Назначение и область применения.

Водогрейный котел КВ-ГМ-2,5-95 предназначен для получения горячей воды с температурой 95^оС которая может быть использована в системе отопления и вентиляции, а также горячего водоснабжения на объектах промышленности, жилищно-коммунального хозяйства.

Котел КВ-ГМ-2,5-95 может использоваться для блочных установок УВТ-5 (транспортабельных), для установки во вновь спроектированных котельных либо в существующих котельных при замене отработавших свой ресурс водогрейных котлов.

В состав котла КВ-ГМ-2,5-95 входят:

1) котел водогрейный газовый КВ-ГМ-2,5-95; 2) горелка; 3) комплект средств управления КСУ-ЭВМ-ГН

Техническая характеристика котла КВ-ГМ-2,5-95

Примечание: Поддержание величин вышеуказанных параметров обеспечивается при соблюдении условий:

Использование расчетного топлива.

Соблюдение требований к качеству питательной воды.

Эксплуатация в полном соответствии с требованиями инструкции.

В качестве расчетного топлива принят природный газ с низшей теплотой сгорания Q^р_н=35975 кДж/м³, (8586 ккал/м³).

Длительно допустимый минимальный расход воды через котел 0,9 номинального.

Качество подпиточной воды.

Растворенный кислород, мг/кг, не более 0,05;

Взвешенные вещества, мг/кг, не более 5;

Карбонатная жесткость, мг-экв/кг, не более 0,7;

Свободная углекислота -отсутствует.

Конструкция котла

Котел имеет призматическую форму с горизонтальной компоновкой топки и конвективного газохода. На фронтовой стенке установлена горелка; в хвостовой части котла имеется металлический короб для отвода дымовых газов из котла. Котел имеет тепловую изоляцию и листовую обшивку. Топочная камера призматической формы имеет в плане размеры 9601700 мм и высоту 1840 мм и состоит из двух боковых, потолочного и экранов.

Фронтовая стена не экранирована и выполнена из термобетона и огнеупорного кирпича. Задняя стенка топки условно проходит через первый ряд конвективной поверхности котла. Остальные стенки экранированы газоплотными экранами.

Рамы представляют собой прямоугольные сварные коллектора, выполненные из труб диаметром 1086 из стали 20. Для удобства крепления обшивки и других деталей к указанным трубам приварены рамы, выполненные из уголка №63. С целью организации движения среда в экипаж на вертикальных участках и в углах коллекторов вварены соответствующие перегородки с отверстиями. Отверстия необходимы для ускорения вытеснения воздуха при заполнении котла водой и обеспечения более полного удаления воды из экрана при дренировании котла.

В коллектора вварены экранные трубы диаметром 514 мм из стали 20. Шаг между трубами 80 мм. Боковые экраны состоят из 22 труб, потолочный и подовый из 72 труб.

Для создания газоплотности между экранами вварены проставки из полосы 432 мм. Оборудованная таким образом коробчатая конструкция обладает достаточной жесткостью и устойчивостью.

Далее для более эффективного использования тепла и сокращения габаритов в котле имеется конвективная поверхность, расположенная за топкой. Конвективная поверхность образована горизонтальными секциями левыми и правыми. Каждая секция состоит из трех ширм трубы бокового экрана. Каждая ширма состоит из пяти змеевиков. Змеевики выполнены из труб, диаметром 283 мм из стали 20. Шаг между трубами 40 мм. Для организации потока воды через ширмы в экранах установлена шайба. В верхней и нижней части шайбы имеется два отверстия для вытеснения воздуха и ускорения дренирования. Змеевики ширм скреплены прутками и полосой.

Схема движения воды в котле представлена на рис. 2. Для упрощения (движения) изображения и легкости понимания движения воды по поверхностям котла на схеме условно показаны разрывы в местах установки перегородок в коллекторах и шайб в трубах боковых экранов.

От входа в котел и до выхода из него вода проходит восемью ходами по поверхностям нагрева. Первые два хода вода совершает по левому боковому экрану. В нижнем фронтовом коллекторе происходит переброс воды в третий и четвертый ход по подовому экрану, в которых вода движется от фронтового к заднему коллектору и обратно. После переброса вода совершает два хода пятый и шестой по правому боковому экрану от фронта назад и обратно поступает в верхний фронтовой коллектор потолочного экрана. Из этого коллектора вода совершает седьмой и восьмой хода и подается в фронтовой выходной коллектор, на котором установлен штуцер для отвода горячей воды из котла. Для уменьшения неравномерности скоростей воды и разности температур в сопрягаемых экранах каждый ход выполнен из шести труб.

Для подключения (отключения) котла к трубопроводам обратной и прямой сетевой воды, а так же для дренирования на котле установлена арматура.

На верхнем коллекторе фронтовой рамы установлена задвижка Ду=80.

Дренирование котла производится через два вентиля Ду=20 установленных на патрубках нижних коллекторов фронтовой и задней рамы. Для выпуска воздуха при заполнении котла водой на верхних коллекторах задней и передней рамы установлены вентили воздушники Ду=15.

Система автоматизации котла

Для управления работой котла применена система автоматизации КСУ-ЭВМ-ГМ, входящая в комплект газовой блочной горелки ГГ-2. Система автоматизации обеспечивает автоматический розжиг горелки, трехпозиционный принцип регулирования (100%, 40% и выключено), теплопроизводительность и защиту котла в соответствии с паспортом горелки.

Более подробно система автоматизации описана в разделе КИП.

Техническая характеристика горелки

Номиналльная тепловая мощность горелки, МВт 2,2

Коэффициент рабочего регулирования, не менее 5

Потери полного напора в горелке при номинальной

производительности, Па не более 1500

Температура газа перед горелкой, ^о С 040

Номинальное давление газа перед горелкой 3,160,63

Номинальная температура воздуха перед горелкой, ^оС 3020

Минимальный коэффициент избытка воздуха 1,05

Габаритные размеры 365720868

Масса горелки, кг не более 60

Номинальный расход газа при Q_н^р=35,4 мДж/м³

(8500 ккал/м³) 230

Основными узлами горелки являются короб воздушный, коллектор газовый, завихритель воздуха и конфузор.

Рис. 2. Схема движения воды в котле КВ-ГМ-2,5-95

5. Тепловой расчет котла КВ-ГМ-2,5-95

Управление котельной ведется из операторской комнаты. Оператор должен следить за работоспособностью оборудования. Согласно штатного расписания в операторской комнате должны постоянно находиться 2 оператора, поочередно сменяя друг друга на пульте управления.

Операторская комната является защитой сразу от нескольких вредных производственных факторов. Она отделяет рабочее место оператора от опасных движущихся и вращающихся механизмов. Оборудование рабочего места выполнено в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91. На ограждениях установлены сигнальные таблички с надписью «ОПАСНО» согласно ГОСТ 12.4.026-01 ССБТ.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) котельная относится к особо опасным помещениям, т.к. в помещении токопроводящий бетонный пол и имеется возможность одновременного прикосновения к нетоковедущим частям электрооборудования с одной стороны и имеющим соединение с землей металлоконструкциям с другой стороны. Электроснабжение запроектировано от существующей КТПУ-380 (трехфазного источника при межфазном напряжении 380 В).

Котельная полностью автоматизирована, в ней имеются административно - бытовые помещения, операторская. Размеры проходов для обслуживания основного и вспомогательного оборудования соответствуют требованиям правил Госгортехнадзора.

Для безопасной работы оператора в котельной предусмотрены следующие мероприятия:

1) рабочее и аварийное освещение для эксплуатации технологического оборудования котельной;

2) места постоянного пребывания оператора (щитовые, КиП) отгорожены в отдельно изолированные от шума помещения;

3) устройства зануления для защиты оператора от повреждения электрическим током;

Котлы и вспомогательное оборудование оснащены необходимыми средствами защиты, отключающими котел при возникновении аварийных режимов работы и осуществляющими звуковую и световую сигнализацию при отклонении технологических параметров от нормы.

Все технические устройства: технологические установки и оборудование систем теплоснабжения имеют технические паспорта и сертифицированы в соответствии требованиям промышленной безопасности в установленном Законодательством порядке..

Для обслуживания и ремонта оборудования в котельной предусматривается:

- постоянные площадки и лестницы;

- соединительные площадки по нескольким основным отметкам перегретого пара, а также котловой и питательной воды;

- обеспечение свободного доступа к мазутным форсункам котлов для обслуживания и ремонта;

- расположение вентилей, регулирующих подачу мазута к форсункам, в стороне от отверстий для установки форсунок, с целью предотвращения ожогов в случае обратного удара пламени;

- применение зонально - защитных устройств для розжига горелок.

Для уменьшения вредного воздействия на человека вышеперечисленных факторов и предупреждения несчастных случаев предусматриваются следующие мероприятия по травмобезопасности:

все тепловыделяющие поверхности имеют тепловую изоляцию, температура на поверхности тепловой изоляции не превышает 48єС при теплоносителе с температурой выше 500єС и 45єС при теплоносителе с меньшей температурой, температура неизолированных частей оборудования не превышает 45єС;

вращающиеся части оборудования имеют ограждения и кожухи;

на щите управления установлены системы кондиционирования, для поддержания температуры воздуха согласно СНиП 2.04.05.86;

предусмотрено систематическое проведение контроля за содержанием в воздухе водорода и других газов, путем отбора проб;

лестницы, переходы и площадки оборудованы перилами высотой 1 м и бортовыми ограждениями высотой 100 мм, угол наклона лестниц не превышает 60є, согласно СНиП 2-09-02-85;

предусмотрена автоматизация основных производственных процессов, защиты и блокировки для безопасного вывода оборудования из работы в случае нарушения нормального режима работы и аварийных ситуациях, световая и звуковая сигнализации, контрольно- измерительные приборы.

Гигиеническая оценка условий труда: т. к. уровни факторов среды и трудового процесса не превышают установленных гигиенических нормативов для рабочих мест, условия труда относятся к допустимым условиям труда (второй класс).

Расчёт тепловой изоляции

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СП 221-1312-03, температура наружной поверхности теплотехнических агрегатов не должна превышать tн =45⁰С.

Температура изолируемой стенки принимается равной температуре теплоносителя, температура окружающего воздуха tв =30⁰С.

Установка изолируется теплоизоляционными матами из минеральной стекловаты на синтетическом связующем марки 50, ГОСТ 9573-72. Рассмотрим схему наложения изоляции:

42 qп1 qп2

Рис.1 Схема наложения изоляции

Исходя из схемы, рассматривать вариант максимальной теплопередачи-тепло передается от стенки трубы через слой изоляции в атмосферу.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающую среду определяется по формуле:

бн= 8.4+0.06•(tн--tв)=8.4+0.06•(45-30)=9.6 Вт/м²хК

Коэффициент теплопроводности матов из минеральной ваты при tср=140⁰С. определяется по формуле:

лиз=0.04+0.00029• tср=0.04+0.00029•140=0.0806 Вт/м х К

Коэффициент теплопроводности воздуха при

tср=140⁰С лв=4.08х10-² Вт/м х К

где tср-средняя температура слоя изоляции

tср=(tн+tт)/2, ⁰С

tср=(236+45)/2=140 ⁰С

Удельный тепловой поток через поверхность изоляции:

Qп= бн(tн-tв)=9.6•(45-30)=139.5 Вт/м²

Толщину изоляционного слоя в первом варианте определяем по формуле:

диз= лиз(tст-tн)/qп=0.0806•(256-45)/139.5=0.110м.

Толщину изоляционного слоя во втором варианте определяем по формуле:

диз= ((tст-tн)/qп- д/ лв)• лиз=((450-45)/139.5-0.042/0.0408)•0.0806=0.150м

Толщина тепловой изоляции на установке диз=0.150 м

Микроклимат

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96[2] Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. микроклимат на рабочем месте оператора соответствует нормам приведенным в таблицах 1.1 и 1.2, и достигается вентиляцией помещения. Рабочее место находится в отдельном изолированном помещении котельной. Приборы находятся в пределах видимости и досягаемости.

Работа оператора котла относится к категории 1б. К этой категории работ по уровню энергозатрат 1б относ...