Kotły bezwalczakowe (przepływowe)

Kotły bezwalczakowe (przepływowe)

Pełny tekst artykułu dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników

W kotłach przepływowych przepływ wymuszony jest spowodowany pracą pompy zasilającej, przy czym woda nie krąży tu w parowniku, lecz jednokrotnie przetłaczana jest przez układ ciśnieniowy. Z uwagi na to, że w grubościennych walczakach powstają duże naprężenia termiczne które zmniejszają dopuszczalne prędkości rozruchu zmian obciążenia rozwinęły się konstrukcje bezwalczakowe kotłów (szczególnie dużych kotłów energetycznych). 

Kotły takie budowane są na ciśnienia podkrytyczne i nadkrytyczne. W przypadku ciśnień nadkrytycznych w kotłach takich nie ma parownika a kocioł taki składa się z podgrzewacza wody i przegrzewaacza pary, więc zbędny jest walczak (przy ciśnieniach nadkrytycznych nie istnieje pojęcie mieszaniny parowo-wodnej i gęstości pary i wody są jednakowe). Z właściwości wody i pary wodnej wynika, że woda o ciśnieniu nakrytycznym po podgrzaniu się do temperatury 374.25 oC natychniast zmienia się w parę o stopniu suchości x=1.

Podczas przepływu woda ulega:

  • podgrzaniu w podgrzewaczu wody oraz w dolnej części parownika,
  • odparowaniu w parowniku, 
  • osuszeniu i wstępnemu przegrzaniu pary w tzw. strefie przejściowej 
  • przegrzaniu do wymaganej temperatury pary w przegrzewaczu. 

W kotłach tych nie ma walczaka. Wśród odmian kotłów przepływowych przez lata dominowały trzy rozwiązania konstrukcyjne: 

  • kotły Bensona (stąd nazwa "typu Benson").
  • kotły Ramzina (w kotle tym w miejscu strefy przejściowej zastosowano wodooddzielacz, a rury wznoszące są ułożone wg linii śrubowej i prowadzone pod niewielkim kątem do poziomu), 
  • kotły Sulzera ze wstęgą równoległych rur wznoszących w układzie meandrowym.

Kocioł Bensona

Jest najbardziej rozpowszechnioną konstrukcją kotła przepływowego. Cechą charakterystyczną jest pionowy układ opromieniowanych rur parownika w postaci podzielonych na sekcje ekranów, przez które woda przepływa kolejno, zawsze od komory dolnej do komory górnej.

Doprowadzenie wody z komory górnej do komory dolnej następnej sekcji odbywa się rurami opadowymi. Z ostatniej sekcji rur para o wilgotności 10-20% przechodzi do tzw. strefy przejściowej, umieszczonej w strefie niższych temperatur spalin gdzie następuje całkowite odparowanie i wydzielenie się soli (brak walczaka uniemożliwia odprowadzanie soli).

Pierwszy kocioł Bensona pracował przy ciśnieniu krytycznym 225,7 at, przy którym objętość wody i pary jest jednakowa, co uzasadnia brak walczaka w kotle. Po ogrzaniu wody w rurach ekranu do temperatury krytycznej, przejściu jej w stan pary i przegrzaniu do ok. 400° następowało w automatycznym zaworze redukcyjnym dławienie pary do ciśnienia wymaganego do pracy turb2ny (100÷200 at). Po zdławieniu przegrzewano parę do temperatury ponad 500°.

Obecnie buduje się kotły Bensona także do ciśnienia niższego od krytycznego, jak również do ciśnienia nadkrytycznego. Nowoczesny kocioł Bensona ma kształt. wieży osłoniętej tylko dachem, bez budynku kotłowni. Można do niego stosować wszelkiego rodzaju paleniska. Kocioł ma bardzo małą pojemność wodną i musi być zasilany skroplinami. Natężenie powierzchni ogrzewalnej sięga 250 kg/m2 • h, a czas rozpalania wynosi 15÷20 min.

Coraz częściej buduje się kotły Bensona w tzw. układzie meandrowym,: poszczególne segmenty ekranu składają się z rur wygiętych wstęgowo całym szeregiem - podobnie jak ścianki grodziowe. W ten sposób powstaje meander poziomy lub pionowy.

Schemat kotła przepływowego Bensona

1-podgrzewacz wody; 2-ekrany parownika; 3, 4-przegrzewacz pary; 5-strefa przejściowa; 6-wodooddzilacz; 7-rury opadowe; Fg, Fw-siła ciężkości i siła wynikająca z prędkości spalin, które działają na cząstki popiołu

Kocioł ten (jak i kocioł Ramzina) jest kotłem o nieustalonej strefie odparowania, co powoduje, że nie można go odsalać w sposób ciągły. Wymaga to zasilania kotłów wodą o wysokiej jakość, a przede wszystkim podczas rozruchu ni ma możliwości zasilania przegrzewaczy parą suchą, co jest cenną zaletą kotła walczakowego.

Pełny artyluł dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników.

Free Joomla! templates by Engine Templates