Izbor cirkulacijskog sustava
Prva odluka u projektiranju sustava kotlovskih cijevi je kako će se voda kretati kroz krug. Prirodna cirkulacija oslanja se na razliku u gustoći između hladnije vode u silaznim cijevima i mješavine pare-vode u grijanim usponskim cijevima i to je uobičajeni izbor za buban-kotlove unutar njegovog raspona tlaka. Prisilna cirkulacija koristi pumpe za jamčenje protoka u jednokratnim -izvedbama i u instalacijama gdje je prirodna pogonska visina nedovoljna pri niskom opterećenju ili tijekom pokretanja.
Odabir određuje cjelokupni raspored koji slijedi, budući da silazni i usponski vodovi, položaj bubnja i konstrukcija stijenke peći ovise o odabranom konceptu cirkulacije.
Omjer cirkulacije, raspodjela protoka i dizajn kolektora
Omjer cirkulacije je masa mješavine pare-vode koja cirkulira za svaku jedinicu mase proizvedene pare. Visoki omjer cirkulacije održava stijenke cijevi dobro navlaženima, ograničava kvalitetu pare na izlazu iz cijevi i smanjuje rizik od odlaska od nukleatnog vrenja, ali zahtijeva veće dovodnike i veće gubitke crpljenja ili pokretanja. Dizajn također mora ravnomjerno raspodijeliti protok između paralelnih cijevi, što se postiže pažljivom geometrijom kolektora, ulaznim otvorima gdje je potrebno i izbjegavanjem stagnirajućih krugova.
Dovodnici dimenzionirani za mali gubitak tlaka kako bi se očuvala pogonska glava.
Cijevi uspona i stijenke peći raspoređene tako da su apsorpcija topline i otpor protoka usklađeni preko prolaza.
Razmak mlaznica kolektora i pojačanje detaljno opisani tako da protok ulazi ravnomjerno i da ljuska kolektora nije lokalno prenapregnuta.
Odredbe za drenažu i ventilaciju na svakoj najnižoj i visokoj točki, tako da se krug može isprazniti radi pregleda i odzračiti tijekom punjenja i pokretanja.
Inspekcijski pristup je dizajniran u, budući da su priključci kolektora i ulazi cijevi mjesta koja će najvjerojatnije trebati pregledati.
Raspored toplinske ekspanzije i podrške
Cijevi kotla se značajno šire između hladnog i radnog stanja, a to kretanje mora biti apsorbirano bez stvaranja prekomjernog naprezanja u cijevima, kolektorima ili pričvršćenim strukturama.
Nosači i vješalice postavljeni tako da se svaki niz cijevi može kretati u smjeru svog toplinskog rasta.
Ekspanzijske petlje i pomaci koji se koriste tamo gdje je pravac između dviju fiksnih točaka previše krut.
Vođeni oslonci koji se koriste za kontrolu smjera kretanja i za sprječavanje izvijanja dugih okomitih staza.
Fleksibilne veze na sučelju s krutim zaglavljima ili bubnjevima, gdje je diferencijalno širenje najveće.
Jastučići za habanje i klizne površine nalaze se na mjestima potpore kako bi se spriječilo mehaničko oštećenje od opetovanog pomicanja.
Naprezanje koje proizlazi iz ovog rasporeda potvrđeno je analizom fleksibilnosti cjevovoda, s granicama prihvatljivosti preuzetim iz ASME B31.1 za povezane cjevovode pare i napojne vode i iz ASME BPVC odjeljka I za tlačne dijelove kotla.
Odabir materijala za strujni krug
Različiti dijelovi istog kruga imaju različite uvjete, a materijal bi trebao slijediti lokalnu projektnu temperaturu metala, a ne jednu specifikaciju za cijeli kotao. Cijevi peći i ekonomajzera obično su od ugljičnog čelika kao što je ASTM A192 ili ASTM A210, cijevi pregrijača i ponovnog grijača prelaze na ASTM A213 T11, T22 ili T91 kako temperatura raste, a spojni kolektori i visoko{7}}temperaturne parne cijevi izrađene su od odgovarajućih ASTM A335 klasa. Održavanje kompatibilnosti cijevi i kolektora također pojednostavljuje postupke zavarivanja, budući da različiti spojevi trebaju vlastitu kvalifikaciju i često vlastitu toplinsku obradu.
Provjera prije izrade
Provjera dizajna trebala bi obuhvatiti ponašanje cirkulacije pri minimalnom opterećenju, kao i pri nazivnom učinku, budući da slučaj-niskog opterećenja često upravlja rizikom od neadekvatnog hlađenja. Analiza toplinske ekspanzije treba koristiti cijeli raspon od hladnog pokretanja do radne temperature. Svaki zavareni spoj tlačnih dijelova mora biti obuhvaćen postupkom kvalificiranim prema ASME BPVC Odjeljku IX, a gotov sustav se dokazuje hidrostatskim ispitivanjem koje zahtijeva ASME BPVC Odjeljak I prije nego što se pusti u rad.
FAQ
P: Koji su ključni čimbenici u dizajnu cirkulacijskog sustava?
Odabir između prirodne i prisilne cirkulacije, osiguranje odgovarajućeg protoka za hlađenje zida pri svim opterećenjima, ispravno dimenzioniranje silaznih i usponskih cijevi, izračun omjera cirkulacije i osiguranje protoka tijekom pokretanja.
P: Kako se rješava toplinska ekspanzija u sustavu kotlovskih cijevi?
Postavljanjem oslonaca i vješalica tako da se svaki niz može slobodno pomicati, korištenjem ekspanzijskih petlji i pomaka, kontroliranjem pomicanja pomoću vodilica i provjerom rezultirajućih naprezanja prema ASME B31.1 i kodeksu konstrukcije kotla.
P: Što bi dizajn zaglavlja trebao pokrivati?
Razmak i pojačanje mlaznica, odredbe za odvodnju i ventilaciju, pristup za inspekciju i odabir materijala koji odgovara lokalnoj temperaturi i vrsti spojene cijevi.
P: Zašto rad s-niskim opterećenjem često upravlja dizajnom?
Budući da pogonska visina sustava s prirodnom cirkulacijom pada kako se opterećenje smanjuje, tako da je najgori slučaj za cijevno hlađenje često minimalno opterećenje, a ne nazivni učinak.
P: Mogu li se različite vrste cijevi koristiti u jednom krugu?
Da, i to je normalna praksa. Klasa slijedi lokalnu projektnu temperaturu metala, ali spojevi cijevi-na-glavu između različitih klasa zahtijevaju vlastitu kvalifikaciju postupka zavarivanja i odgovarajuću toplinsku obradu.
