Устройство и работа котла Е-1-9

Паровые двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы серии Е-1-9, с естественной циркуляцией (Е), предназначены для сжигания газа (Е-1-9Г) или мазута (Е-1-9М) и выработки сухого насыщенного пара производительностью 1 т/ч, давлением 0,9 МПа или 9 кгс/см². Изготовители – «Бийскэнергомаш» и Монастырищенский машиностроительный завод. Основные характеристики котлов серии Е-1-9 и их комплектация приведены в табл. 8.13 [5]. Принципиальная схема устройства и работы теплогенератора Е-1-9Г приведена на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Принципиальная схема теплогенератора Е-1-9Г:

1, 2 – верхний и нижний барабаны; 3, 4 – кипятильные трубы первого и второго газоходов; 5, 6 – металлические перегородки; 7, 8 – левый и правый боковые топочные экраны; 9 – задний топочный экран; 10, 11 – фронтовой и потолочный экраны; 12 – фронтовой коллектор; 13 – перепускные трубы; 14, 15 – нижний и верхний коллекторы бокового экрана; 16 – горелка; 17 – водоуказательное стекло; 18 – паропровод; 19 – манометр; 20 – термометр; 21 – предохранительный клапан

Рис. 7.10. Продольный разрез теплогенератора Е-1-9Г:

1 – горелка Г-1; 2 – амбразура для установки горелки; 3, 4 – обмуровка (совелит и огнеупорный кирпич); 5 – потолочный экран; 6 – взрывной предохранительный клапан; 7 – верхний барабан; 8 – кипятильные трубы конвективной поверхности нагрева; 9 – перегородка из жаростойкой стали между первым и вторым газоходами; 10 – отверстие для выхода топочных газов; 11 – нижний барабан; 12 – стенка, отделяющая топку от конвективной части; 13, 14 – под топки (диатомовый и огнеупорный кирпич);

15 – вентилятор среднего давления

Котел состоит из верхнего 1 и нижнего 2 барабанов одинаковой длины, диаметром 650 × 8 мм, которые размещены на одной вертикальной оси. Барабаны соединены между собой изогнутыми кипятильными трубами (одиннадцать рядов по четырнадцать штук), образующими соответственно первый 3 и второй 4 газоходы конвективной поверхности нагрева. Газоходы разделены между собой стальной перегородкой 5 по всей высоте газохода котла с окном (от фронта котла) справа. Трубы кипятильного пучка отделены от топки вертикальной перегородкой 6 из жаростойкой стали по всей высоте топки, которая не доходит до левой стенки котла, оставляя окно слева для прохода топочных газов из топки в газоход.

Вся трубная система собрана на одной раме – сварном металлическом каркасе. Часть нижнего барабана крепится неподвижно, а остальные части котла имеют скользящие опоры и реперы, которые контролируют удлинения элементов при температурном расширении. Объем воды в котле – 1,1 м³. Габаритные размеры: длина – 4,16 м, ширина – 2,4 м, высота – 2,8 м.

Топка сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: 7 – левый боковой экран; 8 – правый боковой экран (аналогично левому); 9 – задний экран топки; 10, 11 – передний или фронтовой и потолочный экраны. Все трубы в радиационной и конвективной поверхности нагрева имеют наружный диаметр 51 × 2,5 мм, что обеспечивает лучшую естественную циркуляцию в контурах котла.

Экранные трубы заднего топочного экрана 9 развальцованы в верхнем и нижнем барабанах. Экранные трубы фронтового и потолочного экрана 10 и 11 выполнены из наклонных изогнутых труб, которые своими верхними концами развальцованы в верхнем барабане 1, а нижними концами приварены к нижнему поперечному фронтовому коллектору 12, расположенному на фронтовой стене котла. Фронтовой коллектор 12 по углам топки соединен двумя перепускными трубами 13 с двумя нижними коллекторами 14 боковых экранов для обеспечения необходимой циркуляции воды в котле.

Левый боковой экран топки выполнен из вертикальных труб 7, приваренных к нижнему горизонтальному коллектору 14 и верхнему наклонному коллектору 15. Правый боковой экран топки выполнен аналогично левому. Нижние коллекторы боковых экранов топки вварены в нижний барабан, а верхние коллекторы – в верхний барабан. Все коллекторы имеют диаметр 159 × 6 мм. Верхние коллекторы экранов имеют лючки для очистки труб и осмотра коллектора. Горелка 16 диффузионного типа Г-1 расположена под фронтовым коллектором 12.

Обмуровка фронтовой, задней и боковых стенок котла выполнена трехслойной, а потолочного экрана – из четырех слоев, причем в первом слое применяется огнеупорный кирпич, все остальные слои состоят из изоляционных плит. Нижняя часть в топке – под – выкладывается огнеупорным (диатомовым) кирпичом. Обмуровка котла снаружи покрывается металлической листовой обшивкой для уменьшения присосов воздуха в газовый тракт. Обмуровка, изоляция и металлическая обшивка котла закрепляются на каркасе.

Газовоздушный тракт. Топливо и воздух подаются в горелку 16, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), где эта теплота передается воде, циркулирующей по экранам. Топочные газы выходят из топки и через окно слева в металлической перегородке 6 переходят в первый газоход 3, где передают теплоту конвективному пучку труб, затем огибая перегородку 5 с правой стороны и поворотом на 180°, входят во второй газоход 4 кипятильного пучка труб и с температурой примерно 250 °С через заднюю стенку выходят из котла и направляются к дымососу, а затем в дымовую трубу.

Основные контуры естественной циркуляции. Питательная вода после умягчения по трубопроводам питательной линии, питательным насосом подается в водный объем верхнего барабана 1, где смешивается с котловой водой. На питательной линии установлен обратный клапан и вентиль.

В котле имеется четыре контура естественной циркуляции.

• 1-й контур (по кипятильным трубам). Котловая вода из верхнего барабана 1 опускается в нижний барабан 2 по кипятильным трубам 4 конвективного пучка, расположенным во втором газоходе – в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь (ПВС) поднимается в верхний барабан по трубам заднего экрана топки 6 и кипятильным трубам 3, расположенным в первом газоходе – в области более высоких температур топочных газов.

• 2-й контур (по левому боковому топочному экрану) – котловая вода из нижнего барабана подводится к нижнему коллектору 14, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по трубам 7 левого бокового экрана, расположенным в топке, поднимается в верхний коллектор 15, откуда в верхний барабан.

• 3-й контур (по правому боковому экрану топки 8) – осуществляется аналогично левому боковому топочному экрану.

• 4-й контур (по фронтовому и потолочному экрану топки) – котловая вода из нижних коллекторов боковых экранов по перепускным трубам 13 подводится к фронтовому коллектору 12, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по трубам фронтового 10 и потолочного 11 экрана идет в верхний барабан.

Вода и пароводяная смесь (ПВС) из всех контуров циркуляции поднимается в верхний барабан, где в паросепарационных устройствах отделяется пар, а вода смешивается с котловой водой и процесс циркуляций повторяется. После паросепарационных устройств полученный сухой насыщенный пар по паропроводу 18 идет к потребителю.

Котел снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами 21 и соответствующей арматурой: термометр 20, манометр 19, водоуказательное стекло 17. На задней стенке котла установлен обдувочный аппарат, а на обмуровке, в верхней части топки – взрывной предохранительный клапан. В котле три точки периодической продувки: из нижнего барабана и двух нижних коллекторов боковых экранов.

Котел поставляется в комплекте с автоматикой КСУ-14, КСУМ 2-П, системой питания, включая питательный насос, дымосос, горелочным устройством и пр. В случае необходимости завод поставляет водоумягчительную установку и дымовую трубу.

Аналогичную конструкцию имеют паровые котлы ПКН, предназначенные для обеспечения паром и горячей водой буровых установок и объектов нефтехимической промышленности.

Лекция 6