ДКВр-10-13 ГМ - паровой вертикально-водотрубный котёл с экранированной топочной камерой и кипятильным пучком, выполненных по конструктивной схеме "D". Характерная особенность схемы - боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.
Технические характеристики
| Наименование показателя | Значение |
| Тип котла | Паровой |
| Вид расчетного топлива | Газ, жидкое топливо |
| Паропроиз-ть, т/ч | 10 |
| Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см 2) | 1,3 (13,0) |
| Температура пара на выходе, °С | насыщенный, 194, перегретый 250 |
| Температура питательной воды, °С | 100 |
| Расчетный КПД, % | 87 |
| Расчетный КПД (2), % | 86 |
| Расход расчетного топлива, кг/ч | 740 |
| Расход расчетного топлива (2), кг/ч | 700 |
| Габариты транспортабельного блока, LxBxH, мм | росыпью |
| Габариты компоновки, LxBxH, мм | 8850х5830х7100 |
| Масса транспортабельного блока котла, кг | 15396 |
Комплектация парового котла
Устройство и принципы работы ДКВр-10-13 ГМ
Котлы ДКВр - двухбарабанные, вертикально-водотрубные с экранированной топочной камерой и развитым конвективным пучком из гнутых труб. Топочная камера котлов производительностью до 10 т/ч включительно разделена кирпичной стенкой на собственно топку и камеру догорания, которая поможет повысить КПД котла за счет снижения химического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла - асимметричные.
Установкой одной шамотной перегородки, отделяющей камеру догорания от пучка и одной чугунной перегородки, образующей два газохода, в пучках создается горизонтальный разворот газов при поперечном омывании труб. В котлах с пароперегревателем трубы размещаются в первом газоходе с левой стороны котла.
Барабаны котлов на давление 13 кгс/см 2 изготавливаются из стали 16ГС ГОСТ 5520-69, внутренний диаметр 1000 мм при толщине 13 мм. Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для чистки труб на задних днищах используются лазы; у котлов ДКВр-6,5 и 10 с длинным барабаном установлен лаз на переднем днище верхнего барабана. В котлах при шаге экранных труб 80 мм стенки верхнего барабана охлаждаются потоками пароводяной смеси, выходящими из труб боковых экранов и крайних труб конвективного пучка, что было подтверждено специальными исследованиями температуры стенки барабана при снижении уровня воды, а также многолетней практикой эксплуатации нескольких тысяч котлов. На верхней образующей верхнего барабана приварены патрубки для установки предохранительных клапанов, главного парового вентиля или задвижки, вентилей для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды (обдувку).
В водяном пространстве верхнего барабана расположена питательная труба, в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются перфорированная труба для продувки, устройство для прогрева барабана при растопке (для котлов производительностью 6,5 тонн в час и выше) и штуцер для спуска воды. Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане устанавливаются два указателя уровня. На переднем днище верхнего барабана установлено два штуцера D=32х3 мм для отбора импульсов уровня воды на автоматику. Экраны и конвективные пучки выполняются из стальных бесшовных труб D=51x2,5 мм. Боковые экраны котлов размещают относительно друг друга на расстоянии 80 мм; шаг задних и фронтовых экранов равен 80-130 мм.
Опускные и пароотводящие трубы привариваются и к коллекторам и к барабанам (или к штуцерам на барабанах). При питании экранов из нижнего барабана для предотвращения попадания в них шлама концы опускных труб выведены в верхнюю часть барабана. Шамотная перегородка, отделяющая камеру догорания от пучка, опирается на чугунную опору, укладываемую но нижний барабан. Чугунная перегородка между первым и вторым газоходами собирается на болтах из отдельных плит с предварительным промазыванием стыков специальной замазкой или с прокладкой асбестового шнура, пропитанного жидким стеклом. Монтаж этой перегородки должен производиться очень тщательно, так как при наличии зазоров возможна перетечка газов из одного газохода в другой помимо пучка труб, что приведет к повышению температуры уходящих газов. В перегородке имеется отверстие для прохода трубы стационарного обдувочного прибора.
Очистка экранов и пучков выполняется через лючки на боковых стенках ручными переносными обдувочными приборами при давлении пара не выше 7-10 кгс/см 2 .
Площадки расположены в местах, где обслуживают арматуру и гарнитуру котла.
К площадкам котлов относят:
- боковую площадку - для водоуказательных приборов;
- боковую площадку - для предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла;
- площадка на задней стенке котла - для доступа в верхний барабан при ремонте котла.
На боковые площадки ведут лестницы, а на заднюю площадку - вертикальный трап.
Котел ДКВР расшифровывается как двухбарабанный, вертикально-водотрубный реконструированный агрегат. Его назначение – образование пара температурой 194 или 250 градусов. Агрегат используется в промышленности, обеспечивая технологические потребности предприятий. ДКВР часто применяется в отопительных и вентиляционных системах, а также для горячего водоснабжения.
Особенности использования котлов
Паровой котел дквр отличается длительным сроком эксплуатации. Он может работать до 25 лет. Иногда агрегат используется больше 50 лет. ДКВР не подвержен влиянию природных условий и перепадам температур. Поэтому он одинаково хорошо работает во всех климатических зонах.
Агрегаты могут применять разные виды топлива:
- работают на жидком топливе и газообразном;
- используют в качестве горючего уголь;
- работают на растительных отходах (древесных, лузге) и фрезерном торфе.
Используемое горючее требует соответственного топочного устройства. Котел ДКВР, работающий с использованием газа и мазута, оснащен каменными камерами сгорания с газомазутными распылителями. Благодаря этому его производительность может повышается на 40%.
Для применения в качестве топлива древесных отходов, котлы ДКВР должны быть оснащены специальными скоростными топками системы Померанцева (ЦКТИ). Для фрезерного торфа агрегаты должны быть изготовлены по схеме Шершнева с предтопком. Котлы с шахтными топками способны работать с куксовым торфом.
Рис. 1Для работы на углях агрегат оснащается полумеханическими камерами горения класса ПМЗ-РПК.
Схема агрегата
Конструктивные схемы котлов ДКВР, как правило, неизменные. На них не влияет то, какое топливо применяется или какое топочное устройство задействовано.
Объем парового агрегата называют в зависимости от того, какой наполнитель в нем присутствует. Так, если сегмент содержит жидкость, то это водное пространство. Если же сектор наполнен паром, то его именуют паровым. Поверхность, которая разделяет паровое и водное пространства – это зеркало испарения. В паровом пространстве есть специальное оборудование для разделения пара и влаги.
Устройство агрегата
Каждый котел ДКВР состоит из:
- верхнего длинного барабана;
- нижнего короткого барабана;
- топочной камеры;
- конвективного пучка;
- питательных трубопроводов;
- перегородки;
- обдувочного устройства;
- кирпичной стенки;
- коллектора;
- камеры догорания;
- лестницы и площадки для техобслуживания ДКВР.
Рис. 2
Это описание базовых элементов схемы агрегата. Барабаны размещаются вдоль оси котла ДКВР и соединяются между собой развальцованными гнутыми циркуляционными трубами. Последние всегда располагаются вертикально. Таким образом, создается развитый конвективный пучок.
На днищах барабанов имеются овальные лазы. Они необходимы для их проверки и чистки или установки дополнительных устройств.
Экранированная топочная камера – еще одна комплектующая парового котла ДКВР. Она разделена на два сектора кирпичной перегородкой. Первый сегмент – это сама топка, а второй – камера догорания. Последняя повышает КПД парового ДКВР за счет уменьшения химического недожога.
Такое устройство присуще моделям котла ДКВР 2,5; 4 и 6,5. В паровом котле ДКВР -10 сегменты разделены трубами. При этом кирпичная перегородка тоже присутствует – между рядами труб. Это сепарирует котельный пучок от камеры догорания.
Часть циркулярных труб может не монтироваться, если в котле ДКВР установлен пароперегреватель. Его помещают в 1-ом газоходе. Он находится сразу за 3-им рядом циркуляционных труб. Все пароперегреватели стандартизированы. Они отличаются лишь количеством параллельных змеевиков. Число последних напрямую зависит от степени производительности прибора.
Рис. 3
В котле ДКВР предусмотрены торцевые лазы. Через них происходит уборка шламовых отложений.
Дополнительные элементы системы
Помимо основных комплектующих элементов, агрегат оснащен целой системой измерительных устройств и дополнительными деталями:
- предохраняющими клапанами;
- манометрами;
- показателями уровня и запорным оборудованием;
- клапанами питания;
- арматурой для продувки;
- клапанами для удержания насыщенного пара (при отсутствии в ДКВР пароперегревателей);
- клапанами отбора перегретого пара (при наличии в паровом агрегате пароперегревателей);
- арматурой на отрезке обдувки/прогрева нижнего барабана (для котла ДКВР -10);
- клапанами спуска жидкости из нижнего барабана;
- вентилями на отрезке введения химических веществ;
- вентилями для взятия проб пара.
Для агрегатов ДКВР-10 предусмотрены запорный и игольчатый клапаны. Они служат для постоянной продувки верхнего барабана. Каждый котел ДКВР имеет специальную лестницу и площадку. Это упрощает работы по его обслуживанию.
Рис. 4
Описание принципа работы
Принцип работы котла ДКВР довольно прост. Вода поступает вначале в верхний барабан по двум специальным трубам. Тут она смешивается с котловой водой. Определенная часть последней поступает в нижний барабан по циркуляционным трубам. Затем проходит, нагреваясь, по подъемным и вместе с пароводяным соединением попадает в верхний барабан.
Следующая часть жидкости прибора направляется в нижние коллекторы по опускным трубам. Затем жидкость прогревается в экранных трубках и образовавшийся пар и пароводяное соединение возвращается в верхний барабан.
Тут пар движется через сепарационные механизмы. Из него отделяется влага. Сухой пар поступает к потребителю либо же закачивается в пароперегреватель. Тут он достигает более высоких температур.
Схема естественной циркуляции в котле ДКВР обеспечивается благодаря гравитации. Вода и пароводяная смесь имеют разную плотность. Поэтому жидкость всегда опускается вниз, отделяясь от пара, который направляется вверх. Контуров циркуляции может быть несколько.
При правильной циркуляции жидкости агрегат безопасен. Но существуют случаи, когда она нарушается.
Среди возможных причин сбоя циркуляции:
- неодинаковый прогрев испаряющей поверхности (происходит, как правило, при шлаковании отдельных сегментов труб);
- неровное распределение жидкости по трубам экранов и коллекторов (может случиться при загрязнении шламом);
- неравномерное заполнение объема камеры топки факелом горения.
Базовое условие безопасного действия котла ДКВР – своевременное охлаждение поверхности нагрева. На нее постоянно воздействует высокая температура от топочных газов. Теплота передается трубам. Задача теплоносителя, который находится внутри обогреваемых труб, – равномерно циркулировать, отводя это тепло от стенок. Если процесс происходит неинтенсивно – возможно нарушение прочности металла. Это грозит свищами или разрывом труб.
Рис. 5
Преимущества
Паровой ДКВР имеет целый ряд качеств, которые выгодно отличают его от других подобных установок. Самое главное его свойство – высокая производительность. Агрегат выдает значительный показатель КПД даже при низком уровне давления. Допускается от 0,7 до 1,4 МПа. Продуктивность агрегата не снижается при его перепадах. При этом котлы ДКВР не требуют специально подготовленной очищенной воды.
Более детальное описание преимуществ котла ДКВР:
- при необходимости агрегат переводится в водонагревательный режим;
- работа на практически любом виде топлива;
- схема работы агрегата гарантирует надежность;
- высокий КПД работы (до 91%);
- экономичность – не требует серьезных затрат на использование или техобслуживание, позволяет снизить расходы на теплоэнергоснабжение;
- есть возможность его монтажа в помещении котельной, не разрушая перекрытий/стен благодаря сборной конструкции;
- быстрый ввод в эксплуатацию, оперативное подключение к уже действующим системам;
- конструкция агрегата позволяет менять его комплектацию, используя различные варианты элементов автоматики и контрольно-измерительные приборов;
- высокоэффективный – имеет значительный диапазон настройки параметров производительности (до 150% от исходного значения).
Заключение
Котлы ДКВР по праву считаются одними из наиболее производительных агрегатов. Их схема довольно проста, при этом они продуктивны и способны работать при любых условиях. Устройства не требуют особого обслуживания. Котлы также не нуждаются в специальных условиях для работы.
При своей высокой эффективности паровые котлы экономичны. Они не требуют специальной очистки воды, которая проходит процесс переработки в них. Котлы довольно долговечны и удобны в эксплуатации. При корректной организации работы и соблюдении правил их использование безопасно. Паровые устройства ДКВР также снабжены рядом предохранительных клапанов.
1. коллектор бокового экрана
2. опускная труба бокового экрана(необогреваемые)
3. коллектор фронтового экрана
4. продувка переодическая
5. фронтовой экран
6. опускные и подъемные трубы фронтового экрана
7. указатели уровня воды
8. главный котловой манометр
9. подвод питательной воды
10. предохранительный клапан(пружинный клапан или грузовой)
11. главный парозапорный вентиль(задвижка (ГПЗ))
12. паропровод подачи пара на собственные нужды
13. верхний барабан
14. трубы конвективного пучка (опускные и подьемные))конвективные трубы) опускными трубами будут, последние трубы конвективного пучка по ходу дымовых газов (tра дымовых газов меньш)е, подьемные- первые.
15. нижний барабан
16. перепускные трубы(3 шт)
17. трубы заднего экрана(задний экран)
18. коллектор заднего экрана
19. боковой экран (экранные трубы)
20. горелка
24. воздушник
25. непрерывная продувка
26. камера догорания
28. шамотная перегородка
29. шамотная перегородка
30. чугунная перегородка.
31. к экономайзеру
32. и 33 –1 и 2 газоход
| 1 - верхний барабан | 17 - воздушник |
| 2 - опускные и подъемные трубы конвективного пучка | 18 - ввод химреагентов |
| 3 - нижний барабан поднят на 2.5м | 19 - ввод питательной воды (рабочий и резервный) |
| 4 - перепускные трубы (3 шт) | 20 - главный парозапорный вентиль (или задвижка); |
| 5 - коллектор заднего экрана | 21 - предохранительный клапан (пружинный или рычажно-грузовой) |
| 6 - трубы заднего экрана (подъемные) | 22 - паропровод подачи пара на собственные нужды |
| 7 - опускные трубы (необогреваемые)(боковые) | 23 - общий паропровод собственных нужд котла; |
| 8 - перепускная труба бокового экрана | 24 - обдувочный аппарат; |
| 9 - боковой коллектор | 25 - обмуровка;(изоляция) |
| 10 - экранные трубы | 26 – торкрет; |
| 11 - опускные трубы фронтового экрана | 27 - легкоплавкие пробки (сплав 90% свинец, 10% олово; t n л >300 С); |
| 12 - фронтовой коллектор | 28 - непрерывная продувка |
| 13 - подъёмные трубы фронтового экрана | 29 - периодическая продувка |
| 14 - лаз | 30 - трубопровод для спуска воды из котла |
| 15 - указатель уровня воды | 31 - паропровод для прогрева нижнего барабана. |
| 16-маномегр (измеряет избыточное давление пара???) |
торкрет- изоляция верхнего барабана со стороны топки выполнено из фасонного (шамотного) кирпича.
1. Паровой.
2. ДКВр 10-13 - двухбарабанный котел вертикально-водотрубный реконструированный, паропроизводительность - 10 т/ч, избыточное давление пара - 13 кгс/см2.
3. Типа Е - естественная циркуляция воды в котле. За счёт разности плотностей воды в опускных трубах, пароводяной смеси - в подъёмныx трубах котла.
4. Основные элементы: топка, 2 барабана, 4 коллектора, система труб. Топка камерного типа, экранирована; барабаны: верхний;L=6325мм, d=l000мм, =1Змм; и нижний-L=3000мм, d= 1000мм, =1Змм;Коллекторы: фронтовой, задний, 2 боковых - левый, правый; трубная система: конвективный пучок (трубы между верхним и нижним барабанами, трубы в барабаны вальцованы), опускные, подъёмные трубы (между верхним барабаном и коллекторами), пререпускные (между нижним барабаном и боковыми, задним коллекторами).
5. Топочных экранов - 4:фронтовой, задний, 2боковых - левый, правый.Образуются экраны экранными трубами (они же подъёмные трубы в контурах циркуляции воды), соединяющими верхний барабан и коллекторы (вальцовка, сварка).
6. Одна ступень испарения. Непрерывная продувка ведётся нижнего барабана (на старых котла выпуска до 1985 года была с верхнего барабана). Периодическая - со всех нижних точек котла (4 коллектора -+нижний барабан, всего 5 точек продувки).
7. 5 контуров циркуляции воды в котле: конвективный пучок, фронтовой контур (экран), задний, 2 боковых - левый, правый.
8. Движение дымовых газов горизонтальное с поворотами. Повороты создаются установкой 3-х перегородок- 2-х кирпичных: шамотной стенки и шамотной(кирпичная) перегородки и одной металлической: чугунной перегородки.
9. Обдувка конвективного пучка, аппарат расположен на задней стенке котла с ручным или электроприводом.
10.Обмуровка обычно кирпичная, тяжелая, отдельно стоящая.
11 .КПД котла: на газе - 92%; на мазуте – 80-88%
Подробно:
КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛОВ ТИПА ДКВР-10-13
Соединение труб методом вальцовки
1)до 2) после
Угол 11-12 0 h=9-15 мм
Вальцовка обеспечивает герметичность соединения трубы с барабаном котла не нарушая структуры и стенку барабана.
ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ КОНТУРЫ ДКВР-10-13
Котел имеет одноступенчатую схему испарения, 5 циркуляционных контуров: конвективный пучок, два боковых экрана, задний и фронтовой экраны.
1. Конвективный пучок:
верхний барабан ~> опускные трубы конв. пучка -» нижний барабан -> подъемные трубы конв. пучка -> верхний барабан.
2. Задний экран:
нижний барабан -> перепускные трубы -> коллектор заднего экрана -> подъемные трубы заднего экрана -> верхний барабан.
3. Два боковых экрана:
боковой экран:
нижний барабан -> перепускная труба и опускная труба из верхнего барабана -> коллектор бокового экрана -> подъемные трубы бокового экрана -> верхний барабан
Фронтовой экран
верхний барабан -> опускные трубы фронтового экрана -> коллектор фронтового экрана -> подъемные трубы фронтового экрана -> верхний барабан.
ДВИЖЕНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ДКВР-10-13
Выход дымовых газов из топки справа вверху, из котла - в верхнем левом углу.
Обмуровка тяжелая:
Слой шамотного кирпича
Слой красного кирпича - толщина 2,5 кирпича.
Для обеспечения равномерного обогрева экранных труб при розжиге котла вначале включается левая горелка, затем правая.
При выключении - левая горелка выключается последней.
1) топочная камера
2) верхний барабан;
3) манометр;
4) предохранительный клапан;
5) питательные трубопроводы;
6) сепарационное устройство;
7) легкоплавкая пробка;
8) камера догорания;
9) перегородка;
10) кипятильный пучок труб;
11) трубопровод непрерывной продувки;
12) обдувочное устройство;
13) нижний барабан;
14) трубопровод периодической продувки;
15) кирпичная стенка;
16) коллектор.
КОНСТРУКЦИЯ КОТЛОВ ДКВР-2,5 ДКВР-4, ДКВР-6,5
Оба барабана диаметром 1000 мм. Боковые топочные экраны и конвективный пучок из труб 51x2,5 мм. В барабаны трубы ввальцованы, к коллекторам приварены.
Верхний: барабан соединен с коллекторами экранных труб двумя отпускными трубами Д = 127мм, которые размещены в передней Стенке обмуровки котла. Одновременно эти трубы служат опорой верхнего барабана.
Нижний барабан соединен с коллекторами экранных труб перепускными трубами Д = 76мм.
Трубы боковых экранов имеют шаг 80 мм.
 |
1. верхний барабан (1000 мм)
2. нижний барабан (Д = 1000мм)
3. коллекторы боковых экранов (два) Д = 219мм.
4.опускные (слабообогреваемые) трубы конвективного пучка(51х2,5мм)
5. подъемные трубы конвективного пучка(51x2,5 мм).
6. обдувочный аппарат
7. экранные трубы Д = 51x2,5 мм
8. обмуровка
9. опускные трубы Д= 127 мм.
10. паропровод
11. перепускная труба (для улучшения питания коллекторов водой).
12. шамотная перегородка с окном в правом верхнем углу для про
хода дымовых газов.
ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ КОНТУРЫ
Один конвективный и два боковых экрана контура
I. Конвективный контур:
Верхний барабан -> слабообогреваемые трубы конвективного пучка -> нижний барабан -> подъемные трубы конвективного пучка -> верхний барабан
II. верхний барабан -> отпускные трубы -> коллектор бокового
экрана -> экранные трубы -> верхний барабан.
III. циркуляция во втором боковом экране аналогично.
Для устранения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения химнедожога топочная камера разделена на две топочные части шамотной перегородкой; топку и камеру догорания. В конвективном газоходе две перегородки: шамотная и чугунная.
Проектируемой теплогенерирующей установкой является котельный агрегат ДКВр 10 - 13.
Котел ДКВр 10-13 (Первое число после наименования котла обозначает паропроизводительность, т/ч. Второе число - давление пара в барабане котла, кгс/смІ ати) - двухбарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, реконструированный, бескаркасной конструкции.
Котел предназначен для произведственно - отопительных и районных котельных. При сжигании газообразного топлива компонуется камерной топкой.
Котел имеет верхний длинный и нижний короткий барабаны, расположенные вдоль оси котла, экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. На котлах ДКВР-10 камера догорания отделяется от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания. Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучках при поперечном омывании труб. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла - асимметричные. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-треть- его рядов кипятильных труб. Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб на днищах имеются овальные лазы размером 325 Ч 400 мм.
Барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давление 1,4 МПа изготавливаются из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки 13 мм. Экраны и кипятильные пучки котлов выполняются из стальных бесшовных труб. Для удаления отложений шлама в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцеры диаметром 32?Ч 3 мм.
Пароперегреватели котлов типа ДКВР, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков. Пароперегреватели - одноходовые по пару, обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану, одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая - подвижной.
Питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по последним рядам труб конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран - опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан. Все котлы снабжены внутрибарабанными паросепарационными устройствами для получения пара.
Котлы ДКВр-10 опорной рамы не имеют. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.
В верхней части котельного агрегата установлен взрывной клапан. При нерасчетном режиме работы котельного агрегата - взрыве, резко возрастает объем дымовых газов. Дымовые газы свободно проходят через крупноячеистую сетку, затем разрушают асбестовую плиту и выходят по направляющей трубе наружу. (Схема взрывного клапана представлена на рис.1)
Рис. 1. Схема взрывного клапана 1 - отверстие в обмуровке для установки взрывного клапана; 2 - обмуровка; 3 - крупноячеистая сетка; 4 - асбестовая плита (может выдерживать высокую температуру); 5 - крепление; 6 - направление, по которому в случае взрыва движутся дымовые газы; 7 - направляющая труба.
На верхнем барабане запроектирована вся необходимая запорно - регулирующая, предохранительная (Схема предохранительного клапана представлена на рис.2), контрольно - пропускная арматура, а также манометр, измеряющий давление в барабане котлоагрегата. На передней части котла установлены водоуказательные приборы.
Рис. 2. Предохранительный клапан 1 - клапан; 2 - стенки барабана котла; 3 - защитный корпус; 4 - рычажное устройство; 5 - грузы, регулирующие давление срабатывания клапана; 6 - траектория движения воды или пара.
По боковым сторонам за пределы вынесены трубы, соединенные с верхними и нижними коллекторами и обоими барабанами. Эти трубы - выносные циклоны. Выносные циклоны необходимы для разделения пароводяной смеси соответственно на пар и воду. От выносных циклонов в верхней части котла к верхнему барабану выходят две трубы, по которым движется пар. С задней стороны в обмуровке имеется отверстие, через которое из конвективной части котла выходят дымовые газы. К этому отверстию возможно присоединение поверхностей нагрева - воздухоподогревателя или экономайзера. По заданию необходимо рассчитать и запроектировать поверхность нагрева - экономайзер, который соединен с котлом с помощью специального короба.
На наружной поверхности обмуровки имеются отверстия, в которые вмонтированы трубы периодической продувки. В нижний барабан дополнительно подведены трубы для прогрева котла паром при растопке.
Перед кипятильным пучком котлов расположена топочная камера, которая для уменьшения потерь тепла с уносом и химическим недожогом делится кирпичной шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. Дымовые газы совершают в котле горизонтально - поперечное с несколькими поворотами движение. Это обеспечивается установкой между кипятильными трубами чугунных перегородок, которые делят их на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла, как правило, асимметричен. Газоходы разделены между собой чугунной перегородкой по всей высоте газохода котла с окном (от фронта котла) справа. Передняя часть нижнего барабана крепится неподвижно, а остальные части котла имеют скользящие опоры, а также реперы, которые контролируют удлинения элементов при температурном расширении.
Топка сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: передний или фронтовой экран; левый боковой экран; правый боковой экран (аналогично левому); задний экран топки.
Движение топочных газов осуществляется следующим образом:
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), где эта теплота за счет теплопроводности металлической стенки и конвективного теплообмена от внутренней поверхности труб передается воде, циркулирующей по экранам. Затем топочные газы с температурой 900…1100 °С выходят из топки и через окно справа в кирпичной перегородке переходят в камеру догорания, огибают кирпичную перегородку с левой стороны и входят в первый газоход, где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 600 °С топочные дымовые газы, огибая чугунную перегородку с правой стороны, входят во второй газоход кипятильного пучка труб и с температурой около 200…250 °С, с левой стороны, выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.
За котельным агрегатом устанавливается поверхность нагрева - экономайзер. Экономайзер является одной из составных частей котлоагрегата. Так как температура воды в котельном агрегате везде одинакова и растет с увеличением давления, то без установки водяного экономайзера глубокое охлаждение уходящих газов невозможно.
Циркуляционная воды происходит следующим образом: питательная вода по питательным трубопроводам поступает в верхний барабан, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучкавода опускается в нижний барабан, откуда по подпиточным трубам направляется в циклоны. Из циклонов по опускным трубам вода подается к нижним камерам боковых экранов, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры этих экранов, откуда поступает по трубам в выносные циклоны, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам опускается в нижние камеры экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам отводится в верхний барабан. Циклоны соединены между собой перепускной трубой.
Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры боковых экранов вода поступает по соединительным трубам, в нижнюю камеру заднего экрана по другим трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана - вода поступает в нижнюю камеру по опускным трубам.
Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер боковых экранов первой ступени испарения по пароотводящим трубам, из верхней камеры заднего экрана трубами, из верхней камеры фронтового экрана трубами. Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы.
В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.
Пиковый, теплофикационный, газомазутный, водогрейный 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/см 2 , а минимальное – 8 кгс/см 2 ; расход воды в основном режиме – 625 т/ч, а в пиковом – 1250 т/ч; расход топлива: мазута – 6340 кг/ч, природного газа – 6720 м 3 /ч; расход воздуха – 84 000 м 3 /ч; гидравлическое сопротивление котла 2 кгс/см 2 ; температура уходящих топочных газов 180…190 °С; количество горелок – 12; избыточное давление перед горелками: газа – 0,2 кгс/см 2 , мазута – 20 кгс/см 2 ; площадь поверхности нагрева: радиационной – 138 м 2 , конвективной – 1110 м 2 ; 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.
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: левый боковой экран; правый боковой экран (аналогично левому); передний (фронтовой) экран; задний экран топки.
Трубы боковых экранов и вварены в нижний и верхний боковые коллекторы. В верхних боковых коллекторах установлены заглушки для обеспечения двухходового движения воды по экрану. Трубы боковых экранов имеют амбразуры для установки горелок, 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 расположены в топке и вварены в нижний и промежуточный коллекторы. Трубы заднего экрана топки расположены симметрично фронтовому экрану. Конвективная поверхность нагрева расположена над топкой, по ходу движения газов, и сформирована четырьмя пакетами секций в два яруса с расстоянием 600 мм, между которыми установлены люки-лазы. Выше переднего экрана, между промежуточным коллектором и верхним коллектором, установлены (приварены) вертикальные стояки, а в эти стояки вварены два пакета 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.
Далее рассмотрим основные черты газовоздушного тракта котла. Котел имеет башенную компоновку. 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. Затем топочные газы проходят конвективную поверхность нагрева, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций, 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 четырех ходовой схеме и пиковый – по двухходовой схеме движения воды. Четырех ходовая схема (теплофикационный режим): 1-й ход – обратная сетевая вода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в нижний коллектор переднего (фронтового) экрана, откуда поднимается по трубам до промежуточного коллектора, и далее, пройдя стояки и конвективные U-образные пакеты секций, поступает в верхний коллектор переднего экрана.
2-й ход – из крайних точек верхнего коллектора 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.
3-й ход – из нижних коллекторов левого и правого боковых экранов, вода поднимается по дальней части труб в верхние коллекторы боковых экранов и распределяется по коллекторам после заглушек. 4-й ход – из верхних коллекторов боковых экранов, двумя потоками по перепускным трубам, вода переходит в верхние коллекторы заднего экрана, проходит промежуточный коллектор , и далее, пройдя стояки и конвективные U-образные пакеты секций, 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.
