Конструктивное исполнение поверхностей нагрева
Особенностью конструктивной схемы котла является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.
Основными составными частями котла ДЕ-10-14ГМ являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран, газоплотная перегородка, правый топочный экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран. Устройство котла показано на рис.3.
Рис. 3. Котел ДЕ-10-14ГМ:
1-верхний барабан; 2-нижний барабан; 3-конвективный пучок; 4-топочная камера; 5-пото-лочный экран; 6-задний экран; 7-перегородки конвективного газохода; 8-предохранитель-ные клапаны; 9-ввод питательной воды; 10-сепарационное устройство; 11-отвод пара;
12-трубопровод периодической продувки; 13-трубопровод непрерывной продувки;
14-устройство парового обогрева при растопке котла
Топочная камера предназначена для сжигания природного газа и мазута. В процессе горения химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, которая затем передается через стенки экранных труб воде и пару. Объем топочной камеры Vт=17,14 м3, ширина по осям экранных труб ат=1,79 м, глубина вт=3,99 м, высота hт=2,4 м. Расчетная лучевоспринимающая поверхность топочных экранов равна Fл =39,02 м2. Тепловое напряжение топочного объема при работе на природном газе составляет qv = 419 кВт/м3 (на мазуте – 422 кВт/м3). Температура газов на выходе из топки при работе на газе υ"т=1114 ºС, на мазуте – 1069ºС.
Потолок, правая боковая поверхность и под топки экранированы трубами диаметром 51х2,5мм, установленными с шагом Sэ=5,5мм. Они образуют единый экран, составленный из потолочного, бокового и заднего экранов топки. Концы труб завальцованы в верхний и нижний барабаны. Фронтовой экран топки выполнен аналогично заднему экрану. Отличие состоит в том, что для обеспечения размещения горелочного устройства и лаза, совмещенного с взрывным клапаном, во фронтовом экране количество труб уменьшено [8].
Концы труб общего экрана завальцованы в верхний и нижний барабаны. Трубы заднего экрана не имеют обсадных концов (с уменьшенным диаметром) и присоединяются сваркой к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159х3,5 мм.
Особенностью конструктивного исполнения поверхностей нагрева котла является присоединение труб боковых экранов и конвективного пучка непосредственно к верхнему и нижнему барабанам. Задний и фронтовой экраны котла снизу объединены раздаточным, а сверху наклонным собирающим коллекторами, которые соединены с нижним и верхним барабанами котла. Другие концы этих коллекторов со стороны, противоположной барабанам, соединены необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76х3,5мм.
Верхний барабан выполняет роль сепаратора насыщенного пара. В качестве первичного сепарационного устройства используются направляющие щиты и козырьки, которые обеспечивают подачу пароводяной смеси на уровень воды в барабане. Вторичное сепарационное устройство выполнено в виде горизонтального жалюзийного сепаратора с дырчатым листом с отверстиями диаметром 8 мм, с помощью которого обеспечивается равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору. Внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм. Длина цилиндрической части обоих барабанов – 4500 мм. Межцентровое расстояние установки барабанов 2750 мм. Барабаны изготавливаются из стали 16 ГС ГОСТ 5520 и имеют толщину стенки 13 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах имеются лазы.
Котел выполнен по одноступенчатой схеме испарения. Опускными трубами циркуляционного контура котла являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.
Непрерывная продувка котла производится из нижнего барабана, который снабжен устройством для парового прогрева воды при растопке котла и оборудован вентилями для спуска воды. Периодическая продувка – из верхнего барабана.
В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и направляющие щиты, в паровом объеме – сепарационные устройства. В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор.
Поперечное сечение топочной камеры для всего ряда котлов марки ДЕ Бийского котельного завода одинаково. Средняя высота топочной камеры – 2400 мм. Ширина – 1790 мм. Глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности от 1930 мм для котла паропроизводительностью 4 т/ч до 6960 мм для котла 25 т/ч. Под топочной камеры закрыт огнеупорным кирпичом.
В конвективном газоходе расположен пучок труб, воспринимающий теплоту газов конвекций. Пучок состоит из коридорно-расположенных вертикальных труб диаметром 51х2,5 мм, развальцованных в верхнем и нижнем барабанах. Продольный шаг труб 90 мм, поперечный – 110 мм. В среднем ряду поперечный шаг равен 120 мм. Ширина конвективного пучка составляет 1000 мм. Для обеспечения расчетных скоростей газов в конвективном пучке установлены три продольных ступенчатых перегородки.
Газообразные продукты сгорания из топочной камеры в конвективный пучок поступают через окно разделяющей их перегородки, которая выполнена газоплотной из труб диаметром 51х2,5 мм. Трубы перегородки установлены вплотную с шагом 55 мм и соединены друг с другом сваркой. Концы труб перегородки в месте их входа в барабан обсажены до диаметра 38 мм. Уплотнение обсаженных труб в барабан обеспечивается чугунными гребенками, примыкающими к трубам и барабану.
Расчетная поверхность конвективного пучка – 110,0 м2. Температура газов на выходе из пучка при работе на природном газе составляет 273ºС (на мазуте - 310ºС).
Пароперегреватель предназначен для получения перегретого пара с температурой не более 225ºС. Конструктивно он выполнен змеевиковым и состоит из труб диаметром 32х3мм (рис.4) и устанавливается за первой частью конвективного пучка в месте поворота конвективного газохода.
Рассматриваемый котел комплектуется пароперегревателем по специальному заказу.
Рис. 4. Пароперегреватель котла:
1-входной коллектор; 2-змеевиковая поверхность нагрева; 3-выходной коллектор
Котел оборудуется некипящим водяным чугунным экономайзером типа ЭБ2-236И, который вынесен за пределы котла. Площадь поверхности нагрева экономайзера составляет 236м2. Экономайзер предназначен для подогрева питательной воды до температуры tп.в=100ºС перед поступлением ее в экраны топочной камеры. Газообразные продукты сгорания из конвективного пучка котла поступают в экономайзер по газовому коробу, размещенному над топочной камерой (см. рис.3). Температура газов на входе в экономайзер при работе на природном газе равна 273ºС (на мазуте - 310ºС). За экономайзером температура уходящих газов составляет при работе на газе 146ºС (при работе на мазуте - 174ºС). С целью увеличения поверхности теплопередачи от газов к нагреваемой воде, экономайзер выполняют из ребристых чугунных труб с оребрением по газовой стороне. Достоинством чугунных экономайзеров является их хорошая корозионостойкость как к растворенным в воде газам (О2 и СО2), так и к серной кислоте, которая может образовываться при конденсации водяных паров и их взаимодействии с продуктами окисления серы.
Схема включения некипящего экономайзера показана на рис.5. Экономайзер 6 присоединен к котлу при помощи запорного 3 и обратного 4 клапанов. Для питания котла при отключенном экономайзере служит обводная линия 8, включаемая задвижкой 3. Отключение экономайзера производится закрытием задвижек 4. Клапан 5 предохраняет экономайзер от разрушения (например, при гидроударе). Обратные клапаны 2 используются для предотвращения выпуска воды из котла и экономайзера при повреждении линии питания.
Рис. 5. Схема включения некипящего экономайзера:
1-запорный вентиль; 2-обратный клапан; 3,4-задвижки; 5-предохранительные
клапаны; 6-экономайзер; 7-верхний барабан; 8-обводная линия
Водопаровой тракт котла
Схема водопарового тракта котла показана на рис. 6. В котле реализована одноступенчатая схема испарения, при которой движение воды и пароводяной смеси в циркуляционном контуре происходит за счет разницы давлений в обогреваемых подъемных 5 и опускных трубах 4. Движение воды в экономайзере 1 осуществляется при помощи питательного насоса 7. Движение пара в пароперегревателе происходит за счет перепада давления в верхнем барабане 2 и паропроводе за котлом 8.
Питательная вода, нагретая в водяном экономайзере 1 до температуры tп.в.=100°С, подается в верхний барабан 2 котла. Опускными труба- ми 4 являются слабообогреваемые последние по ходу газов ряды труб конвективного пучка, по которым вода из верхнего барабана поступает в нижний барабан 3. Подъемными обогреваемыми трубами 5 являются трубы экранных поверхностей и частично конвективного пучка. Непосредственно парообразование происходит в трубах передней части конвективного пучка.
Пароводяная смесь поступает в верхний барабан под уровень воды. При этом происходит образование крупных и мелких капель воды. Для повышения качества насыщенного пара, уменьшения содержащейся в нем капельной влаги и солесодержания пара, в верхнем барабане выполняется сепарация пара, т.е. отделение капель влаги пара с помощью первичных и вторичных сепараторных устройств. После сепарации насыщенный пар поступает в пароперегреватель 6, а затем по паропроводу к потребителям.
Рис. 6. Водопаровой тракт котла:
1-водяной экономайзер; 2-верхний барабан; 3-нижний барабан; 4-опускные трубы;
5-подъемные трубы; 6-пароперегреватель; 7-питательный насос; 8-паропровод к
потребителям