Избор на циркулационна система
Първото решение при проектирането на тръбната система на котела е как водата ще се движи през веригата. Естествената циркулация разчита на разликата в плътността между по-студената вода в спускащите тръби и сместа от пара-вода в отопляемите щрангови тръби и това е обичайният избор за котли тип барабан-в рамките на неговия диапазон на налягане. Принудителната циркулация използва помпи, за да гарантира поток в еднократни-проекти и в инсталации, където естественият задвижващ напор е недостатъчен при ниско натоварване или по време на стартиране.
Изборът определя цялото оформление, което следва, тъй като разположението на спускащата и повдигащата тръба, позицията на барабана и конструкцията на стената на пещта зависят от избраната концепция за циркулация.
Коефициент на циркулация, разпределение на потока и дизайн на колектора
Коефициентът на циркулация е масата на сместа пара-вода, циркулирана за всяка единица маса генерирана пара. Високото съотношение на циркулация поддържа стените на тръбата добре намокрени, ограничава качеството на парата на изхода на тръбата и намалява риска от отклонение от ядрено кипене, но изисква по-големи спускащи тръби и по-високи загуби при изпомпване или задвижване. Конструкцията трябва също така да разпределя потока равномерно между паралелни тръби, което се постига чрез внимателна геометрия на колектора, входни отвори, където е необходимо, и избягване на застояли вериги.
Спускателни тръби, оразмерени за ниска загуба на налягане, за да се запази задвижващата глава.
Тръбите на щранга и стената на пещта са разположени така, че поглъщането на топлина и съпротивлението на потока да са съгласувани през прохода.
Разстоянието между дюзите на колектора и армировката са детайлизирани, така че потокът да навлиза равномерно и черупката на колектора да не е локално претоварена.
Разпоредби за дренаж и вентилация във всяка ниска и висока точка, така че веригата да може да бъде източена за проверка и обезвъздушена по време на пълнене и стартиране.
Достъпът за инспекция е проектиран, тъй като връзките на колекторите и входовете на тръбите са местата, които най-вероятно ще се нуждаят от проверка.
Термично разширение и подреждане на опората
Тръбите на котела се разширяват значително между студено и работно състояние и това движение трябва да се абсорбира, без да се генерира прекомерно напрежение в тръбите, колекторите или прикрепените структури.
Подпори и закачалки, разположени така, че всяка тръба да може да се движи в посоката на термичния си растеж.
Разширителни контури и отмествания, използвани там, където правата линия между две фиксирани точки е твърде твърда.
Водени опори, използвани за контролиране на посоката на движение и за предотвратяване на изкълчване на дълги вертикални линии.
Гъвкави връзки на интерфейса с твърди колектори или барабани, където диференциалното разширение е най-голямо.
Износващи подложки и плъзгащи се повърхности, осигурени на опорните места, за да предотвратят механични повреди от многократно движение.
Напрежението, произтичащо от това разположение, се проверява чрез анализ на гъвкавостта на тръбопровода, като допустимите граници са взети от ASME B31.1 за свързания тръбопровод за пара и захранваща вода и от ASME BPVC Раздел I за частите под налягане на котела.
Избор на материал за веригата
Различните части на една и съща верига виждат различни условия и материалът трябва да следва местната проектна температура на метала, а не една единствена спецификация за целия котел. Тръбите на стената на пещта и економайзера обикновено са от въглеродна стомана като ASTM A192 или ASTM A210, тръбите на прегревателя и пренагревателя преминават към ASTM A213 T11, T22 или T91 с повишаване на температурата, а свързващите колектори и тръбите за пара с висока-температура са направени от съответстващите класове ASTM A335. Поддържането на съвместими класове на тръбата и колектора също опростява заваръчните процедури, тъй като различните съединения се нуждаят от собствена квалификация и често собствена топлинна обработка.
Проверка преди производство
Проверката на проекта трябва да обхваща поведението на циркулация при минимално натоварване, както и при номинална мощност, тъй като случаят с ниско-натоварване често управлява риска от неадекватно охлаждане. Анализът на термичното разширение трябва да използва пълния диапазон от студен старт до работна температура. Всяка заварена част, свързваща налягането, трябва да бъде обхваната от процедура, квалифицирана за ASME BPVC, раздел IX, и завършената система се доказва чрез хидростатично изпитване, изисквано съгласно ASME BPVC, раздел I, преди да бъде пусната в експлоатация.
ЧЗВ
В: Какви са ключовите фактори при проектирането на циркулационната система?
Избор между естествена и принудителна циркулация, осигуряване на адекватен поток за охлаждане на стените при всички натоварвания, правилно оразмеряване на спускащи и щрангови тръби, изчисляване на коефициента на циркулация и осигуряване на поток по време на стартиране.
Въпрос: Как се управлява термичното разширение в тръбната система на котела?
Чрез поставяне на опори и закачалки, така че всяка линия да може да се движи свободно, използване на разширителни контури и отмествания, контролиране на движението с водачи и проверка на получените напрежения спрямо ASME B31.1 и кода за конструкцията на котела.
Въпрос: Какво трябва да покрива дизайнът на заглавката?
Разстояние и подсилване на дюзите, условия за дренаж и вентилация, достъп за проверка и избор на материал, подходящ за местната температура и класа на свързаната тръба.
Въпрос: Защо работата с ниско{0}}натоварване често ръководи дизайна?
Тъй като задвижващата глава на система с естествена циркулация пада с намаляване на натоварването, така че най-лошият случай за тръбно охлаждане често е при минимално натоварване, а не при номинална мощност.
В: Могат ли различни степени на тръби да се използват в една верига?
Да, и това е нормална практика. Степента следва местната проектна температура на метала, но съединенията-към-глава между различни степени изискват собствена квалификация на процедурата за заваряване и подходяща топлинна обработка.
