учебной дисциплины по специальности 140104 (100700) «Промышленная теплоэнергетика».

Основную направленность содержания настоящего учебника авторы видят в раскрытии и анализе рабочих процессов, протекающих в энергетических котлах, что соответствует характеру подготовки специалистов как инженеров эксплуатационно – наладочного профиля.

В учебном пособии приводится общее устройство парового котла и раскрывается современное конструктивное выполнение его поверхностей нагрева, позво­ляющее показать характер аэродинамических, гидравлических, механических и физико – химических процессов в различ­ных элементах котла.

Раздел, связанный с котельным топливом и технологией его сжигания, изложен в несколько сокращенном объеме в части подготовки топлив к сжиганию, поскольку в учеб­ном плане эти вопросы изучаются в дисциплине «Топливо и теория горения». Основное внимание уделено организации сжигания, конструкции топочных устройств и экономичности работы парового котла.

В учебном пособии отсутствует раздел, связанный с методикой теплового и аэродинамического расчета элементов котельного агрегата, так как эти вопросы изложены в учебном пособии С.Н. Смородина, А.Н. Иванова «Тепловой и аэродинамический расчеты котельных установок».

Учебное пособие сопровождается большим числом иллюстраций и принципиальных схем для лучшего усвоения материала.

1. Основные термины и определения

В котельной технике применяют следующие термины и определения:

Котел – устройство, в котором для получения пара или нагрева воды с давлением выше атмосферного, потребляемых вне этого устройства, используется теплота, выделяющаяся при сгорании органического топлива, а также теплота отходящих газов. Котел состоит из топки, поверхностей нагрева, каркаса, обмуровки. В котел могут также входить: пароперегреватель, поверхностный экономайзер и воздухоподогреватель.

Котельная установка – совокупность котла и вспомогательного оборудования, включающего: тягодутьевые машины, сборные газоходы, дымовую трубу, воздухопроводы, насосы, теплообменные аппараты, автоматику, водоподготовительное оборудование.

Топка (топочная камера) – устройство, предназначенное для преобразования химической энергии топлива в физическую теплоту высокотемпературных газов с последующей передачей теплоты этих газов поверхностям нагрева (рабочему телу).

Поверхность нагрева – элемент котла для передачи теплоты от факела и продуктов сгорания теплоносителю (вода, пар, воздух).

Радиационная поверхность – поверхность нагрева котла, получающая теплоту в основном излучением.

Конвективная поверхность – поверхность нагрева котла, получающая теплоту в основном конвекцией.

Экраны – поверхности нагрева котла, расположенные на стенках топки и газоходов и ограждающие эти стенки от воздействия высоких температур.

Фестон – испарительная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Назначение фестона заключается в организации свободного выхода из топки топочных газов в поворотный горизонтальный газоход.

Барабан – устройство, в котором осуществляется сбор и раздача рабочей среды, обеспечение запаса воды в котле, разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для этой цели используются размещенные в нем паросепарационные устройства.

Котельный пучок – конвективная поверхность нагрева котла, представляющая собой группу труб, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Пароперегреватель – устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле.

Экономайзер – устройство для предварительного нагрева воды продуктами сгорания до подачи ее в барабан котла.

Воздухоподогреватель – устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания до подачи его в горелки.

Источник

Котел

Использование: в котельной технике, в частности, в передвижных котельных установках. Сущность изобретения: спинки 3, 8 П-образных экранов топки 1 расположены оппозитно. Спинка 8 выполнена в виде фестона, посредством которого топка 1 сообщена с конвективным газоходом 2. Продукты сгорания на фестоне интенсивно охлаждаются, унос сепарируется. Это снижает габариты топки 1 и металлоемкость котла. При этом снижается уровень температур и их неравномерность по сечению газохода 2, что снижает эррозионный и коррозионный износ конвективной поверхности 13 котла и повышает его межремонтный период. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельной технике, в частности в передвижных котельных установках.

Известен котел, содержащий топку, обрамленную экранами и подключенную к конвективному газоходу.

Отсутствие фестона приводит к незащищенности первых рядов труб газохода от излучения факела, что обуславливает необходимость удлинения топки.

Известен котел, содержащий топку, обрамленную экранами из труб и подключенную через фестон к конвективному газоходу.

Экраны имеют различную конструкцию, что усложняет изготовление, увеличивает металлоемкость.

В качестве прототипа выбран котел, содержащий топку, обрамленную расположенными под прямым углом П-образными трубчатыми экранами и сообщенную с конвективным газоходом.

Наличие однотипных экранов упрощает изготовление, однако отсутствие фестона снижает надежность работы из-за неравномерности температур газов на входе в конвективный газоход, эрозионного и коррозионного износа первых рядов труб поверхности теплообмена конвективного газохода, что сокращает межремонтный период. Кроме того, из-за неравномерного температурного поля на входе конвективного газохода существенно снижена тепловая эффективность конвективного пучка, а расположение спинок обоих экранов по одну сторону от факела приводит к «затенению» наружной спинки одного из экранов спинкой другого экрана, что повышает металлоемкость котла.

Целью изобретения является снижение металлоемкости котла и повышение его межремонтного периода.

В котле, содержащем топку, обрамленную расположенными под прямым углом П-образными трубчатыми экранами и сообщенную с конвективным газоходом, поставленная цель достигается тем, что стенки указанных П-образных экранов расположены оппозитно, причем одна из них выполнена в виде фестона, посредством которого топка сообщена с конвективным газоходом.

В таком котле спинка одного из экранов, которая в прототипе работала с пониженной тепловой эффективностью, в предложенном устройстве является фестоном и поэтому работает с максимальной тепловой эффективностью, что снижает габариты топки и металлоемкость котла. При этом фестон выравнивает температурное поле перед конвективным газоходом и снижает эрозионный и коррозионный износ первых рядов труб поверхности нагрева конвективного газохода, что увеличивает межремонтный период котла.

Котел содержит топку 1, обрамленную расположенными под прямым углом П-образными трубчатыми экранами и сообщенную с конвективным газоходом 2. Один из П-образных экранов имеет спинку 3, образующую фронтовую стенку топки 1, и ветви 4, 5, образующие соответственно нижнюю и верхнюю стенки топки 1 и подключенные к коллекторам 6, 7. Второй из П-образных экранов имеет спинку 8, ветви 9, 10, образующие соответственно фестон, посредством которого топка 1 сообщена с конвективным газоходом 2, а также боковые стенки топки 1. Ветви 9, 10 подключены к коллекторам 11, 12. Спинки 3 и 8 экранов топки 1 расположены оппозитно. В конвективном газоходе 2 расположена конвективная поверхность 13 нагрева. Топка снабжена горелочным устройством 14.

Котел работает следующим образом.

При включенном горелочным устройстве 14 продукты сгорания последовательно проходят топку 1 и газоход 2, где охлаждаются, нагревая воду, проходящую по трубам П-образных экранов топки 1 и поверхности 13 газохода 2.

В таком котле продукты сгорания интенсивно охлаждаются на фестоне, образованном спинкой 8 одного из П-образных экранов топки 1. Это уменьшает габариты последней и снижает металлоемкость котла. При этом фестон сепарирует унос, снижает уровень температур продуктов сгорания и их неравномерность по сечению газохода 2, что снижает эрозионный и коррозионный износ первых рядов труб поверхности 13 нагрева и повышает межремонтный период котла.

Таким образом, применение изобретения позволит снизить металлоемкость и повысить межремонтный период котла.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1226874, кл. F 22 В 37/24, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 584150, кл. F 22 В 19/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР N 232984, кл. F 22 В 37/10, 1968.

КОТЕЛ, содержащий топку, обрамленную расположенными под прямым углом П-образными трубчатыми экранами и сообщенную с конвективным газоходом, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости и повышения межремонтного периода, спинки П-образных экранов расположены оппозитно, причем одна из них выполнена в виде фестона, посредством которого топка сообщена с конвективным газоходом.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Фестон

Расчет фестона сводится к определению температуры газов за ним, так как поверхность нагрева его и конструктивная характеристика определяются независимо при расчете топочной камеры. Число труб ( п) равно числу труб заднего экрана, длина труб фестона ( /) определяется очертанием топки и выходного окна. [31]

Количество фестонов п на участке борта в пределах угла а определяют по формуле и0 45а с округлением до большего целого числа. [32]

Под фестоном понимается поверхность с числом ряда труб не более четырех и с поперечным относительным шагом труб ег, 2 При расчете фестона температура газов за ним должна быть увязана с условием обеспечения надежной и безотказной работы перегревателя. [33]

Под фестоном понимается поверхность с числом ряда труб не более четырех и с поперечным относительным шагом труб т, 2 При расчете фестона температура газов за ним должна быть увязана с условием обеспечения надежной и безотказной работы перегревателя. [34]

Поверхность нагрева фестона обычно получается заданной, так как размеры газового окна топки определяются шириной топки и высотой котельного пучка. Поэтому фестон и при общем конструкторском расчете обычно рассчитывается поверочным расчетом и определяется воспринимаемое в нем количество тепла. [36]

Степень образования фестонов при глубокой вытяжке деталей зависит от степени анизотропии металла и от технологических параметров вытяжки. [37]

Поверхность нагрева фестона обычно получается заданной, так Как размеры газового окна топки определяются шириной топки и высотой котельного пучка. Поэтому фестон и при общем конструкторском расчете обычно рассчитывается поверочным расчетом и определяется воспринимаемое в нем количество тепла. [38]

Процесс шлакования фестона и пароперегревателя начинается с налипания летучей золы на поверхность труб. Благодаря малой теплопроводности золы повышается температура внешнего слоя и увеличивается его шероховатость. Вслед за этим расплавленные частицы летящего в топке шлака при движении ударяются о трубы и прочно наляпают на шероховатую поверхность, образуя первый слой шлака. [39]

Высота труб четырехрядного фестона составляет 2500 мм. Боковые и задняя стены второй поворотной камеры закрыты экранными трубами 0 60×3 с шагом s 64 мм. Все эти экраны включены в гидравлический контур водогрейной части котла. [40]

Кроме того, фестон сам по себе является устройством, предупреждающим или ограничивающим возможное в процессе эксплуатации шлакование следующих за ним поверхностей нагрева. Опасность такого шлакования имеет место по следующим причинам. [41]

Расположенные над топкой защитные фестоны и пароперегреватель выполнены в виде ширм, с которых жидкоплавкая зола стекает в топку. Температура газов на входе в пароперегреватель, исходя из условий безопасных значений температуры стенки пароперегревателя и во избежание высокотемпературной коррозии, принята около 900 С. Температура газов на входе в переходный газоход принимается 520 С с тем, чтобы исключить попадание в него золы в жидком состоянии. [42]

Схема циркуляционного контура фестона дана на фиг. [43]

Источник

Введение

Учебное пособие «Котельные установки и парогенераторы» написано в соот­ветствии c программой одноименной учебной дисциплины по специальности 140104 (100700) «Промышленная теплоэнергетика».

Основную направленность содержания настоящего учебника авторы видят в раскрытии и анализе рабочих процессов, протекающих в энергетических котлах, что соответствует характеру подготовки специалистов как инженеров эксплуатационно – наладочного профиля.

В учебном пособии приводится общее устройство парового котла и раскрывается современное конструктивное выполнение его поверхностей нагрева, позво­ляющее показать характер аэродинамических, гидравлических, механических и физико – химических процессов в различ­ных элементах котла.

Раздел, связанный с котельным топливом и технологией его сжигания, изложен в несколько сокращенном объеме в части подготовки топлив к сжиганию, поскольку в учеб­ном плане эти вопросы изучаются в дисциплине «Топливо и теория горения». Основное внимание уделено организации сжигания, конструкции топочных устройств и экономичности работы парового котла.

В учебном пособии отсутствует раздел, связанный с методикой теплового и аэродинамического расчета элементов котельного агрегата, так как эти вопросы изложены в учебном пособии С.Н. Смородина, А.Н. Иванова «Тепловой и аэродинамический расчеты котельных установок».

Учебное пособие сопровождается большим числом иллюстраций и принципиальных схем для лучшего усвоения материала.

1. Основные термины и определения

В котельной технике применяют следующие термины и определения:

Котел – устройство, в котором для получения пара или нагрева воды с давлением выше атмосферного, потребляемых вне этого устройства, используется теплота, выделяющаяся при сгорании органического топлива, а также теплота отходящих газов. Котел состоит из топки, поверхностей нагрева, каркаса, обмуровки. В котел могут также входить: пароперегреватель, поверхностный экономайзер и воздухоподогреватель.

Котельная установка – совокупность котла и вспомогательного оборудования, включающего: тягодутьевые машины, сборные газоходы, дымовую трубу, воздухопроводы, насосы, теплообменные аппараты, автоматику, водоподготовительное оборудование.

Топка (топочная камера) – устройство, предназначенное для преобразования химической энергии топлива в физическую теплоту высокотемпературных газов с последующей передачей теплоты этих газов поверхностям нагрева (рабочему телу).

Поверхность нагрева – элемент котла для передачи теплоты от факела и продуктов сгорания теплоносителю (вода, пар, воздух).

Радиационная поверхность – поверхность нагрева котла, получающая теплоту в основном излучением.

Конвективная поверхность – поверхность нагрева котла, получающая теплоту в основном конвекцией.

Экраны – поверхности нагрева котла, расположенные на стенках топки и газоходов и ограждающие эти стенки от воздействия высоких температур.

Фестон – испарительная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Назначение фестона заключается в организации свободного выхода из топки топочных газов в поворотный горизонтальный газоход.

Барабан – устройство, в котором осуществляется сбор и раздача рабочей среды, обеспечение запаса воды в котле, разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для этой цели используются размещенные в нем паросепарационные устройства.

Котельный пучок – конвективная поверхность нагрева котла, представляющая собой группу труб, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Пароперегреватель – устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле.

Экономайзер – устройство для предварительного нагрева воды продуктами сгорания до подачи ее в барабан котла.

Воздухоподогреватель – устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания до подачи его в горелки.

Источник