Паровые котлы типа ДКВР-20-13

Котлы ДКВР-20-13 паропроизводительностыо 20 т/ч и избыточным давлением 1,3 МПа (13 кгс/см 2). Котлы ДКВР-20-13 пролётного типа (по ходу движения дымовых газов).

Основные элементы котлов ДКВР -20-13. Два барабана: верхний и нижний. Внутренний диаметр обоих барабанов 1000 мм с толщиной стенок 13 мм. Барабаны выполнены из стали 16ГС. Топка камерного типа полностью экранирована, кроме нижней (подовой) части.

Поверхности нагрева: система экранных труб и система конвективных труб (конвек­тивный пучок). Трубы поверхностей нагрева крепятся к барабанам развальцовкой.

Система коллекторов.

Арматура.

Гарнитура.

Обмуровка.

Газоходы и др.

Котлы ДКВР-20-13 конструктивно имеют отличия от котлов ДКВР меньшей паропроизводительности, в частности:

1.У котлов ДКВР-20-13 верхний барабан укорочен и не попадает в пределы топки. Оба барабана имеют одинаковую длину по 4500 мм. Уменьшение длины верхнего бараба-на улучшает надёжность работы котла и исключает затраты на дорогостоящее торкре­тирование верхнего барабана;

2. Для сохранения необходимого водяного объёма, и для получения расчётного количе­ства пара (в связи с уменьшением верхнего барабана), котлы компонуют двумя вынос ными циклонами. В циклонах вырабатывается до 20% пара от всего объёма вырабаты ваемого пара в котле.

Из-за конструктивных особенностей котла примерно на 50 мм выше оси барабана повышается уровень воды в барабане, при сохранении низшего уровня неизменным.

3. Нижний барабан поднят относительно нулевой отметки, это обеспечивает удобство осмотров и технического обслуживания.

4. Котлы ДКВР-20-13 имеют четыре боковых экрана, из них два левых боковых и два правых боковых, а также передний (фронтовой) и задний экраны. Каждый экран имеет по два коллектора. Таким образом, котёл имеет шесть верхних и шесть нижних коллекторов.

5. Боковые экраны подразделяют на два блока: первый блок (или боковые экраны пер­вой ступени испарения) и второй блок (боковые экраны второй ступени испарения). Второй блок расположен перед конвективным пучком. Номера блоков считают от фронта котла.

6. У котлов ДКВР-20-13 трубы боковых экранов выполнены Г-образной формы и мон­тируются следующим образом. Первая труба, например, правого бокового экрана, од- ним концом приваривается к нижнему коллектору правого коллектора, а верхний её конец приваривается к верхнему коллектору левого экрана. Аналогично крепится пе­рвая труба левого бокового экрана. Таким образом крепятся все трубы боковых экра­нов через одну. При помощи перекрёстного присоединения боковых экранных труб в верхние боковые коллекторы образован потолочный экран. . Топочная камера полностью экранирована.

7. Конвективный пучок перегородок не имеет.

Котлы ДКВР-20-13 имеют двухступенчатое испарение. К первой ступени испаре­ния относят: фронтовой экран, боковые экраны второго блока, задний экран и кон вективный пучок. Ко второй ступени испарения относят: боковые экраны первого блока и выносные циклоны. Двухступенчатое испарение - эффективный способ уменьшения потерь котловой воды с продувкой. Котёл по воде делится на две части: солевой и чистовой отсеки. Чистовой отсек(собственно верхний барабан) котла составляет примерно 80 % от всего водяного объёма. В солевом отсеке (выносные циклоны) солесодержание котловой воды в 5-6 раз больше чем в чистовом отсеке. Поэтому непрерывная продувка выполняется из солевого от­сека. Пар получается в чистовом и солевом отсеках. Но до 80% пара получается в чистом отсеке, поэтому вырабатываемый пар в котлах со ступенчатым испарением получается более высокого качества. I. Для обдувки котла установлены два обдувочных аппарата с электроприводом на бо­ковой стенке котла (как правило, с левой стороны). . Очистка внутренних поверхностей нагрева котлов кислотная. Обмуровка облегчённая, натрубная с металлической обшивкой. I. КПД котла: при работе на газе - 90-92%, при работе на мазуте - 85-88% . к Котёл имеет девять точек периодической продувки (из всех нижних коллекторов, нижнего барабана и выносных циклонов).

Спецификация парового котла типа ДКВР -20 - 13.

Конвективный пучок:

1- верхний барабан;

2- опускные и подъемные трубы конвективного пучка;

3- нижний барабан;

Задний экран:

4- перепускная труба заднего экрана (3 шт);

5- нижний коллектор заднего экрана;

6- подъемные трубы заднего экрана;

7- верхний коллектор заднего экрана;

8- отводящие трубы заднего экрана; Боковые экраны I ступени испарения (2шт.):

9-перепускные трубы бокового экрана;

10- нижний коллектор бокового экрана;

11- подъемные трубы бокового экрана;

12- верхний коллектор бокового экрана;

13- трубы рециркуляции (для обеспечения надёжной циркуляции воды в экранных трубах);

14- отводящие трубы бокового экрана;

Фронтовой экран:

15- опускные трубы фронтового экрана;

16- нижний коллектор фронтового экрана;

17- подъемные трубы фронтового экрана;

18- верхний коллектор фронтового экрана;

19-отводящие трубы;

20-трубы рециркуляции;

Контуры циркуляции второй ступени испарения:

21-перепускная труба;

22-опускные трубы;

23-подъёмные трубы;

24-нижний коллектор;

25-верхний коллектор;

26-циклон выносной;

27-отводящие трубы;

28-пароотводящие трубы

29-перепускная труба;

30-трубы рециркуляции;

31 - непрерывная продувка;

32-периодическая продувка (7 точек);

33-воздушник с циклона;

34-ввод питательной воды в верхний барабан;

35-предохранительные пружинные клапаны;

36-главная парозапорная задвижка на паропроводе котла;

37-трубопровод для ввода химреагентов;

38-паропровод собственных нужд.

Работа контура циркуляции воды первого блока правого топочного экрана (вторая ступень испарения) в паровом котле ДКВР-20-13. Котловая вода из верхнего барабана котла по системе опускных труб, расположенных во второй половине конвективного пучка (по ходу дымовых газов) поступает в нижний барабан. Из нижнего барабана вода по перепускной трубе поступает в правый выносной циклон, в циклоне эта вода смешивается с неиспарившейся водой работающего циклона и из него вода по двум опускным трубам поступает в нижний коллектор правого топочного экрана первого блока - это основной поток воды, поступающий в коллектор. Дополнительно в этот коллектор поступает неиспарившаяся вода из верхнего коллектора данного экрана по четырём опускным трубам.

Из нижнего коллектора вода по системе экранных Г-образных подъёмных труб поступает в верхний коллектор левого экрана первого блока в виде пароводяной смеси, а из коллектора пароводяная смесь поступает в левый выносной циклон по двум трубам. В циклоне происходит дополнительное образование пара из поступившей пароводяной смеси. Образовавшийся в циклоне пар занимает верхнюю часть циклона и далее из циклона направляется в верхний барабан котла (под сепарационные устройства), а не успевшая испариться вода в циклоне занимает его нижнюю часть и поступает в нижний коллектор левого экрана первого блока. Аналогично работает контур циркуляции воды левого экрана первого блока (вторая ступень испарения), но в обратном порядке.

Работа контура циркуляции воды правого топочного экрана второго блока (первой ступени испарения). Нижний коллектор данного экрана питается водой из нижнего барабана по двум перепускным трубам - это основной поток воды. В этот же коллектор поступает неиспарившаяся вода из верхнего коллектора данного экрана по четырём опускным трубам. Из нижнего коллектора вода по системе экранных подъёмных труб перемещается вверх, превращается в пароводяную смесь и поступает в верхний коллектор левого топочного экрана второго блока (первая ступень испарения). Из верхнего коллектора пар по двум паропроводам поступает в верхний барабан котла (под сепарационные устройства), а неиспарившаяся вода из верхнего коллектора по опускным трубам поступает в нижний коллектор левого экрана второго блока.

Аналогично работает контур циркуляции воды левого топочного экрана второго блока (первая ступень испарения), но в обратном порядке.

Работа контура циркуляции воды фронтового экрана. Нижний коллектор фронтового экрана (первая ступень испарения) питается водой из верхнего барабана по двум перепускным трубам. В этот же коллектор поступает неиспарившаяся вода из верхнего коллектора по четырёх опускным трубам. Из нижнего коллектора вода по системе экранных подъёмных труб перемещается вверх, нагревается и в виде пароводяной смеси поступает в верхний коллектор фронтового экрана и далее по двум паропроводам пар поступает в верхний барабан котла, а неиспарившаяся вода направляется по опускным трубам в нижний коллетор.

Работа контура циркуляции воды заднего экрана котла ДКВР-20-13. Вода из верхнего барабана по системе опускных труб конвективного пучка, находящихся в последних рядах конвективного пучка, поступает в нижний бара­бан и далее по перепускным трубам поступает в нижний коллектор заднего экрана. Из коллектора вода по системе экранных труб поступает в верхний коллектор заднего экрана в виде пароводяной смеси. Из верхнего коллектора пароводяная смесь поступает по двум трубопроводам в верхний барабан котла.

Схема движения дымовых газов в котле ДКВР-20-13. Продукты сгорания из топки поступают в камеру догорания, в конце которой может быть установлен пароперегреватель. Поскольку конвективный пучок кот­ла ДКВР-20-13 не имеет перегородок, то дымовые газы проходят через него одним прямым ходом и отдав своё тепло выходят из котла по всей ширине задней стенки котла. Далее по газоходу дымовые газы поступают в экономайзер.

Стационарные паровые котлы ДКВР (двухбарабанные котлы водотрубные, реконструированные) предназначены для производства насыщенного или перегретого пара. Котлы выпускаются паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч в основном на рабочее давление 1,27 МПа (13 кгс/см2) для производства насыщенного пара и с пароперегревателем (кроме котлов паропроизводительностью 2,5 т/ч) для производства перегретого пара с температурой 250°С. Кроме того, котлы паропроизводительностью 6,5; 10 и 20 т/ч изготовляются на давление 2,25 МПа (23 кгс/см2) для производства перегретого пара до 370°С, а котлы паропроизводительностью 10 т/ч — также на давление 3,82 МПа (39 кгс/см2) для производства пара, перегретого до 440°С.

Типоразмеры выпускаемых в настоящее время котлов ДКВР и их основные параметры приведены в таблице.

Типоразмеры котлов ДКВР

Производительность, т/ч	Избыточное давление пара, кгс/см3
	13		23
	насыщенный пар	перегретый пар (250°С)	насыщенный пар	перегретый пар (370 °С)
2,5	ДКВР -2,5-13	-	-	-
4	ДКВР -4-13	ДКВР -4-13-250	-	-
6,5	ДКВР -6,5-13	ДКВР -6,5-13-250	ДКВР -6,5-23	ДКВР -6,5-23-370
10	ДКВР -10-13	ДКВР -10-13-250	ДКВР -10-23	ДКВР -10-23-370
20	ДКВР -20-13	ДКВР -20-13-250	ДКВР -20-23	ДКВР -20-23-370

Примечания:
1. Котлы типов ДКВР -10-13 с пароперегревателем и без него в низкой компоновке не являются серийными. Компоновка котлов и поставка их должны согласовываться с заводом.
2. Расчетная температура питательной воды принимается равной 100°С.

Топочное устройство	Рекомендуемый вид топлива	Топочное устройство	Рекомендуемый вид топлива
ПМЗ-РПК	Бурый и каменный уголь (кроме антрацитов)	ЦКТИ системы Померанцева	Дробленые отходы древесины и дре-весная кора с WB<55%
ПМЗ-ЛЦР
ПМЗ-ЧЦР
ЧЦР	Антрацит марок АС и AM	АКТИ системы Шершнева	Фрезерный торф с WP<55%

Паровые котлы ДКВР могут быть использованы как водогрейные . Для этого над котлом устанавливают стандартный пароводяной подогреватель (бойлер), который включается в его циркуляцию, при этом в днище нижнего барабана вваривают дополнительный штуцер для отвода конденсата из бойлера.

Для котлов ДКВР -2,5; ДКВР -4 и ДКВР -6,5 применяют также внутрибарабанные бойлеры с прямыми латунными трубками диаметром 16X1 мм, устанавливаемые в паровом пространстве верхнего барабана.

При этом и другом способах котел работает как паровой по замкнутой схеме и температура стенок поверхностей нагрева получается выше температуры точки росы, что предохраняет их от газовой коррозии.

При переводе котлов ДКВР на водогрейный режим хвостовые поверхности нагрева необходимо выполнять в виде теплофикационного экономайзера или воздухоподогревателя.

Для обеспечения необходимого напора ось выносного теплообменника должна располагаться выше оси верхнего барабана котла не менее чем на 1,5 м.

При работе котлов ДКВР в водогрейном режиме их теплопроизводительность (мощность) соответствует величинам, приведенным в таблице.

Тепло-производительность (мощность) котлов ДКВР при работе в водогрейном режиме

Тип котла	При работе на твердом топливе		При работе на газе и мазуте
	мощность, кВт	теплопроизвонительность, Гкал/ч	мощность, кВт	теплопроизводительность, Гкал/ч
ДКВР -2,5-13	1745	1,5	2 440	2,1
ДКВР -4-13	2910	2,5	4 070	3,5
ДКВР -6,5-13	4650	4	6510	5,6
ДКВР -10-13	7560	6,5	10 580	9,1

Эти теплопроизводительности «соответствуют номинальной паропроизводительности котла на твердом топливе и повышенной на 40%—на газе и мазуте.

Все котлы на давление 13 кгс/см2 унифицированы по мощности и выполняются по единой конструктивной схеме: с продольным расположением верхнего и нижнего барабанов, полностью экранированной топочной камерой и многотипными. У котлов этой серии верхний барабан выполнен более длинным, чем нижний. Внутренний диаметр барабанов на давление 13— 23 кгс/см2 равен 1000 мм. Барабаны котла соединены между собой пучком стальных труб диаметром 51X2,5 мм, образующих развитую конвективную поверхность нагрева. Трубы расположены в коридорном порядке с шагом в продольном направлении, равным 100 мм, и поперечном — 110 мм, и своими концами развальцованы в барабанах. Конвективный пучок разделен поперечной перегородкой на две части, образуя два горизонтальных газохода.

Котел имеет экранированную топку из труб диаметром 51х2,5 мм, расположенную под передней частью верхнего барабана. Трубы боковых экранов ввальцованы одним концом в верхний барабан, а другим приварены к нижним коллекторам.

Топочная камера котла состоит из двух частей: собственно топки и камеры догорания, которая образуется путем выкладывания шамотной стенки на заднем топочном пороге. Камера догорания служит для удлинения пути дымовых газов, благодаря чему устраняется возможность затягивания пламени в конвективный пучок и улучшаются условия для догорания уноса.

Пароперегреватель выполняется - из стальных цельнотянутых труб (сталь 10) диаметром 32X3 мм.

Для очистки наружных поверхностей нагрева применяется стационарный обдувочный прибор, обдувочные трубы которого выполнены из стали Х25Т. Обдувают поверхности насыщенным или перегретым паром.

Котлы , работающие на твердом топливе, оборудуют устройством для возврата уноса в топку .

Температура газов за котлами паропроизводительностью 2,5—10 т/ч в среднем равна: при работе на твердом топливе 310—345°С, на газе 300—325°С и на мазуте 350—400°С.

Верхний предел температур следует принимать для котлов с пароперегревателем. Для мазута и газа температуры приведены при работе котлов с увеличенной паропроизводительностью на 50%. При установке экономайзера температура уходящих газов снижается до 140—180°С.

Перед сжиганием в котлах сернистого мазута к нему необходимо добавлять жидкую присадку ВНИЦНП-106. При этом котлы должны работать при давлении не ниже 0,49—0,59 МПа (5—6 кгс/см2).

На котлах ДКВР устанавливается регулятор питания для автоматического регулирования уровня воды в верхнем барабане в пределах ±60 мм от среднего уровня, а также звуковая сигнализация.

Для сжигания газа или мазута в комплекте с котлами ДКВР поставляются газомазутные горелки типа ГМГ. Горелки устанавливаются на фронтовой стенке топочной камеры котла и предназначены для сжигания газа с теплотой сгорания QHг=3500—8000 ккал/м3 (при нормальных условиях) и мазута марок 40 и 100.

Устройство и принцип действия

Вся серия унифицированных котлоагрегатов типа ДКВР на давление 13 кг/см 2 имеет общую конструктивную схему - двухбарабанные котлоагрегаты с естественной циркуляцией и экранированной топочной камерой, с продольным размещением барабанов и коридорным расположением кипятильных труб.

Котлоагрегаты типа ДКВР-20/13 производительностью 20 т/ч рассчитаны на абсолютное рабочее давление 13 кг/см 2 (1,37 МПа) и предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара с температурой до 250°С.

Технологический процесс в паровом котле - это процесс сгорания топлива и выработки пара при нагреве воды.

Природный газ, основную горючую часть которого составляет метан СН 4 (94%), по топливопроводу котла поступает в горелку ГМГ-2М и по мере выхода из нее сгорает в виде факела в топочной камере. Воздух для поддержания процесса горения подается с помощью вентилятора ВД-6.

Так как теплота сгорания газа высока и составляет 8500 ккал/м 3 , то удельная потребность в подаваемом воздухе велика: на 1 м 3 газа требуется 9,6 м 3 воздуха, а с учетом коэффициента избытка воздуха = 1,05 - 10 м 3 .

В результате непрерывного горения топлива в топочной камере образуются нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания. Они омывают снаружи топочные экраны, которые состоят из труб с циркулирующей внутри них водой и пароводяной смеси. Затем продукты сгорания, охлажденные в топочной камере до температуры 980 о С, непрерывно двигаясь по газоходам котла, омывают вначале пучок кипятильных труб, затем экономайзер ЭТ2-106, охлаждаются до температуры 115 о С и дымососом ДН-10 удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Питательная вода предварительно проходит через фильтры механической и химической очистки, а затем поступает в деаэратор ДС-75, где происходит удаление кислорода О 2 и двуокиси углерода СО 2 из воды за счет ее подогрева паром до температуры 104 о С, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ч 0,025 МПа. Выделившийся из воды воздух уходит через трубу в верхней части деаэраторной колонки в атмосферу, а очищенная и подогретая вода выливается в бак-аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котла. В верхний барабан котла питательная вода подается по двум питательным линиям после дополнительного подогрева в экономайзере до температуры 91-100 о С. В котле ДКВР-20/13 имеется три контура естественной циркуляции воды. Первый - контур конвективного пучка: котловая вода из верхнего барабана опускается в нижний барабан по кипятильным трубам конвективного пучка, расположенным во втором газоходе - в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь поднимается в верхний барабан по кипятильным трубам, расположенным в первом газоходе - в области более высоких температур топочных газов. Два других контура составляют левый и правый боковые топочные экраны: котловая вода из верхнего барабана по опускной трубе подводится к нижнему коллектору левого (или правого) бокового экрана; к коллектору также подводится вода из нижнего барабана по перепускным трубам, после чего вода распределяется по коллектору, а образующаяся пароводяная смесь по трубам левого (правого) бокового экрана поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане происходит отделение (сепарация) пара от воды. Насыщенный пар затем через главный запорный вентиль по паропроводу котельного агрегата направляется в главный паропровод котельной. Отделившаяся от пара в барабане котла вода смешивается с питательной водой.

Таблица 1

Технические характеристики котла ДКВР 20/13

Параметр	Ед. измерения	Значение
Паропроизводительность
Кол-во горелок
Давление пара
Расход газа
Расход питательной воды
Давление газа к котлу
Давление воздуха после вентилятора
Давление питательной воды
Разрежение в топке
Температура пара
Температура мазута
Температура отходящих газов за экономайзером
Температура газов за котлом, 0 С
Температура питательной воды после экономайзера
Уровень воды в барабане
Поверхность нагрева: радиационная/ конвективная/ общая		47,9/229,1/227,0
Коэффициент избытка воздуха
Продольный шаг труб кипятильного пучка
Поперечный шаг труб кипят. пучка
Диаметр экранных и кипятильных труб

Проектируемой теплогенерирующей установкой является котельный агрегат ДКВр 20 - 13.

Котел ДКВр 20-13 (Первое число после наименования котла обозначает паропроизводительность, т/ч. Второе число - давление пара в барабане котла, кгс/смІ ати) - двухбарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, реконструированный, бескаркасной конструкции. Он используется для производства насыщенного и перегретого (при установке пароперегревателя) пара давлением 14 и 24 кг/см 2 .

Котел предназначен для произведственно-отопительных и районных котельных. При сжигании газообразного топлива компонуется камерной топкой.

Котельный агрегат ДКВр 20-13 представляет собой два продольно-расположенных барабана, установленных друг над другом, диаметром 1000 мм сваренных из листовой стали. Поверхность верхнего барабана должна быть хорошо изолирована огнеупорным материалом для обеспечения требуемого срока службы котла.

В результате сжигания топлива в топке образуются дымовые газы высокой температуры. Эти газы проходят по газоходам котла, образуемым перегородкам 6 , омывают пучки труб, по которым движется (циркулирует) вода. В результате газы отдают воде часть своего тепла и охлаждаются, а вода нагревается и превращается в пар, собираемый в верхнем барабане котла. Воздух для горения подается в топку снизу через поддувало (зольник), где частично собирается зола и мелкие кусочки топлива, провалившиеся через решетку.

Котельный агрегат обмурован со всех сторон тяжелыми кирпичными стенами толщиной 510 мм за исключением задней стенки толщиной 380 мм. Котел устанавливается на бетонном основании выше уровня чистого пола.

По боковым стенам обмуровки котельного агрегата вмонтированы люки для осмотра котла изнутри. Штампованное днище нижнего барабана имеет специальные лазы, закрываемые люками. Таким образом, у котла имеются четыре люка для ревизии с правой и с левой сторон (по два на каждую) и один с фронтовой стороны между газовыми горелками. С левой и с задней сторон можно произвести тщательный наружный осмотр котельного агрегата, а также произвести качественную регулировку расхода пара, благодаря смотровым площадкам, закрепленным на металлическом каркасе, который опоясывает обмуровку котла. В данном проекте запроектировано три смотровые площадки, подъем на которые можно осуществить по металлическим лестницам, приваренным к каркасу площадок. В свою очередь все смотровые площадки оборудованы перилами, установленными для предотвращения падения служебного персонала с этих площадок.

В верхней части котельного агрегата установлены два взрывных клапана. При нерасчетном режиме работы котельного агрегата - взрыве, резко возрастает объем дымовых газов. Дымовые газы свободно проходят через крупноячеистую сетку, затем разрушают асбестовую плиту и выходят по направляющей трубе наружу. (Схема взрывного клапана представлена на рис. 1)

Рис. 1.

1 - отверстие в обмуровке для установки взрывного клапана; 2 - обмуровка; 3 - крупноячеистая сетка; 4 - асбестовая плита (может выдерживать высокую температуру); 5 - крепление; 6 - направление, по которому в случае взрыва движутся дымовые газы; 7 - направляющая труба.

На верхнем барабане запроектирована вся необходимая запорно-регулирующая, предохранительная (Схема предохранительного клапана представлена на рис. 2), контрольно-пропускная арматура, а также манометр, измеряющий давление в барабане котлоагрегата. На передней части котла установлены водоуказательные приборы.

Рис. 2.

1 - клапан; 2 - стенки барабана котла; 3 - защитный корпус; 4 - рычажное устройство; 5 - грузы, регулирующие давление срабатывания клапана; 6 - траектория движения воды или пара.

На фронтовой части котла установлены три газомазутные горелки типа ГМГм, через которые топливо подается в топку котельного агрегата. Для этого во фронтальной стене обмуровки имеются расширяющиеся отверстия в топку, необходимые для образования факела горения и раскрытия его на необходимый угол.

По боковым сторонам за пределы вынесены трубы, соединенные с верхними и нижними коллекторами и обоими барабанами. Эти трубы - выносные циклоны. Выносные циклоны необходимы для разделения пароводяной смеси соответственно на пар и воду. От выносных циклонов в верхней части котла к верхнему барабану выходят две трубы, по которым движется пар.

С задней стороны в обмуровке имеется отверстие, через которое из конвективной части котла выходят дымовые газы. К этому отверстию возможно присоединение поверхностей нагрева - воздухоподогревателя или экономайзера. По заданию необходимо рассчитать и запроектировать поверхность нагрева - экономайзер, который соединен с котлом с помощью специального короба.

На наружной поверхности обмуровки имеются отверстия, в которые вмонтированы трубы периодической продувки. В нижний барабан дополнительно подведены трубы для прогрева котла паром при растопке.

Перед кипятильным пучком котлов расположена топочная камера, которая для уменьшения потерь тепла с уносом и химическим недожогом делится кирпичной шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. Дымовые газы совершают в котле горизонтально - поперечное с несколькими поворотами движение. Это обеспечивается установкой между кипятильными трубами чугунных перегородок, которые делят их на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла, как правило, асимметричен.

Вода в трубы боковых экранов поступает одновременно из верхнего и нижнего барабанов.

В котлах ДКВр 20-13 применено двухступенчатое испарение. Первая ступень испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, а также боковые экраны заднего топочного блока. Боковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа. Циркуляционные контуры второй ступени испарения замыкаются через выносные циклоны и их опускные трубы; первой ступени испарения - через опускную часть конвективного пучка. Питание циркуляционного контура второй ступени испарения осуществляется из нижнего барабана в выносные циклоны.

Газоходы разделены между собой чугунной перегородкой по всей высоте газохода котла с окном (от фронта котла) справа. Передняя часть нижнего барабана крепится неподвижно, а остальные части котла имеют скользящие опоры, а также реперы, которые контролируют удлинения элементов при температурном расширении.

Топка сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: передний или фронтовой экран; левый боковой экран; правый боковой экран (аналогично левому); задний экран топки.

Барабаны котла, рассчитанные на давление 14 кгс/см 2 имеют одинаковый внутренний диаметр (1000 мм) при толщине стенок 13 мм. Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на заднем и переднем днищах имеются лазы. В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства также устанавливается воздушный кран и собственно паропровод, на котором установлен главный парозапорный вентиль. Следует также отметить, что в данной работе запроектирован кран для отвода пара на собственные нужды котельной. В верхнем барабане над топкой установлены две легкоплавкие вставки (смесь олова и свинца), которые плавятся при температуре около 300 °С, что приводит к выпуску воды в топку, прекращению горения топлива и предохранению барабана от перегрева. На верхнем барабане установлена арматура: водоуказательные приборы, предохранительные клапаны, термометр, манометр. На всех котлах ДКВР над топкой и газоходом установлены взрывные предохранительные клапаны. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Движение топочных газов осуществляется следующим образом:

Топливо и воздух подаются в горелки, 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 за счет теплопроводности металлической стенки и конвективного теплообмена от внутренней поверхности труб передается воде, циркулирующей по экранам. Затем топочные газы с температурой 900…1100 °С выходят из топки и через окно справа в кирпичной перегородке переходят в камеру догорания, огибают кирпичную перегородку с левой стороны и входят в первый газоход, где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 600 °С топочные дымовые газы, огибая чугунную перегородку с правой стороны, входят во второй газоход кипятильного пучка труб и с температурой около 200…250 °С, с левой стороны, выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.

За котельным агрегатом устанавливается поверхность нагрева - экономайзер. Экономайзер является одной из составных частей котлоагрегата. Так как температура воды в котельном агрегате везде одинакова и растет с увеличением давления, то без установки водяного экономайзера глубокое охлаждение уходящих газов невозможно.

Котел оборудован устройствами и приборами, обеспечивающими безопасную работу котельного агрегата и позволяющими безотказно и быстро производить пуск, остановку и регулирование его работы. За нормальной эксплуатацией котельного агрегата необходимо наблюдать и контролировать происходящие в нем процессы. Для этого применяют различные контрольно-измерительные приборы. Изменение давления в котельном агрегате или отклонение уровня воды в барабане за допустимые пределы может вызвать аварийную ситуацию, связанную с непосредственной опасностью для обслуживающего персонала. Поэтому, согласно правилам, на паровом котле для непосредственного наблюдения и контроля за давлением и уровнем воды в барабане установлены манометр, водоуказательные приборы и предохранительные устройства.

Предохранительная арматура служит для ограничения движения, расхода и направления движения среды. К ней относятся: предохранительные клапаны на питательных линиях, автоматические быстрозапорные клапаны на паропроводах, обратные клапаны. Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении и автоматически закрываются при обратном ее движении. Устанавливают их на входе питательной воды в парогенератор для исключения возможности ее обратного движения из котла при падении давления в питательном трубопроводе. Обратные клапаны устанавливают также на напорных патрубках питательных насосов для предотвращения обратного движении воды при останове последних.

Циркуляционная схема котла приведена на рис. 4. Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16 , где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17 , откуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8 . Из циклонов по опускным трубам 26 вода подается к нижним камерам 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры 10 этих экранов, откуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8 , в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны соединены между собой перепускной трубой 25 .

Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры 20 боковых экранов 22 вода поступает по соединительным трубам 30 , в нижнюю камеру 19 заднего экрана по другим трубам. Фронтовой экран 2 питается из верхнего барабана - вода поступает в нижнюю камеру 3 по опускным трубам 27 .

Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер 10 боковых экранов первой ступени испарения по пароотводящим трубам 28 , из верхней камеры 11 заднего экрана трубами 29 , из верхней камеры 7 фронтового экрана трубами 6. Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы 5 .

В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.

В верхнем барабане (в водяном объеме) установлен корытообразный направляющий щит. Для изменения направления движения потока пароводяной смеси, выходящей из промежутка между стенками барабана и направляющим щитом, над верхними кромками направляющего Щита установлены продольные отбойные козырьки.

Рис. 4.

1 - вторая ступень испарения; 2 - фронтовой экран; 3 - камера; 4 - непрерывная продувка; 5 - рециркуляционные трубы; 6 - перепускная труба из верхнего коллектора в барабан; 7, 10, 11 - верхние камеры; 8 - выносные циклоны; 9 - перепускные трубы из верхней камеры в выносной циклон; 12 - перепускные трубы из выносного циклона в барабан; 13 - патрубок отвода пара; 14 - сепарациоиное устройство; 15 - питательные линии; 16 - верхний барабан; 17 - нижний барабан; 18 - конвективный пучок; 19, 20, 23, 24 - нижние камеры; 21 - подпиточные трубы; 22 - боковые экраны; 25 - перепуская труба; 26 - опускные трубы; 27, 29, 30, 31 - перепускные трубы; 28 - пароотводящие трубы.

Паровой котёл серии ДКВР, оборудованный мазутными газовыми топками двухбарабанного типа и вертикально-водотрубной конфигурации, используется с целью выработки пара (перегретый, насыщенный). Генерируемый продукт применяется в технологических процессах на промышленных объектах, в вентиляционной и отопительной системе, горячем водоснабжении.

Рис. 1

Преимущества агрегатов серии ДКВР

Образец этой серии котел ДКВР 4 13, обладает ярко выраженными преимуществами, свойственные всем изделиям этого модельного ряда:

• КПД 91% - достигается у котлов ДКВР 6 5 13 благодаря качественной аэродинамической и гидравлической схеме функционирования;
• дешёвое обслуживание и эксплуатация;
• простота и удобство монтажа котлов ДКВР 6 5 13 – сборная конструкция изделия, позволяет его устанавливать, не производя демонтаж стен;
• универсальность - возможность переоборудования, позволяющего использовать разные виды топлива;
• доступно регулирование степени производительности котлов ДКВР 6 5 13 – 40 – 150% (максимально эффективное и экономичное использование);
• наличие водогрейного режима;
• разнообразие комплектаций, позволяющее совмещать котел ДКВР 4 13 с автоматизированными горелками.

Конструктивные особенности изделий серии ДКВР

Схема агрегата, имеющего уровень производительности 10т/ч, абсолютно не зависит от устройства топки и вида топлива. Предусмотрено оснащение котлов ДКВР 6 5 13 парой барабанов, располагающихся вдоль его оси. Кипятильный пучок формируется из изогнутых труб, а топочная камера экранируется. Паровой котел ДКВР 4 13 отличается удобной конструкцией топки, разграниченной перегородкой из шамотного кирпича, благодаря чему образуется камера догорания.

Рис. 2

Внимание! Подобная конструкция топки парового котла ДКВР 20 13, позволяет исключить затягивание в пучок открытого пламени и существенно снижает потери, возникающие из-за химического недожога и уноса.

Иную конструкцию имеет паровой котёл ДКВР 10 13, у которого отделение камеры догорания осуществляется посредством труб, относящихся к заднему экрану. Независимо от модификации изделия, предусмотрено разделение шамотной перегородкой двух рядов труб, относящихся к пучку, благодаря чему он не контактирует с камерой догорания.

Каждый котел оснащается перегородкой из чугуна, находящейся в пучке. Таким образом, они разделяется на два газохода. Благодаря подобной конструктивной схеме, гарантируется разворот газов в горизонтальной плоскости. Трубы будут омываться в поперечной плоскости.

Характерной особенностью котла ДКВР 4 13, считается выход газов по асимметричной траектории, как из камеры догорания, так и из самого котла. Отдельные кипятильные трубы монтировать не обязательно, в том случае, когда пароперегреватель, установлен в газоходе №1.

Обязательно котел оснащается овальными лазами, используемыми в следующих целях:

• профилактический осмотр барабанов парового котла ДКВР 20 13;
• монтаж устройств в барабанах;
• очищение труб, находящихся на днище парового котла ДКВР 20 13.

Размеры лазов составляют 32.5 ×40см.

Оснащается котел ДКВР 4 13 барабанами, имеющими внутренний диаметр до одного метра и рассчитанными на работу при давлении 1.4Мпа. Барабан производится из 2-х видов стали: 09Г2С, 16ГС (толщина до 13мм). Изготовление котельных кипятильных пучков и экранов осуществляется с применением бесшовных труб. Нижние экранные камеры оснащаются торцевыми люками, используемыми с целью продувки и удаления шлама, посредством специальных штуцеров (D=32×2мм).

Преимущества и конструкция пароперегревателей

Характерной особенностью пароперегревателей котлов этой серии, считается унифицированное строение, позволяющее их совмещать с конструкциями, имеющими равное давление, но не способствующее взаимодействию с агрегатами, обладающими разной степенью производительности.

Рис. 3

Благодаря оснащению котлов ДКВР 4 13 одноходовыми пароперегревателями, удаётся генерировать перегретый продукт, не требуется обработки специальными охладителями. Камера, аккумулирующая перегретый пар, фиксируется на верхний барабан, одна из её опор статичная, а вторая динамичная.

Принцип работы агрегата, проще понять, взглянув на схему циркуляции, в соответствии с которой вода доставляется в район барабана, посредством пары линий. Здесь её переправляют в нижний сегмент, используя с этой целью трубы, относящиеся к конвективному пучку.

Особенности схемы агрегатов серии ДКВР

Экраны, в соответствии со схемой питаются посредством необогреваемых труб, имеющихся барабане. Иначе выглядит схема питания парового котла ДКВР 10 13, в котором вода циркулирует по опускным трубам, относящимся к верхнему барабану. Получаемая пароводяная смесь, формируемая в подъёмных трубах и экране, перенаправляется к верхнему барабану.

Рис. 4

Согласно со схемой, каждый из котлов оснащается сепарирующими пар устройствами, помещёнными во внутреннее пространство барабана и позволяющего генерировать продукт. Отдельные модификации агрегатов, имеют вид единого транспортабельного блока и поставляются в разобранном состоянии. Каждый котел ДКВР 4 13 комплектуется сварной опорной рамой, изготавливаемой с применением стального проката.

Стандартный паровой котел ДКВР 10 13 не оснащается опорной рамой, у него есть жёстко зафиксированная точка, в виде передней опоры, относящейся к нижнему барабану. Прочие опорные элементы, в совокупности с камерами, расположенных по бокам экранов, сформированы в виде скользящих деталей. Относящиеся к заднему и фронтальному экрану камеры, фиксируются посредством кронштейнов к каркасу, а боковые закрепляются непосредственно к опорной раме.

Подобная схема котла, обеспечивает эффективную работу и высокий КПД.

Измерительные приборы и арматура

Традиционно котел ДКВР 4 13 оснащается измерительными контрольными приборами и соответствующей арматурой:

• клапаны – предохранительные;
• вентили (запорные) – продувка барабанов, отбор пара (насыщенного, перегретого), ввод химикатов;
• манометры – дополняются трёхходовыми кранами;
• рамки с запорными устройствами – указывают уровень;
• вентили, спускающие воду в нижнем барабане;
• вентили – отбираются пробы пары.

Стандартный паровой котел ДКВР 10 13, дополнительно комплектуется игольчатым и запорным вентилями, обеспечивающими непрекращающуюся продувку барабана. Важным аспектом, считается оснащение согласно со схемой газоходов подобного оборудования чугунной гарнитурой. Система труб котла присоединяется к барабану посредством вальцованных швов, благодаря чему существенно повышается уровень ремонтопригодности и степень надёжности всей конструкции.

Обмуровка котлов

Неотъемлемой частью конструкции считается обмуровка стандартного котла ДКВР 10 13, выполняющая важную функцию.

Рис. 5

Общая характеристика обмуровки

Техническая справка! Обмуровка, представляет собой, оградительную систему агрегата, призванную отделить газоходы с топкой от внешней среды. Обмуровка, применима исключительно в случае с изделиями, не оснащёнными цельносварными экранами. Обмуровка формирует нужное направление газовых дымовых потоков в агрегате, тем самым снижая тепловые потери.

Попутно исключается возможность присосов воздушных масс снаружи, норовящих проникнуть в газоходы, когда возникает разреженная атмосфера или повышенное давление, приводящее к выбиванию газа в помещение котельной. Обмуровка призвана создать нужный температурный режим на всей поверхности конструкции в процессе работы.

Если окружающий воздух прогревается не более чем, до 25°C, то температура поверхности должна варьироваться в пределах 45 - 55°C.

Котельная обмуровка, имеет вид комбинированной системы, состоящей из следующих компонентов:

• огнеупорные плиты;
• скрепляющие металлические детали;
• изоляционный слой;
• кирпичная кладка;
• уплотнительный обмазочный слой;
• обшивка – стальная.

Виды обмуровки

Различают 3-и вида обмуровки:

• тяжёлая обмуровка – кирпичная стеновая: опирается на фундаментную плиту;
• облегчённая обмуровка – огнеупорный кирпич, обшивка из стали и изоляционный слой: фиксируется на каркасе, посредством металлических крепёжных элементов;
• лёгкая обмуровка - бетонные жаростойкие плиты, в совокупности с теплоизоляционным материалом, уплотнительной обмазкой и обшивкой из металла.

Тяжёлая обмуровка совместима с агрегатами, имеющими малую мощность. Высота стен здесь достигает 12м, а в качестве основного материала применяют обычный кирпич, облицованный в высокотемпературных зонах шамотом. Обмуровка подобного типа очень толстая (64см), а её масса достигает 1.2 тонны/1м2.

Кладка обмуровки испещрена температурными швами, в которых в качестве наполнителя используется асбестовый шнур, гарантирующий свободное расширение.

Конструкции, имеющий высокий и средний уровень производительности оснащаются облегчённой обмуровкой, фиксируемой на каркасе парового котла ДКВР 4 13 и состоящей из следующих компонентов: шамотная кирпичная кладка; изоляция в виде вермикулита и шлаковой ваты.

Масса подобной обмуровки достигает 0.4тонны/м2. Благодаря снижению веса обмуровки и уменьшению её толщины, она выполняется любой высоты и монтируется в совокупности с разгрузочными поясами, устанавливаемыми через 1.5 метра. Стена разделяется на ярусы, опирающиеся на кронштейны, фиксируемые на каркасе парового котла ДКВР 4 13, способного выдержать такие нагрузки.

Особенности обмуровки котлов серии ДКВР

Эксплуатируя котлы ДКВР 20 13, выполняют тяжёлую обмуровку, возводя стены толщиной 5.1 метр (в 2 кирпича). Исключением считается задняя стена, толщина которой составляет 3.8м (1.5 кирпича).

Рекомендуется покрывать заднюю стену обмуровки снаружи покрывать штукатуркой (2см), благодаря чему удастся избежать присосов. Формируемая тяжёлая обмуровка создаётся из красного кирпича. Шамотный материал используется исключительно с целью обкладки стен, обращённых в топку. Если участок экранируемый, то толщина слоя достигает 12.5см, а противном случае она увеличивается до 2.5см и формируется перегородка, разделяющая трубы котла ДКВР 20 13.

Предусмотрена поставка агрегатов с облегчённой обмуровкой, изготавливаемой с применением следующих материалов:

• легковесный шамот - 1,0 т/м3;
• перлит;
• обмазка - защита от открытого пламени;
• савелит;
• слой, сочетающий штукатурку из савелита и обмазки газоуплотнительного типа.

Лёгкая обмуровка не применяется с паровыми котлами ДКВР 20 13 и прочими агрегатами, рассматриваемой серии. Обмуровка во многом создаёт среду, в которой дозволяется эксплуатировать агрегат. Выбор разновидности обмуровки определяется конструкцией изделия и его технических характеристик.

Например, котел ДКВР 10 13 характеристики имеет следующие:

• минимальное значение абсолютного давления – 0.7Мпа (7кгс/см2);
• уровень рабочего давления – 1.4Мпа;
• температура насыщения пара - 20°С.

Обмуровка в подобном случае, обеспечит полноценный режим работы в любых условиях, независимо от состояния атмосферной среды.

Автоматика стандартного котла ДКВР 10 13 и прочих агрегатов этой серии

Если детально рассмотреть чертёж котла ДКВР 10 13, то легко определить, значимость автоматической системы управления, получившей название «Контур». Основным каркасом, выполняющим функцию остова системы, считается импульсный регулятор Р25. Конструктивная схема представлена в виде однотипных блоков, представляющих собой, функционально завершённые компоненты.

Каждый из блоков выполняет определённые операции, в соответствии с которыми элементы автоматики котлов ДКВР 20 13 делятся на следующие типы:

• измерительные;
• регулирующие;
• функциональные.

Рис. 6

Измерительные компоненты автоматики выполняют функцию суммирования сигналов, передаваемых датчиками. Осуществляется их сравнение на основе, имеющегося задания, после чего генерируется сигнал рассогласования. Регулирующие сигналы автоматики котлов ДКВР 20 13, призваны сформировать корректирующее воздействие, посредством преобразования рассогласования в соответствии с имеющимся алгоритмом. Функциональные сигналы автоматики котлов ДКВР 20 13, призваны создать дискретное, а в отдельных случаях динамическое преобразование.

Виды датчиков

Есть несколько типов датчиков, которые совместимы с автоматикой системы «Контур», устанавливаемой на котёл ДКВР 20 13:

• дифтягомер ДТ-2;
• дифманометр ДМ;
• манометр МЭД;
• термический преобразователь сопротивления;
• термоэлектрический преобразователь.

Регуляторы автоматики котлов ДКВР 20 13, комплектуются системой ручного управления и индикатором, отображающим положение исполнительного механизма. Предусмотрены пускатели ПМРТ и реле электрогидравлического типа.

Основные системы автоматики котлов ДКВР 10 13, 20 13

Система управления автоматики модификации котлов ДКВР 20 13 включает следующие элементы:

• топливно-воздушное АСР;
• разрежение в котельном потоке АСР;
• количество воды, находящейся в верхнем барабане АСР.

Автоматика котлов ДКВР 20 13, относящаяся к топливно-воздушной системе АСР, состоит из следующих компонентов:

• первичный преобразователь (модель ДТ2-1000);
• блок регулировки (модель Р25.1);
• исполнительный механизм (модификация МЭО 100/63 – имеет улучшенные характеристики).

Автоматика модификации котла ДКВР 20 13, относящаяся к процессу разряжения, формирующегося в котельной топке, представлена следующими элементами:

• первичный прибор (модель ДТ2 50);
• блок регулировки;
• исполнительный механизм (модификация МЭО 250/63).

Автоматика модификации котла ДКВР 20 13, относящаяся нагрузке АСР, формируется следующими элементами:

• первичный преобразователь (модель МЭД-22364);
• блок регулировки;
• исполнительный механизм.

Автоматика модификации котла ДКВР 20 13, определяющая количество воды в верхнем барабане, представлена следующими компонентами:

• дифманометр (модель ДМ 3583М);
• блок регулировки;
• исполнительный механизм.

Измерение давления воздуха окружающей среды проводится с помощью автоматики модификации котла ДКВР 10 13, представленной дифференциальным тягомером, дифманометром и исполнительным механизмом.