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

>

(давлением 3,5—4,0 МПа и температуре 450° С) больше расхода металла на изготовление прямоточных котлов для тех же парамет­ ров пара на 15—20%. В то же самое время водотрубные котлы с естественной циркуляцией предъявляют несоизмеримо менее жесткие требования к качеству питательной воды и режимным: условиям работы. По этим причинам прямоточные котлы для сред­ них параметров пара не применяются.

При повышении давления пара требования к качеству пита­ тельной воды для котлов с естественной циркуляцией и прямоточ­ ных сближаются, а различие в расходе металла на изготовление увеличивается. В связи с этим при повышении давления пара область применения прямоточных котлов расширяется.

При давлениях, близких к критическому (для воды параметры критической точки: абсолютное давление рІф~22,6 МПа; темпе­ ратура ^ф= 374,15°С), естественная циркуляция пароводяной сме­ си исключается и получение пара в этих условиях возможно только в прямоточных котлах.

Т а б л и ц а 9

Краткая характеристика блочных передвижных парогенераторных установок

На нефтяных промыслах получают распространение передвиж­ ные парогенераторные установки с прямоточными котлами как

•отечественного производства, так и импортные (табл. 9). Передвижная парогенераторная установка ППГУ-4/120 распо­

лагается на двух платформах — базовых шасси. На одной плат­ форме размещены: горизонтальный парогенератор, деаэратор с блоком питательных насосов, бустерный насос, кабина обслужи­ вания; на второй платформе размещается остальное оборудование:

•блок водоподготовки, насосы, баки воды.

Парогенератор ППГУ-4/120М (рис. 26) состоит из фронтового щита с воздушным коробом, горелочного устройства, трубной си­ стемы, двойной металлической обшивки, заднего щита и опорной рамы с четырьмя опорами.

62

■flISZS-

Рис. 26. Парогенератор ППГУ-4/І20М:

Котельный агрегат по ходу движения продуктов сгорания яв­ ляется двухходовым. Дымовые газы, пройдя топочную камеру, поворачивают на 180° и поступают в конвективный газоход, раз­

мещенный в кольцевом зазоре между топочным змеевиком и об­ шивкой.

Трубная система парогенератора состоит из трубной системы топочной камеры, конвективно-испарительного змеевика и настен­ ного змеевика.

Трубная система топочной камеры состоит из цилиндрической навивки с плотно соприкасающимися витками (диаметр навивки 1300 мм, длина 3195 мм) и плоских спиральных змеевиков, распо­ лагающихся на переднем и заднем щитах.

Наружный конец фронтового змеевика соединяется с цилиндри­ ческой навивкой, а внутренний конец выводится из обшивки. Цен­ тральная часть змеевика не заполняется витками; через это отвер­ стие топливо-воздушная смесь подается в топочную камеру.

Два наружных витка плоского заднего змеевика выполнены в виде двух концентрических окружностей. В кольцевых зазорах ме­ жду этими витками установлены в восьми точках 16 обдувочных сопел. Наружный конец данного спирального змеевика переходит в цилиндрическую навивку диаметром 1652 мм и длиной 400 мм, являющуюся продолжением топочной камеры. Место соединения наружного конца с цилиндрической навивкой и внутренний конец змеевика выведены через задний щит за пределы парогенератора. Центральная часть змеевика свободна от витков и обеспечивает доступ в топочную камеру. Витки фронтового и заднего плоских спиральных змеевиков, а также цилиндрическая навивка топочной камеры выполнены из труб наружным диаметром 42 мм и на глу­ бине 1200 мм ошипованы и покрыты огнеупорной массой.

Конвективно-испарительная часть парогенератора состоит из трех последовательно соединенных секций и представляет собой цилиндрический змеевик диаметром 1450 мм, навитый из трубы наружным диаметром 50 мм. Конвективно-испарительный змеевик содержит 36 витков труб, расположенных концентрично по отноше­ нию к цилиндрической навивке топочной камеры.

Топочный и конвективно-испарительный цилиндрические змее­ вики расположены в настенном змеевике, выполненном также в виде цилиндрического змеевика. Настенный змеевик расположен концентрично по отношению к первым двум и защищает внутрен­ нюю обшивку парогенератора от воздействия продуктов сгорания.

Через фронтовой щит в кольцевой зазор между настенным и конвективно-испарительным змеевиками введено 7 обдувочных труб, проходящих в зоне двух выходных секций конвективно-испа­ рительного змеевика.

Трубная система парогенератора заключена в двойную метал­ лическую обшивку. В нижней части обшивки имеется специальный поддон, на который сливаются продукты очистки поверхностей нагрева.

64

Передвижная парогеиераторная установка УПГ-9/120 состоит из следующих основных узлов: насоса, бака, теплообменника ис­ ходной воды, блока хнмводоочистки с насосами и реагентным хо­ зяйством. бака и насосов химически очищенной воды, деаэратора высокого давления, теплообменника для охлаждения деаэрирован­ ной воды, бустериого и питательного насосов, парогенератора с

трубная система с блоком обдувочных труб, корпус с рамой, фрон­ товой щит с горелочным устройством, выходной газовый короб.

Воздух через паровой калорифер двумя патрубками подается в кольцевое пространство между обшивками. По нижней половине кольцевого сечения воздух проходит по направлению от фронто­ вого щита к выходному газовому коробу. В перепускных окнах обшивки корпуса воздух поворачивается на 180° и по верхней по­

ходной газовый короб.

Питательная вода подается во фронтовой змеевик 1 (рис. 27), затем поступает в цилиндрический спиральный змеевик 2, экрани­ рующий топочную камеру, а из него в задний экран топки 3. Далее пароводяная смесь направляется по внутреннему соединительному трубопроводу конвективного пакета 4. Затем по внешнему пере­ пускному трубопроводу пароводяная смесь поступает в змеевик второго конвективного пакета 5, далее поток идет по внутреннему соединительному трубопроводу в настенный змеевик 6, откуда со степенью сухости 0,8 по трубопроводу направляется в сепаратор влагомера. После измерительной паровой шайбы и водяного мери­ тельного сосуда пар и вода вновь смешиваются и пароводяная смесь направляется в скважины.

Трубная система котельного агрегата состоит из экранной си­ стемы топочной камеры, конвективных поверхностей нагрева и блока обдувочных труб.

Экранная система топочной камеры состоит из цилиндриче­ ского, фронтового и заднего плоских змеевиков. Один конец плос­ кого фронтового змеевика переходит в цилиндрический змеевик топочной камеры, а другой выводится через обшивку. Наружный конец заднего экрана соединен с цилиндрическим змеевиком ка­

меры, а внутренний конец с

змеевиков (17 штук), последовательно соединенных друг с другом. Все конвективные поверхности навиты из труб наружным диа­ метром 60 мм. Центральная часть спиральных змеевиков на диа­ метре 600—700 мм свободна от витков. В этой полости устанав­ ливается извлекаемый блок обдувочных труб.

Блок обдувочных труб состоит пз шести трубных змеевиков, последовательно соединенных друг с другом. Каждый такой эле­ мент состоит из наружной и внутренней труб, вставленных концентрнчно одна в другую, соответственно диаметрами 76 и 56 мм. В кольцевом зазоре между ними циркулирует охлаждающая вода. Во внутреннюю трубу подается обдувочный агент.

К стенкам наружной и внутренней труб приварены две груп­ пы сопловых элементов из 17 сопел.

В парогенераторных установках ППГУ-4/120 и УПГ-9/120 мо­ жет использоваться в качестве топлива сырая нефть или попут­ ный газ.

Принципиальная .схема и трубная система парогенератора фир­

66

нагрева 3. Отсюда влажный насыщенный пар поступает в радиа­ ционные поверхности нагрева 4 и на скважину.

Циркуляционный контур котла «Такума» выполнен для всех типов однониточным и одноходовым по движению продуктов сго­ рания.

Парогенератор «Такума» имеет, цилиндрическую форму и со­ стоит из следующих основных элементов: фронтового щита, топоч­ ной экранной системы, конвективных поверхностей нагрева, выход-

ВыхоЗ

Рис. 29. Трубная система топочной камеры (о) и конвективной части (б) парогенератора «Такума»

ного газового короба, корпуса п опорной рамы. На фронтовом щите установлено комбинированное горелочное устройство с за­ щитно-запальным комплексом для раздельного сжигания жидкого и газообразного топлива. Здесь же располагаются вентилятор и щит управления парогенератором с необходимыми контрольноизмерительными приборами и средствами автоматизации и защи­ ты. Футеровка фронтового щита экранирована плоским спираль­ ным змеевиком.

К экранной системе топочной камеры относится также цилин­ дрический змеевик, смежные витки которого вплотную касаются друг друга. Наружные диаметры труб экранной системы парогене­ раторов VS-90 F II VS-45F соответственно составляют 60,3 и

50,8 мм. Размеры топочной камеры выбираются из условия завер­ шения всех топочных процессов в камере и получения температу­ ры на выходе из топки, обеспечивающей отсутствие шлакования

3* G7

и заноса конвективных поверхностей нагрева. Кроме того, при вы­ бранной длине камеры отсутствует затягивание факела в конвек­ тивные поверхности.

Конвективные поверхности нагрева примыкают непосредственно к топочной камере и состоят из настенного конвективного змееви­ ка, являющегося продолжением топочного и образованного также навивкой трубы, смежные витки которой касаются друг друга, из нескольких пакетов и блока обдувочных труб. Пакеты плоских спи­ ральных змеевиков расположены в настенном змеевике. В цен­ тральной части этих пакетов расположен блок обдувочных труб, последовательно включенных в циркуляционный контур. Конструк­ ция конвективных пакетов позволяет персоналу проникнуть внутрь конвективного газохода и проводить требуемые операции. Наруж­ ный диаметр труб, применяемых в конвективной части, для агрегатов VS-90F и VS-45F такой же, как и в радиационной части.

Трубная система парогенератора размещена в корпусе, состоя­ щем из внутренней и внешней металлических обшивок, концентрично расположенных относительно друг друга. Внутренняя полость между указанными обшивками заполнена теплоизо­ ляцией.

К последнему конвективному пакету примыкает выходной га­ зовый короб, изнутри покрытый теплоизоляцией. Внутри короба смонтированы направляющие лопатки, предназначенные для улуч­ шения омывания конвективных поверхностей.

В качестве основного топлива парогенераторов фирмы «Такума» VS-90F и VS-45F используется сырая нефть и резервный при­ родный или попутный газ.

Парогенераторы оборудованы системой автоматики и защиты. Отключается подача топлива в следующих случаях: при падении расхода питательной воды ниже 50%; при повышении температуры пара на выходе из парогенератора сверх установленного значения; при погасании факела; при остановке вентилятора; при низком давлении нефти; при низкой температуре топлива; при низком уровне воды в деаэраторе; при низком давлении воздуха в системе регулирования; при чрезмерном повышении или снижении давле­ ния пара в парогенераторе.

Система автоматики и регулирования парогенераторов фирмы «Такума» является пневматической, для чего в системе регулиро­ вания предусмотрена установка подкачивающего компрессора.

Парогенератор KSK представляет собой прямоточный котель­ ный агрегат. Он состоит из топочной камеры 1 и конвективной ча­ сти 2 (рис. 30). Поверхности нагрева выполнены из стальных змеевиков с горизонтальной навивкой. Корпус парогенератора KSK, в отличие от ранее рассмотренных, имеет в поперечном се­ чении квадратную, а не круглую форму. Дымовые газы из топоч­ ной камеры проходят конвективную часть котла и удаляются из установки через выхлопную трубу. Питательная вода из деаэрато­

68

ра поступает в змеевики конвективной части поверхности нагрева парогенератора, а затем проходит радиационную часть. По отно­ шению к движению дымовых газов, питательная вода и пароводя­ ная смесь в парогенераторе KSK движутся противоточио. Уста­ новка работает на сырой нефти или мазуте.

Рис. 30. Парогенератор KSK

Водогрейные котлы

Получение горячей воды для отопления и горячего водоснаб­ жения производится в чугунных и стальных котлах.

Важнейшими эксплуатационными показателями работы водо­ грейных котлов являются: тепловая мощность, тепловое напряже­ ние площади поверхности нагрева и к. п.д.

Тепловая мощность или теплопроизводительность водогрейного котла есть тепловой поток, полезно воспринимаемый водой, в кВт (или ккал/ч).

Тепловое напряжение площади поверхности нагрева опреде­ ляется полезным тепловым потоком, приходящимся на 1 м2 пло­ щади поверхности нагрева котла; для определения этого показа­

69

теля следует тепловую мощность котла разделить иа его площадь поверхности нагрева.

К. п. д. водогрейного котла показывает долю теплоты сгора­ ния топлива, полезно использованную в котле.

Стальные водогрейные котлы большой производительности, предназначенные для сжигания газа н мазута, выпускаются не­ скольких типов. Среди них наиболее известными являются котлы

Основным элементом нагревательной установки для получения горячей воды при закачке ее в нефтеносные пласты с целью уве­ личения извлечения нефти является котел ПТВМ.

К. п.д. стальных водогрейных котлов равен 85—90%, тепловое напряжение площади поверхности нагрева — 35—46,5 кВт.

На рис. 31 изображен стальной водогрейный котел ПТВМ-50-1. Топочная камера его полностью экранирована фронтовым 1, боко­ выми 6 и задними 3 экранами. Котел оснащен двенадцатью горел­ ками 4 с индивидуальными дутьевыми вентиляторами. Горелки размещены по шесть с противоположных боковых сторон топки. Продукты сгорания из топки проходят конвективные поверхности нагрева 2, дымовую трубу 5 и выходят в атмосферу. Конвективные

Конвективная поверхность нагрева состоит из отдельных змее­ виков, образованных.трубами диаметром 28 мм, согнутых в виде

70

буквы П, концы которых вварены в вертикальные трубы коллек­ тора диаметром 83 мм. Для направления движения воды по тру­ бам змеевика в вертикальных коллекторах в середине установлены перегородки. Эти змеевики в конвективном пучке располагаются

Рис. 31. Стальном водогреГшый котел ПТВМ-50-1 для работы на газе и мазуте

параллельно друг другу, причем у смежных змеевиков коллекторы располагаются у одного с левой стороны, а у другого — с правой.

Облегченная обмуровка котла крепится прямо на трубах экра­ нов и на коллекторах змеевиков конвективного пучка. Нижняя часть котла с дутьевыми вентиляторами, водоподводящими п отво­ дящими трубами располагается в здании, а верхняя часть — на от­ крытом воздухе.

71