Описание тепловой схемы производственно-отопительной котельной.

Введение

Котлы типа ДКВР используются в различных отраслях промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве. Котлы ДКВР отличаются достаточно высокой экономичностью, небольшой массой, простотой конструкции, малыми габаритами и транспортабельностью.

Топка котла предназначена для сжигания газообразного топлива. При горении топлива образуются продукты сгорания, которые движутся из топочного объема в конвективные газоходы, отдавая теплоту кипятильному пучку труб. Наличие в котлах развитого кипятильного пучка обеспечивает глубокое охлаждение продуктов сгорания, в результате чего достигается их высокая экономичность. Экранированная топочная камера обеспечивает интенсивный теплообмен между продуктами сгорания и экранными поверхностями нагрева, а небольшие тепловые напряжения экранов – надежную и длительную работу обмуровки котла. Плотное расположение кипятильных труб малого диаметра в пучке – характерная особенность этих котлов. Движение газов в котлах – горизонтальное с несколькими поворотами.

 

 

Описание котельного агрегата

Паровой отопительный котел типа ДКВР

Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.

Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две модификации — с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.

Паровой котел ДКВР-6,5-13

1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4-предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство;7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка; 10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство;13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16-коллектор.

 

Устройство отопительного котла ДКВР-6,5-13. Два барабана отопительного котла — верхний 2 и нижний 13 — изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб Ø51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания.

Ход движения продуктов горения топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рис. 2. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рис. 1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, внутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла.

Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам Ø108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.

Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.

Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.

Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа — из нескольких петель труб Ø32 х 3 мм.

В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла (см. рис. 1, поз. 11) с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды.

Нижний барабан отопительного котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла.

На верхнем барабане отопительного котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 — вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром.

Рассматриваемый отопительный котел не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту.

Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как с пароперегревателем, так и без него.

Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит.

Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %.

 

Описание тепловой схемы производственно-отопительной котельной.

Закрытая двухтрубная система теплоснабжения.

 

В закрытых системах теплоснабжения для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, нагретая в подогревателях водой, отобранной из тепловой сети. Отсутствие водоразбора из сети значительно уменьшает расход подпиточной воды, проходящей водоподготовку и идущей для компенсацией потерь теплоносителя в тепловой сети. Поэтому подготовку подпиточной воды осуществляют в системе ХВО питательной воды котельных агрегатов, несмотря на то, что стоимость питательной воды выше, поскольку она проходит две ступени умягчения, в то время как для подпиточной воды теплосети достаточно одной ступени. Расход подпиточной воды G_подп для закрытых систем теплоснабжения принимается в размере 1,5-2 % от расхода сетевой воды.

На рис. 3 представлена принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной для закрытой двухтрубной системы теплоснабжения с независимой (параллельной) схемой подключения к тепловой сети потребителей горячего водоснабжения ГВС, отопления и вентиляции. Сырая вода поступает из водопровода. Насосом НИ создается напор исходной воды Т_uв принимается 15^°С летом и 5^°С зимой, а расход G_uв должен обеспечивать питание котельных агрегатов КА, подпитку тепловой сети, компенсации расхода пара на собственные нужды и потерь теплоносителя в тепловой схеме, тепловых сетях и у потребителя. Вода нагревается в охладителе непрерывной продувки Т1 и в паровом водоподогревателе Т2 до температуры 25-35^°С.

Часть воды используется на собственные нужды химводоподготовки при удалении из воды солей жесткости и составляет 15-20 % расхода G_хов, или G_uв=1,2G_хов.

В процессе химводоочистки ХВО температура воды снижается на 2-3^°С. Далее умягченная вода нагревается в паровом водоподогревателе Т3 и водяном подогревателе Т4 до температуры 60-90^°С и направляется в колонку деаэратора, в верхнюю часть которой также поступает конденсат от всех паровых подогревателей и конденсат с производства. В нижнюю часть колонки деаэратора или в водяной объем питательного бака ДА подается греющий пар с давлением 0,12 МПа для подогрева умягченной воды до температуры насыщения 104^°С. Чем ниже температура воды и конденсата, поступающих в деаэратор, тем больше расход пара на деаэрацию D_d. Выделившийся из воды коррозионно-агрессивные газы вместе с паром удаляются в атмосферу или поступают в охладитель выпара (на схеме не показан) для нагрева умягченной воды, поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат – в дренаж или на верхнюю тарелку деаэратора. Удельный расход выпара d для атмосферного деаэратора составляет 0,002 кг пара/ кг воды.

Питательный бак деаэратора ДА должен иметь тепловую изоляцию, а геодезическая высота установки ДА должна обеспечивать подпор воды на всасывающим патрубке питательного ПН и подпиточного насоса ППН. Высота установки питательного бака зависит от температуры деаэрированной воды. При температуре 104,3^°С эта высота составляет 7-8 м. При охлаждении деаэрированной питательной воды перед подачей в питательный насос высота установки может быть снижена до 4-5 м.

Из бака деаэратора питательная вода с температурой 102-104^°С поступая в теплообменник Т4, где охлаждается до 70-90^°С при сжигании природного газа и до 90-100^°С – при сжигании мазута. Это условие необходимо для предотвращения низкотемпературной коррозии внешних поверхностей нагрева водяного экономайзера.

Одна (большая) часть питательной воды питательным насосом ПН нагнетателя в водяной экономайзер Э, где нагревается за счет теплоты уходящих топочных газов. Другая (меньшая) часть воды G_под подпиточным насосом ППН нагнетается в обратный трубопровод теплосети перед сетевым насосом СН, для компенсации потерь теплоносителя в тепловых сетях. Расход подпиточной воды для закрытых систем теплоснабжения принимается равным 1,5-2 % от расхода сетевой воды, т.е. G = 0,2G_сет. В водяном экономайзере некипящего типа питательная вода не догревается до температуры насыщения на 20-40^°С и по питательной линии поступает в водяной объем верхнего барабана парового котельного агрегата КА, где вырабатывается сухой насыщенный пар.

Из КА по паропроводу пар поступает в редукционно-охладительную установку РОУ, где путем дросселирования (редуцирования) давления пара снижается. В результате дросселирования получается перегретый пар, и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) подается необходимое количество питательной воды G_роу с температурой 70-100^°с для охлаждения перегретого пара и получения сухого насыщенного пара. Далее сухой насыщенный пар поступает в парораспределительный коллектор ПК (гребенку), откуда расходуется:

· На технологическое производство ТП в количестве D_тех; конденсат возвращается в конденсатный бак (на схеме не показан) или непосредственно в колонку деаэратора, и его количество Gтех зависит от процента возврата , т.е. G_тех=0,01 ∙G_тех; потери технологического конденсата на производство часто подается пар непосредственно из котла, минуя РОУ;

· На подогреватели сетевой воды Т5, Т6 D_cп где передает теплоту воде теплосети, а конденсат после теплообменников возвращается в колонку деаэратора, так как он не загрязнен и находится под большим давлением, чем давление в деаэраторе;

· На собственные нужды котельной в количестве D_сн предварительно принимаются в размере 2-3 % от потребления пара, т.е. D_сн =0,1 (D_тех +D_сп);

· На компенсацию потерь пара D_пот в тепловой схеме, потерь теплоты подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара; принимаются в размере 2-3 % от потребления пара, т.е. D_пот=0,03(D_тех +D_сп);

 

Тепловой расчет котла.

Исходные данные

Таблица К1

Номер варианта	Технологическая нагрузка, МВт	Давление технологического пара, МПа	Доля возврата конденсата с производства, %	Расчетная нагрузка отопление / ГВС, МВт	Температура конденсата с производства, °С
		0,87		10,4/5,2