ТЕПЛОГЕНЕРАТОРЫ КОТЕЛЬНЫХ

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/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 [12].

Принципиальная схема устройства и работы теплогенератора ДЕ-10-14 ГМ приведена на рис. 5.3, а ДЕ-25-14 - на рис. 6 [21].

А-А

Б-Б дымовые g-g

Рис. 5.3. 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 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.

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 х 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 х 3 мм, а на котлах 16 и 25 т/ч - двухрядным из труб 51 х 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 шамотобе - тона (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 [11] и 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 питательная вода подводится в водный объем верхнего барабана 1, где смешивается с котловой водой. В водном объеме 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.