Tema3. Caminos de calderas. Diseño de calderas. Clasificación y designación de calderas de vapor y agua caliente.
Combustible, vapor-agua, aire, caminos de gas y camino
eliminación de cenizas y escorias; diagrama esquemático del trayecto vapor-agua de una caldera de tambor con
natural, circulación forzada múltiple y flujo directo;
Diagrama esquemático del trayecto gas-aire de la caldera con tiro equilibrado.
Disposición de la caldera (P-, T-, en forma de U, tres vías, torre). clasificación KA
(por propósito, por cuerpo de trabajo emitido, por ubicación relativa
productos de combustión y fluido de trabajo, de acuerdo con el método de creación del movimiento del fluido de trabajo,
según la presión del vapor generado, según el método de instalación). Designación de vapor y
calderas de agua caliente.
Conductos de la unidad de caldera
Los principales caminos de la caldera son combustible, vapor, aire,
ruta de eliminación de gas y cenizas.
combustible tracto - complejo
elementos en los que se realiza el suministro, procesamiento (trituración, molienda,
calefacción, etc.), transporte y suministro de combustible a la cámara de combustión para
incineración.
La ruta del combustible sólido incluye: equipo de trituración, transportadores,
búnker de combustible triturado, molino de carbón y tuberías de polvo.
La ruta del combustible líquido incluye: un dispositivo de drenaje, tanques para
almacenamiento, filtros de limpieza mecánica gruesa y fina, bombas de transferencia,
calentadores de fuel oil, instrumentos de medición (presión, flujo, temperatura).
La trayectoria del combustible gaseoso consta de un punto de control de gas,
que incluye un regulador de presión de gas, accesorios de seguridad, un filtro
limpieza mecánica, instrumentos de medida (presión, caudal, temperatura) y
etc., y gasoductos.
agua de vapor tracto es un sistema en serie
elementos incluidos del equipo en los que se mueve el agua de alimentación,
mezcla vapor-agua, vapor saturado y sobrecalentado (en calderas con vapor sobrecalentado)
(Figura 3.1).
Arroz. 3.1. Diagrama esquemático del trayecto vapor-agua de la caldera: a –
tambor con circulación natural; B - tambor con repetido
circulación forzada; v —
flujo directo; 1 - bomba de alimentación; 2
– economizador de agua; 3 - tambor; 4 - bajantes; 5 - colector; 6 -
tubos de elevación de superficie de calentamiento por evaporación; 7 - sobrecalentador; ocho -
bomba de circulación; I - agua de alimentación; II - vapor sobrecalentado.
La ruta vapor-agua de una caldera de tambor generalmente incluye: un economizador,
tubos de salida (que conectan el economizador al tambor de la caldera), tambor, bajantes
tubos y colectores inferiores de distribución, tubos de pantalla de humos (levantamiento
tuberías), sobrecalentador.
Según el tipo de trayecto vapor-agua, se distinguen los de tambor (en los que el movimiento
(circulación) de agua se produce en un circuito cerrado (tambor superior - descenso (tuberías no calentadas) - tambor inferior (colector) - pantalla (tuberías calentadas) - tambor superior)) y calderas de un solo paso.
Aire tracto - complejo
elementos del equipo para recibir aire atmosférico (frío), su
calefacción, transporte y suministro a la cámara de combustión. ruta de aire
incluye: caja de aire frio, ventilador soplador, calentador de aire
(lado aire), caja de aire caliente y quemadores.
La ruta de aire (excepto el conducto de admisión) generalmente opera bajo
sobrepresión desarrollada por un ventilador.
Gas tracto - complejo
elementos del equipo a través de los cuales se lleva a cabo el movimiento de los productos de la combustión
antes de liberarse a la atmósfera. El camino del gas comienza en la cámara de combustión, los gases de combustión
pasar secuencialmente a través del sobrecalentador (si lo hay),
economizador, calentador de aire (lado de gas), colector de cenizas
(instalado cuando se quema combustible sólido) y luego se alimenta el extractor de humo
a través de la chimenea a la atmósfera.
código de automatización de procesos
La unidad de caldera es un dispositivo técnicamente complejo. Como objeto multidimensional, contiene muchos sistemas de control. Se deben mantener muchos parámetros tecnológicos para un funcionamiento fiable y económico de la caldera. Estos parámetros principales son:
- Sistema de carga de calor de la caldera:
- proceso de combustión en el horno;
- suministro de aire al horno de la caldera;
- rarefacción en el horno;
- Sistema de control de temperatura de vapor sobrecalentado;
- Sistema de control de suministro de calderas.
Sistema de control de suministro de calderas | el código
Regulación potencia caldera vapor se lleva a cabo de la siguiente forma. Se supone que la desviación máxima permitida del nivel del agua en el tambor es de ±100 mm del valor promedio. Una disminución en el nivel puede provocar interrupciones en el suministro y enfriamiento de las tuberías de agua. El aumento del nivel puede conducir a una disminución de la eficiencia de los dispositivos intratambor. Sobrealimentar el tambor y arrojar partículas de agua a la turbina puede causar graves daños mecánicos en el rotor y las palas.
Sistema de control automático de tres pulsos para el suministro de agua de un generador de vapor de tambor
Esquemas de regulación. Según los requisitos para regular el nivel de agua en el tambor, el regulador automático debe garantizar la constancia del nivel promedio independientemente de la carga de la caldera y otras influencias perturbadoras agua y vapor. Esta tarea la realiza un controlador de tres pulsos.
El regulador mueve la válvula cuando aparece una señal de desequilibrio entre los caudales de agua de alimentación Dpv y vapor Dpp. Además, actúa sobre la posición de la válvula de suministro cuando el nivel se desvía del valor establecido. Tal suministro de ACS, que combina los principios de regulación por desviación y perturbación, se usa más ampliamente en calderas de tambor potentes.
Regulación del régimen hídrico de la unidad de caldera | el código
Regulación del régimen hídrico de la caldera de vapor de tambor
La composición química del agua que circula en las calderas de tambor tiene un impacto significativo en la duración de sus operaciones sin interrupciones y sin reparaciones. Los principales indicadores de la calidad del agua de caldera son el contenido total de sal y el exceso de concentración de fosfatos. El mantenimiento del contenido total de sal del agua de la caldera dentro del rango normal se lleva a cabo con la ayuda de un soplado continuo y periódico desde el tambor hacia expansores especiales. Las pérdidas de agua de la caldera con purga se realizan con agua de alimentación en la cantidad determinada por el nivel de agua en el tambor. La purga continua se controla accionando el regulador en una válvula de control en la línea de purga. Además de la señal de corrección por salinidad, la entrada del controlador PI 2 recibe una señal para el caudal de agua de purga Dpr y una señal para el caudal de vapor Dpp. La señal de flujo de vapor se envía al medidor de flujo 3, cuyo integrador electromecánico se utiliza como pulsador, actuando a través del dispositivo de arranque 4 para encender y apagar la bomba de fosfato de émbolo 6.
Bastidor de caldera con escaleras y plataformas de servicio
marco - una estructura metálica de columnas, vigas y tirantes que se instalan sobre la cimentación y están destinados a conectar y sujetar los elementos de la caldera.
Un marco es una estructura metálica diseñada para instalar tambores sobre él y sujetar todas las superficies de calefacción, revestimientos, plataformas, escaleras y otras partes y estructuras de la caldera.
El marco de una caldera de tamaño mediano consta de columnas verticales instaladas en la base, vigas horizontales auxiliares y de soporte, armaduras y travesaños de conexión. Los elementos principales del marco, por regla general, se sacan del ladrillo y no se permite el calentamiento de sus elementos por encima de 70 C.
Para un mantenimiento conveniente y seguro de la caldera, sus accesorios y accesorios deben instalarse permanentemente escaleras y plataformas de materiales ignífugos, equipados con barandillas metálicas.
Las plataformas de metal y los escalones de las escaleras se pueden hacer:
- a) de chapa de acero corrugado o de chapas con una superficie no lisa obtenida por soldadura o de otra manera;
- b) de nido de abeja o fleje de acero (por borde) con luz de malla no superior a 12 cm2;
- c) a partir de láminas de metal expandido.
Está prohibido usar plataformas y escalones lisos, así como hacerlos de barras (redondas) de acero.
Las escaleras con una altura de más de 1,5 m, destinadas al mantenimiento sistemático de equipos, deben tener un ángulo de inclinación con la horizontal de no más de 50 grados.
Las dimensiones de las escaleras deben ser: en ancho, al menos 600 mm, en altura entre escalones, no más de 200 mm, y en ancho de escalones, al menos 80 mm. Las escaleras deben tener rellanos cada 3-4 m de altura.
El ancho de las plataformas destinadas al mantenimiento de accesorios, instrumentación y dispositivos de control debe ser de al menos 800 mm, y el resto de las plataformas, de al menos 600 mm.
La distancia vertical desde las plataformas de servicio de los dispositivos indicadores de agua hasta el centro de las paredes indicadoras de agua debe ser de al menos 1 m y no más de 1,5 m.
Las plataformas y la parte superior del revestimiento de las calderas desde donde se realiza el mantenimiento deben tener barandillas metálicas de al menos 0,9 m de altura con un revestimiento continuo en la parte inferior hasta una altura de al menos 100 mm.
Las estructuras de soporte de la caldera son sus elementos más importantes y garantizan la seguridad de la operación. Por lo tanto, es necesario monitorear su seguridad, realizando reparaciones oportunas, para evitar el calentamiento de las vigas y especialmente las columnas, el colapso de los ladrillos.
calderas de tambor
Circulación de agua en caldera de tambor de circulación forzada 1 Bomba de alimentación 2 Economizador 3 Tubos de elevación 4 Tubos de bajada 5 Tambor 6 Sobrecalentador 7 Hacia la turbina 8 Bomba de circulación
El agua suministrada a la caldera por una bomba de alimentación (por ejemplo, un inyector de vapor), después de pasar por el economizador, ingresa al tambor (ubicado en la parte superior de la caldera), desde el cual, por acción de la gravedad (en calderas con agua natural). circulación), entra en tuberías descendentes sin calentar y luego en tuberías elevadoras calentadas, donde se produce la vaporización (las tuberías ascendentes y descendentes forman un circuito de circulación). Debido al hecho de que la densidad de la mezcla de agua y vapor en las tuberías de pantalla es menor que la densidad del agua en las tuberías de bajada, la mezcla de agua y vapor sube a través de las tuberías de pantalla hacia el tambor. Separa la mezcla de vapor y agua en vapor y agua. El agua vuelve a entrar por las bajantes y el vapor saturado va al sobrecalentador. En calderas con circulación natural, la frecuencia de circulación del agua a lo largo del circuito de circulación es de 5 a 30 veces.
Las calderas con circulación forzada están equipadas con una bomba que genera presión en el circuito de circulación. La multiplicidad de circulación es de 3 a 10 veces. Las calderas con circulación forzada en el territorio del espacio postsoviético no han recibido distribución.
Las calderas de tambor funcionan a una presión inferior a la crítica.
Código de clasificación
Con cita:
- Calderas de vapor de potencia: diseñadas para producir vapor utilizado en turbinas de vapor.
- Calderas de vapor industriales: producen vapor para necesidades tecnológicas, los llamados "generadores de vapor industriales".
- Calderas de recuperación de vapor: utilizan recursos energéticos secundarios para producir vapor, el calor de los gases calientes generados en el ciclo tecnológico. Las calderas de calor residual de energía como parte de CCGT utilizan el calor de los gases de escape de la turbina de gas.
De acuerdo con el movimiento relativo de los medios de intercambio de calor (gases de combustión, agua y vapor), las calderas de vapor se pueden dividir en dos grupos:
- calderas de tubo de gas (tubo de fuego, conducto de humos)
- calderas acuotubulares
Calderas acuotubulares basadas en el principio de movimiento de agua y mezcla vapor-agua
subdividido en:
- percusión (con ru naturales y circulación forzada: en un paso por las superficies de evaporación, solo una parte del agua se evapora, el resto vuelve al tambor y pasa por las superficies repetidamente)
- de un solo paso (el medio entre la entrada y la salida de la caldera se mueve secuencialmente sin retorno)
En los generadores de vapor acuotubulares, el agua y una mezcla de vapor y agua se mueven dentro de las tuberías y los gases de combustión lavan las tuberías desde el exterior. En Rusia, en el siglo XX, se utilizaron predominantemente las calderas acuotubulares de Shukhov. En las tuberías de gas, por el contrario, los gases de combustión se mueven dentro de las tuberías y el refrigerante lava las tuberías desde el exterior.
Notación | el código
Tipo-D-P-T-FOH
- Un tipo
- Pr - con circulación forzada (el agua del tambor se suministra a las superficies de evaporación mediante bombas especiales);
- Prp - con circulación forzada y sobrecalentamiento intermedio de vapor;
- E - con circulación natural (bajo la influencia de la diferencia en las densidades de agua y vapor);
- Ep - con circulación natural y sobrecalentamiento intermedio de vapor;
- P - flujo directo;
- Pp - flujo directo con sobrecalentamiento de vapor intermedio;
- K - con circulación combinada (natural en algunas superficies, forzada en otras);
- Kp - con circulación combinada y recalentamiento de vapor intermedio.
- D
- Capacidad de vapor de la caldera, t/h.
- PAGS
- Presión a la salida de la caldera, MPa (anteriormente indicada a menudo en kgf/cm²)
- T
- Temperatura de salida de la caldera, °C (no especificado para calderas que generan vapor saturado). Si la temperatura después del recalentamiento difiere de la temperatura del vapor primario, se indica como una fracción.
- F
- Tipo de combustible (si el horno no tiene capas):
- K - carbón y semiantracita (carbón pobre);
- A - antracita, finos de antracita (lodo);
- B - carbón pardo, lignitos;
- C - esquistos;
- M - aceite combustible;
- G - gas natural;
- O - residuos, basura;
- D - otros tipos de combustible.
- O
- Tipo de horno (no indicado para gas-oil, excepto "B"):
- T - horno de cámara con eliminación de escoria sólida;
- Zh - horno de cámara con eliminación de escoria líquida;
- R - caja de fuego en capas (rejilla);
- B - horno de vórtice;
- C - horno de ciclón;
- F - un horno con un lecho de ebullición (fluidizado) (estacionario y circulante);
- Y - otros tipos de cámaras de combustión, incluidas las de dos zonas.
- H
- "H" si la caldera está presurizada.
Los parámetros de la caldera, si es posible, se seleccionan de acuerdo con el rango estándar. Después de la designación según GOST, la marca de fábrica se puede escribir entre paréntesis, por ejemplo, E-75-3.9-440BT (BKZ-75-39FB).
38 ¿Por qué es mejor un esquema de evaporación por etapas con un ciclón externo que con un deflector instalado dentro del tambor?
pisado
la evaporacion es la que hay en el agua
volumen del tambor de la caldera, se crean zonas
con diferente contenido de sal en la caldera
agua. Esto se logra separando
volumen de agua del tambor de la caldera con su
calentamiento de superficies en individuales
compartimentos Se realiza una purga continua
del compartimento de mayor salinidad,
y la selección de vapor con los más pequeños. Superior
el tambor está dividido por una partición
agujero (tubo de desbordamiento) para dos
compartimiento - limpio y salino. Nutritivo
el agua entra en un compartimento limpio y la sal
alimentado desde un compartimento limpio a través de
tubería de rebose. En un compartimiento limpio
se forma alrededor del 80% del vapor, en sal
veinte%. Por lo tanto, de puro a salino
compartimiento recibe el 20% del agua de la caldera, que
para un compartimiento limpio es una purga.
Por lo tanto, purgue el compartimiento limpio
ocurre sin pérdida de calor,
asegurando baja salinidad
agua de caldera en ella.
Esencial
la desventaja es la posibilidad
reflujo de agua en un compartimento limpio
con circulación "lenta". para eliminación
esta deficiencia se aplica paso a paso
evaporación con ciclones remotos, que
son compartimentos de sal (DKVR-20). En
uso de ciclones remotos en
como diferencia de volumen de separación
se pueden seleccionar los niveles en los compartimentos
suficiente en las condiciones de prevención
flujo inverso de agua. Por lo tanto, esquemas
con ciclones remotos son preferibles,
especialmente en bajo rendimiento
compartimento de sal.
Nutritivo
el agua entra en el tambor, que sirve
compartimento limpio. Purgar agua de
tambor entra en los ciclones, para lo cual
esta agua es nutritiva. Ciclón
tiene un circuito de circulación separado y
entrega vapor al tambor de la caldera. pases de vapor
a través del dispositivo de separación
compartimiento y se limpia más.
Se realiza una purga continua
sólo del ciclón, si lo hay. En
disminución gradual de la evaporación
pérdida de calor con la purga y aumenta
calidad del vapor
Eficiencia
la evaporación escalonada aumenta con
aumentando el número de etapas de evaporación,
sin embargo, este aumento con el aumento del número
los pasos se desvanecen. mejor
distribución recibió dos y
esquemas de tres pasos. Al mismo tiempo, el segundo
la etapa de evaporación se puede arreglar
ya sea dentro del tambor o fuera de él - en
ciclones portátiles. en tres etapas
esquema, por lo general la primera y la segunda etapa
actuar en el tambor, y el tercero - en
ciclón portátil.
pisado
la evaporación mejora la pureza
vapor con una determinada calidad de nutrientes
agua y un valor de purga determinado. Eso
también permite obtener una satisfactoria
pureza del vapor con agua inferior
calidad, lo que lo hace más fácil y económico
tratamiento de aguas. evaporación por etapas
tambien mejora la economia
planta de turbina de vapor debido a
reducción en la purga sin notable
Reducción de la calidad del vapor.
Superficies de evaporación de la caldera.
Anteriormente se señaló que los elementos principales de la caldera son: superficies de calentamiento por evaporación (tubos de pared y conjunto de caldera); sobrecalentador con regulador de sobrecalentamiento de vapor; economizador de agua, calentador de aire y dispositivos de tiro.
Las superficies de calentamiento que generan vapor (evaporación) difieren entre sí en las calderas de varios sistemas, pero, por regla general, se ubican principalmente en la cámara de combustión y perciben el calor por radiación: radiación. Estos son tubos de pantalla, así como un paquete convectivo (caldera) instalado en la salida del horno de calderas pequeñas (Fig. 7.15).
Arroz. 7.15. El diseño de las superficies de evaporación de la unidad de caldera de tambor:
- 1 — el contorno del revestimiento de la cámara de combustión; 2, 3,4— paneles de pantalla laterales; 5 - pantalla frontal; 6 — colectores de pantalla y haz convectivo; 7 - tambor;
- 8 - festón; 9 — haz convectivo; 10— pantalla trasera
Las pantallas de las calderas con circulación natural, que funcionan al vacío en el horno, están hechas de tubos lisos (pantallas de tubo liso) con un diámetro interior de 40-60 mm. Las pantallas son una serie de tubos de elevación verticales conectados en paralelo entre sí por colectores (ver Fig. 7.15). El espacio entre las tuberías suele ser de 4-6 mm. Algunas tuberías de pantalla se insertan directamente en el tambor y no tienen colectores superiores. Cada panel de pantallas, junto con las bajantes colocadas en el exterior del revestimiento del horno, forman un circuito de circulación independiente.
Los tubos de la pantalla trasera en el punto de salida de los productos de combustión del horno se crían en 2-3 filas. Esta descarga de tuberías se llama festoneado Le permite aumentar la sección transversal para el paso de gases, reducir su velocidad y evita la obstrucción de los espacios entre las tuberías por partículas de ceniza fundida que se endurecieron durante el enfriamiento y son expulsadas por los gases del horno.
En los generadores de vapor de alta potencia, además de los montados en la pared, se instalan pantallas adicionales que dividen el horno en compartimentos separados (Fig. 7.16). Estas pantallas están iluminadas por antorchas desde dos lados y se denominan de doble luz. Perciben el doble de calor que los de pared. Las pantallas de doble luz, al aumentar la absorción total de calor en el horno, permiten reducir sus dimensiones.
Arroz. 7.16. Colocación de pantallas en la sección transversal del horno:
- 1 - pantalla frontal; 2 — pantallas laterales; 3 — pantalla trasera;
- 4 — pantalla de dos luces; 5 - quemadores; 6 — contorno del revestimiento del horno
