Трубопроводы, арматура котла

Трубопроводы котельной предназначены для подачи, распределения и отвода теплоносителя. Трубопровод состоит из системы труб, по которым движется теплоноситель, и арматуры, которая имеет назначение открывать, закрывать, регулировать и направлять это движение, а также обеспечивать нормальные условия работы трубопровода. В соответствии с назначением различают главные (основные) и вспомогательные трубопроводы. Главными водопроводами котельной являются питательные лини, соединяющие напорную сторону питательных насосов с котельным агрегатом и предназначенные для подачи питательной воды в котельные агрегаты, а также всасывающие линии, соединяющие всасывающую сторону питательных насосов с питательными блоками. Главными паропроводами являются паропроводы, соединяющие котлы с распределительным коллектором, к которому присоединяют паропроводы, снабжающие паром различных потребителей, а также паропроводы, идущие к паровым питательным насосам и теплофикационным пароводоподогревателям, установленным в котельной. К вспомогательным трубопроводам относят продувочные, сливные и дренажные водопроводы, обдувочные, форсуночные и выхлопные паропроводы, а также другие служебные водо- и паропроводы.

С целью уменьшения тепловых потерь трубопроводы покрывают тепловой изоляцией; затем их окрашивают в цвета соответственно роду теплоносителя согласно указаниям правил Госгортехнадзора России.

Арматуру разделяют на запорную, регулирующую и предохранительную.

К запорной арматуре относят вентили, задвижки, клапаны и краны. Задвижки предпочтительнее вентилей, т.к. они имеют значительно меньшее гидравлическое сопротивление. Однако они не обеспечивают той плотности закрытия, которую создает вентиль. Поэтому в особо ответственных точках устанавливают вентили.

Регулирующая арматура служит для ручного или автоматического изменения подачи теплоносителя. Имеется довольно много различных конструкций регулирующих клапанов, однако из-за того, что они не обеспечивают полной плотности при закрытии, их ставят в сочетании с запорной арматурой.

К предохранительной арматуре относят обратные и предохранительные клапаны. Обратные клапаны устанавливают перед котлами для предотвращения обратного тока воды из котла в питательную линию и на напорной стороне центробежных питательных насосов для предотвращения обратного тока воды из питательной линии в питательные баи при аварийной остановке насоса. Предохранительные клапаны имеют назначение устранять опасность разрушения сосудов, работающих под внутренним давлением, при недопустимом его повышении. В этом случае предохранительный клапан под действием повысившегося давления открывается и соединяет внутреннее пространство сосуда с окружающей атмосферой, вследствие чего давление в сосуде начинает снижаться. Когда оно достигает давления, на которое отрегулирован клапан, последний закрывается, разобщая внутренность сосуда и атмосферу, и в сосуде устанавливается нормальное давление.

У котла ДЕ-10-14ГМ на верхнем барабане установлены два предохранительных клапана пружинного типа, присоединенных к особым штуцерам. Схема расположения арматуры котла ДЕ-10-14ГМ показана на рис.8.

Рис.8.Схема расположения арматуры котла ДЕ-10-14ГМ

1п - питательная вода

1к - котловая вода

2н - насыщенный пар

2к – конденсат пара

1кп - линия периодической продувки

1кн - линия непрерывной продувки

2но – отбор проб пара

2нс – пар на собственные нужд

Контроль и наблюдение за уровнем воды в паровом котле с помощью водоуказательных стекл. Водоуказательное стекло представляет собой стеклянную трубку, концы которой вставлены в головки котлов, соединенных с водяным и паровым пространством барабана. Для измерения давления воды и пара на котлах устанавливают манометры. Манометр к котлу присоединяется с помощью изогнутой трубки в виде петли-сифона. В сифоне вследствие конденсации пара образуется водяной затвор, предохраняющий механизм прибора от теплового воздействия пара. Манометр снабжен трехходовым краном с фланцем для присоединения контрольного прибора. Помимо пружинных манометров с трехходовым краном и сифонной трубкой, могут быть использованы электроконтактные манометры (ЭКМ), а также дифференциальные манометры.

Для измерения температуры могут быть использованы термометры для измерения непосредственным контактом прибора со средой и термометры для измерения температуры бесконтактным методом на расстонии.в свою очередь термометры делятся на термометры сопротивления и термоэлектрические.

Небольшие избыточные давления и разряжения с точностью до десятых долей мм вд.ст. измеряют тягонапоромерами (ТНЖ) или тягомерами. Обычно тягомеры измеряют разряжение в различных точках котельной установки.

Для измерения расходов используют расходомеры различных видов (дроссельные, электромагнитные, ультразвуковые).

Водяные экономайзеры

В зависимости от температуры, до которой вода подогрева­ется в экономайзере, их делят на некипящие и кипящие.

Некипящими называют экономайзеры, в которых по усло­виям надежности их работы подогрев воды производится¹ до температуры на 40К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное её испарение. Массовое содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15%, а иногда и более. Кипящий эко­номайзер является неотъемлемой частью поверхности нагрева парогенератора. Гидравлическое сопротивление водяного эко­номайзера по водяному тракту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в ба­рабане.

В зависимости от металла, из которого изготовляются эко­номайзеры, их

разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры изготовляются для работыпри давлении в ба­рабане парогенератора до 2,4 МПа, а стальные могут приме­няться для любых давлений.

При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трех и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более четырех труб в го­ризонтальном ряду и более восьми горизонтальных рядов. Че­рез каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата и возможности осмотра и ремонта экономайзера .

Деаэрация

Деаэрация питательной и подпиточной воды - одна из обя­зательных стадий процесса водоподготовки. Сущность этого про­цесса заключается в том, чтобы снизить и довести до допусти­мых пределов содержание в воде агрессивных газов - кислоро­да и углекислоты (правильней было бы называть данную обра­ботку воды дегазацией). В настоящее время распространение получил термический способ. Этот способ ос­нован на том, что растворение в воде газов уменьшается по мере повышения ее температуры и прекращается при достижении температуры кипения, когда растворенные газы полностью выделяются из воды.

Существует несколько типов термических деаэраторов, но в настоящее время в паровых котельных основное распространение получили смеши­вающие деаэраторы атмосферного типа. Такой деаэратор представляет собой вертикальную металлическую цилиндрическую колонку диаметром 1-2м и высотой 1,5-2 м, установленную на горизонтальном цилиндрическом баке, предназначенном для хранения запаса деаэрированной воды.

Вода, подлежащая деаэрации, подается в вертикальную часть колонки, где она попадает в водораспределительное устройство, перелившись через край этого устройства, вода стекает вниз, проходя через систему дырчатых тарелок и разбиваясь при этом на тонкие струйки. На своем пути вода встречает восходящий поток пара, который поступает в колонку у ее основания и, пройдя распределительную камеру, начинает подниматься навстречу падающим струям воды. В результате непосредственного контакта с паром струйки стекающей воды нагреваются до температуры кипения, вследствие чего содержащийся в них воздух выделяется и удаляется с некоторым небольшим количеством не сконденсировавшегося пара через штуцер, вваренный в крышку колонки. Нагретая до температуры кипения деаэрированная вода стекает в питательный бак.

В описанном деаэраторе поддерживают давление, несколько превышающее атмосферное, обычно 1,2 ата, в соответствии с чем воду нагревают до температуры 104°С, то есть до температуры кипения при этом давлении. . Ко­личество воды, подаваемой в деаэратор, регулируют, исходя из условия под­держания постоянного уровня ее в баке. Для этого служит регулятор уров­ня поплавкового типа, воздействующий на запорный клапан трубопровода поступающей воды. Регулирование подачи пара может быть как ручным, так и автоматическим. Чтобы предотвратить потерю пара, выходящего из деаэратора через штуцер и заключенного в нем тепла, этот пар направляют в теплообменник (охладитель выпара) для подогрева воды, пода­ваемой в деаэратор.

Продувка

В паровой котел поступает вода, а выходит пар, который практически не содержит примесей, поэтому концентрация солей в котловой воде все время возрастает. Для котловой воды существуют нормы солесодержания и щелочности, и для поддержания их в заданных пределах осуществляется продувка, т.е. удаляется часть воды из котла и заменяется питательной водой. Конструктивно это выполняется в виде прокладки внутри барабана перфорированной трубы диаметром 20 мм. Величина продувки зависит от качества воды, а потери теплоты с продувкой не должны превышать 10 % производительности котла.

Непрерывную продувку выполняют из тех участков верхнего барабана,

где концентрация солей в котловой воде наибольшая. Непрерывная продувка производится из верхнего барабана котла в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки. За счет снижения давления продувочной воды от рабочего в котельном агрегате до 0,12…0,15 МПа она вскипает в расширителе и разделяется на остаточную воду и пар вторичного вскипания.

Пар отводится в термический деаэратор, а отделившаяся вода направляется в теплообменник для подогрева исходной (сырой) воды перед фильтрами водоподготовки. Отдав теплоту, котловая вода (с высоким содержанием солей и щелочей) поступает в колодец (барботер), который служит для приема и охлаждения всех дренажных вод. В барботер также подают холодную техническую воду для охлаждения всех стоков до 60 °С, после чего смесь идет в дренаж (канализацию).

Лаборант периодически отбирает пробы котловой воды на анализ, устанавливает количество солей и, если их больше нормы, обязывает оператора увеличить непрерывную продувку за счет дополнительного открытия игольчатого вентиля, установленного на продувочной линии. В современных конструкциях паровых котлов паропроизводительностью до 10 т/ч непрерывная продувка совмещена с периодической.

Периодическая продувка предназначена для удаления шлама из нижних барабанов и всех нижних коллекторов, а периодичность и продолжительность выпуска воды устанавливается режимной картой котла. Воду периодической продувки также сбрасывают в барботер.

Порядок периодической продувки. Перед началом продувки автоматика переводится на дистанционное управление, котел запитывается водой выше среднего уровня, горение снижается. Периодическую продувку проводят последовательно для каждой точки два оператора – один следит за уровнем воды в котле и подает команды другому. Вначале открывают дальний от котла вентиль, а затем ближний (во избежание гидравлического удара трубопровода), и последним вентилем регулируется продувка. Например: продувка установлена в течение 1 мин, следовательно, после 30 с первый вентиль от котла закрывают на пять-шесть секунд, а затем снова открывают, чтобы общая продолжительность была не более 1 мин. После окончания продувки закрывают ближний от котла вентиль, а затем дальний, т.е. в обратной последовательности. Плотность закрытия вентилей проверяется через 10…15 мин путем определения температуры трубопровода прощупыванием рукой (тыльной стороной ладони). Если труба после вентилей холодная, они не пропускают, а если горячая, то необходимо кратковременно продуть котел вентилями для удаления из-под клапанов окалины или накипи. Результаты продувки заносят в журнал.

Заключение

В курсовом проекте проведены тепловой и аэродинамический расчеты котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ, работающего на режиме отличном от номинального с паропроизводительностью 10 т/ч.

В ходе теплового расчета котельного агрегата была определена температура за топкой, которая составила 1090⁰С. За конвективными пучками она составила 376⁰С.

Для утилизации тепла выбираем экономайзер ЭП1-646 общей поверхностью нагрева 534,8 м².

По результатам расчетов выбрандымосос ДН-9. Производительность используемого дымососа 14650 м³/ч, полное давление 178 кГ/м².

После расчета сопротивления воздушного тракта выбран вентилятор ВДН-8 с производительностью 10200 м³/ч, полное давление 219 кГ/м².

В процессе выполнения курсового проекта мы приобрели практические навыки в расчете котельной установки, усвоили основные теоретические положения и ознакомились с действующими нормативными материалами.

Список используемой литературы

1. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок.2-е изд. М.,Стройиздат. 1973. 248 с.

2. Роддатис К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности. 487с.

3. Котельные установки промышленных предприятий. Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н. М.: Энергоатомиздат. 1988. 527 с.

4. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. М., Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. 400 с.

5. Зах Р.Г. Котельные установки. М., Энергия, 1968. 352 с.

6. Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. Под ред. Кузнецова н.в., Митора В.В. и др. М.: Энергия 1973.

7. Компоновка и тепловой расчет парогенератора. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Модель З.Г. М.: Энергия, 1975. 173с.