Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Вертикально-водотрубные котлы


Вертикально-водотрубные котлы

Вертикально-водотрубные котлы с двумя, тремя и четырьмя барабанами представляют собой бескамерные котлы, в которых кипятильные трубы непосредственно соединены с барабанами.

Первые образцы вертикально-водотрубных котлов выпускали с прямыми кипятильными трубами. Концы этих труб завальцовывали в специальных штампованных плитах. Наличие штампованных плит и плохая компенсация тепловых удлинений труб, вызывающая ослабление и расстройство вальцовочных соединений, и привели к изготовлению вертикально-водотрубных котлов с изогнутыми трубами, концы которых непосредственно завальцовывали в радиально просверленные в барабанах отверстия.

В современных конструкциях вертикально-водотрубных котлов применяют только гнутые кипятильные трубы, являющиеся более эластичными, чем прямые. Количество барабанов сокращают от трех-четырех до одного (максимум до двух), благодаря чему уменьшаются масса и стоимость котла.

Для снижения температуры в топке, предохранения топочных стен от плавления и разрушения, а также для увеличения паропроизводительности в современных агрегатах широко применяют частичное или полное экранирование стенок топки и топочных сводов. С этой целью в топке устанавливают водяной экран, представляющий собой систему труб, расположенную в основном но внутренним стенкам топки и включенную в циркуляционную систему котла.

Из барабапа вода поступает по опускным трубам в в нижний коллектор, а из него в экранные трубы, где вода, поднимаясь, испаряется и в виде пароводяной смеси отводится из верхнего коллектора по подъемным трубам в барабан котла. Экраны представляют собой весьма эффективную поверхность нагрева, интенсивно поглощающую теплоту излучением (40—60% теплоты сгорания топлива ).

Рис. 1. Водяной топочный экран

На рис. 2 приведен двухбарабанный вертикально-водотрубный котел с изогнутыми кипятильными трубами. Котел состоит из двух горизонтальных барабанов и двух вертикальных пучков труб: переднего и заднего, ввальцованных непосредственно в нижний и верхний барабаны. Трубы переднего пучка расположены над топкой.

Кирпичные перегородки образуют три газохода. По выходе из топочной камеры газообразные продукты сгорания, поднимаясь вверх, обогревают передний пучок труб (газоход /). Обогнув огнеупорную перегородку, газы омывают пароперегреватель, расположенный между первым и вторым газоходами, после чего опускаются по газоходу Н, а затем поднимаются по газоходу III и уходят в боров.

Рис. 2. Двухбарабанный вертикально-водотрубный котел с изогнутыми трубами

Вода подается насосом в верхний барабан котла, из которого она по задним трубам опускается в нижний барабан, откуда в виде пароводяной смеси по передним трубам поднимается в верхний барабан.

Выделившись из пароводяной смеси, пар поднимается в паровое пространство котла и дальше в паросборник, откуда поступает в пароперегреватель. Здесь насыщенный пар перегревается и направляется потребителям.

Площадь поверхности нагрева вертикально-водотрубных котлов составляет 300—3000 м2, а паропроизводи-телыюсть — 12—250 т/ч и больше. Они надежны в работе и экономичны. Напряжение поверхности нагрева — 40 кг/(ч-м2) и достигает в котлоагрегатах с экранированными топками 80 кг/(ч-м2).

В результате обобщения опыта проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации котлоагрегатов малой мощности (паропроизводительность от 2 до 10 т/ч) были созданы конструкции вертикально-водотрубных котлов с естественной циркуляцией воды, надежных в эксплуатации и отличающихся высокой экономичностью: ДКВ и ДКВР (двухбарабанный котел водотрубный реконструированный), КРШ, ВВД и ТВД.

В основу конструирования этих котлов были положены следующие принципы:
1) вертикальное расположение кипятильных труб небольшого диаметра — около 51 мм. При таком расположении в трубах откладывается шлама значительно меньше, чем в горизонтальных трубах секционных котлов или котлов Шухова и ШуХова — Берлина;
2) применение в котле отстойника шлама в виде нижнего барабана, что особенно важно при отсутствии докот-ловой подготовки питательной воды;
3) сильное экранирование топочной камеры, способствующее увеличению наропроизводительности котла, защите обмуровки от разрушения, применению облегченной обмуровки;
4) расположение пароперегревателей в зоне невысоких температур газов;
5) малые габаритные размеры котлоагрегата, способствующие его транспортабельности;
6) высокий к. п. д. котлоагрегатов (порядка 75—85%).

Наиболее широко распространены в отопительно-производственных котельных паровые котлы ДКВ и ДКВР.

В начале сороковых годов на Бийском котельном заводе впервые начали выпускать котлы ДКВ паропроизводи-тельностыо 2—10 т/ч на избыточное давление 1,3 МПа (13 кгс/см2) с пароперегревателями и без них.

Котел ДКВ состоит из двух продольно расположенных барабанов — верхнего и нижнего, развитого вертикального пучка изогнутых кипятильных труб, соединяющих барабаны, топочного экрана и пароперегревателя. Верхний барабан значительно длиннее нижнего. Кипятильные трубы (наружный диаметр 51 мм и толщина стенок 2,5 мм) омываются поперечным потоком газообразных продуктов сгорания. Топка котла экранирована с двух сторон. Экранные трубы, не отличающиеся по размерам от кипятильных труб, внизу приварены к коллекторам, а вверху ввальцованы в барабан. При установке пароперегревателя часть кипятильных труб первого газохода удаляют, а на их место устанавливают пароперегреватель (наружный диаметр труб 38 мм и толщина стенок 3 мм). Колосниковая решетка предназначена для сжигания твердого топлива. Напряжение площади поверхности нагрева 30 кг/ (ч • м2); температура газообразных продуктов сгорания на выходе из котла 380° С; газовое сопротивление котла 0,1 кПа (10 мм вод. ст.).

По мере накопления опыта в изготовлении, монтаже и эксплуатации котлов ДКВ их несколько раз подвергали реконструкции, и с 1960 г. Бийский котельный завод приступил к изготовлению унифицированных транспортабельных паровых котлов марки ДКВР, т. е. реконструированных, используемых как в качестве паровых, так и в качестве водогрейных котлов.

Реконструкцией были уменьшены шаг между трубами, число рядов труб в конвективном пучке и длина топки, а также снижен расход металла на изготовление котлов. Уменьшенный шаг между трубами при той же ширине котла позволил образовать вдоль каждой его боковой стороны широкие коридоры, допускающие свободный доступ к пучку труб, и увеличить скорость газообразных продуктов сгорания, омывающих конвективный пучок. Это в свою очередь увеличило коэффициент теплопередачи от газов к конвективной поверхности нагрева, что в результате уменьшило температуру уходящих газов.

Рис. 3. Двухбарабаиный вертикально-водотрубный котел ДКВ

Котлы ДКВР поставляют взамен котлов ДКВ в виде одного блока, перевозимого в рабочем положении.

Наружный диаметр кипятильных и экранных труб равен 51 мм при толщине стенок 2,5 мм. Первая цифра после марки котла (ДКВР) означает номинальную паропроизводителыюсть котла в т/ч, вторая — избыточное давление в МПа, умноженных на 10, третья — температуру перегретого пара в °С. Отсутствие третьей цифры означает, что котел предназначается для выработки насыщенного пара. Так, марка ДКВР-10-21-350 означает двухбарабанный водотрубный реконструированный котел номинальной паропроизводительностыо 10 т/ч с допускаемым избыточным давлением 2,1 МПа (21 кгс/см2) и температурой перегретого пара 350 °С.

При сжигании жидкого и газообразного топлива допускается работа котлов ДКВР с паропроизводительностыо, превышающей номинальную, указанную в марке котла, на 30—50% при условии применения докотловой обработки питательной воды и обеспечения безнакипного состояния поверхности нагрева.

Унифицированные котлы ДКВР на избыточное давление 1,3 и 2,1 МПа (13 и 21 кгс/см2) представляют собой двухбарабанные вертикальные котлы с естественной циркуляцией котловой воды, продольным размещением верхнего и нижнего барабана и коридорным расположением кипятильных труб. Топочная камера снабжена двумя боковыми экранами. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами.

В верхнем барабане котлов ДКВР размещены устройства для сепарации пара (освобождения его от капелек воды) — жалюзи, дырчатые листы, две питательные трубы и контрольные легкоплавкие пробки. В нижнем барабане установлена перфорированная (дырчатая) труба для продувки, а в котлах паропроизводительностыо 10 т/ч — дополнительно труба для прогрева пара при растопке.

Боковые экранные трубы нижними концами приварены к нижним экранным камерам, а верхними концами за-вальцованы в верхнем барабане. Схема питания боковых экранов предусматривает надежность их работы при понижении уровня воды в верхнем барабане: вода поступает в нижние экранные камеры одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. В котлах ДКВР-10-13 и ДКВР-Ю-21 кроме боковых имеются еще фронтовой и задний экраны. Фронтовой экран питается из верхнего барабана по отдельной линии, а задний — из нижнего барабана.

На рис. 38 изображен котел ДКВР-6,5-13 иаропроизво-дительностыо 6,5 т/ч и давлением 1,3 МПа (13 кгс/см2) без пароперегревателя, предназначенный для работы на мазуте. Площадь конвективной поверхности нагрева 201 м2; радиационной поверхности нагрева 25 м2. Котел оборудован двумя низконапорными мазутными форсунками системы Оргэнергонефти.

Пароперегреватели изготовлены из труб размером 38X3 мм и имеют поперечное расположение. В верхнем барабане помещены звуковой сигнализатор предельных уровней воды и одноимпульсный автоматический регулятор питания.

Центральный котельно-турбинный институт им. И. И. Ползунова (ЦКТИ) совместно с Бпйским котельным заводом разработал конструкцию котлов ДКВР паро-производительностью 10; 20 и 35 т/ч с укороченным верхним барабаном, экранированной топкой и выносным сепаратором пара.

На рис. 5 изображен серийный блочный газомазутый котел ДКВР-20-13-250 Вийского котельного завода паропроизводительностью 20 т/ч, давлением пара 1,3 МПа (13 кгс/см2) и температурой пара 250° С. Котел состоит из трех блоков: конвективного, переднего топочного блока и заднего топочного блока. Верхний и нижний барабаны котла имеют одинаковую длину 4,5 м и внутренний диаметр 1,0 м. Экранами покрыты две боковые и фронтовая стены и потолок топочной камеры. Змеевики Двухсекционного вертикального перегревателя расположены в начале конвективного пучка с двух сторон газохода, а между змеевиками находятся трубы конвективного пучка.

Котел снабжен газомазутными горелками, взрывными клапанами, двумя выносными циклонами для сепарации пара и внутрибарабанным сепарациопным устройством (дырчатым листом и отбойными щитками).

Газообразные продукты сгорания из собственно топки поступают в камеру догорания, отделяемую от топки наклонной шамотной перегородкой 9 и далее — в газоход конвективного котельного пучка (без горизонтальных поворотов, как в обычных конструкциях котлов ДКВР), омывая пароперегреватель и конвективную поверхность нагрева.

Рис. 4. Двухбарабанный вертикально-водотрубный котел ДКВР-6,5-13 на жидком топливе:
1 — низконапорная воздушная форсунка Оргэнергонефти; 2 — предохранительный взрывной клапан; 3 — короб предохранительною клапана;4 — легкоплавкая пробка; 5 — верхний барабан; 6 — экранные трубы; 7 — паровой предохранительный клапан; 8 — питательные линии; 9 — кипятильные трубы; 10 — пламенная перегородка; 11 — патрубок для выхода газов из котла; 12 — трубопровод обдувки; 13 — обдувочный прибор; 14— нижний барабан; 15 — спускная линия; 16 — асбестовый шнур; 17 — шлаковата

Рис. 5. Газомазутный котел ДКВР-20-13-250 с укороченным верхним барабаном

Котлоагрегаты ДКВР выпускаются серийно на сжигание любого топлива (твердого, жидкого и газообразного) без пароперегревателей и с перегревателями паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10; 20 и 35 т/ч и на избыточное давление «1,3 МПа (13 кгс/см2); предусмотрен также выпуск котлоагрегатов ДКВР паропроизводительностью 10 т/ч на более высокое давление «2,1 и «3,9 МПа (21 и 39 кгс/см2).

Перегретый пар с температурой 250° С получается в котлоагрегатах ДКВР паропроизводительностью 4; 6,5; 10; 20 и 35 т/ч, а с температурой 370 и 440 °С и давлением 2,1 и 3,9 МПа в котлоагрегатах с паропроизводительностью 10 т/ч. Пароперегреватели — вертикальные змеевиковые из стальных цельнотянутых труб наружным диаметром 32 мм — размещаются вместо части кипятильных труб в начале котельного конвективного пучка.

Котлоагрегаты ДКВР снабжены звуковым сигнализатором предельных уровней воды в верхнем барабане и электронно-гидравлической системой автоматического регулирования «Кристалл».

Двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы КРШ, паропроизводительностью 2; 4 и 6,5 т/ч отличаются от котлов ДКВ и ДКВР расположением барабанов (вертикальные их оси смещены относительно друг друга), конвективного пучка (несколько наклонное положение) и устройством экранов (экранные трубы проходят по фронтовой стене топки, затем по ее потолку и входят в верхний барабан).

Вертикально-водотрубные двухбарабанные котлы типа ВВД системы Н. Г. Добрина выпускались паропроизводительностью 2,5; 4 и 6,5 т/ч на избыточное давление 1,3 МПа (13 кгс/см2). Пучок кипятильных труб расположен строго вертикально с неравномерным шагом между трубами (по длине барабана ) с целью улучшения обдувки труб и облегчения смены средних труб.

Центральным котельно-турбинным институтом им. Ползунова разработан новый тип малометражного газомазутного вертикально-водотрубного экранированного котла ГМ с номинальной паропроизводительностью 2,5;
4; 6,5; 10; 15 и 20 т/ч на избыточное давление 1,3 и 3,9 МПа (13 и 19 кгс/см2,)

На фронтовой плите котлов паропроизводительностыо 2,5—10 т/ч установлены по две комбинированные газомазутные горелки, а на плите котлов 15 и 20 т/ч— по три горелки. В верхнем и нижнем барабанах установлены перегородки для осуществления двухступенчатого испарения воды и улучшения качества пара. Котлы с давлением 1,3 МПа снабжены чугунными вбдяными экономайзерами ВТИ, а котлы с давлением 3,9 МПа — змеевико-выми стальными водяными экономайзерами и трубчатым воздухоподогревателем. Расчетный к. п. д. котлов типа МГ равен 89,3-91,4%.

Основными преимуществами котлов ГМ (по сравнению с котлами ДКВР) являются:
1) снижение объема котлоагрегата в 1,4 раза;
2) уменьшение массы затрачиваемого металла на 15%;
3) уменьшение массы затрачиваемых обмуровочных материалов в 2 раза;
4) снижение расхода электроэнергии на собственные нужды на 25—30% ;
5) возможность установки в открытых котельных;
6) наличие двойной металлической обшивки с подачей охлаждающего воздуха под давлением от дутьевого вентилятора внутрь обшивки с целью охлаждения наружных стенок обшивки и освобождения котла от необходимости применять тепловую изоляцию, а также исключения возможности поступления через неплотности в обшивке газообразных продуктов сгорания из топки и газоходов котла в котельное помещение.

На рис. 6 изображен газомазутный котел ГМ-10-13 (паропроизводительность 10 т/ч, избыточное давление 1.3 МПа), на рис. 41 газомазутный котлоагрегат ГМ-50-1 (паропроизводительность 50 т/ч, избыточное давление 4.4 МПа, температура перегретого пара 440° С) и на рис. 42 газомазутный котлоагрегат БКЗ-75-ЗЭГМ (паропроизводительность 75 т/ч, избыточное давление 4,4 МПа)

Площади поверхности нагрева котлоагрегата ГМ-50-1: фестона 27 м2, пароперегревателя 165 м2, водяного экономайзера 521 м2, воздухоподогревателя 2650 м2. К.п.д. котлоагрегата 91,4%.

Котлоагрегат БКЗ-75-ЗЭГМ выполнен по П-образной схеме и состоит из барабана, экрана, фестона, конвективного вертикального пароперегревателя, водяного экономайзера, двухходового воздухоподогревателя и камерной топки. Котлоагрегат оборудован пароохладителем, выносными циклонами, шестью комбинированными газомазутными горелками, взрывными клапанами и установкой дробной очистки водяного экономайзера и воздухоподогревателя от наружных загрязнений. Внутренний дпаметр барабана 1590 мм; площади поверхности нагрева: экрана 211 м2, фестона 51 м2, пароперегревателя 490 м2, водяного экономайзера 875 м2. Наружный диаметр труб и толщина стенок; экрана 60Х ХЗ мм; пароперегревателя 42X3,5 мм и 38X3 мм; водяного экономайзера 32X3 мм. Объем топки 284 м3.

Рис. 6. Газомазутный котел ГМ-10-13

Рис. 7. Газомазутный котлоагрегат ГМ-50-1:

Рис. 8. Газомазутный котлоагрегат БКЗ-75-ЗЭГМ

Расчетный расход топлива: мазута 3850 кг/ч и природного газа 4300 м3/ч; к.н.д. котлоагрегата (расчетный) 90,6%.

Значительный практический интерес представляет разработанный в Одесском политехническом институте проф. Д. И. Рабиновичем газомазутный радиационный котлоагрегат ОПИ-ДИР, паропроизводительность которого 10 т/ч, давление пара 1,3 МПа (13 кгс/см2) и температура перегретого пара — 250 °С.

Котлоагрегат П-образиой компоновки, состоит из двух шахт — подъемной и опускной.

Подъемная шахта представляет собой топочную камеру, в которой расположены два настенных и два двусветных экрана, разделяющих ее на три секции.

Барабан котла вынесен из зоны обогрева. Вода из барабана подводится по опускным трубам к нижним коллекторам экрана, поднимается по вертикальным трубам экрана в верхний коллектор и по двум отводящим трубам в виде пароводяной смеси направляется в барабан. Трубы экранов приварены к коллекторам.

Газомазутные горелки устанавливают на фронтовой стене каждой топочной секции. Образующиеся при горении газы поднимаются в топочной камере и через выходное окно направляются во вторую, опускную (конвективную) шахту, откуда через дымосос отводятся в дымовую трубу.

В опускной конвективной шахте последовательно размещены пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель. В серийно выпускаемых котлоагрегатах вместо воздухоподогревателя дополнительно устанавливают первую ступень водяного экономайзера; кроме того, в верхней части конвективной шахты перед пароперегревателем размещают секцию водяного экономайзера для надежности работы пароперегревателя. Малоэффективная конвективная поверхность нагрева котла отсутствует.

Радиационные котлоагрегаты типа ОПИ-ДИР имеют следующие преимущества по сравнению с конвективными котлами:
1) относительно небольшой расход металла;
2) незначительные габаритные размеры (площадь, занимаемая радиационным котлоагрегатом, в 2,5 раза меньше площади, занимаемой котлоагрегатом ДКВР такой же производительности);
3) легкость получения котлоагрегатов с различной площадью поверхности нагрева путем изменения числа однотипных элементов;
4) прямолинейная форма труб, облегчающая изготовление котлов и улучшающая условия эксплуатации;
5) легкость ремонта благодаря доступности и удобству замены поврежденных труб;
6) надежная циркуляция в результате обогрева подъемных труб в топочной камере и расположения опускных труб вне зоны обогрева;
7) повышенная безопасность работы в связи с тем, что барабан котла не обогревается газами;
8) замена развальцовки большого числа труб в барабанах котлов сваркой незначительного числа труб с коллекторами;
9) транспортабельность агрегата.





Похожие статьи:
Оказание первой помощи при отравлениях, ожогах и поражениях электрическим током

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум