Гужулев Э.П. Основы современной малой энергетики. Том 2 - файл n1.doc

приобрести
Гужулев Э.П. Основы современной малой энергетики. Том 2
скачать (5930.4 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc8294kb.20.12.2006 19:50скачать
n2.doc808kb.20.12.2006 19:33скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»
ЗАО Центр технической безопасности и диагностики «Полисервис»


Э.П. Гужулев, В.В. Шалай, А.Н. Лямин, А.Б. Калистратов


Основы современной

малой энергетики
Том II

Учебное пособие

Омск 2006

У


ДК 621.311.22 (075)

ББК 31.38 я73

О75

Рецензенты
А.С. Ненишев, д-р техн. наук, профессор

В.Л. Ланшаков, д-р техн. наук, профессор


О75 Основы современной малой энергетики: учебное пособие. В 3 т. / Э.П. Гужулев, В.В. Шалай, А.Н. Лямин, А.Б. Калистратов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. Т. 2. 312 с.
ISBN 5-8149-0388-0
Приводится теоретический и практический материал по основному теплоэнергетическому оборудованию низких и средних технологических параметров – давлению, температуре (паровых котлоагрегатов, газовых и паровых турбин).

Рассмотрены некоторые практические случаи аварийных ситуаций в теплоэнергетике из-за нарушений вводно-химического режима.

Пособие предназначено для студентов, аспирантов вузов, обучающихся по направлению «Теплоэнергетика». Может быть полезно инженерно-техни­чес­кому персоналу, магистрам, занимающимся разработкой новых технологий, проектированием и эксплуатацией мини-ТЭС.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета.


УДК 621.311.22 (075)

ББК 31.38 я73
ISBN 5-8149-0388-0 © Авторы, 2006;

© Омский государственный
технический университет, 2006;

© ЗАО Центр технической безопасности
и диагностики «Полисервис», 2006




Раздел I

КОТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Глава первая
Классификация и типы котлов
1.1. Паровые и водогрейные котлы
Котельная установка на органическом топливе представ­ляет собой агрегат, преобразующий химическую энергию топ­лива в тепловую, которая поступает к потребителю в виде пара или горячей воды. В первом случае имеем дело с паровым котлом, во втором – с водогрейным.

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара или горячей воды с давлением выше атмосферного и использующее для этого теплоту сжигаемого в нем топлива.

Котельная установка – это совокупность котла и вспомогательного оборудова­ния. В нее могут входить, кроме котла, тягодутьевые машины; устройства очистки поверхностей нагрева, топливоподачи и топливоприготовления в пределах установки; оборудование шлако- и золоудаления; золоулавливающие и другие газоочиститель­ные устройства; не входящие в котел газовоздухопроводы, трубопроводы воды, пара и топлива; арматура, автоматика, приборы и устройства контроля и защиты, а также относящиеся к котлу воздухоподготовительное оборудование и дымовая труба.

Получение перегретого пара из воды характеризуется последовательным про­теканием следующих процессов:

- подогрев питательной воды до температуры насыщения;

- парообразование и перегрев полученного пара до заданной температуры.

Эти процессы осуществляются в поверхностях нагрева, называемых соответст­венно экономайзер, парообразующие (испарительные) поверхности и пароперегреватель.

По способу движения рабочего тела в парообразующих трубах котлов различают котлы с естественной циркуляцией и прямоточные.

В барабане парового котла получается насыщенный пар, но во всех энергетических котлах и в некоторых промышлен­ных котлах насыщенный пар перегревается до требуемой тем­пературы в пароперегревателе. Для повышения экономич­ности парового котла за ним (по ходу газов) устанавливают экономайзер, подогревающий питательную воду, а в некоторых случаях – воздухоподогреватель, подогревающий воздух пе­ред подачей его к горелкам.

Водогрейные котлы служат для снабжения горячей во­дой систем отопления и вентиляции, бытовых и технологичес­ких потребителей. В отличие от паровых котлов с естественной циркуляцией обогреваемой среды, водогрейные котлы ра­ботают по прямоточной схеме с постоянным расходом воды. Такие котлы устанавливают не только для инди­ви­дуальных систем отопления, но также в крупных котельных систем централизованного теплоснабжения и даже на тепловых электростанциях для покрытия пиковых тепловых нагру­зок.

Реже встречаются пароводогрейные котлы, в которых наряду с получением подогретой воды вырабатывается также технологический пар.

Если потребителю требуется пар низкого давления, то котлы могут быть оборудованы как жаровыми, так и дымогар­ными топками, в которых продукты сгорания проходят внутри труб, а вода омывает их снаружи. На более высокое давление могут быть рассчитаны водотрубные котлы, в которых испа­ряемая вода циркулирует в трубах, а продукты сгорания отда­ют теплоту через поверхность этих труб. Принципиальная раз­ница между жаротрубным и водотрубным котлами показана на рис. 1.1. Последние появились только во 2-й половине XIX в. (патент на конструкцию водогрейного котла был получен в 1867 г. в США инженерами Стефаном Вилкоксом и Джорд­жем Бабкоком, основателями известной и в наше время компа­нии Babcock-Wilcox).






а)

б)


Pиc. 1.1. Жаротрубный (а) и водотрубный (б) кот­лы на твёрдом топливе

В жаротрубных котлах топки размещаются обычно внут­ри жаровых труб, однако при сжигании низкосортных твердых топлив к жаротрубным котлам пристраивают выносные топки, позволяющие обеспечить требуемую форсировку топочного процесса.

Такой же принцип положен в основу организации про­цесса горения для водотрубных котлов. По сравнению с ус­ловиями сжигания в жаротрубных котлах такие топки допуска­ют сжигание топлива с высокими тепловыми напряжениями зеркала горения (при слоевом сжигании) или объема (при фа­кельном сжигании).

Водогрейные котлы в прошлом выпускались жаротрубными, с внутренним размещением топки. В последние годы для получения горячей воды используются стальные водотрубные котлы, работающие по прямоточному принципу.

При сжигании твердого топлива в небольших промыш­ленных и отопительных котлах используют слоевые топки, од­нако при паропроизводительности котлов 30 т/ч и более пред­почтение отдается факельному методу сжигания, при котором твердое топливо (уголь, торф, сланцы) подается в топку в виде мелких частиц с размером до 1 мм.

Для сжигания жидкого и газообразного топлива ис­пользуется исключительно факельный метод, при котором топливо вместе с воздухом подается в топку через одно или несколько горелочных устройств. Конструкция горелки в этом случае имеет решающее значение для эффективности топоч­ного процесса.
1.2. Паровой котел – общее устройство
Паровой котел ТЭС служит для преобразования химически связанной тепловой энергии сжигаемого топлива в потенциальную энергию перегре­того пара высокого давления и температуры на основе использования за­конов теплопередачи от высокотемпературных продуктов сгорания топлива к рабочей среде (воде, пару), протекающей внутри поверхностей нагрева.

Простейшим котлом, производящим насыщенный пар низкого давле­ния, являлся цилиндрический котел (рис. 1.2 а), имевший топку с колос­никовой решеткой, на которой сжигался сортированный кусковой уголь, (слоевое сжигание топлива), а воздух для горения поступал снизу через решетку. Поверхностью нагрева являлась нижняя часть горизонтального цилиндра (барабана) диаметром 1,2–1,6 м, и заполненного на 3/4 объема водой, которую омывали горячие газы после сжигания угля. Котел имел са­мую простую конструкцию, но при этом выдавал относительно небольшое количество насыщенного пара и имел низкий КПД из-за высокой темпера­туры газов, уходящих из котла (200–300 °С).







Развитием рассмотренного типа котла стала серия водотрубных котлов, характеризующихся развитой тепловоспринимающей поверхностью, вы­полненной в виде большого количества труб малого диаметра (80–60 мм), находящихся непосредственно в потоке горячих газов (рис. 1.2. б,в). В ре­зультате значительно возросли паропроизводительность котла и давление насыщенного пара, большая доля тепла газов использовалась полезно на нагрев и испарение воды.

Рис. 1.2. Развитие типов водотрубных барабанных котлов а) цилиндриче­ский; б) камерный горизонтально-водо­трубный; в) двухбарабанный верти­кально-водотрубный; г) одно­ба­ра­­банный факельный вертикально-водотруб­ный
На рисунке обозначено: 1 – топка; 2 – барабан-сепаратор; 3 – нижний барабан; 4 – выход пара; 5 – раздающая водяная камера; 5' – коллектор; 6 – грубы ко­тельных пучков; 6' – трубы настенных экранов; 7 – экономайзер; 8 – паропе­регреватель; 8' – настенный ленточный пароперегреватель; 9 – воздухоподогре­ватель; 10 – колосниковая решетка; 11 – горелка; 12 – вход воды в котел.

В конструкции (рис. 1.2 в) в опускном газоходе после выхода из теплообменной трубной поверхности впервые установле­на трубная змеевиковая поверхность для подогрева поступающей в барабан воды – экономайзер. В нем уходящие газы дополнительно отдают тепло воде, имеющей достаточно низкую температуру, и удаляются из котла при температуре 150–180 °С, что привело к повышению КПД котла.

Современным типом котла являются вертикально-водотрубные котлы с факельным сжиганием топлива (рис. 1.2 г), в которых горение топлива осуществляется во взвешенном состоянии в большом свободном объеме гоночной камеры, все стены которой закрыты вертикальными трубами. Эти трубы (топочные экраны) интенсивно обогреваются, в них нагревается и частично испаряется вода при высоком давлении. Насыщенный пар из ба­рабана поступает в змеевиковую поверхность пароперегревателя.

Подача топлива и воздуха для сжигания производится через горелки – устройства, обеспечивающие необходимое смешение топлива и воздуха в топочном объеме по выходе из горелки. При этом уголь для его сжигания в объеме топки предварительно измельчается до состояния мелкой взвешен­ной в воздухе пыли. Для улучшения сжигания топлива воздух подогревается в опускном газоходе котла в трубчатой поверхности воздухоподо­гревателя, что приводит к дополнительному снижению температуры газов на выходе из котла и повышению степени сгорания топлива.

Таким образом, получение перегретого пара из воды при докритическом давлении (ДКД) характеризуется последовательным протеканием сле­дующих процессов: подогревом питательной воды до температуры насы­щения или близкой к ней температуры, парообразованием и отделением насыщенного пара в барабане и, наконец, перегревом полученного пара до заданной температуры. Эти процессы имеют четкие границы раздела и осу­ществляются в трех типах теплообменников, называемых поверхностями нагрева: экономайзерной, испарительной (парообразующей) и пароперегревагельной.

Дальнейшим развитием типов паровых котлов явилось создание так на­зываемых прямоточных котлов. Такой котел не имеет барабана, в нем вода, а затем пароводяная смесь и пар (называемые вместе рабочей средой) последовательно проходят все поверхности нагрева котла. Здесь нет четкой границы между экономайзерной, испарительной и перегревательной поверхностями и при переменных нагрузках происходит перераспределение их размеров.

В целях непрерывного отвода тепла и обеспечения нормального тем­пературного режима металла поверхностей нагрева рабочая среда внутри труб – вода в экономайзере, пароводяная смесь в парообразующих трубах и перегретый пар в пароперегревателе – движется непрерывно.

По конструкции типовой паровой котел чаще всего имеет П-образный профиль, в котором выделяются следующие три основных элемента (газо­хода):

В нижней части конвективной шахты часто располагают поверхность воздухоподогревателя. Эта поверхность обеспечивает более глубокое охла­ждение газов перед их удалением в окружающую среду и нагрев воздуха, необходимый для интенсивного горения топлива и его полного сжигания за короткое время пребывания газов в топке. В котлах большой мощности воздухоподогреватель выносят за пределы опускной конвективной шахты и выполняют другой (более компактной) конструкции в виде вращающегося на оси плоского цилиндра с внутренней теплообменной поверхностью в форме тонких пластин (регенеративный вращающийся воздухоподогреватель).

Тепловосприятие рабочей среды в поверхностях нагрева, расположен­ных в указанных газоходах котла, распределяется следующим образом: в экранах топочной камеры – 45–50 %, горизонтальном газоходе – около 20 %, в конвективной шахте – 30–35 %, в том числе воздуха в воздухоподогрева­теле – около 10 % общего полезного тепловосприятия от газового потока. Как видно, наибольшее количество теплоты рабочая среда получает в по­верхностях топочного экрана.
1.3. Классификация паровых котлов
По способу организации движения рабочей среды в поверхностях то­почных экранов все конструкции паровых котлов разделяются на три ти­па: прямоточные, барабанные с естественной циркуляцией (рис. 1.3 а) и принудительной циркуляцией (рис. 1.3 б). Движение воды в поверхности экономайзера и пара в пароперегревателе во всех паровых котлах однократное (прямоточное) и происходит за счет избыточного давления, создаваемого питательным насосом перед входом воды в паровой котел.


а)



б)

Рис. 1.3. Схема водопарового тракта котла: а) барабанного с естественной

циркуляцией; б) барабанного с принудительной циркуляцией
На рисунке обозначено: ПН – питательный насос; РПК – регулятор питания котла; ЭК – экономайзер; т.э – топочные экраны; Пе – пароперегреватель; ПП – перегретый пар; ОП – опускные трубы; НПЦ – насос принудительной циркуляции; Б – барабан; Пр – вывод из барабана части воды (продувка).

Паровые котлы с естественной циркуляцией. От­ли­чи­тельной конструктивной особенностью такого котла является наличие барабана, выполняющего роль сепаратора пара из потока паро­водяной смеси, поступающей в него из топочных экранов.

Барабан котла вместе с системой необогреваемых опускных труб, вы­ходящих из него, и подъемных (экранных) труб внутри топочной камеры образует замкнутый циркуляционный контур, в котором при горении топ­лива в топке организуется движение воды (опускные трубы) и пароводяной смеси (подъемные трубы). Движение рабочей среды происходит за счет возникновения естественного напора, определяемого разностью гидроста­тических давлений массы воды и пароводяной смеси в опускных и подъ­емных трубах и названного движущим напором естественной циркуляции (см. рис. 1.3):
Sдв = Нп (?оп – ?см)g, (1.1)
где ?оп – соответствующая плотность воды в опускных трубах, кг/м3; ?см – сред­няя плотность пароводяной смеси в подъемных трубах, кг/м3; g –ускорение свободного падения, м/с2; Нп – высота паросодержащей части контура, м. В установившемся режиме работы движущий напор тратится на пре­одоление сопротивлений в опускных и подъемных трубах:
SДВ = ?роп + ?рпод. (1.2)
При относительно небольшой разности плотностей воды и пароводя­ной смеси необходимый движущий напор получают увеличением в высоту контура циркуляции.

Конструктивное выполнение парового котла с естественной циркуля­цией показано на рис. 1.4. В этом типе котла вода после конвективного экономайзера поступает в барабан и там смешивается с котловой водой, циркулирующей в замкнутом контуре. Опускные трубы выходят из нижней части барабана и подают котловую воду в нижние коллекторы топочных экранов. Далее, поступая в интенсивно обогреваемые трубы, вода частично испаряется, и отделившийся затем в барабане насыщенный пар поступает в поверхности пароперегревателя.

Рис. 1.4. Котельная установка с барабанным паровым котлом

при сжигании твердого топлива
На рисунке обозначено: 1 – барабан; 2 – опускные трубы из барабана; 3 – экранные подъемные трубы; 4 – экономайзер; 5 – пароперегреватель; 6 – воздухоподогреватель; 7 – горелочное устройство; 8 – пароохладитель; 9 – указатель уровня воды; 10 – манометр; 11 – предохранительный клапан; 12 – главная паровая задвижка; 13 – углеразмольная шаровая барабанная мельница; 14 – сепаратор пыли; 15 – пылевой циклон; 16 – транспортер сырого угля; 17 – бункер сырого угля; 18 – питатель сырого угля, 19 – клапан для пропуска угля и пыли; 20 – бункер пыли; 21 – регулятор подачи пыли; 22 – мельничный вентилятор; 23 – короб горячего воздуха; 24 – воздухозаборник; 25 – дутьевой вентилятор; 26 – скруберный золоуловитель; 27 – дымосос; 28 – дымовая труба; 29 – шлакоприемник;
30 – канал шлако- или золоуловителя; 31 – колонны каркаса котла; 32 – непрерывная продувка из барабана; 33 – продувка нижних коллекторов поверхностей нагрева; 34 – трубопровод питательной воды; 35 – питательный регулирующий клапан.

Возникающий в контуре циркуляции движущий напор обеспечивает движение рабочей среды в подъемных трубах с небольшой скоростью (око­ло 1 м/с), при этом за один проход через подъемные трубы происходит ча­стичное испарение воды (от 0,03 до 0,25 кг/кг), поэтому полное испарение исходного 1 кг воды произойдет при многократном прохождении контура. Отношение массового расхода циркулирующей воды Go, кг/с, к количеству образовавшегося пара в единицу времени D, кг/с, называется кратностью циркуляции:

Кц .
В паровых котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции обычно составляет от 10 до 30. Таким образом, расход воды в контуре циркуляции в Кц раз больше паропроизводительности котла.

Общее сопротивление водопарового тракта барабанного котла опреде­ляется гидравлическим сопротивлением при движении воды в трубах эко­номайзера от входного коллектора до поступления воды в барабан котла и аналогичным сопротивлением тракта пароперегревателя от барабана до выхода перегретого пара из котла.

Паровые котлы с принудительной циркуляцией. В парообразующих трубах можно организовать принудительное движение рабочей среды за счет специального насоса, установленного на опускных трубах. Такие агрегаты получили название котлов с принудительной цирку­ляцией (рис. 1.2 в). Движущийся напор циркуляции в этом случае в несколько раз превышает напор естественной циркуляции. Это позволяет увеличить скорость движения и располагать парообразующие трубы в топке любым образом (наклонно, горизонтально), исходя из размещения котла в ограни­ченных по высоте помещениях, и создает удобства при конструировании котла. По­вышается надежность циркуляции рабочей среды в экранных трубах. Од­нако значительным оказывается расход электроэнергии на привод насоса принудительной циркуляции, и в этом случае уменьшают значение кратности циркуляции до Кц = 3–5.

Наличие в двух последних типах паровых котлов барабана-сепаратора насыщенного пара позволяет использовать их только при докритическом давлении, обычно не более р = 18 МПа. Отечественная энергетика бази­руется на применении двух типов паровых котлов: прямоточных и с естественной циркуляцией. В зарубежной практике наравне с прямоточными широко используются котлы с принудительной циркуляцией.

Питательная вода, поступающая в котел с высокой температурой после регенеративного нагрева паром из отборов турбины и термической обработки в деаэраторе с целью удаления агрессивных газов, содержит небольшое остаточное количество взвешенных и растворенных веществ. В прямоточном котле ДКД по мере движения воды в трубах то­почных экранов увеличивается паросодержание потока и соответственно повышается концентрация примесей в оставшейся воде, в результате чего начинается выпадение твердой фазы на внутренних стенках труб (накипь из солей жесткости, окислы металлов, прежде всего железа). Малая теп­лопроводность отложений (в десятки раз меньше теплопроводности стали) ухудшает теплоотдачу от стенки к воде, и при интенсивном обогреве труб возможен их перегрев. Под воздействием внутреннего давления это может привести к разрыву труб.
1.4. Котельная установка
Паровой котел вместе с совокупностью оборудования, обеспечива­ющего его работу, называется котельной установкой. В состав котельной установки, кроме парового котла, входит оборудование топливоприготовления, тягодутьевая установка и устройства золоулавливания газовоздушного тракта котла, питательные насосы и регулирующие устройства питатель­ного тракта, электродвигатели и системы управления и защиты парового котла.

На рис. 1.4 показана котельная установка с барабанным паровым кот­лом относительно небольшой паропроизводительности при сжигании твер­дого топлива. Рядом с котлом располагается система пылеприготовления из поступающего на станцию кускового топлива, тягодутьевая установка, обеспечивающая подачу воздуха в котел и отвод продуктов сгорания по­сле их очистки в дымовую трубу. К обслуживанию котельной установки относят питательные насосы, подающие воду в котел, которые по техно­логической схеме расположены в турбинном отделении. На рис. 1.4 этот тракт начинается с питательных магистралей, пришедших из турбинного отделения. К котельной установке относится также система дре­нажей коллекторов и непрерывной продувки из барабана с оборудованием для использования теплоты этих потоков (сепараторы, теплообменники).

Топливо сжигается во взвешенном состоянии в большом объеме топоч­ной камеры, стены которой закрыты (экранированы) одним рядом плотно расположенных труб, внутри которых течет вверх в барабан кипящая во­да и насыщенный пар высокого давления. В барабане большого диаметра происходит их разделение. Далее насыщенный пар поступает в пароперегреватель, состоящий из большого числа согнутых U-образно труб (змеевиков), диаметром 32–42 мм и образующих два змеевиковых пакета, после чего пар поступает в главный паропровод и направляется к турбине.

Продукты сгорания по выходе из перегревателя при температуре око­ло 700 °С омывают змеевиковые трубные поверхности экономайзера ана­логичной конструкции. Нагрев воздуха, поступающего в горелки топки, происходит в трубчатом воздухоподогревателе, где обеспечено перекрест­ное движение воздуха по отношению к газам. Он состоит из большого количества вертикальных труб диаметром 40 мм, внутри которых дви­жутся горячие газы, а снаружи между трубами в поперечном направлении переме­щается воздух. Многократность пересечения газовых труб воздухом обес­печивается установкой промежуточных трубных досок и коробов воздуха, перебрасывающих поток воздуха в следующий проход.

Продукты сгорания после воздухоподогревателя называют уходящими газами; их температура 120–160 °С. Дальнейшая утилизация теплоты про­дуктов сгорания становится экономически нецелесообразной.

Котел (рис. 1.5) для сжигания твердого топлива имеет в нижней части топки устройство для удаления шлаков, образующихся в зоне ядра горящего факе­ла. Для охлаждения шлаков выполняют сближение двух противоположных экранов топки, охлаждаемых изнутри на этом участке водой. Такое устрой­ство называется холодной воронкой. При сжигании газа и мазута подобной про­блемы нет, и нижняя часть топки имеет горизонтальный под, выложенный огнеупорным материалом.

Обмуровка стен топочной камеры и газоходов крепится к специаль­ному каркасу котла, который принимает на себя также вес металла всех поверхностей нагрева, коллекторов и барабана.

1.4.1. Схема котла с пылеугольной топкой и последовательной компоновкой конвективных поверхностей нагрева

Рис. 1.5. Схема парового котла с естественной циркуляцией
На рисунке обозначено: 1 – барабан; 2 – корпус котла; 3 – горелочное устройство; 4 – экранные трубы; 5 – конвективный пучок; 6 – пароперегреватель; 7 – водяной экономайзер; 8 – воздухоподогреватель; 9 – сборник золы; 10 – коллектор; 11 – камеры сгорания.
1.5. Описание паровых котлов типов ДКВР и Е (ДЕ)
1.5.1. Котлы типа ДКВР
ДКВР – двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструирован­ный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насы­щенного и перегретого пара.

Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с не­сколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.

Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентации, т. е. увеличение паропроизводительности идет за счет их развития в длину и в ширину при сохранении высоты.

Котлы выпускаются Бийским котельным заводом производительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч с избыточным давлением пара на выходе из котла (для котлов с пароперегревателем – давление пара за перегревателем) 1,3 МПа и некоторые типы котлов с давлением 2,3 и 3,9 МПа. Перегрев пара у котлов с давлением 1,3 МПа – до 250 °С, с давлением 2,3 МПа – до 370 °С, с давлением 3,9 МПа – до 440 °С.

Котлы применяются при работе на твердом, жидком и газообразном топливе. Вид ис­пользуемого топлива диктует особенности компоновочных решений котла.

Газомазутные котлы типа ДКВР имеют камерную топку.

Котлы паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 т/ч выполняются с удлиненным верхним ба­рабаном, 10 т/ч – с удлиненным и коротким верхним барабаном, 20 т/ч – с коротким верхним барабаном.

Газомазутные котлы ДКВР паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 т/ч с избыточным давлением 1,3 МПа выпускают­ся с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, котлы ДКВР с производительностью 10 т/ч – с высокой компоновкой в тяжелой обмуровке и с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуров­ке, ДКВР с производительностью – 20 т/ч – с высокой компоновкой и облегченной обмуровкой.

Котлы ДКВР (2,5; 4; 6,5; 10 т/ч) с удлиненным барабаном выполняются по одной конструктивной схеме и поставляются полностью в соб­ранном виде без обмуровки.

Котлы (ДКВР-10 и 20 т/ч) с коротким барабаном поставляются тремя блоками: передний топочный блок, задний топочный блок, блок конвективного пучка. Котлы с облегченной обму­ровкой могут поставляться вместе с обмуровкой.

Котлы с удлиненным верхним барабаном имеют одну ступень испарения, с коротким верхним барабаном – две ступени испарения.

Схема котла ДКВР с длинным верхним барабаном приведена на рис. 1.6, с коротким – на рис. 1.7.


Рис. 1.6. Схема парового котла типа ДКВР с удлиненным верхним барабаном
На рисунке обозначено: 1 – продувочный вентиль; 2 – предохранительный клапан; 3 – водоуказательное стекло; 4 – регулятор питания;
5 – вен­тиль ввода химикатов; 6 – обратный клапан; 7 – вентиль на­сыщенного пара; 8 – верхний барабан; 9 – обдувочная линия; 10 – вентиль перегретого пара; 11 – спускной вентиль; 12 – пароперегреватель; 13 – вентили для спуска воды из котла; 14 – нижний барабан; 15 – кипятильные трубы; 16 – экранный коллектор; 17 – экранная труба; 18 – водоопускная труба.

Котел (рис. 1.6) имеет верхний длинный и короткий нижний барабаны, располо­женные вдоль оси котла. Барабаны соединены развальцованными в них стальными бесшовны­ми кипятильными трубами, образующими развитый конвективный пучок. Перед конвективным пучком расположена экранированная топочная камера.




Рис. 1.7. Паровой котел типа ДКВР с коротким верхним барабаном:
На рисунке обозначено: 1 – нижний экранный коллектор; 2 – потолочные экранные трубы; 3 – верхний экранный коллектор; 4 – выносной ци­клон; 5 – пароперепускная труба; 6 – верхний барабан; 7 – кипятильные трубы; 8 – нижний барабан.

Топочная камера для исключения затягивания пламени в конвективный пучок и умень­шения потерь теплоты с уносом и химическим недожогом разделяется шамотной перегородкой на собственно топку и камеру догорания (или поворотную камеру).

Котлы ДКВР (2,5; 4; 6,5 т/ч) в топке имеют два боковых экрана; фронтового и заднего экранов у них нет. Котлы паропроизводительностью 10 и 20 т/ч имеют четыре экрана: фронто­вой задний и два боковых. Боковые экраны одинаковые. Фронтовой экран отличается от зад­него меньшим количеством труб (часть стены занята горелками) и схемой питания. Задний эк­ран установлен перед шамотной перегородкой.

Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане. Нижние концы труб боковых экранов приварены к нижним коллекторам (камерам), которые расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного кон­тура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой тру­бой с верхним барабаном, а задний конец – перепускной (соединительной) трубой с нижним барабаном. Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана – по перепускным трубам. Такая схема питания боко­вых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем бара­бане и повышает кратность циркуляции.

Верхние концы труб заднего и бокового экранов завальцованы в верхний барабан, а нижние – в коллекторы. Фронтовой экран получает воду из верхнего барабана по отдельной необогреваемой трубе, а задний экран – по перепускной трубе из нижнего барабана.

Циркуляция в кипятильных трубах конвективного пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выхо­де из котла, вода идет не вверх, а вниз.

Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанав­ливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, вследствие чего первый ряд кон­вективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания. Внутри конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разде­ляющая его на первый и второй газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы. После этого они выходят из котла через специальное ок­но, расположенное с левой стороны в задней стенке.

В котлах с перегревом пара пароперегреватель устанавливается в первом газоходе после второго-третьего ряда кипятильных труб (вместо части кипятильных труб).

Питательная вода подается в верхний барабан и в его водяном пространстве распределя­ется по перфорированной трубе.

Барабан оборудован устройствами для непрерывной продувки, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами и сепарационными устройствами, состоящими из жалюзи и дырчатых листов.

Нижний барабан является шламоотстойником и из него по перфорированной трубе про­изводится периодическая продувка. В нижнем барабане устанавливается труба для прогрева котла паром при растопке.


Рис. 1.8. Вертикально-водотрубный котел конструкции ДКВР-6,5

с газомазутной топкой



Рис. 1.9. Котел ДКВР-20-13

На рисунке обозначено: 1 – газомазутная горелка; 2 – боковые экраны; 3 – выносной циклон; 4 – короб взрывного предохранительного клапана; 5 – задний топочный блок; 6 – конвективная поверхность нагрева (конвективный блок); 7 – изоляция верхнего барабана; 8 – нижний барабан; 9 – задний экран.

Газомазутные блочные котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 с коротким верхним барабаном имеют особенности по сравнению с вышеописанными котлами

В этих котлах применяется двухступенчатая схема испарения. Первая ступень испаре­ния включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, боковые экраны заднего то­почного блока. Боковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень ис­парения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные ци­клоны центробежного типа.

Верхние и нижние концы топочных экранов приварены к коллекторам (камерам), что обес­печивает разбивку на блоки, но увеличивает сопротивление циркуляционного контура. Для увели­чения скорости циркуляции в контур введены необогреваемые рециркуляционные трубы.

Трубы боковых экранов котла закрывают потолок топочной камеры. Нижние концы бо­ковых экранных труб приварены к нижним коллекторам, т.е. трубы правого экрана приварены к правому коллектору, а трубы левого экрана – к левому коллектору.

Верхние концы экранных труб соединены с коллекторами иначе. Конец первой трубы правого экрана приварен к правому коллектору, а все остальные трубы – к левому коллектору. Таким же образом расположены концы экранных труб левого ряда, благодаря чему на потолке они образуют потолочный экран (рис. 1.10).

Фронтовой и задний экраны закрывают часть фронтовой и задней стенки топки.

На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания.

Блок конвективного пучка котла ДКВР-20 включает верхний и нижний барабаны одина­кового размера и пучок кипятильных труб пролетного типа с коридорами по краям как у кот­лов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч. У второй части конвективного пучка коридоры отсутствуют. Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех ос­тальных котлов типа ДКВР.

Рис. 1.10. Общая схема циркуляции котла ДКВР-10

с укороченным верхним барабаном с низкой компоновкой
На рисунке обозначено: 1 – верхий барабан; 2 – верхние коллекторы боковых экранов; 3 – боковые экраны; 4 – нижние коллекторы боковых экранов; 5 – перегородка коллекторов 2 и 4; 6 – выносные циклоны;
7 – опускные трубы; 8 – нижний барабан; 9 – труба подпитки циклонов из нижнего барабана; 10 – трубы, соединяющие переднюю часть коллекторов 2 с выносными циклонами 6; 11 – трубы отвода пара из циклона 6 в верхний барабан 1; 12 – трубы питания экранов первой ступени испарения; 13 – трубы отвода пароводяной смеси экранов первой ступени испарения в верхний барабан 1; 14 – рециркуляционные трубы; 15 – кипятильный пучок; 16 – штуцер отбора пара; 17 – труба питательной воды.

Для улучшения омывания газами первой части пучка за шестым рядом труб должны быть установлены диафрагмы из шамотного кирпича, перекрывающие боковые коридоры. При отсутствии диафрагм температура за котлом может повыситься до 500 °С.

Циркуляционная схема котла ДКВР-20 приведена на рис. 1.11.



Рис. 1.11. Схема циркуляции котла ДКВР-20
На рисунке обозначено: 1 – вторая ступень испарения; 2 – фронтовой экран; 3 – камера; 4 – непрерывная продувка; 5 – рециркуляционные трубы; 6 – перепускная труба из верхнего коллектора в барабан; 7,10,11 – вер­х­ние камеры; 8 – вынос­ные циклоны; 9 – перепускные трубы из верхней камеры в выносной циклон; 12 – перепускные трубы из выносного циклона в барабан; 13 – патрубок отвода пара; 14 – сепарационное устройство; 15 – питательные линии; 16 – верхний барабан; 17 – ниж­ний барабан;
18 – кон­вективный пучок; 19, 20, 23, 24 – нижние камеры; 21 – подпиточные трубы; 22 – боковые экраны; 25 – перепускная труба; 26 – опускные трубы; 27, 29, 30, 31 – перепускные трубы; 28 – пароотводящие трубы.



Рис. 1.11. (Продолжение)
Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвектив­ного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17, оттуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8. Из циклонов по спускным трубам 26 вода подается к нижним коллек­торам (камерам) 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь подни­мается в верхние камеры 10 этих экранов, а оттуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экра­нов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны (их два) соединены между собой перепускной трубой 25.

Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры 20 боковых экранов 22 вода поступает по соединительным трубам 30, в нижнюю камеру 19 – по другим соединительным трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана – вода по­ступает в нижнюю камеру 3 по перепускным трубам 27.



Рис. 1.12. Котлоагрегат ДКВР-6,5-13-250

с облегченной обмуровкой для твердого топлива

На рисунке обозначено 1 – дутьевая заслонка; 2 – пневмомеханический забрасыватель; 3 – подвод воздуха к забрасывателю; 4 – боковой экран; 5 – верхний барабан; 6 – подвод питательной воды; 7 – штуцер для отвода насыщенного пара на обдувку; 8 – обдувочное устройство; 9 – кипятильные трубы; 10 – нижний барабан; 11 – патрубок для продувки и удаления шлама; 12 – опорная рама; 13 – колосниковая решетка; 14 – пароперегреватель; 15 – облегченная обмуровка; 16 – камера догорания;
17 – уст­ройство возврата уноса; 18 – шамотная перегородка между камерой догорания и конвективным пучком.

Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер 10 боковых экранов первой ступени испарения по пароотводящим трубам 28, из верхней камеры 11 заднего экрана – трубами 29, из верхней камеры 7 фронтового экрана – трубами 6. Фронтовой экран имеет рецир­ку­ля­ционные трубы 5.

В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.

В водяном объеме верхнего барабана установлен корытообразный направляющий щит. Для изменения направления движения потока пароводяной смеси, выходящей из промежутка между стенками барабана и направляющим щитом, над верхними кромками направляющего щита установлены продольные отбойные козырьки.

Особенностью конструкции котлов с двухступенчатым испарением является то, что водя­ной объем контуров второй ступени испарения составляет 11 % водяного объема котла, а их паропроизводительность 25–35 %. Это связано с тем, что при возможных нарушениях режима ра­боты котла уровень воды во второй ступени испарения снижается значительно быстрее чем в первой.

В начале конвективного пучка у котлов с перегревом пара (после второго-третьего ряда) расположены змеевики вертикального пароперегревателя, подвешенные к верхнему барабану с одной или двух сторон. Температура перегретого пара во всех котлах типа ДКВР не регулируется.

Все котлы типа ДКВР унифицированы и имеют одинаковый диаметр верхнего и нижне­го барабанов, экранных и кипятильных труб, одинаковые шаги труб боковых экранов, фронто­вого и заднего экранов, труб конвективного пучка.

1.5.2. Котлы типа Е (ДЕ)
Газомазутные паровые котлы серии Е (ДЕ) горизонтальной ориентации предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара до температуры 225 °С. Котлы выпускаются на номи­нальную паропроизводительность 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч при рабочем давлении 1,4 и 2,4 МПа (ри­с. 1.13). Котлы поставляются в полностью собранном виде без натрубной изоляции.

Котлы двухбарабанные (с коротким верхним барабаном), вертикально-водотрубные, с ес­тественной циркуляцией. Барабаны во всей серии котлов имеют одинаковый диаметр 1000 мм.

Конвективная поверхность образована трубами, соединяющими верхний и нижний барабаны.

Топочная камера отделяется от конвективного пучка газоплотной перегородкой, образо­ванной из труб, установленных вплотную и сваренных между собой (левый боковой экран). Потолок, правая боковая поверхность и под топочной камеры экранированы фасонными тру­бами, образующими единый экран (правый боковой экран). Концы труб боковых экранов завальцованы в верхний и нижний барабаны.

Трубы заднего экрана не имеют обсадных концов и присоединяются сваркой к верхнему и нижнему коллекторам. Коллекторы соединены с верхним и нижним барабанами и объединены необогреваемой рециркуляционной трубой.

В котлах паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч фронтовой экран выполняется анало­гично заднему экрану. Отличие состоит в том, что для обеспечения размещения горелочных уст­ройств и лаза, совмещенного со взрывным предохранительным клапаном, во фронтовом экране соответственно уменьшено число труб. В котлах паропроизводительностью 16 и 25 т/ч фронто­вой экран образован четырьмя трубами, присоединенными непосредственно к верхнему и ниж­нему барабанам.

Во всех котлах под топки закрыт огнеупорным кирпичом.

Для обеспечения необходимой скорости газов в конвективных пучках котлов произво­дительностью 4; 6,5; 10 т/ч установлены продольные ступенчатые перегородки. В котлах про­изводительностью 16 и 25 т/ч продольных перегородок нет, и переброс продуктов сгорания с фронта (после выхода из конвективного пучка) к экономайзеру, расположенному сзади котла, выполнен по газовому коробу, размещенному над топочной камерой.




Б–Б





Рис. 1.13. Котел ДЕ-10-14 ГМ

На рисунке обозначено: 1 – взрывной предохранительный клапан;
2 – короб взрывного предохранительного клапана; 3 – трубка манометра; 4 – верхний барабан; 5 – главная паровая задвижка; 6 – площадка обслуживания; 7 – обмуровка огнеупорная; 8 – газомазутная горелка; 9 – обдувочный аппарат; 10 – короб отвода продуктов сгорания.

Циркуляционная схема во всех котлах одинаковая и включает четыре экрана (фронтовой, зад­ний и два боковых) и конвективный пучок. Боковые экраны и конвективный пучок, а также фронтовой экран котлов производительностью 16 и 25 т/ч присоединены непосредственно к верхнему и нижнему барабанам. Задние экраны всех котлов и фронтовые экраны котлов произ­водительностью 4; 6,5 и 10 т/ч объединяются нижними (горизонтальными) раздающими и верхними (наклонными) собирающими коллекторами, присоединенными к барабанам. Другие концы коллекторов объединены необогреваемой рециркуляционной трубой.

В котлах производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч применена одноступенчатая схема испа­рения, в котлах 16 и 25 т/ч – двухступенчатая схема испарения.

Во всех котлах общими опускными трубами испарительной системы (у котлов 16 и 25 т/ч – первой ступени испарения) являются последние по ходу газов ряды труб конвективного пучка.

Вторая ступень испарения включает первые по ходу газов конвективные пучки и опуск­ные необогреваемые трубы.

В водяном пространстве верхнего барабана размещены питательная труба и труба для ввода фосфатов. В паровом пространстве установлены сепарационные устройства. В нижних барабанах котлов производительностью 4; 6,5; 10 т/ч расположена перфорированная труба для непрерывной продувки, которая совмещена с периодической продувкой. Периодическая про­дувка котлов производительностью 16 и 25 т/ч предусматривается из нижнего барабана, непре­рывная – из солевого отсека верхнего барабана (вторая ступень испарения). Нижние барабаны всех котлов снабжены устройствами для парового прогрева при растопке и штуцерами для спуска воды.

Пароперегреватель устанавливается после второго-третьего ряда труб конвективного пучка. Пароперегреватель котлов паропроизводительностью 4; 6,5; 10 т/ч выполнен змеевиковым, а в котлах 16 и 25 т/ч – вертикальным из двух рядов труб.

Газоплотное экранирование боковых стенок, потолка и пода топочной камеры позволи­ло отказаться от тяжелой обмуровки и применить легкую натрубную изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 25 мм. Для уменьшения присосов в газовый тракт котла натрубная изоляция снаружи покрывается листовой металлической обшивкой, привариваемой к каркасу котла. Применение натрубной тепловой изоляции позволило улучшить динамические характеристики котлов, уменьшить потери теплоты в окружающую среду и потери теплоты при пусках и остановах котлов, связанные с прогревом больших масс обмуровочных материалов.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации