ЛР№2 Кострукция парового котла БМ-35-РФ.

Формат документа: docx
Размер документа: 2.03 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.


Паровой котел БМ-35-РФ.
Котел изготовлен Белгородским котельным заводом «Энергомаш» на среднее рабочее давление. Котел барабанный с естественной циркуляцией воды в топочных экранах, реконструирован заводом на факельное сжигание природного газа вместо мазута с повышением паропроизводительности с 35 до 50 т/ч.
Котел имеет П-образный профиль и содержит три основных конструктивных элемента: топочная камера, горизонтальный газоход и конвективная шахта (рис. 7).

Рис. 11. Паровой котел ТЭЦ МЭИ (БМ-35Р): Б – барабан, ВЦ – выносной циклон; ТЭ – топочные экраны; Гор – газовые горелки; КПП-1, КПП-2 – конвективные пароперегреватели первой и второй ступени; ЭК – экономайзер; ТВП – трубчатый воздухоподогреватель; ОП – опускные трубы; НК – нижний коллектор экранов; Ф – фестон; ПО – пароохладитель; ПП – перегретый пар; Пр – продувка из циклона.
Топочная камера обеспечивает сжигание газа и получение насущенного пара в настенных экранах. Она имеет толщину ат = 4,4 м, глубину vт = 4,14 м и высоту пода до середины газового окна hт = 8,5 м. Объем топочной камеры Vт = 147 м3, расчетная лучевоспринимающая поверхность Fл = 131 м2. Тепловое напряжение топочного объема при номинальной нагрузке составляет qv = 270 кВт/м3., при этом температура газов на выходе из топки (перед фестоном) 𝞠ϑт= 11500С.
Все стены топочной камеры экранированы вертикальными испарительными трубами диаметром 60х3 с шагом Sэ = 80 мм (задний экран) и Sэ = 110 мм (остальные экраны). Настенные экраны конструктивно выполнены из 8 секций: по 3 секции на боковых экранах и по одной на фронтовой и задней стенах. Секции имеют выделенные нижние коллектора с самостоятельным подводом опускных труб диаметром 83х4 и 102х3,5 мм. Нижняя часть топки, включая горизонтальный под, выложена огнеупорными плитами и не имеет испарительных экранов. В верхней части топки трубы заднего экрана разведены в три ряда. При этом поперечный шаг труб составляет s1 = 80х3 = 240 мм, а расстояние по ходу газов s2 = 220 мм. Такой пучок топочного экрана называют фестоном. Он обеспечивает свободный выход газов из топки в горизонтальный газоход. Барабан котла выполняет роль сепаратора насыщенного пара. Он имеет внутренний диаметр 1500 мм с толщиной стенки 40 мм.
Горизонтальный газоход имеет неэкранированные боковые стены и наклонный под, а по потолку газохода расположены 40 труб диаметром 38х3 мм, по которым насыщенный пар поступает в поверхность пароперегревателя, который выполнен и виде двух змеевиковых пакетов. Сначала пар поступает в первый пакет (КПП-1), где пар движется в трубах перекрестно-противоточно, а затем прямоточно по отношению к газовому потоку. Здесь пар нагревается от газов примерно с 254 до 3300С. Этот пакет часто называют «холодным». Его поверхность теплообмена составляет F1 = 140 м2. После КПП-1 пар поступает в пароохладитель, где происходит регулируемое снижение температуры пара на входе во второй («горячий») пакет пароперегревателя – КПП-2. Он находится в зоне более высоких температур газов и за счет изменения температуры пара обеспечивает, перегрев до постоянной температуры до 4400С при любой рабочей нагрузке. Он выполнен из труб диаметром 42х3 мм, его поверхность нагрева F2 =110 м2. Из него перегретый пар поступает в выходной коллектор и далее по паропроводу – в турбину (рис. 9).
Трубы в пакетах пароперегревателя установлены коридорно с шагом 60 мм. Газы с высокой температурой омывают змеевики со скоростью 8 – 10 м/с, поэтому конвективный теплообмен здесь превалирует над радиационным, отчего эти поверхности называют конвективными.

Рис. 12. Схема котла №2

Рис. 13. Конвективный пароперегреватель котла №2
Конвективная шахта имеет сечение 4,4 х 1,49 м. Здесь газовый поток вначале омывает 4 змеевиковых пакета экономайзера, а затем проходит по трубкам воздухоподогревателя.
Водяной экономайзер (рис. 10) выполнен из труб диаметром 32х3 мм и имеет поверхность нагрева Fэк = 768 м2.

Рис. 14. Пакет водяного экономайзера: 1 – нижний коллектор; 2 – трубная поверхность; 3 – крепежные и дистанционирующие планки; 4 – опорные балки; 5 – компенсатор тепловых расширений воздухоподогревателя.
Его верхний и нижний коллекторы установлены вдоль правой боковой стены конвективной шахты. Горизонтальные змеевиковые пакеты образованы 48 трубами, выходящими из нижнего коллектора. Разрывы между пакетами составляют 500 мм для осмотров и ремонта. Перед поступлением в нижний коллектор экономайзера часть воды проходит через пароохладитель, а затем смешивается с основным потоком, отчего ее температура становится выше исходной. На выходе из экономайзера вода нагревается до температуры, близкой к насыщению (при tпв = 1040С), а при включенном ПВД (tпв = 1400С) на выходе из экономайзера происходит ее частичное испарение – до 10% массы. Полная высота газохода, в котором размещаются 4 пакета экономайзера равна 7,02 м.
Трубчатый воздухоподогреватель (ТВП) имеет высоту 3,38 м и поверхность нагрева Fвп = 1040 м2, образованную 2500 вертикальными трубами диаметром 40х1,5 мм, установленными в шахматном порядке и закрепленными в верхней и нижней трубных досках (рис. 11). Дымовые газы проходят сверху вниз внутри труб, а воздух движется горизонтально в межтрубном пространстве и имеет два хода, которые создаются за счет промежуточной трубной доски и воздушного короба. Снаружи воздухоподогреватель обшит металлическим кожухом с тепловой изоляцией.

Рис. 15. Трубчатый воздухоподогреватель: 1 – трубная доска для крепления труб; 2 – перебросной воздушный короб; 3 – направляющий лист; 4 – опорные балки каркаса.
Водопаровой тракт котла.
Вода после подогрева в регенеративном цикле паровой турбины подается в котел питательным насосом. Эта вода называется питательной. Питательная вода (ПВ), как было сказано выше, направляется в экономайзер, нагревается до температуры близкой к насыщению при отключенном ПВД или с парообразованием до 10% по массе при включенном ПВД. После экономайзера ПВ направляется в барабан. Туда же поступает пароводяная смесь из поверхностей нагрева топочной камеры. Вода, из которой генерируется пар называется котловой водой.

Рис.16 Подогреватель высокого давления
Таким образом, в паровом котле присутствует питательная и котловая вода. Расход питательной воды равен сумме паропроизводительности котла и расходу продувки.

Рис. 17. Водопаровой тракт котла. Организация двухступенчатого испарения в экранах топки.
Котловая вода из барабана поступает в опускные трубы и далее в нижний коллектор. Из нижнего коллектора вода направляется в топку котла. Так как в процессе опускного движения котловая вода слегка охлаждается за счет потерь через теплоизоляцию, то в топку котла она поступает с недогревом в несколько градусов до линии насыщения. Следовательно, процесс парообразования в топке начинается не сразу. Необходима определенная длина для догрева котловой воды до температуры насыщения. Эта дистанция называется экономайзерным участком.

Рис. 18. Схема контуров циркуляции котла №2.
В процессе парообразования не вся котловая вода переходит в пар, а только ее определенная часть. Эта часть называется паропроизводительность. В поверхностях нагрева количество пара определяется физической величиной, называемой «паросодержание». Паросодержание может рассчитываться по массе (массовое паросодержание) и по объему (объемное паросодержание). Однако, в котельной технике наиболее часто пользуются параметром «кратность циркуляции» – величиной, обратной массовому парсодержанию. Смысл кратности циркуляции заключается в следующем: сколько раз необходимо «прогнать» котловую воду по контуру, чтобы испарить ее всю.
На ТЭЦ МЭИ доля генерируемого пара составляет 10% по массе (массовое паросодержание равно 0,1). Следовательно, кратность циркуляции равна 10.
Парообразование в экранных трубах котла организовано по схеме так называемого «двухступенчатого испарения». Наибольшее число экранных секций (6 из 8) подсоединены непосредственно к объему барабана и образуют первую ступень испарения. Первая ступень обеспечивает около 80% всей паропроизводительности котлоагрегата. Две панели заведены в два выносных циклона диаметром 337х37 мм и высотой 5,08 м и образуют вторую ступень испарения.
Принципы сепарации воды и пара в барабане и циклонах разная. Если в барабане, сепарация происходит за счет разности скоростей воды и пара (всплытие пузырей) и называется гравитационной, то в циклоне пароводяная смесь подается через улиточный ввод по тангенциальной составляющей, и сепарация происходит за счет отбрасывания жидкой фазы к стенкам циклона (за счет более высокой плотности) и концентрации паровой фазы центре циклона. Такая сепарация называется центробежной.
Такая сложная схема испарения обусловлена необходимостью поддержания уровня растворенных и нерастворенных (шлам) примесей в котловой воде. Повышение солесодержания приводит к выпадению накипи на поверхностях нагрева, а также их ускоренной коррозии. Система водоподготовки, безусловно, обеспечивает необходимой качество добавочной воды, однако не делает идеальной, и определенное количество примесей попадает в котел.

Рис. 19. Барабан котла
Необходимо обратить внимание, что питательная вода подается только в барабан, а выносные циклоны не подается. Таким образом, в барабане создается избыток воды, который перетекает из барабана в циклон по специальному трубопроводу. Таким образом, можно говорить, что переток из барабана в циклон является питательной водой для второй ступени испарения.
Для стабилизации солесодержания необходимо часть теплоносителя выводить из основного контура. Такой вывод называется продувкой. Продувка обеспечивает уровень примесей в котловой воде и паре нормам ПТЭ. Так как чистая питательная вода подается в барабан, то он носит название – чистый отсек, выносные циклоны, запитывающиеся более «грязным» перетоком, – солевой отсек. Продувка, очевидно, должна производиться из самой «грязной» точки контура. Поэтому она организована из выносных циклонов. Концентрация примесей в продувке составляет величину в сто раз большую, чем в питательной воде.
Характеристика других элементов котла.
Все стены топочной камеры, горизонтального газохода и конвективной шахты имеют двухслойную обмуровку: внутренний слой выполнен из огнеупорного шамотного кирпича, наружный образует тепловую изоляцию из диатомового кирпича. Общая толщина обмуровки топки котла составляет 375 мм, в других газоходах она уменьшается по мере снижения температуры газов (это делается по причине стабильного теплового потока через теплоизоляцию, нормированному ГОСТ). Снаружи теплоизоляции находится уплотнительная штукатурка для снижения присосов воздуха через поры и трещины кирпича.
Обеспечение надежной и экономичной работы котла определяется системой поддержания заданного режима и контроля за работой всего оборудования, которая включает в себя:
систему автоматического управления работой котла и поддержания заданного режима с наивысшей точностью;
систему аварийной сигнализации и защиты, извещающей персонал об опасном отклонении какого-либо параметра, а в случае невозможности ручным воздействием на органы управления его восстановить – котел аварийно отключается;
систему визуального контроля параметров котла и работу основных его агрегатов, за счет приборов, установленных на щите управления. Ручное управление агрегатами и устройствами котла персонал производит с пульта управления или из операторской комнаты, в которой выведен цифровой симулятор котлоагрегата.
X