КОТЛОАГРЕГАТ

КОТЛОАГРЕГАТ котельный
агрегат, конструктивно объединённый в единое целое комплекс устройств для
получения под давлением пара или горячей воды за счёт сжигания топлива.
Главной частью К. являются топочная камера и газоходы, в которых размещены
поверхности нагрева, воспринимающие тепло продуктов сгорания топлива (пароперегреватель,
водяной экономайзер, воздухоподогреватель). Элементы К. опираются на каркас
и защищены от потерь тепла обмуровкой и изоляцией. К. применяются на тепловых
электростанциях для снабжения паром турбин; в промышленных и отопительных
котельных для выработки пара и горячей воды на технологические и отопительные
нужды; в судовых котельных установках. Конструкция К. зависит от его назначения,
вида применяемого топлива и способа сжигания, единичной паропроизводительности,
а также от давления и температуры вырабатываемого пара.

В топочной
камере К. происходят сгорание топлива и частичное охлаждение продуктов
сгорания в результате лучистою теплообмена между нагретыми газами
и покрывающими стены топочной камеры трубами, по к-рым циркулирует охлаждающая
их среда (вода или пар). Система этих труб наз. топочными экранами. На
выходе из топки газы имеют темп-ру порядка 1000 °С. Для дальнейшего охлаждения
газов на их пути устанавливают трубчатые поверхности нагрева (пароперегреватели),
выполняемые
обычно в виде ширм - трубчатых змеевиков, собранных в плоские пакеты. Теплообмен
в ширмовых поверхностях осуществляется излучением и конвекцией, поэтому
часто такие поверхности наз. полурадиационными. Пройдя ширмовый пароперегреватель,
газы с темп-рой 800- 900 °С поступают в конвективные пароперегреватели
высокого и низкого давления, представляющие собой пакеты труб. Теплообмен
в этих и последующих поверхностях нагрева осуществляется в основном конвекцией,
и они наз. кон-вективными. После пароперегревателя на пути газов, имеющих
темп-ру 600-700 °С, устанавливается водяной экономайзер,
а далее
воздухоподогреватель, в к-ром газы (в зависимости от вида сжигаемого топлива)
охлаждаются до 130-170 °С. Дальнейшему снижению темп-ры уходящих из К.
газов путём полезного использования их тепла для нагрева рабочей среды
препятствует конденсация на поверхностях нагрева паров воды и серной к-ты,
образующейся при сжигании сернистых топлив, что приводит к интенсивному
загрязнению поверхностей нагрева эоловыми частицами и к коррозии металла.
Охлаждённые газы, пройдя устройства очистки от золы (см. Золоулавливание)
и
в нек-рых случаях от серы, выбрасываются дымовой трубой в атмосферу. Твёрдые
продукты сгорания топлива, уловленные в К., периодически или непрерывно
удаляются через системы золоудаления и шлакоудаления. Для поддержания
поверхностей нагрева в чистоте в К. предусматривается комплекс периодически
включаемых обдувочных и обмывочных аппаратов, вибраторов и дробеочистит.
устройств.

По характеру
движения рабочей среды К. бывают с многократной естеств. или принудит,
циркуляцией и прямоточные. В К. с многократной циркуляцией рабочая среда
непрерывно движется по замкнутому контуру (состоящему из обогреваемых и
необогреваемых труб, соединённых между собой промежуточными камерами -
коллекторами и барабанами), частично испаряясь в обогреваемой части контура.
Образовавшийся пар отделяется от воды в барабане (см. Сепарация пара),
а
испарённая часть котловой воды возмещается питат. водой, подаваемой питат.
насосом в водяной экономайзер и далее в барабан. Движение рабочей среды
по циркуляц. контуру в К. с естеств. циркуляцией осуществляется вследствие
разности плотностей пароводяной смеси в обогреваемой (подъёмной) части
контура и воды в необогреваемой или слабо обогреваемой (опускной) его части.
В К. с принудительной циркуляцией рабочая среда по контуру перемещается
под действием циркуляционного насоса. Непрерывное упаривание котловой воды
в К. с многократной естеств, или принудит, циркуляцией приводит к возрастанию
концентрации растворённых и взвешенных в ней примесей (солей, окислов,
гидратов окислов), к-рые могут, отлагаясь на внутр. поверхности обогреваемых
труб, ухудшать условия их охлаждения и стать причиной перегрева металла
и аварийной остановки К. из-за разрыва труб. Кроме того, чрезмерное повышение
концентрации примесей в котловой воде недопустимо из-за уноса их паром
из барабана с капельками воды или в виде парового раствора в пароперегреватель,
а также в турбину, где примеси оседают на лопатках турбомашины, уменьшая
её кпд. Во избежание возрастания концентрации примесей в котловой воде
производятся непрерывные и периодич. продувки котла. Предельно допустимая
концентрация примесей определяется конструкцией и параметрами К., составом
питат. воды и тепловыми напряжениями экранных поверхностей нагрева.

В прямоточном
К. нагрев, испарение воды и перегрев пара осуществляются за один проход
среды по тракту. При такой организации процесса генерации пара примеси,
содержащиеся в питат. воде, не могут быть выведены из К. продувкой части
котловой воды, как это имеет место в К. с естеств. или принудит, многократной
циркуляцией. В прямоточном К. часть примесей осаждается на внутр. поверхности
труб, а часть (вместе с паром) поступает в турбину, где отлагается на лопатках.
Поэтому к питат. воде прямоточных К. предъявляются более жесткие требования
в отношении её качества. Вода, поступающая в такие К., предварительно обрабатывается
в системе водоподготовки.

В энергетич.
установках для повышения экономичности используются схемы с вторичным (промежуточным)
перегревом: пар после срабатывания части его тепловой энергии в турбине
возвращается в К., подвергается дополнит, перегреву в пароперегревателе
низкого давления и опять направляется в турбину. Известны К. с 2 промежуточными
перегревами пара. Темп-pa вторично перегретого пара обычно принимается
такой же, как первично перегретого или близкой к ней. Для поддержания темп-ры
первичного и вторичного перегрева пара на требуемом уровне К. снабжён регулирующими
устройствами в виде смесительных и поверхностных теплообменников, систем
рециркуляции части охлаждённых дымовых газов в топочную камеру, приспособлениями
для изменения угла наклона горелок и т. д.

К., напр.,
для энергоблока мощностью 300 Мвт представляет собой сооружение высотой
более 50 л, в плане занимает площадь порядка 1 тыс. л². На сооружение
такого К. расходуется ок. 4,5 тыс. т металла, примерно 1/3 этого
количества приходится на трубные системы, работающие под давлением св.
25 Мн/м² (250 кгс/см²). Кпд К. превышает
90%. Осн. параметры энергетич. К. показаны в табл.

Лит.: Рабинович
О. М., Котельные агрегаты, М. - Л., 1963; Стырикович ?. ?., Катковская
К. Я., Серов Е. П., Котельные агрегаты, М.-Л., 1959; их же, Парогенераторы
электростанций, 2 изд., М.- Л., 1966; Резников М. И., Парогенераторные
установки электростанций, М., 1968; Стырикович., Мартынова О. И., М и-ропольский
3. Л., Процессы генерации пара на электростанциях, М., 1969.

А. Я. Антонов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я