книги из ГПНТБ / Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности

Современные водотрубные паровые котлы

В период 1938—1940 гг. сложилась принципиальная схема одно­ двухбарабанных вертикально-водотрубных котлов экранного типа, которая в основной своей части осталась неизменной и в настоя­ щее время (П-образная схема). Поверхность нагрева современного парового котла составляет максимально развитые топочные экра­ ны; роль конвективного пучка перед пароперегревателем выпол­ няют трубы заднего экрана, разведенные на 3—4 ряда.

Парообразование заканчивается полностью в топочных экранах за счет радиационной теплопередачи от факела горящего топлива. Дальнейшее охлаждение продуктов сгорания, после пароперегре­ вателя, осуществляется в опускных конвективных газоходах водя­ ного экономайзера и воздухоподогревателя.

Распространенным котельным агрегатом средней мощности П-образной схемы является котельный агрегат БГ-35/39 Белгород­ ского котельного завода (БелКЗ) паропроизводптельностыо 35 т/ч

родного газа или жидкого топлива. Объем полностью экранирован­ ной топки-— 147 м3. Под топки охлаждается только воздухом. Ос­ новные газовые (мазутные) горелки расположены на фронтовой стене топки. Кроме основных, в верху топочной камеры устанав­ ливаются дополнительные газовые горелки, служащие для регули­ рования температуры перегретого пара. Площадь поверхности нагрева котла, расположенная в топке (радиационная), составляет 136,1 м2. Верхняя часть труб заднего экрана разведена на три ряда. Пароперегреватель двухступенчатый: первая ступень по ходу газов имеет поверхность площадью 105 м2 и изготовлена из труб диаметром 40 мм, а вторая ступень — из труб диаметром 38 мм. Водяной экономайзер стальной змеевиковый, с площадью поверх­ ности нагрева 554 м2, выполнен из труб диаметром 32 мм. Возду­ хоподогреватель трубчатый, изготовлен из труб диаметром 40 мм и расположен в отдельном, смещенном к задней стенке топки газо­ ходе. Это сделано для облегчения очистки труб воздухоподогре­ вателя.

К этому же типу котлов БелКЗ относятся котлы БГ-20 и БГ-15 паропроизводительностью 20 и 15 т/ч. Избыточное давление произ­ водимого пара 3,9 МПа при температуре 450° С.

Все эти котлы имеют одинаковый профиль и отличаются гео­ метрическими размерами.

Развитие и совершенствование конструкций газомазутных ко­ тельных агрегатов продолжается. Так, например, БелКЗ выпускает блочные паровые котлы ГМ-50-1 (рис. 21) и М-50-1 паропроизво­ дительностью 50 т/ч, с давлением пара 4,3 МПа и температурой перегретого пара 440° С. Конструктивно эти котельные агрегаты выполнены почти одинаково. Газомазутный котлоагрегат ГМ-50-1 отличается от мазутного котлоагрегата М-50-1 меньшей площадью

S0

поверхности нагрева пароперегревателя. Площадь поверхности на­ грева котлоагрегата ГМ-50-1: фестона — 27 м2, пароперегревате­ ля— 165 м2, водяного экономайзера — 521 м2, воздухоподогрева­ теля— 1385 м2. К- п. д. котлоагрегата — 91,4%.

Подвод питательнойВоды

Рис. 20. Паровой котел типа БГ-35/39 с газомазутной топкой:

ІДКТИ совместно с БелКЗ разработана конструкция газомазут­ ного котлоагрегата ГМН-75 с наддувом и последовательно распо­ ложенными поверхностями нагрева по его длине. Паропроизводи­ тельность котлоагрегата — 75 т/ч при давлении перегретого пара 4,2 МПа и температуре 440° С. В конструкции котлоагрегата нашли

51і

отражение передовые идеи котлостроения: применен наддув, уве­ личены скорости движения газов по газоходам котлоагрегата, по­ вышено тепловое напряжение топочного объема. Расчетный к. п. д. котлоагрегата при сжигании мазута — 91,1 %.

/5570

Рис. 21. Газомазутный котлоагрегат ГМ-50-1:

ЦКТИ и БелКЗ разработан блочный малогабаритный котло­ агрегат Е-40ВН с наддувом (давление наддува до 4,5 кПа). Паро­ производительность этого котлоагрегата — 40 т/ч при давлении перегретого пара 3,9 МПа и температуре 440° С.

52

Газомазутный котлоагрегат Е-25-14 (рис. 22) БелКЗ по конст­ рукции мало отличается от газомазутного котла ГМ-50-14 того же завода. Паропроизводительность котла Е-25-14 — 25 т/ч при дав­ лении перегретого пара 1,37 МПа и температуре 250° С. Площадь

Рис. 22. Газомазутный котельный агрегат Е-25-14:

/ — топочная камера; 2 — выносной циклон; 3 — фестон; 4 — пароперегреватель; 5 —'котель­ ный пучок; 6 — трубчатый воздухоподогреватель; 7 — чугунный водяной экономайзер

поверхности нагрева котла Е-25-14: фестона— 17 м2, пароперегре­ вателя— 25 м2, котельного пучка— 165 м2, воздухоподогревателя— 242 м2, экономайзера — 531 м2. К. п. д. котлоагрегата при работе на мазуте — 88,9%, на газе — 90,3%.

Многообразие конструкций газомазутных котлоагрегатов объ­ ясняется поисками рациональных конструкций, позволяющих на­ дежнее и экономичнее сжигать мазут и газ.

53

Большое распространение на предприятиях нефтехимической и газовой промышленности получили транспортабельные 1 двухба­ рабанные водотрубные котлы (ДКВ) паропроизводителы-юстыо от 2 до 10 т/ч, которые выпускал Бийскнй котельный завод. Котлы паропропзводнтельностыо 2 т/ч предназначены для производства насыщенного пара. Котлы паропроизводительностыо от 4 до 10 т/ч выпускались по требованию потребителей как с пароперегревате­ лями, так и без них. /

Вся серия котлов ДКВ унифицирована и имеет общую конст­ руктивную схему. Это двухбарабанные котлы с продольным рас­ положением барабанов с разворотом продуктов сгорания в гори­ зонтальной плоскости. Верхний удлиненный барабан в своей перед­ ней части трубами соединен с нижними коллекторами. Эти трубы образуют в топке два боковых экрана. Питание экранных коллек­ торов водой происходит по опускным трубам, проложенным в об­ муровке, из верхнего барабана и по трубам из нижнего барабана. Верхний и нижний барабаны соединены трубами (51 мм), которые образуют конвективную поверхность нагрева котла. Трубы распо­ лагаются в коридорном порядке с шагом вдоль оси барабана 115 мм и поперек его оси — 130 мм.

Со стороны топки конвективная часть котла отделена огнеупор­ ной перегородкой с амбразурой для прохода газов, кроме того, устанавливается одна чугунная перегородка, разделяющая конвек­ тивный кипятильный пучок на два газохода.

Пароперегреватель состоит из труб диаметром 38 мм, распола­ гается обычно между первым и вторым газоходами в зоне относи­ тельно низких температур (см. рис. 36).

Периодическая обдувка пучка кипятильных труб осущест­ вляется паром с помощью стационарного обдувочного устройства, состоящего из вращающей обдувочной трубы с соплами.

Напряжение площади поверхности нагрева котла—30 кг/(м2-ч); температура газов на выходе из котла — 380° С.

Транспортабельные реконструированные котлы ДКВР Бийский котельный завод начал выпускать с 1958 г. паропроизводитель­ ностыо 2,5 и 4 т/ч (при избыточном давлении 1,3 МПа), 6,5 т/ч (при избыточном давлении 1,3 и 2,1 МПа) и 10 т/ч (при избыточ­ ном давлении 1,3; 2,1 и 3,9 МПа).

Краткая характеристика котлов ДКВР, выпускаемых Бийским котельным.заводом, дается в табл. 8.

Схема движения продуктов сгорания в реконструированных котлах такая же, как в котлах ДКВ. Для улучшения условий омывания и теплопередачи в котлах ДКВР вдоль боковых стенок и газоходов предусмотрены коридоры, шаги кипятильных труб

1 Котлы, металлическая часть которых (трубный пучок, экраны с бараба­ нами, коллекторы и опорная рама) собирается на заводе, вписывается в желез­ нодорожный габарит и доставляется на монтажную площадку в собранном виде, называются транспортабельными.

54

Т а б л и ц а 8

вый из стальных цельнотянутых труб наружным диаметром 32 мм. Он размещается в начале котельного пучка и отделен от камеры догорания двумя рядами "кипятильных труб. Для размещения па­ роперегревателя часть кипятильных труб не устанавливают.

На рис. 23 показан котел ДКВР-6,5-13 паропроизводительностыо 6,5 т/ч, имеющий избыточное давление 1,3 МПа. Котел обору­ дован двумя низконапорными мазутными форсунками системы ОЭН. Общая площадь поверхности нагрева котла — 225 м2, в том числе радиационной поверхности нагрева •— 28 м2 и конвективной— 197 м2. В связи с отсутствием пароперегревателя в котле получают насыщенный пар. В верхней части парового объема верхнего бара­ бана расположены паросепарирующие устройства. Нижний бара­ бан служит шламоотстойником.

Бийский котельный завод с 1963 г. начал серийный выпуск кот­ лов ДКВР производительностью 20 т/ч для получения насыщен­ ного и перегретого пара при избыточном давлении 1,3 МПа и тем­ пературе 250° С. Внутренний диаметр верхнего и нижнего бара­ бана— 1000 мм с длиной цилиндрической части 45Q0 мм (рис. 24). Котлы ДКВР паропроизводительностыо 10 т/ч новой модификации имеют так же, как котлы ДКВР-20, оба (нижний и верхний) ко­ роткие барабаны.

55

Б , В

Рис. 24. Паровой котел ДКВР-20-13 для сжигания газа

и мазута:

ка котла; 6 — фронтовой экран; 7 — задний экран; 8— потолочный экран

-3810

входят в трубчатый пучок по всей ширине котла и проходят этот

верхностями нагрева при сжигании газа или мазута может дости­ гать 0,9.

Блочно-транспортабельный котлоагрегат ДКВР паропроизво­ дительностью 35 т/ч при избыточном давлении перегретого пара 3,9 МПа и температуре 440° С является энергетическим многотоп­ ливным котлом, в топке которого могут сжигаться бурые и камен­ ные угли, газ и мазут.

При сжигании газообразного топлива и мазута котлоагрегаты ДКВР паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч без реконструк­ ции могут иметь на 30—50% большую паропроизводительность, чем при работе на твердом топливе, вследствие меньших избыт­ ков воздуха и меньшей массы газов.

Котлоагрегаты ДКВР снабжены звуковым сигнализатором предельных уровней воды в барабане и электронно-гидравлической системой автоматического регулирования «Кристалл».

газомазутных котлов имеет неизменный поперечный профиль, и различаются они только геометрическими размерами. Котлы эти — с наддувом, двухбарабанные с экранированной топкой и располо­ женным сбоку от нее газоходом.

Паровые котлы малой производительности применяются при небольших потребностях в паре: для технологических процессов, при производстве строительных работ, для отопления и т. д.

Эту группу составляют вертикальные цилиндрические водо­ трубно-газотрубные . котлы и вертикально-водотрубные котлы.

Прямоточные котлы

Из котлов всех типов с принудительным движением рабочего вещества наибольшее распространение получили прямоточные

котлы.

Прямоточный котельный агрегат (рис. 25) представляет собой непрерывный змеевик из труб небольшого диаметра (38—64 мм). Питательная вода подается насосом в водяной экономайзер 8, за­ тем по необогреваемым трубам 10 в нижнюю распределительную

60

камеру 11, далее проходит по винтообразно расположенным на Істенках топки трубам 2. Трубы 2 представляют собой радиацион­ ный экономайзер и котел, где вода подогревается до температуры Ікипения и большая часть ее испаряется (75%). Из радиационной части поверхности нагрева котла пароводяная смесь поступает в верхнюю распределительную камеру 3 и в змеевик 6 (переходную зону), где происходит окончательное полное испарение воды. Пе­ регрев пара вначале осущест­ вляется в радиационном паро­ перегревателе 5, а затем г.

конвективном пароперегрева­ теле 4. Воздух подогревается в двухступенчатом воздухоподо­ гревателе 7, 9 и подается к го­ релкам 1.

Таким образом, в трубном змеевике этих котлов происхо­ дит непрерывное выпаривание питательной воды, причем в один конец змеевика входит вода, а из другого конца выхо­ дит перегретый пар нужного давления и температуры.

По мере испарения воды, содержащиеся в ней соли осаждаются и накапливаются на поверхности нагрева в виде накипи. Накипь со стенок труб прямоточного котла удаляется периодической промывкой. Для безаварийной работы прямо­

точных котлов питание их осуществляют водой с минимальным содержанием солей (чистым конденсатом), а для увеличения межпромывочных периодов окончательное испарение воды пере­ водят в зону низких температур — в переходную зону 6.

Требования к качеству питательной воды могут быть пониже­ ны при применении сепараторных прямоточных котлов. В этом котле пароводяная смесь из змеевиков радиационной части поверх­ ности нагрева поступает в паросепаратор, где насыщенный пар отделяется от воды. Затем насыщенный пар осушается и перегре­ вается в пароперегревателе, а вода с растворенными в ней солями удаляется из паросепаратора. Одним из недостатков этих котлов является большая потеря воды и количества тепла при продувке.

Таким образом, в результате развития водотрубных котлов с естественной циркуляцией и прямоточных котлов принципиаль­ ные теплотехнические схемы их сблизились.

Затрата металла на изготовление современных однобарабанных котлов экранного типа на средние параметры производимого пара

6 t