К гарнитуре котла относятся устройства для обслуживания газоходов и топки котла: лазы, гляделки, затворы шлаковых и золовых бункеров, газовые и воздушные клапаны и заслонки, взрывные клапаны, а также обдувочные аппараты.

     Лазы  – предназначены для осмотра  и ремонта поверхностей нагрева, могут быть прямоугольными размерами не менее 400Х400 мм или круглыми диаметром не менее 450 мм. Дверцы лазов устанавливают на чугунной раме, которую закрепляют в обмуровку или на каркасе котла.

     Гляделки  – служат для визуального осмотра  топки и газоходов с наружной стороны котла. По устройству они не отличаются от лазов, но имеют значительно меньшие размеры.

     Затворы шлаковых и золовых бункеров –  используют для периодического удаления золы и шлака из бункеров.

     Газовые и воздушные клапаны и заслонки – применяют для отключения газоходов, а также регулирования тяги и дутья.

     Взрывные  клапаны выпускают дымовые газы при повышении давления в топке или газоходе котла, предохраняя их от разрушения.

     Во  время работы котла на его поверхностях нагрева могут откладываться шлак и зола, что ухудшает теплопередачу. Очищают поверхности нагрева от золы и шлака струей пара, воздуха или с помощью дробеочистительных установок.

     Не  смотря, на большие различия в устройстве во всех котлах по существу протекают два одинаковых основных процесса: горение топлива с образованием газов высокой температуры (продуктов сгорания) и передача теплоты от этих газов воде. В результате этого в паровых котлах вода нагревается и испаряется, превращаясь в пар. В водогрейных котлах, в отличие от паровых, вода лишь нагревается до требуемой температуры и испарения не происходит.

     Работу  паровых котлов характеризуют следующие  показатели:

1. паропроизводительность (мощность котла)  G – количество вырабатываемого пара т/ч или кг/с
2. паронапряжение поверхности нагрева G/H_K – количество пара, кг, получаемого с одного м² поверхности нагрева за 1 час. Эта величина является важной характеристикой, отражающей интенсивность паросъема в котле;
3. параметры получаемого пара – давление и температура p_пе, МПа и t_пе, ºС,
4. КПД котла – отношение количества теплоты, расходуемой на образование пара (полезная теплота), ко всей затраченной теплоте, вносимой в топку с топливом; следовательно, коэффициент характеризует степень использования теплоты сгорания топлива в котле.

     Работа  водогрейных котлов характеризуется:

1. теплопроизводительностью (мощностью) Q – количеством вырабатываемой теплоты в единицу времени МВт (Гкал/ч) .
2. тепловым напряжением поверхности нагрева котла Q/H_K.
3. температурой нагрева воды t_в, ºС.
4. КПД.

     Тепловое  напряжение поверхности нагрева (или удельная тепловая нагрузка), Вт/м², вырабатывает количество теплоты, передаваемое за 1 времени через 1 м² поверхности нагрева. КПД как парового, так и водогрейного котла выражаются в долях единиц или в процентах.

     

     Рис. Котел КВ-ГМ-100:

     1-передний  экран; 2-боковой экран; 3- промежуточный экран; 

     4-конвективные  пакеты; 5-задний экран; 6-портал; 7-камера

Тепловой  баланс и КПД котла.

     Экономичность работы котла определяется степенью совершенствования процесса горения топлива и передачи теплоты от продуктов сгорания теплоносителю. Количество теплоты, которое может выделиться при полном сжигании 1 кг или 1 м³ топлива, называют располагаемой теплотой Q_Р^Р. В ориентировочных расчетах принимают Q_Р^Р= Q_Н^Р – низшая удельная теплота сгорания топлива. Количество теплоты, которое воспринимается в котле теплоносителем, в расчете на 1 кг или 1 м³ сжигаемого топлива, называют полезно используемой теплотой Q₁.

     Для установившегося режима работы котла  уравнение теплового баланса сжигаемого топлива имеет вид:

     Q_P^P = Q₁+∑Q_ПОТ;

или в процентах  от  Q_P^P:   100 = q₁+∑q_ПОТ,

где ∑Q_ПОТ – энергетические потери в котле, кДж/кг или кДж/м³;

∑q_ПОТ=(∑Q_ПОТ/ Q_P^P)∙100 – удельные энергетические потери, %.

     Энергетические  потери ∑q_ПОТ складываются из потерь теплоты с уходящими газами q₂, химическими q₃ и механическими q₄ недожогами топлива, в окружающую среду q₅  и с физической теплотой шлаков q₆.

     КПД брутто котла:

     η_k^бр = Q₁/Q_Р^Р или η_k^бр = 100 – (q₂+q₃+q₄+q₅+q₆).

     КПД нетто котла:                            

     η_k^н = η_k^бр – Dη_c,

где Dη_c – доля на собственные нужды котла, %.

     Зная  КПД котла брутто, можно определить расход натурального топлива на котел:

     B = (G_o(h_ПЕ – h_ПВ)+G_ПП(h_ПП2 – h_ПП1))/( Q_P^P η_k^бр),

где G_o, G_ПП – расход свежего пара промежуточного перегрева, кг/с;

h_ПЕ, h_ПВ – энтальпия перегретого пара и питательной воды, кДж/кг;

h_ПП2, h_ПП1 – энтальпия на входе и выходе из промежуточного пароперегревателя, кДж/кг;

B – расход топлива кг/с, м³/с.

     Пересчет  расхода B, т/г, используемого топлива с теплотой сгорания Q_Н^Р, кДж/кг, на условное топливо производится по формуле:

     B_УСЛ = BQ_Н^Р/ (Q_Н^Р)_УСЛ = BQ_Н^Р/29300,

где  B_УСЛ – расход условного топлива, кг у.т./с.

Водоподготовка  и водный режим  котлов

     Надежная  работа поверхностей нагрева котла  зависит от качества воды, из которой вырабатывается пар. Питательная вода включает конденсат отработавшего пара, добавочную воду и воду в пароводяном тракте установки.

     Природная вода, из которой приготавливается добавочная вода, содержит примеси в растворенном, коллоидном состоянии, в виде механически взвешенных частиц. При парообразовании некоторые соли и перешедшие в воду продукты коррозии конструкционных материалов оседают на внутренних поверхностях нагрева котла в виде накипи. Накипь уменьшает коэффициент теплопередачи и суживает проходные сечения в трубах. Другая часть примесей выпадает в объеме котловой воды в виде мелкодисперсных взвешенных частиц, составляющих подвижный осадок (шлам). Третья часть примесей может оседать в оборудовании потребителя.

     Процесс освобождения воды от примесей, солей и агрессивных газов называется водоподготовкой. Процессы водоподготовки воды включают в себя осветление, фильтрование и коагуляцию, обработку воды методом осаждения и ионного обмена, умягчение (обессоливание) воды и ее обескремнивание. Водоподготовка начинается с осветления воды в отстойниках или фильтрах для удаления из нее грубодисперсных примесей.

     Коагуляция предназначена для очистки воды от грубодисперсных и коллоидных примесей. В обрабатываемую воду вводят коагуляторы – сульфаты алюминия и железа Al₂SO₃ и FeSO₄, в результате гидролиза образуются хлопья Al(OH)₃ и Fe(OH)₂, которые, адсорбируя коллоидные  вещества, выделяются в виде осадков.

     Осаждение используется для очистки воды от накипеобразующих солей кальция и магния. Добавляемые в воду реагенты-осадители (известь, едкий натр, углекислый натрий) вступают в химическое взаимодействие с солями кальция и магния и в результате образуют труднорастворимые соединения CaCO₃, Mg(OH)₂, Ca₃(PO₄)₂, которые выпадают в осадок в виде шлама и удаляются из воды.

     В качестве обескремнивающих реагентов используют каустический магнезит MgO. Кремнекислые соединения природных вод собираются гидроксидом магния, выпадающим в осадок.

     К методам осаждения также относят  магнитный способ обработки воды. Он основан  на явлении выпадания из воды солей кальция и магния в виде шлама при прохождении ее через магнитное поле определенной напряженности и полярности.

     Метод ионного обмена основан на применении практически не растворимых в воде веществ (ионитов), обладающих способностью адсорбировать из воды ионы загрязняющих примесей, и отдавать в нее эквивалентное количество других ионов, введенных в состав ионита. При такой обработке воду пропускают через фильтры, загруженные ионитами. В качестве ионитов применяют сульфоуголь и синтетические смолы.

     Для котлов на высокие параметры пара требуется вода, из которой удалены  растворимые соли, для чего применяют  химическое и термическое обессоливание. При химическом обессоливании воду пропускают через катионитовый фильтр, задерживающий катионы Ca²⁺, Mg²⁺ и Na²⁺, а затем через анионитовый фильтр, задерживающий анионы SO₄^2-, Cl^- и других растворенных солей. В результате получается вода, называемая обессоленной. Процесс термического обессоливания воды заключается в упаривании исходной воды и конденсации, образующегося при этом, пара. В результате соли остаются  вводе, а полученный дистиллят является обессоленным. Термическое обессоливание осуществляется в испарителях и паропреобразователях.

     Коррозионно-агрессивные  газы (O₂,CO₂, NH₃) удаляют с помощью термических деаэраторов. Их принцип действия основан на том, что растворимость газов в кипящей воде приближается к нулю. Поэтому растворимые в воде газы выводятся из нее при температуре кипения.

     Внутрикотловую  обработку воды организуют путем  введения коррекционных добавок: фосфатированием или трилонированием.

     Для удаления накапливающихся загрязнений  применяют промывку оборудования и продувку котлов с естественной циркуляцией.

Требования  к котельным установкам

           Работа  котельных  установок  должна  быть  надежной,  экономичной   и безопасной для обслуживающего  персонала.  Для  выполнения  этих  требований котельные установки эксплуатируются в соответствии с правилами устройства  и безопасной   эксплуатации   паровых    котлов   и   рабочими  инструкциями, составленными на основе правил Госгортехнадзора с учетом местных  условий  и особенностей оборудования.

     Котел  должен  быть  оборудован  необходимым  количеством  контрольно-измерительных приборов, автоматической системой  регулирования  важнейших параметров  котла,  защитными  устройствами,  блокировкой  и  сигнализацией.

     Режимы  работы  котла  должны  соответствовать  режимной  карте,  в  которой указываются рекомендуемые технологические  и  экономические  показатели  его работы:  параметры  пара и питательной воды,  содержание  RO2  в   газах, температура и разрежение по газовому тракту, коэффициент избытка  воздуха  и т.п.

     Большинство    современных     котельных     установок     полностью

     автоматизированы. При нарушении нормальной  работы  котла  вследствие  неисправностей, которые могут привести к  аварии,  он  должен  быть  немедленно  остановлен.

     Капитальный ремонт котлов производится  через  каждые  два-три  года.  Котел периодически подвергается техническому освидетельствованию по трем видам:

     - наружный осмотр (не реже одного  раза в год);

     - внутренний осмотр (не реже одного  раза в четыре года);

     - гидравлическое испытание (не  реже одного раза в восемь  лет).