Газомазутный вертикально-водотрубный котёл, предназначенный для выработки насыщенного или перегретого до 225 °С пара, используемого на технологические нужды, отполение, вентиляцию и горячее водоснабжение. Отличительной особенностью котла, как и всей серии паровых котлов ДЕ, является расположение топочной камеры сбоку конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах.

Общий вид котла ДЕ-10-14 ГМ-О

Базовая и дополнительная комплектации котла ДЕ-10-14 ГМ-О

Описание и принципы работы парового котла ДЕ-10-14 ГМ-О

Котлы типа ДЕ (Е) состоят из верхнего и нижнего барабанов, трубной системы и комплектующих. В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стальные или чугунные экономайзеры. Котлы могут комплектоваться как отечественными, так и импортными горелками. Котлы типа ДЕ могут оборудоваться системой очистки поверхностей нагрева.

Для всех типоразмеров котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм. Поперечное сечение топочной камеры также одинаково для всех котлов. Однако, глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов.

Топочная камера котлов ДЕ размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Топочный блок образуется конвективным пучком, фронтовым, боковым и задним экранами. Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Для поддержания необходимого уровня скорости газов в конвективных пучках устанавливаются продольные ступенчатые перегородки, изменяется ширина пучка. Дымовые газы, проходя по всему сечению конвективного пучка, выходят через переднюю стенку в газовый короб, который размещён над топочной камерой, и по нему проходят к расположенному сзади котла экономайзеру.

В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для ввода сульфатов, в паровом объёме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды, перфорированные трубы непрерывной продувки.

В котлах типа ДЕ применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная подогретая вода подается в верхний барабан под уровень воды. В нижний барабан вода поступает по экранным трубам. Из нижнего барабана вода поступает в конвективный пучок, под нагревом превращаясь в пароводяную смесь, поднимается в верхний барабан.

На верхнем барабане котла устанавливается следующая арматура: главная паровая задвижка, клапаны для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. Каждый котел снабжен манометром, двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным клапаном. Для удобства обслуживания котлы ДЕ оснащаются лестницами и площадками.

Технические характеристики ДЕ-10-14 ГМ-О

Показатель	Значение
Тип котла	Паровой
Вид расчетного топлива	Газ, Жидкое топливо
Паропроизводительность, т/ч	10
Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см 2)	1,3(13,0)
Температура пара на выходе, °С	насыщ. 194
Температура питательной воды, °С	100
Расчетный КПД (топливо газ), %	93
Расчетный КПД (топливо жидкое), %	91
Расход расчетного топлива (топливо газ) , кг/ч (м3/ч - для газа и жидкого топлива)	710
Расход расчетного топлива (топливо жидкое) , кг/ч (м3/ч - для газа и жидкого топлива)	671
Габариты транспортабельного блока, LxBxH, мм	5710х3030х4028
Габариты компоновки, LxBxH, мм	6530х4050х5050
Масса транспортабельного блока котла, кг	16680
Вид поставки	В сборе (транспортабельный блок котла)

Паровой котёл ДЕ-10-14 ГМ газомазутный вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией типа Е (ДЕ) производительностью - 10 тон насыщенного пара (194 °С) в час, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отоп­ления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла ДЕ в види латинской "D" образованна экранными трубами, размещается с права от конвективного пучка, оборудован­ного вертикальными трубами, развальцо­ванными в верхнем и нижнем барабанах. Основными составными частями котла ДЕ-10-14ГМ являются верхний и нижний барабаны, трубная система котла ДЕ состоит из конвективного пучка, заднего фронтового и бокового экрана, образующие топочную камеру котла ДЕ-10-14 ГМ.
У котла ДЕ-10-14 ГМ диаметр верхнего и нижнего барабана - 1000 мм, расстояние между барабанами соответственно - 2750 мм (максимально возможное по усло­виям транспортировки блока по железной дороге). Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах каждого из них имеются лазы с затворами (крышка лаза). Изготовляются барабаны для котла ДЕ-10-14 ГМ рабочим давлением 1,4 МПа (абс) из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 мм.
У парового котла ДЕ 10-14 ГМ производительностью - 10 т/ч, схема испарения одноступенчатая.
Пароперегреватель котлов производи­тельностью 6,5 и 10 т/ч выполнен змеевиковым из рядных труб. На котлах производитель­ностью 16 и 25 т/ч пароперегреватель - вертикальный, дренируемый из двух рядов труб.
Поставляются котёл ДЕ-10-14 ГМ как блоком так и россыпью, в комплектацию поставкивходит; верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка (в случае необходимости - пароперегрева­тель - по запросу), опорную раму, изоляцию и обшивку.
В качестве хвостовых поверхностей на­грева котлов применяются стальные БВЭС или чугунные ЭБ экономайзеры.
Паровой котёл ДЕ-10-14 ГМ оборудованы системами очистки поверхностей нагрева с применением ГУВ (генератор ударных волн).
Неподвижными опорами котлов являют­ся передние опоры нижнего барабана. Средняя и задние опоры нижнего барабана подвижные и имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к опорной раме на период транспортировки.
Котел ДЕ-10-14 ГМ снабжен двумя пружинными предохранительными клапа­нами 17с28нж, один из которых является контроль­ным. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем бара­бане котла и любой из них может быть вы­бран как контрольный. На котлах с паропе­регревателем контрольным клапаном яв­ляется клапан выходного коллектора пере­гревателя.
Номинальная паропроизводительность и параметры пара (соответствующие ГОСТ 3619-82) обеспечиваются при температуре питательной воды 100°С при сжигании топлив: природного газа с удельной теплотой сгорания 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/м3) и мазута марок М40 и М100 по ГОСТ 10588-75.

Техническая характеристика
1. Паровой котел предназначен для выработки насыщенного пара
2. Паропроизводительность, т/ч 10
3. Давление пара, МПа 1,1
4. Температура пара, с 184
5. Поверхность нагрева, м2 0,41
6. Температура питательной воды, с 100
7. Температура холодного воздуха с 24
8. Температура горячего воздуха, с 145
9. Температура уходящих газов, с 135
10. Непрерывная продувка, % 2,5
11. Топливо многосернистый мазут М 100
12. Расход топлива, кг/с 0.181
13. КПД брутта, % 92,21

Состав: Разрез А-А, Б-Б

Газомазутные котлы ДЕ конструкции котельного завода г. Бийска и ЦКТИ предназначены для вы­работки насыщенного или слабо перегретого пара с абсолютным давлением 14 кгс/см2 или 24 кгс/см2, паропроизводительностью 1; 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч и сжигания газообразного и жидкого топлива. Ос­новные характеристики котлов серии ДЕ и их комплектация приведены в табл. П1, табл. 8.20, 8.22 .

Принципиальная схема устройства и работы теплогенератора ДЕ-10-14 ГМ приведена на рис. 5.3, а ДЕ-25-14 - на рис. 6 .

Задний топочный

Б-Б дымовые g-g

1, 2 - верхний и нижний барабаны; 3, 4 - кипятильные трубы первого и второго газохода; 5 - металлическая перегородка; 6 - газоплотный экран;

7, 8, 9 - подовый, правый боковой и потолочный экраны топки;

10 - задний топочный экран; 11, 12 - нижний и верхний коллекторы заднего топочного экрана; 13 - рециркуляционная трубка;

16 - горелка; 17 - торкрет; 18 - паропровод Все газомазутные котлы ДЕ имеют опорную наклонную раму, которая опирается на фундамент. На раму передается масса элементов котла и воды, обвязочного каркаса, натрубная обмуровка и обшивка. Переднее днище нижнего барабана имеет неподвижную опору, а остальные опоры скользящие. На зад­нем днище нижнего барабана установлен репер (указатель) для контроля теплового расширения эле­ментов котла при работе и растопке.

Теплогенераторы состоят из верхнего 1 и нижнего 2 барабанов одинаковой длины, которые соеди­нены между собой коридорно-расположенными вертикальными изогнутыми трубами и образуют соот­ветственно первый 3 и второй 4 газоходы конвективной поверхности нагрева. Продольный шаг кипя­тильных труб вдоль барабана 90 мм, а поперечный - 110 мм. Котлы паропроизводительностью 4; 6,5; 10 т/ч в конвективных пучках имеют продольные металлические перегородки 5 по всей высоте газохода с окном (от фронта котла) спереди, что обеспечивает разворот топочных газов в пучке на 180° и выход газов в экономайзер через заднюю стенку котла. Котлы паропроизводительностью 16 и 25 т/ч таких пе­регородок не имеют, и газы идут по всему сечению газохода к фронту котла, выходят из котла, а затем по газовому коробу, размещенному над топочной камерой, направляются в водяной экономайзер, рас­положенный в хвостовой части котла.

Для всех типоразмеров газомазутных котлов ДЕ диаметры верхнего и нижнего барабанов - 1000 мм, расстояние между барабанами по осям - 2750 мм. Ширина топочной камеры всех котлов по осям экранных труб - 1790 мм, средняя высота топочной камеры - 2400 мм. Барабаны котлов изготавливают из стали 16 ГС и толщиной стенки 13 и 22 мм, соответственно для избыточного давления 13 и 23
кгс/см2. Все трубы радиационной и конвективной поверхности нагрева развальцованы в барабанах и имеют наружный диаметр 51 х 2,5 мм, чем достигается лучшая естественная циркуляция в контурах котла. В нижнем барабане размещены перфорированные трубы для периодической продувки и парового прогрева воды от соседних котлов при растопке, а также штуцеры для спуска воды.

Топочная камера находится сбоку (справа) от конвективного пучка и отделена от него слева газо­плотной перегородкой 6 из труб, установленных с шагом 55 мм и сваренных между собой металличе­скими полосками. Концы труб газоплотного экрана 6 обсажены до 38 мм, выведены в два ряда и уплот­нены гребенкой, примыкающей к трубам и барабану. В задней части газоплотного экрана, на расстоя­нии 700 мм от задней стенки котла, имеется окно для выхода топочных газов из топки в конвективный пучок.

Подовый 7, правый боковой топочный экран 8 и потолок топки 9 образованы длинными изогнуты­ми трубами, установленными с шагом 55 мм. Концы этих труб разведены в два ряда и соединены непо­средственно с верхним и нижним барабанами на вальцовке. Под (нижняя часть топки) в топке выложен слоем огнеупорного кирпича - торкрет 17. Шамотный кирпич также укладывается на боковую часть нижнего барабана в топке и крепится на шпильках на боковую часть верхнего барабана в топке между газоплотным 6 и потолочным 9 экранами.

Вертикальные трубы заднего топочного экрана 10 не имеют обсадных концов и приварены к ниж­нему 11 и верхнему 12 наклонным коллекторам диаметром 159 х 6 мм. Верхний коллектор заднего то­почного экрана приварен к верхнему барабану с наклоном вниз, а нижний коллектор - к нижнему бара­бану с наклоном вверх. Кроме того, верхний и нижний коллекторы объединены не обогреваемой трубой 13 диаметром 76 х 3,5 мм, которая замурована в шамотный кирпич обмуровки. По рециркуляционной трубе 13 происходит сток воды из верхнего коллектора в нижний при отделении ее из пароводяной сме­си. Для защиты от теплового излучения коллекторов заднего топочного экрана они снабжены двумя изогнутыми трубами, развальцованными в нижний и верхний барабаны (на схеме не показаны).

Фронтовой экран топки котлов образован четырьмя изогнутыми трубами 14, развальцованными в верхний и нижний барабаны, что позволяет разместить на фронтовой стене амбразуры горелки 16 и лаз. Лаз совмещен с взрывным клапаном. (В первой серии котлов производительностью 4.10 т/ч фронто­вой экран имел вертикальные трубы, приваренные к коллекторам, аналогично конструкции заднего то­почного экрана). Котлы производительностью 4.10 т/ч имеют по две модернизированные горелки ГМГ или по одной ГМ, а котлы производительностью 16 и 25 т/ч - горелки ГМ-10 и ГМП-16.

Кроме того, у котлов производительностью 4.10 т/ч в топке впереди заднего топочного экрана ус­тановлены два ряда труб 15 по шесть штук (всего двенадцать труб), которые развальцованы в верхний и нижний барабаны и являются направляющими экранами для закрутки и хода движения топочных газов из топки в кипятильный пучок труб.

1- й контур (по кипятильным трубам чистого отсека). Котловая вода из верхнего барабана опускает­ся в нижний барабан, по кипятильным трубам расположенным ближе к фронту котла - в области более низких температур топочных газов, а по кипятильным трубам, расположенным ближе к перегородке - в области более высоких температур, вода и пароводяная смесь (ПВС) поднимаются в верхний барабан.

2- й контур (по фронтовому экрану) - котловая вода из нижнего барабана по четырем трубам под­нимается вверх и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

3- й контур (по подовому, правому боковому и потолочному экрану, расположенным до перегород­ки) - котловая вода из нижнего барабана заполняет трубы и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

4- й контур (по кипятильным трубам солевого отсека) - котловая вода из верхнего барабана по трем опускным необогреваемым трубам идет в нижний барабан, а по кипятильным трубам, расположенным за перегородкой, образующаяся ПВС поднимается в верхний барабан.

5- й контур (по заднему топочному экрану) - котловая вода из нижнего барабана поступает в ниж­ний коллектор экрана, распределяется по экранным трубам, а образующаяся в них ПВС поднимается в верхний коллектор. За счет расслоения потока в верхнем коллекторе пар идет в верхний барабан, а от­делившаяся из ПВС вода опускается в нижний коллектор по опускной необогреваемой трубе.

6- й контур (по подовому, правому боковому и потолочному экрану, расположенным за перегород­кой) - котловая вода из нижнего барабана заполняет трубы и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

Влажно-насыщенный пар в верхнем барабане проходит паросепарационные устройства, а получен­ный сухой насыщенный пар отбирается из чистого отсека и по паропроводу идет к потребителю.

7.3. Устройство и работа теплогенератора ДЕ-10-14 ГМ

Газомазутные котлы ДЕ конструкции котельного завода г. Бийска и ЦКТИ предназначены для выработки насыщенного или слабо перегретого пара с абсолютным давлением 14 кгс/см 2 или 24 кгс/см 2 , паропроизводительностью 1; 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч и сжигания газообразного и жидкого топлива. Основные характеристики котлов серии ДЕ и их комплектация приведены в табл. 8.20, 8.22 .

Принципиальная схема устройства и работы теплогенератора ДЕ-10-14 ГМ приведена на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Принципиальная схема теплогенератора ДЕ-10-14 ГМ:

1 , 2 – верхний и нижний барабаны; 3 , 4 – кипятильные трубы первого и

второго газохода; 5 – металлическая перегородка; 6 – газоплотный экран;

7 , 8 , 9 – подовый, правый боковой и потолочный экраны топки; 10 – задний топочный экран; 11 , 12 – нижний и верхний коллекторы заднего топочного экрана; 13 – рециркуляционная трубка; 14 – фронтовой экран топки; 15 – направляющие экраны; 16 – горелка; 17 – торкрет; 18 – паропровод

Рис. 7.6. Продольный разрез теплогенератора ДЕ-10-14

Рис. 7.7. Разрез (в плане) теплогенератора ДЕ-10-14

Все газомазутные котлы ДЕ имеют опорную наклонную раму, которая опирается на фундамент. На раму передается масса элементов котла и воды, обвязочного каркаса, натрубная обмуровка и обшивка.

Переднее днище нижнего барабана имеет неподвижную опору, а остальные опоры скользящие. На заднем днище нижнего барабана установлен репер (указатель) для контроля теплового расширения элементов котла при работе и растопке.

Теплогенераторы состоят из верхнего 1 и нижнего 2 барабанов одинаковой длины, которые соединены между собой коридорно-расположенными вертикальными изогнутыми трубами и образуют соответственно первый 3 и второй 4 газоходы конвективной поверхности нагрева. Продольный шаг кипятильных труб вдоль барабана 90 мм, а поперечный – 110 мм. Котлы паропроизводительностью 4; 6,5; 10 т/ч в конвективных пучках имеют продольные металлические перегородки 5 по всей высоте газохода с окном (от фронта котла) спереди, что обеспечивает разворот топочных газов в пучке на 180° и выход газов в экономайзер через заднюю стенку котла. Котлы паропроизводительностью 16 и 25 т/ч таких перегородок не имеют, и газы идут по всему сечению газохода к фронту котла, выходят из котла, а затем по газовому коробу, размещенному над топочной камерой, направляются в водяной экономайзер, расположенный в хвостовой части котла.

Для всех типоразмеров газомазутных котлов ДЕ диаметры верхнего и нижнего барабанов – 1000 мм, расстояние между барабанами по осям – 2750 мм. Ширина топочной камеры всех котлов по осям экранных труб – 1790 мм, средняя высота топочной камеры – 2400 мм. Барабаны котлов изготавливают из стали 16 ГС и толщиной стенки 13 и 22 мм, соответственно для избыточного давления 13 и 23 кгс/см2. Все трубы радиационной и конвективной поверхности нагрева развальцованы в барабанах и имеют наружный диаметр 51 × 2,5 мм, чем достигается лучшая естественная циркуляция в контурах котла. В нижнем барабане размещены перфорированные трубы для периодической продувки и парового прогрева воды от соседних котлов при растопке, а также штуцеры для спуска воды.

Топочная камера находится сбоку (справа) от конвективного пучка и отделена от него слева газоплотной перегородкой 6 из труб, установленных с шагом 55 мм и сваренных между собой металлическими полосками. Концы труб газоплотного экрана 6 обсажены до 38 мм, выведены в два ряда и уплотнены гребенкой, примыкающей к трубам и барабану. В задней части газоплотного экрана, на расстоянии 700 мм от задней стенки котла, имеется окно для выхода топочных газов из топки в конвективный пучок.

Подовый 7 , правый боковой топочный экран 8 и потолок топки 9 образованы длинными изогнутыми трубами, установленными с шагом 55 мм. Концы этих труб разведены в два ряда и соединены непосредственно с верхним и нижним барабанами на вальцовке. Под (нижняя часть топки) в топке выложен слоем огнеупорного кирпича – торкрет 17 . Шамотный кирпич также укладывается на боковую часть нижнего барабана в топке и крепится на шпильках на боковую часть верхнего барабана в топке между газоплотным 6 и потолочным 9 экранами.

Вертикальные трубы заднего топочного экрана 10 не имеют обсадных концов и приварены к нижнему 11 и верхнему 12 наклонным коллекторам диаметром 159 × 6 мм. Верхний коллектор заднего топочного экрана приварен к верхнему барабану с наклоном вниз, а нижний коллектор – к нижнему барабану с наклоном вверх. Кроме того, верхний и нижний коллекторы объединены не обогреваемой трубой 13 диаметром 76 × 3,5 мм, которая замурована в шамотный кирпич обмуровки. По рециркуляционной трубе 13 происходит сток воды из верхнего коллектора в нижний при отделении ее из пароводяной смеси. Для защиты от теплового излучения коллекторов заднего топочного экрана они снабжены двумя изогнутыми трубами, развальцованными в нижний и верхний барабаны (на схеме не показаны).

Фронтовой экран топки котлов образован четырьмя изогнутыми трубами 14 , развальцованными в верхний и нижний барабаны, что позволяет разместить на фронтовой стене амбразуры горелки 16 и лаз.

Лаз совмещен с взрывным клапаном. (В первой серии котлов производительностью 4…10 т/ч фронтовой экран имел вертикальные трубы, приваренные к коллекторам, аналогично конструкции заднего топочного экрана). Котлы производительностью 4…10 т/ч имеют по две модернизированные горелки ГМГ или по одной ГМ, а котлы производительностью 16 и 25 т/ч – горелки ГМ-10 и ГМП-16.

Кроме того, у котлов производительностью 4…10 т/ч в топке впереди заднего топочного экрана установлены два ряда труб 15 по шесть штук (всего двенадцать труб), которые развальцованы в верхний и нижний барабаны и являются направляющими экранами для закрутки и хода движения топочных газов из топки в кипятильный пучок труб.

Котлы ДЕ производительностью 4…10 т/ч выполнены с одноступенчатым испарением, а в котлах с производительностью 16 и 25 т/ч применено двухступенчатое испарение с внутрибарабанным солевым отсеком.

У котлов ДЕ паропроизводительностью 16 и 25 т/ч в барабанах на расстоянии 1,5 м от задней стенки установлены перегородки, которые образуют чистый, расположенный в передней части котла, и солевой отсеки. В верхнем барабане перегородка установлена до середины парового пространства, а в нижнем – сплошная перегородка, отделяющая вторую ступень испарения от первой. Опускная система первой ступени испарения состоит из последних по ходу газов рядов труб конвективного пучка. Во вторую ступень испарения выделены первые по ходу топочных газов ряды труб конвективного пучка. Опускная система контура солевого отсека состоит из трех не обогреваемых труб диаметром 159 × 4,5 мм, по которым вода из верхнего барабана опускается в нижний. Отсеки ступенчатого испарения сообщаются между собой по пару через окно над поперечной перегородкой, а по воде – через сопло, расположенное в нижней части перегородки водяного объема верхнего барабана. Это сопло выполняет роль продувки из чистого отсека в солевой.

В качестве сепарационных устройств первой ступени испарения используются установленные в верхнем барабане щитки и козырьки, направляющие пароводяную смесь из экранных труб на уровень воды. Для выравнивания скоростей пара по всей длине барабана все котлы (всех производительностей) снабжаются верхним дырчатым пароприемным потолком. На всех котлах, кроме котлов до 4 т/ч, перед пароприемным потолком установлен горизонтальный жалюзийный сепаратор. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются продольные щитки, направляющие движение пароводяной смеси в торец барабана к поперечной перегородке, разделяющей отсеки.

На котлах паропроизводительностью 4…10 т/ч периодическая продувка совмещается с трубой непрерывной продувки. На котлах 16 и 25 т/ч периодическая продувка производится из чистого и солевого отсеков, а непрерывная продувка осуществляется из солевого отсека верхнего барабана. Качество котловой (продувочной) воды нормируется по общему солесодержанию (сухому остатку) без учета абсолютной щелочности.

Для производства перегретого__ пара устанавливают пароперегреватель. На котлах 4…10 т/ч пароперегреватель выполнен змеевиковым из труб диаметром 32 × 3 мм, а на котлах 16 и 25 т/ч – двухрядным из труб 51 × 2,5 мм. В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стандартные чугунные водяные экономайзеры ЭП 2.

Обмуровка боковых стен, общей толщиной 100 мм, выполнена натрубной и состоит из шамотобетона (25 мм) по сетке и изоляционных (асбестовермикулитовых) плит. Обмуровка фронтовой и задней стен, общей толщиной 100 мм, состоит из шамотобетона (65 мм) и изоляционных плит; для котлов производительностью 16 и 25 т/ч толщина теплоизоляционных плит 256…300 мм. Обмуровка котла снаружи покрывается металлической листовой обшивкой для уменьшения присосов воздуха в газовый тракт.

Котлы оборудованы стационарными обдувочными аппаратами, расположенными с левой стороны конвективного пучка. Обдувочная труба, с целью повышения надежности работы, выполняется из жаропрочной стали. Вращение трубы для обдувки производится вручную при помощи шкива и цепи. Для обдувки труб котла используется сухой насыщенный или перегретый пар с давлением не менее 0,7 МПа. Котлы оборудованы индивидуальным дутьевым вентилятором и дымососом.

Каждый котел ДЕ снабжен согласно правилам котлонадзора:

Двумя пружинными предохранительными клапанами, из которых один является контрольным; на котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане (и любой может быть выбран как контрольный); на котлах с пароперегревателем контрольным служит клапан на выходном коллекторе пароперегревателя;

Двумя водоуказательными приборами;

Необходимым количеством термометров, манометров, запорной, дренажной и сливной арматуры;

Приборами регулирования и безопасности.

Газовоздушный тракт. Топливо и воздух подаются в горелки 16 топки, где 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 труб и конвективного теплообмена от труб передается воде, циркулирующей по экранам.

Затем топочные газы тремя потоками проходят через два ряда труб направляющего экрана 15 , откуда с температурой 980…1060 °С выходят из топки и через окно переходят в первый газоход 3 , где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 650 °С топочные газы огибают металлическую перегородку 5 , входят во второй газоход 4 кипятильного пучка труб и с температурой около 270…370 °С выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.

В котлах 16 и 25 т/ч топочные газы идут по всему сечению общего газохода к фронту котла, а затем по газовому коробу, размещенному над топочной камерой, направляются в водяной экономайзер,

Основные контуры естественной циркуляции котлов ДЕ-10-14 ГМ. После умягчения и деаэрации (из деаэратора и водяного экономайзера) по двум трубопроводам питательной линии питательнаявода подводится в водный объем верхнего барабана 1 , где смешивается с котловой водой. В водномобъеме верхнего барабана находится и труба ввода фосфатов, а паровом объеме – сепарационные устройства.

В котле имеются пять контуров естественной циркуляции.

1-й контур (по кипятильным трубам). Котловая вода из верхнего барабана 1 опускается в нижний барабан 2 по кипятильным трубам 4 конвективного пучка, расположенным во втором газоходе – в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь (ПВС) поднимается в верхний барабан по трубам газоплотного экрана 6 и кипятильным трубам 3 , расположенным в первом газоходе – в области более высоких температур топочных газов.

2-й контур (по фронтовому топочному экрану) – котловая вода из нижнего барабана поднимается по четырем трубам 14 вверх и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

3-й контур (по подовому, правому боковому и потолочному экрану) – котловая вода из нижнего барабана заполняет все трубы и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

4-й контур (по заднему топочному экрану) – котловая вода из нижнего барабана поступает в нижний коллектор 11 экрана, распределяется по экранным трубам, а образующаяся в них ПВС поднимается в верхний коллектор 12 . За счет расслоения потока в верхнем коллекторе 12 пар идет в верхний барабан, а отделившаяся из ПВС вода опускается в нижний коллектор 11 по опускной необогреваемой трубе 13 .

5-й контур (по трубам направляющего экрана) – котловая вода из нижнего барабана заполняет все двенадцать труб 15 , а образующаяся ПВС поднимается в верхний барабан.

Полученный влажный насыщенный пар в верхнем барабане проходит паросепарационные устройства, в результате чего его влажность уменьшается и образуется сухой насыщенный пар, который по паропроводу идет к потребителю или в пароперегреватель, если потребителю нужен перегретый пар.

Основные контуры естественной циркуляции котлов ДЕ-25-14 ГМ. Питательная вода подается в водный объем чистого отсека верхнего барабана, где смешивается с котловой водой. В котле шесть контуров естественной циркуляции: три в чистом и три в солевом отсеке:

Чистый отсек , первая ступень испарения .

1-й контур (по кипятильным трубам чистого отсека). Котловая вода из верхнего барабана опускается в нижний барабан, по кипятильным трубам расположенным ближе к фронту котла – в области более низких температур топочных газов, а по кипятильным трубам, расположенным ближе к перегородке – в области более высоких температур, вода и пароводяная смесь (ПВС) поднимаются в верхний барабан.

2-й контур (по фронтовому экрану) – котловая вода из нижнего барабана по четырем трубам поднимается вверх и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

3-й контур (по подовому, правому боковому и потолочному экрану, расположенным до перегородки) – котловая вода из нижнего барабана заполняет трубы и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

Солевой отсек , вторая ступень испарения .

4-й контур (по кипятильным трубам солевого отсека) – котловая вода из верхнего барабана по трем опускным необогреваемым трубам идет в нижний барабан, а по кипятильным трубам, расположенным за перегородкой, образующаяся ПВС поднимается в верхний барабан.

5-й контур (по заднему топочному экрану) – котловая вода из нижнего барабана поступает в нижний коллектор экрана, распределяется по экранным трубам, а образующаяся в них ПВС поднимается в верхний коллектор. За счет расслоения потока в верхнем коллекторе пар идет в верхний барабан, а отделившаяся из ПВС вода опускается в нижний коллектор по опускной необогреваемой трубе.

6-й контур (по подовому, правому боковому и потолочному экрану, расположенным за перегородкой) – котловая вода из нижнего барабана заполняет трубы и в виде ПВС поступает в верхний барабан.

Влажно-насыщенный пар в верхнем барабане проходит паросепарационные устройства, а полученный сухой насыщенный пар отбирается из чистого отсека и по паропроводу идет к потребителю.

7.4. Устройство и работа теплогенератора БГМ-35

Газомазутные котлы БГМ конструкции котельного завода г. Белгорода предназначены для выработки сухого насыщенного или перегретого пара до 440 °С, с производительностью 35 т/ч и абсолютным давлением 4 МПа (40 кг/см 2). Котел экранного типа имеет П-образную компоновку с экранированной топкой настолько, что в ней передается вся теплота, необходимая для получения пара, в результате чего отпадает необходимость в установке конвективной поверхности нагрева, а вместо кипятильных труб установлены хвостовые поверхности: пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель. Котел имеет барабан, каркас, фундамент, обмуровку, необходимую арматуру и гарнитуру. Размеры габаритные: верхняя отметка – 15,8 м, ширина по осям колонн – 5,31 м, глубина – 12,28 м. Основные характеристики теплогенератора БГМ-35 приведены в табл. 8.23 . Принципиальная схема унифицированного котла БГМ-35 приведена на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Принципиальная схема теплогенератора БГМ-35:

1 – питательный насос; 2 , 4 – коллекторы водяного экономайзера; 3 – водяной экономайзер; 5 – питательные линии; 6 – питательная линия к пароохладителю; 7 – барабан котла; 8 , 11 , 15 , 22 – опускные трубы; 9 – нижний коллектор фронтового экрана; 10 – фронтовой экран; 12 – нижний коллектор заднего экрана; 13 – задний топочный экран; 14 – фестон; 16 , 18 – нижний и верхний коллекторы левого бокового экрана; 17 – боковой экран; 19 – пароотводящие трубы; 20 – выносной циклон; 21 – пароотводящие линии; 23 , 24 – непрерывная и периодическая продувка; 25 – паропровод; 26 , 28 – пароперегреватель; 27 – пароохладитель; 29 – сборный коллектор перегретого пара; 30 – воздухоподогреватель; 31 – горелки; 32 – обмуровка

В котле БГМ-35 двухступенчатая схема испарения. К первой ступени испарения (чистый отсек) относят передний 10 и задний 13 экраны топки. Трубы переднего экрана внизу вварены в нижний коллектор 9 , а вверху образуют потолочный экран и концы труб потолочного экрана развальцованы в барабан.

Трубы заднего экрана внизу вварены в нижний коллектор 12 , а вверху, в зоне прохода топочных газов, разведены в четырехрядный фестон 14 и развальцованы в барабан.

Кроме того, фронтовой коллектор 9 соединен с верхним барабаном четырьмя опускными трубами 8 , расположенными снаружи обмуровки, а нижний коллектор 12 заднего топочного экрана соединен с верхним барабаном шестью опускными трубами 11 , также расположенными снаружи обмуровки. Поперечный фронтовой коллектор 9 расположен над горелками 31 .

Ко второй ступени испарения (солевой отсек) отнесены два боковых экрана – левый 17 и правый, выполненный аналогично левому. Трубы боковых экранов вварены в нижний 16 и верхний 18 коллекторы. Кроме того, нижние коллекторы боковых экранов соединены с верхним барабаном двумя опускными трубами 15 , расположенными снаружи обмуровки. Левый и правый боковые экраны имеют в отдельности выносной циклон 20 и соединены между собой тремя пароотводящими трубами 19 . Все экраны в топке выполнены из труб 60 × 3 мм.

Газовоздушный тракт. Воздух дутьевым вентилятором нагнетается в трубчатый двухступенчатый воздухоподогреватель 30 , где нагревается примерно до 170 °С и подается в горелки 31 , установленные на фронте котла в количестве пяти штук: три вверху и две внизу (причем нижние – растопочные). Топочные газы отдают теплоту в топке всем экранным поверхностям нагрева, а затем, пройдя фестон 14 , трубки пароперегревателя 28 и 26 , водяной экономайзер 3 , воздухоподогреватель 30 , с температурой 158.. 180 °С дымососом удаляются в атмосферу через дымовую трубу.

Основные контуры естественной циркуляции. Питательная вода из бака деаэратора питательным насосом 1 подается в коллектор 2 , а затем в трубы 3 кипящего водяного экономайзера, где вода нагревается примерно до 145 °С и пройдя сборный коллектор 4 , по трем питательным линиям 5 подается в барабан котла 7 , где смешивается с котловой водой. Одна (из трех) питательная труба 6 подводится к пароохладителю 27 , установленному в рассечку пароперегревателя, для регулирования температуры перегретого пара.

Чистый отсек . Часть котловой воды из барабана по четырем опускным трубам 8 9 , распределяется по трубам переднего топочного экрана 10 , который экранирует фронт и потолок топки, а образующаяся пароводяная смесь (ПВС) по этому экрану идет в барабан.

Часть котловой воды из барабана по шести опускным трубам 11 подводится в нижний коллектор 12 , распределяется по трубам заднего топочного экрана 13 , а образующаяся ПВС по этому экрану и фестону 14 идет в барабан.

Солевой отсек . Часть котловой воды из барабана по двум опускным трубам 15 подводится в нижний коллектор 16 , распределяется по трубам левого бокового топочного экрана 17 , а образующаяся ПВС по этому экрану поднимается в верхний коллектор 18 , откуда по трем пароотводящим трубам 19 идет в выносной циклон 20 . В циклоне происходит разделение пара и воды: пар по двум пароотводящим линиям 21 идет в барабан 7 , а вода из циклона 20 по трем опускным трубам 22 возвращается в нижний коллектор 16 бокового экрана. Аналогично работает и правый боковой топочный экран. Непрерывная продувка 23 производится только из двух выносных циклонов, а периодическая 24 – из нижних частей двух циклонов и из всех (четырех) нижних коллекторов котла.

Пар и пароводяная смесь из всех контуров циркуляции поднимается в барабан, где в паросепарационных устройствах отделяется пар, а вода смешивается с котловой водой и процесс циркуляций повторяется. После паросепарационных устройств полученный сухой насыщенный пар по паропроводу 25 направляется в пароперегреватель для получения перегретого пара. Сухой насыщенный пар вначале проходит дальнюю часть пароперегревателя 26 , где вначале противотоком, а затем прямотоком (на схеме не показано) нагревается и поступает в пароохладитель 27 поверхностного типа. Из пароохладителя, после регулирования температуры, пар идет в ближнюю часть 28 пароперегревателя, где после движения прямотоком и противотоком (на схеме не показано) нагревается топочными газами и поступает в сборный коллектор перегретого пара 29 , откуда идет к потребителю. На сборном коллекторе установлены предохранительный контрольный клапан, термометр, манометр, вентиль для продувки паропровода во время растопки котла и вентиль, соединяющий с главным паропроводом котельной.

Котлы БГМ-35 выпускаются и без циклонов, и у них нет верхних боковых коллекторов, а трубы боковых экранов развальцованы в барабан котла. Но в барабане котла имеются две поперечные перегородки с переливными трубами (соплами) в водном объеме, которые делят пространство котла на три отсека: один чистый и два солевых.

Очистка пароперегревателя осуществляется стационарными паровыми обдувочными аппаратами.

Костылев И.И. 1993 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОСОБИЯ Котельные установки и парогенераторы . Метод. указания к курсовому проектированию.Тихонов В.М. 2001 г. Котельные установки ...

Регистрационный номер ___209 тех/дс СТАНДАРТ

котельные установки , парогенераторы Котельные установки и парогенераторы котельных установок, их...

1 общая характеристика направления подготовки дипломир ованного специалиста по направлению « тепло энергетика»

Перечень образовательных программ

И эксплуатация энергетических установок: котлы, котельные установки , парогенераторы , испарители, турбины, вспомогательное тепломеханическое... 240 СД.02 Котельные установки и парогенераторы : общая характеристика современных котельных установок, их...

Составители учебно-тематического плана программы повышения квалификации

Программа

Модуль 1 «Водоподготовка»; модуль 2 «Котельные установки и парогенераторы» ; модуль 3 «Паротурбинные установки ТЭС и АЭС»; модуль 4 « ... . ун-т, 2007. 65 с. Модуль 2. «Котельные установки и парогенераторы» Лабораторные работы 1. Раздел 2. Темы 2.1, 2.2, ...

1.0. Введение

Тепловая энергия является одним из основных видов энергии, необходимых для обеспечения жизнедеятельности человека. Тепловую энергию в основном используют для получения электрической энергии, для технологических нужд предприятий различного назначения, для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и обеспечивающих ее доставку потребителю в виде водяного пара или горячей воды, называют системами теплоснабжения.

Пар в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве применяют для технологических нужд, вентиляционных установок, в сушилках, для отопления производственных и жилых помещений, а также для нагрева воды, используемой в производстве и для бытовых нужд.

Системы теплоснабжения являются важнейшей составляющей энергетического хозяйства страны. Важнейшим звеном единой системы энерготеплоснабжения служат котельные (теплогенерирующие) установки – совокупность узлов и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара или горячей воды. В качестве первичных источников энергии для теплогенерирующих установок используют органическое и ядерное топливо, солнечную и геотермальную энергию, горючие и тепловые отходы промышленных предприятий. По своему агрегатному состоянию все виды органического топлива разделяют на твердое, жидкое и газообразное. Основной вид газообразного топлива – природный газ, доля потребления которого в общей структуре потребления топлива котельными установками достигает в настоящее время 55% и имеет тенденцию к сохранению этого значения на достаточно длительную перспективу. Поэтому эффективное использование этого важнейшего источника теплоты в теплогенерирующих установках является важной составной частью крупнейшей народнохозяйственной задачи по экономии топливно-энергетических ресурсов.

Природный газ, являясь универсальным и экономичным видом топлива, способствует повышению производительности труда, улучшению производственного комфорта, созданию нового высокоэффективного оборудования и технологических процессов, снижению удельных расходов топлива. Квалифицированное сжигание газа защищает от загрязнения воздушный бассейн промышленных объектов и населенных пунктов.

Снижение удельных расходов газа на единицу конечной продукции достигается применением новых технологических процессов и более экономичного оборудования.

Газифицированные котельные агрегаты, использующие современные конструкции газогорелочных устройств, наиболее рационально сжигающих газ, автоматизация процессов горения способствуют обеспечению энергосбережения.

2.0. Технологическая часть.

2.1. Краткое описание парогенератора ДЕ-10-14 ГМ.

Газомазутные вертикально-водотрубные паровые котлы типа ДЕ-10т/ч предназначены для выработки насыщенного и слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котлов размещается с боку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранных труб одинакова для всех котлов – 1790мм.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру.

Трубы парового бокового экрана, образующего также пол и потолок топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана приваривают к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159х6мм. Трубы фронтового экрана котлов паропроизводительностью 10 т/ч приварены к коллекторам диаметром 159х6мм.

В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба и труба для ввода фосфатов, в паровом объеме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещают перфорированные трубы для продувки, устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.

На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая – из нижнего коллектора заднего экрана, если задний экран имеет коллектор, если нет – периодическая продувка совмещена с непрерывной, осуществляемой из фронтового днища нижнего барабана.

Котел выполнен с одноступенчатой схемой испарения. Опускным звеном циркуляционных контуров являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.

Конвективный пучок от топочной камеры отделен газоплотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Перегородка выполнена из вплотную поставленных (S=55 мм) и сваренных между собой труб диаметром 51х2,5 мм. При вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда. Места разводки уплотняют металлическими проставками и шамотобетоном.

Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубами диаметром 51х2,5 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный 110 мм. Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективных пучках котлов устанавливают продольные чугунные или ступенчатые стальные перегородки. Выход дымовых газов из котлов осуществляется через окно, расположенное на задней стенки котла.

Все типоразмеры котлов имеют одинаковую циркуляционную схему. Контуры заднего экрана всех котлов и фронтового экрана котлов соединяют с барабаном через промежуточные коллекторы: нижний – раздающий (горизонтальный) и верхний – собирающий (наклонный). Концы промежуточных коллекторов со стороны, противоположенной барабанам, объединены необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76х3,5 мм.

В качестве первичных сепарационных устройств 1-й ступени испарения используют установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств 1-й ступени котла используют горизонтальный жалюзийный сепаратор и дырчатый лист.

Пароперегреватель котлов выполнен змеевиковым из труб диаметром 32х3 мм. Плотное экранирование боковых стен, потолка и пола топочной камеры позволяет на котлах применить легкую изоляцию в два-три слоя изоляционных плит общей толщиной 15-20 мм. Обмуровку фронтовой и задней стенок выполняют по типу облегченной обмуровки: кирпич шамотный толщиной 65 мм и изоляционные плиты общей толщиной 100 мм.

Каждый котел ДЕ снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольный. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливают на верхнем барабане котла, и любой из них может быть выбран как контрольным. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном является клапан выходного коллектора перегревателя.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа изменений в комплектации котлов экономайзерами не требуется, так как подогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет более 20 0 С, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора России.

Средний срок службы котлов между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 2500 – 3 года, средний срок службы до списания – 20 лет.

2.2. Характеристика топлива.

Газ – высококачественное топливо, обладающее целым рядом преимуществ перед твердым топливом (отсутствие золы, высокая теплота сгорания, удобство транспортирования и сжигания, возможность автоматизации рабочих процессов). Температура факела при сжигании газа выше, чем при сжигании твердого топлива, а это приводит к повышению теплоотдачи в топке, позволяет уменьшить коэффициент избытка воздуха и снизить температуру уходящих газов и продуктов сгорания на выходе из топки и повысить КПД котла.

КПД котла на газообразном топливе при рабочих равных условиях выше КПД котла на твердом топливе на величину потерь теплоты от механической неполноты сгорания, т.е. без каких-либо затрат он может быть повышен на 3 – 10 %.

Газообразное топливо делится на природное и искусственное и представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество водяных паров, а иногда пыли и смолы. Под составом топлива понимают состав его сухой газообразной части.

Наиболее распространенное газообразное топливо – это природный газ, обладающий высокой теплотой сгорания. Основной природных газов является метан, содержание которого в газе 76,7 – 98% . Другие газообразные соединения углеводородов входят в состав газа от 0,1 до 4,5 %.

В состав горючих газов входят: водород Н 2 , метан СН 4 , другие углеводородные соединения С m Н n , сероводород H 2 S и негорючие газы, двуокись углерода СО 2 , кислород О 2 , азот N 2 и незначительное количество водяных паров Н 2 О. Индексы m и n при С и Н характеризуют соединения различных углеводородов.

Состав газообразного топлива (в процентах по объему):

СО+ Н 2 + С m Н n + H 2 S+ СО 2 + О 2 + N 2 =100%.

Негорючую часть – балласт – составляет азот и двуокись углерода СО 2 .

Состав влажного газообразного топлива (в процентах по объему):

СО+ Н 2 + С m Н n + H 2 S+ СО 2 + О 2 + N 2 + Н 2 О =100%.

Теплота сгорания 1м 3 сухого природного газа при нормальных условиях для большинства отечественных месторождений составляет 33,29 35,87 МДж/м 3 (7946 – 8560 ккал/м 3).

Характеристика газообразного топлива газопровода Гоголево – Полтава:

С 4 Н 10 = 0,1

Q н р =31 000.

ρ i c =0,789 кг/м 3 .

2.3. Выбор топочного устройства.

Камерные топки представляют собой устройства, в которых топливо горит в объеме топочной камеры в виде факела. В зависимости от вида топлива они бывают: пылеугольные и топки для сжигания жидкого и газообразного топлива.

В топках промышленных парогенераторов и водогрейных котлов главным образом используется природный газ. Подготовка газа к его сжиганию производится в газогорелочном устройстве. Газогорелочные устройства в зависимости от способа перемещения в них газа с воздухом принято разделять на горелки полного предварительного смешивания, диффузионные и частичного предварительного смешивания. В горелках полного предварительного смешивания газ и воздух перед поступлением в топку предварительно полностью перемешивается в необходимых для горения количествах и после этого готовая газовоздушная смесь поступает в топку. В диффузионных горелках газ и воздух в необходимых для горения количествах раздельно подаются в топку и процесс перемешивания их протекает одновременно с процессом горения. В горелках частичного предварительного смешивания только часть воздуха, необходимого для горения, перемешивается с газом, а остальной подается непосредственно в топочную камеру как встречный.

Способ перемешивания газа с воздухом для горения, оказывает существенное влияние на устойчивость фронта пламени и характер факела, выдаваемого горелкой. Под устойчивостью фронта пламени понимают процесс, при котором обеспечивается непрерывное и самопроизвольное воспламенение новых порций газовоздушной смеси, выходящей из горелок. Характер факела, выдаваемого горелками полного предварительного смешивания, заметно отличается от факела диффузионных горелок. При горении газовоздушной смеси протекает сравнительно кроткопламенный процесс с образованием лучепрозрачных продуктов сгорания.

К газовым горелкам предъявляется ряд требований: простота и дешевизна конструкций, широкий диапазон устойчивой и экономичной работы, возможность сжигания газа с низким коэффициентом избытка воздуха α, без потерь тепла от химического пережога q 3 , приемлемая длина факела, отсутствие шума, удобство обслуживания, простота автоматики.

Надежная и экономичная работа парогенераторов зависит от правильного выбора и компоновки горелочных устройств. Работа горелочных устройств рассматривается в зависимости от конструкции топочной камеры мощности котлоагрегата.

На парогенераторе ДЕ – 10 – 14 ГМ устанавливаем горелки с предварительной газификацией топлива. ГМП – газомазутная предварительного смешивания. Применяется при резервном жидком топливе, является комбинированной газомазутной горелкой. Газовая часть состоит из газовыпускных отверстий, расположенных на торцевой части газового ствола. ГМП бывают: вихревые, с паромеханическими форсунками – состоит из паромеханической форсунки и двухзонного направляющего аппарата и газовой камеры с выпускными отверстиями. Регулирование мощности производится изменением давления перед форсункой. Конструкции горелок отличаются друг от друга типом воздухонаправляющего устройства. Цифра в шифре горелки указывает ее полезную теплопроизводительность.

2.4. Обоснование выбранной температуры уходящих газов.

Выбор температуры уходящих газов производится на основании технико-экономического расчета по условию оптимального использования топлива и расхода металла на хвостовые поверхности нагрева. Во избежание низкой температурной коррозии при температурах металла ниже температуры точки росы, приходится выбирать повышенные температуры уходящих газов. По сравнению с экономичной выгодой или принимать специальные меры по защите воздухоподогревателя температура металлической стенки следует принимать на 10 0 выше температуры точки росы.

Для парогенераторов низкого давления с хвостовыми поверхностями нагрева температуру уходящих газов следует принимать в зависимости от топлива используемого в котлоагрегате. При сжигании природного рекомендуемая температура уходящих газов от 120 0 до 130 0 С. Выбираем температуру уходящих газов 120 0 .

2.5.Выбор хвостовых поверхностей нагрева.

Водяной экономайзер служит для нагрева питательной воды за счет тепла уходящих газов. Он состоит из труб небольшого диаметра и по его этому поверхность их нагрева является недорогой и компактной. Водяной экономайзер устанавливается двух видов: чугунный и стальной. К установки принимаем чугунный экономайзер, т.к. они применяются в котлах средней и большой мощности на Р изб = 1,4 МПа. Чугунные экономайзеры собираются на месте монтажа из ребристых труб и деталей. Трубы изготавливаются двух размеров: 2м и 3м. в горизонтальном ряду устанавливаются от 2 до 9 труб. Блоки устанавливаются одноколенные и двухколенные. Несколько горизонтальных рядов труб (до 8) образуют группы, которые компонуют одну колонну или две раздельные металлической перегородкой. Температура нагрева воды на выходе из экономайзера должна быть ниже температуры насыщения при данном давлении, не менее чем на 20 0 С, во избежание парообразования в экономайзере и гидравлического удара между пролетами предусматривают разрыв высотой 550-600 мм, для помещения оборудованных устройств, осмотра и ремонта экономайзера. Для нагрева питательной и питьевой воды.

Выбор температуры уходящих газов. В практических условиях не всегда удается выбрать нам выгодную температуру уходящих газов на основе сопоставления различных вариантов. Тогда остается один путь задаться этой температурой.

Для котельных агрегатов с Д меньше либо равно 12 т/ч, оборудование хвостовой поверхности нагрева, температуру уходящих газов при сжигании природного газа t ух.г. = 170 0 С.

3. Расчетная часть.

3.1. Конструктивные характеристики котлоагрегата:

При сжигании газа

	Параметры
	Давление, МПа (кгс/м 2)
	Температура пара: Насыщенный Перегретый
	Площадь поверхностей нагрева (м 2) Радиационной Конвективной
	Объем топочной камеры (м 3)
	Полная поверхность стен топки (м 2)
	Лучевоспринимающая поверхность нагрева (м 3)
	Удельная нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева при сжигании газа (м 2)
	Габаритные размеры котлоагрегата с лестницами и площадками (мм):
	КПД (%) при сжигании газа
	Тип топочного устройства: газомазутная (ГМ) горелка
	Комплектация ГМ котлов: 1. Водяной экономайзер ЭП 2. Дымосос ДМ (об/мин) 3. Вентилятор ВДН (об/мин)

3.2. Расчет объемов продуктов сгорания.

1. Характеристика энергетического топлива:

а) вид топлива: газ газопровода Гоголево-Полтава;

б) состав топлива: С Н 4 = 85,8

С 4 Н 10 = 0,1

С 5 Н 12 и более тяжелые равны 0.

Низкая теплота сгорания сухого газа:

Q н р =31 000.

Плотность при 0 0 С и 760 мм рт.ст.:

ρ i c =0,789 кг/м 3 .

Паропроизводительность 10,0 т/ч.

Насыщенный пар.

Температура питательной воды 100 0 С.

2. Коэффициент избытка воздуха принимается в зависимости от вида и способа сжигания топлива.

При сжигании газового топлива принимаем α=1,1.

3. Определяем теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания газового топлива.

V 0 = 0,0476;

V 0 = 0,0476[(1 +) * 85,8 + (2 +) * 0,2 + (3 +) * 0,1 + (4 +) * 0,1]= 0, 0476 =8,26 (м 3 /м 3);

4. Определяем объем трехатомных газов (м 3 /м 3).

V RO = 0,01 (СО 2 + СО + Н 2 S +∑m * С m Н n);

V RO = 0,01(0,1 + [ 1 * 85,8 + 2 * 0,2 + 3 * 0,1 + 4 * 0,1]) = (86,9 + 0,1) * 0,01 = 0,87 (м 3 /м 3);

5. Определяем теоретический объем азота в продуктах сгорания.

V N = 0.79 V 0 + ;

V N = 0.79 * 8,26 + = 6,66 (м 3);

6. Определяем теоретический объем водяных паров м 3 /м 3 .

V 0 HO = 0,01(H 2 S + H 2 + ∑ + 0,124 d г. тл) + 0,0161*V 0 ;

V 0 HO = 0,01 (* 85,8 + * 0,2 + * 0,1 + * 0,1) + 0,0161* 8,26 = =1,864 (м 3 /м 3)

7. Определяем средний коэффициент избытка воздуха в газоходах с учетом присосов воздуха по газоходам в следующем порядке:

а ) доля присосов воздуха в газоходах

Δ топки - Δ т = 0,05

Δ I конвективного пучка - Δ I к.п. = 0,05

Δ II конвективного пучка - Δ II к.п = 0,1

Δ экономайзера - Δ эк. = 0,1

б) коэффициент избытка воздуха за газоходами:

Для топки: =1,1 + 0,05

Для I конвективного пучка: = 1,15 + 0,05 = 1,2

Для II конвективного пучка: = 1,2 + 0,1 = 1,3

Для экономайзера: = 1,3 + 0,1 = 1,4.

в ) средний коэффициент избытка воздуха в газоходах:

Для топки = 1,125;

Для Iк.п. = 1,175;

Для IIк.п. = 1,25;

Для экономайзера, = 1,35.

8.Определяем избыточное количество воздуха для каждого газохода, м 3 /м 3.

V в изб = V о (-1);

Для топки: V в изб..т =8,26 * 0,125 = 1,033 (м 3 /м 3);

Для I к.п. V в изб I кп =8,26 * 0,175 = 1,446 (м 3 /м 3);

Для II к.п. V в изб II кп =8,26 * 0,25 = 2,064 (м 3 /м 3);

Для экономайзера V в изб.экон. = 8,26 * 0,35 = 2,89 (м 3 /м 3).

9. Определяем действительный объем азота в продуктах сгорания по газоходам, м 3 /м 3 .

V N =V 0 N +(*V 0

Для топки V N т = 6,66 + (1,125 - 1)*8,26 = 7,69 (м 3 /м 3);

Для I к.п. V I кп N =6,66 + (1,175 - 1)*8,26 = 8,11 (м 3 /м 3);

Для II к.п V II кп N =6,66 + (1,25 - 1)*8,26 = 8,73 (м 3 /м 3);

Для экономайзера V экон. N =6,66 + (1,35 - 1)*8,26 = 9,55 (м 3 /м 3).

10. Определяем действительный объем водяных паров в продуктах сгорания по газоходам, м 3 /м 3 .

V HO = V HO 0 + 0,0161 (V 0 ;

Для топки V Н О т =1,864 + 0,0161*(1,125 - 1)*8,26 = 1,881 (м 3 /м 3)

Для I к.п V I кп Н О =1,864 + 0,0161*(1,175 - 1)*8,26 = 1,887 (м 3 /м 3)

Для II к.п V II кп Н О =1,864 + 0,0161*(1,25 - 1)*8,26 = 1,897 (м 3 /м 3)

Для экономайзера V экон Н О =1,864+0,0161*(1,35 - 1)*8,26= 1,911 (м 3 /м 3).

11.Определяем действительные суммарные объемы продуктов сгорания по газоходам, м 3 /м 3 .

V г = V RO + V N +V HO ;

Для топки V г т =0,87 + 7,69 + 1,881 = 10,441 (м 3 /м 3)

Для I к.п V I кп г = 0,87 + 8,11 + 1,887 = 10,867 (м 3 /м 3)

Для II к.п V II кп г = 0,87 + 8,73 + 1,897 = 11,497 (м 3 /м 3)

Для экономайзера V экон г = 0,87 + 9,55 + 1,911 = 12,331 (м 3 /м 3)

12. Определяем объемные доли трехатомных газов и водяных паров, а также суммарную объемную долю для каждого газохода:

r RO = ; r НО = ; r n = r RO + r HO .

Для топки r RO = = =0,083 ;

r НО = = = 0,18 ;

r n = r RO + r HO .= 0,083 + 0,18 = 0,263

Для I к.п r RO = = =0,08 ;

r НО = = = 0,17 ;

r n = r RO + r HO .= 0,08 + 0,17 = 0,25

Для II к.п r RO = = =0,076 ;

r НО = = = 0,165 ;

r n = r RO + r HO .= 0,076 + 0,165 = 0,241

Для экономайзера r RO = = =0,071 ;

r НО = = = 0,155 ;

r n = r RO + r HO .= 0,071 + 0,155 = 0,226

13. Результаты расчетов сводим в таблицу.

Объемы продуктов сгорания. Табл.1

Величина и расчетная формула	Размерность	Теоретические объемы
		V 0 = …; V RO =…; V 0 N =…; V HO 0 =…
					экономай
Коэф-т избытка воздуха за газоходом
Величина присосов в газоходах
Средний к-т избытка воздуха в газоходах
Полный объем продуктов сгорания в газоходах
Объемная доля трехатомных газов в газоходах r RO
Объемная доля водяных паров по газоходам r HO
Суммарная объемная доля r n = r RO + r HO

3.2. Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

1). Вычисляем энтальпию теоретического объема воздуха для диапазона температур от 100 до 2000 о С; кДж/м 3.

I 0 в = V о (с) в

где с - энтальпия 1 м 3 воздуха, (кДж/м 3) принимается для каждой выбранной температуры.

2. Вычисляем энтальпию теоретического объема продуктов сгорания в диапазоне температур от 100 0 С до 2000 0 С по формуле:

I 0 г = V RO I RO + V N I N +V HO I HO .

где: V RO , V N , V HO – объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара;

I RO , I N ,I HO – энтальпии трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров принимаем для каждой выбранной температуры. Табл.3

3. Вычисляем энтальпию избыточного воздуха для диапазона температур и для каждого газохода.

I в изб = (- 1)* I 0 в.

Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 4. Табл.4

Поверхность нагрева

температура после поверхности нагрева

Топочная

камера

α =1,125-1=

1 газоход

2 газоход

α =1,25-1=

экономайзер

α =1,35-1=

3.3. Расчет теплового баланса котлоагрегата .

При тепловом расчете парового котла тепловой баланс составляется для определения КПД брутто и расчетного расхода топлива.

1. Определяем располагаемую теплоту, кДж/м 3 .

Q р р = Q р н +Q в.вн., где

Q р н – низшая теплота сгорания сухой массы газа из характеристики топлива.

Q в.вн. – теплота, внесенная в котлоагрегат с воздухом при подогреве его вне к/а, (при расчете газового топлива не учитывается).

Q р р = Q р н = 31000, (кДж/м 3).

2. Определяем потерю теплоты с уходящими газами:

где - энтальпия уходящих газов при t ух - температуре уходящих газов.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из котлоагрегата.

Энтальпия холодного воздуха при t хв = 30 0 С.

39,8*V 0 =39,8 * 8,26 = 328,75.

t ух = 120 0 С;

q 2 = = =5,02.

3. Определяем потерю теплоты от химического недожога.

4. Определяем потерю теплоты от механического недожога q 4 = . При сжигании газового топлива q 4 = 0.

5. Определяем потерю тепла от наружного охлаждения (%)

6. Определяем полезную мощность парового котла.

Q пг = D (ί пн - ί пв) + * (ί кв - ί пв),

где D – расход пара, кг/с

ί пп =- энтальпия перегретого пара или ί нп – энтальпия насыщенного пара

ί пв =- энтальпия питательной воды

ί кв = энтальпия котловой воды

Р – процент продувки, %

ί пв = t пв *с пв = t пв * 4,19=100*4,19=419; (кДж/кг)

ί пп = 2927,4

ί нп = 2802,1

Р = 3% * D = 0,083

Q пг = D (ί пн - ί пв) + * (ί кв - ί пв)= 2,78(2802,1 – 419) + 0,083(807,6–419)=

6625,02 + 32,25 = 6657,27

7.Определяем КПД брутто парового котла из уравнения обратного теплового баланса (%).

η бр = 100 - (q 2 +q 3 +q 4 + q 5) = 100 – (5,02 + 0,5 + 1,7) = 92,78.

8. Определяем расход топлива, м 3/ с.

В пг = .100 = = 0,23

9. Определяем расчетный расход топлива, м 3/ с.

В р = В пг. =0,23

10. Определяем коэффициент сохранения теплоты.

1 - = =0,98.

3.4. Расчет топочной камеры .

1. При поверочном расчете топки необходимы следующие данные:

V т – объем топочной камеры, V т = 17,2

F ст – полная площадь поверхности стен топки, F ст = 41,46

H л – площадь лучевоспринимающей поверхности, Н л = 38,95.

Степень экранирования топки:

2.Определяем полезное тепловыделение в топке:

Q в / - теплота воздуха, определяется по формуле:

Q в / = = 1,1 *328,75= 361,63

Q т = Q р р= 29805,43.

3. Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов: =хξ.

х = 0,8; ξ=0,65;

Хξ=0,8 * 0,65 = 0,52.

4. Определяем эффективную толщину излучающего слоя (м):

S = 3,6 = 3,6 * 1,5.

5. Определяем коэффициент ослабления лучей:

k = k г r n + k c .

где k г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяем по формуле:

r n – суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров в топке,

r н о – доля водяных паров в объеме продуктов сгорания в топке.

r НО =0,18; r n = 0,263

Р n = r n * Р, где Р = 0,1

Р n = r n * Р= 0,263 * 0,1 = 0,0263

k г = = = 8,96.

k c – коэффициент ослабления лучей статистыми частицами

k c = 0,3 (2-) * ;

Величина

k c = 0,3 (2-) * = = =1,075;

k = k г r n + k c = 8,96 * 0,263 + 1,075 = 3,43

6. Определяем степень черноты факела.

а ф = m a св + (1- m) а г, где

m – коэффициент, характеризующий долю топочного объема,

a св = 1-е -(k г r + k с) Р S =1-е -3,43*0,1*1,5 =0,4

a г =1-е - k г r Р S =1-е -8,96*0,263*0,1*1,5 =0,298

а ф = m* a св + (1-m)* a г =0,5 * 0,4 + (1-0,5) * 0,298=0,349;

7. Определяем коэффициент М, зависящий от положения максимума температуры пламени по высоте топки.

М = 0,54-0,2 Хm, где Хm = = =0,177

М = 0,54-0,2 Хm=0,54 - 0,2 * 0,177 = 0,5

8.Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания на 1м 3 газа при нормальных условиях.

15950 при 1000 0 С

Т а = 1700 + 273 = 1973 0 К

VC ср = = 19,79

9. Определяем степень черноты топки.

а т = 0,51

10. Определяем действительную температуру на выходе из топки по формуле:

3.5. Расчет первого конвективного пучка .

1. Определяем площадь поверхности нагрева конвективного пучка

n=328, где n – количество труб.

n I к.п. =225 n II к.п. =103

Iк.п. = 0,69 IIк.п. = 0,31

Н II к.п. =116*0,31= 36 м 2

Н I к.п. =116-36=80 м 2

2. Определяем относительный продольный и поперечный шаги.

σ 1 = 1,96 σ 2 = 2,16

3. Определяем площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при поперечном омывании гладких труб.

F m .сеч = =0,41 (м 2)

4. Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после газохода. В дальнейшем весь расчет ведем для двух предварительно принятых температур.

Θ // 1кп =800

Θ // 1кп =700

5. Определяем теплоту, отданную продуктами сгорания; кДж/м 3 .

I / I к.п. = =16826

Q б = φ (I / - I // + I 0 пр).

Θ // 1 кп =800 ; Q б =0,98(16826 – 12924 + 0,05*328,75)=3840,07

Θ // 1 кп =700; Q б =0,98(16826 – 11163 + 0,05*328,75)=5565,85

6. Вычисляем расчетную температуру потока продуктов сгорания.

для Θ // 1 =800 = =908,5

для Θ // 1 =700 = =858,5

7. Определяем температурный напор.

Δt = Θ-t к; t к = 194,7 0 С – температура конденсата.

для Θ // 1 =800; Δt = Θ-t к =908,5 - 194,7 =713,8;

для Θ // 1 =700; Δt = Θ-t к =858,5 – 194,7 = 663,8.

8. Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева.

для Θ // 1 =800 ω г = =6,6;

для Θ // 1 =700 ω г = =6,3 .

9. Определяем коэффициент теплопередачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков труб.

с s =1; с я =0,94; r н о I к.п. =0,17

для Θ // 1 =800 =45 =1,01 =45*0,94*1*1,01=42,72;

для Θ // 2 =700 =42 =1,03 =42*0,94*1*1,03=40,66

ххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххх

10. Вычисляем степень черноты газового потока по номограмме. При этом необходимо вычислить суммарную оптическую величину по формуле:

k*p*s = (k г r n + k зл μ)ps.

Для газов k зл = 0, формула примет вид: k*p*s = k г r n ps.

r n – суммарная объемная доля трехатомных газов (из табл.1)

s – толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков определяется по формуле: s = 0,9*d* ; м

k г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по формуле для двух температур

для Θ // 1 ; k г =

для Θ // 2 ; k г =

Р – давление в топочной камере к/а, принимаем Р = 0,1мПа

Рассчитываем k*p*s = k г r n ps для двух температур

для Θ // 1 ; k*p*s =

для Θ // 2 ; k*p*s =

а – степень черноты газового потока по номограмме (приложение8)

для Θ // 1 ; а =

для Θ // 2 ; а =

11. Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева при сжигании газа:

= *а *с г,

где а - степень черноты,

Коэффициент теплоотдачи по номограмме (приложение 9).

с г – коэффициент определяется по приложению 9 в зависимости от температуры стенки.

T ст принимаем 200 0С, для двух температур: Θ // 1 ; Θ // 2 ;

Рассчитываем:

= *а * с г.

для Θ // 1 ; =

для Θ // 2 ; =

12. Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

где - коэффициент использования, для поперечно омываемых пучков

1; для сложно омываемых =0,95.

для Θ // 1 ; =

для Θ // 2 ; =

13. Определяем количество тепла, воспринятое твердой поверхностью нагрева на 1м 3 сжигаемого газового топлива для двух температур:

Для этого определяем температурный напор как среднелогармфмическую разность температур.

где - большая разность температур продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости при противотоке

Меньшая разность температуры продуктов сгорания и нагреваемой жидкости.

Вычисляем коэффициент теплопередачи

к = , где - коэффициент тепловой эффективности определяем по приложению 10 в зависимости от вида топлива.

для Θ // 1 ;

для Θ // 2 ;

Определяем Q т =

для Θ // 1 ; Q т =

для Θ // 2 ; Q т =

14. Производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Для этого строится зависимость Q =f (Θ //); точка пересечения прямых дает температуру Θ р // .

Расчет водяного экономайзера.

1. По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов.

При t ух = 120-130 0 С (для газового топлива).

Q б = φ*(I / эк - I эк // + I 0 хв).

2. Определяем энтальпию воды после экономайзера

где В р – расход топлива;

D – паропроизводительность к/а, кг/с

ί эк / = ί n вэк

3. В зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания в экономайзере определяем температурный напор, 0 С.

Большая разность температур продуктов сгорания и нагреваемой среды, 0 С.

= Θ / эк – t // эк =

= Θ // эк - t / эк =

4. Определяем скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с.

ω г = В р *V г *(Θ ср +273),

В р – расход топлива

V г –объем газов в экономайзере (из табл.1)

5. Определяем коэффициент теплоотдачи.

к = к н *с =

6. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, м 2.

7. По полученной площади устанавливаем его конструктивные характеристики.

Общее число труб n = =

Число рядов труб m = ,

где Z – число труб в ряду.

Список литературы:

1. Борщов Д.Я. Устройство и эксплуатация отопительных котельных малой мощности: Учеб. пособие для проф.тех. училищ. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Стройиздат, 1989

2. Брюханов О.Н., Кузнецов В.А. Газифицированные котельные агрегаты: Учебник. – М.: ИНФРА – М, 2005