Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК “Энергетик”

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик" Анемометр

Устройство и работа котла е-1-9

Паровые двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы серии Е-1-9, с естественной циркуляцией (Е), предназначены для сжигания газа (Е-1-9Г) или мазута (Е-1-9М) и выработки сухого насыщенного пара производительностью 1 т/ч, давлением 0,9 МПа или 9 кгс/см2. Изготовители – «Бийскэнергомаш» и Монастырищенский машиностроительный завод. Основные характеристики котлов серии Е-1-9 и их комплектация приведены в табл. 8.13 [5]. Принципиальная схема устройства и работы теплогенератора Е-1-9Г приведена на рис. 7.9.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 7.9. Принципиальная схема теплогенератора Е-1-9Г:

1, 2 – верхний и нижний барабаны; 3, 4 – кипятильные трубы первого и второго газоходов; 5, 6 – металлические перегородки; 7, 8 – левый и правый боковые топочные экраны; 9 – задний топочный экран; 10, 11 – фронтовой и потолочный экраны; 12 – фронтовой коллектор; 13 – перепускные трубы; 14, 15 – нижний и верхний коллекторы бокового экрана; 16 – горелка; 17 – водоуказательное стекло; 18 – паропровод; 19 – манометр; 20 – термометр; 21 – предохранительный клапан

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 7.10. Продольный разрез теплогенератора Е-1-9Г:

1 – горелка Г-1; 2 – амбразура для установки горелки; 3, 4 – обмуровка (совелит и огнеупорный кирпич); 5 – потолочный экран; 6 – взрывной предохранительный клапан; 7 – верхний барабан; 8 – кипятильные трубы конвективной поверхности нагрева; 9 – перегородка из жаростойкой стали между первым и вторым газоходами; 10 – отверстие для выхода топочных газов; 11 – нижний барабан; 12 – стенка, отделяющая топку от конвективной части; 13, 14 – под топки (диатомовый и огнеупорный кирпич);

15 – вентилятор среднего давления

Котел состоит из верхнего 1 и нижнего 2 барабанов одинаковой длины, диаметром 650 × 8 мм, которые размещены на одной вертикальной оси. Барабаны соединены между собой изогнутыми кипятильными трубами (одиннадцать рядов по четырнадцать штук), образующими соответственно первый 3 и второй 4 газоходы конвективной поверхности нагрева. Газоходы разделены между собой стальной перегородкой 5 по всей высоте газохода котла с окном (от фронта котла) справа. Трубы кипятильного пучка отделены от топки вертикальной перегородкой 6 из жаростойкой стали по всей высоте топки, которая не доходит до левой стенки котла, оставляя окно слева для прохода топочных газов из топки в газоход.

Вся трубная система собрана на одной раме – сварном металлическом каркасе. Часть нижнего барабана крепится неподвижно, а остальные части котла имеют скользящие опоры и реперы, которые контролируют удлинения элементов при температурном расширении. Объем воды в котле – 1,1 м3. Габаритные размеры: длина – 4,16 м, ширина – 2,4 м, высота – 2,8 м.

Топка сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: 7 – левый боковой экран; 8 – правый боковой экран (аналогично левому); 9 – задний экран топки; 10, 11 – передний или фронтовой и потолочный экраны. Все трубы в радиационной и конвективной поверхности нагрева имеют наружный диаметр 51 × 2,5 мм, что обеспечивает лучшую естественную циркуляцию в контурах котла.

Экранные трубы заднего топочного экрана 9 развальцованы в верхнем и нижнем барабанах. Экранные трубы фронтового и потолочного экрана 10 и 11 выполнены из наклонных изогнутых труб, которые своими верхними концами развальцованы в верхнем барабане 1, а нижними концами приварены к нижнему поперечному фронтовому коллектору 12, расположенному на фронтовой стене котла. Фронтовой коллектор 12 по углам топки соединен двумя перепускными трубами 13 с двумя нижними коллекторами 14 боковых экранов для обеспечения необходимой циркуляции воды в котле.

Экранные трубы заднего топочного экрана 9 развальцованы в верхнем и нижнем барабанах. Экранные трубы фронтового и потолочного экрана 10 и 11 выполнены из наклонных изогнутых труб, которые своими верхними концами развальцованы в верхнем барабане 1, а нижними концами приварены к нижнему поперечному фронтовому коллектору 12, расположенному на фронтовой стене котла. Фронтовой коллектор 12 по углам топки соединен двумя перепускными трубами 13 с двумя нижними коллекторами 14 боковых экранов для обеспечения необходимой циркуляции воды в котле.

Левый боковой экран топки выполнен из вертикальных труб 7, приваренных к нижнему горизонтальному коллектору 14 и верхнему наклонному коллектору 15. Правый боковой экран топки выполнен аналогично левому. Нижние коллекторы боковых экранов топки вварены в нижний барабан, а верхние коллекторы – в верхний барабан. Все коллекторы имеют диаметр 159 × 6 мм. Верхние коллекторы экранов имеют лючки для очистки труб и осмотра коллектора. Горелка 16 диффузионного типа Г-1 расположена под фронтовым коллектором 12.

Обмуровка фронтовой, задней и боковых стенок котла выполнена трехслойной, а потолочного экрана – из четырех слоев, причем в первом слое применяется огнеупорный кирпич, все остальные слои состоят из изоляционных плит. Нижняя часть в топке – под – выкладывается огнеупорным (диатомовым) кирпичом. Обмуровка котла снаружи покрывается металлической листовой обшивкой для уменьшения присосов воздуха в газовый тракт. Обмуровка, изоляция и металлическая обшивка котла закрепляются на каркасе.

Газовоздушный тракт.Топливо и воздух подаются в горелку 16, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), где эта теплота передается воде, циркулирующей по экранам. Топочные газы выходят из топки и через окно слева в металлической перегородке 6 переходят в первый газоход 3, где передают теплоту конвективному пучку труб, затем огибая перегородку 5 с правой стороны и поворотом на 180°, входят во второй газоход 4 кипятильного пучка труб и с температурой примерно 250 °С через заднюю стенку выходят из котла и направляются к дымососу, а затем в дымовую трубу.

Основные контуры естественной циркуляции.Питательная вода после умягчения по трубопроводам питательной линии, питательным насосом подается в водный объем верхнего барабана 1, где смешивается с котловой водой. На питательной линии установлен обратный клапан и вентиль.

В котле имеется четыре контура естественной циркуляции.

• 1-й контур (по кипятильным трубам). Котловая вода из верхнего барабана 1 опускается в нижний барабан 2 по кипятильным трубам 4 конвективного пучка, расположенным во втором газоходе – в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь (ПВС) поднимается в верхний барабан по трубам заднего экрана топки 6 и кипятильным трубам 3, расположенным в первом газоходе – в области более высоких температур топочных газов.

• 2-й контур (по левому боковому топочному экрану) – котловая вода из нижнего барабана подводится к нижнему коллектору 14, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по трубам 7 левого бокового экрана, расположенным в топке, поднимается в верхний коллектор 15, откуда в верхний барабан.

• 3-й контур (по правому боковому экрану топки 8) – осуществляется аналогично левому боковому топочному экрану.

• 4-й контур (по фронтовому и потолочному экрану топки) – котловая вода из нижних коллекторов боковых экранов по перепускным трубам 13 подводится к фронтовому коллектору 12, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по трубам фронтового 10 и потолочного 11 экрана идет в верхний барабан.

Вода и пароводяная смесь (ПВС) из всех контуров циркуляции поднимается в верхний барабан, где в паросепарационных устройствах отделяется пар, а вода смешивается с котловой водой и процесс циркуляций повторяется. После паросепарационных устройств полученный сухой насыщенный пар по паропроводу 18 идет к потребителю.

Котел снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами 21 и соответствующей арматурой: термометр 20, манометр 19, водоуказательное стекло 17. На задней стенке котла установлен обдувочный аппарат, а на обмуровке, в верхней части топки – взрывной предохранительный клапан. В котле три точки периодической продувки: из нижнего барабана и двух нижних коллекторов боковых экранов.

Котел поставляется в комплекте с автоматикой КСУ-14, КСУМ 2-П, системой питания, включая питательный насос, дымосос, горелочным устройством и пр. В случае необходимости завод поставляет водоумягчительную установку и дымовую трубу.

Аналогичную конструкцию имеют паровые котлы ПКН, предназначенные для обеспечения паром и горячей водой буровых установок и объектов нефтехимической промышленности.

Лекция 6

§

Устройство, имеющее топку для сжигания органического топлива, обогреваемое продуктами сгорания, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного, называют водогрейным котлом (теплогенератором). Горячая вода от водогрейных котлов – теплогенераторов идет на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Для унификации водогрейных котлов утверждена следующая шкала теплопроизводительности в Гкал/ч: 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180.

В производственно-отопительных котельных с паровыми котлами для получения горячей воды используется пар как промежуточный теплоноситель, что требует 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 установлены на боковых экранах вертикально, а на подовом (внизу) и потолочном – горизонтально или с наклоном. Все эти экранные трубы приварены обычно к нижним и верхним коллекторам большего диаметра.

Конвективный блок устанавливается в шахте, где температура топочных газов ниже, чем в топке.

Конвективная шахта состоит из экранов с нижними и верхними коллекторами, к которым приварены 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 котла обеспечивается при скорости воды в подъемных трубах – 0,6…1 м/с, а в опускных – 1…1,6 м/с. Многоходовое движение воды по экрану достигается установкой заглушек и перегородок в коллекторах.

Правильный подбор скоростей воды обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление всего контура водогрейного котла, которое составляет 1,5…2 кгс/см2. Гидродинамический режим работы должен исключить снижение давления и расхода воды, проходящей через водогрейный котельный агрегат, ниже допустимого. 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. 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/см2.

Исключено и повышение давления выше допустимого во избежание разрыва труб.

Температура воды на выходе из экранов должна быть ниже температуры насыщения (кипения при соответствующем давлении) на 20…30 °С, что достигается выбором соответственного давления воды на выходе из водогрейного котла. Для стальных водогрейных котлов 20 Гкал/ч и ниже температура воды на выходе принимается до 150 °С, а для котлов 30 Гкал/ч и выше допускается повышение температуры воды до 200 °С. Котлы производительностью 4…20 Гкал/ч должны обеспечивать работу только в основном режиме, а котлы 30 Гкал/ч и выше допускают работу как в основном, так и в пиковом режимах.

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 – подачи 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: в теплосеть, на рециркуляцию, на собственные нужды котельной.

Для определения расхода воды, проходящей через котел, расчетов гидродинамических режимов и других характеристик вспомогательного оборудования водогрейные котельные агрегаты рассчитываются на пять режимов для следующих температур наружного воздуха:

• максимально-зимнего – при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;

• наиболее холодного месяца – при температуре наружного воздуха в холодном месяце;

• при средней температуре за отопительный период;

• в точке излома температурного графика и летнего.

По расчетным температурам заданного города выстраивается температурный график. При расчетной температуре наружного воздуха для максимально-зимнего режима температура воды в подающем и обратном 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.

Зная расход воды через котельные агрегаты, установленные в котельной, определяются единичная теплопроизводительность водогрейного котла и расход воды через каждый агрегат.

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 на прочность);

• 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 допустимого и др.

На всех водогрейных котлах устанавливается следующая арматура:

• на входе воды в котел: запорная задвижка, манометр (с трехходовым краном), термометр;

на выходе воды из котла: запорная задвижка, обратный клапан, манометр (с трехходовым краном), термометры (показывающий и регистрирующий), два предохранительных клапана, расходомер воды.

Кроме того, в верхней части котла и перепускных трубах устанавливаются воздушные вентили для выпуска воздуха при заполнении котла в режиме пуска, а в нижней части котла и нижних коллекторах – спускные вентили для выпуска воды при остановке и ремонте котла.

Гарнитура: взрывной предохранительный клапан на топке и конвективной шахте, люки, гляделки и пр. в соответствующих местах.

Основные технические характеристики, профили стальных водогрейных котлов КВ-ГМ, ПТВМ, БЭМ и других приведены в справочной литературе.

§

Пиковый, теплофикационный, водогрейный, газомазутный котел: теплопроизводительность 50 Гкал/ч; температура воды на входе в котел: в основном режиме – 70 °С, в пиковом – 105 °С; температура воды на выходе из котла в основном и пиковом режимах – 150 °С; давление воды на входе – 25 кгс/см2, а минимальное – 8 кгс/см2; расход воды в основном режиме – 625 т/ч, а в пиковом – 1250 т/ч; расход топлива: мазута – 6340 кг/ч, природного газа – 6720 м3/ч; расход воздуха – 84 000 м3/ч; гидравлическое сопротивление котла 2 кгс/см2; температура уходящих топочных газов 180…190 °С; количество горелок – 12; избыточное давление перед горелками: газа – 0,2 кгс/см2, мазута – 20 кгс/см2; площадь поверхности нагрева: радиационной – 138 м2, конвективной – 1110 м2; диаметр и толщина стенок экранов – 60 × 3 мм, а конвективного пакета – 28 × 3 мм; габаритные размеры: длина – 9,2 м, ширина – 8,7 м, высота – 12,54 м; масса – 83,5 т.

Принципиальная схема устройства и работы теплогенератора ПТВМ-50 приведена на рис. 8.1.

Котел имеет башенную компоновку, стальной каркас, который опирается на фундамент. На каркас при помощи специальных подвесок – ригелей крепится трубная часть котла и обмуровка. В верхней части каркаса, на отметке примерно 15 м, с помощью перехода установлена дымовая труба диаметром 2,5 м, высотой до 40 м.

Трубная часть котла состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева, расположенных одна над другой до отметки примерно 13 м.

Топка имеет вид прямоугольной шахты с основанием 5 × 5 м и сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: 1 – левый боковой экран; 2 – правый боковой экран (аналогично левому); 5 – передний (фронтовой) экран; 6 – задний экран топки.

Трубы боковых экранов 1 и 2 вварены в нижний 3 и верхний 4 боковые коллекторы. В верхних боковых коллекторах 4 установлены заглушки 16 для обеспечения двухходового движения воды по экрану. Трубы боковых экранов имеют амбразуры для установки горелок 12, с каждой стороны по шесть штук, в два яруса (четыре вверху, две внизу). Каждая горелка ГМГ оборудована индивидуальным дутьевым вентилятором, а горелки нижнего яруса – растопочные. Трубы боковых экранов в нижней части изогнуты и экранируют под (низ) топки.

Вертикальные трубы фронтового экрана 5 расположены в топке и вварены в нижний 7 и промежуточный 8 коллекторы. Трубы заднего экрана топки 6 расположены симметрично фронтовому экрану.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 8.1. Принципиальная схема теплогенератора ПТВМ-50:

1, 2 – левый и правый боковые экраны; 3, 4 – нижние и верхние коллекторы боковых экранов; 5, 6 – передний и задний экраны топки; 7, 8 и 9 – нижний, промежуточный и верхний коллекторы переднего экрана; 10 – стояк конвективной поверхности нагрева; 11 – конвективные пакеты; 12 – горелки; 13 – обмуровка; 14 – дымовая труба; 15 – перепускные трубы; 16 – заглушки

Конвективная поверхность нагрева расположена над топкой, по ходу движения газов, и сформирована четырьмя пакетами секций 11 в два яруса с расстоянием 600 мм, между которыми установлены люки-лазы. Выше переднего экрана 5, между промежуточным коллектором 8 и верхним коллектором 9, установлены (приварены) вертикальные стояки 10, а в эти стояки 10 вварены два пакета 11 горизонтально расположенных U-образных труб диаметром 28 × 3 мм. Аналогичную конструкцию, два конвективных пакета секций, имеет задний экран топки.

Котел имеет легкую натрубную обмуровку толщиной δ = 110 мм: первый слой – шамотобетон по металлической сетке, второй – минеральная вата, а третий – газонепроницаемая обмазка или штукатурка. Снаружи помещения котельной обмуровка котла покрывается влагонепроницаемым материалом.

Котел имеет обмывочные устройства для удаления сажи с конвективной поверхности нагрева. Основные характеристики котлов серии ПТВМ приведены в табл. 8.32 [5].

Газовоздушный тракт.Котел имеет башенную компоновку. Топливо и воздух подаются в горелки 12, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), и от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам.

Затем топочные газы проходят конвективную поверхность нагрева, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций 11, проходят дымовую трубу, откуда, и с температурой 180…190 °С, топочные дымовые газы удаляются в атмосферу.

Контуры принудительной циркуляции воды.Возможна работа в двух режимах: основной – по четырехходовой схеме (рис. 8.1) и пиковый – по двухходовой схеме движения воды.

Четырехходовая схема (теплофикационный режим):

1-й ход – обратная сетевая вода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в нижний коллектор 7 переднего (фронтового) экрана, откуда поднимается по трубам 5 до промежуточного коллектора 8, и далее, пройдя стояки 10 и конвективные U-образные пакеты секций 11, поступает в верхний коллектор 9 переднего экрана.

2-й ход – из крайних точек верхнего коллектора 9 двумя потоками по перепускным трубам 15 вода переходит в верхние коллекторы 4 левого и правого боковых экранов, распределяется по коллекторам

до заглушек 16, откуда по ближней (относительно фронта котла) части экранных труб опускается в нижние коллекторы 3.

3-й ход – из нижних коллекторов 3 левого и правого боковых экранов, вода поднимается по дальней части труб в верхние коллекторы 4 боковых экранов и распределяется по коллекторам после заглушек 16.

4-й ход – из верхних коллекторов 4 боковых экранов, двумя потоками по перепускным трубам 15, вода переходит в верхние коллекторы заднего экрана, проходит промежуточный коллектор, и далее, пройдя стояки и конвективные U-образные пакеты секций 11, опускается в нижний коллектор заднего экрана, откуда нагретая до 150 °С вода идет в теплосеть.

Двухходовая схема движения воды (пиковый режим):

1-й ход – обратная сетевая вода с температурой 105 °С сетевым насосом, двумя параллельными потоками подается в нижние коллекторы переднего и заднего экранов, откуда по трубам экранов поднимается в промежуточные коллекторы, а затем проходит по стоякам и конвективным U-образным пакетам секций, после чего попадает в верхние коллекторы переднего и заднего экранов.

2-й ход – из двух верхних коллекторов переднего и заднего экранов параллельными потоками по перепускным трубам вода переходит в верхние коллекторы левого и правого боковых экранов, по экранным трубам опускается в нижние коллекторы левого и правого боковых экранов, откуда нагретая до 150 °С вода идет в теплосеть.

§

Котлы водогрейные газомазутные КВ-ГМ-10-150, КВ-ГМ-20-150, КВ-ГМ-30-150 предназначены для нагрева воды систем теплоснабжения до 150 °С, выполнены в горизонтальной компоновке и имеют топочную камеру с горизонтальным потоком топочных газов и конвективную шахту, по которым топочные газы идут снизу вверх. Котлы поставляются двумя транспортабельными блоками, имеют одинаковую конструкцию и отличаются лишь глубиной топочной камеры и конвективной шахты. Ширина между осями труб боковых экранов составляет 2580 мм. В табл. 8.1 приведены технические характеристики, а на рис. 8.2 – профиль котлов КВ-ГМ-10 (-20, -30).

Про анемометры:  Воздушный поток корпуса

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 8.2. Продольный разрез водогрейных котлов КВ-ГМ-10 (-20, -30)

Таблица 8.1


п/п
Характеристика котла
 
КВ-ГМ-10 КВ-ГМ-20
 
КВ-ГМ-30
1. Теплопроизводительность,
Гкал/ч, МВт
 
10 / 11,63 20 / 23,3 30 / 34,9
2. КПД, %: на газе / на мазуте 91,9 / 88,4 91,9 / 88 91,2 / 87,7
3. Расход топлива: газ, м3/ч /
мазут, кг/ч
1260 / 1220
 
2520 / 2450
 
3680 / 3490
4. Расход воды, т/ч 123,5
5. Радиационная поверхность,
м2
53,6 106,6 126,9
6. Конвективная поверхность,
м2
221,5 406,5 592,6
7. Температура уходящих газов:
газ/мазут
185 / 230
 
190 / 242
 
160 / 250
8. Гидравлическое сопротивле-
ние, кгс/см2
1,5 2,3 1,9
9. Глубина топки L1, мм
10. Глубина конвективной шах-
ты L2, мм
11. Длина котла L3, мм 11 800
12. Общая длина котла L4, мм 10 540 13 530

Топочная камера (топочный блок) полностью экранирована трубами диаметром 60 × 3 мм с шагом 64 мм, которые образуют:

• левый и правый боковые экраны топки – вертикальные трубы, приваренные к нижним и верхним коллекторам;

• передний (фронтовой) экран – изогнутые трубы, которые экранируют фронт и под (низ) топки; трубы приварены к переднему (фронтовому) и дальнему (подовому) коллекторам; передний (фронтовой) коллектор расположен ближе к поду, а над ним установлена горелка;

• промежуточный (поворотный) экран – вертикально-изогнутые трубы, установленные в два ряда, которые приварены к верхнему и нижнему коллекторам и выполнены в виде газоплотного экрана; поворотный экран не доходит до потолка топки, оставляя окно для прохода топочных газов из топки в камеру догорания.

Конвективный блок (шахта) имеет:

• фестонный экран – вертикально-изогнутые трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, причем в верхней части трубы выполнены в виде газоплотного цельносварного экрана, а в нижней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон; фестонный экран является одновременно задним экраном топки;

• заднюю стенку – вертикальные трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам;

• левую и правую боковые стенки шахты – вертикальные стояки (трубы диметром 83 × 3,5 мм, установленные с шагом 128 мм), приваренные к верхним и нижним коллекторам, а в эти стояки вварены три пакета горизонтально расположенных U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 × 3 мм.

На фронтовой стенке топки устанавливается одна газомазутная горелка РГМГ. Между промежуточным (поворотным) экраном топки и фестонным экраном расположена камера догорания. В соответствующих местах верхних и нижних коллекторов экранов топки и стенок конвективной шахты установлены заглушки (перегородки) для обеспечения многоходового движения воды по трубам – вверх, вниз и так далее. Для поддержания скоростей движения в пределах 0,9…1,9 м/с каждый тип котла имеет раз- личное число ходов воды.

Трубы задней стенки шахты имеют диаметр 60 × 3 мм и установлены с шагом 64 мм, а трубы фестонного экрана – диаметр 60 × 3 мм и установлены с шагом s1 = 256 мм и s2 = 180 мм. Все коллекторы и перепускные трубы котла имеют диаметр 219 × 10 мм. Все верхние коллекторы топки и конвективной шахты имеют воздушники для выпуска воздуха (при заполнении котла водой), а нижние – спускные вентили.

Газовоздушный тракт.Топливо и воздух подаются в горелку, а в топке образуется факел горения.

Теплота от топочных газов в топке передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), а от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам. Из топки, огибая сверху промежуточный (поворотный) газоплотный экран, топочные газы входят в камеру догорания, затем внизу проходят четырехрядный фестон, попадают в конвективную шахту, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций (ширм) и, пройдя шахту снизу вверх, топочные газы дымососом удаляются в дымовую трубу и в атмосферу.

Для удаления загрязнений и отложений с наружной поверхности труб конвективной шахты котлы оборудуются дробеочисткой, использующей чугунную дробь, которая подается в конвективную шахту.

Движение воды в котле КВ-ГМ-10-150 показано на рис. 8.3.

Обратная сетевая вода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в дальнюю (от фронта) часть нижнего коллектора левого бокового топочного экрана и распределяется по нему до заглушки.

После ряда подъемно-опускных движений по левому боковому экрану вода из нижнего коллектора по перепускной трубе переходит в фронтовой верхний коллектор переднего (фронтового) экрана.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 8.3. Схема циркуляции воды в котле КВ-ГМ-10-150 (КВ-ГМ-11,6-150):

– нижние коллекторы; – верхние коллекторы

По левой стороне фронтового и подового экрана вода поступает в нижний, дальний коллектор, откуда после ряда подъемно-опускных движений по правой стороне экрана вновь возвращается в фронтовой верхний коллектор. По перепускной трубе вода поступает в нижний коллектор правого бокового топочного экрана и после ряда подъемно-опускных движений по нему, из нижнего коллектора, по перепускной трубе, переходит в нижний коллектор поворотного (промежуточного) экрана. После ряда подъемно-опускных движений по промежуточному экрану вода из нижнего коллектора, по перепускной трубе переходит в нижний коллектор фестонного экрана, проходит его, поднимаясь и опускаясь, и из верхнего коллектора фестонного экрана поступает в верхний коллектор правой боковой стены конвективной шахты.

По стоякам и U-образным пакетам секций вода проходит сверху вниз правую боковую стенку шахты и из нижнего коллектора переходит в нижний коллектор задней стены конвективной шахты. После ряда подъемно-опускных движений из верхнего коллектора заднего экрана вода переходит в верхний коллектор левой боковой стены конвективной шахты и, проходя по стоякам и U-образным ширмам сверху вниз, вода из нижнего коллектора с температурой 150°С идет в теплосеть.

Движение воды в водогрейном газомазутном котле КВ-ГМ-20-150 показано на рис. 8.4.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 8.4. Схема циркуляции воды в котле КВ-ГМ-20-150 (КВ-ГМ-23,3-150):

– нижние коллекторы; – верхние коллекторы

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 8.5. Схема циркуляции воды в котле КВ-ГМ-30-150 (КВ-ГМ-35-150):

– нижние коллекторы; – верхние коллекторы

Движение воды в водогрейном газомазутном котле КВ-ГМ-30-150 показано на рис. 8.5.

Обмуровка всех котлов облегченная, закрепляемая на трубах. Кирпичная кладка имеется лишь под трубами подового экрана и на фронтовой стене, в которой выкладывается амбразура для горелки.

§

Котел водогрейный газомазутный КВ-ГМ-50-150, теплопроизводительностью 50 Гкал/ч (58 МВт), предназначен для нагрева воды систем теплоснабжения до 150 °С и может быть использован как в отопительном основном режиме – 70…150, так и в пиковом – 100…150 °С. Теплогенератор имеет П-образную компоновку, включающую топочный и конвективный блоки. Котел КВ-ГМ-100-150 имеет аналогичную конструкцию и отличаются лишь глубиной топочной и конвективной шахты, а ширина обоих котлов по осям колонн – 5700 мм.

Котлы рассчитаны на рабочее давление воды 2,5 МПа (25 кгс/см2).

В табл. 8.30, 8.33 [5] приведены технические характеристики и комплектация котлов КВ-ГМ-50, КВ-ГМ-100, а на рис. 8.6 представлен профиль котла КВ-ГМ-100.

Топочная камера экранирована трубами диаметром 60 × 3 мм с шагом 64 мм, которые соответственно образуют:

• передний (фронтовой) экран – вертикальные трубы, приваренные к верхнему, нижнему, а также двум (верхнему и нижнему) промежуточным коллекторам; промежуточные коллекторы по краям соединены между собой перепускными трубами, а между коллекторами установлены горелки;

• левый боковой экран – вертикально-изогнутые трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, которые экранируют левую боковую стенку и потолок топки до середины, причем верхний коллектор длиннее нижнего на 1/3 и эта удлиненная часть коллектора находится в конвективной шахте, являясь одновременно верхним коллектором бокового экрана конвективной поверхности нагрева;

• правый боковой экран – выполнен аналогично левому;

• промежуточный экран – вертикальные (укороченные) трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, которые выполнены в виде газоплотного экрана, разделяющего топку от конвективной шахты; причем промежуточный экран не доходит до потолка топки, оставляя окно для прохода топочных газов из топки в конвективную шахту.

В соответствующих местах верхнего и нижнего коллекторов боковых топочных экранов установлены заглушки для обеспечения многоходового движения воды по экранным трубам – вниз и вверх.

Конвективный блок (конвективная шахта) имеет:

• правую боковую стенку шахты – вертикальные стояки-трубы диметром 83 × 3,5 мм, установленные с шагом 128 мм, приваренные к верхним и промежуточным коллекторам, а в эти стояки вварены три пакета горизонтально расположенных U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 × 3 мм; кроме того, все стояки сдвинуты относительно друг друга поперек продольной оси экрана на 64 мм, что обеспечивает размещение U-образных пакетов ширм в виде гребенок – в шахматном порядке с ша- гом s1 = 64 и s2 = 40 мм;

• правый потолочный экран конвективной шахты – изогнутые трубы, которые экранируют правую стенку и потолок до середины конвективной шахты, и приварены соответственно к промежуточному и верхнему коллекторам конвективной шахты;

• левую боковую стенку и левый потолочный экран конвективной шахты – выполнены аналогично правой стенки;

• заднюю стенку – вертикальные трубы диаметром 60 × 3 мм, установленные с шагом 64 мм, которые приварены к верхнему и нижнему коллекторам задней стенки шахты.

Все экранные трубы топки и стояки конвективной шахты приварены непосредственно к коллекторам-камерам диаметром 273 × 11 мм. Все верхние коллекторы топки и конвективной шахты имеют воздушники для выпуска воздуха, а нижние – спускные вентили.

Котлы не имеют каркаса. Обмуровка котла облегченная, натрубная, толщиной 110 мм, состоит из трех слоев: шамотобетона, совелитовых плит, минераловатных матрацев и магнезиальной обмазки.

Взрывные предохранительные клапаны установлены на потолке топочной камеры. Нижние коллекторы фронтового, промежуточного и заднего экранов, а также боковых стен конвективной шахты опираются на портал. Опора, расположенная в середине нижнего коллектора промежуточного экрана, является неподвижной, а остальные опоры – скользящие. На фронтовой стенке котлов КВ-ГМ-50 установлены две газомазутные горелки с ротационными форсунками, на котлах КВ-ГМ-100 – три такие же горелки, причем третья горелка размещается во втором ряду сверху – на верхнем ярусе.

Газовоздушный тракт.Топливо и воздух подаются в горелки, а в топке образуется факел горения.

Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), и от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам. Из топки, огибая сверху промежуточный газоплотный экран, топочные газы входят в конвективную шахту, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций (ширм), и, пройдя шахту сверху вниз, топочные газы дымососом удаляются в дымовую трубу, а затем в атмосферу.

Для удаления загрязнений, летучей сажи и отложений с наружной поверхности труб конвективной шахты котлы оборудуются очистительной установкой, использующей чугунную дробь, которая подается в конвективную шахту сверху – дробеочистка.

Принудительная циркуляция воды в котле возможна в основном (70…150 °С) и пиковом (100…150 °С) режимах работы, которые представлены на рис. 6.5.

Контуры принудительной циркуляции воды.Основной режим движения воды представлен на рис. 8.4, а.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 8.6. Схема движения воды в котле КВ-ГМ-50-150:

а – основной режим; б – пиковый режим;

1, 2, 3 – фронтовой, боковые и промежуточный экраны топки; 4 – потолочный экран конвективной шахты; 5 – боковые стенки, стояки и пакеты U-образных ширм конвективной шахты; 6 – задняя стенка шахты;

– верхние; – промежуточные; – нижние коллекторы

Обратная сетевая вода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в нижний коллектор фронтового (переднего) экрана, затем поднимается по трубам до нижнего промежуточного коллектора, по перепускным трубам переходит в верхний промежуточный коллектор, откуда по экранным трубам вода поступает в верхний коллектор фронтового экрана. Двумя потоками по перепускным трубам вода переходит в верхние коллекторы левого и правого боковых экранов, распределяется по коллекторам до заглушек, откуда по ближней (относительно фронта котла) части экранных труб опускается в нижние коллекторы боковых экранов и проходит по ним до заглушек.

После многоходового движения воды по экранным трубам боковых экранов, из верхних коллекторов боковых экранов, двумя потоками по перепускным трубам, вода переходит в верхние коллекторы промежуточного экрана, проходит через экран сверху вниз. Из нижнего коллектора промежуточного экрана, двумя потоками по перепускным трубам, вода переходит в нижние коллекторы боковых стен конвективной шахты. Далее пройдя стояки и три конвективных U-образных пакета секций (ширм) снизу вверх, вода поступает вначале в промежуточный коллектор, а затем по экранным изогнутым трубам переходит в верхние коллекторы конвективной шахты.

Из верхних коллекторов конвективной шахты, двумя потоками по перепускным трубам, вода переходит в верхние коллекторы задней стенки шахты, проходит по трубам сверху вниз до нижнего коллектора задней стенки, откуда нагретая до 150 °С вода идет в теплосеть.

Пиковый режим (рис. 8.4, б). Обратная сетевая вода с температурой 100…105 °С сетевым насосом подается в котел двумя потоками: один в нижний коллектор фронтового топочного экрана, а другой в нижний коллектор задней стенки конвективной шахты. Первый поток проходит фронтовой экран (через промежуточные коллекторы) и из верхнего коллектора по перепускным трубам переходит в верхние коллекторы боковых экранов топки. Выполняя многоходовое движение воды по экранным трубам, вода из верхних коллекторов боковых экранов переходит в промежуточный экран, опускается по трубам вниз и из нижнего коллектора идет в теплосеть с температурой 150 °С.

Второй поток воды поднимается по трубам задней стенки конвективной шахты и из верхнего коллектора двумя потоками переходит в верхние коллекторы боковых экранов конвективной шахты. Опускаясь, вода проходит боковые экраны конвективной шахты, промежуточные коллекторы, а затем по стоякам вода проходит три пакета конвективных U-образных пакета секций (ширм), и из нижних коллекторов боковых стен шахты вода идет в теплосеть с температурой 150 °С.

Лабораторная работа №3

по дисциплине ЭНТТО

Тема работы: «Изучение работы парового котла».

Цель работы: Приобретение умений:

– анализировать работу котла аварийных ситуаций;

– выполнять схему циркуляции воды в котле.

1. Средства организации лабораторной работы:

1.1. Макеты котлов ДКВР 6,5×13, ДКВР 10×13, ДЕ 6,5×13, Е1/9.

1.2. Плакаты котлов, схемы котлов.

2. Источники информации:

2.1. Эстеркин Р.И. «Промышленные парогенерирующие установки».

Л «Энергия», 1980.

2.2.Эстеркин Р.И. «Эксплуатация, ремонт, наладка испытания теплотехнического оборудования» С.П. «Энергоатомиздат», 1991.

2.3. Волков М.А., Волков В.А. «Эксплуатация газифицированных котельных», М. Стройиздат, 1990.

2.4. Настоящее методическое пособие.

3. Вопросы для допуска студентов к лабораторной работе:

3.1. Назовите основные элементы котла ДКВР (2,5-6,5) ×13.

3.2. В чем отличие котла ДКВР 10×13 от ДКВР 6,5×13.

3.3. Назовите основные элементы парового котла ДКВР 20×13.

3.4. Назовите основные элементы парового котла ДЕ.

3.5. Какие трубы называются опускными, какие подъемными?

3.6. На чем основана циркуляция воды в барабанных котлах.

4. Вступительный инструктаж:

При пуске котла в работу подъем давления необходимо вести медленно. график подъема давления приводится в инструкции. Для котлов ДКВР и ДЕ время растопки котла 3-1,5 часа. Для сокращения времени растопки котлов горизонтальной ориентации необходимо пользоваться устройством для подогрева воды в нижнем барабане.

При пуске и работе котлов необходимо следить за тепловым расширением передних концов коллекторов экранов и барабанов, на которых установлены реперы.

Работа котла состоит в поддержании режима, установленного заводом изготовителем (производительность, давление пара, уровень воды. расход топлива, температура уходящих газов и т.д.). В процессе работы необходимо проверять состояние:

– вспомогательного оборудования (дымососов, вентиляторов, питательных насосов (рабочего и резервного). Резервный насос проверяется кратковременным пуском на холостом ходу.

– запорной арматуры, не допуская парения во фланцевых соединениях и сальниковых уплотнениях; предохранительных клапанов, путем подрыва водоуказательных приборов – продувкой.

– установленных контрольно-измерительных приборов котла, автоматики регулирования и безопасности. Показания приборов должны соответствовать режимной карте.

– газового тракта, постоянно проверяя образование неплотностей, через которые воздух подсасывается в дымоход и топку, что ведет к перерасходу электроэнергии и топлива.

– газогорелочного устройства, по цвету пламени, при нормальной работе цвет пламени голубой, по установленным приборам (давление газа и воздуха, расход газа, разряжение в топке).

В процессе работы для поддержания качества котловой воды производят непрерывную продувку из верхнего барабана для снижения солесодержания. Из коллекторов и нижнего барабана – периодическую продувку для удаления шлама. После периодической продувки труба после арматуры должна быть холодной.

Во время работы котла необходимо поддерживать заданное давление пара. Стрелка манометра не должна заходить за красную черту, соответствующую наивысшему рабочему давлению пара. При переходе стрелки за красную черту должны открываться предохранительные клапаны.

По мере загрязнения труб конвективного пуска в зависимости от характера отложений производят обдувку поверхностей нагрева котла, пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева паром или воздухом. Перед обдувкой следует прогреть и продуть через дренаж участок паропровода до обдувочного аппарата.

Особое внимание уделяют своевременному выявлению повреждений труб поверхностей нагрева. При появлении свищей происходит интенсивное разрушение соседних труб. Неплотности в трубах можно выявить по шуму вытекающей среды, снижению уровня воды в барабане котла.

Выход из строя труб поверхностей нагрева паровых котлов наблюдается также из-за нарушения циркуляции воды. Для повышения надежности эксплуатации необходимо следить за поддержанием правильного режима горения, обеспечивать равномерное питание котла водой, не допускать резких колебаний давления пара и уровня воды в барабане котла, контролировать плотность продувочной арматуры.

В процессе работы котла могут возникнуть неисправности, результатом которых возможны аварии. Рассмотрим некоторые из них.

УПУСК ВОДЫ

Упуском воды называют снижение уровня воды в работающем котле ниже допустимого. При этом в водоуказательных приборах не видно уровня воды. Упуск воды опасен, так как стенки барабана котла, ранее охлаждавшиеся водой, начинают нагреваться горячими продуктами горения до температуры 700 °С и выше. В результате этого прочность металла уменьшается, что приводит к прогибу стенок, образованию трещин и разрыву. Разрыв особенно вероятен в тех случаях, когда после упуска воды проводится питание котла, так как при попадании воды на раскаленные стенки барабана котла он резко охлаждается с образованием трещин. Эта часть воды, быстро испаряясь, вызывает еще большее повышение давления пара в котле, вследствие чего может произойти взрыв.

Аварии из-за упуска воды происходят в основном вследствие нарушений обслуживающим персоналом производственных и должностных инструкций, низкой трудовой дисциплины рабочих, несоблюдения администрацией предприятия правил техники безопасности. Часто упуск воды происходит в результате технической неисправности водоуказательных приборов, продувочной и питательной арматуры, питательных и сигнальных устройств, а также вследствие вспенивания воды в котле, содержащей большое количество солей или щелочи.

ПЕРЕПИТКА КОТЛА ВОДОЙ

При превышении верхнего допустимого уровня, вода может забрасываться в паропровод. Попадание воды в паропровод приводит к возникновению гидравлических ударов, которые могут привести к разрушению паропровода или его прокладок во фланцевых соединениях.

Обнаружив перепитку воды в котле, продувают водоуказательные приборы для проверки правильности их показаний. Убедившись в перепитке воды, немедленно уменьшают или полностью прекращают питание котла водой и продувают коллекторы котла до тех пор, пока в барабане котла не установится нормальный уровень воды.

Если, несмотря на принятые меры, уровень воды в котле продолжает повышаться (уходит в верхний допустимый уровень водоуказательного прибора), прекращают горение в топке.

НАРУШЕНИЕ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОДЫ В КОТЛЕ

Эффективная и надежная работа парового котла в значительной степени зависит от нормальной циркуляции воды. При хорошей циркуляции исключается возможность повреждения конвективных и экранных труб из-за чрезмерного перегрева, уменьшается отложение накипи на внутренних поверхностях нагрева и выравнивается температура воды во всем котле. При этом снижаются местные температурные напряжения, являющиеся основной причиной образования трещин.

Основные причины нарушения циркуляции следующие:

– резкое снижение давления пара из-за быстрого увеличения нагрузки на котел;

– отложение накипи и шлама на внутренней поверхности опускных и кипятильных труб;

– опрокидывание циркуляции (попадание пара в опускные трубы из-за снижения уровня воды).

ВСПЕНИВАНИЕ И БРОСКИ ВОДЫ

Вспенивание и броски воды в котле могут привести к заброску воды в паропровод и вызвать аварию. Кроме того, при вспенивании, которое сопровождается быстрым повышением уровня воды в водоуказательной колонке, трудно следить за уровнем воды и можно допустить упуск ее. Иногда это сопровождается снижением температуры пара, ударами в паропроводе, пробиванием прокладок во фланцевом соединениях, приводящим к аварийной остановке котла или аварии.

Причинами вспенивания воды в котле могут быть неудовлетворительное качество питательной воды (наличие взвешенных веществ, масел, повышенная концентрация солей), недостаточная продувка и неправильный внутрикотловой режим (большое содержание фосфата в котловой воде).

При вспенивании воды снижают нагрузку котла, уменьшив питание и подачу топлива в топку, ведут непрерывную продувку котла, открывают дренажи паропровода. Для предотвращения повторного вспенивания проверяют качество котловой воды, устанавливают правильный водный режим, не допуская излишней щелочности котловой воды и попадания в нее масел.

ПОВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПАРА

Повышение давления пара может привести к взрыву барабана котла. Причинами повышения давления пара являются: чрезмерная форсировка топки и резкий отказ потребителей от пара. При повышении давления пара необходимо уменьшить подачу топлива, а если эта мера не дает результатов, то аварийная остановка котла.

Про анемометры:  Какие функции выполняют средства измерения

5. Методика выполнения лабораторной работы:

Получив задание, необходимые средства каждая микрогруппа приступает к выполнению лабораторной работы по следующему алгоритму.

5.1. Проанализировать основные моменты работы парового котла, указать их значимость

– подъем давления при растопке, перемещение барабанов и коллекторов;

– проверка состояния вспомогательного, арматуры, газовоздушного тракта, газовых горелок;

– выполнение технологических операций: регулирование процесса горения, продувку котла, обдувку поверхностей нагрева.

5.2. Рассмотреть аварийные ситуации. Определить причины возникновения, последствия, меры, которые необходимо принять, чтобы не допустить их развитие.

5.3. Рассмотреть схемы циркуляции воды, определить опускные и подъемные трубы экранов и конвективного пучка труб, проследить процесс парообразования.

6. Содержание отчета по лабораторной работе:

1. Тема лабораторной работы.

2. Ваша индивидуальная цель.

3. Анализ значения контроля в процессе работы котла:

– за перемещением элементов котла при нагреваниях;

– вспомогательным оборудованием;

– арматурой, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами;

– за КИП, какие приборы установлены и какие параметры контролируются.

4. Составить таблицу «Аварийные ситуации и пути их устранения» (Приложение 1).

5. Описать технологию получения пара по схеме циркуляции воды, согласно заданию. (Приложение 2).

6. Выполнить схему циркуляции, указав опускные и подъемные трубы экранов, конвективного пучка, путь движения пароводяной смеси.

Приложение 1

Аварийные ситуации и пути их устранения

Аварийная ситуация Причины возникновения Последствия, если не устранить ситуацию Способы устранения

7. Требования к умениям и навыкам после выполнения работы:

Студенты должны уметь:

– проводить анализ работы котла и аварийных ситуаций

– читать схемы котлов, выделять опускные и подъемные трубы контуров циркуляции воды

– выполнять схему циркуляции воды в топочных экранах и конвективном пучке

– разрабатывать технологию получения пара.

8. Контроль умений и навыков, полученных в результате выполнения работы, будет осуществляться:

– с учетом активности работы в микрогруппе

– умение анализировать и делать выводы при защите отчета

– с учетом качества оформления отчета.

9. Задание на дом:

Студенты не успевшие оформить отчет и получить зачет, дооформить его и получить зачет в течении 3-х дней после проведения лабораторной работы.

Лабораторная работа №2

по дисциплине «ЭНТТО»

Тема: «Изучение работы водогрейного котла».

Цели работы:

1. Изучить работу водогрейного котла.

2. Понять причины, последствия резкого изменения параметров работы.

Источники информации:

1. Волков И.А., Волков В.А. «Эксплуатация газифицированных котельных».

2. Брюханов

3. Баранов П.А. «Предупреждение аварий котлов».

4. Эстеркин Р.И. «Эксплуатация, ремонт, наладка и испытания теплотехнического оборудования».

Вступительный инструктаж:

1. Основной особенностью водогрейных котлов является работа их при постоянном расходе сетевой воды и включении непосредственно в тепловую сеть.

2. Надежность и долговечность работы водогрейных котлов зависит главным образом от условий циркуляции воды и стойкости поверхностей нагрева к коррозии.

3. В циркуляционном контуре водогрейного котла недопустимо закипание воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и может вывести котел из строя. Однако опасно не только общее закипание воды в отдельных обогреваемых трубах, но и поверхностное кипение. Под поверхностным кипением понимают образование пузырьков пара на внутренней поверхности труб водогрейного котла при средней температуре воды, меньше температуры кипения. Образование паровых пузырей на стенках трубы возможно только в случае достижения стенкой температур, превышающих температуру насыщения. Следовательно, во избежание поверхностного кипения необходим некоторый недогрев воды до температуры насыщения при давлении, равном давлению на выходе из котла.

4. Во избежание гидравлических ударов при эксплуатации водогрейных котлов недопустимы тепловые перекосы в топке. Отсутствие тепловых перекосов достигается при работе всех установленных горелок с одинаковой тепловой мощностью. Регулирование форсировки топки следует производить одинаковым изменением тепловой мощности всех работающих горелок.

5. Водогрейные котлы в течение большей части отопительного сезона эксплуатируются с низкими нагрузками при низких температурах обогреваемой среды и останавливаются на длительный срок в летнее время. Эти особенности работы котлов способствуют наружной и внутренней коррозии поверхностей нагрева.

6. Наиболее эффективным способом борьбы с коррозией является повышение температуры стенки труб, путем увеличения температуры воды на входе в водогрейный котел. При кратковременной работе на мазуте рекомендуется поддерживать температуру воды на входе в котел не менее 70 ºC, а при сжигании только сернистых мазутов – около 110 ºC. При сжигании природного газа или другого топлив, не содержащих серы, температура воды на входе в котел должна быть выше точки росы, то есть не менее 60 ºC. Поддержание указанных температур на входе в котел достигается смешением выходящей из котла воды с обратной сетевой водой, то есть рециркуляцией горячей воды. Схема включения водогрейного котла и рециркуляционного насоса в сеть показана на рис. 1. Горячая вода из выходного коллектора котла рециркуляционным насосом 2 подается во входной коллектор и, смешиваясь с обратной сетевой водой, подогревает ее. Заданная температура воды в теплосети при этом достигается направлением в нее обратной воды по перемычке 3.

7. Коррозия внутренних поверхностей труб водогрейных котлов происходит под действием кислорода и углекислоты. Деаэрация подпиточной воды вполне предохраняет внутренние поверхности нагрева от коррозии.

8. В целях предотвращения аварий водогрейных котлов, связанных с неправильными действиями персонала и другими причинами, в схемах автоматики предусматриваются сигнализация, автоматическая защита и блокировки. Для водогрейных котлов при сжигании газообразного и жидкого топлива предусмотрены устройства, автоматически прекращающие подачу топлива к горелкам (форсункам) при:

– повышении или понижении давления газообразного топлива перед горелками;

– понижении давления жидкого топлива перед форсунками, кроме котлов, оборудованных ротационными форсунками;

– понижении давления воздуха перед горелками для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха;

– уменьшении разряжения в топке;

– повышении температуры воды на выходе из котла;

– повышении или понижении давления воды на выходе из котла;

– уменьшении расхода воды через котел;

– погасании факела горелок;

– неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения (только для котельных второй категории).

Во всех перечисленных случаях действия защиты автоматически закрываются отсечный клапан на подводе газа к зажигающим устройствам, отсечный клапан и задвижка на общем газопроводе (или на общем мазутопроводе) к котлу и отключаются все горелки.

При отключении котла автоматической защитой подается звуковой сигнал, включается световое табло, указывающее причину отключения.

Методика выполнения работы:

1. Создайте микрогруппы. Изучите материал вступительного инструктажа.

2. Оформите таблицу «Работа водогрейного котла».

Факторы, влияющие на работу водогрейного котла Как изменяет работу котла данный фактор Принимаемые меры по нормализации работы водогрейного котла

3. Разберите каждый случай прекращения подачи топлива автоматикой по алгоритму:

– причина отключения топлива

– чем она опасна, если не прекратить подачу топлива

– последствие работы котла, если не останавливать его работу.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны уметь:

1. Выделять главное в тексте учебного материала.

2. Проводить анализ работы котла.

3. Устанавливать причины аварийных ситуаций, прогнозировать их последствия.

Контроль за выполнением работы будет осуществляться:

– по активности работы студентов в микрогруппе при выполнении работы

– по результатам анализа работы водогрейного котла.

Домашнее задание:

Студенты не успевшие оформить отчет должны это сделать дома.

Практическая работа №5

Тема: Изучение операций по пуску, обслуживанию во время работы и остановки парового котла на газовом топливе.

Цель занятия:

1. Изучить последовательность операций по пуску котла в работу.

2. Умение применять подученные знания в конкретных случаях.

3. Развитие самостоятельности при принятии решений.

1. Список использованной литературы:

1. Эстеркин Р.Н. «Эксплуатация, ремонт, наладка и испытания теплотехнического оборудования» Санкт-Петербург. Энергоатомиздат,

1991 г.

2. Волков М.А., Волков В.А., «Эксплуатация газифицированных котельных». Стройиздат. 1990 г.

3. Типовая инструкция для персонала котельной.

4. Онищенко Н.П. «Эксплуатация котельных установок». Москва. Агропромиздат. 1987 г.

5. Вергазов В.С. «Устройство и эксплуатация котлов». Москва. Стройиздат. 1991 г.

2. Вступительный инструктаж:

Для пуска котла впервые или после ремонта необходимо получить письменное распоряжение.

Перед растопкой котельного агрегата следует произвести тщательный внутренний и внешний осмотр его, системы газопроводов, вспомогательного оборудования, дымососа, вентилятора и питательного насоса, а также КИП и устройств автоматического регулирования.

При осмотре газопроводов в пределах котла необходимо обращать на следующее:

– исправность клапана отсекателя;

– соответствие давления газа и воздуха установленным нормам;

– исправность газовых задвижек и кранов;

– качество набивки сальника арматуры;

– плотность фланцевых соединений.

При наружном осмотре котлоагрегата проверяют:

– исправность топки и газоходов;

– запорных и регулирующих устройств;

– исправность продувочной арматуры;

– состояние питательных линий и паропроводов в пределах котла;

– исправность контрольно измерительных приборов, предохранительных клапанов, топки и газоходов;

– плавность хода заслонок и шиберов, осевых направляющих аппаратов, регулирующих подачу воздуха, газа, отходящих дымовых газов;

– исправность дымососа, вентилятора, питательного насоса;

– сняты ли заглушки у предохранительных клапанов и заглушки, отсоединяющих котлоагрегат от общих трубопроводов (паропровода, газопровода, питательной, спускной и продувочных линий).

При внутреннем осмотре проверяют:

– отсутствие в топке и газоходах людей, инструментов и посторонних предметов;

– состояние газовыпускных отверстий у горелок;

– состояние обмуровки топки;

– состояние экранных и конвективных поверхностей нагрева.

Закрывают люки и лазы и готовят котел к растопке. Для этого следует:

– открыть воздушник на верхнем барабане котла, а при его отсутствии приподнять предохранительный клапан;

– плотно закрыть вентили на продувочных и спускных линиях;

– заполнить котел водой до низшего уровня по водоуказательному стеклу;

– после заполнения котла водой в течение 30 минут следить, не падает ли уровень воды в котле;

– открыть продувочный вентиль на пароперегревателе, при наличии пароперегревателя;

– провентилировать топку и дымоходы в течение 10-15 минут;

– установить тягу в верхней части топки 2-3 мм. вод. ст.;

– продуть газопроводы газом.

Процесс растопки и уход за топкой следует производить аналогично практическому занятию №4.

Как только из открытого воздушника пойдет пар его следует закрыть. После этого увеличить тягу, усилить горение в топке.

При давлении пара по манометру 0,5-1 кгс/см2 проверить действие предохранительных клапанов подрывом, продуть водоуказательные стекла, проверить манометр посадкой на нуль, убедиться в отсутствии утечки котловой воды на ощупь через вентили на продувочных и спускных линиях. Если вентили не пропускают, то линии за ними должны быть холодными.

Подняв давление до 3 кгс/см2, еще раз проверяют выше указанные манометры, а также при этом давлении разрешается подтягивать болты у люков барабанов и коллекторов, фланцевых соединений, если в этом есть необходимость.

Перед включением котла в паровую магистраль необходимо:

– проверить исправность предохранительных клапанов, водоуказательных приборов, манометра на верхнем барабане котла;

– плотность продувочной и спускной арматуры, взрывных предохранительных клапанов;

– работу питательных насосов;

– надежность работы автоматики безопасности и регулирования;

– продуть котел поочередно из низших точек;

– произвести прогрев паропровода котла (или всего паропровода, если пускается первый котел). Для этого открыть воздушный вентиль и дренаж.

Котельный агрегат включают в паровую магистраль, когда давление в нем будет равно или меньше на 0,5 кгс/см2 давления пара в магистрали. Если при этом в паропроводе возникнут толчки или гидравлические удары, необходимо немедленно прекратить включение котла, ослабить горение в топке и продолжать прогревать паропровод.

Во время работы персонал обязан внимательно следить за исправностью котлоагрегата и всего оборудования в целом и строго соблюдать установленный режим работы.

Особое внимание обращать на:

– уровень воды;

– давление пара;

– температуру перегрева пара и питательной воды;

– давления газа и воздуха;

– разряжение в топке.

Выполнять:

– проверку манометра посадкой на нуль и продувку водоуказательных стекол;

– подрыв предохранительных клапанов в установленные сроки;

– проверку резервных питательных насосов кратковременным пуском на холостом ходу (задвижка на линии нагнетания должна быть закрытой);

– продувку коллекторов и нижнего барабана;

– обдувку конвективных поверхностей нагрева.

Остановка также как и пуск котла производится по письменному распоряжению начальника котельной.

Перед остановкой необходимо продуть котел, уменьшить производительность горелок. Далее все действия по топке такие же как и в практическом занятии № ____ .

После прекращения горения в топке открывают продувку пароперегревателя, подпитывают котел водой до верхнего уровня по водоуказательному стеклу и отключают котел от паровой магистрали.

Следят за давлением пара. Дымосос и вентилятор после прекращения горения должны быть в работе еще 10-15 минут. 4-6 часов котел остывает при естественной тяге, затем для ускорения расхолаживания можно пустить дымосос. Спускать воду можно при температуре воды 70 ºС, если есть письменное распоряжение.

3. Методика выполнения занятия:

– подготовка котла к растопке

– растопка котла

– включение котла в паровую магистраль

– контроль в процессе работы

– остановка котла.

4. После проведения занятия:

Студент должен знать:

– устройство паровых котлов;

– типовую инструкцию для персонала котельных.

Студент должен уметь:

– подготавливать паровой котел к растопке;

– растопить котел;

– включать паровой котел в магистраль;

– выполнять контроль за установкой в процессе работы;

– остановить котел.

5.Контроль знаний и умений будет оцениваться:

– по оформленному отчету

– ответам на вопросы.

1. На что нужно обращать внимание при наружном осмотре котла?

2. Когда можно подтягивать болты лазов и люков в процессе растопки?

3. При каком давлении необходимо проверить работу манометра, водоуказательных стекол и предохранительных клапанов при растопке котла?

4. Порядок пуска дымососов в работу?

5. С какой скоростью следует повышать давление в котле?

6. Как подготовить паропровод в работу?

7. Какие параметры контролируются в процессе работы котла?

8. Обязанности оператора при обдувке поверхностей нагрева.

9. Каковы обязанности оператора при плановой остановке котлоагрегата?

6. Домашнее задание: Л.1, задачи с 91 по 97; с 101 по 103, 106.

Лекция 7

§

Водяные экономайзеры предназначены для нагрева питательной или сетевой воды за счет теплоты уходящих топочных газов, благодаря чему уменьшаются потери теплоты и повышается КПД. По типу бывают групповые и индивидуальные экономайзеры, а по материалу – чугунные и стальные. В водяной экономайзер вода подается питательным насосом, за счет напора которого и осуществляется ее принудительное движение в трубах экономайзера.

Для паровых котлов обычно устанавливают индивидуальные экономайзеры, а групповые – на чугунных котлах и паровых (до 1 т/ч пара). Водяные экономайзеры для котлов среднего и высокого давления изготавливают только из стальных труб, для низкого давления – чугунных или стальных. При частичном испарении воды в трубах экономайзер считается кипящим.

Чугунные водяные экономайзеры выполняют только некипящими. Температура воды на выходе из чугунного экономайзера должна быть меньше температуры насыщения на 20 °С, так как закипание воды в чугунном экономайзере недопустимо. В стальном экономайзере допустимо закипание воды.

Температура воды на входе всех экономайзеров должна быть выше температуры точки «росы» топочных газов на 5…10 °С для избежания низкотемпературной коррозии.

Экономайзеры некипящего типа собирают из чугунных, ребристых труб с квадратными фланцами, торцевые стороны этих фланцев имеют канавки с четырех сторон, в которые укладывается шнуровой асбест для уплотнения. Отдельные чугунные, ребристые трубы (длиной 1,5; 2; 2,5; 3 м) соединяют между собой калачами. Для очистки от внешних отложений, особенно между ребрами, чугунные трубы компонуются в блоки так, чтобы число горизонтальных рядов было не более 8 (4 4), между которыми устанавливается обдувочный аппарат. Это необходимо для эффективной обдувки внешних поверхностей чугунного экономайзера паром или сжатым воздухом, так как один обдувочный аппарат обслуживает не более 4 рядов труб вверх и 4 – вниз.

При растопке котла, пока котельный агрегат не имеет достаточной паровой производительности, нагретая в чугунном экономайзере вода сливается в деаэратор или бак с питательной водой по «сгонной» линии. Вода в экономайзере должна двигаться только снизу вверх со скоростью 0,3 м/с, так как при нагревании воды выделяется воздух, который потом в верхней части экономайзера удаляется воздушником.

Дымовые газы в экономайзере могут двигаться в любом направлении со скоростью 6…10 м/с. Чугунные экономайзеры могут иметь обводной газоход для топочных газов. При чрезмерном повышении температуры воды, выходящей из некипящего экономайзера, следует перевести газы частично или полностью на обводной боров, открыть сгонную линию и усилить питание.

В блочных чугунных экономайзерах между ребристыми трубами установлена вертикальная металлическая перегородка, делящая экономайзер на две равные части. Боковые стены имеют кладку из красного кирпича или двухслойную металлическую обшивку, внутри которой уложен изоляционный материал (шлаковата, асбестовермекулит и др.), а торцевые стены экономайзеров после калачей закрываются съемными металлическими крышками с прокладками из асбеста. В верхней части каждой секции установлены взрывные предохранительные клапаны.

На экономайзере некипящего типа устанавливается арматура:

а) на входе – обратный клапан, обводная линия с вентилем, вентиль запорный, регулятор питания, манометр, термометр, предохранительный клапан;

б) на выходе – вентиль для выпуска воздуха (вантуз), манометр, предохранительный клапан, термометр, сгонная линия, запорный вентиль.

Кроме того, на нижнем коллекторе должны быть установлены трубопроводы для спуска воды (сливной вентиль), а в удобных местах – устройства для отбора проб воды и измерения температур и давления, а на верхнем коллекторе – вентиль для удаления воздуха.

Схема обвязки чугунного водяного экономайзера приведена на рис. 9.1.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.1. Схема обвязки чугунного экономайзера:

1 – верхний барабан парового котла; 2 – обмуровка экономайзера;

3 – обдувочный паровой аппарат; 4 – чугунные ребристые трубы;

5 – обратный клапан; 6 – обводная линия (байпас); 7 – вентили;

8 – термометр; 9 – манометр; 10 – предохранительный клапан;

11 – воздухосборник; 12 – сгонная линия; 13 – питательная линия

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.2. Стальные экономайзеры БВЭС

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.3. Общий вид пакета водяного экономайзера:

2 – трубные змеевики; 3 – коллектор; 7 – опорная балка; 8 – опорные стойки

Экономайзеры кипящего типа выполняются из стальных труб диаметром 28…42 мм и устанавливаются горизонтально в шахматном порядке на каркасе. Они выдерживают высокие давления, в них возможно частичное закипание воды (до 15 %), но они больше подвержены коррозии и не отключаются от котла (т.е. остановка экономайзера влечет остановку котла).

На входе экономайзера кипящего типа устанавливается такая же арматура, как на некипящих (за исключением обводной и сгонной линий, а также вантуза), а на выходе арматура не устанавливается для обеспечения свободного прохода пароводяной смеси в барабан котла.

Питательные экономайзеры предназначены для пропуска питательной воды, а теплофикационные – сетевой воды. Через теплофикационный экономайзер воду пропускают параллельными потоками,ввиду большего расхода воды, чем в питательном экономайзере.

§

Воздухоподогреватели предназначены для нагрева воздуха за счет теплоты уходящих топочных газов. Воздух, забираемый снаружи или с верхней части котельной, вентилятором подается в воздухоподогреватель, нагревается до температуры примерно 200 °С и поступает в горелки топки, улучшает воспламенение топлива и процесс горения, снижает потери от химического недожога и тем самым повышается КПД котельного агрегата. Воздухоподогреватель располагают обычно после водяного экономайзера. Воздух в воздухоподогреватель нагнетается дутьевым вентилятором через входные короба – воздуховоды и отводится к горелкам коробами горячего воздуха.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.4. Схема компоновки воздухоподогревателей:

а-многоходовая однопоточная; б-одноходовая однопоточная; в и г-многоходовые двухпоточные

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.5. Классификация конструкций воздухоподогревателей:

а-обычные трубчатые; б-обращенные трубчатые; в-змеевиковые; г-экранный; д-спиральный

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.6. Модульная конструкция воздухоподогревателя

При сжигании в камере газообразного топлива весь воздух вводится через горелку, в которой газ и воздух перемешиваются. При сжигании жидкого топлива также весь воздух вводится через горелку, но топливо с помощью форсунок сначала превращается в мелкие капли, которые затем перемешиваются с воздухом. В этом случае одна часть воздуха вводится через горелку в смеси с топливом (первичный воздух), а другая – через специальные устройства в той же горелке или рядом с ней (вторичный воздух).

По принципу тепловой работы воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях нагрев воздуха осуществляется дымовыми газами черезразделяющую их стальную стенку. В регенеративных воздухоподогревателях дымовые газы сначаланагревают материал с высокой теплоемкостью (волнистые стальные листы, пустотелые керамическиетела, металлические шарики и др.), а затем от этого материала нагревается воздух, т.е. поверхность теплообменника попеременно омывается дымовыми газами и воздухом.

Наибольшее применение получили трубчатые рекуперативные воздухоподогреватели, которые представляют собой куб из стальных труб. Дымовые газы проходят внутри труб со скоростью 8…12 м/с (обеспечивая самообдувку), а воздух снаружи – со скоростью 6…8 м/с и может иметь два-три и более ходов. Снаружи воздухоподогреватель закрыт коробом с изоляцией. Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель должна быть больше температуры точки «росы» для предотвращения низкотемпературной коррозии. Для этого применяют электронагреватели, калориферы или рециркуляцию (подсасывается часть горячего воздуха, который берется на выходе из воздухоподогревателя).

Про анемометры:  Что содержится в воздухе атмосферы

Пароперегреватели

Пароперегреватели предназначены для получения перегретого пара из сухого насыщенного. Это наиболее ответственный элемент котельного агрегата, так как подвержен высоким температурам рабочего агента. Из соображений надежности работы трубы пароперегревателя выполнены из специальных легированных сталей.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.7. Схемы включения пароперегревателей в газовый поток:

а — прямоточная, б — противоточная, в — смешанная

Конструкция пароперегревателя состоит из ряда параллельно включенных стальных петлеобразных труб, выполненных в виде змеевиков и объединенных коллекторами – паросборниками. . В зависимости от места расположения П. в котле и, следовательно, от вида теплообмена, осуществляющегося в нём, различают радиационные, ширмовые (полурадиационные) и конвективные П.

Радиационные П. размещают на потолке топочной камеры или же на стенках её, часто между трубами экранов. Эти П., как и испарительные экраны, воспринимают тепло, излучаемое факелом сжигаемого топлива. Ширмовые П., выполненные в виде отдельных плоских ширм из параллельно включенных труб, укрепляются на выходе из топки перед конвективной частью котла. Теплообмен в ширмовых П. осуществляется как излучением, так и конвекцией. Конвективные П. располагают в газоходе котлоагрегата обычно за ширмами или за топкой; они представляют собой многорядные пакеты из змеевиков. П., состоящие только из конвективных ступеней, обычно устанавливают в котлоагрегатах среднего и низкого давления при температуре перегретого пара не выше 440—510 °С. В котлоагрегатах высокого давления со значительным перегревом пара применяют комбинированные П., включающие конвективную, ширмовую, а иногда и радиационную части Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.8. Вертикальный конвективный пароперегреватель:

1-барабан котла; 2-главная паровая задвижка; 3-выходной коллектор перегретого пара; 4-промежуточный коллектор с поверхностным пароохладителем; 5-балка для подвески змеевиков; 6-подвеска змеевиков; 7-змеевик первой ступени пароперегревателя; 8-дистанционная планка;

9-дистанционная гребенка; 10-змеевик второй ступени пароперегревателя; ПГ-продукты горения; → – движение пара.

Так как перегреватель стараются расположить в зоне более высоких температур, то необходимо обеспечить его надежную работу при всех режимах работы – правильным выбором скорости движения пара, распределением его по змеевикам, подбором и изготовлением труб из металла, обладающего надлежащими свойствами. Скорость пара в змеевиках составляет 10…25 м/с, а в коллекторе – в 2 раза меньше.

В пароперегревателе, кроме нагрева пара, происходит испарение капелек котловой воды, вносимой с насыщенным паром из барабана, что вызывает образование накипи в змеевиках. Поэтому в верхнем барабане котла должны быть установлены паросепарационные устройства, предназначенные для отделения капель влаги из пароводяной смеси. Для получения сухого насыщенного пара используют физические принципы: гравитацию, инерцию и др. Для этого устанавливают:

• в водном объеме – дырчатый металлический лист с диаметром отверстий 10 мм для выравнивания подъема паровых пузырей и козырек для предохранения от проскока большого объема пара;

• в паровом объеме – дырчатый металлический потолок с отверстиями для выравнивания подъема пара; отбойные щитки; жалюзийный сепаратор, проходя через который, пар делает ряд поворотов, в результате капли воды как более тяжелые выпадают из потока, прилипают к металлической стенке и стекают вниз.

По отношению к потоку топочных газов пароперегреватель может включаться по одной из схем: прямоточная – применяется при малых перегревах пара и требует развитой поверхности нагрева; В случае прямоточной схемы пароперегревателя в котле наиболее высокая температура газов соответствует области наиболее низкой температуры пара. В принципе это должно обеспечивать низкие температуры металла пароперегревателя, однако при наличии капель котловой воды, поступающих с насыщенным паром из сепарационных устройств барабана, соли, содержащиеся в данных каплях, будут осаждаться на первых рядах змеевиков, приводя к резкому повышению температуры металла. Кроме того, при такой схеме движения теплоносителей температурный напор (усредненная по поверхности разность температур греющей и нагреваемой сред) минимален, что требует увеличения необходимой поверхности пароперегревателя.

противоточная – применяется при перегреве пара до 400 °С и позволяет иметь наименьшую поверхностьнагрева; При противоточной схеме движения в отопительном котле змеевики, обогреваемые продуктами горения с наиболее высокой температурой, встречают уже перегретый пар и охлаждаются при этом недостаточно. В результате, несмотря на то, что металл змеевиков пароперегревателя работает в наиболее тяжелых температурных условиях, температурный напор в этой схеме максимальный, а необходимая поверхность теплообмена минимальна, что позволяет делать пароперегреватели с такой схемой движения весьма компактными.

комбинированная – применяется при больших температурах пара (более 400 °С). Оптимальной по условиям надежности работы является смешанная схема включения пароперегревателя, при которой первая по ходу пара часть пароперегревателя выполняется противоточной, а завершение перегрева пара

На выходном коллекторе пароперегревателя устанавливают: манометр, термометр, предохранительный клапан, продувочный вентиль (работающий при растопке).

шош

Регулирование температуры перегретого пара. Температура перегретого пара может колебаться в связи с изменением коэффициента избытка воздуха, температуры питательной воды, нагрузки котла, производительности дымососа, шлакованием внешних поверхностей пароперегревателя.

Температура перегретого пара повышается в случаях: снижения температуры питательной воды (уменьшается парообразование), уменьшения отбора пара из котла, увеличения тяги в топке (пламя подсасывается) или увеличения температуры в топке. Температура перегретого пара понижается, если температура в топке снижается, трубы снаружи покрыты сажей, а внутри – накипью.

Для исключения возможности повышения температуры перегретого пара и поддержания ее в заданных пределах устанавливают специальные регуляторы-пароохладители. Пароохладители поверхностного или вспрыскивающего типа устанавливаются на входе пароперегревателя (по ходу движения пара) или в рассечку. Пароохладители поверхностного типа выполняются в виде змеевиков, по которым проходит питательная вода, а пар – снаружи. В пароохладителях вспрыскивающего типа для уменьшения энтальпии перегретого пара используют конденсат, который подают под давлением через сопло.

Наиболее приемлема установка пароохладителей в рассечку, когда время инерции составляет 40…50 с.

Пароперегреватели центральные с собственной топкой (рис. 9.9) предназначены для перегрева насыщенного пара, вырабатываемого котлами-утилизаторами. Для контроля работы центральный пароперегреватель оснащен контрольно-измерительными приборами.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.9. Пароперегреватель ЦП-60-С для перегрева пара за счет сжигания топлива

Пароперегреватель должен иметь: манометр, предохранительный клапан, устанавливаемый со стороны перегретого пара, запорный вентиль для отключения пароперегревателя от паровой магистрали, прибор для измерения температуры перегретого пара, устанавливаемый на выходе пара из пароперегревателя, на штуцере коллектора или на пароотводящей трубе, расходомер, дренажи, впрыскивающие пароохладители и паровые теплообменники. При наличии регулятора температуры перегретого пара приборы для измерения температуры размещают перед регулятором и за ним.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 9.10. Пароперегреватели

а — одноходовой вертикальный, б — двухходовой, в — горизонтальный;

1 — барабан котла, 2 — змеевик, 3 — парозапорный вентиль, 4 — выходной коллектор перегретого пара, 5 —регулятор перегрева (пароохладитель), 6 — камеры

Пароперегреватели котлов на давление 1,4 и 2,4 МПа (14 и 24 кгс/см2) выполняют одноходовыми (рис. 9.10 а), а на давление 3,9 МПа (39 кгс/см2) — двухходовыми (рис. 9.10 б).

§

Дренажные трубопроводы котельной относятся к вспомогательным трубопроводам и предназначены для удаления конденсата из паропроводов. Конденсат в паропроводах накапливается в результате охлаждения пара. Наибольшее охлаждение пара происходит при прогреве и включении холодного паропровода. В это время и необходимо обеспечить усиленный отвод конденсата из него, чтобы не произошло накопления значительной массы конденсата в трубопроводе. При скорости движения пара в паропроводе примерно 20…40 м/с для насыщенного пара и 60…80 м/с для перегретого капли воды, находящиеся в нем во взвешенном состоянии, двигаясь вместе с паром на большой скорости, не могут менять направление своего движения так же быстро, как пар, по причине большой разности их плотностей, т.е. капли воды в момент изменения направления движения пароводяного потока по инерции будут двигаться прямолинейно. Это приводит к гидравлическим ударам, так как в паропроводе есть ряд колен и закруглений, задвижек и вентилей, о которые вода неизбежно ударяется как о препятствия. В зависимости от количества воды в паре такие гидравлические удары могут быть весьма большой силы и вызвать разрушение паропровода. Особенно опасно скопление воды в главных паропроводах, так как потоком пара она может быть заброшена в паровую турбину, что приведет к аварии.

Котел Е-1,0-0,9Г, Е-1/9Г, Е-1-9Г ЗПК "Энергетик"

Рис. 10.3. Конденсационный горшок с открытым поплавком:

1-игольчатый клапан; 2-обратный клапан (часто отсутствует); 3-вентиль (кран для спуска конденсата); 4-корпус горшка; 5-открытый поплавок; 6-шпиндель поплавка; 7-направляющая трубка; => — движение конденсата.

Во избежание таких явлений паропроводы оборудуют соответствующими дренажными устройствами, как временными (пусковыми), так и постоянными (непрерывно действующими). Временное дренажное устройство служит для удаления конденсата из паропровода во время его прогрева. Такое дренажное устройство котельной представляет собой самостоятельный трубопровод, который при нормальной работе паропровода отключен. Постоянное дренажное устройство предназначено для непрерывного отвода конденсата из паропровода (в том числе его тупиковых участков), находящегося под давлением пара, что осуществляется посредством автоматических конденсатоотводчиков (конденсационных горшков).

Постоянный дренаж трубопровода проводится в нижних точках каждого отключаемого задвижками участка паропровода и в нижних точках изгибов паропроводов. В верхних точках паропроводов должны быть установлены краны (воздушники) для отвода воздуха из трубопровода. Для лучшего отвода конденсата горизонтальные участки трубопровода должны иметь уклон не менее 0,004 в сторону движения пара.

Для продувки при прогреве паропровод снабжается штуцером с вентилем, а при давлении свыше 2,2 МПа — штуцером и двумя вентилями — запорным и регулировочным (дренажным).

На рис. 10.3 представлен конденсационный горшок с открытым поплавком. Принцип его работы основан на следующем. Поступающий в горшок конденсат накапливается в открытом поплавке 5 и силой тяжести способствует его погружению. В этом случае связанный с поплавком шпинделем 6 игольчатый клапан 1 открывает отверстие в крышке горшка, и вода из поплавка через направляющую трубку 7 и это отверстие выливается наружу в дренажную линию, а поплавок всплывает и игольчатый клапан закрывает отверстие. При эксплуатации данного устройства нужно следить за тем, чтобы клапан автоматического конденсатоотводчика не пропускал пар, так как это ведет к потерям теплоты.

Проверка нормальной работы конденсационного горшка проводится путем периодического открывания вентиля 3 (кран для спуска конденсата). Работу конденсационного горшка можно контролировать на слух — при нормальной работе внутри горшка слышится характерный шум, а если клапанное отверстие забивается накипью или окалиной или если подвижные части устройства «заело», то уровень шума в нем либо снижен, либо шум отсутствует. Работу конденсационного горшка можно оценить и по нагреву дренажной трубы: если труба горячая, то конденсационный горшок работает нормально.

Лекция 8

§

Коэффициент избытка воздуха в топке αт принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. Избыток воздуха, по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата, увеличивается. Это вызвано тем, что для котлов, работающих под разрежением, давление продуктов сгорания в топке и газоходах меньше барометрического давления окружающего воздуха. Поэтому через обмуровку происходит присос атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 20…30 °С, а значения присосов воздуха – по нормативным данным.

Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывают путем прибавления к αт соответствующих присосов воздуха Δα, а в результате такого суммирования имеем – Σ Δα.

Присосы воздуха Δα для каждого элемента котла равны:

• 0,05 – для первого конвективного пучка (газохода), фестона (с камерой догорания), пароперегревателя, воздухоподогревателя;

• 0,1 – для второго конвективного пучка (газохода), конвективной шахты, чугунного и стального экономайзера с обшивкой;

• 0,15…0,2 – для чугунного экономайзера без обшивки.

Теоретические объемы воздуха V0, трехатомных газов VRO2, азота V0N2, водяных паров V 0H2O, м33 или м3/кг, выбирают из [5, табл. 2.8 или 2.9] для соответствующего вида топлива. Средний коэффициент избытка воздуха αср для каждой поверхности нагрева определяют как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до αи после αгазохода. Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводят в таблицы. Расчеты выполняют на 1 м3 природного газа или на 1 кг жидкого топлива.

Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагревапри действительных коэффициентах избытка воздуха, когда α > 1. Причем расчет производят для всеговозможного диапазона температур топочных газов и соответствующей поверхности нагрева 100…2000°С.

Вначале вычисляют энтальпию газов – трехатомных, азота, водяных паров и воздуха, при соответствующей температуре в топке, фестоне и конвективном пучке для водогрейного котла или топке, газоходе и водяном экономайзере для парового котла.

При расчете для каждой поверхности нагрева рекомендуется определять значения энтальпий лишь в пределах, немного превышающих реально возможные температуры. Температуру топочных газов, °С, задают в диапазонах: для топки и камеры догорания – 800…2000, фестона – 800…1100, пароперегревателя – 600…1000, конвективных пучков (газоходов) – 200…900, водяного экономайзера и воздухоподогревателя – 100…300.

Энтальпию трехатомных газов IRO2, азота I0N2, водяных паров I0H2O, избыточного воздуха ΔIв, вычисляют по формулам:

IRO2 =VRO2 · (cϑ)RO2;

I0N2= V0N2 · (cϑ)N2;

I0H2O = V0H2O· (cϑ)H2O;

ΔIв = (α i −1) ·V0 · (cϑ)в,

где V0, VRO2, V0N2, V0H2O – теоретические объемы соответственно воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, м33 или м3/кг; (сϑ)RO2, (cϑ)N2, (cϑ)H2O, (cϑ)в – энтальпии 1 м3 трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха, кДж/м3, кДж/кг.

Общую энтальпию продуктов сгорания Iг (последний столбец) при соответствующих температуре и коэффициенте избытка воздуха вычисляют суммированием числовых значений по горизонтали:

Iг= IRO2 I0N2 I0H2O ΔIв.

По расчетным данным, на миллиметровой бумаге, в удобном для прочтения масштабе, строят диаграмму I – ϑ продуктов сгорания. Построенная диаграмма I – ϑ, для продуктов сгорания данного вида топлива позволяет в последующих расчетах по температуре топочных газов определять их энтальпию или, наоборот, по энтальпии продуктов сгорания – их температуру.

§

Конвективные поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов играют важную роль в процессе получения пара или горячей воды. В паровых котлах – это кипятильные трубы, расположенные в газоходах, трубы пароперегревателя и водяного экономайзера, а в водогрейных котлах – трубы фестона и конвективного пучка (шахты).

Продукты сгорания, проходя по газовому тракту котла, передают теплоту наружной поверхности труб за счет конвекции и лучеиспускания, затем это же количество теплоты проходит через металлическую стенку, после чего теплота от внутренней поверхности труб передается воде и пару. Эффективность работы конвективных поверхностей нагрева зависит от интенсивности теплопередачи – передачи теплоты от продуктов сгорания к воде и пару через разделяющую стенку.

При расчете используются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса, а расчет выполняется для 1 кг жидкого топлива или 1 м3 газа при нормальных условиях. Для парового котельного агрегата расчет выполняется для каждого (или общего) газохода, а в водогрейном котле – вначале для фестона, а затем для конвективного пучка шахты в следующей последовательности.

1. Определяют конструктивные характеристики: площади поверхности нагрева, живое сечение для прохода газов, шаг труб и рядов, диаметр труб и др.

2. Предварительно, если известно по паспортным характеристикам котла (табл. П2 [5]), принимают значение температуры топочных газов после рассчитываемой поверхности нагрева. Если таких данных нет, то согласно условиям работы котла, задают произвольно два значения температур топочных газов ϑ1′′ и ϑ2′′ , которые вероятнее всего могут оказаться после рассчитываемой поверхности нагрева, а расчеты вести параллельно. Например, после второго газохода парового котла (ДКВР или ДЕ) можно задать ϑ1′′ = 200 °С и ϑ2′′ = 250 °С.

3. Согласно уравнению теплового баланса, определяют количество теплоты Qб, передаваемое от продуктов сгорания к теплоносителю через конвективную поверхность нагрева, а именно: в кипятильном пучке парового котла – Qк, в фестоне – Qф, в конвективном пучке или шахте водогрейного котла – Qш. Затем вычисляют среднюю температуру воды (для водогрейного котла), средний температурный напор Δt и подсчитывают среднюю скорость продуктов сгорания.

4. По номограммам графоаналитическим методом определяют коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, после чего вычисляют коэффициент теплопередачи и тепловосприятие поверхностью нагрева – Qт.

5. Если полученные из уравнения теплообмена значения тепловосприятия Qт отличаются от определенного по уравнению баланса Qб (Qк, Qф или Qш), т.е. при невязке расчета Δ менее 2 %, расчет поверхности нагрева считается законченным, а предварительно заданное значение температуры на выходе из конвективной поверхности нагрева (газохода, фестона, шахты) и является истинной температурой для расчета последующих поверхностей нагрева.

При расхождении значений Qт и Qб (Qт и Qк, Qт и Qф, Qт и Qш), т.е. при невязке расчета Δ более 2 % (что встречается чаще всего), задают новое значение температуры газов за поверхностью нагрева, причем температуру принимают в большую сторону при плюсовой ( ) невязке и в меньшую сторону при минусовой (−) невязке, и вновь повторяют расчет.

6. Для ускорения расчета возможно использование графо-аналитического метода. Графическую интерполяцию производят для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева по принятым предварительно двум значениям температур ϑ1′′ и ϑ2′′ и полученным по результатам расчета двум значениям Qт и Qб (Qт и Qк, Qт и Qф, Qт и Qш).

Для этого на миллиметровой бумаге выстраивают четыре точки Qт= f 1′′, ϑ2′′) и Qб= f 1′′, ϑ2′′). Точка пересечения прямых линий Qт и Qб укажет истинную или расчетную температуру топочных дымовых газов за поверхностью нагрева – ϑр′′. Причем, если ϑр′′ отличается от одного из принятых предварительно значений ϑ1′′ и ϑ2′′ менее чем на 50 °С, то для завершения расчета необходимо по истинной ϑр′′ повторно определить только средний температурный напор Δt и тепловосприятие Qт, сохранив при этом прежний коэффициент теплопередачи K, после чего уточнить невязку расчета Δ, которая должна быть менее 2 %. При расхождении температур более 50 °С требуется заново, для найденной температуры ϑ р′′ , определить коэффициент теплопередачи K, тепловосприятие поверхностью нагрева Qт и проверить невязку расчета.

Расчеты конвективных поверхностей нагрева сводят в таблицы для парового котла или для водогрейного котла.

Устройство котла газ мазут е 1-9

Паровой котел газ мазут Е-1-9 серии Е – стальной двух барабанный вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией с экранированной топочной камерой и конвективным пучком, с ручной топкой паропроизводительностью 1 тонна пара в час с абсолютным давлением пара до 0,9 МПа (9,0 кгс/см2) и температурой на выходе до 170 С, предназначен для работы на газовом топливе низкого и среднего давления, устанавливается в паровых производственных котельных для выработки технологического пара, работает с принудительной подачей питательной воды.

Паровой котел типа Е-1-9 на газе и мазуте состоит из основных узлов – система трубная с барабанами, топочная камера под газовую горелку, натрубная теплоизоляция с каркасом и обшивкой, система питания, система управления.

Барабанный паровой котел Е 1-9 устройствоБарабанный котел Е 1-9 устройство

Трубная система, выполненная в газоплотном исполнении с применением в качестве радиационной поверхности топки цельносварных экранов. Верхний и нижний барабаны, соединены между собой пучком труб, образующих конвективную поверхность нагрева. Боковые топочные экраны, включены в циркуляционный контур котла через боковые коллекторы, которые вварены в барабаны, а также потолочный экран, вваренный в верхний барабан и поперечный фронтовой коллектор, сообщающийся с нижними коллекторами.

Для очистки и осмотра коллекторов на их торцевой части имеются лючки. Доступ во внутреннюю часть барабанов и к трубам конвективного пучка возможен благодаря люкам барабанов. В качестве лаза для осмотра внутренних поверхностей топки используется фронт котла.

На днище верхнего барабана размещены патрубки водоуказательной арматуры и уровнемерной колонки. Датчиком уровня воды в котле служит уровнемерная колонка применяемая в качестве первичного прибора по регулированию уровня и защиты котла.

В верхней части обечайки верхнего барабана установлены штуцера для крепления пружинных предохранительных клапанов, главный пароотводящий штуцер, трубка крепления манометра, труба подвода питательной воды, внутри верхнего барабана смонтированы сепарационное устройство и труба ввода питательной воды.

Трубная система собрана на общей раме.

Обмуровка котла Е 1-9 топливо газ мазут выполнена минераловатными матами, уложенными на штыри, приваренные к мембранам трубной системы. Для крепления теплоизоляции, а также листов декоративной обшивки, на котле устанавливается сварной каркас, изготовленный из уголка.

Система питания газомазутного котла парового Е 1-9 предназначена для заполнения котла водой и подпитки котла во время работы.

Система управления котла предназначена для автоматического управления и защиты котла.

Подача питательной воды производится питательным насосом. В соответствии с ГОСТ для паровых котлов должно быть установлено два насоса, рабочий и резервный. Дренажи и воздушники производят дренирование трубной системы от шлама и удаление скапливающего воздуха.

За котлом устанавливаются 2 предохранительных клапана марки 17с28нж.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий