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

     Согласно [2, п. 1.16] независимо от типа и режима работы котельной к установке принимается не менее двух КА; оптимальное количество – для паровых котельных 3-5 шт. Резервные котлоагрегаты устанавливаются только при особых требованиях к надёжности теплоснабжения.

     Предварительно  принимаем к установке 5 котельных агрегатов марки ДКВр – 6,5-13 .

     Теплопроизводительность котельного агрегата определяем по формуле:

где D_КА = 6,5 т/ч= 1,8 кг/с – номинальная выработка пара котельным агрегатом (по марке); h_н.п. = 2769 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара, вырабатываемого котлом; h_к.в. = 826 кДж/кг – энтальпия котловой (кипящей) воды при абсолютном давлении в котлоагрегате 1,4 МПа [11, табл. 3.1, С.47]; h_п.в. = с ∙ t_п.в. = 4,1868 ∙ 100 = 418,7 кДж/кг – энтальпия питательной воды (перед экономайзером); р = 10% – величина непрерывной продувки согласно [2, п. 10.21] для котлов с давлением пара до 1,4 МПа.

     

 кВт = 4,2 МВт

     Установленная мощность КУ – это суммарная мощность котельной при номинальной нагрузке всех установленных котлоагрегатов.

     

 МВт > = 9,9 МВт

     В случае аварии или текущего ремонта 1-го котлоагрегата в зимний период оставшиеся 4 КА должны обеспечить нагрузку :

       МВт > =9,2 МВт. Условие выполняется.

          Примечание: по [11, табл.1.5, С.22] котёл марки ДКВр может обеспечить повышение нагрузки до 50% при работе на мазуте.

   Минимальная производительность котлоагрегата ДКВр (наименьшая паропроизводительность, при которой КА может длительно работать без нарушения режимов циркуляции воды в трубах и горения топлива) при избыточном давлении 1,3 МПа допускается при работе на мазуте не ниже 30 % от номинальной.

   Увеличение  нагрузки котельного агрегата неблагоприятно с экологической позиции, т.к. при  этом наблюдается недостаточное  время пребывания продуктов сгорания в высокотемпературной части топочной камеры и, следовательно, увеличение концентрации продуктов неполного сгорания (СО, сажи, бенз(а)пирена). С другой стороны, увеличение выбросов продуктов неполного сгорания также может наблюдаться и при снижении нагрузки за счёт снижения среднетопочной температуры.

   Поэтому подбор числа котельных агрегатов  необходимо вести в зоне оптимальной  работы котла (80 – 90 % от номинальной нагрузки). 

     Количество  котлоагрегатов, работающих в тёплый период года определяем следующим образом:

     

     Итак, по результатам предварительного расчёта  к установке принимаем 5 котельных агрегатов марки ДКВр-6,5-13 . В зимний период работает 3 котельных агрегатов, в летний – 2 При выходе из строя одного из котлов оставшиеся 2 котла обеспечат нагрузку наиболее холодного месяца.

     Резервная мощность котельной складывается из явного и скрытого резерва. Она используется при аварийном выходе из строя одного из котлоагрегатов путём догрузки остальных работающих. Скрытый резерв – разность между установленной и рабочей мощностью. Явный резерв составляет суммарная номинальная мощность котлоагрегатов, не работающих в данный период времени и находящихся в холодном состоянии.

     Рабочая мощность КУ – суммарная мощность работающих котлоагрегатов при фактической нагрузке в данный период времени. Рабочая мощность определяется исходя из суммы тепловой нагрузки потребителей и тепловой энергии, используемой на собственные нужды котельной.

     Согласно [2, п. 4.1] необходимость резервного или аварийного вида топлива для котельных устанавливается с учётом категории котельной, исходя из местных условий эксплуатации, по согласованию с топливоснабжающими организациями.

     В данной курсовой работе считаем, что  рассматриваемая котельная установка  по надёжности отпуска теплоты относится к 1 категории (см. [2, п. 1.12]). Таким образом, для КУ производительностью более 20 Гкал/ч, для которой газовое топливо установлено в качестве основного, необходимо предусматривать резервное топливо - топочный мазут. Для КУ производительностью до 20 Гкал/ч резервное топливо к природному газу не предусматривается, однако может предусматриваться аварийное жидкое топливо (топочный мазут, лёгкое нефтяное топливо) по согласованию с заказчиком. 
 
 
 
 
 
 

3 Описание конструкции и принимаемой компоновки котельного агрегата. 
Технические характеристики выбранного котла 

     Основной  элемент производственно-отопительной КУ – паровой котельный агрегат. Приводим технические характеристики устанавливаемых в КУ котлоагрегатов: ДКВр-6,5-13 двухбарабанный котёл водотрубный, реконструированный

     Номинальная производительность котельного агрегата составляет 6,5 т пара в час – это количество вырабатываемого пара в единицу времени, которое обеспечивается при длительной эксплуатации при сжигании основного топлива при номинальных параметрах пара и питательной воды.

     Номинальные параметры вырабатываемого  теплоносителя - насыщенный влажный водяной пар низкого давления (р_абс = 1,4 МПа), температура пара на линии насыщения – 194,1°С (см. [11, табл. 3.1, С.47]).

     По  рекомендации завода-изготовителя котлоагрегаты  ДКВр могут эксплуатироваться при  повышенной сверх номинальной паропроизводительности. Максимальная производительность котла ДКВр-6,5-13: при работе на твёрдом топливе составляет 1,8 кг/с или 6,5 т/ч. Повышение нагрузки котлоагрегатов ДКВр сверх номинальной требует соблюдения следующих условий:

      1. проведение докотловой обработки  питательной воды, организация контроля  за её качеством и безнакипным состоянием поверхностей нагрева котла (особенно при сжигании газа);

      2. при сжигании газа: изоляция  обогреваемых частей верхнего  барабана, расположенных в топке  и камере догорания, применение  короткопламенных горелок; 

     3. Температура газов за КА перед хвостовыми поверхностями нагрева не должна быть выше 400-450°С как по условиям циркуляции, так и вскипания воды в чугунных водяных экономайзерах.

     Для поверочного теплового расчета  КА необходимы следующие данные: объем  топочной камеры, площади поверхности стен топочной камеры, тип экранов, расстояние экранных труб от обмуровки стен топки, наружный диаметр и толщина стенки экранных труб, расположение горелок, продольный и поперечный шаг труб, живое сечение для прохода продуктов сгорания, площадь поверхности нагрева конвективного газохода, наружный диаметр и толщина стенки труб конвективных пучков, расположение труб, продольный и поперечный шаг труб, число труб в ряду, число рядов труб по ходу продуктов сгорания, площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания конвективных пучков и др.

     Указанные конструктивные характеристики определяем из чертежа рассчитываемого котла, остальные характеристики представлены в табл. 1 по [11].

Вспомогательное оборудование: по данным завода-изготовителя.

Дымосос: ВДН-8 электродвигатель-тип и мощность АО62-8 (4,5кВт)

Вентилятор: Ц4-70 электродвигатель-тип и мощность АО-51-4 (4,5 кВт) 
 
 
 

Эскиз водяного котла ДКВр-6,5-13 

     Все котлы ДКВР имеют общую конструктивную схему. Это двухбарабанные котлы  с естественной циркуляцией, экранированной топкой, продольным расположением барабанов и коридорным расположением труб (кипятильных).

     Для осмотра барабанов и расположенных  в них устройств, а также для  очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР-6,5-13 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.

     Для наблюдения за уровнем воды в верхнем  барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. Из переднего  днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 6,5-13 - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

     Боковые экранные коллекторы расположены под  выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для  создания циркуляционного контура  в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.

       Вода поступает в боковые экраны  одновременно из верхнего барабана  по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.

     Экранные трубы паровых котлов ДКВр изготовляют из стали 51´2.5 мм.

     В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан вальцованы.

     Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВр 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов - 80 ¸130 мм.

     Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 51´2.5 мм.

     Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему  и верхнему барабану с помощью  вальцовки.

     Циркуляция  в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в  передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

     Топочная  камера в целях предупреждения затягивания  пламени в конвективный пучок  и уменьшения потери с уносом ( - от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.

Таблица 1

Характеристики  ДКВр-6,5-13.

Таблица 2

Конструктивные характеристики котлоагрегата ДКВР-2,5-13