В вертикально-водотрубных котлах барабаны котлов располагаются по длине или по фронту котла, а кипятильные трубы, составляющие поверхность нагрева, — вертикально или с небольшим наклоном.
Ниже приводится краткое описание различных конструкций вертикально-водотрубных паровых котлов, работающих на кусковом, пылевидном, жидком или газообразном топливе с рабочим давлением пара 0,9; 1,4; 2,4 и 3,9 МПа (9; 14; 24 и 40 кгс/см^) и снабженных автоматическими устройствами для регулирования работы котельных агрегатов, а также приборами безопасности. » Различают котлы малой (до 100 т/ч) и средней (от 100 до 160 т/ч) иаропроизводительности. Разделение котлов по основным параметрам приведено в табл. 21. Из современных паровых котлов котлостроительная промышленность выпускает вертикально-цилиндрические, вертикально-водотрубные (двухбарабанные и однобарабанные) и прямоточные. В настоящее время появились малометражные паровые котлы производительностью до 1 т/ч и рабочим давлением 0,9 МПа (9 кгс/см^). Московским опытным заводом выпускаются автоматизированные котлоагрегаты двух типов: МЗК-7 и МЗК-8, В зависимости от вида сжигаемого топлива им присваивают индексы Г или Ж. На рис. 68 показан котлоагрегат МЗК-7Г (Е-1/9Г), состоящий из верхнего 7 и нижнего 12 кольцеобразных коллекторов, в которые ввальцованы вертикально расположенные в два ряда экранные трубы 1 и конвективные 11. В верхней части котлоагрегата установлена газовая горелка 6, дающая короткий факел. Воздух, необходимый для горения, вентилятором 21 подается в воздушный кольцевой канал, расположенный между внутренней жаростойкой обшивкой и наружной обшивкой 9, являющейся наружной тепловой изоляцией котла. Воздух, подогретый отходящими дымовыми газами в кольцевом канале, через воздуховод 3 и воздушный регистр 5 поступает в газовую горелку б. Вода в котел подается питательным насосом 20 по трубе 4. Дымовые газы из топочной камеры, работающей под наддувом, отводятся по кольцевому газоходу двумя потоками в противоположные стороны, а затем удаляются в дымовую трубу. На рис. 69 показаны вертикальные паровые котлы Пр-0,4/9Г и П-0,4/'9Г с наддувом, предназначенные для работы на природном газе.
Таблица 21. Основные параметры паровых котлов низкого и среднею давления
* Котлы, данные которых указаны в скобках, допускается изготовлять с топками для сжигания мазута и других сернистых топлив.
Котел с принудительной циркуляцией (рис. 69, а) производительностью 0,4 т/ч и рабочим давлением 0,9 МПа (9 кгс/см^) состоит из четырех змеевиков. Полость внутреннего змеевика представляет собой топочную камеру, работающую с наддувом, а средние два и наружный змеевики образуют конвективную поверхность нагрева. Нижний торец топочной камеры экранирован плоскими спиральными змеевиками, образующими фестон 5. Верхняя часть экрана 2 — коническая с амбразурой для газовой горелки 3. Котел выполнен по схеме с многократной принудительной циркуляцией и снабжен комбинированным питательно-циркуляционным насосом двустороннего действия, одна полость которого подает питательную воду в сепаратор, а другая создает циркуляцию в змеевике. Газы из гоночной камеры поступают в нижнюю часть газохода, омывают змеевики и через отверстие в верхней крышке выходят в дымовую трубу. В нагревательном элементе котла испаряется почти вся вода, нагнетаемая питательным насосом. Сухость пара на выходе из змеевика составляет примерно 85%.
Рис. 69. Вертикальные паровые котлы Пр-0,4/9 Г и П-0,4/9 Г с наддувом для работы на природном газе: а — с принудительной циркуляцией, б — прямоточный; 1 — трубная система, 2 — верхний экран, 3 — газовая горелка, 4 — водоуказатель, 5 — фестон
Рядом с змеевиками установлен вертикальный сепаратор, ПЗ которого пар поступает к потребителю, а отделившаяся котловая вода (с солями) направляется в теплообменник для подогрева питательной воды. Воздух, нагнетаемый вентилятором в металлический кожух, подогревается, омывая наружный змеевик, и поступает в горелку. В отличие от предыдущего прямоточный котел (рис. 69, б) оборудован автоматизированной установкой химической водоподготовки и вместо мембранного имеет поршневой насос. В обоих котлах все вспомогательное оборудование смонтировано в специальном шкафу. Котлы имеют кпд около 85%, температура уходящих газов составляет примерно 350"С. Котлы с естественной циркуляцией получили наибольшее распространение и изготовляются двух- и однобарабанными. Примерами двухбарабанного котла могут служить ПКН-2 для работы на мазуте (рис. 70, а) п Е-1/9 для работы на твердом топливе с ручной колосниковой решеткой (рис. 70,6). Оба котла предназначены для получения насыщенного пара до 1 т/ч при давлении 0,9 МПа (9 кгс/см").
Рис. 70. Вертикально-водотрубные двухбарабанные котлы: а - ПКН-2 для работы на мазуте, б —Е-1/9 для работы на твердом топливе; 1 и 7 — верхний и нижний барабаны, 2 — предохранительные клапаны, 3 и 5 — трубы потолочного и бокового экранов, 4 — фестон, 6 — горелка, 8 — конвективный пучок труб
Топочная камера этих котлов полностью экранирована. Продукты сгорания из топочной камеры проходят конвективный коридорный пучок кипятильных труб 8, омываемых поперечно, и выходят в газоход к дымовой трубе. Обмуровка котла облегченная щитовая. Под и часть стен камерной топки выполнены из шамотного кирпича и огнеупорного бетона. Кпд котла 70-76%, температура уходящих газов 300-350°С. На рабочее давление 1,4 МПа (14 кгс/см^) с номинальной паро-производительностью 2,5; 4; 6,5; 10; 25 и 35 т/ч промышленность выпускает паровые котлы ДКВР (двухбарабанный водотрубный реконструированный). Котлы этого типа изготовляют также на рабо,- чее давление 2,4 и 3,9 МПа (24 и 40 кгс/см^). На рис. 71,а,б показаны два вида котлов ДКВ и ДКВР, широко применяемых в различных отраслях промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве. Кроме того, их используют также для электростанций малой мощности. Котлы ДКВ и ДКВР удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым К котлам малой производительности. Наличие в котлах развитого кипятильного пучка обеспечивает глубокое охлаждение дымовых газов, в результате чего достигается экономичная работа котлов.
Рис. 71. Котлы ДКВ и ДКВР: а —с удлиненным барабаном, б - с укороченным барабаном; 1 и б —верхний И нижний барабаны, 2 - трубы подвода питательной воды, 3 — вентиль для отвода служебного пара, 4 и 12 — кипятильные и пароотводящие трубы, 5, 7 и 14 — обдувочное, продувочные и сепарационные устройства, 8 - колосниковая решетка, 9 — пневмомеханический забрасыватель,- 10 — короб для подвода воздуха к забрасывателю, 11 — боковой экран, 13 — подвод пара в барабан, 15 — парозатворный вентиль, 16 — манометр, 17 — выносной вертикальный Циклон
Котлы ДКВР, разработанные в результате реконструкции котлов ДКВ (см. рис. 71,6), в отличие от последних имеют меньшую длину верхнего барабана, экранированную топку и выполняются с облегченной обмуровкой. Вместо вертикального пароперегревателя применяется горизонтальный: при меньшей поверхности нагрева котлы ДКВР имеют ту же пароироизводительность, что и ДКВ, за счет улучшения теплопередачи. Экранированная топочная камера обеспечивает низкую температуру уходящих газов, а небольшие тепловые напряжения экранов — надежную и длительную работу обмуровки котла. Движение газов в котлах — горизонтальное поперечное с несколькими поворотами. Котлы ДКВ и ДКВР выпускают с топками для сжигания бурых и каменных углей, фрезерного торфа, древесных отходов, мазута и газа и снабжают звуковыми сигнализаторами предельных уровней воды и поплавковыми регуляторами питания котлов прямого действия. Нижний барабан (5 служит шламоотбойником и имеет продувочное устройство 7 с вентилями. Сеиарационное устройство 14 котлов состоит из пластинчатого сепаратора, который размещен в паровом объеме барабана перед парозапорным вентилем 15. Боковые экраны 11 котлов питаются из нижнего 6 и верхнего 1 барабанов с помощью перепускных труб. Такая, схема питания обеспечивает надежную работу котла. Пароперегреватели змеевикового типа в котлах ДКВ вертикальные, а в котлах ДКВР — горизонтальные. Кпд котлоагрегата составляет от 75 до 91,8%. Котельный агрегат ГМ-50-14/250 (рис. 72) паропроизводительностью 50 т/ч предназначен для производства насыщенного или перегретого пара с температурой до 250°С с давлением пара в барабане 1,4 МПа (14 кгс/см^) и работы на мазуте или газе. Котельный агрегат представляет собой двухбарабанный вертикально-водотрубный котел с полностью экранированной топочной камерой 1, выполненной по П-образной схеме с отдельно вынесенным трехсекционным водяным экономайзером 11, имеет два основных вертикальных газохода, соединенных в верхней части небольшим горизонтальным газоходом, в котором расположены кипятильные трубы конвективного пучка б, соединяющие верхний 4 и нижний 7 барабаны. Трубы фронтового и заднего экранов образуют под тонки, а трубы боковых экранов экранируют ее боковые стены и потолок. Горелки 2 размещены встречно на боковых стенах топки. По торцам барабаны 4 и 7 соединены двумя рядами необогреваемых опускных труб. В центре конвективного пучка б расположен ряд обогреваемых опускных труб. В нисходящем газоходе размещены пароперегреватель 8 и гладкотрубный воздухоподогреватель 10. Из воздухоподогревателя дымовые газы проходят в двухходовой чугунный ребристый водяной экономайзер 11. Очистка труб воздухоподогревателя 10 ох отложений, образующихся при сжигании мазута, производится дробеочистительной установкой 5. Очистку водяного экономайзера 11 выполняют паровой обдувкой.
Бийским котельным заводом вывускаются газомазутные двух-барабанные паровые котлы Е-35-24ГМ (рис. 73) на давление 2,4 МПа и производительностью 35 т/ч, устройство которых аналогично устройству котлов ДКВР. Наряду с двухбарабанными котлами низкого давления на 0,9 и 1,4 МПа получили большое распространение однобарабанные вертикально-водотрубные паровые котлы среднего давления на 2,4 и 3,9 МПа производительностью 20, 25, 35, 50 и 75 т/ч и температурой пара 440''С, выпускаемые котельным заводом.
Один из серии указанных котлов С-35-40 изображен на рис. 74, Котел выполнен но П-образной схеме, его топочная камера 1 полностью экранирована. Трубы фронтового и заднего экранов 2 в нижней части топочной камеры образуют холодную воронку 11, а трубы заднего экрана в вахней части разведены в трехрядный фестон 4. Экраны котла разделены на десять самостоятельных циркуляционных контуров. Топочная камера 1 оборудована двумя мельничными шахтами 12, расположенными с фронта котла. Растопку котла производят с помощью мазутных форсунок. Котел имеет двухступенчатое испарение с выносными циклонами. Конвективный пароперегреватель 5 вертикального типа выполнен из двух частей, расположенных в наклонном газоходе за топочной камерой. Температура перегретого пара регулируется пароохладителем поверхностного тина, размещенным в промежуточной камере между первой и второй ступенями пароперегревателя 5. Котел снабжен водяным экономайзером 7 кипящего тина и трубчатым двухпоточным воздухоподогревателем 8 с вертикальным расположением труб. Для защиты экономайзера от золового износа за пароперегревателем размещена инерционно-осадительная камера 6, в которой улавливаются наиболее крупные фракции золы, удаляемые через золовой, бункер 10 я течку. Окончательная очистка газов от абразивных частиц осуществляется батарейным золоуловителем 9, установленным за водяным экономайзером 7. Центральный котлотурбинный институт совместно с котельным заводом разработал конструкцию газомазутного котлоагрегата ГМН-75 (рис. 75) с последовательно расположенными по длине котлоагрегата поверхностями нагрева. Котлоагрегат вы¬пускается производительностью 75 т/ч на давление 4,2 МПа с температурой перегретого пара 440°С. Топочная камера 1 шатрового типа работает под наддувом, В топке установлены комбинированные газомазутные горелки 2, которые допускают быстрый переход с мазута на газ и наоборот. Стены топочной камеры экранированы. В задней части топки размещены полурадиационные ширмовые поверхности нагрева из трех рядов труб. Котлоагрегат оборудован системой двухступенчатого испарения. В верхних и нижних камерах экранов расположены перегородки, отделяющие по 50 труб (от фронта). Пароводяная смесь из второй ступени по восьми трубам отводится к выносным циклонам, из которых пар направляется в барабан 5, а вода но восьми трубам поступает в нижние камеры экранов. Отвод пароводяной смеси из верхних камер экранов первой ступени испарения производится по трубам в барабан котлоагрегата. Питание водой этих экранов, а также ширмовых поверхностей нагрева осуществляется 16 необогреваемыми трубами. Питание водой котельных труб обеспечивается четырьмя опускными трубами, расположенными внутри пучка и защищенными от излучения из топки трубами первого ряда котельного пучка.
Пароперегреватель 7 горизонтального тина имеет четыре вертикальные камеры. Его поверхность нагрева разделена на две части: первая (от камеры насыщенного пара до первой промежуточной камеры) омывается газами по схеме противотока, а вторая (от промежуточной камеры до камеры перегретого пара) — по схеме смешанного тока. Для поддержания температуры пара при изменении нагрузки котлоагрегата ткется устройство для впрыска конденсата. Поверхность нагрева водяного экономайзера б с горизонтальными коридорными змеевиками размещается в двух блоках. Первая часть экономайзера (по ходу воды) работает по схеме пропшотока, вторая — по смешанной схеме. Горизонтальный регенеративный воздухоподогреватель 5 вынесен за пределы котлоагрегата. Воздух подается от вентилятора в нижнюю часть воздухоподогревателя, а также в обмуровку экономайзера 6, где распределяется по четырем стенкам котлоагрегата и поступает к горелкам 2. Жаротрубные паровые котлы, Жаротрубными называют горизонтально расположенные цилиндрические котлы, у которых внутри барабана от одного днища к другому в водяном пространстве проходят жаровые трубы. Топки в этих котлах размещаются внутри жаровых труб пли делаются выносными. В настоящее время котлы сняты с производства, однако в народном хозяйстве они используются. Жаротрубные котлы выпускались на давление до 1,2 МПа одно- и двух-жаротрубными. Жаротрубный котел (рис. 76) состоит из горизонтального барабана 1 со сферическими днищами, соединенными между собой двумя волнистыми жаровыми трубами 2. Внутри жаровых труб расположены топки с колосниковыми решетками 11. Топочные газы омывают изнутри жаровые трубы и выходят с противоположной стороны в дымовой канал, сделанный в обмуровке котла. Тяга регулируется дымовым шибером 10, перекрывающим газоход. Управление дымовым шибером вынесено с помощью тросовой передачи 18 на фронт котла. У одножаротрубных котлов жаровую трубу выполняют с некоторым смещением относительно центра котла.
