Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Принципиальная схема водотрубного котла морского типа

Водотрубные котлы высокого давления [1] (также пишутся водотрубная и вода труба) представляет собой тип котла , в котором циркулирует воду в трубах нагреваются снаружи от огня. Топливо сжигается внутри топки , образуя горячий газ, который вскипает в парогенерирующих трубах. В котлах меньшего размера дополнительные генерирующие трубы отделены в топке, в то время как более крупные коммунальные котлы полагаются на заполненные водой трубы, которые составляют стенки топки для генерации пара .

Затем нагретая водно-паровая смесь поднимается в паровой барабан . Здесь насыщенный пар отводится сверху барабана. В некоторых случаях пар проходит через трубы в тракте горячего газа ( перегреватель ) и перегревается. Под перегретым паром понимается пар, нагретый до температуры выше точки кипения при заданном давлении. Перегретый пар представляет собой сухой газ и поэтому обычно используется для привода турбин, поскольку капли воды могут серьезно повредить лопатки турбины.

Насыщенная вода в нижней части парового барабана возвращается в нижний барабан через «сливные трубы» с большим отверстием, где она предварительно нагревает подаваемую питательную воду. (В котлах большого размера питательная вода подается в паровой барабан, а сливные трубы подают воду на дно водяных стенок). Для повышения экономичности котла выхлопные газы также используются для предварительного нагрева воздуха для горения, подаваемого в горелки, и для подогрева питательной воды в «экономайзере». Такие водотрубные котлы на ТЭС еще называют парогенераторными .

Более старая конструкция жаротрубного котла , в которой вода окружает источник тепла, а газы от сгорания проходят через трубы в водном пространстве, обычно имеет гораздо более слабую конструкцию и редко используется для давлений выше 2,4 МПа (350 фунтов на кв. Существенным преимуществом водотрубного котла является меньшая вероятность катастрофического отказа: в котле нет большого объема воды и отсутствуют крупные механические элементы, которые могут выйти из строя.

Водотрубный котел был запатентован Блейки из Англии в 1766 году и был изготовлен Даллери из Франции в 1780 году [2].

Приложения [ править ]

«Возможность конструирования водотрубных котлов без использования чрезмерно больших и толстостенных сосудов высокого давления делает эти котлы особенно привлекательными для применений, требующих сухого пара высокого давления и высокой энергии, включая выработку энергии паровыми турбинами». [3]

Из-за их превосходных рабочих характеристик использование водотрубных котлов очень предпочтительно в следующих основных областях:

  • Разнообразие технологических процессов в отраслях
  • Подразделения химической обработки
  • Целлюлозно-бумажные комбинаты
  • Установки нефтепереработки

Кроме того, они часто используются на электростанциях, где обычно требуются большие количества пара (до 500 кг / с) с высоким давлением, то есть примерно 16 мегапаскалей (160 бар), и высокими температурами, достигающими 550 ° C. Например, Айванп солнечной электростанция использует два тип Rentech-D водотрубных котлов для прогрева растений, а также при работе в качестве ископаемого топлива электростанции. [4]

Стационарный [ править ]

Современные котлы для выработки электроэнергии почти полностью представляют собой водотрубные конструкции из-за их способности работать при более высоких давлениях. Там, где технологический пар требуется для отопления или в качестве химического компонента, остается небольшая ниша для жаротрубных котлов. Одним заметным исключением являются типичные атомные электростанции (реакторы с водой под давлением), где парогенераторы обычно имеют конфигурацию, аналогичную конструкции дымовых котлов. В этих применениях путь горячего газа через «пожарные трубы» фактически переносит теплоноситель первого контура под очень горячим / высоким давлением из реактора, и пар генерируется на внешней поверхности труб.

Морской [ править ]

Их способность работать при более высоких давлениях привела к тому, что судовые котлы почти полностью водотрубные. Это изменение началось примерно в 1900 году и прослеживало принятие турбин в качестве силовых установок, а не поршневых двигателей - хотя водотрубные котлы также использовались с поршневыми двигателями, а котлы с дымовыми трубами также использовались во многих применениях морских турбин.

Железная дорога [ править ]

Значительного внедрения водотрубных котлов для железнодорожных локомотивов не произошло. Было произведено несколько экспериментальных разработок, но ни один из них не был успешным и не привел к их широкому использованию. [5] Большинство водотрубных железнодорожных локомотивов, особенно в Европе, использовали систему Шмидта . Большинство из них были соединениями и несколькими приточными . Железнодорожный Норфолк и Западная «ы Jawn Генри было исключением, поскольку он использовал паровую турбину в сочетании с электрическим приводом. [6]

  • LMS 6399 Ярость
Полностью восстановлен после несчастного случая со смертельным исходом
  • ЛНЕР 10000 "Тише, тише"
Использование котла тысячелистника , а не Шмидта. Никогда не удавалось и повторно кипятили с обычным бойлером. [7]

Гибриды [ править ]

Чуть более успешным было использование гибридных водотрубных / жаротрубных систем. Поскольку самая горячая часть паровозного котла - это топка , было эффективно использовать здесь водотрубную конструкцию и обычный жаротрубный котел в качестве экономайзера (то есть подогревателя) в обычном положении.

Один известный пример этого был США Болдуин 4-10-2 No. 60000 , построенный в 1926 году , функционирующего в качестве соединения при давлении котла 2400 кПа (350 фунтов на квадратный дюйм) оно охватывает более 160 тысяч километров (100000 миль) успешно. Однако через год стало ясно, что любая экономика не справляется с дополнительными расходами, и он был отправлен в музейную экспозицию в Институте Франклина в Филадельфии, штат Пенсильвания. [8] серии А из двенадцати экспериментальных локомотивов были построены на Балтимор и Огайо железной дороги Mt. «ы Магазины Clare находятся под наблюдением Джорджа Х. Эмерсона , но ни один из них не был воспроизведен в каких-либо количествах. [9]

Бротанский котел

Единственным железнодорожным применением водотрубных котлов в любом количестве был котел Brotan, изобретенный в Австрии в 1902 году Иоганном Бротаном и найденный в редких экземплярах по всей Европе. Тем не менее, Венгрия была активным пользователем и насчитывала около 1000 из них. Как и в «Болдуине», он сочетал в себе топку с водяной трубой и ствол с дымовой трубой. Первоначальной характеристикой Бротана был длинный паровой барабан, расположенный над основным стволом, что делало его внешне похожим на котел Фламан . [10] [11]

Дорога [ править ]

В то время как тяговый двигатель обычно строился с использованием его локомотивного котла в качестве рамы, другие типы паровых транспортных средств, такие как грузовики и автомобили , использовали широкий спектр различных типов котлов. Пионеры автомобильного транспорта Голдсуорси Герни и Уолтер Хэнкок использовали водотрубные котлы в своих паровых вагонах около 1830 года.

В большинстве вагонов-подтипов использовались водотрубные котлы. Многие производители использовали варианты вертикального котла с поперечными трубами, в том числе Atkinson , Clayton , Garrett и Sentinel . К другим типам относятся « трубка наперстка» Кларксона и котел в форме пистолета в вагоне O-типа Foden . [12]

Производители паровых пожарных машин, такие как Merryweather, обычно использовали водотрубные котлы для их быстрого паропроизводства.

Во многих паровозах использовались водотрубные котлы, а компания Bolsover Express даже заменила водотрубный котел жаротрубного типа Stanley Steamer . [13]

Варианты дизайна [ править ]

Котел типа D [ править ]

Тип D - наиболее распространенный тип котлов малого и среднего размера, аналогичный тому, который показан на принципиальной схеме. Он используется как в стационарных, так и в морских приложениях. Он состоит из большого парового барабана, вертикально соединенного с меньшим водяным барабаном (он же «грязевой барабан») через несколько парогенерирующих труб. Они окружены стенами, состоящими из более крупных заполненных водой труб, из которых состоит печь.

Котлы типа М [ править ]

Котлы типа M использовались на многих военных кораблях США во время Второй мировой войны, в том числе на сотнях эсминцев класса Fletcher . Три набора трубок образуют форму буквы М и образуют перегреватель, работающий отдельно, что позволяет лучше контролировать температуру перегрева. В дополнение к буровому барабану, показанному на котле типа D, котел типа M имеет водяной экран и водяной экран внизу двух дополнительных рядов вертикальных труб и сливных стаканов.

Низкое содержание воды [ править ]

Бойлер с низким содержанием воды имеет нижний и верхний коллекторы, соединенные водяными трубками, на которые напрямую падает горелка. Это котел без топки, который может вырабатывать пар и быстро реагировать на изменения нагрузки.

Котел Бэбкока и Уилкокса [ править ]

Котел Бэбкока и Уилкокса

Разработанный американской фирмой Babcock & Wilcox , этот тип имеет одиночный барабан, с питательной водой, поступающей из нижней части барабана в коллектор, который питает наклонные водяные трубы. Водяные трубки подают пар обратно в верхнюю часть барабана. Печи расположены под трубами и барабаном.

Этот тип котла был использован Royal Navy «s Лиандера -класса фрегатов .

  • Фостер Уиллер
  • Техника горения

Котел Стирлинга [ править ]

Основная статья: Котел Стирлинга

Котел Стирлинга имеет почти вертикальные, почти прямые watertubes , что зигзаг между количеством пары и водой барабанов. Обычно в схеме «четыре барабана» используются три банка ламп, но в некоторых приложениях используются вариации, разработанные с другим количеством барабанов и банков.

В основном они используются в качестве стационарных котлов из-за их большого размера, хотя большая площадь решетки также способствует их способности сжигать широкий спектр видов топлива. Первоначально работающие на угле на электростанциях, они также получили широкое распространение в отраслях, производящих горючие отходы и требующий технологический пар . Целлюлозно-бумажные комбинаты могли сжигать отходы коры, сахарные заводы - отходы жмыха . Это горизонтальный барабанный котел.

Тысячелистник [ править ]

Основная статья: Котел тысячелистника
Вид с торца на котел тысячелистника

Названный в честь его дизайнеров, в то тополь основанного Ярроу судостроителей , этот типа три барабана котла имеет три барабана в дельте формировании соединенного watertubes. Барабаны соединены прямыми водяными трубками, что позволяет легко очищать трубки. Однако это означает, что трубы входят в барабаны под разными углами, что затрудняет герметизацию соединения . Снаружи топки пара « холодных » трубок между каждым барабаном действует как « сливные трубы ». [14]

Благодаря трем барабанам бойлер Тысячелистника имеет большую емкость по воде. Следовательно, этот тип обычно используется в более старых морских котлах. Компактные размеры сделали его привлекательным для использования в мобильных энергоблоках во время Второй мировой войны . Для транспортировки котел и его вспомогательное оборудование (мазутный подогреватель, насосные агрегаты, вентиляторы и т. Д.), Турбины и конденсаторы были смонтированы на вагонах для перевозки по железной дороге .

Уайт-Форстер [ править ]

Тип White-Forster похож на Yarrow, но с трубками, которые постепенно изогнуты. Это делает их вход в барабаны перпендикулярным, что упрощает создание надежного уплотнения. [14]

Торникрофт [ править ]

Вид с торца на котел Thornycroft

Модель Thornycroft, разработанная судостроителем Джоном I. Thornycroft & Company , имеет один паровой барабан с двумя наборами водяных труб с каждой стороны печи. Эти трубки, особенно центральный набор, имеют резкие изгибы. Помимо очевидных трудностей при их очистке, это может также вызвать изгибающие силы по мере нагрева трубок, которые могут выдернуть их из трубной пластины и вызвать утечку. Имеются две топки, выходящие в общую вытяжку, что придает котлу широкий сужающийся профиль основания. [14]

Котел с принудительной циркуляцией [ править ]

В котле с принудительной циркуляцией добавлен насос для ускорения потока воды по трубкам. [15]

Другие типы [ править ]

  • О-образный котел
  • Котел типа А
  • Котел с гибкими трубками
  • Пароперегреватель M-Type Control

См. Также [ править ]

  • Трехбарабанный котел
  • Трубчатый котел Кларксона
  • Угловая труба Котел
  • Котельные трубы с внутренними нарезками (также известные как служебные трубы)

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 октября 2016 года . Проверено 21 ноября 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  2. ^ Маршалл, Чепмен Фредерик (16 декабря 2014 г.). История железнодорожных локомотивов до конца 1831 года . Совет директоров - Книги по запросу. ISBN 9783845712871 - через Google Книги.
  3. ^ «Эффективность котла: водотрубные котлы» .
  4. ^ «eCRMS» (PDF) . Docketpublic.energy.ca.gov . Проверено 24 сентября 2018 .
  5. ^ "Технология паровозов высокого давления" . Локомотив Локомотивная галерея.
  6. ^ "Джоун Генри" . Журнал "Поезда" . Проверено 28 октября 2008 .
  7. ^ "Локомотив высокого давления LNER 10000" . Локомотив Галерея локомотивов D&H 1402 Джеймс Арчибальд . Тепловозы с водотрубными котлами Delaware и Hudson E7 состояли из трех экземпляров 1400-1402.
  8. ^ "Болдуин 60000" . Локомотив Локомотивная галерея.
  9. ↑ См. Главу «Эксперименты» в Sagle, Lawrence W. (1964). B&O Power . Штауфер. п. 288 сл.
  10. ^ "Бротан" . Локомотив Локомотивная галерея.
  11. ^ "Бротан" .
  12. ^ Келли, Морис А. (1975). Вагон паровой дороги Undertype . Кембридж: Гусь и сын. ISBN 0-900404-16-7.
  13. ^ Харрис, KN (1967). Модельные котлы и котельное производство . Хемел Хемпстед: Модель авиационной прессы.
  14. ^ a b c Руководство Стокера ((издание 1912 г.) изд.). Адмиралтейство, через HMSO, через Eyre & Spottiswoode. 1901 г.
  15. ^ Новейшее технологическое оборудование (2012-11-25). «Циркуляционные системы котлов: естественная циркуляция и принудительная циркуляция» . Enggcyclopedia . Проверено 30 сентября 2013 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Робертсон, Лесли Стивен Водотрубные котлы; на основе краткого курса лекций, прочитанных в Университетском колледже Лондона (1901 г.) из Интернет-архива