Zasilanie wodą i obwód pary kotła
W obwodzie wodnym i parowym kotła występują różne elementy, które powinny być znane. Są to ekonomizer, bębny kotła, rury wodne oraz supergrzałka.
Ekonomizer
Ekonomizer jest wymiennikiem ciepła, który pobiera ciepło z gazów spaliny, zwiększając temperaturę wody zasilającej pochodzącej z wspólnej nagłówki wody zasilającej do temperatury nasycenia odpowiadającej ciśnieniu kotła.
Odrzucanie do atmosfery gazów spalinowych o wysokiej temperaturze wiąże się z dużymi stratami energii. Wykorzystując te gazy do grzania wody zasilającej, można osiągnąć wyższą efektywność i lepszą ekonomię, stąd wymiennik ciepła nazywany jest „Ekonomizerem”.
Konstrukcyjnie ekonomizer składa się z zestawu giętych pustych rurek, przez które przepływa woda zasilająca. Zewnętrzne części rurek są ogrzewane przez gazy spalinowe. Im więcej jest rur wodnych, tym większa jest powierzchnia wymiany ciepła. Liczba rur i ich przekrój są zaprojektowane zgodnie z wymaganymi parametrami kotła.
Na krzywej T-S powyżej, zacieniona część ilustruje strefę ekonomizera. Ciepło absorbowane przez wodę zasilającą oznaczono ‘Qeco’.
Innym istotnym elementem obwodu wodnego i parowego
jest bęben kotle.
Bębny Kotła
W wszystkich typach kotłów stosuje się dwa rodzaje bębnów kotła: bęben parowy i bęben błotny. Obie części mają określone funkcje.
Bęben Parowy
Funkcje bębna parowego w obwodzie wodnym i parowym to:
Magazynowanie odpowiedniej ilości wody i pary, aby spełnić zmienne wymagania obciążenia.
Utworzenie głowicy, która wspomaga naturalną cyrkulację wody przez rury wodne.
Oddzielenie pary od mieszanki woda-para, wydzielanej przez wznoszące.
Wsparcie procesów chemicznych, takich jak usuwanie rozpuszczonego O2 i utrzymanie odpowiedniego pH.
Oddzielenie pary od mieszanek dwufazowych w bębnie parowym:
Para musi być oddzielona od mieszanki przed opuszczeniem bębna, ponieważ:
Każda wilgoć przenoszona z parą zawiera rozpuszczone sole. W supergrzałce, woda paruje, a soli pozostają na wewnętrznej powierzchni rur, tworząc osad. Ten osad skraca żywotność supergrzałek.
Niektóre zanieczyszczenia w wilgoci (takie jak siarka) mogą powodować osady na łopatkach turbiny.
Jedną z ważnych funkcji bębna parowego jest oddzielenie pary od mieszanki woda-para. Przy niskim ciśnieniu (poniżej 20 bar; 1 bar = 1.0197 kg/cm2) stosuje się proste oddzielenie grawitacyjne. W metodzie grawitacyjnej cząsteczki wody odłącza się od pary ze względu na wyższą gęstość.
Zwiększenie ciśnienia wewnątrz bębna parowego powoduje zwiększenie gęstości pary, ponieważ para jest bardzo sprężysta. Stąd różnica między gęstościami pary i wody maleje. Dlatego oddzielenie grawitacyjne staje się nieefektywne.
Dlatego w bębnach parowych kotłów wysokociśnieniowych stosuje się pewne mechaniczne urządzenia (znane jako wewnętrzne elementy bębna lub urządzenia przeciwko praniu) do oddzielania pary od wody.
Poniższy obraz ilustruje różne urządzenia przeciwko praniu stosowane w elektrowniach cieplnych:
Sekery są separatorami, które oddzielają gorącą mieszankę woda-para od suchej pary i zapewniają kierowany szlak dla suchej pary.
W separatory cykloniczne mieszanka woda-para jest wprowadzana w ścieżkę helicoidalną, a dzięki siłom odśrodkowym cząsteczki wody oddzielają się od mieszanki dwufazowej. Małe żebrowania wewnątrz separatory cykloniczne zbierają osadzoną wodę.
W szczotkownicy mieszanka dwufazowa jest wprowadzana w ścieżkę zygzakową, co zapewnia ostatnią fazę suszenia pary.
Po szczotkownicy para jest wprowadzana do supergrzałki przez przesiewnik perforowany.
Bęben Błotny
Bęben błotny to inny nagłówek, znajdujący się u podstawy kotła, który zwykle pomaga w naturalnej cyrkulacji wody przez rury parowe. Bęben błotny zwykle zawiera wodę o temperaturze nasycenia, a także osadzone sole i zanieczyszczenia, znane jako osady. Okresowo jest myty, aby usunąć osady, otwierając zawór odpływowy.
Rury Wodne
Są one również niezbędne dla obwodu wodnego i parowego kotła
Rury wodne to zakrzywione lub proste puste rury, przez które krąży mieszanka pary i wody. Istnieją dwa rodzaje rur wodnych: spadające i wznoszące. Ta konfiguracja spadających i wznoszących rur jest również znana jako ewaporator (lub właściwy kotłowy). W ewaporatorze następuje rzeczywista zmiana stanu z wody na parę. Na diagramie T-S obok przedstawiono strefę ewaporatora. ‘Qeva’ to ciepło absorbowane przez ewaporator. Jest to głównie ciepło parowania wody.
Rury Spadające
Jak sama nazwa wskazuje, rury spadające to rury wodne, przez które woda spływa z bębna parowego do bębna błotnego (patrz rys.). Żaden pęcherzyk pary nie powinien płynąć razem z nasyconą wodą z bębna do rur spadających. To zmniejszyłoby różnicę gęstości i ciśnienie głowicy dla naturalnej cyrkulacji.
Rury Wznoszące
Rury wznoszące to rury wodne, przez które mieszanka pary i wody w temperaturze nasycenia wznosi się z bębna błotnego do bębna parowego. Rury wznoszące są zwykle blisko pieców, podczas gdy rury spadające są daleko od pieców.
Supergrzałki
