1. Краткое описание котла типа ДКВР.

ДКВР – двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насыщенного пара.

Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.

Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентации, т.е. увеличение паропроизводительности идет за счет их развития в длину и ширину при сохранении высоты.

Котлы выпускаются Бийским котельным заводом производительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т./ч. С избыточным давлением пара на выходе из котла (для котлов с пароперегревателем – давление пара за перегревателем) 1,3 МПа и некоторые типы котлов с давлением 2,3 и 3,9 МПа. Перегрев пара у котлов с давлением 1,3 МПа до 250˚C, с давлением 2,3 МПа – до 370˚C, с давлением 3,9 МПа – до 440˚C.

Котлы применяются при работе на твердом, жидком и газообразном топливе. Вид используемого топлива диктует особенности компоновочных решений котла.

Газомазутные котлы типа ДКВР имеют камерную топку.

Котлы паропроизводительностью 2.5; 4; 6,5 т/ч выполняются с удлиненным верхним барабаном, 10 т/ч – с удлиненным и коротким верхним барабаном, 20 т/ч – с коротким верхним барабаном.

Газомазутные котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5 т/ч с избыточным давлением 1,3 МПа выпускаются с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, котлы ДКВР – 10 т/ч – с высокой компоновкой в тяжелой обмуровке и с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, ДКВР–20 т/ч – с высокой компоновкой и облегченной обмуровкой.

Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с удлиненным барабаном поставляются в полностью собранном виде без обмуровки.

Котлы ДКВР 10 и 20 т/ч с коротким барабаном поставляются 3 блоками: передний топочный блок, задний топочный блок, блок конвективного пучка. Котлы с облегченной обмуровкой могут поставляться вместе с обмуровкой.

Котлы с удлиненным верхним барабаном имеют одну ступень испарения, с коротким верхним барабаном – две ступени испарения.

Схема котла ДКВР с длинным верхним барабаном приведена на рисунке 1, с коротким - на рисунке 2.

Конструктивная схема котлов ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с длинным верхним барабаном одинакова (рис 3).

Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; т/ч в топке имеют два боковых экрана – фронтового и заднего экранов у них нет. Котлы паропроизводительностью 10 и 20 т/ч имеют 4 экрана: фронтовой, задний и два боковых. Боковые экраны одинаковые. Фронтовой экран отличается от заднего меньшим количеством труб (часть стены занята горелками) и схема питания. Задний экран установлен перед шамотной перегородкой.

Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане. Нижние концы труб баковых экранов приварены к нижним коллекторам (камерам), которые расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного контура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной не обогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец – перепускной (соединительный) трубой с нижним барабаном.

Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем барабане и повышает кратность циркуляции.

Схема парового котла типа ДКВР с длинным верхним барабаном.

1-продувочный вентиль; 2-предохранительный клапан; 3-водоуказательное стекло;

4-регулятор питания; 5-вентиль ввода химикатов; 6-обратный клапан; 7-вентиль насыщенного пара; 8-верхний барабан; 9-обдувочная линия; 10-вентиль перегретого пара; 11-спускной вентиль; 12-пароперегреватель; 13-вентили для спуска воды из котла; 14-нижний барабан; 15-кипятильные трубы; 16-экранный коллектор; 17-экранная труба; 18-водоопускная труба.

Паровой котел типа ДКВР с коротким верхним барабаном

1-нижний экранный коллектор; 2-потолочные экранные трубы; 3-верхний экранный коллектор; 4-выносной циклон; 5-пароперепускная труба; 6-верхний барабан; 7-кипятильные трубы; 8-нижний барабан.

Конструктивная схема котла ДКВР – 6,5 с газомазутной топкой.

Верхние концы труб заднего и бокового экранов завальцованы в верхний барабан, а нижние – в коллекторы. Фронтовой экран получает воду из верхнего барабана по отдельной не обогреваемой трубе, а задний экран – по перепускной трубе из нижнего барабана.

Циркуляция в кипятильных трубах конвективного пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние, в следствии чего в задних трубах, расположенных на выходе из котла, вода идет не вверх, а вниз.

Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, в следствие чего первый ряд конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания.

Внутри конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разделяющая его на 1 и 2 газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стенке.

В котлах с перегревом пара пароперегреватель устанавливается в первом газоходе после 2 – 3 ряда кипятильных труб (вместо части кипятильных труб).

Питательная вода подается в верхний барабан и в его водяном пространстве распределяется по перфорированной трубе.

Барабан оборудован устройствами для непрерывной продувки, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами и сепарационными устройствами, состоящими из жалюзи и дырчатых листов.

Нижний барабан является шламоотстойником и из него по перфорированной трубе производится периодическая продувка. В нижнем барабане устанавливается труба для прогрева котла паром при растопке.

Газомазутные блочные котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 с коротким верхним барабаном (рис.2 и рис.4) имеют особенности по сравнению с вышеописанными котлами.

В этих котлах применяется двух ступенчатая схема испарения. Первая ступень испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, боковые экраны заднего топочного блока. Баковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа.

Верхние и нижние концы топочных экранов приварены к коллекторам (камерам), что обеспечивает разбивку на блоки, но увеличивает сопротивление циркуляционного контура. Для увеличения скорости циркуляции в контур введены не обогреваемые рециркуляционные трубы.

Трубы боковых экранов котла закрывают потолок топочной камеры. Нижние концы боковых экранных труб приварены к нижним коллекторам, т.е. трубы правого экрана приварены к правому коллектору, а трубы левого экрана – к левому коллектору.

Верхние концы экранных труб соединены с коллекторами иначе. Конец первой трубы правого экрана приварен к правому коллектору, а все остальные трубы приварены к левому коллектору. Таким же образом расположены концы экранных труб левого ряда, благодаря чему на потолке они образуют потолочный экран (рис 5).

Фронтовой и задний экраны закрывают часть фронтовой и задней стенки топки.

На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания.

Блок конвективного пучка котла ДКВР-20 включает верхний и нижний барабаны одинакового размера и пучок кипятильных труб пролетного типа с коридорами по краям, как у котлов производительностью 2,5;4;6,5;10 т/ч. Вторая часть конвективного пучка коридоров не имеет. Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех остальных котлов типа ДКВР.

Котел ДКВР-20-13

1-газомазутная горелка; 2-боковые экраны; 3-выносной циклон; 4-короб взрывного предохранительного клапана; 5-задний топочный блок; 6-конвективная поверхность нагрева (конвективный блок); 7-изоляция верхнего барабана; 8-нижний барабан; 9-задний экран.

Для улучшения омывания газами первой части пучка за 6 рядом труб должны быть установлены диафрагмы из шамотного кирпича, перекрывающие боковые коридоры. При отсутствии диафрагм температура за котлом может повыситься до 500˚C.

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 коллекторам (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 (их 2) 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 по другим соединительным трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана – вода поступает в нижнюю камеру 3 по перепускным трубам 27.

Общая схема циркуляции котла ДКВР-10 с укороченным верхним

барабаном с низкой компоновкой

1-верхний барабан; 2-верхние коллекторы боковых экранов; 3-боковые экраны; 4-нижние коллекторы боковых экранов; 5-перегородка коллекторов 2 и 4; 6-выносные циклоны; 7-опускные трубы; 8-нижний барабан; 9-труба подпитки циклонов из нижнего барабана; 10-трубы, соединяющие переднюю часть коллекторов 2 с выносными циклонами 6; 11-трубы отвода пара из циклона 6 в верхний барабан 1; 12-трубы питания экранов первой ступени испарения; 13-трубы отвода пароводяной смеси экранов первой ступени испарения в верхний барабан 1; 14-рециркуляционные трубы; 15-кипятильный пучок; 16-штуцер отбора пара; 17-труба питательной воды.

Продолжение рис 6

Схема циркуляции котла ДКВР-20

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-сепарационнное 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-перепускная труба; 26-опускные трубы; 27,29,30,31-перепускные трубы; 28-пароотводящие трубы.

Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер 10 боковых экранов 1 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 водяном объеме верхнего барабана 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.

Особенностью конструкции котлов с двухступенчатым испарением является то, что водяной объем контуров второй ступени испарения составляет 11 % водяного объема котла, а их паропроизводительность 25-35 %. Это связано с тем, что при возможных нарушениях режима работы котла уровень воды во второй ступени испарения снижается значительно быстрее, чем в первой.

В начале конвективного пучка у котлов с перегревом пара (после 2-3 ряда) расположены змеевики вертикального пароперегревателя, подвешенные к верхнему барабану с одной или двух сторон. Температура перегретого пара во всех котлах типа ДКВР не регулируется.

Все котлы типа ДКВР унифицированы и имеют одинаковый диаметр верхнего и нижнего барабанов, экранных и кипятильных труб, одинаковые шаги труб боковых экранов, фронтового и заднего экранов, труб конвективного пучка.

2 Объем и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

2.1 Состав и теплота сгорания топлива.

Расчетные характеристики газообразного топлива.

2.2 Присосы воздуха и коэффициенты избытка воздуха по отдельным газоходам.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для газовых котлов небольшой производительности принять в пределах α т =1.05-1.1.

Все котлы типа ДКВР имеют один конвективный пучок.

Присосы в газоходах за котлом оценить по ориентировочной длине газохода, которую принять для котлов типа ДКВР -5 м.

Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла.

Избытки воздуха и присосы по газоходам котла.

Коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева α ” газового тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке α т с присосами в газоходах котла Δα, расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева.

Например:

α т = α ” т = α ср т = α ’ к.п. I ,

α” к.п. I = α т + Δα к.п. I = α ’ к.п. I + Δα к.п. I ,

α” к.п. I I = α т + Δα к.п. I + Δα к.п. I I = α ’ к.п. I + Δα к.п. I I и т.д.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из поверхности α ” является коэффициентом избытка воздуха на входе в следующую поверхность нагрева α ’ .

Средний избыток воздуха в газоходе котла:

α ср к. п. I = ,

α ср к. п. I I = и т.д.

2.3 Объемы воздуха и продуктов сгорания.

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м 3 газообразного топлива при нормативных условиях (0˚C и 101,3 кПа).

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (α=1) принимаются по таблице XIII Приложения(см. методические указания к курсовому проекту) и заносятся в таблицу.

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины	Усл.обозначение	Величина, м³/кг
Теоретический объем воздуха
Теоретические объемы продуктов сгорания: Трехатомных газов;
Водяных паров;

Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1определяются для каждого газохода по формулам, приведенным в таблице. Данные расчетов заносятся в эту же таблицу.

Пояснения к таблице:

Коэффициент избытка воздуха α = α ср для каждого газохода принимается по таблице;

Берутся из таблицы, м³/м 3 ;

– объем водяных паров при α > 1, м³/кг;

– объем дымовых газов при α > 1 м³/кг;

– объемная доля водяных паров;

– объемная доля трехатомных газов;

r п – объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

– масса дымовых газов, кг/м 3 ;

= , кг/м 3 ,

где = - плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м 3 ; принимается по таблице;

10 г/м 3 – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м 3 сухого газа.

2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания считаются для каждого значения коэффициента избытка воздуха α в области, перекрывающей ожидаемый диапазон температур в газоходе.

Энтальпии 1м³воздуха и продуктов сгорания

Пояснение к таблице:

Данные для расчета принимаются из таблиц.

Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха и температуре °C,

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре t, °C

, кДж/м 3 .

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при α >1 (I-ϧ таблица)

Поверхности нагрева	ϧ (t),°C
Топка, вход в первый конвективный пучок и пароперегреватель α т =1,07
Первый конвективный пучок и пароперегреватель (вход во второй конвективный пучок) α к.п. I =1,12
Второй конвективный пучок (вход в экономайзер) α к.п. I I =1,22
Экономайзер

Энтальпия действительного объема дымовых газов на 1м 3 топлива при температуре °C,

, кДж/м 3 .

Изменение энтальпии газов, кДж/м 3 .

где - расчетное значение энтальпий, кДж/м 3

Предыдущее по отношению к расчетному значение энтальпии, кДж/м 3 .

Показатель ∆I r снижается по мере уменьшения температуры газов °C.

Нарушение этой закономерности указывает на наличие ошибок в подсчете энтальпий.

Таблицей придется постоянно пользоваться в дальнейших расчетах. По ней определяются энтальпия по известной температуре или температура по известной энтальпии. Расчеты ведутся методом интерполяции по следующим формулам:

Энтальпия по заданной температуре ϧ

, кДж/м 3 ,

, кДж/м 3 ;

Температура по заданной энтальпии I

,°C,

°C,

где, энтальпии газов принимаются по графе I r , а энтальпии воздуха - по графе I o .в

Примеры расчета интерполяций

(исходные данные из I-ϧ таблицы)

а) при известной температуре газов ϧ =152°C (дано по условию)

I r = кДж/м 3

Формула из книжки……..

3. Тепловой баланс котла и расход топлива.

3.1 Тепловой баланс котла.

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемым располагаемым теплом Q p , и суммой полезно использованного тепла Q 1 и тепловых потерь Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 . На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м 3) топлива при температуре О °С и давлении 101,3 кПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q р + Q в.вн + Q ф = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 +Q 6 , кДж/м 3 ,

где Q р - располагаемое тепло топлива, кДж/кг;

Q в.вн - тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/ м 3 ;

Q ф - тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром), кДж/ м 3 ;

Q 1 - полезно использованное тепло, кДж/ м 3 ;

Q 2 - потеря тепла с уходящими газами, кДж/ м 3 ;

Q 3 - потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/ м 3 ;

Q 4 - потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/ м 3 ;

Q 5 - потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/ м 3 ;

Q 6 - потеря с теплом шлаков, кДж/ м 3 .

В условиях курсового проектирования при сжигании газообразного топлива в отсутствии внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Q в.вн, Q ф, Q 4 , Q 6 равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:

Q р = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 5 , кДж/ м 3

Располагаемое тепло 1 м 3 газообразного топлива

Q р = Q d i + i тл, кДж/ м 3 ,

Где Q d i - низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/ м 3

i тл - физическое тепло топлива, кДж/ м 3 . Учитывается в том случае, когда топливо предварительно подогревается посторонним источником тепла (например, паровой подогрев мазута).

В условиях курсового проектирования i тл = 0, следовательно

Q р = Q d i = 35500, кДж/ м 3

3.2 Тепловые потери и КПД котла.

Потери тепла обычно выражают в процентах от располагаемого тепла топлива:

q 2 = Q 2 / Q р * 100% ; q 3 = Q 3 / Q р * 100% и т. д.

Потери тепла с уходящими газами в окружающую среду (атмосферу) определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхности нагрева (экономайзера в условиях курсового проектирования) и холодного воздуха:

q 2 = ; q 2 =

где - энтальпия уходящих газов, кДж/ м 3 . определяется интерполяцией по данным таблиц и заданной температуре уходящих газов ϧ ух =152°C

=, кДж/ м 3

а ух = α ” эк =1,3 - коэффициент избытка воздуха за экономайзером (таблица)

I o .х.в. – энтальпия холодного воздуха

I o .х.в. = = кДж/ м 3

где - энтальпия 1 м 3 холодного воздуха при t хв = 24°C

9.42 - теоретический объем воздуха, м 3 /м 3 (таблица)

Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива q 3 , % обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах. Для проектируемых котлов принять q 3 = 0,5 %.

Потери тепла от наружного охлаждения q 5 , % принимается по таблице в зависимости от паропроизводительности котла D = 1,8 кг/с

D = ; q 5 = 2,23%

где D = 6,5 т/ч – из исход данных задания.

Потери теплоты от наружного охлаждения парового котла с хвостовыми поверхностями

Суммарная потеря теплоты в котле

,%; %

Коэффициент полезного действия (брутто)

,%;

3.3 Полезная мощность котла и расход топлива.

Полное количество теплоты, полезно использовать в котле,

где D пе = D = 1,8 кг/с – количество выработанного перегретого пара;

i пе = 2908 кДж/кг – энтальпия перегретого пара; определяется по давлению и температуре перегретого пара (Р пе =1,3 МПа; t пе =240°С – исходные данные) по таблице Приложения;

i п.в – энтальпия питательной воды, кДж/кг;

i п.в = с п.в. t п.в. , кДж/кг; i п.в =4,19 кДж/кг;

где с п.в. = 4,19 кДж/(кг °С) – теплоемкость воды;

t п.в = 84°С – температура питательной воды;

i′ s – энтальпия кипящей воды, кДж/кг; определяется по таблице по давлению перегретого пара (исходные данные).

i′ s = i кип = i′ =814,8 кДж/кг;

Расход воды на продувку котла, кг/с.

где α пр = 2,4% - относительная величина продувки, (исходные данные);

Кг/с; кг/с;

Удельные объемы и энтальпии кипящей воды и сухого насыщенного пара.

Давление перегретого пара Р пе, МПа	Температура насыщения, t s ,°С	Удельный объем кипящей воды V ′,м 3 /кг	Удельный объем сухого насыщенного пара V ”,м 3 /кг	Удельная энтальпия кипящей воды i′,кДж/кг	Удельная энтальпия сухого насыщенного пара i”, кДж/кг

Расход топлива подаваемого в топку котла

м 3 /с

где Q к = 4634,8 кВт, нашли по формуле;

Q р = 35500 кДж/кг – исходные даные;

η к = 90,95 % – нашли по формуле;

4. Геометрические характеристики поверхностей нагрева.

4.1 Общие указания.

Для теплового расчета котла необходимы геометрические характеристики топочной камеры, пароперегревателя, конвективных пучков, низкотемпературных поверхностей

нагрева, которые определяются по размерам на чертежах однотипных котлов.

Размеры на чертежах проставляются с точностью до 1 мм. Зачеты величин в м следует выполнять с точностью до трех знаков после запятой, в м 2 и м 3 – с точностью до одного знака после запятой. Если необходимый размер на чертежах не проставлен, то его необходимо замерить с точностью до 1 мм и умножить на масштаб чертежа.

4.2 Геометрические характеристики топочной камеры.

4.2.1 Расчет площади поверхностей, ограждающих объем топочной камеры.

Границами объема топочной камеры являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, а в местах, не защищенных экранами, - стены топочной камеры и поверхность барабана, обращенная в топку. В выходном сечении топки и камеры догорания объем топочной камеры, котлов типа ДКВР, ограничивается плоскостью, проходящей через ось задних экранов. Поскольку поверхности, ограждающие объем топочной камеры, имеют сложную конфигурацию, для определения их площади поверхности разбивают на отдельные участки, площади которых потом суммируются.

Расчет поверхностей котла типа ДКВР с удлиненным верхним барабаном и низкой компоновкой.

h г – = 0,27 м высота от пода топки до оси горелок;

h т.к = 2,268 м - высота топочной камеры;

b г.к = 0,534 м - ширина газового коридора;

Площадь боковых стен F б.ст = (a 1 h 1 +a 2 h 2 + a 4 h 4)2=12,3 м 2 ;

Площадь фронтовой стены F ф.ст = bh=13,12 м 2 ;

Площадь задней стены топки F з.ст = b(h + h)=12,85 м 2 ;

Площадь двух стенок камеры догорания F к.д = 2bh 4 =15,48 м 2 ;

Площадь пода топки и камеры догорания F пода = b(a 3 + a 4)=7,74 м 2 ;

Площадь потолка топки и камеры догорания F пот = b(a 1 + a 4) =5,64 м 2 ;

Общая площадь ограждающих поверхностей

a 1 =2,134 м h =3,335 м

a 2 =1,634 м h 1 =1,067 м

a 3 =1.1 м h 2 =1,968 м

a 4 =0,33 м h 3 =2,2 м

b =3,935 м h 4 =1,968 м

Геометрические характеристики топочных экранов и выходного окна топки

Наименование величины	Усл. Обознач. Ед. измер.	Фронтальный экран	Задний экран		Боковой экран		Выходное окно топки
				Камеры догорания
1. Наружный диаметр труб
2. Шаг экранных труб
3.Относительный шаг экранных труб
4. Расстояние от оси экранной трубы до обмуровки
5. Относительное расстояние от оси трубы до обмуровки
6. Угловой коэффициент
7. Расчетная ширина экрана
8. Число труб
9. Средняя освещенная длина труб экрана							l в.о. = 1334
10. Площадь стены, занятой экраном
11.Лучевоспринимающая поверхность экрана

4.2.2 Расчет лучевоспринимающей поверхности топочных экранов и выходного окна топки.

Газомазутный котел ДКВР-6,5-13 имеет камерную топку и выпускается с удлиненным верхним барабаном, с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке. Котел имеет 1 ступень испарения. В топке имеет 2 боковых экрана, - фронтового и заднего экрана нет.

Замер длины трубы экрана производится в объеме топочной камеры от места вальцовки трубы в верхний барабан или коллектор до места выхода трубы из топочной камеры в нижний коллектор или до места вальцовки трубы в нижний барабан в соответствии с рисунками.

Пояснения к таблице:

d-диаметр труб, экранирующих стены топочной камеры, мм; одинаков для всех труб, проставлен на исходных чертежах;

S-шаг экранных труб, мм (принимается по чертежам). Шаг одинаков для всех экранов;

Относительный шаг экранных труб;

e-расстояние от оси экранной трубы до обмуровки, мм. Принимается по чертежам одинаковым для всех экранов. Если на чертеже этот размер не обозначен, то можно принять е=60 мм;

Относительное расстояние от оси трубы до обмуровки;

x - угловой коэффициент гладкотрубных однорядных настенных экранов.

Определяется по номограмме 1а Приложения по кривой 2 по относительному шагу ē

и и т.д. Угловой коэффициент плоскости, проходящей через оси первого ряда фестона, расположенного в выходном окне топки, равен единице;

b э - расчетная ширина экранов, м; берется на продольном разрезе котла. Иногда на чертежах не указывают размер экрана по осям крайних труб, а указывают ширину в свету, т. е. расстояние от обмуровки до обмуровки противоположных стен b св. Тогда ширину экрана можно рассчитать по формуле:

где b св - ширина стены в свету, мм;

e и S – расстояние от оси экранной трубы до обмуровки и шаг, соответственно, мм;

b ст - ширина стены на которой расположен экран, мм

z – число труб экрана, шт.; берется на исходных чертежах. Иногда на чертежах не указывается количество труб каждого экрана. Тогда z можно рассчитать по формуле:

l ср э – средняя освещенная длина трубы экрана, мм; определяется измерением по чертежу конфигурации трубы. Если экран имеет разную длину труб то необходимо найти среднюю длину:

l ср э =

b в.о = b г.к = 600 мм – где b г.к – ширина газового коридора.

Определение освещенной длины трубы экранов.

Котел ДКВР с удлиненным верхним барабаном.

Боковой экран:

l ср эб = l эб = l 9-10 + l 10-11 + l 11-12 = 5335 мм;

где l 9-10 = 1000, l 10-11 = 933, l 11-12 = 3402 мм – замеряется по чертежам.

Выходное окно топочной камеры, не закрытое трубами экрана, (для котлов ДКВР)

l в.о. = h 6 = 1334 мм – замеряется по чертежам.

Фронтовой экран:

l эф = l 5-6 + l 6-7 + l 7-8 = 3600 мм;

где l 5-6 = 1000, l 6-7 = 933, l 7-8 = 1667, мм – длина спрямленных участков трубы.

Задний экран топки:

l T э.з = l 1-2 + l 2-3 + l 3-4 = 3967 мм

где l 1-2 = 933, l 2-3 = 1667, мм – длина участков трубы.

l 3-4 мм = h 5 = 1367 – замеряется на чертежах.

Задний экран камеры догорания:

l к.д. э.з = l 5-6 + l 6-7 = 2867 мм;

где l 5-6 = 1200, l 6-7 = 1667, мм – длина участков трубы.

Площадь стены, занятой экраном:

F пл = b э l ср э 10 -6 =7,72 м 2

гда b э, l ср э – из расчетов выше.

Площадь выходного окна топочной камеры не занятого трубами экрана:

F в.о = b в.о l в.о 10 -6 = 0,71 м 2

где b в.о, l в.о – из расчетов выше.

Лучевоспринимающая поверхность экранов и выходного окна топочной камеры:

Н э = F пл х = 15,44 м 2

Геометрические характеристики топочной камеры

Пояснения к таблице

Площадь стен топки

F ст = F б.ст + F ф.ст + F з.ст + F к.д + F пода + F пот =67,13 м 2 ;

Лучевоспринимающая поверхность топки

H л =H эф +H т эз +H к.д эз +2H эб +H в.о = 15,44 м 2 ,

где Н л.эф, H л.эз, H л.эб, H л.вых указаны в таблице

Высота топки h тк = 2,268 м - замеряется на продольном разрезе котла от пода топки до середины выходного окна топки.

Высота расположения горелок h г =0,27, м – это расстояние от пода топки до оси горелок.

Относительная высота расположения горелок:

Активный объем топочной камеры:

где b = 3,93 м – ширина топки

F ст.б – площадь боковой стены, м 2

Степень экранирования топки

где H л – лучевоспринимающая поверхность топки, м 2

F ст = 67,13 – площадь стен топки, м 2 ,

Эффективная толщина излучающего слоя в топке

где V Т.К – активный объем топочной камеры, м 3

4.3 Геометрические характеристики пароперегревателя (п/п)

Пароперегреватели котла ДКВР выполняются из цельнотянутых вертикальных или горизонтальных змеевиков с диаметром труб 28-42 мм. П/П подвешен к верхнему барабану в первом газоходе после 2-3 ряда труб конвективного пучка с одной стороны барабана.

У котлов ДКВР трубы п/п крепятся в верхнем барабане вальцовкой, а выходные концы привариваются к камере (коллектору) перегретого пара. Петли змеевиков стянуты друг с другом хомутами, а сами змеевики прикреплены к потолочному щиту с помощью подвесок. Расположение п/п коридорное.

Геометрические характеристики пароперегревателя

Наименование величины
				1. Наружный диаметр труб
2.Внутренний диаметр труб
3. Поперечный шаг труб
4. Продольный шаг труб
5.Относительный поперечный шаг труб
6.Относительный продольный шаг труб
7.Количество труб (петель) в ряду
8.Количество рядов труб (вдоль оси барабана)
9.Глубина газохода для размещения п/п
10.Средняя освещенная длина труб (петли)	l ср тр
11.Конвективная поверхность нагрева
12.Конвективная поверхность нагрева п/п

Пояснения к таблице

Принимаем что движение газов в котельных пучках организовано поперек оси барабана и тогда из условий s 1 = s 2 = мм

2,5 - относительный поперечный шаг;

2 - относительный продольный шаг;

n = 8 – количество труб в ряду, шт.

z – число рядов труб (вдоль оси барабана). Принимается исходя из необходимого сечения для прохода пара f.

Средняя температура пара в пароперегревателе:

где t пе = 240 °С – температура перегретого пара,

t s = t н.п, = 191 °С – температура насыщенного пара.

Средний удельный объем перегретого пара v = 0,16212 м 3 /кг, принимается из таблиц по Р пе =1,3 МПа и .= 215,5°С

Средний объемный расход перегретого пара:

V пе = D пе v = 0,291816 м 3 /кг,

где D пе = D = 1,8 кг/с – паропроизводительность котла.

Сечение для прохода пара в п/п:

f == 0,01167264 м 2

W пе – скорость пара в п/п, задается равной 25 м/с.

Число рядов п/п:

Необходимая глубина газохода для размещения пароперегрквателя:

L пе = s 1 z 10 -3 = 0,24 м.

l ср тр = 3030 мм – средняя освещенная длина трубы (петли) п/п,

Поверхность нагрева одного ряда п/п:

Н р = = 2,44 м 2 .

Конвективная поверхность нагрева п/п:

Н пе = Н р z = 7,32 м 2

Рис. Пароперегреватель котла ДКВР-4-13-250

4.4 Геометрические характеристики конвективного пучка.

4.4.1 Общие указания.

Проектируемые котлы типа ДКВР имеют один конвективный пучок с двумя газоходами или одним газоходом, но имеющим разное сечение по ходу газов. Расположение труб конвективного пучка – коридорное.

Конвективные пучки проектируемых котлов имеют сложный характер омывания, связанный с поворотами движения газа и изменением сечения по ходу газов. Кроме этого в первом газоходе к первому барабану подшивается п/п, имеющий в основном другие диаметры труб и шаги, нежели трубы конвективного пучка.

В зависимости от характера омывания газами поверхности нагрева пучка, она разделяется на отдельные участки, расчет которых ведется отдельно. Затем определяются средние показатели, по которым будет производиться расчет теплообмена в конвективном пучке.

4.4.2 Расчет длины труб ряда пучка.

Ряды располагаются поперек оси барабана, трубы ряда изогнутые и поэтому имеют разную длину. Длину трубы надо замерять по ее оси от верхнего до нижнего барабана. Для котлов с поперечной перегородкой в газоходе конвективного пучка потребуется в расчетах проекция трубы на продольное сечение газохода по оси барабана.

Котлы типа ДКВР имеют симметричный характер левой и правой частей труб ряда, поэтому можно считать длину половины трубы.

Освещенная длина труб и проекция длины труб ряда конвективного пучка

4.4.3 Расчет конвективной поверхности нагрева участков конвективного пучка.

В первую очередь, необходимо разбить пучки на отдельные участки и в соответствии с их количеством заполнить таблицу.

Геометрические характеристики участков конвективных пучков

1.Наружний диаметр труб d н, мм
2.Поперечный шаг труб s 1 , мм
3.Продольный шаг труб s 2 , мм
4.Относительный поперечный шаг труб
5.Относительный продольный шаг труб
6.Количество труб в ряду n, шт
7.Количество рядов труб пучка z, шт
8.Средняя освещенная длина труб l ср тр, мм
9.Средняя проекция освещен. длины труб l ср п, мм
10.Конвективная поверхность нагрева одного ряда труб пучка H p , м 2
11.Конвективная поверхность нагрева труб пучка на участке H п.у, м 2
12.Поверхность нагрева экрана участка Н э.у, м 2
13.Поверхность нагрева пароперегревателя участка Н пе.у, м 2
14.Общаяконвективная поверхность нагрева участка пучка Н к.у, м 2

Пояснения к таблице:

Относительные шаги: = ;= ;

Расчетные участки конвективных пучков котлов

n, z – количество труб в ряду и количество рядов соответственно, шт; принимаются по плану конвективного пучка с размещением в нем пароперегревателем;

l ср тр = , мм

где - средняя освещенная длина труб участка, мм; (без учета трубы у стены)

l ср п – средняя проекция длины трубы, мм считается аналогично расчетам средней освещенной длины.

Конвективная поверхность нагрева труб одного ряда:

Конвективная поверхность нагрева труб участка пучка (без учета трубы у стены):

Н п.у = Н р z, м 2

Конвективная поверхность нагрева экрана участка – это поверхность ряда, примыкающего к стене:

Н э.у = l тр.э b э х 10 -6 , м 2

где l тр.э – освещенная длина трубы экрана конвективного пучка, мм (труба у стены);

b э – ширина экрана, для котлов с поперечной перегородкой:

b э = 2880мм;

х (при = 1,96) = 0,62 – находим по нонограмме;

х (при = 2,15) = 0,58 – находим по нонограмме;

Конвективная поверхность нагрева

Н пе.у = Н пе

Общая конвективная поверхность нагрева участкак:

Н к.у = Н пе.у + Н э.у + H п.у;

4.4.4 Расчет живого сечения для прохода газов по участкам конвективных пучков.

На участках конвективных пучков с плавным изменением сечения газохода для расчета среднего живого сечения для прохода газов необходимо знать живое сечение на входе и выходе из участка.

Наименование, услов.обознач, единицы изм.	Участки пучка
1.Ширина газохода b, м
2.Средняя высота газохода h ср, м
3.Площадь сечения газохода F гх, м 2
4.Площадь сечения газохода, занятая трубами F тр, м 2
5.Площадь живого сечения для прохода газов F г, м 2

Пояснение к таблице.

Площадь сечения участка газохода:

F гх = bh c р, м 2

F тр – площадь сечения участка газохода занятого трубами пучка или пароперегревателя, м 2

При движении газов поперек оси барабана:

F тр = d н l п z 10 -6 , м 2

l ср тр = , мм; принимается по длинам тех труб, которые попали в сечение газохода;

Если в сечении есть трубы проперегревателя, то их площадь считается по тем же формулам. Если в сечении участка имеются трубы и пучка и п/п, то их площадь суммируется.

Площадь живого сечения участка для прохода газов:

F г = F гх - F тр, м 2

При плавном изменении сечения живое сечение для прохода газов по каждому участку определяется по формуле:

F г.у = , м 2 ; F г.у1 = 3,99 м 2 ; F г.у2 = 3,04 м 2 ; F г.у3 = 2,99 м 2 ;

F г.у4 = 3,04 м 2 ; F г.у5 = 2,248 м 2 ;

где - живое сечение для прохода газов на входе в участок и на выходе из него. Этот расчет повторяется столько раз, сколько участков в пучке.

4.4.5 Характеристики конвективного пучка.

Конвективная поверхность нагрева конвективного пучка с п/п

Н к = Н к.у1 + Н к.у2 + … + Н к.у n = 146,34 м 2

где Н к.у1 , Н к.у2 , Н к.у n – из таблицы строка 14

Конвективная поверхность нагрева конвективного пучка без п/п

Н к.п = Н к – Н пе = 139.02 м 2

Средний диаметр труб конвективного пучка

= 0,0495 м 2

Средний поперечный шаг

s ср 1 = = 106 мм

где s 1.1 , s 1.2, и т д – поперечные шаги по участкам пучка, мм

Н к.у1 , Н к.у2 , Н к.у n – конвективная поверхность нагрева участков пучка без поверхности нагрева пароперегревателя, м 2

Средний продольный шаг

s ср 2 = = 111 мм

Средние относительные поперечный и продольный шаги

Средняя площадь живого сечения для прохода газов в конвективном пучке

F г = м 2

Эффективная толщина излучающего слоя

s = 0,9= 0,227 м

6. Конструктивный расчет экономайзера.

Котлы типа ДКВР комплектуются чугунными не кипящими экономайзерами, поверхность нагрева которых состоит из ребристых чугунных труб конструкции ВТИ и ЦККБ. Трубы соединяются между собой по средствам калачей. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания направляются сверху вниз для создания противоточной системы движения воды и газов. Компоновка поверхности нагрева водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки, между которыми ставится стальная перегородка. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее 3 и более 9 труб, а в колонке принимают от 4 до 8 труб. Через каждые 8 рядов предусматривается разрыв 500 – 600 мм для осмотра и ремонта экономайзера (ремонтная рассечка).

Рис. Компоновка одноходового чугунного экономайзера.

1 – ребристые трубы, 2 – фланцы, 3 и 4 – соединительные калачи, 5 – обдувочный аппарат.

Рис. Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ.

а – ребристая труба, б – соединение труб

Геометрические характеристики экономайзера

Наименование величины
				1. Наружный диаметр труб
2.Толщина стенки труб
3. Размер квадратного ребра
4. Длина трубы
5.Число труб в ряду
6.Поверхность нагрева с газовой стороны одной трубы
7.Живое сечение для прохода газов одной
8.Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда
9. Живое сечение для прохода газов
10.Сечение для прохода воды
11.Поверхность нагрева экономайзера
12.Количество рядов экономайзера
13.Количество петель
14.Высота экономайзера
15.Общая высота экономайзера с учётом рассечек

Рис. Размеры трубы экономайзера.

Размеры: d = 76 мм, = 8 мм, b = 150 мм, b ’ = 146 мм;

Длина трубы ВТИ l = 1500 мм;

Число труб в ряду z p = 2 шт;

Тепловосприятие экономайзера Q б эк = 2630 кДж/м 3 ;

Коэффициент теплопередачи k = 19 Вт/(м 2 К);

Средний температурный напор Δt = 92 K;

Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда Н р = Н тр z p , м 2

Н р = 2,18*2=4,36 м 2 ;

Живое сечение для прохода газов одного ряда F г = F тр Z р, м 2

F г = 0,088*2= 0,176 м 2 ;

Сечение для прохода воды одного ряда

= 5,652*10 -3 м 2 ,

где d вн = d - 2 =76 – 16 = 60 мм, – внутренний диаметр трубы.

Поверхность нагрева нагрева экономайзера (по уравнению теплопередачи):

Н эк = = 82,75 м 2

где В р = 0,055 м 3 /с– секундный расход топлива,

Количество рядов в экономайзере:

Количество петель:

Высота экономайзера:

h эк = n p b10 -3 = 2,7 м

Общая высота экономайзера с учётом рассечек:

h эк общ = h эк +0,5 n рас = 3,7 м

где 0,5 м – высота одной рассечки;

n рас – количество ремонтных рассечек, которые принимаются через каждые 8 рядов.

Котлы ДКВР-20-13 паропроизводительностью 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 (конвек-тивный пучок). Трубы поверхностей нагрева крепятся к барабанам развальцовкой.

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 барабана улучшает надёжность работы котла и исключает затраты на дорогостоящее торкре-тирование верхнего барабана;

2. Для сохранения необходимого водяного объёма, и для получения расчётного количе-ства 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 пер-вой 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 мон-тируются 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 пе-рвая труба левого бокового экрана. Таким образом крепятся все трубы боковых экра-нов 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 испаре-ния 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 от-сека. 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 бо-ковой 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 бара-бан 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 кот-ла 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.

Государственный комитет РФ по высшему образованию

Пермский государственный технический университет

Кафедра электрификации и автоматизации

горных предприятий

Группа ЭПУ-01

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Автоматизация парового котла ДКВР 20 - 13

Выполнил: студент Сопов С. А.

Проверил: преподаватель Сажин Р.А.

Пермь 2005 г.

1. Краткое описание котельной.

2. Автоматизация парового котла.

3. Выбор системы автоматизации

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ

Котельная Теплогорского литейно-механического завода предназначена для выработки пара отпускаемого для приготовления горячей воды и отопления цехов. Система теплоснабжения закрытая. Топливом для котельной служит газ теплотой сгорания Q н = 8485 ккал/м 3 . Котельная оборудована двумя котлами ДКВР - 20/13 без пароперегревателей. Производительность котла в соответствии с расчетными данными 28 т/час. Давление пара 13 кгс/см 2 . Максимальное количество тепла, выдаваемого котельной в виде горячей воды составляет 100% . Возврат конденсата 10% . Исходная вода для питания котлов - речная осветленная или артезианская. Котельный агрегат ДКВР - 20/13 рис.3 комплектуется одноходовым чугун

Рис.1 Котел марки ДКВР.

1- экранные трубы; 2- верхний барабан; 3- манометр; 4- предохранительные клапаны; 5- трубы питательной воды; 6- сепаратор пара; 7- предохранительная пробка; 8- камера догорания; 9- перегородки; 10- конвективные трубки; 11- обдувочное устройство; 12- нижний барабан; 13- продувочный трубопровод.

ным экономайзером системы ВТН с трубами длиной 3м. Регулятор питания установлен до ВЭК, неотключаемый как по газу, так и по воде. Предусмотрена сгонная линия с автоматическим устройством для ограничения повышения температуры воды после ВЭК выше 174 0 С. Движение газов в экономайзере сверху вниз. Газы из экономайзера направляются к дымососу, установленному в стенах котельной. Дутьевой вентилятор монтируется под котлом. Забор воздуха вентилятором осуществляется по металлическому воздуховоду. Нагнетательный воздух к горелочному устройствам проходит в фундаменте котла. Котел оборудован тремя газомазутными горелками ГМГП рис.2.

Номинальная тепловая мощность горелки ГМГП-120 - 1,75 МВт. Она предназначена для совместного сжигания газа и мазута. Распыл мазута обеспечивается водяным паром. Горелка снабжена диффузором (6), задающим угол раскрытия факела, и имеет раздельные газовые (4) и мазутные (5) сопла. Воздух подается в межсопловое пространство. Благодаря утопленному положению сопел на выходе горелки создается эжекционный эффект. Конструкция горелки обеспечивает легкий розжиг печи при пуске установки (подача только газа), хорошее смешение распыленного жидкого топлива с воздухом, подсос дымовых газов в корень факела (эжекционный эффект). Подача воздуха в межсопловое пространство (между потоков газа и жидкого топлива) создает условия двухстадийного сжигания топлива.

На рис.2 показан профиль пламени форсунки ГМГП-120 с двухфронтальным сгоранием топлива. Первичный воздух подается в межсопловое пространство с коэффициентом избытка воздуха ~1,0 и смешивается с жидким топливом. Испарившееся горючее и кислород воздуха поступают во внутренний фронт горения, где происходит неполное сгорание. Продукты химического недожога практически полностью сгорают во внешнем фронте пламени. Кислород во внешний фронт последнего поступает диффузией из воздуха, подсасываемого через амбразуру форсунки в топочное пространство. Суммарный коэффициент избытка воздуха а составляет 1,10–1,15. Кроме этого, за счет эжекционного эффекта в корень факела подсасываются дымовые газы, понижая содержание кислорода в подаваемом в межсопловое пространство воздухе, что приводит к понижению температуры горения на 50–70°С.
Понижение температуры горения замедляет скорость химических реакций и приводит к заметному удлинению факела пламени. Учитывая, что в технологической печи около 80% тепла передается радиацией, то радиационный тепловой поток остается практически неизменным и сохраняется тепловой баланс печи.

Котлы ДКВР состоят из следующих основных частей: двух барабанов (верхний и нижний); экранных труб; экранных коллекторов (камер).

Барабаны котлов на давление 13 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 задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР-20 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.

Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища

верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 20-13 с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Боковые экранные коллекторы расположены под выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.

Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.

Экранные трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 51´2.5 мм.

В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан ввальцованы.

Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов - 80 ¸130 мм.

Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 51´2.5 мм.

Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.

Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом (Q 4 - от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.

Технологические параметры.

Таблица 1

Параметр

Производительность

Температура перегретого пара

Давление в барабане котла

Температура питательной воды после экономайзера

Температура отходящих газов

Давление газа перед горелками

Разрежение в топке

мм.вод.ст.

Уровень в барабане относительно его оси

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПАРОВОГО КОТЛА

Обоснование необходимости контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров.

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром характеризующим баланс, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести л нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег.

Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера.

Барабанам котла с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня воды в барабане котла определяется состоянием материального баланса, то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являются.изменение расхода питательной воды, изменение паросъема котла при изменении нагрузки потребителя, изменение паропроизводительности при изменении при изменении нагрузки топки, изменение температуры питательной воды.

Регулирование соотношения газ-воздух необходимо как чисто физически, так и экономически. Известно, что одним из важнейших процессов, происходящих в котельной установке, является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с газом посредством дутьевого вентилятора. Соотношение газ-воздух примерно составляет 1.10. При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. Не сгоревший газ будет выбрасываться в атмосферу, что экономически и экологически не допустимо. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки, хотя газ будет сгорать полностью, но в этом случае остатки воздуха будут образовывать двуокись азота, что экологически недопустимо, так как это соединение вредно для человека и окружающей среды.

Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом, то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения(примерно 4мм.вод.ст.). При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.

В питательной воде растворены соли, допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в котловой воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам – твердое вещество, кристаллизующееся в котловой воде. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях барабана и коллекторов.

Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой, которая в данном случае автоматически не регулируется. Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом, доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде, тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередь зависит от доли добавочной воды, в которую входит, в частности, доля теряемой продувочной воды.

Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов котла, физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например при упуске воды из барабана, уровень воды в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция и вызван пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора, интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела.

Надежность защиты в значительной мере определяется количеством,схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются на действующие на останов парогенератора; снижение нагрузки парогенератора; выполняющие локальные операции.

Согласно вышеперечисленного автоматизация работы парового котла должна осуществляться по следующим параметрам: по поддержанию постоянного давления пара;

по поддержанию постоянного уровня воды в котле;

по поддержанию соотношения "газ - воздух";

по поддержанию разрежения в топочной камере.

3. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

3.1.Для автоматизации работы котла выбираем программируемый контроллер семейства МИКРОКОНТ-Р2.

Программируемые контроллеры МИКРОКОНТ-Р2 имеют модульную конструкцию, что позволяет произвольно наращивать число входов-выходов в каждой точке управления и сбора информации.

Высокая вычислительная мощность процессора и развитые сетевые средства позволяют создавать иерархические АСУ ТП любой сложности.

3.2.Конструктивное исполнение микроконтроллера МИКРОКОНТ.

Данный микроконтроллер имеет модульную конструкцию (рис. 4)

Все элементы (модули) семейства выполнены в закрытых корпусах единого исполнения и ориентированы на установку в шкафах.

Присоединение модулей ввода/вывода (EXP) к модулю вычислителя (СРU) выполняется с помощью гибкой шины расширения (плоский кабель) без использования шасси ограничивающего возможности расширения и снижающего гибкость при компоновке

В состав данного микроконтроллера входят следующие модули:

Модуль процессора.

CPU-320DS центральный процессор, RAM-96 K, EPROM-32 K, FLASH32 K, SEEPROM 512.

Модули ввода-вывода

Bi/o16 DC24 дискретный ввод/вывод,16/16 =24 В,I вх =10 мА,I вых =0,2 А;

Bi 32 DC24 дискретный ввод, 32 сигнала =24 В, 10 мA;

Bi16 AC220 дискретный ввод, 16 сигналов ~220 В, 10 мА;

Bo32 DC24 дискретный вывод, 32 сигналов =24 В, 0,2 А;

Bo16 ADC дискретный вывод, 16 сигналов ~220 В, 2,5 А;

MPX64 коммутатор дискретных входов, 64 входа, =24 В, 10 мА;

Ai-TC 16 аналоговых входов от термопар;

Ai-NOR/RTD-1 20 аналоговых входов i или U;

Ai-NOR/RTD-2 16 входов i или U, 2 термопреобразователей сопротивления;

Ai-NOR/RTD-3 12 входов i или U, 4 термопреобразователей сопротивления;

Ai-NOR/RTD-4 8 входов i или U, 6 термопреобразователей сопротивления;

Ai-NOR/RTD-5 4 входа i или U, 8 термопреобразователей сопротивления;

Ai-NOR/RTD-6 10 термопреобразователей сопротивления;

PO-16 пульт (дисплей - 16 букв, 24 клавиши).

Модули ввода - вывода имеют разъемы ввода-вывода с зажимами под винт, совмещающие функции разъемов и клеммных соединений, которые упрощают объем оборудования в шкафу и обеспечивают быстрое подключение/ отключение внешних цепей.

Пульт оператора

РО-04 - пульт для установки на щит. ЖКИ - индикатор (2 строки по 20 знаков), встроенная клавиатура (18 клавиш), возможность подключения 6-ти внешних клавиш, интерфейс RS232/485, питание = нестабилизированное 8¸15 В;

РО-01 - портативный пульт. ЖКИ - индикатор (2 строки по 16 знаков), клавиатура, интерфейс RS232/485, питание: а) = 8¸15 В; б) батарея.

Для подготовки и отладки прикладных программ автоматизации технологического оборудования предусматривается применение персонального компьютера (типа IBM PC), подключаемого к каналу информационной сети через адаптер AD232/485.

Подготовка прикладных программ осуществляется на одном из двух языков:

РКС (язык технологического программирования, оперирующий типовыми элемен-тами релейно-контактной логики и автоуправления;

АССЕМБЛЕР.

Допускается компоновка программы из модулей, написанных на любом из указанных языков. При отладке прикладных программ модуля сохраняется штатный режим работы прикладных программ остальных модулей и обмена по каналу локальной сети.

3.3. Назначение и технические характеристики основных модулей микроконтроллера.

Модуль процессора CPU-320DS.

Модуль процессора CPU-320DS предназначен для организации интеллектуальных систем управления и функционирует как автономно, так и в составе локальной информационной сети.

Связь с объектами управления осуществляется через модули ввода/вывода, подключаемые к CPU посредством шины расширения.

Модуль CPU-320DS может быть подключен к двум локальным сетям BITNET (ведомый-ведущий; моноканал; витая пара; RS485; 255 абонентов) и выполнять функции как ведущего так и ведомого в обеих сетях.

Модуль CPU-320DS может выполнять функции активного ретранслятора между двумя сегментами локальной сети (до 32 х абонентов в каждом сегменте).

Модуль CPU-320DS включает в себя источник питания использующийся как для питания внутренних элементов так и для питания модулей ввода/вывода (до 10-и модулей ввода/вывода).

БИС процессора - DS80C320;

Время цикла команды “Регистр-регистр” - 181 нс;

Тактовая частота генератора - 22.1184 МГц;

Энергонезависимое ОЗУ - 96 К;

Системное ППЗУ - 32 К;

ЭППЗУ пользователя с электрической

перезаписью (FLASH) - 32 К;

· ЭППЗУ системных параметров - 512 байт;

· Погрешность часов реального времени - не более ± 5 с в сутки;

Время сохранения данных в энергонезависимом

ОЗУ и работы часов реального времени при

отключенном питании модуля - 5 лет;

· Последовательные интерфейсы COM 1 - RS485 с гальванической развязкой или RS232;

COM 2 - RS485 с гальванической развязкой или RS232;

· Время цикла обращения к внешним устр-вам

по шине расширения - 1266 нс;

· Скорость обмена данными в информа-

ционной сети (кБод) - 1,2 ¸ 115,2;

· Длины кабеля связи соответственно (км) - 24 ¸ 0,75;

· Кабель информационной сети - экранированная витая пара.

· Напряжение питания - ~220 В (+10 %, -30 %);

· Максимальная потребляемая мощность

встроенного блока питания при подклю-

ченных модулях ввода/вывода (Вт) - не более 20 Вт;

встроенного блока питания: по +5 В - 2,0 A

· Собственное потребление модуля CPU-320DS по питанию + 5 В - не более 200 мA

· Наработка на отказ - 100000 час

· Температура окружающей среды: для CPU-320DS - от 0 ° С до +60 °С

· Относительная влажность окружающей среды - не более 80 % при t=35 °С Степень защиты от воздействия окружающей среды - IP-20

Подключение модулей ввода/вывода (EXP)

Подключение модулей ввода/вывода к модулю CPU-320DS выполняется с помощью гибкой шины расширения см.рис.5.1.1.(плоский кабель, 34 жилы).

Модули ввода/вывода могут располагаться как слева, так и справа от процессора.

Максимальная длина кабеля шины расширения - 2500 мм.

Максимальное количество подключаемых модулей ввода/вывода - 16. При подключении к шине более 10 модулей ввода/вывода рекомендуется располагать их поровну с разных сторон от CPU (см.рис.4)

Модуль ввода аналогового сигнала.

Модуль аналогового ввода Ai-NOR/RTD предназначен для автоматического сканирования и преобразования сигналов от датчиков с нормированным токовым выходом, и от термопреобразователей сопротивления в цифровые данные с последующей записью их в двухпортовую память, доступную для модуля CPU по шине расширения.

Полное обозначение модуля аналогового ввода Ai-NOR/RTD-XXX-X:

Первые две буквы обозначают тип модуля: Ai - аналоговый ввод.

Следующие буквы - тип входного сигнала: NOR - нормированный аналоговый сигнал, RTD - термопреобразователь сопротивления).

Следующие три цифры определяют:

первая цифра - число и соотношение аналоговых входов. Предусмотрено шесть вариантов соотношения нормированных входов и входов от термопреобразователей сопротивления.

Ai-NOR/RTD-1X0 -20 нормированных входов, RDT входов – нет;

Ai-NOR/RTD-2XX - 16 нормированных входов, 2 входа RTD;

Ai-NOR/RTD-3XX - 12 нормированных входов, 4 входа RTD;

Ai-NOR/RTD-4XX - 8 нормированных входов, 6 входов RTD;Ai-NOR/RTD-5XX - 4 нормированных входа, 8 входов RTD;

Ai-NOR/RTD-60X - отсутствуют нормированные входы, 10 входов RTD.

Вторая цифра - диапазон нормированного токового или потенциаль-ного входного сигнала. Предусмотрено семь вариантов нормированных сигналов.

Ai-NOR/RTD-X1X -диапазон входного сигнала -10 В¸10 В;

Ai-NOR/RTD-X2X -диапазон входного сигнала 0 В¸10 В;

Ai-NOR/RTD-X3X -диапазон входного сигнала -1 В¸1 В;

Ai-NOR/RTD-X4X -диапазон входного сигнала -100 мB¸100 мВ;

Ai-NOR/RTD-X5X -диапазон входного сигнала 0¸5 мA;

Ai-NOR/RTD-X6X -диапазон входного сигнала 0¸20 мA;

Ai-NOR/RTD-X7X -диапазон входного сигнала 4¸20 мA.

Третья цифра - тип термопреобразователя сопротивления. Предусмот-рено подключение пяти типов термопреобразователей сопротивления.

Ai-NOR/RTD-XX1 - термопреобразователь сопротивления - медный типа ТСМ-50М, значение W 100 =1,428;

Ai-NOR/RTD-XX2 - термопреобразователь сопротивления - медный типа ТСМ-100М, значение W 100 =1,428;

Ai-NOR/RTD-XX3 - термопреобразователь сопротивления - платиновый типа ТСП-46П, значение W 100 =1,391;

Ai-NOR/RTD-XX4 - термопреобразователь сопротивления - платиновый типа ТСП-50П, значение W 100 =1,391;

Ai-NOR/RTD-XX5 - термопреобразователь сопротивления - платиновый типа ТСП-100П, значение W 100 =1,391.

Диапазон температур и электрических сопротивлений термо-преобразователей приведены в табл.2.

Замыкающая шифр буква - тип клеммного соединения (подключение кабеля): R - подключение справа, L - подключение слева, F - подключение с фронта.

Таблица 2.

Тип термопреобразо-вателя сопротивления

Диапазон температур,

Электрическое сопротивление, Ом

78,48 ¸ 177,026

39,991 ¸133,353

79,983 ¸266,707

Подключение к модулю CPU.

Подключение к модулю CPU выполняется при помощи гибкой шины расширения.

Максимальная длина шины расширения зависит от типа применяемого модуля CPU и указывается в его техническом описании. Распределение сигналов шины распределения по контактам и их назначение приведено в техническом описании на модуль CPU.

Максимальное количество модулей аналогового ввода, подключаемых к одному CPU определяется их потреблением от источника питания, встроенного в CPU, но не должно превышать 8.

Для адресации аналогового модуля в адресном пространстве модуля CPU, на задней панели аналогового модуля имеется переключатель адреса. На каждом аналоговом модуле, подключенном к шине расширения модуля CPU должен быть установлен индивидуальный адрес переключателем. Разрешенная область установки адресов от 0 до 7 (по положению переключателя).

Описание работы модуля.

Модуль ввода аналоговых сигналов Ai-NOR/RTD производит преобразование нормированных токовых сигналов и сигналов термосопротивлений в цифровые данные.

Преобразование входных аналоговых сигналов производится путем автоматического последовательного сканирования (подключения) входных цепей к входу общего нормирующего усилителя. Усиленный нормирующим усилителем входной сигнал (0¸10)В подается на высокостабильный преобразователь “аналог – частота”, время преобразования которого составляет 20 мс или 40 мс и устанавливается программно.

Преобразователь “аналог – частота” линейно преобразует входное напряжение (0¸10)В в частоту (0¸250) кГц.

Выработанное преобразователем количество импульсов за установленное время записывается в счетчик импульсов, входящий в состав однокристальной ЭВМ аналогового модуля. Таким образом, зафиксированное в счетчике цифровое значение является необработанным цифровым значением аналогового входного сигнала.

Однокристальная ЭВМ модуля производит обработку полученных цифровых значений:

Линеаризацию,

Компенсацию температурного дрейфа,

Смещения (если необходимо),

Проверку аналоговых датчиков на обрыв.

Необходимые данные для реализации вышеперечисленных функций хранятся в электрически перезаписываемом ПЗУ модуля.

Обрабатываемые цифровые значения аналоговых сигналов помещаются в двухпортовую память, доступную для модуля CPU по шине расширения.

Обмен по шине расширения с модулем CPU обеспечивается через двухпортовые ОЗУ по принципу “команда – ответ”. Модуль CPU записывает в двухпортовое ОЗУ аналогового модуля код команды передачи аналоговых данных и номер канала аналогового ввода.

Однокристальная ЭВМ аналогового модуля считывает из двухпортового ОЗУ полученную команду, и, при условии полной обработки запрошенного сигнала, помещает в двухпортовое ОЗУ код ответа.

При получении кода ответа модуль CPU переписывает обработанное цифровое значение запрошенного аналогового канала в свой буфер и переходит к запросу и вводу следующего канала.

После ввода последнего аналогового канала модуль CPU запрашивает “статусный” регистр аналогового модуля, в котором отображаются состояния внутренних устройств модуля, а также исправность аналоговых датчиков, и только после этого переходит ко вводу первого аналогового канала. “Статусный” регистр сохраняется в памяти модуля CPU. Кроме того, в памяти CPU хранится содержимое EEPROM аналогового модуля, которое переписывается однократно, при включении питания, а также регистр “управления”, включающий ввод аналоговых данных. Все данные, относящиеся к аналоговому модулю доступны для считывания программным обеспечением верхнего уровня, например, программой “Справочник”

Модуль дискретного ввода – вывода.

Модуль дискретного ввода/вывода предназначен для преобразования дискретных входных сигналов постоянного тока от внешних устройств в цифровые данные и передачу их по шине расширения в процессорный модуль (CPU), а также для преобразования цифровых данных, поступающих от процессорного модуля, в бинарные сигналы, их усиления и вывод на выходные разъемы для управления подключенным к ним устройствам.

Все входы и выходы гальванически развязаны с внешними устройствами.

Основные технические характеристики.

Число входов - 16

Число выходов - 16

Тип гальванической развязки:

По входам - групповая; один общий провод на каждые четыре входа

И выходам - один общий провод на каждые восемь входов

Параметры входов:

питание входных цепей - внешний источник (24¸36)В,

Уровень логической единицы - >15В

Уровень логического нуля - <9В

Параметры выходов:

Номинальный входной ток - 10 мА

Питание выходных цепей - внешний источник (5¸40)В

Максимальный выходной ток - 0,2A

Напряжение питания модуля - +5В

Ток потребления - 150 мA

Наработка на отказ - 100 000 час.

Рабочий диапазон температуры - от -30С до +60С

Относительная влажность окружающего воздуха - не более 95% при 35С

Степень защиты от воздействия окружающей среды - IP-20.

Подключение дискретных датчиков и внешних устройств

Дискретные датчики и внешние устройства подключаются к разъемам модуля B i/o 16DC24 согласно рис.6. К разъемам XD1 и XD2 подключаются внешние устройства У1-У16, к разъемам XD3 и XD4 дискретные датчики К1-К16.

Мощность источников U1 и U2 должна быть равной или большей суммы мощностей нагрузок, подключаемых к ним, U3 - источник 220БП24 или аналогичный с током нагрузки 700 мA.

Если не требуется гальванической развязки между группами по восемь выходов, можно объединить провода - 24 В у источников U1-U2, или использовать всего один источник питания при условии достаточности мощности для питания всех внешних выходных устройств.

Рис.6. Подключение дискретных датчиков и пускателей

исполнительных механизмов к модулю. Пульт оператора.

Пульт оператора ОР-04 (далее пульт) предназначен для реализации человеко-машинного интерфейса (MMI) в системах контроля и управления выполненных на базе контроллеров Микроконт-Р2 или иных, имеющих свободно программируемый интерфейс RS232 или RS485.

Технические характеристики

· Интерфейс связи - RS232 или RS485;

· Скорость связи - программируемая из ряда:

300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600,

· Число строк ЖК индикатора - 2;

· Число знаков в строке - 20;

· Высота знака в строке - 9,66 мм;

· Цифровая клавиатура - 18 клавиш;

Степень защиты - IP56;

· Напряжение питания - +10¸30 В (нестабилиз.) ;

или 5 В (стабилиз.) ;

· Потребляемая мощность - не более 2,0 Вт;

· Наработка на отказ - 100 000 час;

· Температура окружающей cреды - от -10° до +60°С;

· Средний срок службы - 10 лет;

Пульт состоит из:

ЦПУ фирмы ATMEL

ОЗУ объемом 32 кБайт

Микросхемы интерфейса типа ADM241 (DD2) или ADM485 для согласования уровня ТТЛ процессора с интерфейсом RS232 или RS485 соответственно.

Источника питания на базе микросхемы LT1173-5.

Регистра с SPI интерфейсом для сканирования клавиатуры и управления LCD. ЦПУ управляет обменом с внешними устройствами, сканирует клавиатуру и выводит информацию на жидкокристаллический дисплей. Жидкокристаллический дисплей имеет две строки по 20 символов. Подключаемая клавиатура имеет 24 клавиши: 6 скан-линий * 4 линии данных. При нажатии на любую клавишу формируется прерывание INT0 на ЦПУ. ОР – 04 позволяет управлять LCD на базе контроллера HD44780 фирмы HITACHI. В ОР-04 использован 4-х битный интерфейс связи с LCD модулем. ОР-04 сопрягается с внешним устройством посредством RS232 или RS485 интерфейса. В первом случае устанавливается микросхема (ADM241), во втором – (ADM485).

В соответствие с технологией работы парового котла и техническими данными системы автоматизации Микроконт – Р2 принимаем к установке следующие модули:

модуль процессора CPU-320DS;

модуль дискретного ввода/вывода - Bi/o16 DC24;

модуль аналогового ввода - Ai-NOR/RTD 254;

пульт оператора ОР-04.

Для обеспечения контроля за работой котловых агрегатов контроллеры соединяем в локальную сеть по протоколу RS-485 на верхнем уровне которого находится IBM совместимый компьютер, с установленной Windows и программой СТАЛКЕР предназначенной для сбора данных, контроля и управления системой автоматизации.

Системой сталкер обеспечивается:

Контроль несанкционированного доступа к управлению и информации станции;

Управление вводом/выводом данных полевого уровня, поступающих из локальной сети;

Работа системы контроля и управления в реальном времени;

Преобразование сигналов полевого уровня в события точек контроля системы;

Динамическая интеграция новых устройств во время эксплуатации системы;

Сигнализация неисправности локальной сети или устройств сбора данных и фиксация недостоверности данных;

Возможность резервирования каналов связи и защиты от сбоев;

Возможность резервирования компьютеров;

Возможность подключения клиентов к рабочей станции посредством сети EtherNet;

Обработка данных полевого уровня;

Динамическое управление (включение/выключение) обработкой данных;

Трансляция аппаратных значений полевого уровня, поступающих из локальной сети, в физические значения точек контроля;

Контроль достоверности значений точек контроля;

Анализ уровня тревоги точек контроля;

Вычисления и анализ значений точек контроля по заданным алгоритмам управления, обеспечивающим выполнение математических, логических, специальных функций;

Регистрация;

Динамическое управление (включение/выключение) регистрацией;

Непрерывная регистрация последовательности событий всех точек контроля;

Непрерывная регистрация тенденций изменения средних значений аналоговых данных в широких временных диапазонах;

Регистрация непредвиденных или планируемых ситуаций для последующего анализа с использованием неравномерной шкалы времени;

Регистрация истории течения технологического процесса и долговременное сохранение ее в архиве.

Графический интерфейс с пользователем

Оперативное представление процесса на детализированных рисунках, позволяющих наблюдать и вмешиваться в протекающие процессы в реальном времени. Рисунки размещаются на пультах и панелях, представляемых в виде стандартных окон Windows. Управление окнами пультов и панелей (открытие, закрытие, работа с меню, ввод текстов, перемещение и т.д.) осуществляется с использованием стандартного интерфейса Windows

Пульт – графическая оконная форма, включаемая функциональной клавишей с алфавитно-цифровой клавиатуры или графической клавишей с другого пульта или панели

Панель – графическая оконная форма, принадлежащая по технологическому или какому-либо другому признаку пульту и включаемая только графической клавишей с пульта или другой панели (рис.8

Рис.8 Мнемоническая схема работы парового котла.

Представление тенденций изменения средних значений аналоговых данных на панелях в виде гистограмм и графиков.

Представление на панелях списков событий и текущих состояний точек контроля.

Сигнализация об отклонениях от нормального течения процесса

Печать данных системы и графических форм, отображаемых на пультах и панелях

Поддержка существующих и проектирование новых графических панелей во время эксплуатации системы.

4. ДАТЧИКИ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ПАРОВОГО КОТЛА.

Для измерения давления топлива перед горелкой используются пружинные манометры со встроенным преобразователем для дистанционной передачи показаний. Тоже самое используется для измерения давления пара и воздуха в воздухопроводе.

Для измерения давления в газопроводе в режиме проверки герметичности клапанов достаточно электроконтактного манометра.

Для измерения разряжения используется тягонапорометр со встроенным преобразователем.

Для измерения уровня воды в верхнем барабане используем промышленный уровнемер с дифференциальным манометром (рис.8).

Данная система работает следующим образом. На чувствительный элемент дифманометра 1 воздействуют два столба жидкости. Столб из сосуда постоянного уровня 3 подсоединен к плюсовой камере дифманометра. Сосуд постоянного уровня соединен с паровым пространством барабана котла. В нем все время происходит конденсация паров. Минусовая камера дифманометра через тройник 5 присоединяется к сосуду переменного уровня 2. В этом сосуде устанавливается уровень равный отметке уровня воды в барабане котла. Дифманометр показывает разницу двух столбов жидкости. Но так как один (плюсовой) столб имеет постоянный уровень, дифманометр показывает уровень воды в барабане котла. Такое устройство позволяет показывающий прибор уровня устанавливать на площадке обслуживающего оператора, которая находится ниже барабана котла.

Для измерения всех вышеперечисленных величин применим приборы измерения давления серии Сапфир-22, в которых для преобразования силового воздействия давления в электрический сигнал используется сапфировая мембрана с напыленными кремниевыми резисторами.

Преобразователи "Сапфир-22" имеют на выходе токовый сигнал 0-5 мА (0-20, 4-20 мА) при сопротивлении нагрузки до 2,5 кОм (1 кОм), предельная погрешность приборов 0,25; 0,5 %, напряжение питания преобразователей 36 В. Приборы выпускают в нескольких модификациях, предназначенных для измерения избыточного давления (ДИ), вакуума (ДВ), избыточного давления и вакуума (ДИВ), абсолютного давления (ДА), разности давлений (ДД), гидростатического давления (ДГ).

Основным достоинством преобразователей "Сапфир-22" является использование небольших деформаций чувствительных элементов, что повышает их надежность и стабильность характеристик, а также обеспечивает виброустойчивость преобразователей. При осуществлении тщательной температурной компенсации предельная погрешность приборов может быть снижена до 0,1 %.

Для измерения температуры мазута и отходящих газов берем термопреобразователи из числа предлагаемых в комплекте с модулем ввода аналоговых сигналов (таб.2).

Для розжига и контроля наличия пламени в топке котла применяем устройство контроля пламени Факел-3М-01 ЗЗУ.

Это устройство предназначено для контроля наличия факела в топке котла и для дистанционного розжига горелок с помощью запального устройства имеющего ионизационный датчик собственного пламени.

Факел-3М-01 состоит из сигнализатора, фотодатчика, запального устройства с ионизационным датчиком и блока искрового розжига. Блок искрового розжига на выходе дает импульсное напряжение до 25кВ, достаточное для поджога газа подаваемое в запальное устройство.

Для обеспечения безопасности при возможном появлении природного или угарного газа примем к установке систему автоматического контроля загазованности САКЗ – 3М.

Данная модульная система автоматического контроля загазованности САКЗ-М предназначена для непрерывного автоматического контроля содержания топливного углеводородного (C n H m ; далее - природного) и угарного (моноксида углерода CO) газов в воздухе помещений c выдачей световой и звуковой сигнализации и перекрытием подачи газа в предаварийных ситуациях.
Область применения: обеспечение безопасной эксплуатации газовых котлов, газонагревательных приборов и другой газоиспользующей аппаратуры в котельных, газоперекачивающих станциях, производственных и бытовых помещениях.
Применение системы значительно повышает безопасность эксплуатации газового оборудования и является необходимым в соответствии с предписывающими документами ГОСГОРТЕХНАДЗОРа.

5. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТЫ ПАРОВОГО КОТЛА.

Автоматизация работы парового котла ведется по четырем параметрам: поддержание давления пара на заданном уроне, поддержание соотношения газ-воздух, поддержание разряжения в топке котла и уровня воды в барабане.

Регулирование давления происходит за счет изменения подачи топлива в горелку. Технически это выполняется изменением положения заслонки снабженной электроприводом. В следствии этого происходит изменение давления топлива, которое регистрируется манометром, силовое воздействие которого преобразуется в электрический сигнал и поступает на вход модуля ввода аналоговых сигналов. Там этот сигнал подвергается оцифровке и в виде кодовой комбинации поступает в модуль центрального процессора и обрабатывается по заранее запрограммированному алгоритму. А так как мы имеем требование поддержания соотношения газ-воздух в пределах 1,1 то подается сигнал на на блок дискретного ввода-вывода на изменение положения шибера воздуходувки, пока не будет достигнуто заданное соотношение.

Данное соотношение давления газа и воздуха подбирается опытным путем во время пусконаладочных работ.

Разряжение в топке котла отслеживается самостоятельно и поддерживается

на уровне 5мм.рт. столба.

Также поддерживается уровень воды в барабане путем открытия или закрытия клапана подпиточной воды.

Розжиг котла происходит в следующем порядке:

Сперва проветривается топка котла при включенном дымососе и воздуходувке, чтобы не произошло взрыва газовоздушной смеси;

Потом при закрытых клапане безопасности и клапане-отсекателе проводится контроль отсутствия давления газа (датчик давления разомкнут) в течение 5 мин;

Открывается клапан-отсекатель на время 2с;

При закрытых клапане-безопасности и клапане-отсекателе проводится контроль наличия давления газа (датчик давления замкнут) в течение 5 мин;

Открывается клапан безопасности на 5с;

Проводится контроль отсутствия давления газа (датчик давления ра- зомкнут);

После проверки герметичности газопровода подается сигнал на открытие клапана запальной горелки и подаются импульсы на катушку зажигания. При розжиге факела запальной горелки подается устойчивый сигнал с электрода контроля пламени запальника, вследствие чего открывается клапан основной горелки и котел выводится в рабочий режим.

Также данная система автоматизации обеспечивает прекращение подачи топлива при следующих аварийных режимах:

при упуске воды;

при остановке дымососа;

при остановке воздуходувки;

при снижении давления в топливопроводе;

при взрыве газа в топке котла;

при срабатывании датчика загазованности;

при резком повышении давления пара.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Е. Б. Столпнер Справочное пособие для персонала газифицированных котельных. Недра. 1979г.

2. В. А. Гольцман. Приборы контроля и автоматики тепловых процессов. Высшая школа. 1976г.

3. И. С. Берсеньев. Автоматика отопительных котлов и агрегатов. Стройиздат. 1972г.

6.http://www.ump.mv.ru/f-3m.htm

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Паровой котел ДКВр-20-13 ГМ -вертикально-водотрубный котёл с экранированной топочной камерой и кипятильным пучком, которые выполнены по конструктивной схеме «Д». Отличительной чертой данной схемы является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.

ОБЩИЙ ВИД КОТЛА ДКВР-20-13 ГМ

БАЗОВАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ КОМПЛЕКТАЦИИ КОТЛА ДКВР-20-13 ГМ

Базовая комплектация россыпью	Котел россыпью, лестницы и площадки, горелки ГМГ-5 - 3 шт.
Базовая комплектация в сборе	3 блока(конвективный,передний и задний топочные), лестницы и площадки, горелки ГМГ-5 - 3 шт.
Дополните льная комплектиция	Экономайзер БВЭС-V-1 или Экономайзер чугунный ЭБ-1-808
	Воздухоподогреватель ВП-О-228
	Вентилятор ВДН-12,5-1000
	Дымосос ДН-13-1500
	Водоуказательные приборы и арматура к котлу ДКВр-20-13 ГМ

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ДКВР-20-13 ГМ

Котёл ДКВр-20-13 ГМ - паровой котёл, основными элементами которого являются два барабана: верхний короткий и нижний, а также экранированная топочная камера.

У котлов ДКВр-20-13 ГМ топка делится на две части: собственно топку и камеру догорания, отделённую от топки задним экраном котла. Горячие газы омывают кипятильные трубы котла прямым током по всей ширине пучка без перегородок. При наличии пароперегревателя часть этих труб не устанавливается. Пароперегреватель состоит их двух пакетов, расположенных с двух сторон котла. Перегретый пар отводится из обоих пакетов в сборный коллектор. Питательная вода подаётся в верхний барабан.

Стенки верхнего барабана охлаждаются потоком пароводяной смеси, выходящим из труб боковых экранов и труб передней части конвективного пучка.

Предохранительные клапаны, главный паровой вентиль или задвижка, вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды (обдувку) располагаются на верхней образующей верхнего барабана.

Питательная труба находится в водном пространстве верхнего барабана, в паровом объёме - сепарационные устройства. В нижнем барабане размещены перфорированная труба для продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане устанавливаются два указателя уровня.

Для отбора импульсов уровня воды на автоматику на переднем днище верхнего барабана установлено два штуцера.

Опускные и пароотводящие трубы привариваются к коллекторам и барабанам (или к штуцерам на барабанах). При питании экранов из нижнего барабана для предотвращения попадания в них шлама, концы опускных труб выведены в верхнюю часть барабана.

Шамотная перегородка, отделяющая камеру догорания от пучка, опирается на чугунную опору, укладываемую на нижний барабан.

Чугунная перегородка между первым и вторым газоходами собирается на болтах из отдельных плит с предварительным промазыванием стыков специальной замазкой или с прокладкой асбестового шнура, пропитанного жидким стеклом. В перегородке имеется отверстие для прохода трубы стационарного обдувочного прибора.

Окно для выхода газов из котла расположено на задней стенке.

В котле ДКВр-20-13 ГМ температура перегретого пара не регулируется.

Площадки котла ДКВр-20-13 ГМ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры и гарнитуры котла:

• боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов
• боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла;
• площадка на задней стенке котла для обслуживания доступа в верхний барабан при ремонте котла.

На боковые площадки ведут лестницы, а на заднюю площадку - вертикальный трап.

Пароохладитель, установленный в нижнем барабане, имеет дренажный вентиль на соединительных паропроводах. Для регулирования количества поступающего в пароохладитель пара на перемычке между прямым и обратным паропроводами поставлен вентиль.

Для доступа в топочную камеру имеется лаз. Для шуровки топлива вблизи боковых стен, в зависимости от топочного устройства, сделаны шуровочные лючки. Два таких лючка установлены на боковых стенах камеры догорания в её нижней части. На боковых стенах котлов в области конвективного пучка предусмотрены лючки для очистки конвективных труб переносным обдувочным аппаратом.

Для контроля за состоянием изоляции нижней части верхнего барабана в топочной камере устанавливается лючок в месте разрежения труб бокового экрана.

В нижней части газохода с левой стороны котла размещены лазы для периодического удаления золы, осмотра пучка и эжекторов возврата уноса. Для наблюдения за изоляцией верхнего барабана в верхней части топки котлов предусматривается установка лючков.

Перевод парового котла ДКВр-20-13 ГМ в водогрейный режим позволяет, кроме повышения производительности котельных установок и уменьшения затрат на собственные нужды, связанные с эксплуатацией питательных насосов, теплообменников сетевой воды и оборудования непрерывной продувки, а также сокращения расходов на подготовку воды, существенно снижать расход топлива.

Среднеэксплуатационный КПД котлоагрегатов, использованных в качестве водогрейных, повышается на 2,0-2,5%.

Котельные с котлами ДКВр комплектуются вентиляторами и дымососами типа ВДН и ДН, блочными водоподготовительными установками ВПУ, фильтрами для осветления и умягчения воды ФОВ и ФиПА, термическими деаэраторами типа ДА, теплообменными устройствами, насосами, а также комплектами автоматики.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОТЛА ДКВР-20-13 ГМ

В котле ДКВр-20-13 ГМ применяется двухступенчатая схема испарения с установкой во второй ступени выносных циклонов. Это позволяет уменьшить процент продувки и улучшить качество пара при работе на питательной воде с повышенным солесодержанием. Во вторую ступень испарения входит часть труб боковых экранов переднего топочного блока. В котельный пучок вода подаётся из верхнего барабана через обогреваемые трубы последних рядов самого пучка.

Питание второй ступени испарения осуществляется из нижнего барабана. Выносные циклоны используются в качестве сепарационных устройств. Вода из циклонов поступает в нижние коллекторы экранов, а пар направляется в верхний барабан вместе с паром первой ступени испарения и дополнительно очищается, проходя через жалюзи и дырчатый лист. Непрерывная продувка второй ступени испарения ведётся из выносных циклонов.

В первой и второй ступенях испарения для постоянного контроля за соблюдением норм котловой воды на каждом котле должны быть установлены по два холодильника для отбора проб питательной воды.

Котлы ДКВр-20-13 ГМ снабжены рециркуляционными трубами, которые расположены в обмуровке боковых стенок топки, что повышает надёжность работы циркуляционных контуров боковых экранов. В верхних барабанах размещаются сепарационные и питательные устройства, нижние барабаны являются шламоотстойниками. По окружности верхнего барабана, в области труб экранов и подъемных труб котельного пучка, установлены щитки, подающие пароводяную смесь на зеркало испарения.

Для сжигания топлива котёл ДКВр-20-13 ГМ комплектуется газомазутными горелками типа ГМ.

Котёл ДКВр-20-13 ГМ имеет три опорные рамы: две – под два топочных блока и одна – под конвективный блок.

Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла ДКВр-20-13 ГМ является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Для контроля за перемещением элементов котла выполняется установка реперов.

Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обвязочному каркасу, при этом одна из опор может быть неподвижной, а другая – подвижной. Камеры боковых экранов крепятся к специальным опорам.

Завод поставляет котлы ДКВр-20-13 ГМ тремя блоками:

• конвективный блок, состоящий из верхнего и нижнего барабанов с питательными и паросепарационными устройствами, кипятильного пучка и опорной рамы;
• два блока топочной камеры, состоящие из экранных труб, камер экранов и опорных рам;

в комплекте с КИП, арматурой и гарнитурой в пределах котла, лестницами, площадками, пароперегревателем (по требованию заказчика). Изоляционные и обмуровочные материалы в комплект поставки не входят.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДКВР-20-13

Показатель	Значение
Тип котла	Паровой
Вид расчетного топлива	Газ, Жидкое топливо
Паропроизводительность, т/ч	20
Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см)	1,3(13,0)
Температура пара на выходе, °С	насыщ. 194
Температура питательной воды, °С	100
Расчетный КПД (топливо газ), %	92
Расчетный КПД (топливо жидкое), %	90
Расход расчетного топлива (топливо газ) , кг/ч (м3/ч - для газа и жидкого топлива)	1470
Расход расчетного топлива (топливо жидкое) , кг/ч (м3/ч - для газа и жидкого топлива)	1400
Габариты транспортабельного блока, LxBxH, мм	5350x3214x3992/ 5910x3220x2940/ 5910x3220x3310
Габариты компоновки, LxBxH, мм	11500х5970х7660
Масса котла без топки (в объеме заводской поставки), кг	44634

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.