Общее описание предприятия, основного и вспомогательного оборудования КВД-1
трубопровод котел пароперегреватель
Производственное объединение "Северное машиностроительное предприятие" - российское машиностроительное предприятие оборонного комплекса, расположенное в городе Северодвинске Архангельской области. Предприятие вело и ведёт успешное строительство российских военных кораблей и атомных подводных лодок, осуществляет ремонт крупных надводных кораблей для РФ и других стран (Индия, Китай, Вьетнам), активно участвует в проектах по созданию российской морской техники, российской нефтегазовой индустрии.
Котельная высокого давления
Котельная высокого давления (КВД) включает в себя котлоагрегаты и все устройства необходимые для обеспечения нормальной работы котлов.
Для производства перегретого пара в котельной высокого давления установлены 3 водотрубных котла с естественной циркуляцией типа КВ-76. Перегретый пар транспортируется по паропроводам на набережную №1 "ПО "Севмаш".
Топливное хозяйство
Топливное хозяйство - это комплекс технологически связанных устройств, механизмов и сооружений, служащих для подготовки и подачи топлива в котельную. Комплекс выполняется в виде непрерывной технологической линии, началом которой является приемо-разгрузочное устройство, а концом - главное здание, куда подается подготовленное топливо. Подача топлива совмещается с различными этапами его подготовки, а также операциями складирования, взвешивания, отбора проб. Совокупность всех операций именуется переработкой топлива.
Для подачи и подготовки топлива к сжиганию предназначена топливная система парового котла с топочными устройствами и воздухоподводящей системой. Топливная и воздухоподводящая система парового котла показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Топливная и воздухоподводящая система парового котла
Топливная система включает в себя расходную цистерну 1, фильтры 2, 5 холодной и горячей очистки топлива, подогреватели топлива 4, 6, шестеренчатый насос 3, забирающий топливо из расходной цистерны и подающий его через фильтры, подогреватели к топочным устройствам (форсункам) 8. Необходимый для сгорания топлива воздух подается в топку котла котельным вентилятором 7. Образующиеся при сгорании топлива дымовые газы, отдав теплоту в поверхностях нагрева котла 9, удаляются через газоход 10 в дымовую трубу.
Котел типа КВ-76
Котел вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией воды, вертикальным двухколлекторным пароперегревателем, с дутьём непосредственно в топку, с водяным плавниковым экономайзером.
- Рабочее давление - 6,4 МПа
- Максимальная температура пара на выходе - 450 оС
- Производительность котла - 80 т/ч
Отопление котла двухстороннее, с форсунками механического распыливания. Котельный агрегат состоит из испарительной части (котла) и пароперегревателя, соединенных между собой пароперепускной трубой и с компонованных совместно с топочной камерой в общем обшивочном кожухе.
Устройство котла КВ-76
Водотрубный котел с естественной циркуляцией показан на рисунке 2
Рисунок 2 - Водотрубный котел с естественной циркуляцией
- пароводяной коллектор; 2 - опускные необогреваемые трубы; 3,7 - парообразующие трубы; 4 - топка котла; 5 - топочное устройство; 6 - водяной коллектор; 8 - трубопровод к потребителю; 9 - пучок труб пароперегревателя; 10 - направление движения газов в газоходе; 11 - трубопровод питательной воды; 12 - трубопровод экономайзера; 13 - трубки воздухоподогревателя; 14 - подвод воздуха к воздухоподогревателю; 15 - дымовая труба; 16 - подвод воздуха к топочному устройству; 17 - пароперепускная труба.
Принцип действия котла
При факельном сжигании топлива образуются продукты сгорания (дымовые газы), имеющие высокую температуру. В топке передача теплоты парообразующим трубам осуществляется в основном тепловым излучением от высокотемпературного факела, а в газоходе котла - тепловой конвекцией от движущихся через основную и дополнительную поверхности нагрева дымовых газов. Охлажденные дымовые газы поступают в дымовую трубу.
Питательная вода нагнетается питательным насосом по трубопроводу 11 в экономайзер, где подогревается по температуры на 20-30 оС ниже температуры кипения. Оттуда она направляется в водную часть коллектора 1, смешивается с котловой водой и по опускным трубам 2 движется к водяному коллектору 6, из которого поступает в парообразующие трубы 3, 7. Ряд труб 3, защищающих от облучения факелом опускные трубы 2, называется экраном. Первые ряды пучка 7 и экрана воспринимают теплоту излучения газов в топке, а поверхности труб 7, 9, 12, 13 - теплоту, передаваемую конвекцией от движущихся газов. Внутри труб 3 и 7 происходит процесс парообразования, появившаяся при этом пароводяная смесь поступает в коллектор 1. Образовавшийся в циркуляционном контуре пар, пройдя водяную часть коллектора 1, скапливается в его паровой зоне, откуда по перепускной трубе 17 направляется в верхний коллектор пароперегревателя 9, а вода, смешиваясь с питательной водой, вновь поступает по опускным трубам 2 к коллектору 6.
Вода и пароводяная смесь движутся по замкнутому контуру: пароводяной коллектор - опускные трубы - водяной коллектор - парообразующие трубы - пароводяной коллектор. Это движение происходит за счет разности веса воды и пароводяной смеси в трубах и называется естественной циркуляцией. Совокупность элементов котла, в которых осуществляется замкнутое движение воды и пароводяной смеси, называют контуром циркуляции. У котла, показанного на рисунке 2, только один контур циркуляции. Однако котлы могут иметь несколько таких контуров.
В пароводяном коллекторе 1 циркуляционного контура котла размещаются сепарирующие устройства, поэтому пар, направляемый в пароперегреватель, имеет степень сухости близкую к единице. В пароперегревателе 9 пар подсушивается и перегревается. Перегретый пар через главный стопорный клапан направляется к потребителю по трубопроводу 8.
Аварийная остановка котла
Котел должен быть немедленно остановлен и отключен действием защит или персоналом в случаях, предусмотренных инструкцией, и в частности в случаях:
- обнаружения неисправности предохранительного клапана
- если давление в барабане котла поднялось выше разрешенного на 10%
- снижения уровня воды ниже низшего допустимого уровня
- повышения уровня воды выше допустимого уровня
- прекращения действия всех питательных насосов
- прекращения действия всех указателей уровня воды прямого действия
- если в основных элементах котла (барабане, коллекторе, пароперепускных и водоопускных трубах, паровых и питательных трубопроводах, трубной решетке, кожухе топки и т.д.) будут обнаружены трещины, выпучины, пропуски в их сварных швах
- погасания факелов в топке при камерном сжигании топлива
- повышения температуры воды на выходе из водогрейного котла
- неисправности автоматики безопасности
- возникновения в котельной пожара, угрожающего обслуживающему персоналу
Пароперегреватели
Пароперегреватели служат для перегрева пара, т. е. для получения пара, температура которого превышает температуру насыщения при давлении в котле. Использование в энергетической установке перегретого пара вместо насыщенного увеличивает КПД на 10-15%, а с повышением температуры перегрева пара на 20-25 оС КПД установки возрастает на 1-1,5%. Поэтому пароперегреватели являются обязательной составной частью не только главных, но и вспомогательных котлов.
В пароперегревателе из пароводяного коллектора поступает влажный насыщенный пар, который, проходя внутри труб, омываемых дымовыми газами, сначала подсушивается, а затем перегревается. Для большего перегрева пара пароперегреватели размещают в высокотемпературной зоне газохода котла.
Водяные экономайзеры
Водяные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды, поступающей в котел, теплотой дымовых газов. Их устанавливают в низкотемпературной зоне котла. Подогрев воды в водяном экономайзере на один градус вызывает охлаждение газов на 2,5 - 3 оС, что способствует росту КПД котла. Кроме того, наличие водяного экономайзера способствует снижению размеров парообразующей поверхности нагрева котла, его массы и габаритов.
Воздухоподогреватели
Воздухоподогреватели применяют для подогрева, поступающего от котельного вентилятора. В качестве горячего теплоносителя используют дымовые газы, отработавший пар или воду. Подача в топку горячего воздуха улучшает топочный процесс, способствует повышению температуры газа в топке и газоходе котла. Использование воздухоподогревателей модет увеличить КПД котла на 3-5%. Схема газового трубчатого воздухоподогревателя изображена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Конструктивная схема газового трубчатого воздухоподогревателя
Дымовые газы 1 омывают трубы 5 изнутри, а воздух (стрелка 4) движется в межтрубном пространстве и омывает трубы воздухоподогревателя снаружи. Трубы крепят к трубным решеткам 3 с помощью сварки. Для обеспечения перемещения труб при тепловом расширении предусмотрена установка компенсатора 2. При эксплуатации сажистые и золовые отложения в таких воздухоподогревателях появляются на внутренней поверхности труб, которую периодически очищают сажеобдувочными устройствами.
Опоры
Для установки и надежного закрепления котла служат фундаменты. На фундаменты котел устанавливают на опорах. Количество опор зависит от габаритов и массы котла. Одна опора делается неподвижной, остальные - подвижными. Они обеспечивают свободу температурных расширений котла.
Паропроводы
Водяной пар на судне предназначен для различных целей. Например, в главных паросиловых установках он необходим для работы главных тепловых двигателей - паровых турбин, а также для нагревания воды, топлива и других сред в различных теплообменных аппаратах. На судах с дизельными и газотурбинными установками пар нужен турбогенераторам, вырабатывающим электроэнергию. Водяной пар в паровом котле образуется в результате подвода теплоты к воде. Источником теплоты служат продукты сгорания органического топлива. Паропроводы обеспечивают подачу пара высокого давления для заказов на набережной № 1.
Технические данные паропроводов:
рабочее давление - 5,8 МПа
температура перегретого пара - до 440 оС
диаметр трубопроводов: Ду - 150, Ду - 250