Энергия древесины

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЛЕСНОЙ И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Выпускаемые в настоящее время отечественной промыш­ленностью паровые котлы, применяемые в лесной промышлен­ности, делятся на вертикально-водотрубные (с развитой эк­ранной поверхностью нагрева) и вертикально-цилиндрические.

Основными особенностями современных котельных агрега­тов являются широкая унификация по топливу и конструктив­ная блочность узлов и элементов, а также плотное экраниро­вание топочной камеры и применение облегченной обмуровки. Унификация по топливу позволяет на заводах котлостроения применять типовую технологию изготовления стандартных ос­новных узлов и деталей, внедрять в производство новое, про­грессивное оборудование, понижать себестоимость котлоагре­гата, сокращать затраты труда и т. д. Унификация котельных агрегатов облегчает и упрощает их эксплуатацию, повышает надежность и экономичность работы, а блочная конструкция дает возможность значительно сократить сроки и стоимость монтажа и повысить его качество.

Вертикально-водотрубные котельные агрегаты. Эти котло - агрегаты выпускаются промышленностью в большом ассорти­менте и различны по конструкции, паропроизводительности, параметрам пара и типоразмерам. Рассмотрим котельные аг­регаты малой мощности Е-1/9-1; Е-1/9-1 Г; Е-1/9-2Г; Е-1/9-2М.

Котлоагрегаты этого типа предназначены для выработки насыщенного водяного пара давлением до 0,9 МПа, номиналь­ная паропроизводительность составляет 1 т/ч, влажность насыщенного пара не более 3%. Котлы вертикально-водотруб­ные, двухбарабанные, газоплотные с естественной циркуля­цией. Котлоагрегаты Е-1/9 рассчитаны для работы на камен­ном угле, мазуте и на природном газе. В зависимости от вида сжигаемого топлива им присвоены индексы Г при работе на газе и М при работе на мазуте. Основное различие их со­стоит в топочных и горелочных устройствах.

Примерный расчетный расход топлива составляет: твер­дого 131,5 кг/ч, мазута 83 кг/ч и природного газа 90 м3/ч.

Техническаи характеристика котлоагрегатов типа Е-1/9

Тип котлоагрегата. . Е-1/9-1 Паропроизводительность,

TOC o "1-3" h z т/ч................................................ 1,0

Давление пара, МПа 0,9

Топливо.................................. Уголь

4 Заказ № 335

Е-1/9-1Г Е-1/9-1М Е-1/9-2Г Е-1/9-2М

1,0 1,0 1,0 1,0

0,9 0,9 0,9 0,9

Газ Мазут Газ Мазут

Продолжение

Масса, кг:

Котлоагрегата (общая) 5139 5500 5240 4595 4540 металла котла. . . 2377 2100 2100 3000 2900

Трубная система котла Е-1/9-1Г состоит (рис. 29): из верх­него и нижнего барабанов, размещенных на одной вертикаль­ной плоскости и соединенных между собой пучком труб, образующих конвективную поверхность нагрева; из двух боко­вых топочных экранов, включенных в циркуляционный кон­тур посредством двух верхних и двух нижних коллекторов, соединенных с барабанами; из одного потолочного экрана.

Характерная особенность циркуляционной 'схемы котла — отсутствие необогреваемых питательных и отводящих труб эк­ранов. Верхние и нижние коллекторы каждого из боковых экранов размещены в одной плоскости, что позволяет сделать трубы боковых экранов прямыми. Для доступа к трубам боковых экранов верхние коллекторы имеют лючки. Доступ внутрь барабанов и к трубам конвективного пучка возможен через люки в торцах барабанов. Все присоединения труб к ба­рабанам и коллекторам выполняются при помощи сварки.

Конвективная поверхность нагрева состоит из 11 рядов труб по 14 труб в каждом. Она разделена двумя вертикаль­ными перегородками, назначение которых состоит в измене­нии направления движения потока газов с необходимыми ско­ростями для улучшения теплообмена.

Обмуровка котла облегченная, состоит из прилегающих к трубам легковесных огнеупорных плит или шамотного кир­пича, покрытых газоуплотнительной обмазкой. Обшивка вы­полнена из стальных листов, прикрепленных к каркасу котла.

Топочное устройство котла, работающего на твердом топ­ливе, представляет собой ручную колосниковую решетку с оп­рокидывающимися колосниками. Воздух, необходимый для го­рения, подается дутьевым вентилятором типа ВД-2,7. Удале­ние дымовых газов из котла осуществляется дымососом типа Д-5,7. При сжигании мазута в котле Е-1/9-1М его топка обо­рудуется горелочным устройством АР-90 и комплектуется ды­мососом Д-3,5. Котел Е-1/9-2М работает без дымососа под наддувом, применяемое горелочное устройство — УР-90. При использовании в котле Е-1/9-1Г природного газа применяются газовые горелки типа Г-1, ОК и дымосос Р-3,5. Котел Е-1/9-2Г работает без дымососа с агрегатированным горелоч­ным устройством АГТУ-1. Для питания котлов водой применя­ется питательный насос типа 2ПМ-1,6/20. В качестве резервного питательного устройства применяется инжектор № 5.

В верхней части обечайки верхнего барабана установлены два пружинных предохранительных клапана. Внутри верхнего барабана имеется сепарационное устройство для осушения пара и для ввода питательной воды. Котлоагрегати этого

Рис. 29. Котельный агрегат типа Е-1/9-1Г:

А — общий вид; б —трубиая система котла; / — блок управления; 2 — вентилятор; 3 — запальник; 4 — труба газовая; 5 —лестница; 6 — удлинитель; 7, 13 — вентили; 8 — манометр; 9 — датчик давления; 10 — верхний барабан; 11 — указатели уровня воды; 12 — уравиемерная колонка; 14 — труба; /5—инжектор; 16 — клапан обратный; 17 — нижний барабан; 18 — вентиль продувочный; 19 — электронасос питательный; 20 — конвективный пучок; 21 — перегородка из жаростойкой стали; 22 — ннжннй коллектор бокового экрана; 23 — боковой экран; 24 — потолочный экран; 25 — верхний коллек­тор бокового экрана; 26 — лючкн

Типа, состоящие из трубной системы, обмуровки и изоляции, каркаса с обшивкой и топочного устройства, оборудуются не­обходимым комплектом контрольно-измерительных приборов и автоматики. Кроме того, комплектуются водоподготовитель - ными установками ВПУ-1,0; ВПУ-1М и дымовой трубой.

Котельные агрегаты типа ДКВр. Основным, наиболее рас­пространенным на предприятиях лесной промышленности типом парового котлоагрегата являются вертикально-водотруб­ные котлы ДКВр. Они выпускаются Бийским котельным заво­дом паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч. Для ото­пительных и производственно-отопительных котельных изго­товляются котлы на рабочее давление 1,4 МПа' для выработки насыщенного пара или, в случае необходимости, с паропере­гревателем, обеспечивающим температуру перегрева пара 250° С.

Котлоагрегаты ДКВр-6,5 и ДКВр-20 изготовляются также на давление 2,4 МПа, а ДКВр-10 — на 2,4 и 4 МПа с темпера­турой перегрева пара до 400 °С. В маркировке котла ДКВр после буквенной части первая цифра означает номинальную паропроизводительность котла (тонн пара в час), следующая цифра — избыточное (манометрическое) давление в атмосфе­рах и третья цифра — температуру перегрева. Например, ДКВр-10-39-440 означает двухбарабанный вертикально-водо­трубный, реконструированный котел паропроизводительностью 10 т/ч, на избыточное давление 3,9 МПа, с температурой пере­грева 440° С.

Для лесной и деревообрабатывающей промышленности Бийский котельный завод поставлял паровые котлы типа ДКВр с топками НПО ЦКТИ системы В. В. Померанцева, которые эксплуатируются и будут еще длительное время ис­пользоваться в отрасли. Устройство котлоагрегата ДКВр-6,5-13 с такой топкой показано на рис. 30. Как видно из этого ри­сунка. котел ДКВр имеет два барабана: верхний удлинен­ный /, служащий паросборником, и нижний 4, укороченный, являющийся емкостью внутрикотловой воды и грязевиком. Удлиненный верхний барабан в передней топочной части сое­диняется изогнутыми трубами (наружным диаметром 51 мм) с нижними коллекторными трубами, образуя вертикальные эк­раны— радиационные поверхности нагрева 7 котла. В задней части верхний барабан соединен с коротким нижним бараба­ном пучком труб (диаметром 51 мм), образующих конвектив­ные поверхности нагрева 3. Такая трубная система обеспечи­вает надежную работу котла.

Топочная камера состоит из двух частей: собственно топоч­ной камеры 8 и камеры догорания 5, которая образуется зад­ней шамотной стенкой топочной камеры и перегородкой в перед­ней части конвективных поверхностей нагрева. Камера догора­ния 5 служит для удлинения пути дымовых газов благодаря чему устраняется возможность затягивания пламени в кипя­тильные трубы и улучшаются условия для догорания уноса. Между первым и вторым рядами труб кипятильного пучка установлена перегородка из шамотного кирпича, отделяющая пучок кипятильных труб от камеры догорания. Таким образом, первый ряд труб кипятильного пучка является задним экра­ном камеры догорания.

Рис. 30. Паровой котел ДКВр-6,5-13 с топкой НПО ЦКТИ системы В. В. Померанцева:

/ — верхний барабан; 2 — обдувочное устройство; 3 — конвективная поверхность на­грева; 4 — нижний барабан; 5 — камера догорания; 6 — сопла подвода вторичного воз­духа; 7 — радиационная поверхность нагрева; 8 — топочная камера; 9 — трубная за­жимающая решетка; 10 — нижний подвижный пережим; 11 — зольниковый люк; 12 — неподвижный пережим; 13 — предтопок; 14 — окно для подачи мелкого древесного топлива

Дымовые газы из топки выходят через особое окно, распо­ложенное в правом ее углу, и поступают в камеру догорания. Пройдя последнюю справа налево, газы поступают в первый газоход кипятильного пучка и далее во второй газоход, омы­вая трубы поперечным горизонтальным потоком. Газы выхо­дят из котла через окно, расположенное в левом углу задней стенки.

Котлоагрегаты ДКВр-10 и ДКВр-6,5 оборудованы топками В. В. Померанцева одинаковыми по размерам и устройству. Они имеют зажимающую решетку 9, выполненную из стальных труб диаметром 51 мм, нижний пережим 10, верхний пере­жим 12. Первичный воздух для горения топлива подводится под пережим 12, а вторичный воздух подается в топочную
камеру через сопла 6. Удаление золы и шлака осуществляется через люки 11.

Котлоагрегаты ДКВр-2,5 и ДКВр-4 оборудованы топкой В. В. Померанцева одной и той же конструкции и размеров. Однако в отличие от более мощных котлоагрегатов топки этих котлов имеют кирпичную зажимающую решетку.

Рис. 31. Паровой котел ДКВр-4-13 с топкой НПО ЦКТИ системы В. В. По­меранцева с кирпичной зажимающей решеткой: А — продольный разрез; б — вид в плане; 1 — верхний барабан; 2 — нижний барабан; 3— подвод вторичного воздуха; 4 — кирпичная зажимающая решетка; 5 — нижний пе­режим; 6 — верхний пережим; 7 — предтопок; 8 — окно для прохода продуктов горе­ния в камеру догорания

Паровой котел ДКВр-4 с кирпичной зажимающей решет­кой показан на рис. 31. Конструкция кирпичной зажимающей
решетки 4 ясно видна на рис. 31,6. На этом же рисунке пока­зано окно 8, соединяющее топочную камеру с камерой дого­рания.

При необходимости сжигать в топках котлов ДКВр одно­временно как мелкие, так и крупные кусковые древесные от­ходы и дрова к ним пристраиваются шахтные топки с наклон­ным слоем по разработкам местных проектных организаций. Устройство и принцип действия этих топок см. в гл. 4.

Для осушения пара в верхнем барабане котла устанавли­ваются сепарационные устройства. Питание котла осуществ­ляется через верхний барабан, в водяном пространстве кото­рого размещены одна питательная труба и штуцер непрерыв­ной продувки. В нижний барабан введены дополнительно трубы для прогрева котла при растопке.

Для безопасной эксплуатации котлов ДКВр в верхних ба­рабанах устанавливаются по две контрольные легкоплавкие пробки, которые при повышении температуры стенки бараба­нов до 300° С выплавляются и сигнализируют о недопустимом снижении уровня воды в барабане и необходимости немедлен­ной остановки котла.

Котлы ДКВр оборудованы стационарным обдувочным устройством, предназначенным для очистки конвективных по­верхностей нагрева. Частично при этом осуществляется об­дувка поверхности нагрева пароперегревателя. Для обдувки используется перегретый или насыщенный пар давлением 1,4 МПа (см. рис. 30, 2).

Котлоагрегаты типа ДКВр, предназначенные для работы на влажном древесном топливе, должны комплектоваться в обязательном порядке воздухоподогревателями, поскольку сжи­гание такого топлива без подогрева воздуха крайне затруднено. Паровые котлы типа ДКВр используют в качестве питательной воды конденсат с добавлением химически очищенной воды. Ко­эффициент полезного действия котлоагрегата при номинальной нагрузке составляет не менее 75.. .80%.

Котлы ДКВр компоновались для других ведомств с раз­личными топочными устройствами. Они выпускались для сжи­гания бурых и каменных углей, фрезерного торфа, мазута и газа. При выполнении ряда условий производительность кот­лов типа ДКВр, работающих на газе и мазуте, может быть повышена до 130. '. .150% производительности этих же котель­ных агрегатов, работающих на твердом топливе. Котлы ДКВр снабжаются необходимой арматурой — запорной, регулирую­щей и предохранительной; гарнитурой для обслуживания га­зоходов, а также необходимым комплектом контрольно-изме­рительных приборов и средствами автоматики.

Котельные агрегаты типа Е (КЕ). Двухбарабанные стацио­нарные паровые котлы типа Е (КЕ) паропроизводительно­стью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч комплектуются слоевыми топками

С пневмомеханическими забрасывателями и решетками обрат­ного хода для сжигания каменных и бурых углей и предназна­чены для производства пара, используемого на теплоснабже­ние систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, а также для производственного пароснабжения.

Топочные камеры образованы боковыми экранами, фронто­вой и задними стенками, выполненными из огнеупорного кир­пича. Продольно расположенные барабаны соединены раз­вальцованными в них гнутыми трубами, образующими разви­тый котельный пучок. Между топкой и котельным пучком расположены камеры догорания. Дымовые газы омывают ко­тельный пучок поперечным потоком, совершая повороты в гори­зонтальной плоскости. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливают. В качестве хвостовых поверхностей нагрева при сжигании каменных углей использу­ются стандартные чугунные экономайзеры, а при сжигании бурых углей и древесных отходов — трубчатые воздухоподо­греватели. Котлы КЕ паропроизводительностью до 10 т/ч по­ставляются одним транспортабельным блоком без обмуровки и обшивки, паропроизводительностью 20 т/ч — тремя транс­портабельными блоками.

Многотопливные паровые котлы с топками для совместного или раздельного сжигания древесных отходов, газа или ма­зута созданы на базе серийных слоев котлов типа Е (КЕ). Рассмотрим для примера котлы КЕ-6,5-14МТ и КЕ-10-14МТ (рис. 32), относящиеся к котлам с естественной циркуляцией типа Е по ГОСТ 3619—82.

Типоразмеры многотопливных котлов и их основные техни­ческие характеристики приведены в табл. 28.

Боковые экраны и конвективные поверхности слоевых кот­лов оставлены без изменения. На многотопливных котлах до­полнительно введен фронтовой экран. На фронтовой стороне котлов установлен предтопок 3 скоростного горения для сжи­гания древесных отходов. Зажимающая решетка 8 предтопка выполнена из труб диаметром 51x5, установленных с шагом 110 мм. К трубам зажимающей решетки 8 приварены шипы диаметром 14 мм длиной 25 мм, расположенные в шахматном порядке.

Фронтовая наклонная стенка 4 предтопка выполнена из чугунных плит-колосников, установленных на трубах диамет­ром 51x5, включенных в циркуляцию котла. Под колосники

Рис. 32. Многотопливный котлоагрегат КЕ-6,5-14МТ:

/ — верхний барабан; 2 — топливный рукав; 3 — предтопок; 4 — фронтовая стенка с чу­гунными накладными колосниками; 5 — верхний ярус колосников; 6—ннжннй ярус колосников; 7 — доп олннтельный подвод вторичного воздуха; 8 — трубная зажимаю­щая решетка; 9 — подвод вторичного воздуха; 10 — амбразура газомазутной горелкн; // — газомазутная горелка; 12 — нижний барабан; 13 — обдувочное устройство; 14 — кондектицмая поверхность нагрева

Примечание. Первое число после обозначения типа котла означает паро­производительность, т/ч; второе — абсолютное давление пара, кгс/см2; буквы МТ — многотопливный.

Подается нагретый до 200° С воздух, способствующий подго­товке и розжигу топлива, в нижней части предтопка установ­лены два яруса колосников. Верхний ярус 5 выполняет роль «пережима», нижний 6 — «решетчатого дна». Под нижние ко­лосники также подается горячий воздух.

Для сжигания жидкого или газообразного топлива в зад­ней части топочной камеры под нижним барабаном котла устанавливается газомазутная горелка 11 типа ГМГ. Отметка оси нижнего барабана от пола котельной составляет 2965 мм для возможности установки и обслуживания газомазутной горелки.

В качестве хвостовой поверхности нагрева приняты труб­чатые воздухоподогреватели, серийно выпускаемые Бийским котельным заводом, позволяющие нагревать дутьевой воз­дух до температуры 200. ..210° С. Для уменьшения уноса не - сгоревших частиц древесины за воздухоподогревателем реко­мендуется установка золоуловителя улиточного типа.

Многотопливные котлы поставляются потребителям тремя транспортабельными блоками (блок котла, предтопок скоро­стного горения и воздухоподогреватель) в собранном виде, с обвязочным каркасом, без обмуровки.

Эти котлы могут работать только на одних древесных отхо­дах. Решение о работе котлов только на древесных отходах принимается проектной организацией применительно к кон­кретному объекту. В случае решения проектной организации о необходимости работы котлов только на древесных отходах, горелочные устройства II допускается не устанавливать, а ам­бразура 10 закладывается огнеупорным кирпичом.