基礎熱機器
電気駅
第7章
火力発電所のボイラーユニット
ボイラー設備はボイラーと補助装置で構成されます。 蒸気または熱水を生成するように設計された装置 高血圧燃料の燃焼中に放出される熱、または外部の熱源（通常は高温ガス）から供給される熱のため、それらはボイラーユニットと呼ばれます。 それぞれ蒸気ボイラーと温水ボイラーに分けられます。 炉からの排ガスの熱、またはさまざまな技術プロセスの主生成物および副産物の熱を利用するボイラーユニットは、廃熱ボイラーと呼ばれます。
ボイラーには、火室、過熱器、エコノマイザー、エアヒーター、フレーム、ライニング、 断熱材、被覆。
補助装置には、ドラフトマシン、加熱面を洗浄するための装置、燃料準備および供給装置、スラグおよび灰除去装置、灰収集およびその他のガス洗浄装置、ガスおよび空気パイプライン、水、蒸気および燃料パイプライン、継手、継手、オートメーションが含まれます。 、計器および制御装置の保護、水処理装置および煙突。
バルブには制御と ロック装置、安全および水検査バルブ、圧力計、水指示装置。
セットにはマンホール、のぞき穴、ハッチ、ゲート、ダンパーが含まれます。
ボイラーが設置されている建物は次のように呼ばれます。 ボイラー室
ボイラー本体と付帯設備を含めた一連の装置をボイラー設備といいます。 燃焼する燃料の種類やその他の条件によっては、指定された付属品の一部が使用できない場合があります。
火力発電所のタービンに蒸気を供給するボイラープラントを発電所といいます。 産業消費者に蒸気を供給し、建物を暖房するために、場合によっては、特別な産業用および暖房ボイラー設備が作成されます。
天然および人工燃料（石炭、石油化学処理の液体および気体製品、天然および高炉ガスなど）、工業炉およびその他の装置の排ガスは、ボイラープラントの熱源として使用されます。
技術体系微粉炭で作動するドラム蒸気ボイラーを備えたボイラープラントを図に示します。 7.1. 破砕後の石炭倉庫からの燃料はコンベアによって燃料バンカー３に供給され、そこから石炭粉砕機を備えた整粒装置に送られる。 1 。 特殊ファンを使用した粉砕燃料 2 空気の流れに乗ってパイプを通ってボイラー室にあるボイラー5の炉のバーナー3に輸送されます。 10. 二次空気も送風ファンによってバーナーに供給されます。 15 （通常はエアヒーターを介して） 17 ボイラー）。 ボイラーに供給する水は給水ポンプによってドラム 7 に供給されます。 16 給水タンク 11, 脱気装置があること。 ドラムに水を供給する前に、節水器でドラムを加熱します。 9 ボイラー パイプシステム内で水の蒸発が発生する 6. ドラムからの乾燥飽和蒸気が過熱器に入ります 8 、消費者に送信されます。
米。 7.1. ボイラープラントの技術図:
1 - 石炭粉砕機; 2 - ミルファン。 3 - 燃料バンカー。 7 - バーナー。 5 - ボイラーユニットの炉とガスダクトの回路。 6 - パイプシステム - 火室スクリーン; 7 - ドラム。 8 - 過熱器; 9 - 水浄水器; 10 - ボイラーハウス建屋（ボイラー室敷地）の概要 11 - 脱気装置付き貯水タンク。 12 - 煙突; 13 - ポンプ; 14- 灰収集装置。 15- ファン; 16- 栄養価の高いシコック。 17 - エアヒーター。 18 - 灰およびスラグパルプを汲み出すためのポンプ; / - 水路; b– 過熱蒸気; V- 燃料経路; G -空気の移動経路。 d -燃焼生成物の経路。 e -灰とスラグの道
バーナーによって蒸気ボイラーの燃焼室 (炉) に供給された混合気が燃焼し、高温 (1500 °C) のトーチが形成され、パイプに熱が放射されます。 6, 火室の壁の内面にあります。 これらはスクリーンと呼ばれる蒸発加熱面です。 熱の一部をスクリーンに与えた後、約 1000 °C の温度の排ガスが通過します。 上部ここにパイプが間隔を開けて配置されているリアスクリーン（この部分をフェストゥーンと呼びます）と過熱器を洗浄します。 その後、燃焼生成物は節水器、エアヒーターを通って移動し、100 °C をわずかに超える温度でボイラーから排出されます。 ボイラーから出たガスは灰収集装置で灰が除去されます。 14 そして排煙装置 13 煙突から大気中に放出される 12. 排ガスから収集され堆積した粉砕灰 下部通常、スラグは水路を通る水の流れの中で炉から取り出され、その後、得られたパルプが特別な袋詰めポンプで汲み出されます。 18 そしてパイプラインを通じて除去されます。
ドラムボイラーユニットは燃焼室と、 インフルエンザ。 ドラム; 作動媒体（水、蒸気と水の混合物、蒸気）からの圧力下で表面を加熱する。 エアヒーター。 パイプラインとエアダクトを接続します。 加圧加熱面には、水エコノマイザ、主に火室スクリーンとフェストゥーンによって形成される蒸発要素、および過熱器が含まれます。 エアヒーターを含むボイラーのすべての加熱面は通常、管状です。 異なる設計のエアヒーターを備えている強力な蒸気ボイラーはごくわずかです。 蒸発面はドラムに接続されており、ドラムと下部スクリーンコレクターを接続する下降パイプとともに循環回路を形成します。 ドラム内で蒸気と水が分離され、さらにドラム内に大量の水が供給されるため、ボイラーの信頼性が高まります。
ボイラーユニットの炉の下部台形部分（図7.1を参照）はコールドファンネルと呼ばれます。トーチから落下する部分的に焼結した灰残留物はその中で冷却され、スラグの形で特別な受け入れ装置に落ちます。 軽油ボイラーには冷却ファンネルがありません。 節水器と空気加熱器が配置されているガスダクトは対流（対流シャフト）と呼ばれ、主に対流によって熱が水と空気に伝達されます。 この煙道に組み込まれたテール面と呼ばれる加熱面により、過熱器後の燃焼生成物の温度を 500 ～ 700 °C からほぼ 100 °C、つまり 100 °C まで下げることができます。 燃焼した燃料の熱をより有効に利用します。
パイプシステム全体とボイラードラムは、柱と横梁で構成されるフレームによって支えられています。 火室と煙道は、耐火性と耐火性の層である内張りによって外部の熱損失から保護されています。 断熱材。 過剰な空気が火室に吸い込まれたり、有毒成分を含む粉塵を多く含んだ高温の燃焼生成物が外に排出されたりするのを防ぐために、ボイラー壁の外側は気密鋼板で裏打ちされています。
7.2. ボイラーユニットの目的と分類
生産性を備えたエネルギー装置と呼ばれるボイラーユニット D(t/h) 所定の圧力で蒸気を生成する R(MPa)と温度 t(℃)。 この装置は、内部で蒸気が発生するため、蒸気発生器と呼ばれたり、単に蒸気発生器と呼ばれたりします。 蒸気ボイラ。最終製品が特定のパラメータ（圧力と温度）の熱水であり、工業プロセスや工業用、公共用、住宅用の建物の暖房に使用される場合、その装置は次のように呼ばれます。 温水ボイラー。したがって、すべてのボイラーユニットは、蒸気と熱水の 2 つの主要なクラスに分類できます。
水、蒸気と水の混合物、蒸気の動きの性質に応じて、蒸気ボイラーは次のように分類されます。
· 自然循環を備えたドラム (図 7.2、a);
複数のドラム 強制循環(図7.2、 b);
ダイレクトフロー (図 7.2、 V).
自然循環式ドラムボイラーにおいて(図 7.3) 左側のパイプ内の蒸気と水の混合物の密度の違いによるもの 2 右側のパイプ内の液体 4 左の列の蒸気と水の混合物は上に移動し、右の列の水は下に移動します。 右列のパイプを下降、左列のパイプを上昇（スクリーン）と呼びます。
回路を通過する水の量と回路の蒸気出力の比率 D同じ期間にわたって呼び出されます 循環比率K ts . 自然循環ボイラー用 K tz の範囲は 10 ～ 60 です。
米。 7.2. における蒸気発生スキーム 蒸気ボイラー:
あ- 自然循環; b- 複数回の強制循環。 V- ダイレクトフロー回路; B - ドラム。 ISP - 蒸発表面。 PE - 蒸気過熱器。 EC - ウォーターエコノマイザー。 PN - フィードポンプ。 CN - 循環ポンプ。 NK - 下部コレクター。 Q-熱供給; OP - 縦樋; POD – パイプを持ち上げる。 D n - 蒸気消費量。 D pw - 給水消費量
2 つの液体柱 (下降気管内の水と上昇管内の蒸気と水の混合物) の重量差により、駆動圧力 D が生じます。 R、 N/m 2、ボイラー配管内の水循環
どこ h- 輪郭高さ、m; r in および r cm - 水および蒸気と水の混合物の密度（体積質量）、kg/m 3。
強制循環ボイラーでは、水と蒸気と水の混合物の動き（図 7.2 を参照） b)を使用して強制的に実行されます 循環ポンプ中央ポンプ。その駆動圧力はシステム全体の抵抗を克服するように設計されています。
米。 7.3. ボイラー内の水の自然循環:
1 - 下部マニホールド。 2 - 左パイプ; 3 - ボイラードラム; 4 - 右パイプ
貫流ボイラーの場合 (図 7.2 を参照) V）循環回路がなく、水の多重循環がなく、ドラムがなく、水はフィードポンプ PN によって、直列に接続されたエコノマイザー EK、蒸発面 ISP、および蒸気移送ユニット PE を介して汲み上げられます。 貫流ボイラーでは高品質の水を使用することに注意してください。蒸発管に入るすべての水は出口で完全に蒸気に変換されます。 この場合の循環速度は K ts = 1.
蒸気ボイラーユニット (蒸気発生器) は、蒸気出力 (t/h または kg/s)、圧力 (MPa または kPa)、生成される蒸気の温度、および給水の温度によって特徴付けられます。 これらのパラメータを表に示します。 7.1.
表7.1。 国内業界が生産するボイラーユニットの適用範囲を示す概要表
| 圧力、MPa(at) | ボイラー蒸気生産量、t/h | 蒸気温度、℃ | 給水温度、°C | 応用分野 |
| 0,88 (9) | 0,2; 0,4; 0,7; 1,0 | 飽和状態 | 小規模企業の技術的および暖房ニーズを満たす 産業企業 | |
| 1,37 (14) | 2,5 | 飽和状態 | 大規模産業企業の技術および暖房ニーズに対応 | |
| 4; 6,5; 10; 15; 20 | 飽和または過熱、250 | 四半期ごとの暖房ボイラーハウス | ||
| 2,35 (24) | 4; 6,5; 10; 15; 20 | 飽和または過熱、370 および 425 | 満足 技術的ニーズいくつかの産業企業 | |
| 3,92 (40) | 6,5; 10; 15; 20; 25; 35; 50; 75 | 小出力発電所における0.75～12.0MWのタービンへの蒸気供給 | ||
| 9,80 (100) | 60; 90; 120; 160; 220 | 発電所の12～50MWのタービンに蒸気を供給 | ||
| 13,70 (140) | 160; 210; 320; 420; 480 | 大型発電所の50～200MWのタービンへの蒸気供給 | ||
| 320; 500; 640 | ||||
| 25,00 (255) | 950; 1600; 2500 | 570/570（二次過熱あり） | 最大規模の発電所の出力300、500、800MWのタービンに蒸気を供給 |
蒸気出力に基づいて、ボイラーは低蒸気出力（最大 25 t/h）、中蒸気出力（35 ～ 220 t/h）、高蒸気出力（220 t/h 以上）に分類されます。
ボイラーは、生成される蒸気の圧力に従って次のように分類されます。 低圧(～1.37MPa)、中圧(2.35、3.92MPa)、 高圧（9.81 MPa および 13.7 MPa）および超臨界圧力（25.1 MPa）。 低圧ボイラーと中圧ボイラーを分ける境界は任意です。
ボイラーユニットは、飽和蒸気または異なる温度に過熱された蒸気を生成します。その値は圧力に応じて異なります。 現在、高圧ボイラーの蒸気温度は 570 °C を超えません。 給水の温度は、ボイラー内の蒸気圧力に応じて 50 ～ 260 °C の範囲になります。
温水ボイラーは、加熱出力 (MKGSS システムでは kW または MW、Gcal/h)、加熱された水の温度と圧力、ボイラーが作られている金属の種類によって特徴付けられます。
7.3. ボイラーユニットの主な種類
エネルギーボイラーユニット。 3.92...13.7 MPaの圧力で50〜220 t/hの蒸気容量を持つボイラーユニットはドラムの形でのみ作られ、水の自然循環で動作します。 13.7 MPa の圧力で 250 ～ 640 t/h の蒸気容量を持つユニットはドラム式と直接流の両方の形式で製造され、25 MPa の圧力で 950 t/h 以上の蒸気容量を持つボイラー ユニットが製造されます。超臨界圧力では自然循環が達成できないため、MPa は直接流の形式のみになります。
過熱温度 440 ～ 570 °C、蒸気圧力 3.97 ～ 13.7 MPa、蒸気容量 50 ～ 220 t/h の典型的なボイラー ユニット (図 7.4) は、次の構成によって特徴付けられます。文字 P の形の要素の結果として、2 つの排ガス通路が形成されます。 最初の動きはシールドされた火室であり、ボイラーユニットのタイプの名前を決定しました。 火室の遮蔽は非常に重要であるため、ボイラードラムに入る水を蒸気に変えるのに必要な熱はすべて遮蔽表面に伝達されます。 燃焼室から出てくる 2, 煙道ガスは、過熱器が設置されている短い水平接続煙道に入ります。 4, 小さな帆立貝によってのみ燃焼室から隔てられています 3. この後、煙道ガスは第 2 の下向きのガスダクトに導かれ、そのカット内に節水器 5 と空気加熱器が配置されます。 6. バーナー 1 正面の壁または反対側の側壁にある渦巻き状のものもあれば、角張ったものもあります (図 7.4 を参照)。 水の自然循環で動作するボイラーユニットの U 字型レイアウト (図 7.5) では、ドラム 4 ボイラーは通常、火室の上の比較的高い位置に設置されます。 これらのボイラーでの蒸気分離は通常、遠隔装置であるサイクロン 5 で実行されます。
米。 7.4. 蒸気容量 220 t/h、蒸気圧力 9.8 MPa、過熱蒸気温度 540 °C のボイラーユニット:
1 - バーナー。 2 - 燃焼室; 3 - 花綱; 4 - 過熱器; 5 - 節水装置; 6 - エアヒーター
無煙炭を燃やす場合、半開放型で完全に遮蔽された火室が使用されます。 2 カウンター配置バーナー付き 1 前壁、後壁、底面に液状スラグの除去を目的としたもの。 耐火性の塊で断熱されたスタッズ付きスクリーンが燃焼室の壁に配置され、開いたスクリーンが冷却室の壁に配置されます。 複合過熱器がよく使用されます 3, 天井輻射部、半輻射スクリーン、対流部で構成されます。 ユニットの下流部分には、節水器が解剖された方法で、つまり交互に配置されています。 6 第 2 ステージ (水路に沿った) と第 2 ステージの管状エアヒーター 7 (空気路に沿った)、およびそれらの後ろに水エコノマイザー 8wエアヒーター 9 最初のステージ。
米。 7.5。 蒸気容量 420 t/h、蒸気圧力 13.7 MPa、過熱蒸気温度 570 °C のボイラーユニット:
1 - バーナー。 2 - シールドされた火室; 3 ~- 過熱器。 4 - ドラム;
5 - サイクロン。 6, 8 - エコノマイザー。 7、 9 - エアヒーター
950、1600、2500 t/h の蒸気容量と 25 MPa の蒸気圧力を備えたボイラー ユニットは、300、500、800 MW の容量を持つタービンを備えたブロック内で動作するように設計されています。 指定された蒸気容量のボイラーユニットのレイアウトは U 字型で、ユニットの主要部分の外側にエアヒーターが配置されています。 ダブルスチーム過熱。 一次過熱器後の圧力は 25 MPa、温度は 565 °C、二次過熱器後の圧力はそれぞれ 4 MPa と 570 °C です。
すべての対流加熱面は、水平コイルのパッケージの形で作られています。 伝熱面パイプの外径は32mmです。
産業用ボイラーハウス用蒸気ボイラー。産業企業に低圧蒸気（最大 1.4 MPa）を供給する産業用ボイラー ハウスには、最大 50 t/h の容量を持つ国内業界で製造された蒸気ボイラーが装備されています。 ボイラーは、固体、液体、気体燃料を燃焼させるために製造されています。
多くの産業企業は、技術的に必要な場合に中圧ボイラーを使用しています。 ドラム内の過剰圧力 4.3 MPa (過熱器出口の蒸気圧力 3.8 MPa) および過熱温度での能力 35 t/h の単ドラム縦型水管ボイラー BK-35 (図 7.6) 440 °C の温度は 2 つの垂直ガス ダクト (リフトと下部) で構成され、上部で小さな水平ガス ダクトで接続されています。 このボイラーのレイアウトはU字型と呼ばれます。
ボイラーは高度に発達したスクリーン表面と比較的小さな対流ビームを備えています。 スクリーンパイプ60×3mmは鋼種20を使用。上部のリアスクリーンパイプは帆立状に広げられています。 スクリーンパイプの下端はコレクター内でフレアされ、上端はドラム内に巻き込まれます。
低容量蒸気ボイラーの主なタイプで、さまざまな産業、輸送、公益事業、および公共施設で普及しています。 農業（蒸気は技術的および暖房および換気のニーズに使用されます）および低出力発電所では、垂直水管ボイラー DKVR が使用されます。 DKVR ボイラーの主な特性を表に示します。 7.2.
温水ボイラー。以前に、熱負荷の大きい火力発電所では、ピーク時のネットワーク給湯器の代わりに、 温水ボイラー大規模な産業企業、都市、個々の地域への集中熱供給のための高出力。
米。 7.6. 軽油炉付単胴蒸気ボイラー BK-35：
1 - 軽油バーナー。 2 - サイドスクリーン。 3 - フロントスクリーン。 4 - ガス供給; 5 - エアダクト; 6 - ダウンパイプ; 7 - フレーム。 8 - サイクロン; 9 - ボイラードラム; 10 - 水供給; 11 - 過熱器マニホールド; 12 - 蒸気出力。 13 - 表面蒸気冷却器; 14 - 蒸気過熱器; 15 - コイルエコノマイザー; 16 - 排ガス出口。 17 - 管状エアヒーター; 18 - リアスクリーン。 19 - 燃焼室
表7.2。 DKVRボイラーの主な特徴、生産
「ウラルコトロマシュ」（液体および気体燃料）
| ブランド | 蒸気容量、t/h | 蒸気圧力、MPa | 温度、℃ | 効率、% (ガス/重油) | 寸法、mm | 重量、kg | ||
| 長さ | 幅 | 身長 | ||||||
| DKVR-2.5-13 | 2,5 | 1,3 | 90,0/883 | |||||
| DKVR-4-13 | 4,0 | 1,3 | 90,0/888 | |||||
| DKVR-6; 5~13 | 6,5 | 1,3 | 91,0/895 | |||||
| DKVR-10-13 | 10,0 | 1,3 | 91,0/895 | |||||
| DKVR-10-13 | 10,0 | 1,3 | 90,0/880 | |||||
| DKVR-Yu-23 | 10,0 | 2,3 | 91,0/890 | |||||
| DKVR-10-23 | 10,0 | 2,3 | 90,0/890 | |||||
| DKVR-10-39 | 10,0 | 3,9 | 89,0 | |||||
| DKVR-10-39 | 10,0 | 3,9 | 89,0 | |||||
| DKVR-20-13 | 20,0 | 1,3 | 92,0/900 | 43 700 | ||||
| DKVR-20-13 | 20,0 | 1,3 | 91,0/890 | |||||
| DKVR-20-23 | 20,0 | 2,3 | 91,0/890 | 44 4001 |
温水ボイラーは、主に暖房のために、指定されたパラメーターの熱水を生成するように設計されています。 これらは、一定の水流による直接流ベースで動作します。 最終的な加熱温度は、温水ボイラーで加熱された水が循環する暖房機器によって加熱される居住空間や作業空間の温度を安定に保つ条件によって決まります。 したがって、加熱装置の表面が一定の場合、周囲温度が低下するにつれて、加熱装置に供給される水の温度は上昇します。 通常、ボイラー内の暖房ネットワークの水は 70 ～ 104 ～ 150 ～ 170 °C に加熱されます。 で 最近水の加熱温度は 180 ～ 200 °C に上昇する傾向があります。
煙道ガスからの水蒸気の凝縮とそれに伴う加熱面の外部腐食を避けるために、ユニットへの入口の水温は燃焼生成物の露点より高くなければなりません。 この場合、水の侵入点におけるパイプ壁の温度も露点を下回ることはありません。 したがって、入口水温度は、天然ガスで運転する場合は 60 °C、低硫黄燃料油で運転する場合は 70 °C、高硫黄燃料油を使用する場合は 110 °C を下回ってはいけません。 加熱ネットワーク内の水は60℃未満の温度に冷却される可能性があるため、ユニットに入る前に、ボイラーですでに加熱された一定量の（直接）水がそれに混合されます。
米。 7.7. 軽油給湯ボイラータイプ PTVM-50-1
50 Gcal/h の加熱能力を備えた軽油温水加熱ボイラー タイプ PTVM-50-1 (図 7.7) は、実際の動作で良好であることが証明されています。
7.4. ボイラーユニットの主な要素
ボイラーの主な要素は、蒸発加熱面 (スクリーン チューブとボイラー バンドル)、蒸気過熱調整器を備えた過熱器、水エコノマイザー、エア ヒーター、およびドラフト装置です。
ボイラーの蒸発表面。ボイラーでは蒸気発生（蒸発）加熱面が異なります。 さまざまなシステム、しかし、原則として、それらは主に燃焼室に位置し、放射 - 放射によって熱を認識します。 これらは、スクリーンパイプと、小型ボイラーの炉の出口に設置された対流（ボイラー）束です（図7.8、 あ).
米。 7.8. 蒸発器配置図 (A)および過熱器 (b)ドラムボイラーユニットの表面:
/ - 火室の内張りの輪郭。 2, 3, 4 - サイドスクリーンパネル; 5 - フロントスクリーン。 6, 10, 12 - スクリーンと対流ビームのコレクター。 7 - ドラム。 8 - 花綱; 9 - ボイラーバンドル; 11 - リアスクリーン; 13 - 壁に取り付けられた放射過熱器。 14 - スクリーン半放射過熱器。 15 ~~ 天井輻射過熱器。 16 ~ 過熱レギュレーター。 17 - 過熱蒸気の除去。 18 - 対流過熱器
炉内の真空下で動作する自然循環ボイラーのスクリーンは、 滑らかなパイプ(滑らかなチューブスクリーン) 内径 40 ～ 60 mm。 スクリーンは、コレクターによって互いに接続された一連の平行な垂直上昇パイプです (図 7.8 を参照)。 あ). パイプ間の隙間は通常 4 ～ 6 mm です。 一部のスクリーンパイプはドラムに直接挿入され、オーバーヘッドコレクターがありません。 スクリーンの各パネルは、炉内張りの外側に配置された下降パイプとともに、独立した循環回路を形成します。
燃焼生成物が炉から出る地点の後部スクリーンパイプは2〜3列に配置されています。 このパイプの排出はスカロッピングと呼ばれます。 これにより、ガスの通過断面積を増やし、ガスの速度を下げ、炉からのガスによって運ばれる溶融灰粒子によって冷却中に硬化するパイプ間の隙間の詰まりを防ぐことができます。
高出力蒸気発生器では、壁に取り付けられたものに加えて、火室を別々のコンパートメントに分割する追加のスクリーンが設置されます。 これらのスクリーンは両側から松明によって照らされており、ダブルライトと呼ばれます。 壁に取り付けられたものよりも2倍の熱を感じます。 ダブルライトスクリーンは、火室内の全体的な熱吸収を増加させながら、そのサイズを縮小することを可能にします。
スーパーヒーター。過熱器は、ボイラー蒸発システムからの蒸気の温度を高めるように設計されています。 これはボイラーユニットの最も重要な要素の 1 つです。 蒸気パラメータの増加に伴い、過熱器の熱吸収はボイラーユニットの総熱吸収の 60% まで増加します。 高い蒸気過熱を得たいという要望により、過熱器の一部をゾーン内に配置する必要があります。 高温燃焼生成物が発生し、パイプ金属の強度が自然に低下します。 ガス、過熱器、またはそれらの個々の段階からの熱伝達の決定方法に応じて (図 7.8、 b）は対流、放射、半放射に分けられます。
放射過熱器は通常、直径 22 ～ 54 mm のパイプで作られています。 蒸気パラメータが高い場合、それらは燃焼室内に配置され、トーチからの放射によって熱の大部分を受け取ります。
対流式蒸気過熱器は、水平ガスダクト内、または対流シャフトの先頭に、パイプ直径の 2.5 ～ 3 倍に等しいガスダクトの幅に沿った段差を持つコイルによって形成された高密度パッケージの形で配置されます。
対流式過熱器は、コイル内の蒸気の移動方向と燃焼排ガスの流れに応じて、向流、直流、または混合方向の流れにすることができます。
過熱蒸気の温度は、ボイラーユニットの運転モードや負荷に関係なく、常に一定に保つ必要があります。これは、過熱蒸気の温度が低下すると、タービンの最終段の蒸気の含水量が増加し、温度が上昇すると、蒸気の含水量が増加するためです。設計値通りに使用すると過度の熱変形が発生し、強度が低下する恐れがあります。 個々の要素タービン。 蒸気温度は、制御装置である過熱防止器を使用して一定レベルに維持されます。 最も広く使用されている減温器は噴射式で、蒸気流に脱塩水（凝縮水）を噴射して制御を行います。 水が蒸発すると、蒸気から熱の一部が奪われ、温度が下がります (図 7.9、 あ).
通常、インジェクション減温器は次の間に設置されます。 別々の部分で過熱器。 ノズルの周囲にある一連の穴から水を噴射し、ディフューザーと高温になっている本体を水の飛沫から保護する円筒部分で構成されるジャケット内に噴霧し、亀裂の発生を防ぎます。急激な温度変化により本体の金属が破損することがあります。
米。 7.9. 過熱防止装置: A -注射する。 b -供給水による蒸気冷却による表面。 1 – ハッチング 計測器; 2 – シャツの円筒部分。 3 - 減温器ハウジング; 4 - ディフューザー; 5 - 蒸気で水を噴霧するための穴。 6 - 過熱防止装置ヘッド。 7パイプボード。 8 - コレクタ; 9 - 蒸気による管板の洗浄を防ぐジャケット。 10, 14 - 過熱防止器に蒸気を供給および排出するパイプ。 11 - 距離パーティション。 12 - 水コイル; 13 - コイルの蒸気洗浄を改善する縦方向の仕切り。 15, 16 - 給水を供給および排出するパイプ
中程度の蒸気容量のボイラーでは、表面過熱防止器が使用されます (図 7.9、 b), これらは通常、過熱器への蒸気入口、または過熱器の個々の部品の間に配置されます。
蒸気はコイルを介してコレクタに供給および排出されます。 コレクターの内部には給水が流れるコイルがあります。 蒸気の温度は、過熱防止器に入る水の量によって制御されます。
節水装置。これらの装置は、給水がボイラーユニットの蒸発部分に入る前に、排ガスの熱を利用して給水を加熱するように設計されています。 それらは対流煙道内に位置し、比較的低い温度の燃焼生成物 (煙道ガス) で動作します。
米。 7.10。 スチールコイルエコノマイザー:
1 - 下部マニホールド。 2 - 上部コレクター。 3 - サポートスタンド。 4 - コイル; 5 -- サポートビーム（冷却）。 6 - 水抜き
ほとんどの場合、エコノマイザー（図7.10）は直径28...38 mmの鋼管で作られ、水平コイルに曲げられ、パッケージに配置されます。 パッケージ内のパイプは非常にしっかりと千鳥状に配置されています。排ガスの流れを横切る隣接するパイプの軸間の距離は、流れに沿ってパイプの直径の 2.0 ～ 2.5 倍、つまり 1.0 ～ 1.5 倍です。 コイルパイプとその間隔の固定は支柱によって行われ、ほとんどの場合、高温ガス側から断熱された中空の（空冷用）フレームビームに固定されます。
水の加熱の程度に応じて、エコノマイザーは非沸騰と沸騰に分けられます。 沸騰エコノマイザーでは、水の最大 20% を蒸気に変換できます。
並列動作パイプの総数は、非沸騰エコノマイザーでは少なくとも 0.5 m/s、沸騰エコノマイザーでは 1 m/s の水速度に基づいて選択されます。 これらの速度は、パイプ壁から気泡を洗い流す必要があるためです。気泡は腐食を促進し、蒸気と水の混合物の成層化を防ぎます。これにより、蒸気による冷却が不十分なパイプの上壁の過熱につながる可能性があります。そしてその破裂。 エコノマイザー内の水の動きは必然的に上向きになります。 水平面内のパッケージ内のパイプの数は、燃焼生成物の速度6...9 m/sに基づいて選択されます。 この速度は、一方ではコイルが灰によって運ばれないように保護するという要望と、他方では灰による過度の磨耗を防ぐという要望によって決定されます。 これらの条件下での熱伝達係数は通常 50...80 W/(m 2 - K) です。 外部汚染物質によるパイプの修理と清掃を容易にするために、エコノマイザーは高さ 1.0 ～ 1.5 m のパッケージに分割されており、パッケージ間の隙間は最大 800 mm です。
コイル表面の外部汚染は、ショット洗浄システムを定期的にオンにして、金属ショットが対流加熱面を上から下に通過（落下）し、パイプに付着した堆積物を叩き落とすことで除去されます。 灰の付着は、パイプの比較的冷たい表面に堆積する煙道ガスからの露の結果である可能性があります。 これが、エコノマイザに供給される給水を煙道ガス中の水蒸気または硫酸蒸気の露点より高い温度まで予熱する理由の 1 つです。
ボイラーが固体燃料で動作しているとき、ガス速度が比較的低い場合でも、エコノマイザ パイプの上部の列は顕著な灰の摩耗を受けやすいです。 灰の摩耗を防ぐために、これらのパイプにはさまざまな種類の保護ライニングが取り付けられています。
エアヒーター。 これらは、燃料の燃焼効率を高めるために炉内に送られる空気を加熱するためや、石炭粉砕装置に送られる空気を加熱するために設置されます。
エアヒーターでの空気加熱の最適量は、燃焼する燃料の床、その湿度、燃焼装置の種類によって異なり、チェーン火格子で燃焼する石炭の場合は 200 °C (火格子の過熱を避けるため)、250 °C です。同じ火格子で燃焼した泥炭の場合は °C、チャンバー炉で燃焼された液体または粉砕燃料の場合は 350 ～ 450 °C。
高い空気加熱温度を得るために、2段階加熱が使用されます。 これを行うために、エアヒーターは 2 つの部分に分割され、その間に水エコノマイザーの一部が (「カット内」に) 取り付けられます。
エアヒーターに含まれる水蒸気の凝縮によるエアヒーターの低温端の腐食を避けるために、エアヒーターに入る空気の温度は排ガスの露点より 10 ～ 15 °C 高くなければなりません。煙道ガス（空気加熱器の比較的冷たい壁と接触）、また濡れた壁に付着した灰でガスの通過チャネルを詰まらせます。 これらの条件は 2 つの方法で満たすことができます。1 つは排ガスの温度を上げて熱を失うことですが、これは経済的に不採算です。もう 1 つは空気がヒーターに入る前に空気を加熱するための特別な装置を設置することです。 この目的のために、特別なエアヒーターが使用され、タービンからの選択された蒸気によって空気が加熱されます。 場合によっては、空気加熱は再循環によって実行されます。 エアヒーターで加熱された空気の一部は吸込管を通って送風ファンに戻り、冷気と混合します。
動作原理によれば、エアヒーターは回生式と回生式に分けられます。 蓄熱式空気ヒーターでは、熱はガスを分離する固定金属パイプ壁を通ってガスから空気に伝達されます。 原則として、これらは管径25...40 mmの鋼製管状エアヒーター（図7.11）です。 その中のチューブは通常垂直に配置されており、燃焼生成物はその中で移動します。 空気は、エアバイパスダクト（ダクト）と中間隔壁を通して編成されたいくつかの通路の横方向の流れでそれらを洗浄します。
チューブ内のガスは 8...15 m/s の速度で移動しますが、チューブ間の空気はその 2 倍の速度です。 これにより、パイプ壁の両側でほぼ等しい熱伝達係数が得られます。
エアヒーターの熱膨張をレンズ補正器で感知 6 （図 7.11 参照）、エアヒーターの上に設置されます。 フランジを使用して、下からエアヒーターにボルトで固定され、上からボイラーユニットの前の煙道の移行フレームにボルトで固定されます。
米。 7.11。 チューブラーエアヒーター:
1 - カラム; 2 – サポートフレーム; 3, 7 – エアバイパスボックス; 4 - 鋼鉄
パイプ40´1.5 mm。 5, 9 – 厚さ 20 ～ 25 mm の上部および下部チューブシート。
6 – 熱膨張補償器。 8 – 中間管プレート
再生空気ヒーターでは、熱は金属ノズルによって伝達され、金属ノズルはガス状の燃焼生成物によって定期的に加熱され、その後空気流に伝達され、蓄積された熱が空気流に放出されます。 ボイラーの再生空気ヒーターは、波形の薄い鋼板で作られたパッキン (ノズル) を備えたゆっくりと回転する (3 ～ 5 rpm) ドラム (ローター) であり、固定ハウジング内に密閉されています。 ハウジングはセクタープレートによって空気とガスの 2 つの部分に分割されます。 ローターが回転すると、パッキンがガスまたはガスのいずれかを交互に横切ります。 気流。 パッキンが非定常モードで動作するという事実にもかかわらず、空気の連続流の加熱は温度変動なく連続的に実行されます。 気体と空気の動きは向流です。
蓄熱式空気ヒーターはコンパクトです（梱包面積 1 m 3 で表面積 250 m 2 まで）。 強力な発電ボイラーに広く使用されています。 欠点は、ガス経路に大量（最大 10%）の空気が流入することであり、これにより送風ファンや排煙装置の過負荷が発生し、煙道ガスによる損失が増加します。
ボイラーユニットのドラフトおよび送風装置。ボイラーユニットの炉内で燃料の燃焼が起こるためには、それに空気を供給する必要があります。 ガス状の燃焼生成物を炉から除去し、それらがボイラーユニットの加熱面のシステム全体を確実に通過できるようにするには、ドラフトを作成する必要があります。
現在、ボイラープラントでの空気の供給と燃焼生成物の除去には 4 つのスキームがあります。
・煙突によって生成される自然通風と、パイプの通風によって生成される火室内の真空の結果として火室へ空気が自然に吸い込まれる。
・排煙装置によって生成される人工通風と、排煙装置によって生成される真空の結果としての火室への空気の吸引。
排煙装置によって作られる人工通風、および 強制提出送風ファンを使用して火室に空気を送ります。
·過給。ボイラー設備全体が密閉され、送風ファンによって生成される一部の下に置かれます。 過圧これは空気とガスの経路の抵抗をすべて克服するのに十分なため、排煙装置を設置する必要がなくなります。
人工通風または加圧下での操作のすべての場合において、煙突は保持されますが、煙突の主な目的は、宇宙空間への拡散条件を改善するために、排ガスを大気の上層に除去することです。
蒸気発生量の多いボイラープラントでは、人工送風による人工通風が広く使用されています。
煙突はレンガ、鉄筋コンクリート、鉄でできています。 高さ 80 m までのパイプは通常レンガで作られ、それ以上のパイプは鉄筋コンクリートで作られます。 鉄管が設置されているのは縦型円筒ボイラーと強力な鉄塔型温水ボイラーのみです。 コストを削減するために、通常はボイラー室全体またはボイラープラントのグループに対して 1 つの共通の煙突が建設されます。
煙突の動作原理は、自然通風でも人工通風でも同じです。自然通風では煙突がボイラー設備全体の抵抗を克服しなければならず、人工通風ではメインの通風に追加の通風が発生するという特徴があります。排煙装置によって作成されます。
図では、 7.12 は、煙突によって自然通風が発生するボイラーの図を示しています。 2 。 密度 r g、kg/m 3 の排ガス (燃焼生成物) が充填されており、ボイラー煙道を通って流通します。 1 大気の密度は r in、kg/m 3 です。 r in > r g であることは明らかです。
煙突の高さで N気柱間の圧力差 GH空気とガス gН r g パイプの底面のレベル、つまり推力量 D S、 N/m 2 の形式は次のとおりです。
ここで、p と Pr は通常の状態での空気とガスの密度 (kg/m) です。 で- 気圧、mmHg。 美術。 r の値を 0 と r g 0 に代入すると、次のようになります。
式 (7.2) から、パイプの高さが高く、排ガスの温度が高く、周囲温度が低いほど、自然通風が大きくなることがわかります。
最小 許容高さパイプは衛生上の理由から規制されています。 パイプの直径は、パイプに接続されているすべてのボイラーユニットの最大蒸気生成時にパイプから流出する煙道ガスの速度によって決まります。 自然通風では、風による通風の中断（パイプの吹き飛ばし）を避けるために、この速度は 4 m/s 未満にならないように 6 ～ 10 m/s 以内にする必要があります。 人工通風では、パイプからの排気ガスの速度は通常 20...25 m/s と見なされます。
米。 7.12。 煙突によって自然通風が発生するボイラーの図:
1 - ボイラー; 2 - 煙突
ボイラーユニットおよび950 t/h以上の蒸気発生器には、遠心排煙装置と送風ファンが設置されています - 軸方向多段排煙装置。
排煙装置はボイラーユニットの後ろに配置され、固体燃料を燃焼するように設計されたボイラー設備では、排煙装置を通過する飛灰の量を減らし、それによって排煙羽根車の摩耗を減らすために、灰を除去した後に排煙装置が設置されます。灰によって。 n
排煙装置によって生成されなければならない真空は、ボイラー設備のガス経路の総空気力学的抵抗によって決まります。炉の上部の排ガスの真空が 20 に等しい場合、この抵抗を克服する必要があります。 0.30 Pa であり、必要な速度圧力が煙道管からの煙道ガスの出口で生成されます。 小型ボイラー設備では、排煙装置によって生成される真空は通常 1000 ～ 2000 Pa で、大型設備では 2500 ～ 3000 Pa です。
エアヒーターの前に取り付けられたブロワーファンは、加熱されていない空気をエアヒーター内に供給するように設計されています。 ファンによって生成される圧力は、空気経路の空気力学的抵抗によって決まり、これを克服する必要があります。 通常、吸気ダクト、エアヒーター、エアヒーターと火室の間のエアダクトの抵抗、火格子と燃料層またはバーナーの抵抗で構成されます。 合計すると、これらの抵抗は、低容量ボイラー プラントでは 1000 ～ 1500 Pa になり、大型ボイラー プラントでは 2000 ～ 2500 Pa に増加します。
7.5。 ボイラーユニットの熱バランス
蒸気ボイラーの熱平衡。このバランスは、燃料の燃焼中にユニットに入る熱量 (利用可能な熱と呼ばれる) を均等にすることで構成されます。 Q r r , そして使用される熱量 Q 1と熱損失。 熱バランスに基づいて効率と燃料消費量が決まります。
ユニットの定常状態の動作条件下では、燃焼燃料 1 kg または 1 m 3 の熱平衡は次のとおりです。
どこ Q r r - 固体燃料または液体燃料 1 kg または気体燃料 1 m 3 あたりの利用可能な熱、kJ/kg または kJ/m 3 ; Q 1 - 使用された熱。 Q 2 - ユニットから出るガスによる熱損失。 Q 3 - 燃料の化学的不完全燃焼（アンダーバーニング）による熱損失。 Q 4 - 機械的不完全燃焼による熱損失。 Q 5 - ボイラーの外部筐体を通した環境への熱損失。 Q 6 - スラグによる熱損失（図7.13）。
通常、計算では、利用可能な熱を 100% として相対的なパーセンテージで表す熱バランス方程式が使用されます ( Q p p = 100):
どこ q 1 =Q 1 × 100/Q r r; q2= Q 2 × 100/Q r r など
利用可能な熱燃料とともに炉に導入されるあらゆる種類の熱が含まれます。
どこ Q nr – 燃料の燃焼の作動熱が低い。 Q ft - 乾燥および加熱中に得られるものを含む、燃料の物理的熱。 Q v.vn - ボイラーの外で加熱されたときに空気が受ける熱。 Q f - 噴霧ノズル蒸気によって炉に導入される熱。
ボイラーユニットの熱バランスは特定の相対的なものです。 温度レベル言い換えれば、ある開始温度を基準にしています。 この温度として、ボイラーの外部を加熱せずにボイラーユニットに入る空気の温度を考慮する場合、ノズル内の蒸気噴出の熱を考慮せず、値を除外します。 Qフィート、それは燃料の燃焼熱に比べて無視できるものであるため、受け入れることができます。
式 (7.5) は、自身のボイラーの熱風によって炉内に導入される熱を考慮していません。 実際には、同じ量の熱が燃焼生成物によってボイラーユニット内のエアヒーター内の空気に放出され、一種の熱の再循環（戻り）が行われます。
米。 7.13。 ボイラーユニットの主な熱損失
使用熱Q 1は、ボイラーの燃焼室内の加熱面とその対流煙道によって感知され、作動流体に伝達され、水を相転移温度まで加熱し、蒸気を蒸発させ、過熱させます。 燃焼した燃料1kgまたは1m 3 あたりに使用される熱量、
どこ D 1 、Dん、 D pr、 - それぞれ、蒸気ボイラーの生産性（過熱蒸気消費量）、飽和蒸気消費量、吹き込み用ボイラー水消費量、kg/秒。 で- 燃料消費量、kg/s または m 3 /s; 私 pp、 私", 私", 私 pv - それぞれ、過熱蒸気、飽和蒸気、飽和線上の水、供給水のエンタルピー、kJ/kg。 吹き出し速度で 
飽和蒸気の消費がない場合、式 (7.6) は次の形式になります。
お湯を作るためのボイラーユニット（温水ボイラー）には、
どこ G c - 熱水消費量、kg/秒。 私 1と 私 2 - それぞれ、ボイラーに入る水とボイラーから出る水の比エンタルピー、kJ/kg。
熱損失蒸気ボイラ。燃料の使用効率は主に、燃料の燃焼の完全性と蒸気ボイラー内の燃焼生成物の冷却の深さによって決まります。
排ガスによる熱損失 Q 2 が最大で、次の式で決定されます。
どこ 私ух - 排ガス温度における排ガスのエンタルピー q ух および排ガス中の過剰空気 α ух、kJ/kg または kJ/m 3。 私хв - 冷気温度における冷気のエンタルピー t xv および過剰空気 α xv; (100- q 4) - 燃焼した燃料の割合。
最新のボイラーの場合、この値は q 2 は利用可能な熱量の 5 ～ 8% 以内、 q qух、αухと排気ガス量が増加すると、2は増加します。 qх が約 14...15 °C 低下すると、温度が低下します。 q 2～1％。
最新のエネルギーボイラーユニットでは、qухは100...120°C、工業用加熱ユニットでは-140...180°Cです。
燃料の化学的不完全燃焼による熱損失 Q 3 は、不完全燃焼の生成物に化学結合したまま残る熱です。 という式で決まります
ここで、CO、H 2、CH 4 - 乾燥ガスに対する不完全燃焼生成物の体積含有率、%。 CO、H 2、CH 4 の前の数字は、対応するガス 1 m 3 の燃焼熱を 100 倍に換算したもの (kJ/m 3) です。
化学的不完全燃焼による熱損失は、通常、混合物の形成の質と完全燃焼には局所的に不十分な酸素量に依存します。 したがって、 q 3 は α t に依存します。 最低値αt , これで q 3は実際には存在せず、燃料の種類と燃焼体制の構成によって異なります。
化学的不完全燃焼には常に煤の形成が伴いますが、これはボイラーの運転では容認できません。
燃料の機械的不完全燃焼による熱損失 Q 4 - これは燃料の熱であり、室内燃焼中は燃焼生成物とともにボイラー煙道に運ばれるか（同伴）、またはスラグ内に残り、層燃焼中は生成物が火格子を通って落下します（破損）。 :
どこ ある shl+pr、 ある un - それぞれ、灰天秤から計量することによって決定される、スラグ、シンクホール、および同伴物中の灰の割合 あ shl+pr +α un = 1 の分数。 G shl+pr、 G un – スラグ、シンクホール、エントレインメント中の可燃性物質の含有量は、それぞれスラグ、破損、エントレインメントのサンプルの重量を量り、実験室条件で再燃焼することによって決定されます。 32.7 kJ/kg - VTI データによると、スラグ、シンクホール、エントレインメント内の可燃物の燃焼熱。 あーる -燃料の作動質量の灰分、%。 マグニチュード q 4は燃焼方法やスラグ除去方法、燃料の性状によって異なります。 チャンバー炉内での固体燃料の十分に確立された燃焼プロセスを使用 q 4 "0.3...0.6 揮発性物質の収率が高い燃料、無煙炭チップ (AS) の場合 q 4 > 2%. 硬炭の層内燃焼 q 4 = 3.5 (うち 1% はスラグによる損失、2.5% は巻き込みによる)、茶色の場合 - q 4 = 4%.
環境への熱損失 Q 5 ユニットの外表面積および表面と周囲の空気の温度差によって異なります。 (第5問「0.5...1.5%)。
スラグからの熱損失 Q 6は、炉からスラグを除去した結果として発生しますが、炉の温度は非常に高温になる可能性があります。 固体スラグを除去する微粉炭炉では、スラグ温度は600～700℃、液体スラグの場合は1500～1600℃になります。
これらの損失は次の式を使用して計算されます。
どこ と shl - スラグの温度に応じたスラグの熱容量 tシル。 つまり、600℃では と shl = 0.930 kJ/(kg×K)、1600℃ と shl = 1.172 kJ/(kg×K)。
ボイラー効率と燃料消費量。蒸気ボイラーの熱動作の完璧さは、総効率 h から br,% によって評価されます。 はい、直接残高に応じて
どこ Qに - ボイラーに有効に伝達され、加熱面の熱認識を通じて表現される熱、kJ/s:
どこ Qセント - ボイラー内で加熱され側面に伝達された水または空気の熱量、kJ/s (パージ熱はボイラーのみ考慮されます) D pr > 2% D).
ボイラーの効率は、逆バランスを使用して計算することもできます。
直接バランス法は、主に動作中に消費される大量の燃料を決定することが難しいため、精度が低くなります。 熱損失はより正確に測定されるため、逆バランス法は効率を測定する際に広く使用されています。
総効率に加えて、ユニットの優れた運用性を示す正味効率も使用されます。
どこ q s.n - ボイラー自体のニーズに応じた総熱消費量、つまり消費量 電気エネルギー補助機構 (ファン、ポンプなど) を駆動するための、送風および燃料油噴霧のための蒸気消費量。利用可能な熱のパーセンテージとして計算されます。
式(7.13)から炉に供給される燃料の消費量が決まります。 B kg/秒、
機械的な燃焼不足により燃料の一部が失われるため、空気量と燃焼生成物、およびエンタルピーの計算にはすべて次の式が使用されます。 推定流量燃料 B R , 燃焼の機械的不完全性を考慮した kg/s:
ボイラーで液体および気体燃料を燃焼させる場合 Q 4 = 0
1. ボイラーユニットはどのように分類され、その目的は何ですか?
2. ボイラーユニットの主なタイプに名前を付け、その主な要素をリストします。
3. ボイラーの蒸発面を説明し、過熱器の種類と過熱蒸気の温度を調整する方法を列挙します。
4. ボイラーにはどのような種類の節水器やエアヒーターが使用されていますか? 彼らのデザインの原則について教えてください。
5. ボイラーユニットではどのように空気が供給され、排ガスが除去されますか?
6. 煙突の目的とその重力の測定について教えてください。 ボイラー設備で使用される排煙装置の種類を示します。
7. ボイラーユニットの熱バランスはどうなっていますか? ボイラー内の熱損失を列挙し、その原因を示します。
8. ボイラーユニットの効率はどのように決定されますか?
ボイラー室の付帯設備には、各種ヒーター、ポンプ、貯蔵タンク（オープン熱供給システム付き）、還元装置、還元冷却装置などがあります。
ボイラーハウスでは基本的に表面型熱交換器が使用されます。 場所に応じて パイプシステム熱交換器は縦型と横型に分かれます。
垂直熱交換器は、ネットワーク水を加熱するために大型蒸気ボイラーハウスで使用されます。
水平熱交換器は、生水と化学的に精製された水を加熱するために使用されます。
これらの熱交換器は、冷却剤として蒸気または熱水を使用します。
脱気器をオンにするための応用回路を図 4.4 に示します。
真空脱気装置は温水ボイラーのあるボイラー室に設置されることが多いです。 ただし、運転中には注意深い監視が必要なため、多くのボイラーハウスでは大気脱気装置の設置が好まれています。
図 4.4 では、 あ図は、絶対圧力 0.03 MPa で動作する脱気装置を示しています。 内部の真空はウォーター ジェット エジェクターによって生成されます。 薬水処理後の補給水は、直結式の水温給湯器で130～150℃に加熱されます。脱気器後の水温は70℃です。
図 4.4 では、 b図は、圧力 0.12 MPa での脱気図を示しています。 大気圏よりも上。 この圧力では、脱気装置内の水の温度は 104 ℃ です。脱気装置に入る前に、化学的に精製された水は水対水熱交換器で予熱されます。
図 4.4 – 脱気装置の接続スキーム:
a – 真空。 b – 大気中。 c – 脱気水冷却器を使用して大気中。
ボイラーハウスで給湯に必要な水を準備する場合 閉鎖系熱供給では、局所熱交換器を熱供給システムに接続するためのさまざまな方式が使用されます。 現在、図 4.5 に示すように、局所熱交換器を接続する 3 つの方式が使用されています。
図 4.4 では、 V補給水の脱気の図が示されています。この図では、水は脱気カラムを通過した後、脱気水冷却器に入り、化学的に精製された水を加熱します。 化学的に浄化された水は、脱気装置の前に設置された熱交換器に送られます。 脱気水冷却器後の水温は約70℃です。
ローカル給湯用熱交換器の接続方式は、給湯最大消費熱量Q G.Wと熱交換器の比率に応じて選択されます。 最大流量 Q Oを加熱するための熱。
ボイラー室の主設備および補助設備は、敷地内の効果的な暖房と給湯の提供に必要です。
以下を含めるのが一般的です。
ファイアボックス;
過熱器;
エアヒーター。
節水装置;
プラットフォームと階段を備えたライニングとフレーム。
ヘッドセットと付属品。
これには次のものが含まれます。
供給およびドラフト装置。
燃料供給装置;
水処理装置。
自動化システム。
制御機器や計測機器など。
動作の仕組み |
システム全体が適切に機能することを保証します。 バーナー装置により、ボイラー内の燃料が炉に送られ、その後燃焼します。 必要な空気は送風ファンによってここに送られますが、自然通風がある場合は格子を通して吸い込むこともできます。 エアヒーターで空気を加熱すると、ボイラー室の効率と経済性が向上します。 排ガスは大気中に放出されます。
原水はカチオンフィルターを通って軟化され、脱気装置に送られ、そこで腐食性ガスが除去されます。 次に、水は脱気水タンクに入り、ポンプで汲み上げられ、蒸気ボイラーに送られます。 加熱が表面化した後、水は上部ドラムに集められます。 ボイラーからの蒸気は一般ボイラー蒸気回収装置に送られ、需要家へ送られます。 ボイラー室の主設備と補助設備は特に慎重に選択する必要があります。
燃焼プロセス中に、炉内で生成される熱のすべてが水の加熱や蒸気の生成に効果的に使用されるわけではありません。 ボイラーから出るガスとともに熱の一部が失われ、機械的および化学的燃焼が不十分になります。 重要なタスクは、これらの損失を最小限に抑えることです。 ボイラーの熱収支は、ボイラーに送られる熱と使用される熱の等しいことであり、熱水または蒸気の生成に使用される有効熱と、ボイラー設備の動作による熱損失で構成されます。 固体燃料または液体燃料 1 キログラムの場合、熱収支は気体燃料 1 立方メートルになります。
分離装置。低圧および中圧ボイラーのドラム内で生成される湿った飽和蒸気には、塩分が溶解したボイラー水の滴が付着する可能性があります。 高圧および超高圧ボイラーでは、蒸気に溶解するケイ酸塩やナトリウム化合物の追加の混入によっても蒸気汚染が発生します。
蒸気とともに持ち去られた不純物は過熱器内に堆積しますが、これは過熱器パイプの焼損につながる可能性があるため、非常に望ましくないことです。 したがって、ボイラードラムを出る前に、蒸気は次のような影響を受けます。 分離、この間にボイラー水の滴が分離され、ドラム内に残ります。 蒸気分離は、水と蒸気を自然または機械的に分離するための条件が作成される特別な分離装置で実行されます。
水と蒸気の密度の差が大きいため、自然分離が発生します。 分離の機械的慣性原理は、水滴と蒸気の慣性特性の違いに基づいており、速度が急激に増加し、同時に湿った蒸気の流れの方向またはねじれが変化します。
図14.4に分離装置の概略図を示します。
ドラフトデバイス。ボイラーユニットを正常に動作させるには、燃料の燃焼のための空気の継続的な供給と燃焼生成物の継続的な除去が必要です。
最新のボイラー設備では、ガスダクトを介して真空にする方式が普及しています。 この計画の欠点には、フェンスの漏れによるガス廃棄物への空気の吸引の存在と、粉塵の多いガスに対する排煙装置の動作が含まれます。 この方式の利点は、ファンが空気を火室に送り込み、排煙装置が排ガスを除去するため、ボイラー室への排ガスのノックアウトや漏れがないことです。 近年、強力な発電ボイラープラントでは、過給回路が広く使用されています。 火室とガス経路全体は 3 ～ 5 kPa の圧力下にあります。 プレッシャーは強力なファンによって生み出されます。 排煙装置はありません。 この方式の主な欠点は、ボイラーユニットの火室とガスダクトの適切な気密性を確保することが難しいことです。
ドラフトを得るには、パイプの高さを高くするか、排ガスの温度を上げる必要があります。 ただし、これらの方法のいずれかを使用する場合、パイプの高さはコストと強度によって制限され、ガスの温度はボイラー設備の最適効率値によって制限されることに留意する必要があります。 したがって、最新のボイラープラントのほとんどには、ガス経路の抵抗を克服する排煙装置を使用して生成される人工通風が装備されています。 この場合、パイプの高さは衛生要件に従って選択されます。
ファンによって生成される空気圧も、空気経路 (エアダクト、エアヒーター、バーナーなど) の空力計算に基づいて決定する必要があります。 最大ファン圧力は、圧力より 10% 大きい (b 2 = 1.1) 必要があります。空気経路ボイラーユニットの損失。
水処理の基本。ボイラープラントを安全に運転するための主なタスクの 1 つは、蒸発加熱面の壁にスケールが形成されず、腐食も発生せず、合理的な水管理を組織することです。 高品質発生した蒸気。 ボイラープラントで生成された蒸気は、凝縮された状態で消費者から戻されます。 この場合、戻される凝縮水の量は、通常、発生する蒸気の量よりも少なくなります。
ブロー中の凝縮水と水の損失は、何らかの供給源から水を追加することによって補充されます。 この水はボイラーユニットに入る前に適切に準備する必要があります。 下処理を行った水をこう呼びます。 追加、戻り凝縮水と補給水の混合物 – 栄養価の高い、そしてボイラー回路内を循環する水 ボイラー室
ボイラーユニットの正常な動作は給水の品質に依存します。 水の物理的および化学的特性は、透明度、懸濁物質の含有量、乾燥残留物、塩分、酸化性、硬度、アルカリ度、溶存ガス（CO 2 および O 2）の濃度などの指標によって特徴付けられます。
透明性は、懸濁した機械的不純物およびコロイド状不純物の存在によって特徴付けられ、懸濁物質の含有量によって、固体の不溶性不純物による水の汚染の程度が決まります。
燃料供給。ボイラーシステムが正常かつ中断なく動作するには、燃料が継続的にボイラーシステムに供給される必要があります。 燃料供給プロセスは主に 2 つの段階で構成されます。1) 燃料を生産場所からボイラー室近くの倉庫に供給します。 2) 倉庫からボイラー室への燃料の直接供給。
排ガスの浄化と灰とスラグの除去。固体燃料を燃焼させると、大量の灰が生成されます。 層燃焼プロセス中に、燃料の鉱物不純物の主要部分 (60 ～ 70%) がスラグになり、火格子を通って灰ピットに落ちます。 微粉炭炉では、灰の大部分 (75 ～ 85%) が燃焼排ガスとともにボイラーユニットから運び去られます。
現在ボイラーハウスに使用されています 次のタイプ灰収集装置: 1) 慣性機械式。 2）濡れている。 3）電気集塵機。 4) 組み合わせます。
慣性（機械）灰収集器は、慣性力の影響下でガス流から灰粒子を分離する原理に基づいて動作します。
現在、湿式灰収集装置が広く使用されています。 図 14.5 は、塵を含んだガスを接線方向に供給する湿式灰収集装置 (スクラバー) の図を示しています。
電気集塵機の動作原理は、粉塵を含んだガスが鋼製シリンダー (陽極) とシリンダーの軸に沿って延びるワイヤー (陰極) の間に形成された電界を通過するというものです。 灰粒子の大部分は負の電荷を受けてシリンダーの壁に引き寄せられ、灰粒子のごく一部は正の電荷を受けてワイヤに引き寄せられます。 電気集塵機を定期的に振ることにより、電極から灰が取り除かれます。 電気集塵機は、煙道ガス流量が 70,000 m 3 /h を超えるボイラーハウスで使用され、次のように分類されます。 通常の状態.
複合灰収集装置は 2 段階で構成されており、各段階の動作は異なる原理に基づいています。 ほとんどの場合、複合灰収集器はバッテリー サイクロン (第 1 段階) と電気集塵機 (第 2 段階) で構成されます。
灰とスラグの除去プロセスは、スラグと灰箱の洗浄と、灰とスラグを灰捨て場またはスラグコンクリート製品に輸送するという 2 つの主な作業に分けることができます。
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企業エネルギー供給・省エネルギー局
コース: 熱源とシステム
ボイラー設置用補助機器
執行者:
彼。 リュバフスカヤ
ペトロザヴォーツク、2009
導入
2.ドラフトマシン
3. 供給装置
4. 渦巻ポンプ
結論
導入
ハイテンポ 鉱工業生産そして社会の進歩には、国の燃料・エネルギー複合施設の強力な発展に基づく熱エネルギー生産の急激な増加が必要です。
火力発電所（TPP）による集中熱供給システムが最も効果的です。 現在、大都市への集中的な熱供給は、強力な原子力熱供給ステーションに基づいて行われています。
小規模の熱消費者の場合、工業用および暖房用ボイラーハウスが熱源として機能します。 比重それらは熱供給バランスにおいてかなり大きな部分を占めます。 大規模な火力発電所の建設にもかかわらず、毎年出力が増加し、低および中出力のボイラーユニットの設計が改善され、ボイラー設備の信頼性と効率が向上し、単位電力あたりの金属消費量が減少し、時間と建設費や設置工事費が削減できます。 石炭、泥炭、頁岩などがボイラープラントの燃料として使用されます。 木くず、ガスおよび燃料油。 ガスと燃料油は有効な熱エネルギー源です。 これらを使用すると、ボイラー プラントの設計とレイアウトが簡素化され、効率が向上し、運用コストが削減されます。
1. ボイラー設備の要素
ボイラーの設置は、水蒸気または熱水を生成する装置とユニットの複合体です。 ボイラー室の主な要素は次のとおりです。
1. ボイラーに水を満たし、燃焼熱によって加熱します。 ボイラーは、高温の燃焼生成物からの熱を水に伝達する熱交換装置です。 この結果、水は蒸気ボイラーで蒸気に変換され、温水ボイラーで必要な温度まで加熱されます。
2. 燃料が燃焼され、高温に加熱された排ガスが生成される炉。
3. 燃焼装置は、燃料を燃焼させ、その化学エネルギーを加熱されたガスの熱に変換するために使用されます。
4. 給水装置（ポンプ、インジェクター）はボイラーに水を供給するように設計されています。
5. 煙道ガスが通過し、ボイラーの壁と接触して熱をボイラーに放出するガスダクト。
6. 煙突の助けを借りて、排ガスは煙道を通って移動し、冷却後に大気中に除去されます。
リストされた要素がなければ、最も単純なボイラー設置であっても動作できません。 ボイラー室の補助要素には次のものがあります。
1. 燃料抽出および粉塵調製装置。
2. 燃焼時に使用される灰収集器 硬い種燃料であり、排気ガスを浄化して状態を改善することを目的としています。 大気ボイラー室の近く。
3. ボイラー炉に空気を供給するために必要な送風ファン。
4. ドラフトを増加させ、それによって煙突のサイズを縮小する排煙ファン。
5. ボイラーに水を供給するために必要な給水装置（ポンプ）。
6. ボイラー内でのスケール形成とその腐食を防止する給水浄化装置。
7. 給水エコノマイザーは、給水がボイラーに入る前に給水を加熱するために使用されます。
8. エアヒーターは、ボイラーユニットから出る高温ガスで炉に入る前に空気を加熱するように設計されています。
9. デバイス 熱制御ボイラー室のすべての部分が正常に中断なく動作することを保証する自動化装置。
さらに、運転中のボイラーハウスでは、 液体燃料、燃料油施設があり、ガスを燃やす場合にはガス管理所があります。
2.ドラフトマシン
ドラフトマシンの全体図を図に示します。 1.
米。 1. - ドラフトマシン:
排煙装置とファンは、化石燃料を使用するエネルギー施設である火力発電所のガス・エアダクトに不可欠な要素です。 ドラフトマシンの技術的特性は、エネルギーと材料の節約の指標を大きく決定します。 動作の信頼性機械によって完成された物体。
排煙装置とファンの主なコンポーネントは、インペラ、ボリュート、吸引ファンネル、軸方向ガイドベーン、およびペデスタルです。
デザインの簡単な説明。 ファンは、入口１と出口３を備えたハウジング１、耐荷重６を含む羽根車５を備えたシャフト４、およびその間にブレード８を備えたカバー７ディスクからなる。シャフト、ブレード、サポートおよびカバー。ディスクは中空になっています。 シャフトの内部には、入口 9 と出口 10 のチャネルが同軸上に配置されています。 ブレード、ベアリングおよびカバーディスクには、ディスクとブレードのキャビティを相互接続されたコンパートメント 12 に分離するパーティション 11 が装備されており、キャリアディスクキャビティの最初のコンパートメント 13 は入口チャネルと連通し、最後のコンパートメント 14 は出口チャネルと連通しています。シャフトのチャンネル。 入口および出口チャネルは、入口および出口固定パイプライン - スイベル型デバイスに接続できます。
3. 供給装置
ボイラーの供給は、ボイラーを接続するための共通の供給パイプラインを使用してグループベースで行うことも、1 つのボイラーに対してのみ個別に行うこともできます。
異なるボイラーの動作圧力の差が 15% を超えない限り、1 つの電源グループにボイラーを含めることが許可されます。
共通の主電源に接続される供給ポンプは、ポンプの並列運転を可能にする特性を備えていなければなりません。
ボイラーに電力を供給するために、以下の使用が許可されています。
1. 電気駆動を備えた遠心ポンプおよびピストンポンプ;
2. 蒸気駆動を備えた遠心ポンプとピストンポンプ。
3. 蒸気インジェクター。
4.手動ポンプ;
5. 給水ネットワーク。
蒸気ボイラーに動力を供給するには、少なくとも 2 台の電気駆動ポンプと 1 台または 2 台の蒸気駆動ポンプが設置されます。 電気駆動装置を備えたポンプの総流量は少なくとも 110%、蒸気駆動装置を備えたポンプの総流量は、稼働中のすべてのボイラーの定格出力の少なくとも 50% でなければなりません。
蒸気出力が 1 t/h 以下の場合、ボイラーユニットに自動安全システムが装備されている場合、電動給水ポンプ 1 台が許可されます。これにより、水位の低下と蒸気圧力の上昇の可能性が排除されます。通常よりも上。
自然循環で給湯ボイラーに水を供給するには、少なくとも 2 台の補給ポンプが必要であり、強制循環の場合は、少なくとも 2 台の補給ポンプと循環ポンプが必要です。 給水内の圧力がシステム内の静圧と動圧の合計を少なくとも 1.5 kgf/cm 超える場合は、1 つの補給水の代わりに給水を使用できます。 平方メートル
加熱能力が 4 Gcal/h (4.65 MW) 以上の給湯ボイラー用ポンプには、2 つの独立した電源が必要です。
循環ポンプと補給ポンプによって発生する圧力は、ボイラーとシステム内で水が沸騰する可能性を排除する必要があります。
4. 渦巻ポンプ
現時点では 最大の分布操作の簡単さと信頼性により、遠心ポンプを採用しました。
遠心ポンプの全体図を図に示します。 3.
米。 3. - 遠心ポンプ:
起動前にポンプ内に注入された液体は、羽根車が回転すると羽根によってねじられ、遠心力の影響で羽根に沿って中心から外周に移動し、螺旋室を通って吐出管に送られます。 したがって、吸引パイプがハウジングに接続されているホイールの入り口で真空が生成され、その影響で水がポンプに吸い込まれます。 作業輪が回転し、液体を拾い上げて吐出管に流し込みます。 これにより、連続的な流体の動きが確立されます。
米。 4. - 遠心ポンプのスキーム:
1 - ホイール;
3 - フロントディスク。
4 - リアディスク。
5 - ブレード。
6 - ベアリング。
7と8 - シール。
9 - 供給。 熱エネルギー電気
10 - スパイラル出口。
11 - 圧力パイプ。
結論
今日の熱供給源、暖房ネットワーク、その他の自治体の熱電設備の技術的条件は、現代の要件を満たしていません。 熱供給システム全体の技術的な再構築と近代化、およびエネルギー効率が高く環境に優しい新しい熱電設備の導入が必要です。 ボイラー設備の操作は、信頼性が高く、経済的で、操作員にとって安全でなければなりません。 これらの要件を満たすために、ボイラー設備は、現地の状況と機器の特性を考慮して、ゴスゴルテクナゾルの規則に基づいて作成された蒸気ボイラーの設計と安全な操作に関する規則と操作指示に従って操作されます。 ボイラーには必要な数の制御機器と測定機器が装備されていなければなりません。 自動システムボイラーの最も重要なパラメータの調整、 保護装置、ブロックとアラーム。 ボイラーの動作モードは、蒸気と給水のパラメータ、ガス経路に沿った温度と真空、過剰空気係数など、ボイラーの動作に関する推奨される技術的および経済的指標を示すレジームマップに対応している必要があります。
最新のボイラー システムのほとんどは完全に自動化されています。 故障によりボイラーの正常な運転が妨げられ、事故につながる可能性がある場合には、直ちにボイラーを停止しなければなりません。 ボイラーの大規模修繕は2～3年に一度行われます。 ボイラーは定期的に次の 3 種類の技術検査を受けます。
外部検査（少なくとも年に1回）。
内部検査（少なくとも 4 年に 1 回）。
油圧テスト（少なくとも 8 年に 1 回）。
参考文献
1.ソコロフE.Ya。 地域冷暖房ネットワーク: 大学の教科書。 - 第 7 版 - M.: MPEI 出版社、2001 年。
2. インターネット資料。
Allbest.ru に掲載
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