Технічні та конструктивні характеристики котла ДКВР

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Призначення, принцип дії, визначення початкових параметрів

Опис котельного агрегату ДКВР-4-13 і прийнятого до установлення топкового пристрою.Типорозміри котлів типу ДКВР

Умовне позначення парового котла ДКВР означає - двобарабанний котел, водотрубний, реконструйований. Перша цифра після найменування котла означає паропродуктивність, т/год, друга - надлишковий тиск пари на виході з котла, кгс/см² (для котлів з пароперегрівачами - тиск пари за пароперегрівачем), третя - температуру перегрітої пари, °С.

Котли типу ДКВР застосовуються при роботі як на рідкому, газоподібному, так і на різних видах твердого палива. Вид використовуваних топочних пристроїв вносить певні корективи в компонувальні рішення.

Рис.1. Схема компоновки котла ДКВР-4-13 з топкою для спалювання газу та мазуту.

Для котла ДКВР-4-13 я обрав схему компоновки котла з топкою для спалювання газу та мазуту. Компоновка зображена на рис. 1.

Маса та габаритні розміри котла ДКВР-4-13 з топочним пристроєм

Технічні та конструктивні характеристики котла ДКВР-4-13

Конструктивна схема котлів типа ДКВР паропродуктивністю 4 т/год однакова незалежно від використовуваного палива та використовуваного топочного пристрою (рис. 2).

Котел має верхній довгий 1 і нижній короткий 2 барабани, розташовані вздовж осі котла. Барабани сполучені розвальцьованими у них гнутими кип'ятильними трубами, які створюють розвинений конвективний пучок 6. Перед конвективним пучком розташована екранована топкова камера. Труби бічних екранів 5 завальковані у верхньому барабані, нижні кінці екранних труб приварені до колектора бокового екрану 3.

Топкова камера для виключення затягування полум'я в конвективний пучок і зменшення втрат з віднесенням і хімічним недопалом розділяється шамотною перегородкою на власне топку 12 і камеру догоряння 15. Камера догорання відділяється від конвективного пучка шамотною перегородкою, встановлюваною між першим і другим рядами кип'ятильних труб, унаслідок чого перший ряд труб конвективного пучка є одночасно і заднім екраном камери догоряння. Усередині конвективного пучка встановлюється чавунна перегородка, що розділяє його на перший і другий газоходи. Вхід топкових газів в конвективний пучок і вихід їх з котла виконані асиметрично.

Живлення бічних екранів водою здійснюється з нижніх колекторів, куди вода поступає опускними трубами з верхнього барабана та одночасно по з'єднувальним трубам з нижнього барабана. Така схема підведення води в колектори підвищує надійність роботи котла при зниженому рівні води і сприяє зменшенню відкладень шламу у верхньому барабані.

В котлах без пароперегрівачів за відсутності особливих вимог до якості пари і солевмісту котельної води до 3000 мг/л, застосовується пристрій сепарації, що складається із з жалюзі і дірчастих листів.

Барабани котлів типа ДКВР на 1,3 і 2,3 МПа (13 і 23 кгс/см²) виробляють з низьколегованої стали 16ГС і мають однакові діаметри 1000 мм, товщина стінки барабанів котлів з робочим тиском 1,3 МПа (13 кгс/см²) - 13 мм, котлів з робочим тиском 2,3 МПа (23 кгс/см²) - 20 мм. Барабани котлів оснащені лазовими затворами, розташованими на задніх днищах барабанів.

По нижній твірній верхніх барабанів всіх котлів встановлюють дві легкоплавкі пробки, призначені для попередження перегріву стінок барабана під тиском.

Сплав металу, яким заливають пробки, починає плавитися при втраті води з барабана і підвищенні температури його стінки до 280-320 °С. Шум пароводяної суміші, що виходить через отвір, що утворюється в пробці, при розплавленні сплаву, є сигналом персоналу для вживання екстрених заходів до зупинки котла. Завод-виробник застосовує в легкоплавких пробках сплав наступного складу: свинець С2 або СЗ по ГОСТ 3778-56 - 90%; олово О1 або О2 по ГОСТ 860-60 - 10⁺² %. Коливання температури плавлення сплаву допускаються в межах 240-310 °С.

Введення живильної води виконане у верхній барабан, у водяному просторі якого вона розподіляється по живильній трубі. Для безперервного продування на верхньому барабані встановлюється штуцер, на якому змонтована регулююча і запірна арматура. У нижньому барабані встановлюються перфорована труба для періодичного продування і труби для прогрівання котла парою при розтопленні.

Вигини труб екранів і конвективного пучка виконані з радіусом 400 мм, при якому механічне очищення внутрішньої поверхні не викликає проблем. Механічне очищення труб конвективного пучка і екранів виконується з верхнього барабана. Камери екранів очищаються через торцеві люки, встановлювані на кожній камері.

Камери котлів типа ДКВР виготовляються з труб Ш219Ч8 мм для котлів з робочим тиском 1,3 МПа (13 кгс/см²). Конвективні пучки виконуються з коридорним розташуванням труб. Камери, екранні і конвективні труби котлів типа ДКВР виготовляються з вуглецевої сталі марок 10 і 20.

Очищення зовнішніх поверхонь нагріву від забруднень в котлах типа ДКВР здійснюється обдуванням насиченим або перегрітим паром з тиском перед соплами 0,7-1,7 МПа (7-17 кгс/см²), допускається застосовувати для цієї мети стисле повітря. Для обдування використовуються стаціонарні обдувочні прилади і переносні, які використовують для очищення екранів і пучків труб від зольних відкладень через обдувочні люки.

Транспортабельні котли (паропродуктивністю 2,5; 4; 6,5 т/год) монтуються на зварній опорній рамі. Температурні переміщення елементів котла щодо нерухомої опори, якою є передня опора нижнього барабана, забезпечуються рухомими опорами камер бічних екранів і нижнього барабана.

Котли типа ДКВР можуть бути використані як теплофікаційні. Оптимальними схемами для цих цілей визнані: застосування стандартного включеного в циркуляцію котла бойлера (теплообмінника), розміщеного над котлом, і установка бойлера окремого від котла. Переведення котлів на водогрійний режим призводить до інтенсивної корозії поверхонь нагріву як з газової, так і з водяної сторони. В цьому випадку кородують не тільки трубні поверхні нагріву, але і поверхні барабанів, особливо при роботі на паливі, що містить сірку.

Рис.2. Схема котла ДКВР-4-13:

1-верхній барабан;

2-нижній барабан;

3-колектор бокового екрана;

4-опускна труба;

5-боковий екран;

6-конвективний пучок;

7-введення живильної води;

8-відведення пара;

9-верхній продув очний трубопровід;

10-нижній продув очний трубопровід;

11-запобіжний клапан;

12-топка;

13-топковий пристрій;

14-жалюзійний сепаратор;

15-камера догоряння;

16-сажеобдувочний пристрій;

17-чавунна перегородка.

2. Опис газомазутного пальника ГМГ

Для спалювання мазуту і газу в топках котлів типу ДКВР, ДЕ і інших, відповідних їм по тепловій потужності, широко застосовуються газомазутні пальники типу ГМГ, розраховані для роботи на газі теплотворною здатністю 35 500 кДж/м³ (8500 ккал/м³) або мазуту М40 і М100. Допускається одночасне спалювання газу і мазуту.

Будова газомазутного пальника пояснюється на рис. 3. Для розпилу рідкого палива в пальнику застосована паромеханічна форсунка, що забезпечує високу якість розпилу у всьому діапазоні регулювання навантаження. Форсунка складається з розпилюючої головки, стовбура, колодки, скоби із затяжним гвинтом для з'єднання парового і паливного штуцерів. Мазут, що поступає у форсунку по внутрішній трубі, підводиться через розподільну шайбу в кільцевий канал завихрителя, звідки по тангенціальних каналах потрапляє в камеру завихрення, набуваючи обертово-поступового ходу, виходить з сопла і розпилюється за рахунок відцентрових сил. Розширення діапазону регулювання досягається за рахунок застосування парових завихрителей - із зовнішньої труби через канали в накидній гайці пар поступає в канали завихрителя і закрученим потоком на виході бере участь в розпилюванні мазуту. Ефективна робота форсунки на всіх режимах забезпечується при тиску розпилюючої пари 0,07-0,2 МПа (0,7-2,0 кгс/см²⁾, на навантаженнях вище 70% форсунка може стійко працювати і без парового розпилу.

Повітря до коріння факела (до 15% загальної витрати) підводиться через регістр первинного повітря, в якому відбувається закручування потоку, сприяюче кращому перемішуванню його з паливом. Закручування потоку вторинного повітря відбувається в регістрі, що представляє апарат лопатки з прямими лопатками, встановленими під кутом 45°. Регістри первинного і вторинного повітря виготовляються правого і лівого закручування.

Продуктивність пальника регулюється зміною тиску мазуту або газу і відповідною зміною подачі повітря.

При роботі на рідкому паливі подача первинного повітря не регулюється, при роботі на газі витрата первинного повітря регулюється пропорційно витраті газу.

Розпалювання пальників відбувається автоматично запальником або уручну факелом.

Опис хвостових поверхонь нагріву

Відповідно до нормативних документів хвостові поверхні нагріву економайзери і повітропідігрівники повинні мати всі агрегати паропродуктивністю більше 2,5 т/год при температурі продуктів згоряння за паротвірними пучками більше 250 °С.

В агрегатах малої паропродуктивності застосовуються як комбіновані хвостові поверхні, що складаються з економайзера і повітропідігрівника, так і тільки один економайзер або повітропідігрівник. В агрегатах паропродуктивністю менше 10 т/год установлювати комбіновані хвостові поверхні нагріву недоцільно, тому що їх важко компонувати з малопотужними котлами, а їх установлення підвищує капітальні витрати й ускладнює експлуатацію агрегатів. Тому такі котли звичайно мають лише одну поверхню нагріву - економайзер або повітропідігрівник. Повітропідігрівник установлюють лише при спалюванні високовологого бурого вугілля марки Б1, фрезерного торфу і деревних відходів, коли підігрівання повітря необхідне для інтенсифікації і стійкості процесу горіння та підвищення ККД топки. Тільки котлоагрегати типу КЕ-25 паропродуктивністю 25 т/год комплектуються як повітропідігрівником, так і економайзером, оскільки досягти необхідного охолодження продуктів згоряння для цих котлів при роботі на високовологих паливах при установленні тільки економайзера або повітропідігрівника неможливо. У котлоагрегатах КЕ-25 сталевий повітропідігрівник розміщують перед чавунним економайзером за рухом продуктів згоряння. Таке розміщення викликано прагненням виключити можливість закипання води в економайзері, оскільки для чавунних економайзерів це недопустимо. Крім того, розміщення повітропідігрівника перед водяним чавунним економайзером дає змогу отримати більш високу температуру підігрівання повітря при збереженні відносно невеликої поверхні нагріву повітропідігрівника і зменшити інтенсивність низькотемпературної корозії його труб.

Застосовуються економайзери чавунні ребристі системи ВТІ і сталеві гладкотрубні киплячого і некиплячого типів або комбіновані, що складаються з чавунних ребристих труб у нижній "холодній" частині і сталевих труб у верхній частині. Правилами котлонагляду чавунні економайзери дозволяється застосовувати при робочому тиску в барабані котла р_б < 2,4 МПа. Вони прості і надійні в експлуатації, більш стійкі проти внутрішньої і зовнішньої корозії, ніж сталеві.

Сталеві економайзери в котлоагрегатах малої потужності застосовуються рідко, їх можна використовувати в котлах, що працюють на природному газі, з температурою води на вході 100 °С і вище або як другий (за рухом води) ступінь економайзера, якщо за розрахунком потрібне установлення економайзера киплячого типу. При цьому як перший ступінь використовується чавунний економайзер.

Температури відхідних газів і підігрівання повітря вибираються відповідно до заданого виду палива, гину топки, виду і компонування хвостових поверхонь нагріву котельного агрегату.

При виборі температури відхідних газів слід ураховувати можливість корозії низькотемпературних поверхонь нагріву при конденсації на них пари сірчаної кислоти, що міститься у димових газах. Інтенсивність утворення конденсату на низькотемпературних поверхнях і їх корозія залежать від вмісту вологи і сірки у паливі. Тому при спалюванні високовологих або високосірчистих палив температура відхідних газів вибирається більш високою.

Для котельних агрегатів ДКВР, КЕ, ДЕ розроблені серії нормалізованих блочних чавунних і сталевих економайзерів і повітропідігрівників.

3. Опис водяного економайзера

Водяні економайзери за матеріалом поділяються на чавунні та сталеві, за типом поверхні нагріву - на гладкотрубні і ребристі та за ступенем підігрівання води - на некиплячі та киплячі.

Некиплячі економайзери призначені для підігрівання димовими газами живильної води до заданої температури перед її надходженням до котла. Киплячі економайзери служать не тільки для підігрівання води, але й для часткового пароутворення.

Чавунні ребристі економайзери некиплячого типу установлюють за котлами малої потужності тиском до 2,4 МПа. Сталеві гладкотрубні і ребристі змійовикові економайзери киплячого та некиплячого типів установлюють в котельних агрегатах будь-якої продуктивності і тиску, але найбільшого поширення вони набули у котельних агрегатах середньої та великої потужності тиском 4,0 МПа і вище. У котельних агрегатах горизонтальної орієнтації з розвиненими конвективними поверхнями типу ДКВР, ДЕ і КЕ паропродуктивністю до 25 т/год, в яких підігрівання дуттьового повітря для інтенсифікації процесу горіння палива не потрібне, обмежуються установленням тільки водяного економайзера, частіше чавунного. В котельних агрегатах вертикальної орієнтації паропродуктивністю більше 25 т/год після сталевого водяного економайзера киплячого або некиплячого типу завжди установлюють повітропідігрівник. Якщо температура підігрівання повітря більше 250...300 °С, застосовується двоступінчасте компонування водяного економайзера і повітропідігрівника.

Чавунні економайзери конструкції ВТІ (рис. 4) являють собою систему стандартних чавунних ребристих труб 1, які збирають на місці монтажу в колонку, що складається з кількох горизонтальних рядів. Кількість груб у горизонтальному ряді та їх довжина вибираються з умови отримання потрібної швидкості руху продуктів згоряння (6...9 м/с при номінальному навантаженні), а кількість горизонтальних рядів визначається з умови отримання потрібної поверхні нагріву економайзера. Якщо неможливо здійснити компонування в одну колонку, труби економайзера розміщують у дві колонки, які послідовно омиваються газами.

Стандартні ребристі труби 1 мають довжину 2,0 і 3,0 м. Зовнішній діаметр несучої труби, на якій розташовані поперечні ребра квадратної форми розміром 146Ч146 мм з кроком 25 мм, становить 76 мм. З кінців ребристі труби мають квадратні фланці 2 розміром 150Ч150 мм з канавками. Ці фланці після складання економайзера утворюють дві суцільні металеві стінки, які закривають знімними щитами 5. Присоси повітря крізь щілини між фланцями усувають закладенням азбестового шнура до канавок. Газохід економайзера відокремлюється від оточуючого середовища з двох боків металевими стінками із фланців труб, а з двох інших боків - цегляною обмурівкою 7 або обшивкою. Фланцями труби опираються на горизонтальні балки, які зв'язані з колонами каркаса. Економайзерні труби з'єднуються чавунними деталями - калачами 3 і 4, які приєднуються до труб фланцями. Основні деталі чавунного економайзера ВТІ показані на рис. 5.

В одноколонковому економайзері вода з живильної лінії подається до однієї з крайніх нижніх труб економайзера (рис. 6), послідовно проходить через усі труби нижнього ряду, потім переходить до сусіднього верхнього ряду і так далі аж до крайнього верхнього ряду, звідки вона спрямовується до пароводяного барабана котла або під час розпалювання котла до живильного бака чи деаератора через спеціальний трубопровід. При установленні двоколонкових економайзерів живильну воду слід подавати до другої (за рухом газів) колонки; напрям потоку води - знизу вверх в обох колонках. Застосування описаної схеми руху води знизу вверх забезпечує змивання зі стінок труб пузирчиків повітря, які виділяються з води при її нагріванні і можуть спричинити внутрішню корозію металу труб економайзера. Швидкість води в економайзері має бути у межах від 0,5 до 1,0 м/с. Рух води зверху вниз не допускається для запобігання виникненню гідравлічних ударів та у зв'язку з утрудненням винесення пузирчиків повітря. Продукти згоряння в економайзері доцільно спрямовувати зверху вниз для організації протитечійної схеми руху і покращення умов теплообміну.

Температуру нагрітої води на виході з чавунних економайзерів ВТІ слід приймати не менше ніж на 20 °С нижче температури кипіння при розрахунковому тиску пари у котлі. При закипанні води можливі гідравлічні удари та руйнування чавунних труб. Температура води на вході до економайзера має бути вище точки роси димових газів не менше ніж на 10 °С.

Для очищення зовнішньої поверхні труб економайзера від золи та сажі їх обдувають парою або стисненим повітрям за допомогою спеціальних стаціонарних обдувних пристроїв 6 (див. рис. 4). Сопловий апарат пристроїв забезпечує ефективне очищення до чотирьох рядів по вертикалі вверх та вниз. Тому кількість горизонтальних рядів труб приймають не більше восьми. Якщо кількість горизонтальних рядів труб більше, економайзер розділяють на окремі групи по 4...8 рядів, між якими залишають розриви близько 700 мм для розміщення обдувних апаратів.

Для котлоагрегатів малої потужності (ДКВР, ДЕ, КЕ) з тиском до 2,4 МПа розроблена серія нормалізованих блочних чавунних водяних економайзерів системи ВТІ. Блочні економайзери компонуються із чавунних ребристих труб довжиною 2,0 і 3,0 м (див. рис. 5) у полегшеній обмурівці з металевою обшивкою і постачаються заводами у зібраному вигляді транспортабельними блоками. Такі економайзери випускаються двох типів - одноколонкові (рис. 7) та двоколонкові (рис. 8).

У двоколонкових економайзерах між колонками установлюють сталеву перегородку. Бокові стінки економайзера мають подвійну обшивку, усередині якої укладають теплоізоляційні матеріали. Труби економайзера з'єднані калачами таким чином, що живильна вода проходить через них послідовно знизу вверх. Рух води і газів в одноколонковому економайзері протитечійний, а у двоколонковому послідовно-змішаний. Блочні економайзери обладнуються стаціонарними обдувними апаратами. Необхідна арматура та гарнітура постачаються у комплекті з економайзером. Економічно вигідні швидкості димових газів у блочних економайзерах 6...8 м/с. Для багатозольних палив швидкість газів слід підвищити до 9... 10 м/с через небезпеку занесення золою поверхні нагріву.

Компонування блочних чавунних економайзерів з котлоагрегатами ДКВР показана на рис. 9. У верхньому газоході економайзера передбачається лаз для очищення труб, а для газомазутних котлоагрегатів - також і вибухові клапани. Економайзери з'єднують з останнім газоходом котла металевим ізольованим коробом.

котел тепловий паяльник економайзер

Чавунні економайзери надійні в роботі, через більшу товщину стінки труб більш довговічні, ніж сталеві, навіть при наявності зовнішньої і внутрішньої корозії труб. Тому вони набули поширення у котельних агрегатах малої потужності. Основними недоліками чавунних економайзерів є великі питомі габарити та маса, що зумовлено невисокими значеннями коефіцієнтів теплопередачі; вони дорожчі за гладкотрубні сталеві і зазнають більш інтенсивного забруднення золою.

Сталеві гладкотрубні водяні економайзери киплячого та некиплячого типів виконують у вигляді змійовиків із зовнішнім діаметром труб d= 28...38 мм (товщина стінки 3,0...3,5 мм) з шаховим розташуванням (рис. 10), що забезпечує більшу ефективність теплообміну і зменшення габаритів економайзера. Поперечний крок між трубами змійовика s₁, вибирається з урахуванням розміщення між ними підвісів і опор і приймається рівним (2,0...3,0)d, а поздовжній крок s₂ у напрямку газового потоку становить (1,0...1,5)d. Радіус згину труб приймають у межах (1,5...2,0)d. Верхні і нижні кінці змійовиків приварюють до циліндричних колекторів. Живильна вода надходить до нижнього колектора 1 економайзера, а нагріта вода виходить з верхнього колектора 2 і спрямовується до барабана котла. Змійовики 3 прикріплюють до балок каркаса 5 за допомогою спеціальних опорних стояків 4 або підвісів. Рух продуктів згоряння (зверху вниз) і води (знизу вверх) в економайзері відбувається протитечійно. Поверхню нагріву сталевого водяного економайзера для зручності монтажу, ремонту та очищення розділяють на пакети висотою 900...1200 мм з розривом між пакетами не менше 700 мм. Для економайзерів доцільно використовувати сталеві труби з плавниками або оребренням.

Мінімальну швидкість продуктів згоряння у сталевому економайзері при спалюванні твердого палива приймають не нижче 6 м/с з умови запобігання занесенню леткою золою, а верхня границя швидкості з умови золового зносу обмежується значеннями 9...10 м/с при номінальній продуктивності. При спалюванні газу та мазуту оптимальна швидкість газів 8...10 м/с. Швидкість води приймають у некиплячих економайзерах не менше 0,4 м/с для запобігання кисневій корозії, а у киплячих - не менше 0,8 м/с для запобігання перегріву металу труб внаслідок розшарування пароводяної суміші. Величина гідравлічного опору сталевого економайзера для котлоагрегатів середнього тиску має становити не більше 8 % тиску у барабані котлоагрегату. Паровміст на виході з киплячого економайзера не перевищує ЗО %. У некиплячому економайзері вода має бути недогрітою до температури кипіння не менше ніж на 40...50 °С при усіх можливих режимах роботи котлоагрегату.

Для котлоагрегатів паропродуктивністю 2,5...25,0 т/год, які спалюють газоподібне паливо, випускають блочні сталеві економайзери типу БВЗС.

Метою конструктивного теплового розрахунку економайзера є визначення його поверхні нагріву та температури води за ним, а перевірочного - теплосприймання економайзера та температур води і продуктів згоряння на виході з нього.

Для котельних агрегатів без повітропідігрівника конструктивний тепловий розрахунок економайзера зводиться до визначення поверхні нагріву, яка необхідна для зниження температури продуктів згоряння до _від.

Перед початком теплового розрахунку економайзера складається його розрахункова схема, на якій позначаються відомі параметри продуктів згоряння та води, що нагрівається, а також схема руху теплоносіїв: протитечійна для одноколонкового чавунного і гладкотрубного сталевого або послідовно-змішана для двоколонкового чавунного економайзера.

Размещено на Allbest.ru