7-39стр. 1 Технологическая часть

39

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Характеристика котлоагрегата

Реконструированный котел Е-50-1.4-225ГМ состоит из следующих основных частей:

- топочная камера с горелками;

- опускной газоход;

- барабан с сепарационными устройствами, опускной и пароотводящих системой;

- испарительные ширмы;

- пароперегреватель;

- экономайзер;

- обмуровка и изоляция;

- помосты и лестницы;

- портал котла;

- опоры котла;

- комплект запорной и регулирующей арматуры;

- КИП.

Котел служит для производства перегретого пара. Таким образом, в котле происходит нагрев воды, ее испарение и перегрев пара.

Теплоносителем являются продукты сгорания коксового газа.

Продольный и поперечный разрезы котла приведены на чертежах ПД 7.05020201.21 01 и ПД 7.05020201.21 02.

Горение топлива происходит в вертикальной топочной камере прямоугольной формы, образованной экранными трубами. Верхние и нижние концы труб сварены в сборные коллекторы, трубы по всей длине сварены между собой полосами. На фронтовой стене топки расположены горелки, в которых сжигается коксовый газ.

В обогреваемых дымовыми газами трубах, которые образуют топку и боковые стены конвективной шахты, происходит образование насыщенного водяного пара. Пароводяная смесь поступает в верхние коллекторы, а из них по пароотводящим трубам - в барабан паросборник. Пароводяная смесь образуется также в трубах испарительных ширм, откуда поступает в верхний коллектор и сборный коллектор, а затем - во вспомогательный коллектор, из которого поступает в выносные сепараторы-циклоны. К барабану присоединены опускные стояки, которые не обогреваются, а к циклонам – не обогреваемые опускные трубы, по которым вода поступает в нижние коллекторы экранов и в нижний раздающий коллектор ширмового пучка.

В образованных таким средством замкнутых контурах происходит естественная циркуляция, благодаря разнице в удельных весах воды в опускных трубах (стояках) и пароводяной смеси в обогреваемых трубах.

В барабане и выносных циклонах происходит отделение пара от воды, затем пара направляется в пароперегреватель, где перегревается. С пароперегревателя пара направляется потребителю.

Питательная вода подогревается в экономайзере и поступает в барабан, из которого часть воды поступает в выносные циклоны [1].

Котлоагрегат представляет собой вертикальную трехходовую конструкцию, состоящую из: топки, горизонтального газохода, в котором расположены испарительные ширмы, опускного газохода, в котором расположен пароперегреватель и подъемного газохода, в котором расположен экономайзер [2].

Движение дымовых газов по трактам котлоагрегата осуществляется за счет работы дымососа типа ДН-19. Подача воздуха на горелки происходит дутьевым вентилятором типа ВДН-17. Регулирование производительности дымососа и дутьевого вентилятора производится либо путем изменения частоты вращения их электродвигателей с помощью специальной системы регулирования (РЕН), или с помощью направляющих аппаратов дымососа и вентилятора.

Для уменьшения вредных выбросов с уходящими газами, котел оборудован системой рециркуляции дымовых газов, которая осуществляется с помощью дымососа рециркуляции типа ДН-12.5 [1].

Все трубопроводы котла, находящихся снаружи, покрыты тепловой изоляцией.

Топочную камеру образуют газоплотные (мембранные) экраны - фронтовой, задний и боковые, состоящие из труб диаметром 57x5 мм, расположенных с шагом 75 мм.

Ширина топочной камеры - 4550 мм, глубина - 4500 мм. Каждый из боковых экранов состоит из двух блоков по глубине топки, сваренных в соответствии с 40 и 20 труб. Каждый из этих блоков состоит из плоской (не гнутой) мембранной панели, приваренной к коллекторам диаметром 219 мм.

Блок, состоящий из 40 труб, секционированных по ширине на две равные части (по 20 труб) и включает два верхних и два нижних коллекторы диаметром 219 мм.

Фронтовой экран топочной камеры образует фронтовую стойку, половину пода и часть потолка. Угол наклона пода - 10 град., Потолки - 15 град. Под закрыт шамотным кирпичом, на вертикальном участке фронтового экрана является разведение для горелок. Фронтовой экран складывается одним блоком из 40 труб, секционированных по ширине на две равные части, и одним блоком с 20 труб.

Задний экран образует заднюю стенку топки, которая является общей с опускным дымоходом. Поставка и секционирования заднего экрана происходит аналогично фронтовому экрана.

Поперечный шаг фестона составляет 225 мм, продольный - 150 мм. На боковых экранах устанавливаются два лазы диаметром 540 мм и 8 смотровых окон.

В топочной камере также и дополнительные люки для проведения измерений.

Углы топочной камеры уплотнены проставками, приваренными к крайним труб смежных экранов.

На фронтовой стене установлены 2 газовых горелки конструкции "Укрэнергочермет".

На поде топки между нижними отогнутыми участками фронтового и заднего экранов в обмуровки есть два отверстия для удаления стоков после обмывки экранов.

В горизонтальном газоходе с шагом 150 мм расположены 30 испарительных ширм. Каждая ширма образована 15-й П-образными трубами диаметром 38x3 мм, расположенными с шагом 60 мм. Нижние концы этих труб присоединены к вертикальным коллекторов диаметром 108x8 мм, а верхние - в горизонтальных коллекторов диаметром 133x8 мм.

Нижние концы коллекторов диаметром 108x8 мм приварены к распределительному коллектору диаметром 219x16 мм, а верхние, также как и конце коллекторов диаметром 133x8 мм - коллектора диаметром 426x15 мм. Вертикальные коллекторы, так же как и горизонтальные, сваренные между собой полосами. Внутри каждого вертикального коллектора вдоль его размещена гнутая перегородка, обращенная выпуклостью в сторону газохода, концы которой примыкают к тем образующих коллекторов, против которых снаружи приварены полосы.

Таким образом, в каждом из вертикальных коллекторов образуются два канала, один из которых, обращенный в сторону газохода, является подъемным, а второй - рециркуляционный. Выступающие за пределы газохода конце коллекторов диаметром

219х16 мм и диаметром 426х15 мм соединены циркуляционными трубами (по одной трубе с каждого конца).

Пароводяная смесь отводится из каждого горизонтального коллектора одной трубой диаметром 89x4 мм в дополнительный коллектор диаметром 219x16 мм, расположенный над коллектором диаметром 426х15 мм.

С коллектора диаметром 426х15 мм пароводяная смесь также отводится в то же дополнительный коллектор четырьмя трубами диаметром 159x7 мм, расположенными по две трубы на концевых участках коллекторов. Из дополнительного коллектора трубами диаметром 159x7 мм пароводяная смесь отводится в три выносные циклоны диаметром 426х15 мм (по две трубы на один циклон).

Котлова вода подводится к распределительному коллектору диаметром 219х16 мм по опускных трубах диаметром 133x5 мм с выносных циклонов (по две трубы с каждой циклона) [2].

Насыщенный пар из барабана двумя трубами диаметром 159х7 мм направляется в нижней (входной) коллектор пароперегревателя. Пройдя по змеевиках, пар поступает в выходной коллектор пароперегревателя, из которого выходит в паропровод котла. В выходном коллекторе является змеевики, по которым проходит часть питательной воды. Таким средство выходной коллектор пароперегревателя одновременно является и пароохладители, предназначенным для регулирования температуры перегретого пара (путем изменения расхода питательной воды через пароохладители).

Пароперегреватель - змейовиковий, выполнен из труб диаметром 38x3 мм (сталь 20). Змеевики (88 шт.) Расположены с поперечным шагом 100 мм перпендикулярно фронту котла. Расположение труб - коридорная, шаг в продольном направлении равна 75 мм. Змеевики скомпонованы в три пакета: нижний, средний и верхний. Диаметр нижнего (входящего) коллектора 273x10 мм. Диаметр верхнего (выходного) коллектора-пароохладители 273x10 мм. К торцу этого коллектора подключена главная паровая задвижка котла.

Пакеты пароперегревателя крепятся к заднему экрана топки и заднего экрана опускного газохода.

Вода от узлов питания котла поступает в нижнего коллектора диаметром 219х16 мм заднего в экрана опускного газохода, что является економайзерною поверхностью, поднимается по трубам этого экрана и из верхнего коллектора диаметром 219x16 мм перебрасывается во входной (верхний) коллектор экономайзера трубой диаметром 89 мм, опускается по 36-ти змеевиках в нижний коллектор экономайзера. Из исходного (нижнего) коллектора экономайзера питательная вода сначала одной трубой диаметром 108 мм, а затем четырьмя трубами диаметром 57 мм поступает в барабан на фронтовую жалюзийные-дроссельную стенку.

Задний экран конвективной шахты представляет собой мембранную панель, состоящая из 44 труб диаметром 57x5 мм, расположенных с шагом 100 мм и приваренных к верхнему и нижнему коллекторов диаметром 219x16 мм. Поставляется двумя блоками. Коллекторы блоков свариваются между собой при монтаже.

Экономайзер расположен в подъемной конвективной шахте. Змеевики экономайзера выполнены из труб диаметром 32x3 мм и расположены параллельно фронту котла. Змеевики приварены к одному входному и одного выходного коллектора диаметром 219х 16 мм, также расположенного в газоходе.

Продольный шаг труб равна 60 мм, поперечный - 80 мм. По высоте газохода экономайзер состоит из трех блоков.

Каждый боковой экран опускного газохода (левый и правый) представляет собой мембранную панель, состоящая из 20 труб диаметром 57x5 мм с шагом 75 мм, приваренную к верхнему и нижнему коллекторов диаметром 219х 16 мм и поставляется одним блоком.

Боковые экраны являются выпарными поверхностями нагрева.

Все экраны котла, кроме заднего экрана опускного газохода (включенного в тракта экономайзера), представляют собой циркуляционные контуры, в которых осуществляется естественная циркуляция.

Экраны разделены на самостоятельные контуры, каждый из которых состоит из 20 труб диаметром 57х5 мм, присоединенных к верхнему коллектора диаметром 219х13 мм и до нижнего коллектора диаметром 219х16 мм.

Роль паросборник выполняет барабан (диаметром 1550x22 мм), к которому присоединяются водоспускные трубы-стояки и пароотводящих трубы всех циркуляционных испарительных поверхностей нагрева, кроме испарительных ширм, что присоединяются к трем выносных циклонов диаметром 426 мм.

Питание испарительных поверхностей нагрева, подключенных к барабану, осуществляется с помощью двух вертикальных стоек диаметром 325 мм. Во котлом стойки объединены горизонтально расположенной трубой диаметром 273x10 мм. От стояков и упомянутой трубы в нижних коллекторов испарительных поверхностей нагрева отходят трубы диаметром 89x4 мм, по которым Котлова вода подводится к нижним коллекторам циркуляционных контуров.

Питание циклонов водой осуществляется трубами диаметром 89 мм (одна труба на циклон) от полукольца из труб диаметром 108 мм, подключенных к барабану.

Пароотводящая система всех контуров экранов выполнена из труб диаметром 108x4.5 мм.

Для уменьшения непрерывной продувки на котле принята двухходовая схема испарения. Непрерывная продувка осуществляется с выносных циклонов. Сепарационные устройства первой степени испарения размещены в барабане, а как устройство второй степени используются три выносных циклоны [1].

Внутришньобарабанни сепарационные устройства предназначены:

- Для отделения образовавшихся паров в испарительных поверхностях нагрева, от масс воды, циркулирующей с этой парой;

- Для очистки пара от капельной влаги;

- Для равномерной раздачи питательной воды и пара по длине барабана [2].

Пароводяная смесь из фронтового, заднего, боковых топочных экранов и боковых экранов опускного газохода подводится в предвключений объем первичных сепарационных устройств, в качестве которых используется двусторонняя вертикальная жалюзийные-дроссельная стенка.

Для обеспечения возможности осмотра внутренней поверхности барабана крепления блоков жалюзийные-дроссельной стенки выполнены с помощью специальных клиньев.

Пар первой ступени испарения через блоки жалюзийные-дроссельной стенки поступает в паровой объем барабана. Пара второй степени испарения с выносных циклонов, к которым подключены испарительные ширмы поступает в паровое пространство барабана и смешивается с паром первой степени испарения (в пароотводящих трубе среднего циклона котла установлена ​​дроссельная шайба с диаметром отверстия 110 мм для снижения уровня воды в циклоне).

Окончательная очистка пара происходит во вторичных сепарационных устройствах, в качестве которых используется горизонтальный жалюзийный сепаратор в сочетании с рыхлой письмом. Отсепарированное в горизонтальном сепараторе влага под действием собственного веса падает в водяной объем барабана.

Над опускающимися трубами-стойками установлены специальные успокаивающие решетки для предотвращения воронкообразования потоков котловой воды и захвата пары потоком воды в опускные стойки.

Все экраны топки и опускного газохода сварены между собой по углам, образуют цельносварную коробку.

Для придания твердости коробку снаружи охватывают четыре яруса бандажей-поясов жесткости, которые представляют собой двутавровые балки, присоединенные к экранам таким образом, что экраны имеют возможность свободно перемещаться по балок.

Средние точки экранных стенок котла жестко присоединены к двутавра поясов жесткости, образуя «мертвые точки» экранов. Таким образом, экранная коробка расширяется вдоль поясов жесткости в разные стороны от «мертвых точек».

Котел (цельносварная коробка с поверхностями нагрева) опирается на портал с помощью опор скольжения, установленных под коллекторами боковых и задних экранов котла, а также под вертикальными участками фронтового и заднего экранов топки.

На металлоконструкциях помостов и лестниц устанавливаются монтажные опоры барабана позволяют выставить барабан для приварки стоек. Выносные циклоны опираются на коробку котла. Котел оборудован системой помостов, лестниц и площадок, обеспечивающих доступ к лазов, люков, горелок и других мест, требующих наблюдения и обслуживания.

В качестве теплоизоляционного материала экранных поверхностей котла применяются маты из минеральной ваты. Изоляция на стенках котла содержится штырями, выполненными с кромки диаметром 10 мм с резьбой, на которые навешивается сетка, после чего на штырь накручивается гайка с шайбой. При этом происходит уплотнение мата в заданной толщины изоляционного слоя (140 - 150 мм).

Наружной облицовкой изоляционного слоя является слой асбестовой штукатурки на жидком стекле толщиной 15 мм. Амбразуры горелок выполнены из огнеупорного кирпича. Изоляция потолка выполняется так же, как и изоляция вертикальных стен.

Отверстия под люки, лазы, проход труб через экранные поверхности забиты шамот-бетоном.

Во топки заложен в один слой огнеупорным кирпичом. Перед включением котла амбразуры лазов топки закладываются в один слой огнеупорным кирпичом (без раствора). Изоляция экономайзера щитовая [1].

Краткая техническая характеристика реконструированного котла и его вспомогательного оборудования приведена в таблице 1.1.

На паровых котлах, у которых первая (по ходу воды) часть поверхности нагрева отключается во время растопки или остановки котла от остальной поверхности нагрева запорными органами, необходимость установления, количество и размеры предохранительных клапанов для первой части определяются предприятием - изготовителем котла.

В качестве предохранительных устройств допускается использовать:

- пружинные предохранительные клапаны прямого действия;

- импульсные предохранительные устройства (ИПУ), состоящие из импульсного клапана (ИК) и главного предохранительного клапана (ГПК).

Использование других защитных устройств допускается после согласования с Госнадзорохрантруда Украины.

Паровые котлы независимо от типа и паропроизводительности должны быть оборудованы автоматическими регуляторами питания; это требование не распространяется на котлы-бойлеры, у которых отбор пара на сторону, за бойлером, не превышает 2 т / ч [2].

Таблица 1.1 - Краткая техническая характеристика реконструированного котла и вспомогательного оборудования

Наименование величины	Значение величины	Примечание
1	2	3
Котел
Тип котла	Е-50-1.4-225
Паропроизводительность котла, т/год	55
Допустимое избыточное давление пара в барабане котла, МПа	1.5
Давление перегретого пара на выходе из котла, МПа	Не больше 1.4
Температура питательной воды, °С	130-140
Температура (номинальная) перегретого пара,°С	300	При работе ту­рбин
Площадь поверхности нагрева котла: экранов, м^2 ширмового пучка, м^2 пароперегревателя, м^2 водяного экономайзера, м^2	148.5 214.9 308.86 632.33
Горелки котла
Тип горелки	Турбулентная
Количество горелок на котел, шт.	2
Диаметр отверстий для коксового газа, мм	40
Количество отверстий для коксового газа, шт.	14	По 7 шт. в два ряда
Производительность коксового газа горелкой м^3/ч.	4100	В нормальных условиях
Давление газа перед горелкой, кПа	до 5
Дымосос
Тип	ДН-19

Продолжение таблицы 1.1

1	2	3
Производительность, м / ч.	90000
Полное давление, кПа	2.5	При t=200 °С
Мощность электродвигателя, кВт	132
Синхронная частота вращения, об/мин.	750
Дутьевой вентилятор
Тип	ВДН-17
Производительность, м/ч.	60000
Полное давление, кПа	4	При t=30 °С
Мощность электродвигателя, кВт	160
Синхронная частота вращения, об/мин.	1000
Дымосос рециркуляции
Тип	ДН-12.5
Производительность, м/ч.	20000
Полное давление, кПа	2.5
Мощность электродвигателя, кВт	75
Синхронная частота вращения, об/мин.	1500
Сепараторы непрерывной продувки
Количество на котел, шт.	2
Диаметр, мм	300
Объем, м^3	0.15
Рабочее давление, МПа	0.6

2. Тепловой расчет котла

Расчетные данные:

- паропроизводительность агрегата D, т/ч (кг/с) 55 (15.28);

- давление пара в барабане P_б, МПа 1.6;

- давление пара перед ГПЗ P_п, МПа 1.4;

- температура перегретого пара t_п, °С 300;

- температура питательной води перед экономайзером t_п.в, °С 135;

- температура уходящих газов υ_ух, °С 185;

- топливо коксовый газ.

Для сжигания заданного вида топлива, котлоагрегат имеет камерную топку.

Температура воздуха, подаваемого в горелки - 30о С, то есть воздух не подогревается.

Таблица 1.2 - Расчетные характеристики топлива

Состав газа по объему, %
СН4	N2	Н2S	О2	CO	Н2	С2H6
24.5	3.0	2.4	1.0	6.3	59.8	3.0

Низшая теплота сгорания сухого газа =16970 кДж/м³.

Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 м³ топлива

где m, n - число атомов углерода в химической формуле углеводородов, входящих в состав топлива

Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:

а) объем двухатомных газов

,

.

б) объем трехатомных газов

,

.

в) объем водяного пара

,

По данным расчетных характеристик камерных топок для сжигания горючих газов (табл. 4-5) [1] и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-2) [1], выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки α_т и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α^”.