Производственно-отопительная котельная установка с паровым котлом … и водяным экономайзером

 
 
 
 
 
 

Схема циркуляции ДКВр-6,5-13

1-барабан котла верхний;

2-барабан котла нижний;

3-трубы котельных пучков подъёмные;

4-трубы боковых экранов топки подъёмные;

5-коллектор экранных труб боковой;

6-труба поперечная из нижнего барабана котла в боковой коллектор;

7-труба опускная в коллектор боковых экранных труб;

8-трубы подъёмные фронтового экрана топки;

9-коллектор фронтовых  экранных труб;

10-грубы опускные для фронтового экрана;

11 -трубы подъёмные  заднего экрана тонки;

12-коллектор ; 
 

4 Выбор топки КА. Выбор типа топливосжигающих устройств

     Топочные  устройства подразделяются на камерные и слоевые. Топки с пневмомеханическими  забрасывателями, в которых значительное количество мелких частиц топлива сгорает  в топочной камере над слоем, занимают промежуточное положение и классифицируются как факельно-слоевые.

     Выбор способа сжигания и типа топочного  устройства определяется видом топлива, его реакционными свойствами и физико-химическими  свойствами золы, а также производительностью и конструкцией КА. Схема и оборудование топливоприготовления выбираются в соответствии с принятым типом топочного устройства.

     Топочное  устройство должно обеспечивать экономичность  работы КУ в необходимых пределах регулирования нагрузки, бесшлаковочную работу поверхностей нагрева, отсутствие газовой коррозии экранных труб, минимальное содержание оксидов азота и сернистых соединений в уходящих газах в уходящих газах.

     Основные  положения, которые следует учитывать  при выборе способа сжигания: выбор способа сжигания топлива и типа топочных устройств производится с учётом заводской комплектации котлоагрегатов топками; сжигание жидкого и газообразного топлива осуществляется в камерных топках котлоагрегатов любой производительности;

     Преимущества  камерного сжигания: малая инерционность топок, возможность совместного сжигания различных видов топлива и перехода с одного вида топлива на другой, механизация всех топочных процессов и возможность их автоматизации. Недостаток – неустойчивость работы при снижении нагрузки, вызывающая необходимость подсвечивания топки мазутом.

     Слоевые топки целесообразно применять для котлов паропроизводительностью до 35 т/ч при сжигании сортированных и рядовых углей (содержание мелких фракций 0-6 мм не более 60%, выход летучих на горючую массу 20% и выше), сортированных антрацитов и полуантрацитов, сланца и различных древесных отходов.

     Преимущества  слоевого сжигания: возможность работы топок в широком диапазоне  нагрузок, невысокий расход электроэнергии на собственные нужды.

     Для заданной марки котла и вида топлива  рекомендуется камерная топка.

     На  котле устанавливается горелка  типа ГМГ-1,согласно [11, табл.3]. 

Таблица 3

Газомазутная  горелка типа ГМГ-1,5м при сжигании природного газа (мазута)

 

 
 
 

5 Выбор вспомогательной поверхности нагрева

     Котлы малой производительности поставляются котлостроительными заводами без комплектации их экономайзерами или воздухоподогревателями, поэтому при разработке проекта  необходимо определить вид и компоновку хвостовой поверхности нагрева, а также провести их поверочно-конструктивный расчёт. Также к вспомогательной поверхности нагрева относят пароперегреватели.

     Водяной экономайзер и пароперегреватель, отнимая теплоту от отходящих  газов, передают его непосредственно теплоносителю, нагревая питательную воду или пар. Воздухоподогреватель, отнимая теплоту от отходящих газов, непосредственно её теплоносителю не сообщает, а нагревает дутьевой воздух для улучшения горения топлива.

     В агрегатах малой мощности применяются как комбинированные хвостовые поверхности, состоящие из экономайзера и воздухоподогревателя, так и один только экономайзер или воздухоподогреватель. В котлах мощностью менее 10 МВт устанавливать комбинированные хвостовые поверхности нагрева нецелесообразно, т.к. их трудно компоновать с маломощными агрегатами, а их установка увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты. Поэтому такие котлы имеют лишь одну хвостовую поверхность нагрева - экономайзер или воздухоподогреватель.

     Для снижении температуры дымовых газов, уходящих из котла, и подогрева питательной воды применяют водяные экономайзеры, название которых связано с экономией топлива получаемой при их установке [15, С 189]. Водяные экономайзеры изготавливаются из чугунных или стальных труб. Из-за большой толщины стенки труб чугунные экономайзеры более долговечны, чем стальные, даже при наличии внешней и внутренней коррозии труб. Это обстоятельство привело к их широкому распространению в небольших котельных установках (при давлениях до 2,3 МПа (23 кгс/см²)). Основными недостатками их являются большие удельные габариты и масса, обусловленные невысокими значениями коэффициентов теплопередачи.

     При сжигании высоковлажных топлив (бурые  угли марки Б1, фрезерный торф, древесные отходы) широко применяются воздухоподогреватели. Подача горячего воздуха в топку котлоагрегата ускоряет воспламенение топлива и интенсифицирует процесс его горения, уменьшая потери теплоты от химической и механической неполноты и повышая КПД.

     В случае сжигания топлив с высоким  содержанием влаги или твёрдого топлива в камерной топке подогрев воздуха является обязательным. При  сжигании твёрдого топлива в слое или жидких и газообразных топлив в камере в большинстве случаев  для котельных агрегатов малой производительности можно ограничиться установкой только водяного экономайзера.

     При слоевом сжигании топлива с забрасыванием  новых порций сверху на горящий слой условия зажигания топлива достаточно благоприятны, и можно обходиться без горячего дутья даже при сжигании сырых и многозольных топлив. На механических топках типа цепной решетки или ступенчато-переталкивающей решетки условия зажигания топлива значительно менее благоприятны, и для успешной работы обязательно требуется горячее дутье. То же следует сказать и про условия горения пылевидного топлива, где с целью повышения теплового напряжения объема топочного пространства также применяется горячее дутье. 

     Для котлов с водяным экономайзером. 

     В качестве вспомогательной поверхности  нагрева предварительно принимаем блочный водяной чугунный экономайзер некипящего типа марки ЭП2-94. 

     Характеристики:

     Поверхность нагрева 94,4 м².;

     Количество  труб в ряду 2 шт.;

     Количество  рядов по группам 4+4 шт.;

     Количество  групп в колонках 4+4 , 2шт.;

     Длина трубы 2000 мм.;

     Номер обдувочного устройства 2;

     Количество  обдувочных устройств 2 шт.;

     Количество  сопл в обдувочном устройстве-24 шт.;

     Аэродинамическое  сопротивление, 343 Па (35 мм.вод.ст.);

     Гидравлическое  сопротивление 0,2 МПа ( 2,0 кгс/см² );

     Тип короба при топливе мазут: 01;

     Габаритные  размеры: ширина 850 мм.

                                           Высота 1970 мм.

     Масса экономайзера без короба  не более  <3,9 т. 
 

     Чугунный  водяной экономайзер представляет собой поверхность нагрева, собираемую из горизонтально лежащих труб, на которых имеются поперечные ребра квадратной формы, расположенные с шагом по длине. Каждая из труб соединяется с другой (соседней) трубой специальным чугунным коленом - «калачом» так, что вода последовательно проходит все трубы нижнего ряда, затем переходит в следующий ряд и т. д. вплоть до верхнего ряда, откуда она направляется в барабан.

     Блочные экономайзеры скомпонованы из последовательных по ходу газов колонок. ЭП1 (экономайзер  питательный) – одноколонковый, ЭП2- двухколонковый. Колонки могут быть выполнены в общей двойной металлической обшивке с совелитовыми трубами внутри и со стальной перегородкой между колонками.

     В чугунных экономайзерах нельзя допускать  закипания воды, поэтому конечная температура воды, поступающей в  котел, должна быть ниже на 20-40°С температуры насыщенного пара в котле. При закипании воды возможны гидравлические удары и разрушение чугунных труб.

     Проверочно-конструктивный расчёт экономайзера представлен далее. 
 
 
 
 

6 Выбор характерных сечений газового и воздушного трактов. 
Расчет коэффициента расхода (избытка) воздуха в них

     При работе КУ необходимо обеспечивать непрерывную  подачу в топочную камеру воздуха, необходимого для горения топлива и удаления в атмосферу продуктов сгорания (дымовых газов) после их охлаждения в хвостовых поверхностях нагрева (водяном экономайзере, воздухоподогревателе и др. теплоутилизаторах), а также после экозащитного оборудования (золоуловители, катализаторы и др.). Движение газовоздушной смеси и дымовых газов представлено на принципиальной схеме (см. рис. 1 для котлов на твёрдом топливе и рис. 2 для котлов на газе и мазуте).

     На  схеме показана осевая линия движения дымовых газов и реперные точки, в которых определяются параметры  рабочих тел и коэффициенты расхода  воздуха.

     КА  работает под разрежение (давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха), т.е. через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Это означает, что действительный расход воздуха на горение ( ) больше теоретически необходимого ( ). Т.о. присос воздуха определяется по формуле:

где - количество воздуха, присасываемого в соответствующий газоход агрегата на 1 м³ газа при нормальных условиях. 

Рис. 1. Принципиальная схема газовоздушного тракта котельного агрегата, работающего 
на твёрдом топливе

     Воздух  из воздухозаборной шахты подаётся на горение с помощью дутьевого  вентилятора по воздуховодам, расположенным с правой стороны от продольной оси барабана, если смотреть на котёл с фронта. Топливо (каменный уголь) из двух каскадно-лотковых угольных ящиков с помощью пневмомеханических забрасывателей ЗП-600 с пластинчатым питателем поступает на колосниковую решётку обратного хода ТЛЗ-2,7/4,0, где смешивается с воздухом. В процессе горения газовоздушной смеси образуются дымовые газы. Дымовые газы, пройдя камеру догорания (КД), первый и второй кипятильный пучок (IКП и IIКП) выходят из котла и направляются по газоходам через вспомогательное оборудование к дымовой трубе.