Проектирование котельного агрегата

• Задание
• 1. Конструкция котельной установки
• 1.1 Краткая характеристика оборудования котельной установки
• 1.1.1 Общие положения
• 1.1.2 Каркас котла
• 1.1.3 Топочная камера
• 1.1.4 Барабан котла и сепарационные устройства
• 1.1.5 Пароперегреватель
• 1.1.6. Опускной газоход (экономайзер)
• 1.1.7 Узел питания котла
• 1.1.8 Отбор проб воды и пара
• 1.1.9 Тягодутьевая установка
• 1.1.10 Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)
• 1.2 Пуск котла
• 1.3 Обслуживание котла во время нормальной его эксплуатации
• 1.4 Порядок останова котла
• 1.5 Перечень основных аварийных случаев и неполадок в котельном цехе
• 1.6 Требования по технике безопасности при обслуживании котла
• 1.7 Расчетные температуры газов, перегретого пара, питательной воды по тракту котла (данные из теплового расчета, произведенного на Тургоякской ТЭЦ)
• 2. Тепловой расчет парового котла БКЗ-160−100 ГМ
• 2.1 Расчет объемов, энтальпий и избытка воздуха и продуктов сгорания
• 2.2 Экономичность работы парового котла
• 2.3 Тепловой расчет топочной камеры
• 2.4 Расчет ширмового перегревателя
• 2.5 Расчет конвективного перегревателя
• 2.6 Расчет водяного экономайзера
• 2.7 Расчет РВП
• 2.8 Уточнение теплового баланса
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение

Задание

Таблица 1

1. Конструкция котельной установки

1.1 Краткая характеристика оборудования котельной установки

1.1.1 Общие положения

Котел БКЗ-160−100ГМ однобарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией предназначен для получения пара высокого давления при сжигании мазута и газа.

Рассмотрим конкретно котельный агрегат БКЗ-160−100 ГМ эксплуатируемый на Тургоякской ТЭЦ ОАО «ММЗ»: станционный № 6 изготовления Барнаульского котельного завода, он предназначен для работы на следующие параметры:

1. Производительность — 160т/час

2. Рабочее давление за ГПЗ — 100кгс. /см²

3. Рабочее давление в барабане котла — 110−112кгс/см²

4. Температура перегретого пара — 540⁰/с

5. Температура насыщения пара при рабочем давлении в барабане котла 317⁰с

6. Водяной объём котла 48,7 м³

7. Паровой объём котла № 6 — 25,5 м^3, Температура питательной воды 215^оС

8. Сжигаемое топливо — природный газ, резервное — мазут

9. Расчетная температура холодного воздуха +30⁰С, при работе на мазуте предусмотрен подогрев холодного воздуха паровыми калориферами до 80⁰С.

10. Температура уходящих газов за РВП на газе — 124⁰С, на мазуте — 171⁰С; Коэффициент полезного действия котла № 6: на газе — 92,85%, на мазуте — 92,1%

13. Объем топки — 419 м³

паровой котел котельный агрегат Допускается кратковременная работа котла с температурой питательной воды 155⁰С без увеличения тепловой производительности.

Компоновка котла выполнена по П-образной схеме. Топка экранирована трубами диаметром 60Ч4 мм Топка представляет собой первый (восходящий) газоход. В верхнем (поворотном) газоходе расположен горизонтальный ширмовый пароперегреватель. Во втором (нисходящем) газоходе расположены конвективный пароперегреватель и экономайзер (горячий пакет, холодный пакет и экономайзер I и II ступени). Подогрев воздуха осуществляется двумя вращающимися регенеративными воздухоподогревателями (РВП), вынесенными за пределы котла. Диаметр ротора РВП — 3600 мм на котле № 6.

1.1.2 Каркас котла

Каркас представляет собой металлическую конструкцию, предназначенную для установки всех элементов котлоагрегата, барабана, поверхностей нагрева и коллекторов, трубопроводов и коробов, помостов и лестниц обслуживания.

Металлоёмкость каркаса составляет около 30% металлоёмкости всего котлоагрегата.

Каркас состоит из несущих вертикальных колонн и опорных горизонтальных балок, опорных ферм, соединительных ригелей и стоек. Все соединения элементов каркаса имеют жесткое крепление на электросварке.

Каркас котла имеет самостоятельный фундамент не связанный со строительной конструкцией здания, который воспринимает всю весовую нагрузку котла и веса рабочего тела (воды, пара).

Основными колоннами являются колонны конвективной шахты (К-1л и К-1п) по углам топки (К-2л, К-2п, К-3л, К-3п). Все колонны по высоте обвязаны балками или фермами, которые увеличивают устойчивость каркаса и предотвращают продольный изгиб колонн.

Верх каркаса имеет потолочное перекрытие опирающееся на основные колонны каркаса и состоящее из потолочной рамы над топкой, потолочной рамы над конвективной шахтой и потолочной (хребтовой) балки ПБ-1. ПБ-1 лежит на колоннах К-2 и является основным связующим звеном потолочного перекрытия. На ПБ-1 расположена выходная камера пароперегревателя.

К потолочному перекрытию на тягах подвешены: топочная камера, ширмы, панели «холодного» пакета пароперегревателя, панели водяного экономайзера, потолочный пароперегреватель. На топочном перекрытии над топкой расположены: барабан, выносные циклоны, установки для получения собственного конденсата. На потолочном перекрытии над конвективной шахтой расположены: импульсные предохранительные устройства.

Для увеличения жесткости каркаса и в связи с блочной поставкой экранов топочной камеры котёл БКЗ-160−100ГМ имеет семь дополнительных колонн, образованных из крайних вертикальных швеллеров каркаса топочного блока.

На 4 стойках С-1 крепятся два РВП Ш 3600. две дополнительные стойки С-2 являются опорами под домкраты грузоподъёмностью по 100 т. Домкрат предназначен для подъёма ротора при ремонте РВП.

1.1.3 Топочная камера

Топочная камера представляет собой четырёхгранную призму, составленную из 4 фронтовых, трёх задних и 4 боковых блоков и имеет размеры (по осям труб) 4416×7104×16 750мм. Объём топочной камеры до ширм 419 м^3. Блоки топки сварены между собой по поясам жесткости и швеллерам под обшивке. В области холодной воронки клинья поясов жесткости фронтового и заднего экранов приварены в стык к косынкам, наваренных на трубных поверхностях боковых блоков.

Топочная камера на тягах верхних камер блоков свободно подвешена к потолочной раме каркаса котла. Для обеспечения строго вертикального расширения вниз предусмотрены крепления на поясах жесткости и горизонтальных балках каркаса.

Для предотвращения влияния хлопков внутри топки на разрыв поясов жесткости предусмотрены болтовые упоры и решетка, установленная в месте наибольшего сближения фронтового и заднего экранов (холодная воронка). Болтовые упоры установлены по углам топки и у середины экранов раскрепляются между поясами жесткости и горизонтальными балками каркаса в период парового опробования.

Стены топочной камеры полностью экранированы трубами Ш60×4 с шагом 64 мм. Экраны топки котла разделены на 11 блоков, в солёный отсек вынесена передняя часть задних блоков (Б-6, Б-7), для чего в нижних и верхних камерах этих блоков установлены глухие перегородки. Поэтому на котле № 6−13 самостоятельных циркуляционных контуров. Экранные трубы каждого контура входят в нижние и верхние камеры Ш219×25. Камеры по воде (нижние) и пару (верхние) соединяются с барабаном котла трубами Ш133×8. Все нижние камеры экранной системы имеют по одному дренажному устройству, через которые производится периодическая продувка котла при его работе, а также спуск воды и заполнение котла находящегося в резерве.

Циркуляция в каждом контуре обуславливается разностью удельных весов воды в опускных необогреваемых трубах, и пароводяной эмульсии в подъемных экранных трубах. Пароводяная эмульсия образуется в результате передачи тепла в топке через стенки экранных труб находящейся в них воде.

Движение рабочей среды по циркуляционному контуру происходит в следующем порядке: барабан (или выносной циклон) — опускные трубы — нижняя камера блока — экранные трубы — верхняя камера болока — отводящие трубы — барабан (или выносной циклон).

В данной конструкции котла экранная система является основной поверхностью генерирующей пар.

С фронта топочной камеры расположены 12 топочных устройств, в три яруса по 4 горелки на отметках 4,79; 6,8; 9,71 м. Первый и второй ярус состоит из комбинированных горелок для сжигания газа и мазута. Третий, верхний ярус, состоит из горелок только для сжигания мазута.

Для лучшей организации горения и предохранения экранных труб «холодной воронки» низ топки закрыт шамотным кирпичем.

Топочная камера котла № 6 снабжена следующей гарнитурой: для проникновения в топку двумя боковыми люками Ш440 на отметке 4,7 м, для предотвращения разрушения обмуровки в моменты хлопков в топке котла предусмотрены два взрывных клапана на передних боковых блоках (Б-10, Б-11) Ш440 отметка 17,4 м. Для возможности проверки горения и осмотра состояния поверхностей нагрева экранной системы в топочной камере предусмотрены смотровые люки: с левой и правой сторон на отметках 4,85 м по два; на отметках 7,5 м по три; на отметке 9,3 м по два; на отметке 11,58 м по одному; на отметке 14,5 м по одному; на фронте котла на отметке 14,5 м по четыре; на отметке 17,5 м по четыре лючка. Люк в поде топки котла № 6 для периодического удаления отложений не предусмотрен.

На котле применена облегченная натрубная обмуровка, которая перемещается при тепловых расширениях вместе с экранами.

Межтрубное расстояние поверхностей нагрева забито пластично — хромитовой массой ПХМ заподлицо с образующими экранизационных труб. Вплотную к образующим труб и набитой массе посредством штырей и швеллеров, приваренных к трубам, крепится обшива котла из листа толщиной 3 мм, сталь 3. Эта конструкция обеспечивает более плотную топку и позволяет отказаться от дорогостоящих (глиноземистый цемент) и трудоемкий бетонных покрытий. На обшиву котла укладывается изоляционный слой из перлита толщиной 200 мм, затем газоплотная штукатурка и сверху обклейка миткалем с покраской.

1.1.4 Барабан котла и сепарационные устройства

Котел имеет один сварной барабан с внутренним диаметром 1600 мм и толщиной стенки 88 мм из стали 22К. Барабан котла с его внутренними устройствами служит для связи всей циркуляционной системы в единый циркуляционный контур, позволяющий осуществлять условия естественной циркуляции, отделить от воды пар и произвести сепарацию последнего от содержащейся в нем влаги, осуществить организованный отвод пара в пароперегреватель. На котле применена 2-х ступенчатая схема испарения. Первая ступень (чистый отсек) расположена непосредственно в барабане котла.

Вторая ступень испарения /соленый отсек/ вынесена в виде выносных сепарационных циклонов по одному с каждого торца барабана у котла № 6. Такая схема обеспечивает необходимое качество пара при уменьшенных непрерывных продувках котла по воде, чем значительно уменьшаются тепловые потери котла с продувочной водой и потери самой воды.

В выносную сепарационную ступень (соленый отсек) включаются передняя половина блоков боковых стен топки. Выносной циклон представляет собой цельнотянутую трубу Ш370 мм длиной 4917 мм и толщиной стенки 28 мм с расположенными в нем дырчатым подпорным щитом и антикавитационной крестовиной. Каждый циклон соединяется по воде с барабаном одной перепускной трубой Ш113×8 мм. Левый и правый блоки циклонов соединены по воде через нижние точки циркуляционных контуров (нижние камеры соленых отсеков) линиями кратности солесодержания Ш60×4. Рассаливание соленого отсека предусмотрено через трубу Ш60×4 заведенную в нижнюю камеру заднего среднего блока и имеющую запорный вентиль у входа в камеру. Каждый циклон имеет воздушник и линию непрерывной продувки Ш28×4 с корпусов циклонов. Барабан представляет собой цилиндрический сосуд, сваренный из 4-х полуобечаек и 2-х штампованных днищ. На днищах барабана имеются лазовые отверстия Ш400 мм для монтажа внутрибарабанных устройств, их ремонта и контроля металла.

Барабан котла соединен с экранной системой котла 26-ю водоопускными трубами Ш133×8 и 31 пароотводящей трубой Ш133×8, с установкой собственного конденсата — 2-мя трубами Ш133×8 и 18-ю трубами Ш60×4; с циклонами по пару — 2-мя трубами Ш133×8 и по воде — 2мя трубами Ш133×8; с пароперегревателем 9-ю трубами Ш133×8; экономайзером 11 — ю трубами Ш60×4.

На барабане имеются отверстия для следующих линий: аварийного слива Ш60×4; линии рециркуляции Ш60×4 с штуцером Ш133×8; линии разогрева барабана Ш38×4; линии фосфатирования Ш28×4; две линии отбора проб Ш16 со штуцерами Ш28×4; две пары импульсных линии Ш60×4 на водомерные колонки; одну пару Ш28×4 на гидравлический сниженный указатель уровня (прибор Игема); четыре пары линий Ш28×4 на сосуды постоянного уровня; линия Ш60×4 отбора пара на собственные нужды; семь импульсных линий с штуцерами Ш28 20×4 для КИП и автоматики (верх барабана).

Вводы в барабан относительно холодной питательной воды, фосфатов, присоединения водяных штуцеров водомерных колонок осуществляется через специальные приспособления, называемые рубашками, которые предохраняют стенки барабана в проходных очках от появления микротрещин могущих возникнуть от температурных напряжений из-за разности температур стенки барабана и среды, протекающей в вышеуказанных подводах. Во время работы барабан удлиняется на 32 мм, поэтому крепление его должно допускать свободу температурных расширений.

Барабан лежит на двух подвижных роликовых опорах, расположенных на расстоянии 4057 мм от его середины. Опора представляет из себя корпус, в котором последовательно снизу вверх установлены: нижняя неподвижная плита; каретка с роликами, имеющая движение на фронт и обратно; подвижная средняя плита; каретка с роликами имеющая движение вправо, влево; верхняя подвижная плита с подушкой приваренной к телу барабана. Такая опора позволяет барабану свободно расширяться в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Расширение на фронт — 4 мм, расширение влево, вправо по 16 мм. Все температурные расширения элементов котла (барабан, экранная система, паросборная камера и т. д.) фиксируется при помощи реперов, и результаты заносятся в специальные таблицы.

В барабане располагаются сепарационные устройства первой ступени испарения (чистый отсек). К ним относятся внутрибарабаные циклоны, промывочный щит, проходя который пар получает барботажную промывку, жалюзийный сепаратор, пароприемный потолок, выполненный в виде дарчатого щита.

Сепарационные устройства работают следующим образом: питательная вода из левого и правого пакета водяного экономайзера трубами Ш133×8 поступает в общий коллектор Ш133×8, расположенный над барабаном по всей его длине и из него 11 трубами Ш60×4 в 11 питательных короба барабана. Из питательных коробов часть воды поступает на промывочный щит с фронтовой стороны, течет по нему толщиной слоя 35 мм и стекает в водяной объем барабана по противоположной задней стенке. Вторая часть питательной воды из питательных коробов поступает в водяной объем барабана, стекая по отбойным щиткам фронтовой стенки. Пароводяная смесь из экранной системы котла поступает в распределительные короба расположенные в барабане, откуда тангенциально подводится к внутрибарабанным циклонам, которые крепятся к раздаточным коробам посредством клиньев. Вода, отсепарированная в циклонах через лопастную вставку в водяной объем барабана на поддон, а пар, поднимаясь вверх, обтекает колпак, проходит слой питательной воды, текущей по промывочному листу попадает в жалюзийный сепаратор и далее, через дроссельный дырчатый лист в пароперегреватель котла. Вода из двух циклонов с левой и с правой стороны задней стенки барабана поступает на направляющие щиты для равномерного охлаждения днища барабана.

Сепарационными устройствами выносного циклона являются антикавитационная крестовина, гасящая воронку в месте выхода из циклона в опускные трубы подпорный дырчатый лист вместе с тангенционным подводом пароводяной смеси из верхних камер задних боковых экранов к циклону, способствуют сепарации пара, выходящего из циклона.

Разогрев барабана осуществляется следующим образом: пар давлением 40ч55атм. По трубе Ш38×4, поступает в двойной раздаточный коллектор, а из него через отверстия Ш8мм. в водяной объём барабана.

Фосфатирование котловой воды в барабане выполнено также как и разогрев, но с одним раздаточным коллектором.

1.1.5 Пароперегреватель

На котлах БКЗ установлен горизонтальный радиационно-конвективный, 3-х ступенчатый, дренируемый пароперегреватель смешанного тока. Радиационная часть выполнена в виде потолочных труб и ширмовых поверхностей, расположенных в верхней части топки и поворотной камере. Конвективная часть «холодный» пакет подвесные панели, и «горячий» пакет расположены в конвективной опускной шахте котла.

Ступени у пароперегревателя следующие: I — потолочный п/п и «холодный» пакет с панелями; II — ширмовый пароперегреватель; III — «горячий» пакет.

По отношению к направлению движения газов — пароперегреватель смешанного тока. Ход пара в ширмах, «горячем» пакете прямоточный, а в «холодном» пакете и подвесных панелях противоточное.

Конструктивно пароперегреватель котла из следующих элементов:

1. Девяти пароподводящих труб Ш133×8 изготовленных из стали 20 которые соединяют барабан котла с входными коллекторами потолочного пароперегревателя.

2. Радиационного потолочного пароперегревателя состоящего из 169 труб Ш32×3,5 мм сталь 20 и проходящего через потолок топки, по потолку и задней стене горизонтального газохода.

3. «Холодного» пакета пароперегревателя, входные коллекторы которого располагаются с пpaвой и левой сторон конвективной шахты на отметке 13,5 м; змеевик «холодного» пакета Ш32×4 сталь 20 и сталь 12×1МФ без входа в какой-либо коллектор переходят, в четыре подвесные панели по 37 труб Ш32×4 ст.12×1МФ в каждой, на которых путем свободной подвески крепится «горячий» пакет пароперегревагеля. Подвесные панели проходят через потолок конвективной шахты и входят каждая в свой коллектор.

4. Радиационного ширмового пароперегревателя состоящего из 8 ширм, которые крепятся посредством подвески на собственных витках, имеющих специальную конструкцию. Ширмы выполнены, из труб Ш32×4, ст.12Х1МФ, каждая ширма представляет собой панель из труб, выполненных в виде змеевиков имеющих на входе и выходе по коллектору Ш133×13. Ширмовый пароперегреватель размещается в горизонтальном газоходе котла.

5. «Горячего» пакета конвективного пароперегревателя, состоящего из двух симметрично расположенных секций, входные и выходные коллекторы которого располагаются с правой и левой стороны вертикально, конвективного газохода. «Горячий» пакет пароперегревателя Ш32×4 ст.12×1МФ располагается над «холодным» пакетом и подвешивается на подвесных панелях.

6. Выходной паросборной камеры пароперегревателя Ш273×35 сталь. 12×1МФ, соединенный шестью трубами Ш133×10 сталь 12×1МФ с выходными коллекторами «горячего» пакета пароперегревателя. Располагается паросборная камера на потолочной хребтовой балке ПБ-1. Ha камере находятся два главных предохранительних клапана и главная паровая задвижка (ГПЗ).

7. Входные коллекторы потолочного пароперегревателя выполнены из труб Ш219×25 сталь 20, а выходные из труб Ш133×13 сталь 20. Входные коллекторы «холодного» пакета пароперегревателя и трубы, соединяющие их с выходными коллекторами потолочного пароперегревателя выполнены из стали 20 Ш133×13.

Выходные коллектора подвесных панелей выполнены из стали 12×1МФ Ш133×13 и соединены с пароохладителем I ступени пароперепускными трубами Ш133×10 сталь 12×1МФ (по две трубы с каждой панели). Входные коллекторы ширм Ш133×10 сталь 20, соединяются с пароохладителем I ступени 8-ю трубами сталь 20. Входные коллекторы ширм Ш133×13 сталь 12×1МФ, соединяются 8-ю трубами Ш133×10 сталь 12×1МФ с пароохладителем II ступени. Входные камеры «горячего» пакета Ш273×35 сталь 12Х1МФ соединяются с пароохладителем II ступени 6-ю трубами Ш133×8 сталь 12×1МФ.

Схема движения пара по пароперегревателю. Пар из барабана по девяти трубам подводится к трём входным камерам потолочного пароперегревателя, откуда по 165 трубам трубам направляется в 4 его выходные коллектора. В целях защиты от пережога труб «холодного» пакета пароперегревателя, который возложен из-за значительного выпадения солей из пара, он вынесен в относительно холодную часть первого конвективного газохода, располагаясь выше последней ступени водяного экономайзера. Пар по 4 трубам из выходных коллекторов потолочного пароперегревателя направляется во входные коллектора «холодного» пакета пароперегревателя и далее в «холодный» пакет. «Холодный» пакет устроен так, что левые его змеевики переходят в две подвесные панели правой стороны газохода, а правые змеевики переходят в две подвесные панели левой стороны газохода. Из подвесных панелей пар попадает в четыре камеры, из которых перепускается по восьми трубам в пароохладитель первой ступени. В одном его коллекторе осуществляется смешение пара левых двух панелей, во втором коллекторе правых двух панелей. Далее специальной конструкцией пароохладителя осуществляется вторичный переброс пара левой стороны подвесных панелей в ширмы правой стороны газохода, а пара подвесных панелей правой стороны газохода в ширмы левой стороны газохода, пройдя ширмы, пар направляется по восьми трубам в пароохладитель второй ступени, где осуществляется третий переброс пара, из правых ширм в левую секцию «горячего» пакета, из левых ширм в правую секцию «горячего» пакета, из левых ширм в правую секцию «горячего» пакета. Пар из пароохладителя второй ступени во входные коллектора «горячего» пакета перебрасывается по шести трубам Ш133×10мм. пройдя «горячий» пакет пароперегревателя, пар поступает в его выходные коллектора и из них по шести трубам Ш133Ч10мм. подводится в паросборную камеру, откуда поступает в главный паропровод.

Перебросы пара из поверхностей нагрева пароперегревателя левой стороы газохода в поверхности пароперегревателя котлов БКЗ-160−100ГМ, производится в целях выравнивания температуры пара, проходящего через пароперегреватель, размещенный в газоходе значительной ширины, де могут возникнуть температурные перекосы по обогревающим газам и, как следствие, перекос по температуре левого и правого потоков пара.

Регулирование температуры пара.

Регулирование температуры пара осуществляется комбинированным воздействием на тепловосприятие пароперегревателя по газовой стороне, рециркуляцией дымовых газов и по паровой стороне впрыском «собственного» конденсата в пароохладителях.

Рециркуляция дымовых газов благоприятно сказывается на статической характеристике пароперегревателя, а основную роль защиты от чрезмерного повышения температуры пара по тракту и поддержания конечной температуры выполняют две ступени впрыскивающих пароохладителей, расположенных соответственно до и после ширм. Для получения конденсата котел оборудован конденсаторами. Охлаждение насыщенного пара, поступающего из барабана котла в конденсаторы, производится питательной водой, прошедшей первый по ходу воды пакет змеевиков экономайзера. Пройдя змеевики конденсатора, вода через подвесные панели экономайзера, экранирующие боковые стены в области горизонтального газохода, направляется во 2-ю ступень экономайзера. Полученный конденсат сливается в конденсатосборник, из которого поступает в раздаточную камеру. Подача конденсата в пароохладители первой ступени осуществляется с помощью подсоса паровым эжектором, расположенным в камерах пароохладителей. Подача конденсата в пароохладители второй ступени осуществляется за счет перепада давлений между барабаном и камерой каждого из пароохладителей. Расход конденсата в пароохладителе второй ступени не должен превышать 5т/ч, что эквивалентно снижению температуры пара на 10⁰С.

1.1.6. Опускной газоход (экономайзер)

В опускном газоходе расположены конвективный пароперегреватель и экономайзер. Верхняя часть опускного газохода экранирована трубами потолочного пароперегревателя и подвесными панелями пароперегревателя. Экономайзер выполнен в виде пакетов гладкотрубных змеевиков 32×4мм. из углеродистой стали, расположенных в шахматном порядке и занимающих всю глубину опускного газохода. На котле предусмотрена рециркуляция водяного экономайзера: из водяного объёма по трубеШ60Ч4мм в общую питательную линию после лобовой задвижки, линия рециркуляции имеет 2 запорных органа. Экономайзер и I ступень пароперегревателя опираются на балки. Выходная ступень пароперегревателя (III ступень) крепится на трубах подвесных панелей. Опорные балки пакетов экономайзера, а также I ступени пароперегревателя выполнены с воздушным охлаждением. Один конец каждой балки соединен с атмосферой, сброс охлаждающего воздуха выполнен в газоход перед дымососами.

1.1.7 Узел питания котла

На котлах применена однониточная схема питания. Узел регулирования питания, состоит из основной питательной линии с регулирующим клапаном Ду-175 и трех байпасов, с условными диаметрами Ду-100, Ду-50, Ду-20. Такая схема принята для того, чтобы облегчить условия работы регулирующих клапанов, особенно при большом перепаде на клапане из-за несоответствия напора насоса и давления в барабане котла и при малых расходах

Байпас Ду-20 предназначен для заполнения котла водой и для первых подпиток при растопке.

Основная линия питания Ду-175 включается в работу при нагрузке котла свыше 50%. Линия питания Ду-100 включается при нагрузке котла менее 50%. Линия Ду-50 включается во вторую стадию растопки, т. е. при увеличении давления и производительности котла. Не допускается работа регулирующих клапанов с перепадом давления более 30кгс/см².

Трубопровод питательной воды котельного цеха начинается задвижкой, расположенной после врезки перемычки между «холодным» и «горячим» стояками, позволяющих включить любой стояк на котел

1.1.8 Отбор проб воды и пара

Для осуществления химического контроля котловой и питательной воды, пара, на котле имеются устройства для отбора проб.

Отборы предусмотрены из следующих точек:

Котловая вода из барабана — 2 точки;

Котловая вода из выносных циклонов — 1 точка;

Насыщенного пара из паро-перепускных труб — 3 точки;

Пар выносных циклонов — 1 точка;

Перегретый пар из паропровода — 1 точка;

Питательная вода из питательного трубопровода — 1 точка.

Для понижения температуры отбираемой пробы воды и пара все линии проходят три холодильника на каждый котел. Холодильники с запорной арматурой расположены с правой стороны котла.

1.1.9 Тягодутьевая установка

Котел оборудован двумя вентиляторами типа ВДН — 18 ПУ следующих параметров:

Производительность — 115 000 м³/час

Напор — 365кгс/м²

КПД — 82%

Электродвигатель мощностью — 200кВт

Число оборотов — 980об/мин.

Напряжение обмотки статора — 3000В

Забор наружного воздуха на всас вентиляторов может производиться как с помещения котельной, так и вне его.

Регулирование производительности вентиляторов осуществляется направляющим аппаратом осевого типа. Для поддержания требуемой температуры воздуха на входе в воздухоподогреватель котла № 6, установлены калориферы (на паре) в количестве 9 штук перед каждым РВП. Котел предназначен для работы под разрежением. Транспортировка продуктов сгорания у котла № 6 осуществляется двумя дымососами типа Д 15,5×2У:

Производительность 159×10³м³/час

Напор 240кгс/м²

КПД 68%

Электродвигатель типа ДА — 30

Мощность 250кВт

Число оборотов 730об/мин.

Напряжение обмотки статора 3000 В.

Регулирование производительности дымососа осуществляется направляющим аппаратом осевого типа.

1.1.10 Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)

Для повышения КПД котла необходимо свести к минимуму потерю тепла с уходящим газами, для этого применяется подогрев воздуха в воздухоподогревателях. В современных котлах высокого давления воздухоподогреватели используют большую часть тепла уходящих газов, что повышает общий КПД котлоагрегата примерно на 10% и уменьшает зависимость КПД от нагрузки.

В случае применения подогретого воздуха, при той же производительности котла размеры топочной камеры для сжигания газа и мазута заметно уменьшается, снижается стоимость котла, а так же происходит ускорение процессов горения, т. е. уменьшается время, необходимое для сгорания топлива в топке.

Существует два вида воздухоподогревателей: рекуперативный и регенеративный. Основным видом рекуперативных воздухоподогревателей является трубчатый с вертикально расположенной трубной системой. Внутри труб проходят продукты сгорания (продольное омывание), тепло которых передается воздуху, движущемуся между трубами (поперечное омывание). В котлостроении применяются так же пластинчатые, ребристые и гладкостенные чугунные воздухоподогреватели.

В последнее время большое распространение получил регенеративный воздухоподогреватель, особенно в котлоагрегатах сжигающих мазут или газ. Основным типом регенеративного воздухоподогревателя являются вращающиеся воздухоподогреватели (РВП), у которых поверхностью теплообмена служит набивка, из тонких гофрированных стальных листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра (dэ 7ч10 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха.

На котле № 6 применены два РВП-3600, которые располагаются за водяным экономайзером по ходу газов и установлены между конвективной шахтой и дымососами.

Основными элементами РВП являются: корпус, ротор, вал ротора, верхние и нижние плиты с коробами, балка с приводом, нижний центрирующий подшипник, уплотнение и набивка.

Набивкой заполнен цилиндрический пустотелый ротор, который по сечению разделен глухими перегородками на изолированные друг от друга секторы. Ротор РВП медленно вращается (4 об/мин) вокруг вертикальной оси в неподвижном цилиндрическом стальном корпусе. Секторными плитами корпус разделен на две части. В одну из них через горловину сверху вниз поступает продукт сгорания, в другую, снизу вверх, холодный воздух. Движение пазового и воздушного потоков раздельное и непрерывное, а набивка попеременно проходит эти потоки. Тепло, аккумулированное металлической набивкой при проходе горячего газового потока, отдается затем проходящему через нее воздушному потоку и происходит непрерывный нагрев воздуха. Движение потоков противоточное.

РВП имеет следующие достоинства: компактность, малая металлоемкость, не высокое сопротивление, дешевизна, меньшая трудоемкость при ремонтах.

Недостатки РВП: наличие вращающихся элементов и системы водяного охлаждения редуктора и подшипника, сложность уплотнения при разделении потоков, повышенный переток воздуха в газовый поток (более 10%) что приводит к потере тепла с уходящими газами, невозможность высокого подогрева воздуха (350 — 380⁰С) из-за коробления гофрированной набивки. При эксплуатации РВП, особенно при сжигании топлива с высоким содержанием серы остро встает вопрос коррозии набивки. Наибольшей коррозии подвергается та часть набивки, которая расположена, в зоне низких температур, там, где входит холодный воздух и уходят дымовые газы. Эта набивка выполнена съемной для возможности ее замены, а зона ее установки, носит условное название «холодной» части РВП.

Остальная часть набивки не подвергается значительной коррозии, т.к. расположена в зоне высоких температур, на входе горячих дымовых газов и выходе подогретого воздуха. Конструкцией РВП замена этой части ее набивки не предусмотрена, а место установки носит условное название «горячей» части РВП

Температура уходящих газов за РВП обусловлена точкой росы, численное значение которой зависит от сжигаемого топлива. Для топлив сжигаемых на котле № 6 — на газе tух124⁰С, на мазуте tух171⁰С. Для уменьшения коррозии хвостовых поверхностей, расположенных в зоне низких температур, на котле № 6 поднята температура уходящих газов при сжигании сернистого мазута за счет подогрева холодного воздуха перед входом в РВП водяными калориферами.

При сжигании топлив, содержащих серу, образуется сернистый ангидрид SO₂ и серный ангидрид SO₃ (0,8−1% от общего количества серы), который в соединении с водяными парами образует серную кислоту. Наличие даже незначительного количества паров серной кислоты в дымовых газах приводит к резкому росту температуры точки росы. Наличие в котлоагрегате поверхностей нагрева имеющих температуру стенки металла ниже температуры точки росы, обуславливает на них конденсацию паров серной кислоты и интенсивную коррозию этих участков.

Основные характиристики РВП

— РВП-3600 служит для подогрева воздуха идущего в топку котла № 6 до температуры на газе 205⁰С и на мазуте 260⁰С.

— Поверхность нагрева «горячей» части 3900 м²

— Поверхность нагрева «холодной» части 1700 м²

— Общая поверхность нагрева РВП-3600 — 5600 м²

— Общая поверхность нагрева РВП котла 11 200 м²

— Сечение для прохода газа в «горячей» части 3,88 м²

— Сечение для прохода воздуха в «горячей» части 3,88 м²

— Сечение для прохода газа в «холодной» части 4,25 м²

— Сечение для прохода воздуха в «холодной» части 4,25 м²

— Температура уходящих газов:

— Перед горячей частью РВП на газе 268⁰С, на мазуте 322⁰С

— За «горячей» частью РВП на газе 164⁰С, на мазуте 210⁰С

— За «холодной» частью РВП на газе 124⁰С, на мазуте 171⁰С

— Температура воздуха:

— На входе в РВП при работе на газе 30⁰С, на мазуте 80⁰С

— За «холодной» частью РВП на газе 75⁰С, на мазуте 123⁰С

— За «горячей» частью РВП на газе 205⁰С, на мазуте 260⁰С

1.2 Пуск котла

Общие положения.

1. Первоначальный пуск установки после монтажа должен производиться под руководством ответственного лица, имеющего опыт работы на данном топливе и назначаемого руководителем предприятия. После выхода котельной установки из капитального или среднего ремонта пуск ее производится под руководством начальника цеха или его заместителя. Во всех других случаях котельная установка должна пускаться под руководством начальника смены или старшего машиниста.

2. После окончания монтажных работ котельная установка вводится в эксплуатацию только после приемки основного и вспомогательного оборудования в порядке, установленном действующими правилами.

3. Перед пуском котельной установки из ремонта или длительного резерва (более3-х суток) должны быть проверены исправность и готовность к включению вспомогательного оборудования, контрольно-измерительных приборов (КИП), средств дистанционного управления арматуры и механизмами, авторегуляторов, защит, блокировок и средств оперативной связи. Выявленные при этом неисправности должны быть устранены. При неисправности защит, действующих на останов котла, пуск его запрещается.

Периодичность и объем профилактического осмотра котельной установки.

Периодичность: перед каждой растопкой.

1. Убедиться, что закрыты запорные вентили на трубопроводах подвода мазута к котлу и запорные вентили перед каждой мазутной форсункой, а также вентиль запорный на отводе мазута от котла в обратную магистраль.

2. Убедиться, что закрыты запорные органы на трубопроводе подвода газа к котлу и запорные органы на трубопроводе подвода газа к каждой горелке.

3. Проверить закрытие вентилей на линии подачи пара для продувки трубопровода мазута и вентилей на паровой линии к каждой форсунке.

4. Убедиться, что закрыт подвод газа к запальникам.

5. Провентилировать топку, газоходы, воздухопроводы, включив в работу дымосос и вентилятор. Вентиляция должна длиться 10 минут с расходом воздуха не менее 25%. До вентиляции запрещается вносить в топку и газоходы котла любой открытый огонь, а также переносную лампу (электролампу). После вентиляции отключить вентилятор и дымосос. После вентиляции взять пробу из верхней части топки для определения отсутствия газа.

6. Осмотреть топку (амбразуры горелок, мазутные форсунки, запальники). Убедиться в правильности положения установленных в газоходах и РВП первичных органов контрольно-измерительных приборов (трубок тягомеров, термопар и др.) и устройств отбора импульсов для авторегулирования. При осмотре поверхностей нагрева обратить внимание на отсутствие тлеющих отложений. После осмотра все лючки и лазы плотно закрыть.

7. Проверить исправность всей арматуры на пароводяном тракте. При этом обратить внимание на достаточность сальниковой набивки. Штоки арматуры должны быть очищены. Шпилька сальников должна иметь запас для подтяжки. Проверить состояние дистанционных приводов арматуры и правильность направления указателей вращения.

8. Осмотреть верхние водоуказательные приборы (опробовать все вентили и убедиться в достаточности освещения).

9. Проверить исправность импульсно-предохранительных устройств, обратив внимание на правильность положения грузов на импульсных клапанах (установленные хомуты грузов должны быть закреплены, рычаги клапанов свободно ходить в вилках) и на наличие жидкости в демпферных камерах главных предохранительных клапанов.

10. Проверить возможность свободного расширения элементов котла при нагревании согласно схеме тепловых расширений.

11. Проверить готовность к работе установки для ввода фосфатов.

12. Если во время останова котла проводились работы внутри барабана, то произвести внутренний осмотр его для проверки надежности крепления и плотности внутрибарабанных устройств. Посторонние предметы и грязь из барабана должны быть удалены. Перед закрытием барабана весь рабочий инструмент должен быть проверен по количеству, чтоб ничего не осталось в барабане.

13. Проверить готовность к включению средств пожаротушения.

14. Проверить готовность к работе устройств обдува и обмыва РВП и ВЭ.

15. Проверить состояние изоляции, а также всей гарнитуры по котлу и газоходам.

16. Проверить чистоту площадок, лестниц и самого оборудования, убрать посторонние предметы и мусор.

17. Проверить исправность и достаточность основного и аварийного освещения котла и вспомогательного оборудования.

18. Проверить исправность связи и сигнализации.

19. Проверить путем закрытия и открытия исправность и легкость хода клапанов, а также соответствие надписей, указывающих их положение, исправность дистанционных приводов и соответствие установки концевых выключателей.

20. Проверить готовность к пуску всего вспомогательного оборудования. Перед включением в работу соответствующих механизмов убедиться в надежной работе их систем смазки и охлаждения.

21. Убедиться в наличии масла в редукторах РВП.

22. Собрать электрические схемы вспомогательного оборудования и проверить правильность действия технологических блокировок.

23. Подготовить к включению все контрольно-измерительные приборы, блокировки, защиты и авторегуляторы. При неисправном состоянии дистанционного управления арматурой, контрольно-измерительных приборов, защит, блокировок и сигнализации пуск котла не допускается.

24. Снять первоначальное показание реперов, показывающих величину теплового расширения отдельных элементов котла.

Подготовка растопочных схем.

1. Подготовить пароводяной тракт к заполнению котла водой, для чего

открыть:

— Все воздушники на котле и на узле питания (если он не под давлением).

— Вентили на линиях подвода воды к охладителям проб пара и воды.

— Верхние вентили на линии ввода фосфатов.

— Верхние вентили на линиях отбора проб воды и пара.

— Паровой и водяной вентили на водоуказательных приборах.

— Вентили на дренажах камер пароперегревателя.

— Главную паровую задвижку (ГПЗ) и вентили продувки пароперегревателя в атмосферу.

— Вентили на линиях к манометрам.

закрыть:

— Всю регулирующую и запорную арматуру на основном питательном трубопроводе и байпасных линиях узла питания, вентили на дренажных линиях котла, кроме дренажей камер пароперегревателя.

— Вентили на линии рециркуляции воды из барабана котла до экономайзера.

— Вентили на линии аварийного слива из барабана котла.

— Вентили и клапан на линии непрерывной продувки.

— Запорную задвижку на питательном трубопроводе перед экономайзером.

— Нижние вентили на линиях отбора проб воды и пара.

— Продувочные вентили водоуказательных приборов.

— Запорную и регулирующую арматуру на линиях впрыска конденсата.

— Вентиль на линии регулирования кратности концентраций солесодержания.

Собрать схему газопроводов котла.

Заполнение котла водой

До заполнения котла водой убедиться в плотном закрытии лазов барабана. Включить в работу все указатели уровня.

Заполнять котел в следующей последовательности:

— Поставить под давление питательную линию и узел питания до запорной задвижки перед экономайзером. Заполнение трубопроводов водой следует производить медленно и осторожно, при открытых воздушниках, не допуская толчков и ударов. При появлении сплошной струи из воздушников питательных трубопроводов их следует закрыть.

— После осмотра и проверки готовности котла и вспомогательного оборудования к пуску приступить к заполнению котла водой. Заполнение котла производить через дренажи, по специально смонтированным линиям заполнения котла водой из дренажных баков. Или через байпас ДУ-20мм. на узле питания.

— При заполнении котла водой, во избежание недопустимых термических напряжений в теле барабана, следует:

§ не допускать заполнение барабана котла перед растопкой, если температура в какой-либо его точке превышает 160⁰С; Если температура металла верха барабана превышает 140°, заполнение его водой для гидроопрессовки не допускается.

§ Разница температур воды и стенки барабана при его заполнении не должна превышать +40⁰С;

— С целью создания благоприятных условий для работы ширмовых поверхностей нагрева пароперегревателя во время растопки, температура воды в экранах и барабане котла (до розжига форсунки) должна быть не менее 80° С. При более низкой температуре следует частично или полностью заменить воду более горячей, путем дренирования ее через нижние точки экранов.

— Котел следует заполнить водой до растопочного уровня (низший видимый уровень в водоуказательном приборе). Во время заполнения котла следует проверить плотность общих дренажей котла и экономайзера (по температуре труб после запорных вентилей).

— После заполнения котла убедиться, что уровень воды в барабане не снижается. В противном случае необходимо найти утечку и устранить.

— Проверить плотность регулирующих клапанов, для чего необходимо наблюдать за уровнем при открытой запорной арматуре и закрытом, регулирующем клапане. При пропуске клапана, его следует исправить до пуска котла. Аналогичную проверку необходимо провести на всех байпасах, оборудованных регулирующими клапанами. После проверки плотности регулирующих клапанов оставить их в закрытом положении. Запорные органы на узле питания закрыть.

— Открыть вентили на линии рециркуляции воды из барабана до экономайзера.

Подготовить мазутное хозяйство к работе, для чего:

— Проверить наличие полного комплекта форсунок. Все форсунки должны быть проверены и протарированы на водяном стенде. Проверку форсунок на стенде производить при давлении воды близком к рабочему давлению мазута перед форсункой.

— Прогреть мазут путем рециркуляции в обратную магистраль.

— Давление мазута перед котлом должно быть 20−25кгс/см²и температура 90−120°С.

— Давление пара перед форсунками 8−13кгс/см².

— Прогреть подводящие трубопроводы к калориферам, с тем, чтобы перед пуском вентилятора включить в работу калориферы (котел № 6).

— Включить все КИП, дистанционное управление и все технологические защиты и блокировки, не препятствующие растопке котла.

С началом вентиляции котла начать подготовку газового хозяйства, для чего:

— Убедиться, что запорная задвижка на газопроводе к котлу закрыта полностью.

— Проверить закрытие задвижек на газопроводе к горелкам.

— Включить все манометры на газопроводах.

— Убедиться, что вентили на всех продувочных свечах открыты.

— Клапан-отсекатель и регулирующий клапан (ПРЗ) на газопроводе к котлу должны быть открыты.

— Подготовить мыльный раствор для проверки плотности газопровода. Проверить, не забит ли льдом, снегом и т. п. выхлоп свечей.

— Приступить к продувке и заполнению газопровода котла. Для этого следует медленно открыть запорную задвижку на отводе газопровода к котлу.

— Проверить газопровод, арматуру на плотность путем обмывания. Пользоваться открытым огнем при выполнении этой работы запрещается.

— Продувку газопровода проводить не менее 15−20минут.

— Газопровод считается заполненным, если содержание О²в пробе не выше 1,0%.

Пуск котла на природном газе.

Перед пуском котла (ремонт, резерв более трех суток) проверяется исправность тягодутьевых машин, вспомогательного оборудования, средств измерений и дистанционного управления, регуляторов, а также работоспособность блокировок, защит, сигнализации, средств оперативной связи, проводится проверка срабатывания ПЗК котла с воздействием на исполнительные механизмы.

При простое котла менее трех суток проверке подлежат только средства измерения, оборудование, механизмы на которых производился ремонт.

Пуск газа в газопровод котла должен производится при включенных в работу дымососах, дутьевых вентиляторах. Продувать газопроводы котла через трубопроводы безопасности или через горелочные устройства котла не допускается.

Перед растопкой котла из холодного состояния должна быть проведена, при включенных в работу тягодутьевых механизмах, предпусковая проверка плотности закрытия отключающих устройств перед горелками котла, включая ПЗК. При обнаружении негерметичности затворов отключающих устройств растопка котла не допускается.

Непосредственно перед растопкой котла должны быть провентилированы с включением всех дымососов и дутьевых вентиляторов газоходы и топка котла в течении не менее 10 минут при открытых шиберах газовоздушного тракта и расходе воздуха не менее 25% от номинального.

Растопка котла должна производиться при работающих дутьевых вентиляторах и дымососах. Если газопроводы перед растопкой продувались газом, т. е. находились не под избыточным давлением, следует определить содержание кислорода в газопроводах котла. Содержание кислорода в газе не должно превышать 1% по объему.

Растопку котла можно начинать с любой растопочной горелки (№ 2,3). Розжиг горелки производить растопочным факелом ручного запальника, для чего зажженный факел поднести к устью разжигаемой горелки, дать через амбразуру немного воздуха, полностью открыть газовую задвижку и, постепенно приоткрывая задвижку с ручным приводом, подать газ непосредственно на пламя запальника. Газ должен сразу загореться.

Воздействуя на подачу газа и воздуха нужно отрегулировать горение так, чтобы пламя было ярким и бездымным, а факел достаточно мощным и устойчивым. Разряжение в топке котла должно во всех случаях поддерживаться 2−3 мм. в. ст. Вслед за первой горелкой включить таким же способом остальные горелки необходимые для растопки котла. Растопку котла вести не менее чем на двух горелках. Последующее зажигание горелок производить в таком порядке, чтобы прогрев топки происходил равномерно по ее ширине.

Первоначально зажигаются две горелки расположенные посередине нижнего яруса (№ 2,3), затем крайние горелки (№ 1,4). По мере увеличения нагрузки включают горелки второго яруса, также попарно, сперва средние (№ 6,7) затем крайние (№ 5,8), либо наоборот. Если при зажигании горелок газ не загорится то следует немедленно, закрыв регулировочную задвижку газопровода горелки, убрать растопочный и, провентилировав топку в течении 10 минут, приступить к розжигу горелок в указанном выше порядке. При устойчивом горении растопочный факел из-под горелки убрать.

Разжигая горелки, не следует стоять против гляделок, чтобы не пострадать от случайного выброса газа. Включение в работу горелок и подачу газа регулировать в соответствии с требуемой продолжительностью растопки.

Работа котла на газе.

Во время работы на газе нужно следить за исправностью газопроводов, горелок, измерительных приборов и арматуры, отсутствием утечек газа через свечи, сальниковые и фланцевые уплотнения, а так же в местах подсоединения КИП к импульсным линиям от газопровода.

Мазутное хозяйство и форсунки должны быть готовы к быстрому включению в работу без ущерба для параметров пара и снижения паропроизводительности даже при полном прекращении подачи газа. Режим горения контролировать по показаниям газоанализатора и замерам расхода воздуха. Расход и давление газа и воздуха перед горелками держать в соответствии с режимной картой. Регулирование нагрузки котла производить изменением давления газа и числом работающих горелок.

Изменяя подачу газа к горелкам менять соответственно и подачу воздуха, действуя в следующей последовательности: