ХАРАКТЕРИСТИКИ И КОНСТРУКЦИИ КОТЛОВ 14.1 ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛОВ В промышленности и на тепловых электростанциях широко распространены котлы для выработки водяного пара различных параметров с естественной или принудительной циркуляцией. Иногда для получения пара применяют кот¬лы особой конструкции и специализированного назначения: котлы с промежуточными теплоносителями, котлы с давле¬нием в газовом тракте; реакторы и парогенераторы атомных электростанций; котлы, использующие теплоту газов техно-логических и энерготехнологических агрегатов, и пр. Такие котлы рассматриваются в гл. 15—19. В СССР стационарные котлы, предназначенные для вы¬работки пара, используемого технологическими и бытовыми потребителями, а также в турбоагрегатах для выработки электроэнергии, стандартизованы по параметрам и мощно¬сти (ГОСТ 3619-82), Предусматривается производство сле¬дующих стационарных котлов: котлы низкого давления с естественной и принудитель¬ной циркуляцией, в том числе котлы с давлением пара 0,88 МПа (9 кг/см2), производительностью 0,16—1 т/ч на¬сыщенного пара, температура питательной воды 50 °С; пар используется производственными и бытовыми потребите¬лями; котлы среднего давления, к которым относятся котлы с естественной циркуляцией с давлением пара для выработ¬ки насыщенного и слабо перегретого пара давлением 1,36 МПа (14кгс/см2), производительностью 2,5—160 т/ч и температурой питательной воды 105 °С; котлы с естественной циркуляцией для выработки насы¬щенного и слабо перегретого пара с давлением 2,36 МПа (24кгс/см2), производительностью 50—160т/ч и темпера¬турой питательной воды 105 °С; котлы среднего давления 3,9 МПа (40 кгс/см2), с естест¬венной циркуляцией, вырабатывающие перегретый пар с давлением 3,9 МПа (40 кгс/см2), температурой 440 °С, производительность этих котлов 10—160 т/ч при температу¬ре питательной воды 150 °С; котлы высокого давления с естественной и принудитель¬ной циркуляцией производительностью 220—820 т/ч. Эти котлы вырабатывают перегретый пар с давлением 9,8 МПа (100 кгс/см2), температурой 540 °С при температуре пита¬тельной воды 215 °С; котлы высокого давления—13,8 МПа (140 кгс/см2), температура перегретого пара 540—560 °С, производитель¬ность 210—1000 т/ч, температура питательной воды 215 °С; котлы сверхкритического давления прямоточные, произ¬водительностью 1000—3950 т/ч, вырабатывающие пар с дав¬лением 25 МПа (255 кгс/см2), с температурой перегретого пара 540—560 °С, температура питательной воды 270 °С. Обозначение типов котлов: естественной циркуляцией — Е, с промежуточным перегревом — ЕПР, прямоточные — П, с промежуточным перегревом-ППр. К основным параметрам паровых котлов ГОСТ относит номинальную производительность Д кг/с; номинальное дав¬ление пара р, МПа (кгс/см2); температуру перегретого па- уа /Пп, °С; номинальную температуру питательной воды °С; КПД брутто. Первая ступень энергетических параметров пара (3,90 МПа, 440 °С) принята, исходя из возможности выпол¬нения пароперегревателя и ступеней высокого давления турбины из углеродистой стали. Температура труб паропе¬регревателя должна быть не выше 500 °С. Давление 3,90 МПа принято по условию допустимой конечной влажно¬сти пара в ступенях низкого давления турбины 10—12%. Давление 9,80 МПа соответствует максимально допусти¬мой при принятой температуре пара 540 °С, влажности пара в турбине, которая в этом случае не превышает 12 %. Параметры 13,8 МПа, 560 °С выбраны, исходя из условий возможного повышения начального давления при наличии промежуточного перегрева пара и сохранении при этом до¬пустимой конечной влажности пара. Значения сверхвысоких параметров пара определяются условиями надежной рабо¬ты современных легированных марок стали. Ведутся работы по применению пара и более высоких параметров. Имеются опытные установки с давлением пара 29,4 МПа и темпера¬турой 600 °С. Котлы для выработки пара высокого и сверхкритическо¬го (25 МПа) давления предназначаются для тепловых элек¬тростанций средней и большой мощности. Шкалы давления и производительности энергетических котлов в ГОСТ при¬няты соответственно параметрам пара и мощности стан¬дартизированных турбоагрегатов, исходя из установки од-ного-двух котлов на турбоагрегат. Стандартизация параметров пара и мощности стацио¬нарных котлов, введенная у нас еще в предвоенные годы, позволила организовать серийное производство энергетиче¬ского оборудования, что существенно уменьшило стоимость изготовления котлов и необходимого для них вспомогатель¬ного оборудования, а также обеспечило применение наибо¬лее рациональных решений в энергетике. Преимущественно применяемые в промышленности кот¬лы с естественной и принудительной циркуляцией принципи¬ально различаются только организацией гидродинамики ,-* испарительных поверхностях нагрева. Схемы организации ^движения воды, пароводяной смеси и пара в этих котлах доказаны на рис. 14.1. В котлах с естественной циркуляцией (рис. 14.1, а) пн-7ательная вода подается насосом в экономайзер, а из него •* верхний барабан. В процессе естественной циркуляции, возникающей в испарительных поверхностях нагрева, обра¬зовавшаяся пароводяная смесь направляется в барабан, в котором происходит разделение пара и воды. Из барабана пар направляется на перегрев в пароперегреватель и за¬тем — к потребителям. При критическом давлении в котле естественная циркуляция невозможна. Рис. 14.1. Типы котлов: а — барабанный с естест¬венной циркуляцией; б—с многократно-принудитель¬ной циркуляцией; в — прямоточный; /— эконо¬майзер; 2 — испарительные поверхности нагрева; 3 — пароперегреватель; 4 — воз¬духоподогреватель; 5 — переходная зона испари¬тельной поверхности на¬грева; 6 — конвективный пароперегреватель; 7 — се¬паратор пара
Это положение, а также условия надежности циркуляции, увеличение массы и стоимости конструкции по мере повышения давления в котле определили применение котлов с естественной цир¬куляцией при давлении до 13,8 МПа. Котлы низкого и сред¬него давления преимущественно выполняют с естественной циркуляцией, что объясняется в основном менее жесткими требованиями к качеству питательной воды, более простой системой автоматизации процессов горения и питания и от-сутвтвием затрат электроэнергии на осуществление движе¬ния рабочей среды в испарительной системе. £_Д. котлах с многократной принудительной циркуляцией (рис. 14.1,6) питательная вода подается насосом в эконо¬майзер и далее в барабан. В испарительных поверхностях нагрева циркуляция осуществляется принудительно за счет работы насоса, включенного в контур циркуляции. Разделе¬ние пара и воды происходит в барабане, из которого пар направляется в пароперегреватель и далее к потребителям. Котлы с многократной принудительной циркуляцией при¬меняют в основном для использования теплоты газов техно¬логических и энерготехнологических агрегатов для выработ¬ки пара низких и средних параметров. При высоком давле¬нии в таких котлах усложняются конструкции и условия работы циркуляционных насосов, работающих на воде с температурой более 300 °С. При давлении 13,8 МПа и вы¬ше на районных КЭС и ТЭЦ обычно применяют прямоточ- ^ ные котлы. В прямоточных котлах (рис. 14.1, в) экономайзер, испарительная поверхность нагрева и пароперегреватель конструктивно объединены и, проходя их последовательно, вода нагревается, испаряется и образовавшийся пар пере¬гревается, после чего направляется к потребителям. Полное испарение воды происходит за время однократного прямо¬точного прохождения воды в испарительной части поверх¬ности нагрева.\Отсутствие барабана в прямоточных котлах высокого давления существенно (на 8—10 снижает за¬траты металла на изготовление котла по сравнению с бара¬банным котлом такой же мощности и давления. Котлы с давлением 25 МПа выполняют только прямоточными., Имеются многочисленные конструкции всех типов кот¬лов, что определяется многими факторами, влияющими на выбор того или иного технического решения: параметрами пара, производительностью, видом топлива и способом его сжигания, характеристикой питательной воды, требуемыми эксплуатационными показателями. Общие тенденции раз¬вития конструкций котлов определяются требованиями по¬вышения надежности и экономичности работы, т. е. увели¬чения КПД брутто и нетто, снижения удельных затрат ме¬талла, стоимости изготовления и монтажа уменьшения вредных выбросов, обеспечения безопасности работы и об-легчения труда персонала.
снижает за¬траты металла на изготовление котла по сравнению с бара¬банным котлом такой же мощности и давления. Котлы с давлением 25 МПа выполняют только прямоточными., 
