ТГУ / Конструкции котлов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

А.Т. КУРНОСОВ, Д.Н. КИТАЕВ, А.С. БАБИЧ

КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ И ИХ ТОПОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Учебно-справочное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским советом Воронежского государственного архитектурно-строительного университета в качестве учебно-справочного пособия для студентов, обучающихся по специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Воронеж 2007

УДК 621.1 ББК 31.361 К 934

Курносов А.Т. Конструкции и характеристики теплогенераторов и их топочных устройств [Текст]: учеб.-справочн. пособие для студ. спец.

К934 270109/ А.Т. Курносов, Д.Н. Китаев, А.С. Бабич /. Воронеж. гос. арх.– строит. ун-т. - Воронеж, 2007. –50 с.

Дано описание различных типов теплогенераторов, применяемых в отечественной энергетике.

Приведены данные для выбора, размещения и теплового расчета теплогенераторов и их топочных устройств, необходимые при выполнении курсовых и дипломных проектов по теплогенерирующим установкам.

Пособие предназначено для студентов 3-го и 5-го курсов всех форм обучения специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Ил. 12. Табл. 13. Библиогр.: 5 назв.

Рецензенты: кафедра теоретической и промышленной теплоэнергетики Воронежского государственного технического университета; С.А. Никель, канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная

энергетика» Воронежской государственной технологической академии

Курносов А.Т., Китаев Д.Н., Бабич А.С., 2007

ВГАСУ, 2007

3

ВВЕДЕНИЕ

Программа курса «Теплогенерирующие установки» предусматривает расширение материала ранее существовавшего курса «Котельные установки» за счет добавления ряда разделов, в том числе посвященных конструкциям и характеристикам новейших теплогенераторов. Вместе с тем в настоящее время отсутствуют учебники, обобщающие технические, справочные и исследовательские материалы по новейшим и перспективным теплогенераторам. Чтобы помочь студентам в усвоении дисциплины «Теплогенерирующие установки», и было разработано данное учебно-справочное пособие, представляющее собой обобщение имеющихся в периодической печати разрозненных материалов по указанной теме. Кроме того, данное учебно-справочное пособие поможет студентам при выполнении курсовой работы и курсового проекта по данной дисциплине, а также при дипломном проектировании.

Выпускаемые длительное время парогенераторы серии ДКВР наряду с высокими технико-экономическими показателями имели и существенные недостатки. Основными из них являлись высокая металлоемкость парогенераторов, тяжелая обмуровка, недостаточно полная транспортабельность и значительная длительность монтажа на площадке заказчика.

Поэтому для резкого увеличения степени заводской готовности и существенного снижения металлоемкости были разработаны новые серии котлоагрегатов типа КЕ и ДЕ. В них приняты одинаковые диаметры и толщины стенок труб, коллекторов, барабанов, радиусы гибов и фасоны труб. Поставка осуществляется в собранном виде с обмуровкой и обшивкой, что резко сократило трудозатраты и стоимость монтажных работ на площадке заказчика.

В данном учебно-справочном пособии приведены характеристики и конструкции паровых теплогенераторов типа КЕ, ДЕ и водогрейных КВ-ГМ, ПТВМ и их топочных устройств.

ПАРОВЫЕ КОТЛЫ ТИПА КЕ

Паровые котлы производительностью от 2,5 до 10 т/ч со слоевыми механическими топками предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Основными элементами котлов типа КЕ являются: верхний и нижний барабаны с внутренним диаметром 1000 мм, левый и правый боковые экраны и конвективный пучок, выполненный из труб 51 2,5 мм.

Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками, выполненными из огнеупорного кирпича.

Ширина топочной камеры котлов КЕ-2,5-14С, КЕ-4-14С, КЕ-6,5-14С по осям экранных труб составляет 2270 мм, а котла КЕ-10-14С - 2874 мм.

4

Глубина топочной камеры котлов — в пределах 1690 – 2105 мм. С правой стороны задней стенки топочной камеры имеется окно, через которое продукты сгорания поступают в камеру догорания и далее в конвективный пучок. Пол камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку.

Трубы конвективного пучка, развальцованные в верхнем и нижнем барабанах, установлены с шагом вдоль барабана 90 мм и поперечным шагом 110 мм (за исключением среднего шага, равного 120 мм, и боковых пазух, ширина которых 195—387 мм). Разворот газов в пучке осуществляется в горизонтальной плоскости при помощи шамотной и чугунной перегородок. Особенностью конструкции котлов типа KE является наличие плотных боковых экранов и в области топочной камеры и ограждающих стен в конвективном пучке с шагом 58 мм при трубах 51 2,5 мм. Боковые экраны и крайние боковые ряды труб конвективного пучка объединены общими коллекторами по всей длине котла.

В котлах применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла. Вся пароводяная смесь выходит под уровень воды вверхний барабан, где происходит процесс барботажа пара через слой воды.

Отсепарированный в свободном объеме пар проходит через пароприемный дырчатый лист, установленный на расстоянии 50 мм от верхней образующей барабана, и направляется в паропровод.

Применение плотных экранов позволяет заменить тяжелую обмуровку на боковых стенах котлов натрубной, состоящей из слоя шамотобетона по сетке толщиной 25 мм и нескольких слоев изоляционных плит общей толщиной около 100 мм.

Натрубная обмуровка устанавливается при монтаже и снаружи покрывается металлической обшивкой толщиной 2 мм, привариваемой к каркасу. Обшивка поставляется с завода-изготовителя в виде разрезанных по размеру и упакованных в пакеты листов. Котлы (без решетки и экономайзера) поставляются заказчику одним транспортабельным блоком.

Котлоагрегаты оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках.

Воздух острого дутья вводится в топку через заднюю стенку в зависимости от паропроизводительности котла 5-12 соплами диаметром 20 мм. Сопла

5

установлены на высоте 500 мм от уровня колосникового полотна. Воздух в систему возврата уноса острого дутья подается от высоконапорного вентилятора производительностью 1000 м3/ч и полным напором 380 мм вод. ст.

Вкачестве топочного устройства для сжигания отечественных каменных

ибурых углей к котлам паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч устанавливаются топки с пневмомеханическими забрасывателями и моноблочной ленточной цепной решеткой обратного хода типа ТЛЗМ. Цепные решетки топок ТЛЗМ поставляются заказчику в блочном исполнении после сборки и обкатки на заводе-изготовителе, что существенно повышает их эксплуатационную надежность. Рама решетки служит опорой коллекторов боковых экранов котлов. Котел КЕ-2,5-14С комплектуется топкой с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками (ЗП-РПК).

Основные характеристики котлов типа КЕ приведены в табл. 1

Таблица 1

Технические характеристики котлов типа КЕ

	Параметр		Тип котла
		КЕ-2,5-14С	КЕ-4-14С	КЕ-6,5-14С	КЕ-10-14С
	Паропроизводительность,	2,6	4,0	6,5	10,0
	т/ ч
	Давление, кгс/см2	14,24	14,24	14,24	14,24
	Температура пара, °С:
	насыщенного	194	194	194	194
	перегретого	225	225	225	225
	Площадь поверхностей
	нагрева, м2:
	радиационной	19	20,5	24,8	30,3
	конвективной	62	94	149	214
	КПД при сжигании каменных	81-83	81-83	81-83	81-83
	углей, %
	Тип топочного устройства	ЗП-РПК-2-	ТЛЗМ-	ТЛЗМ-	ТЛЗМ-
		1800/1552	1870/2400	1870/3000	2700/3000
	Площадь зеркала горения, м2	2,75	3,3	4,4	6,4
	Габаритные размеры (с пло-
	щадками и лестницами), м:
	длина	5,1	6,4	7,7	8,5
	ширина	4,5	4,5	4,5	4,5
	высота	4,15	4,15	4,15	4,15

6

Окончание табл. 1

	Параметр		Тип котла
		КЕ-2,5-14С	КЕ-4-14С	КЕ-6,5-14С	КЕ-10-14С
	Конструктивные размеры, мм:
	L1	-	2400	3000	3000
	L2	-	6900	7940	8350
	L3	-	4345	5550	6335
	L4	-	195	195	387
	L5	-	880	880	990
	L6	-	2580	2580	3185
	L7	-	4640	4640	16668
	Число рядов труб, n, шт		8	8	9
	Масса котельного металла, кг	5 058	5654	8753	10695
	Масса прочего металла, кг	4759	4552	4936	5973
	Масса в объеме заводской
	поставки, кг	9817	11335	13 946	14670

За котельными агрегатами в случае сжигания каменных углей устанавливаются водяные экономайзеры, а при сжигании высоковлажных бурых углей – трубчатые воздухоподогреватели.

В табл. 2 дана комплектация котлов для каменных и бурых углей с приведенной влажностью до Wпр = 8. Для бурых углей с большей влажностью вместо экономайзеров за котлами рекомендуется устанавливать воздухонагреватели.

						Таблица 2
		Комплектация котлов для каменных и бурых углей
	Тип котла	Питательный		Дутьевой	Топка	Золоуловитель
			Дымосос			(батарейные
		экономайзер		вентилятор
						циклоны)
	КЕ-2,5-14С	ЭП2-94	ДН-9-	ВДН-8	ЗП-РПК-2-	Ц-2 2-400
			1000		1,800/1,525
	КЕ-4,0-14С	ЭП2-142	ДН-	ВДН-8	ТЛЗМ-1,87/2, 4	Ц-2 2-500
			9 1500
	KE-6,5-l4С	ЭП2-236	ДН-11,2-	ВДН-8	ТЛЗМ-1,87/3, 0	БЦ-2-4 (3+2)
			1000
	КЕ-10-14С	ЭП2-330	ДН-12,5	ВДН-9	ТЛЗМ-2,7/3, 0	БЦ-2-5 (4+2)

Серия паровых котлов со слоевыми топками производительностью от 2,5 до 10 т/ч разработана Научно-производственным объединением по исследованию и конструированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова совместно с Бийским котельным заводом (БиКЗ), а слоевые механические

7

топки с моноблочной цепной решеткой для котлов производительностью от 4 до 10 т/ч - совместно с Кусинским машиностроительным заводом (КМЗ).

Котел производительностью 25 т/ч предназначен для производства насыщенного или перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла шириной 2730 мм полностью экранирована (степень экранирования Нл/Fст 0,8) трубами 51 2,5 мм. Трубы всех экранов приварены к верхним и нижним камерам 219 8 мм. Топочная камера по глубине разделена на два объемных блока. Каждый из боковых экранов (правый и левый) переднего и заднего топочных блоков образует самостоятельный циркуляционный контур. Верхние камеры боковых экранов в целях увеличения проходного сечения на входе в пучок расположены асимметрично относительно оси котла. Шаг труб боковых экранов – 55 мм, шаг труб фронтового и заднего экранов – 75 мм. Трубы заднего экрана выделяют из топочного объема камеру догорания. На наклонном участке труб уложен слой огнеупорного кирпича толщиной 65 мм. Объем топочной камеры – 61,67м3.

Для улучшения циркуляционных характеристик фронтового экрана на нем устанавливаются три рециркуляционные трубы 89 4 мм. Площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева – 92,10 м2. Третьим поставочным блоком котла является блок конвективного пучка с двумя барабанами (верхним и нижним) внутренним диаметром 1000 мм. Длина верхнего барабана 7000 мм, нижнего – 5500 мм. Толщина стенки барабана котлов с рабочим давлением 14 кгс/см2 – 13 мм, материал - сталь 16ГС. Ширина конвективного пучка по осям крайних труб - 2320 мм. В таком пучке отсутствуют пазухи для размещения пароперегревателя, что существенно улучшает омывание конвективного пучка.Конвективный пучок (за исключением наружных боковых рядов) набирается из тех же фасонов труб, что и пучки котлов ДКВр. Поперечный шаг труб в пучке составляет 110 мм, продольный – 95 мм. Площадь поверхности нагрева конвективного пучка равна 417, 8 м2.

Первые три ряда труб на входе в пучок имеют шахматное расположение с поперечным шагом S = 220 мм. Удвоение величины шага по сравнению c остальными рядами позволяет увеличить проходное сечение на входе в пучок, частично перекрытое потолком топочной камеры.

У котлов, вырабатывающих перегретый пар, за пятью первыми рядами труб пучка вместо испарительных труб устанавливается пароперегреватель из труб 32 3 мм с камерами размером 159 6 мм. Средний поперечный шаг труб пароперегревателя-70 мм, средний продольный шаг пароперегревателя - 75 мм.Сепарационное устройство располагается в верхнем барабане и состоит из отбойных щитов и козырьков, осушающих пар. Окончательно очищается пар от влаги горизонтальным жалюзийным сепаратором, состоящим из 17 пакетов жалюзи, расположенных на расстоянии 300 мм от среднего уровня воды в барабане. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается размещенным над сепаратором дырчатым листом с отверстиями 8 мм.

8

Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м2, обеспечивающего подогрев воздуха до 145°С, и установленного следом за ним по ходу газов чугунного экономайзера с поверхностью нагрева 646 м2. Для сжигания каменных и бурых углей под котлом устанавливается механическая топка ТЧЗ-2,7/5,6, которая состоит из чешуйчатой цепной решетки обратного хода шириной 2,7 м и расстоянием между валами 5,6 м и двух пневматических забрасывателей с пластинчатым питателем ЗП-600. Активная площадь зеркала горения равна 13, 4 м2. Решетка приводится в движение при помощи привода ПТ-1200, обеспечивающего 8 ступеней регулирования скорости движения в пределах 2,8 – 17,6 м/ч. Дутьевой короб под решеткой разделен на четыре воздушные зоны. Подача воздуха регулируется при помощи поворотных заслонок на воздуховодах. Котельная установка оборудована системой возврата уноса и острого дутья. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в четырех зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов по прямым трубам 76 мм через заднюю стенку. Восемь сопл острого дутья 29 мм расположены в задней стенке топки на высоте 1400 мм от решетки. Воздух в систему острого дутья и возврата уноса подается от высоконапорного вентилятора производительностью 2000 м3/ч и полным напором 380 кг/м2.

Котельная установка комплектуется вентилятором ВДН-12,5 с электродвигателем АО2-91-6 мощностью 55 кВт с частотой вращения 1000 об/мин и дымососом ДН-15 с электродвигателем АО2-92-6 мощностью 75 кВт с частотой вращения 1000 об/мин. Для очистки дымовых газов применяется золоуловитель БЦ- 2 6 7. Паровой котел типа КЕ-25-14С разработан Научно-производственным объединением по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова и Бийским котельным заводом. Техническая характеристика котла КЕ-25-14С с топочным устройством ТЧЗ-2700/5600 представлена в табл.3. На рис. 1-5 представлены чертежи котлов типа КЕ.

	Таблица 3
Техническая характеристика котла КЕ-25-14С
Параметр	Значение
Паропроизводительность, т/ч	25
Давление, кгс/см2	14
Температура насыщенного (перегретого) пара, °С	194 (250)
Площадь поверхностей нагрева, м2:
радиационной	91,5
конвективной	418
КПД (при сжигании каменных углей), %	87
Площадь зеркала горения, м2	13,4
Габаритные размеры, м:	13,6
длина
ширина	6,0
высота о пола до оси верхнего барабана	6,0
Масса в объеме заводской поставки, кг	39212

9

Рис. 1. Паровой котел типа КЕ-2,5-14С

10

Рис. 1(окончание). Паровой котел типа КЕ-2,5-14С