Барабан и выносные сепарационные циклоны

Котельный агрегат имеет один барабан с внутренним диамет­ром 1800мм и толщиной стенки 94 мм и четыре выносных циклона диаметром 427x35 мм. Барабан и циклоны входят в пароводяной контур котла и расположены над потолочным перекрытием потолочной камеры. Барабан служит для:

– равномерной подачи котловой воды в топочные экраны через водоопускные трубы и нижние камеры экранов;

– отделение влаги из пароводяной смеси (сепарации пара) до поступления пара в пароперегреватель;

– ограничения солесодержания в котловой воде, образования ступеней испарения в барабане.

Выносные циклоны являются дополнительным элементом барабана и образуют II ступень испарения - контура циркуляции котловой воды с наибольшим содержанием соли, откуда производится непрерывная продувка котловой воды, т.е. удаление воды с наибольшим солесодержанием.

Сепарационное устройство барабана выполнено с применением: внутрибарабанных циклонов на выходной части которых установлены жалюзийные сепарационные решетки; устройства для барбатажной промывки пара; жалюзийным паросепаратором и дырчатым листом, установленным в верхней части барабана.

Отделение пара из пароводяной смеси, поступающей из топочных экранов, во внутрибарабанных циклонах обеспечивается за счет завихрения пароводяной смеси в улитках циклонов. Дополнительно для осушения пара установлен дырчатый лист. Из циклона пар направляется в верхнюю часть барабана, а затем через дырчатый лист в пароперегреватель.

Ввод пароводяной смеси из топочных экранов, за исключением двух (правых и левых) крайних боковых, осуществляется к внутрибарабанным циклонам, которые стекают по стекам вниз, а пар направляется, пройдя через жалюзийные решетки по выходе циклонов, на промывочное устройство - барбатажный лист. Сверху на барботажный лист подается часть (~50%) питательной воды вводимой в барабан, а снизу через отверстия в листе поступает пар, направляемый из циклонов. При прохождении паровых пузырей сквозь слой питательной воды происходит растворение содержащейся в паре кремневой кислоты и других солен. Далее пар освобождается от влаги в жалюзийных сепараторах, а затем дополнительное освобождение его от влаги происходит в дырчатых листах, расположенных в верхней части барабана, по выходе пара из барабана. Другая часть (~50%) питательной воды, поступающей в барабан и не участвующая в барбатажной промывке пара, направляется в дырчатую трубу - коллектор, расположенную вдоль барабана в нижней его части. Из барабана по водоопускный трубам котловая вода поступает в нижние коллектора топочных экранов, тем самым осуществляется циркуляция котловой воды с образованием в экранных трубах пароводяной смеси. Часть воды из крайних отсеков барабана поступает в циклоны, оттуда расходуется для питания водой через водоопускные трубы боковых панелей и для организации постоянной продувки котловой воды, наибольшей по солесодержанию питательной воды.

Барабан котла толстостенный с толщиной стенки 94 мм. Поэтому важно не допускать больших температурных перекосов не более 400С во избежание трещинообразования. С этой целью на барабане предусмотрена схема водяного обогрева и теплового контроля во время растопки котла. Для обеспечения продольного температурного расширения барабан устанавливается на две роликовые опоры.

Таганрогский котельный завод изготовлял котлы типа ТП-80 с циркуляционными контурами по трехступенчатой схеме испарения. Первая ступень состоит из цилиндрической части барабана и соответствующих контурных панелей топочных экранов, вторая ступень испарения образуется из боковых отсеков барабана в результате отделения от цилиндрической части барабана левой и правой перегородками. В разделительных перегородках имеется соединительное окно с определёнными размерами для прохода питательной воды из первой ступени испарения. Третья ступень испарения состоит из двух выносных циклонов и двух боковых крайних панелей топочных экранов. В связи с тем, что котлы II очереди ТЭЦ питаются питательной водой более высокого качества, было принято решение перейти на двухступенчатую схему испарения за счет ликвидации второй ступени испарения.

Разделительные перегородки барабана были в основном вырезаны и таким образом были соединены, первая и вторая ступени испарения - в одну ступень.

Сейчас на котлах II очереди существует двухступенчатая схема испарения. В первую ступень испарения входит: барабан и все панели топочных экранов, кроме двух панелей (крайних боковых панелей), которые вместе с выносными циклонами составляют вторую ступень испарения.

Колебания уровня воды в барабане допускается заводом-изготовителем в пределах ± 75 мм от нормального уровня. Понижение уровня воды до 150 мм может привести:

а) к воронкообразованию и захвату вместе с котловой водой насыщенного пара, т.е. к образованию паровых мешков, которые являются причиной разрывов экранных труб;

б) к увеличению накипи экранных труб, т.к. наличие насыщенного пара в котловой воде приводит к более интенсивному выпару солей.

Повышению уровня воды до 150 мм и выше приводит к захвату котловой воды с паром отводимым в пароперегреватель и далее в турбину, что недопустимо, т.к. снижается надежность пароперегревателя и лопаток турбин из-за заноса их солями.

Для контроля за уровнем воды в барабане установлены водоуказательные колонки на барабане и уровнемеры на щите управления. Предусмотрена автоматика питания водой барабана и технологические защиты по повышению и понижению уровня воды в барабане.

Топочные экраны

В топочных экранах происходит испарение котловой воды за счет тепла выделяемого при сгорании топлива. Экраны выполнены из труб Æ 60x5 мм с шагом 64 мм.

Для повышения надежности циркуляции все экраны секционированы, т.е. разделены в самостоятельные панели с отдельными подводами с помощью водоопускных труб питательной воды. Фронтовые и задние экраны состоят из 6 таких панелей каждый. Двухсветный и боковые экраны имеют по 3 панели.

Вся система экранов представляет собой конструкцию подвешенную к верхним балкам каркаса котла и имеет возможность свободно расширяться при тепловом воздействии. Возможность разгибания труб холодной воронки предотвращается особыми растяжками. Все нижние и верхние камеры экранов между собой сварены. Экранные трубы по высоте топки через каждые 2,9 м связанны друг с другом поясами жесткости, которые представляют собой балки с упорами для ограничения смещения труб между собой. Таким образом, создается жесткая конструкция всей экранной системы.

Крепление экранных труб к балкам поясов жесткости выполнены с помощью "змеек" и "сухарей", т.е. перемещение экранных труб при тепловом воздействии осуществляется совместно с поясами жесткости и надтрубной обмуровкой. Важно контролировать и не допускать, чтобы не произошло защемление экранных труб на отдельных их участках. Поэтому на всех камерах экранов, а также на барабане и коллекторах водяного экономайзера, установлены репера, которые показывают насколько и в каком направлении произошло расширение. Запись расширения экранов по показаниям реперов должна записываться в специальный формуляр при растопке котла.

Защемление экранных труб вызывает их деформацию и выход из общего ранжира, что приводит к более интенсивному их обогреву и одновременно увеличивает напряжение металла этих труб в местах гибов и сварочных швов, и может служить причиной разрыва экранных труб. Выход из ранжира и деформацию труб вызывает также нарушение (обгорание) их креплений к поясам жесткости.

Подаваемая в барабан, а затем в экранные трубы вода содержит соли, шлак и другие примеси. Поэтому при испарении воды в экранных трубах образуются отложения на их внутренних стенках накипь, а твердые включения оседают в нижних точках экранных труб и нижних экранных камерах. Для того, чтобы предотвратить накипеобразование, т.е. выделить растворенные в котловой воде соли во взвешенное состояние с последующим их удалением, в барабан по двум ниткам вводятся фосфаты. Таким образом, создается щелочная среда в котловой воде, при испарении которой в экранных трубах соли не оседают на их стенках, а остаются во влаге. Чем больше циклов циркуляции (испарения) котловой воды, тем больше ее солесодержание.

Максимальное солесодержание имеет котловая вода II ст. испарения, где нет притока "чистой" питательной воды, т.е. в циклонах, откуда и производится ее непрерывная продувка и удаление солей.

Из нижних экранных камер производится периодическая продувка - удаление шлама, твёрдых включений и т.д.

Максимальное содержание (ввод) фосфатов в котловой воде обусловлено возрастанием накипеобразования и обычно составляет 100 мг/л. По ходу испарения котловой воды концентрация фосфатов в ней увеличивается и может превысить норму. Поэтому для равномерного и достаточного содержания фосфатов в I и во II ст. испарения осуществлен перепуск котловой воды из выносных циклонов в I ст. испарителей. Подщелочивание осуществляется из правых и левых циклонов с вводом в задние экраны. Величина перепуска регулируется вентилем по указанию хим. лаборатории.

Пароперегреватель

Пароперегреватель по характеру теплообмена разделяется на полурадиационную и конвективную части. По конструктивному исполнению пароперегреватель состоит из ширмового пароперегревателя и трех ступеней конвективного пароперегревателя.

Первая ступень по ходу пароперегревателя состоит из труб диаметром 38x4 мм, изготовленных из стали марки СТ-20. В состав первой ступени конвективного пароперегревателя входит также полурадиационный пароперегреватель. Трубами полурадиационного пароперегревателя закрыт горизонтальный потолок топки. Первая ступень конвективного пароперегревателя является последней, по ходу газов конвективной поверхности пароперегревателя.

Далее, по ходу пара является полурадиационный ширмовый пароперегреватель, состоящий из 12 ширм с шагом 1000 мм. Ширмы состоят из труб диаметром 32х4, изготовленных из стали марки 12ХМФ.

Благодаря применению ширмового пароперегревателя достигается более пологая тепловая характеристика пароперегревателя.

Вторая и третья части конвективного пароперегревателя, изготовлены из труб диаметром 32x5 из стали марки 12ХМФ.

Температура перегретого пара регулируется посредством входного, промежуточного и выходного впрыскивающих пароохладителей, расположенных горизонтально на потолке пароперегревателя. Пароохладитель представляет собой горизонтальный коллектор, в который включены подводящие и отводящие трубы пароперегревателя. Разбрызгивание конденсата производится форсункой вовнутрь коллектора. Стенки впрыскивающей части коллектора защищены рубашкой от резкого охлаждения брызгами воды. Для ускорения перемешивания воды и пара обращенная к форсунке часть рубашки устроена в виде диффузора.

Насыщенный пар на барабане направляется во входные камеры (6 штук) потолочного пароперегревателя. Потолочные трубы имеют в горизонтальном газоходе котла пакет труб, образующий первую часть конвективного пароперегревателя.

Далее пар из выходных камер (6 штук) I-ой ступени пароперегревателя поступает по перепускным трубам в ширмовый парoпeрегреватель. Пройдя через змеевики ширм, пар поступает в коллекторы входных пароохладителей, в которых осуществляется впрыск. Затем пар проходит в общий входной коллектор первого пакета второй ступени конвективного пароперегревателя. Далее, разделившись на два самостоятельных потока, пройдя через змеевики первого пакета II ступени, пар направляется в промежуточные пароохладители. Во входных и промежуточных пароохладителях происходит первый и второй переброс потоков пара из одной половины котла и другую.

Далее пар, пройдя змеевики второго пакета второй ступни конвективного пароперегревателя поступает в промежуточные коллектора, где осуществляется третий переброс потоков пара с одной половины котла на другую.

На промежуточных коллекторах пар направляется в первый пакет третьей ступени пароперегревателя и далее в камеры выходных впрыскивающих пароохладителей, где происходит четвертый переброс пара с одной стороны на другую.

Четырехкратный переброс потоков пара с левой стороны газохода на правую и наоборот способствует уменьшению тепловых перекосов по ширине пароперегревателя.

Из камер выходных пароохладителей пар направляется во второй пакет третьей ступени пароперегревателя, пройдя который попадает в общий выходной коллектор.

Из выходного коллектора перепускными стояками пар направляется в две (правую и левую) паросборные камеры, из которых по двум паропроводам направляется на турбины.

Экономайзер

Водяной экономайзер выполнен в виде сдвоенных петель из труб диаметром 32x4 из стали 20 и состоит из двух частей, включенных в рассечку с воздухоподогревателем.

Камеры I ступени экономайзера (нижней) расположены непосредственно в газоходе опускной шахты котла, чтобы избежать присосов воздуха в местах вывода змеевиков из обмуровки.

Воздухоподогреватель

Двухступенчатый трубчатый воздухоподогреватель включен в рассечку, чем достигается высокий подогрев воздуха до 400°С. Воздухоподогреватель собирается из 36 секций. Верхняя, II ступень воздухоподогревателя - одноходная состоит из труб Æ51x1,5 мм, нижняя, I-я ступень воздухоподогревателя – четырех ходовая выполнена по двухпоточной схеме из труб диаметром 40x1,5 мм.

II-я ступень воздухоподогревателя и верхние секции I-ой ступени воздухоподогревателя опираются на балки каркаса, нижние секции I-ой ступени воздухоподогревателя подвешены к каркасу верхними трубными досками и свободно расширяются вниз.

Для восприятия тепловых перемещений воздухоподогреватель имеет компенсаторы.

С целью повышения температуры воздуха на всасе дутьевых вентиляторов служит рециркуляции горячего воздуха, из короба после II ст. воздухоподогревателя.

Для предохранения воздухоподогревателя I-ой ступени от коррозии предусмотрен подогрев воздуха на входе в воздухоподогреватель.

Для подогрева воздуха в воздуховоде после дутьевых вентиляторов установлены энергетические калориферы.

Греющий пар подается от РОУ 13 ата. Температура воздуха на выходе после калориферов поддерживается по режимной карте на уровне 40-50°С.

Обмуровка котла

Обмуровка на котле применена многослойная, облегченная и безобшивочная.

Обмуровка котла состоит из двух частей: из обмуровки топочной камеры и потолочного перекрытия, опирающихся на трубы поверхностей нагрева и из обмуровки конвективных поверхностей пароперегревателя и экономайзера, установленной у стен поверхностей нагрева. Обе обмуровки соединяются с помощью температурных швов.

В зоне топочной камеры обмуровка выполнена навесной и при тепловом расширении экранных труб перемещается вместе с ним вниз. Толщина обмуровки топочной камеры 205 мм. Структура обмуровки следующая: на экраны трубы натягивается сетка, на которую накладывается 55-милиметровый слой огнеупорного бетона, за которым следует два слоя совелитовых плит с прослойкой из совелитовой массы и слой уплотнительной обмазки 25 мм, лежащей на металлической сетке. Крепление обмуровки к трубам и уплотнение ее по слоям осуществляется с помощью шпилек, приваренных к трубам.

Обмуровка потолочного пароперегревателя состоит из отдельных плит размером 1840x815 мм. Структура обмуровки следующая: огнеупорный бетон 50 мм, термобетон 85 мм, два слоя совелитовых плит с прослойкой совелитовой обмазки 100 мм и наружная уплотнительная магнезиальная обмазка 25 мм. Общая толщина обмуровки 260 мм. Обмуровка конвективных поверхностей нагрева щитовая. Структура обмуровки следующая: первый слой 80 мм состоит из огнеупорного бетона, затем идет слой 125 мм теплоизоляционного бетона, далее идут слои вермакулитовых и совелитовых плит и наружная уплотнительная обмазка. Общая толщина обмуровки 350 мм. Наружная температура обмуровки не должна превышать 60°С.

Вся обмуровка, в т.ч. лежащая на трубах, потолочного перекрытия надежно крепится во избежание деформации при «хлопках» в топочной камере.

Обдувка котла

Топочные экраны и змеевики пароперегревателя во время работы котла периодически очищаются от золы и шлака обдувочными аппаратами, работающими на паре из отборов ТГ 3 и 4 с давлением 30 ати.

Для обдувки экранов служат обдувочные аппараты ОПР-5 или ОМ-032, имеющие выдвижные сопла. Шесть таких аппаратов установлены на фронтовой стенке по 3 на боковых и 2 на задней стенке.

Для обдувки змеевиков конвективного пароперегревателя служат установленные обдувочные аппараты типа ОГ, по три с каждой стороны котла (см. инструкцию по обдувке котла).

Управление обдувочными аппаратами, последовательность включения их в работу автоматизировано.