Котлы на органическом топливе

Оглавление

стр.

Задание ………………………………………………………………..3

Введение ………………………………………………………………4

1. Типы и конструкции теплогенераторов ………………………. 6

1.1 Котлы на органическом топливе……………………………… 6

1.2 Паровые котлы…………………………………………………. 8

1.3 Водогрейные котлы……………………………………………. 19

 

2. Курсовая работа «Тепловой расчет котельного агрегата» …. 26

2.1 Структура теплового расчета теплогенератора……………... 26

2.2 Расчет низшей теплоты сгорания топлива

и подбор топочного устройства…………………………… 28

2.3 Расчет теоретических и действительных

объемов воздуха и продуктов сгорания…………………... 30

2.4 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания…………………….35

 

3. Тепловой баланс теплогенератора ……………………………... 39

3.1 Тепловой баланс теплогенератора и

расход топлива……………………………………………...39

3.2 Расчет теплообмена в топке…………………………………44

3.3 Расчет пароперегревателя…………………………………... 55

3.4 Расчет конвективного пучка труб ………………………….. 63

3.5 Расчет водяного экономайзера……………………………… 70

3.6 Варианты курсовой работы…………………………………. 76

 

Курсовой проект «Расчет и подбор

оборудования отопительной котельной »…………………… 78

4.1 Устройство и эксплуатация оборудования

котельных…………………………………………………... 78

4.2 Структура курсового проекта………………………………. 82

4.3 Расчет тепловой схемы производственной

котельной………………………………………………….…85

4.4 Подбор оборудования котельной…………………………... 88

4.5 Аэродинамический расчет котельной……………………… 90

4.6 Выбор и расчет схемы водоподготовки……………………. 98

4.7 Варианты курсового проекта……………………………….. 105

Библиографический список 109

Приложение 1. 111

Приложение 2.

Введение

Тепловая энергия – один из основных видов энергии, используе­мой человеком для обеспечения необходимых условий его жизне­дея­тельности как для развития и совершен­ствования общества, в ко­тором он живет, так и для создания благоприятных условий его быта. Тепловая энергия, производимая человеком из первичных ис­точников энергии, в основном ис­пользуется для получения электри­ческой энергии на тепловых электро­станциях, для технологических нужд промыш­ленных предприятий, для отопления и горя­чего водо­снабжения жилых и общественных зданий.

Тепло­генерирующей установ­кой называют совокуп­ность устройств и меха­низмов для производст­ва теп­ловой энер­гии в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха. Водяной пар исполь­зуют для технологических нужд в промышлен­ности и сельском хозяйстве, для приведения в движение паро­вых двига­телей, а также для нагрева воды, направ­ляемой в дальнейшем на нужды отопления, вентиляции и горяче­го во­доснабжения. Горячую воду и подогретый воздух исполь­зуют для отопления производ­ственных, общест­венных и жилых зда­ний, а также для коммуналь­но-бы­товых нужд населе­ния. Теплогене­рирующие уста­новки предна­значены для производства тепловой энер­гии из первичных источников энергии, которыми яв­ляются: органи­ческое и ядерное топливо, солнечная и геотер­мальная энергия, го­рючие и тепловые отходы промыш­ленных произ­водств.

Данное учебное пособие посвящено комплексному проектированию теплогенерирующих установок и отопи­тельных котельных для студентов, изучающих вопросы теплоснабжения.

Типы и конструкции теплогенераторов

Котлы на органическом топливе

В системах теплоснабжения в качестве рабочей среды в основном используется пар или горячая вода и только в отдельных случаях нагретый воздух или какой-либо органический теплоноситель. В зависи­мо­сти от вида источника получения тепловой энергии, используемой рабочей средой, теплогенерирующие уста­новки делят: на котлы на органическом топливе; парогенераторы и теплогенераторы на расщепляющемся топливе; гео­термальные и гелиоустановки.[1]

Паровым, или водогрейным котлом называется уст­ройство, в котором для получения пара или нагрева воды под давлением выше атмосферного, потребляемых вне этого устройства, используется теплота, выде­ляющаяся при сгорании органического топлива.

Первые цилиндрические котлы (рис. 1.1) имели большие недостатки: небольшой паросъем, неразвитую поверхность нагрева, большие водяной объем и зани­маемую площадь в помещении котельной. Стремление увеличить поверхность нагрева котла при тех же раз­мерах, повысить давление и паросъем, уменьшить раз­меры котла и его массу потребовало создания улуч­шенных конструкций котлов. Совершенствование шло по двум направлениям: по пути развития внутренней по­верхности нагрева, что привело к появлению жа­рот­рубных (рис. 1.1, а) и газотрубных котлов (рис. 1.1, б), и увеличения внешних поверхно­стей на­грева — водотрубные котлы (рис. 1.1, в). Послед­ние оказались более перспективными экономич­ными и позволяли создавать котлы большой тепловой произво­дительности.

В газотрубных котлах продукты сгорания прохо­дят внутри труб, а вода омывает их снаружи: в водо­трубных котлах, наоборот, вода проходит внутри труб, а продукты сгорания обогревают их внешнюю по­верхность. По конструкции и характеру расположения трубных пучков и их объединению в общую систему во­дотрубные котлы принято разделять на горизонтально-водотрубные и вертикально- водотрубные. По назначе­нию котлы делят: на энергетические, предназна­ченные для электростанций;

 

Рис. 1.1. Схемы паровых котлов

а — цилиндрического; б — двухжаротрубного;

в — газотрубного; г — батарейного; д — водотрубного

 

производственные – для снабжения промышленных предприятий паром; отопи­тельные – для систем теплоснабжения. Паровые котлы по рабочему давлению делят на четыре группы: низ­кого (0,9—1,4 МПа), среднего (2,4—4,0 МПа), высокого (9,0—14,0 МПа), сверхвысокого и закритического давления; по паропроизводительности: малой (до 25 т/ч), средней (35–220 т/ч) и большой паропроизводи­тельности. Водогрейные котлы по уровню нагрева воды, подаваемой в систему теплоснабжения, делят на четыре группы: 95, 115, 150 и свыше 150°С; по теп­ловой производительности малой (до 2 МДж/с), сред­ней (4,0–30,0 МДж/с) и высокой (50–210 МДж/с) теплопроизводительности.

Применение водогрейных котлов средней и боль­шой производительности на ТЭЦ и в районных отопи­тельных котельных значительно облегчило задачу снабжения теплотой интенсивно растущих новых жилых застроек и промышленных предприятий. Непосредствен­ный подогрев сетевой воды в водогрейных котлах уп­рощает схему котельной, удешевляет стоимость и экс­плуатацию ее; к тому же водогрейные котлы обладают высокой степенью безопасности по сравнению с паро­выми.

 

 

Паровые котлы

 

Паровым котлом называют устройство, пред­назначенное для получения пара с давлением выше атмосферного и используемого вне самого устройства. Теплота от топочных газов в топке передается ра­диационным поверхностям нагре­ва, а за топкой — кон­вективным поверхностям нагре­ва, к которым относят кипятильные трубы и паропере­греватель. К конвектив­ным, или хвостовым, поверх­ностям нагрева также от­носят водяные экономайзеры, контактные теплообмен­ники, воздухоподогреватели, которые предназначены для снижения потерь тепла с уходящими топочными га­зами, увеличения КПД котель­ного агрегата и, следо­вательно, экономии топлива.

Элементы парового котельного агрегата пред­ставляют собой цилиндры (трубы и сосуды) разного диаметра, соединенные между собой с помощью сварки или вальцовки. Основными деталями парового котель­ного агрегата являются барабан, коллекторы и трубы. Для возможности осмотра и очистки барабанов и коллекторов выполняют отверстия, называемые лаза­ми, или люками. Внутренний объем парового котла, заполненный водой, называют водным пространством, занятый паром — паровым пространством; поверхность, отделяющая паровое пространство от водного, — зер­калом испарения. В паровом пространстве устанавли­вают устройства для сепарации пара и влаги, а ино­гда ставят дополнительный барабан — сухопарник.

При работе парового котла уровень воды в верх­нем барабане колеблется между низшим и высшим поло­жениями. Низший допускаемый уровень (НДУ) воды в барабанах паровых котлов устанавливается (определя­ется) для исключения перегрева металла стенок труб и элементов котлоагрегата, а также обеспечения на­дежного поступления воды в опускные трубы контуров циркуляции. Обычно низший допускаемый уровень распо­лагается выше на 100 мм над огневой линией, т.е. наивысшей линии соприкосновения горячих дымо­вых га­зов с неизолированной стенкой барабана котла. Поло­жение высшего допускаемого уровня (ВДУ) воды в ба­рабанах паровых котлов определяется из условий пре­дупреждения попадания воды в паропровод или па­ропе­регреватель. Объем воды, содержащейся в бараба­не между высшим и низшим уровнями, определяет "за­пас питания", т.е. время, позволяющее котлу рабо­тать без поступления в него воды.

Основное условие, обеспечивающее надежную, безопасную и экономичную работу парового котельного агрегата, — интенсивное охлаждение на заданном рас­четном уровне температуры металла поверхностей на­грева, подвергающихся постоянному воздействию высо­ких температур топочных газов. Охлаждение достига­ется путем непрерывной и постоянной циркуляции теп­лоносителя внутри обогреваемых труб, который отво­дит от стенок тепло, переданное им дымовыми газами. Если отвод тепла происходит недостаточно интен­сивно, то металл труб может сильно перегреться и потерять свою механическую прочность. Это может привести к появлению на трубах отдулин, свищей и даже к разрыву труб.

Питательная вода из деаэратора питательным на­сосом подается вначале в водяной экономайзер, где нагревается уходящими топочными газами, а затем идет в верхний барабан парового котла. Одна часть воды из верхнего барабана по кипятильным трубам, расположенным в области более низких температур, опускается в нижний барабан, откуда по подъемным трубам, расположенным в области более высоких тем­ператур топочных газов, вода и пароводяная смесь поднимаются в верхний барабан. Другая часть воды из верхнего барабана по опускным трубам, расположенным вне топки, подводится к нижним коллекторам экранных труб, распределяется по коллекторам, нагревается в экранных трубах, а образующиеся пузырьки пара под­нимаются в верхний барабан котла. Путь, по которому совершается движение теплоносителя, называется цир­куляционным контуром.

Пар, полученный в испарительных поверхностях нагрева, в верхнем барабане котла проходит через паросепарационные устройства, где из него отделяют­ся капельки влаги, и после осушки полученный сухой, насыщенный пар идет к потребителю или в паропере­греватель, где при этом же давлении нагревается до большей заданной температуры.

Естественная циркуляция в паровом котле осу­ществляется за счет гравитационных сил, обусловлен­ных разностью плотностей воды и пароводяной смеси. Кроме того, пузырьки пара всегда стремятся занять верхнее положение, что улучшает естественную цирку­ляцию. В котле может быть несколько контуров цирку­ляции. Отношение циркулирующей воды в контуре к ко­личеству образовавшегося пара называется крат­ностью циркуляции и может составлять К = 10 – 100.

Интенсивность циркуляции зависит от нагрузки котла, с увеличением нагрузки скорость движения те­плоносителя возрастает, и работа котла проходит более устойчиво. Нарушение нормальной циркуляции может быть вызвано: неравномерным прогревом поверх­ностей испарения, что обычно имеет место при шлако­вании отдельных участков труб; неправильным распре­делением воды по трубам; несимметричным заполнением факелом топочного объема и др. Весьма опасным явля­ется выпуск воды из барабана котла вследствие ха­латного отношения персонала. В этом случае в опуск­ные трубы может попасть пар из барабана, и циркуля­ция совершенно прекратится — произойдет авария.

В настоящее время широко распространены в раз­личных отраслях промышленности, сельском и комму­нальном хозяйстве котлы типа ДКВР (двухбарабанные котлы, водотрубные, реконструированные), рассчитан­ные на рабочее давление 1,4 МПа с номинальной про­изводительностью 2,5; 4,0; 6,5; 10 и 25 т/ч. Исполь­зуются также котлы этого типа, работающие при дав­лении 2,4 и 4,0 МПа.

Котлы выпускают с топками для сжигания твердого (в слое) (рис. 1.2), жидкого и газообразного топлива. Твердое – из бункера 11, пневмомеханическим забрасывателем 9 подается на ко­лосниковую решетку 8 и образует слой, в котором происходит его сгорание. При горении образуются продукты сгорания, которые движутся из топочного объема в конвективные газоходы, отдавая теплоту конвективному (кипятильному) пучку труб 4. В топке теплота от горящего топлива и продуктов сгорания отдается излучением экранным поверхностям 12. Воз­дух в пневмомеханический забрасыватель подается по воздушному коробу 10.

Котлы ДКВР отличаются достаточно высокой эко­номичностью, небольшой массой, простотой конструк­ции, малыми габаритами и транспортабельностью. На­личие в котлах развитого кипятильного пучка обеспе­чивает глубокое охлаждение продуктов сгорания, в результате чего достигается высокая их экономич­ность. Экранированная топочная камера обеспечивает интен­сивный теплообмен продуктов сгорания с экран­ными поверхностями нагрева, а небольшие тепловые нап

ря­жения экранов — надежную и длительную работу обму­ровки котла. Плотное расположение кипятильных труб малого диаметра в пучке — характерная особен­ность этих котлов. Движение газов в котлах — гори­зонталь­ное с несколькими поворотами.

 

 

Рис. 1.2. Котел ДКВР для сжигания твердого топлива в слоевой топке

 

1 и 6 - верхний и нижний барабаны; 2 — трубы под­вода питательной воды; 3 - вентиль для отвода пара на обдувку и другие собственные нужды; 4 – кипя­тильные трубы; 5 - обдувочное устройство; 7 – про­дувочное устройство (непрерывная продувка); 8 - ко­лосниковая решетка; 9 - пневмомеханический забрасы­ватель; 10 — короб для подвода воздуха к забрасыва­телю; 11 — бункер топлива; 12 - боковой экран

 

Котлы допускают компоновку с различными топоч­ными устройствами. Котлы ДКВ и ДКВР выпускают с топками для сжигания бурых и каменных углей, фре­зерного торфа, древесных отходов, мазута и газа. 6 - нижний барабан служит шламоотстойником и имеет продувочный патрубок 7 с вентилями. Боковые экраны котлов 12 питаются из нижнего 6 и верхнего 1 бара­банов с по­мощью перепускных труб. Такая схема пита­ния обеспе­чивает надежную работу котла. Для умень­шения потерь от механической неполноты сгорания то­плива топка котлов разделена на две части: собст­венно топку и камеру догорания.

В последние годы на смену котлам ДКВР созданы котлы серии Е для работы на газе, мазуте ДЕ и твердом топливе КЕ производительностью 4,0; 6,5; 10; 16; 25 т/ч, для сжигания газа и мазута и 2,5; 4; 6,3; 10; 25 т/ч со слоевыми топочными устройствами для сжигания твердого топлива. Котлы КЕ-2,5-14С оборудуют полумеханическими топками ЗП-РПК с пнев­момеханическим забрасывателем и ручными поворотными колосниками.

В качестве топочного устройства для сжиганий отечественных каменных и бурых углей в котлах КЕ паропроизводительностью 4; 6,5; 10 т/ч применяются топки типа ТЛЗМ с пневмомеханическими забрасывате­лями и моноблочной ленточной цепной решеткой обрат­ного хода. Котлы КС-2Г оборудуют механическими топ­ками ТЧЗ с чешуйчатой цепной решеткой обратного хода и пневмомеханическими забрасывателями. За ко­тельными агрегатами в случае сжигания каменных уг­лей и бурых углей с приведенной влажностью W_пр.<2 устанавливают водяные экономайзеры, а при сжигании бурых углей с приведенной влажностью W_пр.³2 — труб­чатые воздухоподогреватели (здесь W_пр. в % на 1 МДж сжигаемого килограмма топлива).

При разработке конструкций котлов серии Е (КЕ и ДЕ) внимание было обращено на увеличение степени их заводской готовности в условиях крупносерийного производства, снижение металлоемкости конструкции, снижение присосов воздуха в конвективную часть котла. Котлы типа КЕ поставляют потребителям бло­ками в собранном виде, с обвязочным каркасом, без обмуровки и обшивки. Основными элементом котлов типа Е [КЕ] являются: верхний и нижний барабаны с внутренним диаметром 1000 мм, левый и правый боко­вой экраны и конвективный пучок, выполненные из труб диаметром 51х2,5 мм. Топочная камера образо­вана боковыми экранами, фронтальной и задней стен­ками, выполненными из огнеупорного кирпича. Ширина топочной камеры котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 т/ч по осям экранных труб составляет 2270 мм, а ширина топочной камеры котла производительностью 10 т/ч — 2874 мм.

Топочная камера котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч разделена кирпичной стенкой на собственно топку глубиной 1605—2105 мм и камеру до­горания глубиной 360-745 мм, что позволяет повысить КПД котла за счет снижения потерь с химической не­полнотой сгорания топлива. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметрич­ные. Вход камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топ­лива скатывалась на колосниковую решетку. Трубы конвективного пучка, развальцованные в верхнем и нижнем барабанах, установлены с шагом вдоль бара­бана 90 мм и поперечным шагом 110 мм (за исключе­нием среднего, равного 120 мм, и боковых пазух, ши­рина которых 195—387 мм). Шамотная перегородка, от­деляющая камеру догорания от пучка, и чугунная пе­регородка, образующая два газохода, в пучках соз­дают горизонтальный разворот газов при поперечном омывании труб. Особенностью конструкции котлов типа КЕ является наличие плотных боковых экранов в об­ласти топочной камеры и ограждающих стен в конвек­тивном пучке с шагом 55 мм при трубах диаметром 51Х2,5 мм. Боковые экраны и крайние боковые ряды труб конвективного пучка объединены общими коллек­торами, по всей длине котла.

В котлах применена схема одноступенчатого ис­парения. Питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорирован­ной трубе. В нижний барабан вода сливается по зад­ним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Перед­няя часть пучка (от фронта котла) является подъем­ной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Пита­ние экранов осуществляется также из верхнего бара­бана по отпускным, не обогреваемым трубам (0,159 мм), расположенным по фронту котла. Пароводяная смесь из экранов поступает в верхний барабан под уровень воды, в результате происходит барботаж пара через слой воды. Отсепарированный в свободном объе­ме пар проходит через перфорированный лист, уста­новленный на расстоянии 90 мм от верхней образующей барабана, и направляется в паропровод. Применение плотных кранов позволяет заменить тяжелую обмуровку на боковых стенах котлов натрубной, состоящей из слоя шамотобетона толщиной 25 мм по сетке и не­скольких слоев изоляционных плит общей толщиной около 100 мм.

Котлы КЕ на твердом топливе паропроизводитель­ностью от 2,5 до 10 т/ч оборудованы стационарным обдувочным аппаратом с расположенной по оси котла вращающейся трубой, имеющей ряд сопл. Для обдувки поверхностей нагрева от наружных отложений применя­ется насыщенный или перегретый пар при давлении пе­ред соплами не менее 0,7 и не более 1,7 МПа. Котлы серии Е на твёрдом топливе надежно работают на по­ниженном по сравнению с номинальным давлении, при этом КПД котлоагрегата не уменьшается. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара без предъявления жестких требовании к его качеству, паропроизводительность котлов типа КЕ при понижен­ном (до 0,2 МПа) давлении может быть принята такой же, как и при давлении 1,4 МПа.

Котел типа Е-25Р [КЕ-25С] с рабочим давлением 1,4—2,4 МПа производительностью 25 т/ч предназначен для производства насыщенного или перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных пред­приятий в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла шириной 2710 мм полностью экранирована (степень экранирования Н.:/F_ст = 0>8 трубами диаметра 51Х2,5 мм). Трубы всех экранов приварены к верхним и нижним коллекто­рам диаметром 219х8 мм. Топочная камера по глубине разделена на два блока. Каждый из боковых экранов (правый и левый) переднего и заднего топочных блоков образует самостоятельный циркуляционный контур. Верхняя ка­мера боковых экранов в целях увеличения проходного сечения на входе в пучок расположена асимметрично относительно оси котла. Шаг труб фронтального и бо­ковых экранов — 55 мм, шаг труб заднего экрана — 100 мм. В топочном объеме трубы заднего экрана об­разуют камеру догорания. На наклонном участке труб уложен слой огнеупорного кирпича толщиной 65 мм. Объем топочной камеры 61 м³. Для улучшения циркуля­ционных характеристик фронтового экрана на послед­нем установлено 6 рециркуляционных труб диаметром 76Х - Площадь лучевоспринимающей поверхности на­грева 90, 68 м².

Третьим блоком котла является блок конвектив­ного пучка с двумя барабанами (верхним и нижним) с внутренним диаметром 1000 мм. Длина верхнего бара­бана 7000 мм, нижнего — 5500 мм. Толщина стенки ба­рабана котлов с рабочим давлением 1,4 МПа — 13 мм, материал — сталь 16ГС. Ширина конвективного пучка по осям крайних труб 2320 мм. В таком пучке отсут­ствуют пазухи для размещения пароперегревателя, что существенно улучшает омывание конвективного пучка.

Поперечный шаг труб в пучке составляет 100 мм (за исключением среднего, равного 120 мм), продоль­ный — 95 мм. Площадь нагрева конвективного пучка равна 417,8 м². Первые три ряда труб на входе в пу­чок имеют шахматное расположение с поперечным шагом s = 220 мм. Удвоение величины шага по сравнению с остальными рядами позволяет увеличить проходное се­чение на входе в пучок, частично перекрытое потол­ком топочной камеры. Все блоки котла КЕ-25С (два топочных и один конвективный) собраны на отдельных опорных рамах. Через опоры камер экранов и барабана на раму передаются масса элементов блока котла под давлением, масса обвязочного каркаса, а также масса обмуровки с обшивкой. Для транспортировки объемных блоков котла КЕ-25С для большей жесткости по их торцевым стенкам приварены раскосы из швеллеров, которые после монтажа котла срезают.

Топочные устройства этих котлов с цепной ре­шеткой ТЛЗМ 2,7/5,6 предназначены для сжигания ка­менных и бурых углей с максимальным размером куска до 50 мм и с содержанием мелочи 0—6 мм не более 50%. Допустимая влажность каменного угля не более 8%, бурого — не более 40%. Обмуровка топочных бло­ков котла КЕ-25С состоит из шамотобетона толщиной 25 мм по сетке и известково-кремнезитных плит тол­щиной 105 мм, а обмуровка боковых стен конвектив­ного блока котла — из плит ШЛБ-1 толщиной 6с> мм, известково-кремнезитных плит толщиной 105 мм и га­зоуплотнительной штукатурки из асбестосовелитовой мастики по сетке толщиной 17 мм. Обмуровка задней стенки имеет толщину 100 мм и выполнена из асбесто­вермикулитовых плит.

Газомазутные вертикально-водотрубные паровые котлы типа Е (ДЕ) паропроизводительностью 4; 6,5; 10 и 25 т/ч предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара давлением 1,4 МПа. Топоч­ная камера котлов размещена сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, раз­вальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранов труб одина­кова для всех котлов — 1790 мм, глубина топочной камеры изменяется в зависимости от номинальной па­ропроизводительности котла.

Основными составными частями этих котлов явля­ются: верхний и нижний барабаны, конвективный пу­чок, фронтальный, боковой и задний экраны, образую­щие топочные камеры. Трубы перегородки и правого бокового экрана, образующего также под и потолок топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана прива­рены к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159х6 мм. Трубы фронтального экрана котлов паропро­изводительностью 4; 6, и 10 т/ч приварены к коллек­торам диаметром 159х6 мм, а на котлах паропроизво­дительностью 16 и 25 т/ч они развальцованы в верх­нем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный — 110 мм (за исключением среднего, равного 120 мм). Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективных пучках котлов производительностью 4,0; 6,5 и 10 т/ч установлены продольные ступенчатые перегородки.

Плотное экранирование боковых стен (относи­тельным шагом труб s/d=1,0З), потолка и пода топоч­ной камеры позволяет на котлах применять легкую изоляцию в 2—3 слоя изоляционных плит толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке тол­щиной 15—20 мм. Обмуровка фронтальной и задней стен выполнена по типу облегченной обмуровки котлов ДКВР (шамотный кирпич толщиной 65 мм и изоляционные плиты общей толщиной 100 мм для котлов 4; 6,5 и 10 т/ч). Для котлов 16 и 25 т/ч обмуровка фронтальной стены выполнена из шамотного кирпича толщиной 125 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 175 мм, общая толщина обмуровки фронтальной стены 300 мм. Обмуровка задней стены состоит из слоя ша­мотного кирпича толщиной 65 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм; общая толщина обмуровки составляет 265 мм. Для уменьшения присо­сов в газовый тракт котла снаружи изоляцию покры­вают металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, приваренной к обвязочному каркасу. В качестве хво­стовых поверхностей нагрева котлов применяют стан­дартные чугунные экономайзеры из труб ВТИ.

Общий вид котла ДЕ-25-I4ГМ в с обслуживающими площадками показан на рис. 1.3. Для обеспечения на­дежной циркуляции в кипятильных трубах котельного пучка верхний и нижний барабаны соединены между со­бой опускными трубами размером 159Х4,5, число кото­рых с ростом производительности котла увеличивают от 1 до 4. Ограждающие поверхности котлов ДЕ на жидком и газообразном топливе выполнены из труб с относительным шагом s/d=1,03 1,08, — что позволяет применять облегченную изоляцию. Основные характери­стики котлоагрегатов ДКВР и ДЕ приведены в приложе­нии 1. Это достигнуто уменьшением шагов труб, уве­личением скорости газов и как следствие увеличением теплоотдачи со стороны продуктов сгорания.

Котлы серии ДЕ имеют высокую степень заводской готовности, что повышает эффективность их монтажа. По сравнению с котлами ДКВР к недостаткам котлов ДЕ следует отнести несколько повышенные аэродинамичес­кие сопротивления и расход электроэнергии на тягу, а также повышенную загрязняемость конвектив­ных пуч­ков при работе на жидком топливе.

 

 

 

1.3. Общий вид газомазут­ного котла ДЕ-25-14ГМ.

 

 

Завод поставляет котельное оборудование в виде блоков (котлоагрегат, тягодутьевая установка, эко­номайзер, деаэра­цион­но-питательная установка‚ уста­новка сетевой воды, ХВО, реа­ген­ное хозяйство и др.), которые монтируют в заводских условиях на ме­таллоконструкциях с последующей обвязкой этого обо­рудова­ния трубопроводами. Затем оборудование блока подвергают гидрав­ли­че­скому испытанию, изолируют и окрашивают. Блоки комплектуют не­обходимыми кон­трольно-измерительными приборами и средствами ав­то­матизации для поддержания заданных технологических парамет­ров и режимов. После сборки блоки транспор­тируют к месту уста­новки — на монтажную площадку, где их соединяют с общекотель­ными ма­гистральными трубопроводами и кабелями. Блоки поставляют транс­портабельными, т.е. они вписываются в габарит нор­мальной колеи железных дорог РФ. Масса блоков не превышает максималь­ную гру­зоподъемность передвижных стрелковых кранов (20—25 т). Сроки монтажа с 2—3 лет снижаются до 2-3 месяцев.

Кроме описанных выше имеется большой парк кот­лов с паропроизводительностью более 25 т/ч. Обычно такие котлы имеют П-образную компоновку.

 

Рис. 1.4. Котельный агрегат БКЗ-210-140ФБ

1 — барабан; 2 — парозапорный орган; 3 — радиацион­ный пароперегреватель; 4 — конвективный паропере­греватель; 5 — дробеочистка; 6 — водяной экономай­зер; 7 — воздухоподогреватель; 8 — холодная во­ронка; 9 — экраны топки; 10 — обмуровка топочной камеры

 

На рис. 1.4 показан паровой котел БКЗ-210-14ОФБ барабанного типа с естественной циркуляцией, рассчитанный на сжигание твердого топлива (каменного или бурого угля, а так же торфа) паропроизводительностью 210 т/ч, работающий при давлении пара 14 МПа.

Котел имеет двухступенчатую схему испарения. Пароперегреватель радиационно-конвективного типа состоит из радиационной топочной части, полурадиа­ционных ширм и конвективной части. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется впры­ском конденсата. В опускном газоходе котла разме­щены экономайзер 6 и трубчатый воздухоподогреватель 7. Поверхность нагрева пароперегревателя, экономай­зера и воздухоподогревателя выполняют различной в зависимости от вида сжигаемого топлива с учетом оп­тимального подогрева воздуха и допустимо низкой температуры уходящих газов. На котле применено уст­ройство для дробевой очистки поверхностей нагрева 5, расположенных в спускном газоходе. Обмуровка то­почной камеры 10 — натрубного типа, а в месте рас­положения пароперегревателя и водяного экономайзера — щитовая. Все основные процессы работы котла авто­матизированы, КПД котла составляет 92%.

Топочная камера котла полностью экранирована трубами диаметром 60 мм, расположенными с шагом 64 мм, и оборудована турбулентными горелками, располо­женными на боковых стенах, или прямотопочными щеле­выми горелками в углах топки или в его передней части. Ниже горелок топочная камера образует так называемую холодную воронку. Здесь происходят охла­ждение и затвердевание выпадающих из факела частиц спекшейся золы, падающей в шлаковый бункер. Шлак из бункера удаляют сильной струей воды (гидрозолоуда­ление).

 

 

Водогрейные котлы

 

Водогрейным котлом называют - устройство, предназначенное для получения горячей воды с давле­нием, выше атмосфер­ного.

Для максимальной унификации водогрейных котлов утверждена следующая шкала теплопроизводительности в Гкал/ч: 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180. Они предназначены для получения горячей воды, идущей на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, и работают на газе, мазуте и твердом топливе. В про­изводственно-отопительных котельных с паровыми кот­лами для получения горячей воды использовался пар как промежуточный теплоноситель, что требовало ус­тановки сетевых пароводяных подогревателей. Во­до­грейные котельные агрегаты осуществляют непосред­ст­венный подогрев сетевой воды, благодаря чему ка­пи­тальные затраты на водогрейные котельные агрегаты и вспомогательное оборудование ниже, чем при ис­поль­зовании паровых котельных агрегатов, а тепловые схемы проще. Однако при отсутствии пара усложняется процесс подогрева мазута, требуется вакуумная деаэрация воды и др.

Водогрейный котел состоит из топочного и кон­вективного блоков и может иметь горизонтальную, П-образную или башенную компоновку. Топочный блок — это топка в виде параллелепипеда, полностью экрани­рованная трубами, которые на боковых экранах уста­новлены вертикально, а на подовом и потолочном эк­ранах — горизонтально или с наклоном, и все эти эк­ранные трубы приварены к коллекторам большего диа­метра.

Конвективный блок устанавливается в шахте, где температура топочных газов ниже, чем в топке, и со­стоит из экранов с нижними и верхними коллекторами, в которые вварены вертикальные стояки, а в эти стояки вварены горизонтально расположенные U-образ­ные трубы диаметром 28 мм. Экраны топки и конвек­тивной шахты всех водогрейных котлов выполняются с подъемным и опускным движением воды. Надежность ра­боты всех труб обеспечивается при скорости воды в подъемных трубах 0,6…1 м/с, а в опускных 1…1,6 м/с, что достигается многоходовым движением воды по эк­рану, для чего в коллекторе устанавливают заглушки и перегородки. Правильный подбор скоростей воды обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивле­ние всего контура водогрейного котла - 1,5…2 кгс/см².

Кипение воды в водогрейном котле недопустимо, так как это приводит к гидравлическим ударам, нару­шению опускного движения, созданию замкнутых цирку­ляционных контуров, отложению накипи и пережогу от­дельных труб. Температура воды на выходе из экранов должна быть ниже точки кипения на 20...30°С, что достигается выбором соответствующего давления воды на выходе из водогрейного котла. В соответствии с этим трубная часть водогрейных котлов до 20 Гкал/ч рассчитывается на давление 16 кгс/см², а котлов 30 Гкал/ч и выше — 25 кгс/см^2.

Для стальных водогрейных котлов 20 Гкал/ч и ниже температура воды на выходе принимается до 150 ^оС, а для котлов 30 Гкал/ч и выше допускается повы­шение температуры воды до 200 ^оС. Котлы производи­тельностью от 4 до 20 Гкал/ч должны обеспечивать работу только в основном режиме, а котлы 30 Гкал/ч и выше должны допускать работу как в основном, так и в пиковом режимах.

На водогрейных котлах установлена автоматика регулирования и автоматика безопасности (блоки­ровки), которая прекращает подачу топлива в топку в следующих случаях:

• при снижении давления воды ниже допустимого (так как при этом вода закипит);

• при повышении давления выше допустимого (во избежание разрыва труб);

• при снижении расхода воды через водогрейный котел ниже допустимого (так как это приведет к за­кипанию воды);

• при повышении температуры воды на выходе из котла до значения на 20°С ниже температуры насыще­ния, соответствующей рабочему давлению воды в вы­ходном коллекторе котла;

• при снижении давления газа или мазута перед горелками ниже допускаемого и др.

Во избежание низкотемпературной коррозии мини­мальная температура воды на входе в стальной водо­грейный котел должна быть не ниже 70°С при работе на газе и не ниже 90 и 110°С при работе соответст­венно на сернистом и высокосернистом мазутах. Это достигается путем рециркуляции — подаче расчетного количества уже подогретой в котельном агрегате воды на ввод обратной сетевой воды водогрейного котла с помощью рециркуляционных насосов. После подогрева в котельном агрегате вода разделяется на три потока и идет в теплосеть, на рециркуляцию, на собственные нужды котельной.

Для определения расхода воды через котел, расчетов гидродинамических режимов и других харак­теристик вспомогательного оборудования водогрейные и котельные агрегаты рассчитываются на пять режимов для следующих температур наружного воздуха: макси­мально-зимней — холодной пятидневки; холодного ме­сяца; отопительного периода; в точке излома тем­пе­ратурного графика; летней.

При расчетной температуре наружного воздуха для максимально-зимнего режима температура воды в подающем и о6ратном трубопроводах принимается мак­симальной (150 и 70 °С). При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной, температура воды в подающем трубопроводе регулируется путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий по подмешивающей перемычке, на которой установлен ре­гулятор температуры. Продолжительность отопитель­ного периода и расчетную температуру для заданного города принимаем в соответствии с. Отопитель­ный период заканчивается при температуре наружного воздуха 8°С. Температура воздуха в отапливаемом по­мещении в зависимости от назначения принимается равной 18…23°С.

Поделиться: