Испарительные поверхности нагрева.
Испарительные поверхности – поверхности парового котла и парогенератора, в которых происходит испарение воды, а часто и догрев воды до температуры кипения. Это котельные пучки труб, омываемые горячими топочными газами, фестон на выходе газов из топки, представляющий полурадиационную поверхность, настенные топочные экраны с радиационным обогревом.
Фестон, как испарительная поверхность нагрева, может быть выполнена в виде небольшого трубного пучка, включённого в цикл естественной циркуляции котла. Особенностью каждого фестона является разрядка его труб (фестонирование) с целью создания свободного прохода для топочных газов и летучей золы и предохранения труб от сплошного зашлаковывания. В этом смысле роль фестона – могут выполнять и змеевики пароперегревателя, которые подвергаются фестонированию на входе газов в перегреватель.
Испарительные радиационные поверхности нагрева котла размещают в топочной камере (в радиационной шахте), а конвективные– в послетопочных газоходах агрегата, т.е. в конвективной шахте. Радиационные поверхности нагрева выполняют настенными экранами.
Экраны до 60-х выполнялись гладкотрубными, подвешенными к каркасу котла для котлов всех систем с уравновешенной тягой (под разрежением). В 60-х годах годах в энергетическом котлостроении начали широко применяться мембранные экраны из плавниковых труб или вставками.
Мембранные конструкции, выполняемые в виде вертикальных, подвешенных газоплотных панелей, имеют ряд преимуществ: повышенное тепловое восприятие; отсутствие присосов паразитного воздуха; возможность осуществления наддува у агрегатов, т.е. создания в газоходе давления вместо разрежения; меньший на 10 - 15% удельный расход металла; лёгкая и дешёвая обмуровка, высокая заводская блочность поставки. Однако сварные панели не допускают большой разности температур * t>50 -100оС, между смежными свариваемыми панелями или трубами. Иногда экраны выполняются двухсветными с подвеской их панелей вертикально внутри топочной камеры для форсирования теплосъёма в топке.
При необходимости сжигания твёрдого топлива при высокой температуре (>1500оС) тепловосприятие экранов искусственно снижают, для чего экраны выполняют футерованными (ошипованными) – к трубе приваривают стальные шипы диаметром 10 – 12 и высотой 15 – 20 мм, которые служат проводниками теплоты и каркасом для крепления карбитокремниевой огнеупорной набивной массы, в несколько раз уменьшающей тепловосприятие экрана, что необходимо для поддержания высокой температуры топки. Для жидкого состояния шлака футерованные экраны устанавливают в зонах интенсивного горения топлива, в циклонных топках и в зажигательных поясах в районе горелок при сжигании слабо реакционных топлив.
Конвективные испарительные элементы в мощных агрегатах высоких давлений практически отсутствуют из-за снижения теплоты парообразования. Для котлов средних, а особенно низких давлений, где теплота испарения значительна, конвективные испарительные поверхности изготовляются в виде многотрубных пучков, которые при этом выполняют также функции экономайзеров, догревая воду до точки кипения. С ростом рабочего давления размеры пучков кипятильных труб уменьшаются и при давлениях 10 МПа превращаются в небольшой разрежённый фестонный пучок на выходе газов из топки. Наружный диаметр кипятильных труб принимают 83 мм для средних давлений, 76 или 60 мм для высоких и для агрегатов с принудительной циркуляцией от 42 до 32 мм