7-39стр. 1 Технологическая часть
.doc
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
-
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, м2 ширмового пучка, м2 пароперегревателя, м2 водяного экономайзера, м2 |
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 м3/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, м3 |
0.15 |
|
Рабочее давление, МПа |
0.6 |
|
-
Тепловой расчет котла
Расчетные данные:
- паропроизводительность агрегата D, т/ч (кг/с) 55 (15.28);
- давление пара в барабане Pб, МПа 1.6;
- давление пара перед ГПЗ Pп, МПа 1.4;
- температура перегретого пара tп, °С 300;
- температура питательной води перед экономайзером tп.в, °С 135;
- температура уходящих газов υух, °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 αт и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α”.