Технические характеристики котла

Введение

Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество тепла на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектроцентралями, промышленными и районными отопительными котельными. Доля топлива расходуемого на производство тепловой энергии, составляет 40% в общих ресурсах котельно-печного топлива страны. С каждым годом возрастает доля производства тепловой энергии централизованными источниками теплоснабжения. Так, в 1965 году централизованные источники теплоснабжения выработали 60,4% , а в 1980 году выработали 78,8% тепла. Соответственно доля децентрализованных источников теплоснабжения за это же время сократилось с 39,6 до 21,2%.

Расчетным балансом предусматривается израсходовать на нужды промышленности в 1980 году на 22% больше тепловой энергии по сравнению с 1975 годом. Удельный расход топлива за 4 года десятой пятилетки снизился на 10 граммов, что дало возможность только на электростанциях сэкономить около 10 млн.т. условного топлива. Одной из основных задач при выработки тепловой энергии является всемирная экономия всех видов топлива.

Основным источником производства тепловой и электрической энергии является тепловые электрические станции (ТЭЦ), использующие химическую энергию топлива для выработки механической, электрической и тепловой энергии.

Наиболее экономичным способом получения тепловой энергии является комбинированная выработка её и электрической энергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Однако не всегда имеются необходимые условия, экономически оправдывающие сооружение крупных ТЭЦ. В этом случае применяется раздельная выработка электрической и тепловой энергии.

При комбинированной или раздельной выработке электрической энергии чаще всего в качестве теплоносителя применяется водяной пар. Агрегаты, предназначенные для получения горячей воды, называют водогрейные котлы. Таким образом, основным агрегатом, предназначенным для выработки пара или горячей воды, является парогенератор или водяной котел.

Установки, вырабатывающих пар или горячую воду, представляют собой довольно сложный комплекс различных устройств и механизмов и называются парогенерирующими или котельными установками. Котельные установки в зависимости от назначения разделяют на энергетические, производственные, отопительно-производственные и отопительные. Энергетические парогенераторы имеют большую мощность (до 1000 МВт), устанавливаются на электростанциях и вырабатывают перегретый пар температурой до 600 С, имеющий давление выше критического.

Промышленные парогенераторы, устанавливаемые в производственных и отопительно-производственных котельных, вырабатывают насыщенный или слабо перегретый пар ( до 4 МПа и 450 С), который используется в технологических процессах различных отраслей (сушка, варка, ректификация, концентрирование растворов и т.д.), а также для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Водогрейные котлы, устанавливаемые в отопительных котельных, вырабатывают горячую воду с температурой до 200 С, которая используется для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

В зависимости от размещения промышленные и отопительные котельные разделяют на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям другого назначения и встроенные в здание другого назначения. Для отдельно стоящих котельных и пристроенных к производственным зданиям промышленных предприятий общая мощность устанавливаемых котлов, а также мощность каждого котла и параметры пара не ограничиваются.

Котельные установки (промышленные и отопительные) в зависимости от надежности отпуска тепла потребителям разделяются на две категории. К первой категории относятся котельные, являющиеся единственным источником тепла системы теплоснабжения и обеспечение потребителей первой категории, не имеющих индивидуальных резервных источников тепла. Ко второй категории относятся все остальные котельные. К потребителям тепла первой категории относят потребителей, нарушение теплоснабжения которых связано с опасностью для жизни людей или со значительным ущербом народному хозяйству (повреждение технологического оборудования, массовый брак продукции).

Все источники тепловой энергии принято делить на централизованные и децентрализованные. К централизованным источникам относятся теплоэлектроцентрали и районные котельные Министерства энергетики и электрификации России, теплоэлектроцентрали и промышленные котельные министерства ведомств, входящих в состав промышленных предприятий, а также отопительные котельные городов и поселков мощностью 23 МВт и более. Все остальные котельные относятся к децентрализованным источникам тепла. В десятой пятилетке доля централизованных источников тепла в теплоснабжении увеличилось до 6% и к 1980 году составил 78,8%.Промышленные и отопительные котельные агрегаты относятся к котлам малой мощности, хотя их единичная мощность в настоящее время доходит до 200 МВт.

Парогенераторы принято характеризовать паропроизводительностью и параметрами вырабатываемого пара ( давлением и температурой перегрева). Паропроизводительность, или просто производительность, представляет собой массовое количество пара, вырабатываемое парогенератором в единицу времени. Производительность парогенератора выражают в тоннах в час, в килограммах в час или же в килограммах в секунду.

Все выпускаемые парогенераторы характеризуются номинальной производительностью. Под номинальной паропроизводительностью понимают наибольшую производительность, которую парогенератор должен обеспечивать в длительной эксплуатации при номинальных значениях параметров пара и питательной воды.

Давление пара, вырабатываемого парогенератором, в соответствии с ГОСТ должно указываться абсолютное, В системе единиц СИ давление измеряется в паскалях Па). Однако в виду малого значения этой единицы давления в парогенераторе выражает кратной величины – мегапаскалем (1 МПа=10⁶ Па).

Температура пара, вырабатываемого парогенератором, выражают в градусах Цельсия (^оС) или, а системе единиц СИ, в кельвинах (К). Промышленные парогенераторы вырабатывают насыщенный пар или перегретый пар с температурой 450 ^оС.

Водогрейные котлы характеризуются теплопроизводительностью, давлением и температурой входящей и выходящей из них воды. Под теплопроизводительностью котла понимают количество тепла, вырабатываемое им в единицу времени. Теплопроизводительность водогрейного котла выражают в мегаджоулях в час. Парогенераторы и водогрейные котлы следует характеризовать мощность в киловаттах или мегаваттах.

В соответствии с ГОСТ парогенераторы принято классифицировать по характеру движения воды. По этому признаку различают: парогенераторы с естественной циркуляцией (обозначают буквой Е), вырабатывающие насыщенный и перегретый пар; прямоточные парогенераторы, вырабатывающие перегретый пар и имеющие промежуточный пароперегреватель ( обозначают Пп). При обозначении парогенераторов по ГОСТ буква указывает характер движения воды, первая цифра после неё – паропроизводительность, вторая и третья цифры – давление и температуру пара. Однако заводы, выпускающие парогенераторы, не придерживаются указанной классификации и присваивают парогенераторам свои буквы, обозначающие какой-либо характерный конструктивный признак парогенератора.

1.1 Технические характеристики котла

В паровых котлах серии ДЕ, предназначенных для сжигания газа и мазута, применена новая компоновка топки. Она располагается справа от поверхности нагрева конвективных пучков (при виде с фронта) и имеет глубину, равную длине котла. Котлы серии ДЕ выпускаются паропроизводительностью от 4 до 25 тонн в час.

Топочная камера отделена от конвективного пучка глухой мембранной стенкой, выпонленой из труб сваренными между ними стальными полосками (проставками).

Во всех типоразмерах серии от 4 до 25т/ч диаметр верхнего и нижнего барабана котлоагрегата 1000мм. Длина цилиндрической части барабанов в зависимости от производительности изменяется от 2240мм ( котёл производительностью 4 т/ч) до 7500мм (котел производительностью 25т/ч). В каждом барабане в переднем и заднем днище установлены лазовые затворы, что обеспечивает доступ в барабаны при ремонте.

Ширина топочной камеры всех котлоагрегатов серии одинакова и составляет 1830мм. Глубина топочной камеры котлоагегатов серии изменяется от 1980 до 7200мм. Продукты сгорания из топочной камеры через окно, расположенное с левой стороны, направляются в конвективную поверхность нагрева. Она образована трубами, соединяющими верхний и нижний барабаны. У котлов от 4 до 10т/ч конвективная поверхность нагрева разделена продольной перегородкой на две части. Продукты сгорания в конвективном газоходе сначала направляются от задней стены котла к фронтовой, а затем, повернув на 180⁰, идут в обратном направлении. Отвод продуктов сгорания производится со стороны задней стенки, через окно, к которому присоединяется газоход, направляющий их в водяной экономайзер.

В верхней части фронтовой стены установлено два предохранительных взрывных клапана: один – топочной камеры, другой – конвективного газохода.

В котлах производительностью 25 и 16т/ч конвективный газоход не имеет продольной перегородки и продукты сгорания в один ход омывают поверхность нагрева, двигаясь от задней стены к фронтовой. Возврат продуктов сгорания к задней стене котла производится по газоходу, расположенному над топочной камерой, с выводом продуктов сгорания в верх. Это способствует удобному размещению водяного экономайзера.

В котлоагрегатах производительностью 4 и 6,5т/ч для доступа в топку имеются специальные лазы, а в котлах от 10 до 25т/ч проникнуть в топку можно только через отверстия в газомазутных горелок.

Во всех котлах серии предусмотрено ступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения выделена часть труб конвективного пучка. Общим опускным звеном всех контуров первой ступени испарения является последние ( по ходу продуктов сгорания) трубы конвективного пучка. Опускные трубы второй ступени вынесены за пределы газохода.

4.1. Описание водяного экономайзера

Водяной экономайзер является неотемлевой частью современного парогенератора. Экономайзер благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется тепло уходящих газов. В связи с этим у современных парогенераоторов водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества тепла, переданного через поверхности нагрева парогенератора.

В водяных экономайзерах в зависимости от вида топлива и к.п.д. парогенератора при нагрева воды на 1К продукты сгорания охлаждаются на 2-3К.

В зависимости от температуры, для которой вода подогревается в экономайзере, их делят на не кипящие и кипящие.

Не кипящими называют экономайзеры, в которых по условиям надёжности их работы подогрев воды производится до температуры на 40К меньше, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящим экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное ее испарение. Массовой содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15%, а иногда и более. Кипящий экономайзер является неотъемлемой частью поверхности нагрева парогенератора. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по водяному тракту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в барабане.

В зависимости от металлов, из которого изготовляются экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры изготовляются для работы при давлении в барабане парогенераотора до 2,4МПа, а стальные могут применяться для любых давлений.

В чугунных водяных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушениям экономайзера. Поэтому чугунные экономайзеры всегда работают как не кипящие. Продукты сгорания в экономайзере целесообразно направлять сверху вниз для создания противоточной схемы движения воды и газов, при которой обеспечиваются лучшие условия теплообмена и минимальная поверхность нагрева экономайзера.

Компоновка поверхности нагрева чугунного водяного экономайзера может производится в одну или две колонки. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трех и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистке поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более четырёх труб в горизонтальном ряду и более восьми горизонтальных рядов. Через каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600мм для установки обдувочного аппарата и возможности осмотра и ремонта экономайзера.

Стальные экономайзеры изготовляются из труб диаметром от 28 до 38мм, которые изгибаются в змеевики. Змеевики водяного экономайзера обычно размещают в опускном газоходе при поперечном омывании продуктами сгорания. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, но может применяться и коридорное.

Коллекторы водяного экономайзера имеют круглую форму и в промышленных парогенераторах их обычно размещают за пределами газохода, укрепляя на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам отвесы самих змеевиков, заполненных водой, их обычно подвешивают с помощью специальных подвесок к каркасу парогенератора или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками к опорным стойкам приваривают гребенки.

Для облегчения монтажа экономайзера отдельными блоками, удобства выполнения ремонтных работ и облегчения очистки поверхности нагрева от летучей золы она разбивается на отдельные части ( пакеты). Высота пакета не превышает 1,5м при редком расположении труб и 1м – при тесном. Между пакетами предусматриваются разрывы 600-800мм.

При сжигании твёрдых многозольных топлив наблюдается золовой износ змеевиков стальных водяных экономайзеров, которые особенно значителен в местах повышенных скоростей и концентрации уноса в продуктах сгорания. Для защиты от эолового износа стальных экономайзеров при сжигании высокозольных топлив в местах, подверженных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты.

При наиболее часто применяемой П-образной компоновки пароегенратора и сжигания твёрдого топлива змеевики водяного экономайзера рекомендуется располагать параллельно задней стене парогенератора. Это облегчает ремонт змеевиков, так как износу подвергаются не все змеевики, а только прилегающие к внешней стене шахты, потому что повышенные скорости и концентрации золы будут на внешней образующей поворота. Поперечное расположение змеевиков допускается при сжигании жидких, газообразных и малозольных твёрдых топлив.

Для смывания пузырьков воздуха с внутренней поверхности змеевиков скорость воды в трубах не кипящей ступени должна быть не менее 0,3м/с и не более 1,5м/с во избегания чрезмерного сопротивления экономайзера. В кипящей ступени экономайзера скорость воды должна быть не менее 1м/с.