150548 (Паровой котел ДЕ 6,5-14 ГМ), страница 2

Собственно энергетический потенциал республики Беларусь оценивается в 12мил.т.у.т. Если задействовать все мыслимые и немыслимые источники энергии (солнца, ветра, биомассы и др.), в итоге можно “наскрести“ еще 2,6 мил.т. Но это – только на бумаге. Для того, чтобы все эти источники заработали, потребуется огромное финансовое вложение. Поэтому, считают специалисты, в обозримом будущем основным энергоносителем для Беларуси останется все-таки газ. В энергетическом “коктейле “ его доля в начале нового века составляет 74% (нефть – 15-18%, уголь, дрова и т.п. -8-11%).

1. Принципиальное устройство котла

Паровые котлы ДЕ предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Котлы двух барабанные вертикально – водотрубные выполнены по конструктивной схеме “Д”, характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран: газоплотная перегородка, правый экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран.

Во всех типоразмерах котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Длина цилиндрической части барабанов увеличивается с повышением паропроизводительности котлов. Межцентровые расстояние установки барабанов 2750 мм.

Барабаны изготавливаются из стали 16ГС ГОСТ 5520-79 и имеют толщину стенки 13 мм с рабочим абсолютным давлением 1,4 Мпа (14 бар).

Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы.

Конвективный пучок образован коридорно расположенным вертикальными трубами 51x2,5 мм, присоединяемыми к верхнему и нижнему барабанам.

Длина конвективного пучка вдоль барабанов 90 мм, поперечный – 110 мм (кроме среднего, расположенного по оси барабанов шага, равного 120 мм). Трубы наружного ряда конвективного пучка устанавливаются с продольным шагом 55 мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

В конвективных пучках котлов паропроизводительностью 6,5 т/ч для поддержания необходимого уровня скоростей газов устанавливаются продольные ступенчатые стальные перегородки.

Конвективный пучок от топочной камеры отделен газа плотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок.

Трубы газоплотной перегородки правого бокового экрана, образующего потолок топочной камеры и труб экранирования фронтовой стенки, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны.

Средняя высота топочной камеры составляет 2400 мм, ширина – 1790 мм.

Глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов.

Трубы правого топочного экрана Ѳ 51х2,5 мм устанавливаются с продолжительным шагом 55 мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

Экранирование фронтовой стенки выполняется из труб Ѳ 51х2,5 мм.

Газоплотная перегородка выполняется из труб Ѳ 51х4мм, установленных с шагом 55 мм. На вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими приставками. Участки разводки труб на входе в барабаны уплотняются приваренными к трубам металлическими пластинами и шамотобетоном.

Основная часть труб, конвективного пучка и правого топочного экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к барабанам вальцовкой.

Трубы газоплотной перегородки, а также часть труб правого топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка, которые устанавливаются в отверстиях, расположенных в сварных швах или околошовной зоне, привариваются к барабанам электросваркой.

В топочной камере котлов паропроизводительностью 6,5 т/ч устанавливаются охлаждаемые направляющие лопатки из труб Ѳ51х2,5 мм. Трубы лопаток вводятся в верхний и нижний барабаны и присоединяются к ним вальцовкой.

Трубы заднего экрана топки Ѳ51 х 2,5 мм, установленные с шагом 75 мм, привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана Ѳ 159х6 мм, которые, в свою очередь, привариваются к верхнему и нижнему барабану. Концы коллекторов заднего экрана со стороны, противоположной барабанам, соединяются не обогреваемой рециркуляционной трубой Ѳ76х3,5 мм. На всех котлах для защиты от теплового излучения со стороны топки рециркуляционных труб и коллекторов заднего экрана в конце топочной камеры устанавливаются две трубы Ѳ51х2.5. присоединяемые к барабанам вальцовкой.

Котлы паропроизводительностью 6,5 т/ч выполнены с одноступенчатой схемой испарения.

Опускным звеном циркуляционных контуров котлов паропроизводительностью 6,5 т/ч являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.

В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и направляющие щиты, в паровом объеме – сепарационные устройства.

В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.

В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор.

Отбойные щиты, направляющие козырьки, жалюзийные сепараторы и дырчатые листы выполняются съемными для возможности полного контроля и ремонта вальцовочных соединений труб с барабаном.

На котлах паропроизводительностью 6,5 т/ч предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана.

Выход дымовых газов из котлов паропроизводительностью 6,5 т/ч осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла.

Котлы оборудованы стационарными обдувочными аппаратами завода «Ильмарине» (г. Таллин) для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений. Обдувочный аппарат имеет трубку с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Наружная часть аппарата крепится к обшивке левой конвективной стенки котла, а конец обдувочной трубы поддерживается при помощи втулки, при варенной к трубе пучка. Вращение обдувочной трубы производится вручную при помощи маховика и цепи.

Для обдувки котлов используется насыщенный или перегретый пар работающих котлов при давлении не менее 7 бар. (0,7 МПа).

Для удаления отложений из конвективного пучка устанавливаются люки на левой стенке котла.

У всех котлов на фронте топочной камеры имеется лаз в топку, который расположенный ниже горелочного устройства, а также три смотровых люка - два на правой боковой и один на задней стенки топочной камеры.

Взрывной клапан на котлах паропроизводительностью 6,5 т/ч располагается на фронте топочной камеры над горелочным устройством.

Котлы изготавливаются на заводе в виде единого поставочного блока, смонтированного на опорной раме и состоящего из верхнего и нижнего барабана, трубной системы, пароперегревателя (для котлов с перегревом пара) и каркаса.

Плотное экранирование боковых стенок (относительный шаг труб S=1,08), потолка и пола топочной камеры позволяет на котлах применить легкую изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона толщиной 15 – 20 мм, нанесенного по стенке.

Для изоляции предусмотрены асбестовермикулитовые плиты или равноценные им по теплофизическим характеристикам.

Обмуровка фронтовой стенки выполняется из огнеупорного шамотного кирпича класса А или Б, диатомового кирпича, изоляционных плит; обмуровка задней стенки – из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционных плит.

Обмуровочные и изоляционные материалы заводом не поставляются.

Для уменьшения присосов снаружи изоляция покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приваривается к обвязочному каркасу.

Опорная рама воспринимает нагрузку от элементов котла, работающих под давлением котловой воды, а также обвязочного каркаса над трубной изоляции и обшивки.

Нагрузка от элементов котла, работающих под давлением, и котловой воды передается на опорную раму через нижний барабан.

Для установки нижнего барабана в конструкции опорной рамы предусмотрены фронтовая и задняя поперечная балка с опорными подушками, а также опоры – две справа от барабана (со стороны топки) на поперечных балках и слева от барабана на продольной балке и две слева от барабана на продольной балке.

Нижний барабан на фронте котла закрепляется неподвижно посредством приварки барабана к подушке поперечной балки опорной рамы и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта котла крепятся к нижнему барабану также неподвижно. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для контроля за перемещением барабана (котла). Установка реперов для контроля за тепловым расширением котлов в вертикальном и поперечном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает свободное тепловое перемещение в этих направлениях.

Для сжигания топочного мазута и природного газа на котлах устанавливаются газомазутные горелки ГМ завода «Ильмарине» (г. Таллинн).

Основными узлами горелок типа ГМ являются: газовая часть, лопаточный аппарат для завихрения воздуха, форсуночный узел с основной и резервной паромеханической форсункой и захлопками для закрывания форсуночного клапана при снятии форсунок.

На фронте горелки предусмотрена установка смотрового окна это запально-защитное устройство ЗЗУ-4, которое в комплект горелки не входит и поставляется по отдельным заказам.

Котлы являются сейсмостойкими при сейсмическом воздействии интенсивностью до 9 баллов ( по шкале MSK-64) включительно.

Каждый котел комплектуется двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным.

На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане котла, и любой из них может быть контрольным. Предохранительные клапаны подбираются заводом – изготовителем котла, поставляются комплектно с котлом и имеют свой паспорт.

На котлах предусматриваются два водоуказательных прибора прямого действия, которые присоединяются к трубкам, идущим из парового и водяного объемов верхнего барабана.

Котлы комплектуются необходимым количеством манометром, дренажной и сливной арматурой. Арматура и контрольно – измерительные приборы устанавливаются согласно схеме арматуры, приведенной в чертежах общего вида котлов. Котлы должны быть снабжены необходимыми приборами безопасности согласно правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

2. Расчет процесса горения

2.1 Общие сведения

Производится поверочный расчет из выбранного котлоагрегата ДЕ 6,5 -14.

Основные характеристики котлоагрегата:

1. Номинальная паропроизводительность – 6,5 т/час,

2. Избыточное давление насыщенного пара – 1,3 МПа.

В качестве топлива используется природный газ газопровода “Джаркак – Ташкент” со следующим объемным составом (%).

CH₄ (Метан) – 95,5

C₂H₆ (Этан) – 2,7

C₃H₈ (Пропан) – 0,4

C₄H₁₀ (Бутан) – 0,2

C₅H₁₂ (Пентан) – 0,1

N₂ (Азот) – 1,0

CO₂ (Диоксид углерода) – 0,1

Низшая теплота сгорания газа Q_н^р=36680 кДж/м³,

Температура уходящих газов t_ух=101°С.

1. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Все расчеты выполняются по формулам с источника (1).

1. Определяем теоретический объем воздуха V⁰, м³/м³, необходимого для полного сгорания при сжигании газа:

V⁰=0,0476 [0,5 СО+0,5Н₂+1,5Н₂S+∑(m + )С_mН_n-О₂]

Где: m – число атомов углерода;

n – число атомов водорода.

V⁰=0,0476[(1+ )95,5+(2+ )2,7+(3+ )0,4+(4+ )0,2+(5+ )0,1]=

=0,0476[191+8,1+2,4+1,3+0,8]=9,7