 |
Котельно-вспомогательное оборудование.
|
|
|
|
Описание парового котла ТГМ-151-Б
Лабораторная работа №1
по курсу «Котельные установки»
Выполнили: Матюшина Е.
Покачалова Ю.
Титова Е.
Ярцев А.
Группа: ТЭ-10-1
Проверила: Шацких Ю. В.
Липецк 2013
Содержание
1. Цель работы………………………………………………………………………………….3
2. Краткая характеристика котла ТГМ-151-Б……………………………………………..….3
3. Котельно-вспомогательное оборудование………………………………...……………….4
4. Характеристика оборудования………………………………...……………………………7
4.1 Техническая характеристика……………………………….………………….7
4.2 Описание конструкции………………………………………..……………….7
4.2.1 Топочная камера……………………….…..………………………….….7
4.2.2 Пароперегреватель……………………...……………………………….8
4.2.3 Устройство для регулирования температуры перегретого пара……………………………………………………………………….…….11
4.2.4 Водяной экономайзер…………………...…...……………………...…...11
4.2.5 Воздухоподогреватель…………………………...………………..…..…12
4.2.6 Тягодутьевые устройства……………………...………………………..…12
4.2.7 Предохранительные клапаны………………..……………………………13
4.2.8 Горелочные устройства…………………………..………………………..13
4.2.9 Барабан и сепарационные устройства…………………………………....14
4.2.10 Каркас котла…………....…………………………………………………16
4.2.11. Обмуровка котла……….…....………………………………….…….….16
5. Техника безопасности при проведении работы……………………………………….16
Библиографический список………………………..………………………………………...17
1. Цель работы
Теплотехнические испытания котельных установок проводятся для определения энергетических характеристик, определяющих их режимные показатели в зависимости от нагрузки и типа топлива, выявления их эксплуатационных особенностей и недостатков конструкции. Для привития студентам практических навыков эту работу рекомендуется проводить в производственных условиях на действующих установках тепловых электростанций.
|
|
|
Целью работы является ознакомление студентов с организацией и методикой проведения балансовых испытаний котлоагрегата, определения количества и выбора точек замеров параметров работы котла, с требованиями к установке КИП, с методикой обработки результатов испытаний.
Краткая характеристика котла ТГМ-151-Б
1. Регистрационный номер № 10406
2 Завод-изготовитель Таганрогский котельный
завод "Красный котельщик"
3. Паропроизводительность 220 т/ч
4. Давление пара в барабане 115 кГ/см2
5. Номинальное давление перегретого пара 100 кГ/см2
6. Температура перегретого пара 540 °С
7. Температура питательной воды 215 °С
8. Температура горячего воздуха 340 °С
9. Температура воды на выходе из экономайзера 320 °С
10. Температура уходящих газов 180 °С
11. Топливо основное Коксодоменный газ и природный газ
12 Топливо резервное мазут
Котельно-вспомогательное оборудование.
1. Тип дымососа: Д-20х2
- производительность 245 тыс. м3/ч
- разрежение дымососа- 408 кгс/м2
- мощность и тип электродвигателя №21 500 кВт А13-52-8
№22 500 кВт А4-450-8
2. Тип дутьевого вентилятора: ВДН -18-11
- производительность- 170 тыс. м /ч
- давление- 390 кгс/м2
- мощность и тип электродвигателя №21 200 кВт АО-113-6
№22 165 кВт ГАМТ 6-127-6
3. Тип горелки: Турбулентные
- количество горелок (природного газа)- 4
- количество горелок (коксодоменного газа) 4
- минимальное давление воздуха- 50мм в.ст
- расход воздуха через горелку- 21000 нм/час
- температура воздуха перед горелкой- 340 С
- расход природного газа через горелку- 2200 нм /час
- расход коксодоменного газа через горелку- 25000 нм /час
|
|
|
Рисунок 1. Газомазутный котел ТГМ-151-Б на 220 т/ч, 100 кгс/см^2 (продольный и поперечный разрезы): 1 – барабан, 2 – выносной сепарационный циклон, 3 – топочная камера, 4 – топливная горелка, 5 – ширма, 6 – конвективная часть пароперегревателя, 7 – экономайзер, 8 – регенеративный воздухоподогреватель, 9 – дробеуловитель (циклон) дробеструйной установки, 10 – бункер дробеструйной установки, 11 – короб, отводящий дымовые газы от экономайзера к воздухоподогревателю, 12 – газовый короб к дымососу, 13 – короб холодного воздуха. [5]
Рисунок 2. Общая схема котла ТГМ-151-Б: 1 – барабан, 2 – выносной сепарационный циклон, 3 – горелка, 4 – экранные трубы, 5 – опускные трубы, 6 – потолочный пароперегреватель, 7 – радиационный ширмовый пароперегреватель, 8 – конвективный ширмовый пароперегреватель, 9 – 1-я ступень конвективного пароперегревателя, 10 – 2-я ступень конвективного пароперегревателя, 11 – пароохладитель 1-го впрыска,
12 – пароохладитель 2-го впрыска, 13 – пакеты водяного экономайзера, 14 - регенеративный вращающийся воздухоподогреватель. [1]
4. Характеристика оборудования
4.1 Техническая характеристика
Котел ТГМ-151/Б газомазутный, вертикально-водотрубный, однобарабанный, с естественной циркуляцией и трехступенчатым испарением. Котел изготовлен Таганрогским котельным заводом "Красный котельщик".
Котельный агрегат имеет П-образную компоновку и состоит из топочной камеры, поворотной камеры и опускной конвективной шахты.
В верхней части топки (на выходе из нее) в поворотной камере размещена ширмовая часть пароперегревателя, в опускном газоходе - конвективная часть пароперегревателя и экономайзер. Позади конвективного газохода установлено два регенеративных вращающихся воздухоподогревателя (РВВ).
Эксплуатационные показатели, параметры:
| - паропроизводительность | - 220 т/час |
| - разрешенное рабочее давление в барабане котла | - 115 кгс/см2 |
| - давление перегретого пара за пароперегревателем | - 100 кгс/см2 |
| - температура перегретого пара | - 520 °С |
| - температура питательной воды | - 155 °С |
4.2 Описание конструкции
4.2.1 Топочная камера
Топочная камера имеет призматическую форму. Объем топочной камеры — 780 м3.
|
|
|
Стены топочной камеры экранированы трубами Ø 60x5, выполненными из стали 20. Потолок топочной камеры экранирован трубами потолочного пароперегревателя (Ø 32x3,5).
Фронтовой экран состоит из 4 панелей – по 38 труб в крайних панелях и по 32 трубы в средних. Боковые экраны имеют по три панели - в каждой по 30 труб. Задний экран имеет 4 панели: две крайние панели состоят из 38 труб, средние - из 32 труб.
Для улучшения омывания дымовыми газами ширм и защиты камер заднего экрана от радиации, трубы заднего экрана в верхней части образуют выступ в топку с вылетом 2000 мм (по осям труб). Тридцать четыре трубы не участвуют в образовании вылета, а являются несущими (по 9 труб в крайних панелях и по 8 в средних).
Экранная система, кроме заднего экрана, подвешена за верхние камеры посредством подвязок к металлоконструкциям потолочного перекрытия. Панели заднего экрана подвешены при помощи 12 обогреваемых подвесных труб 0 133x10 к потолочному перекрытию.
Панели задних экранов в нижний части образуют скат к фронтовой стене топки с уклоном 15° к горизонтали и образуют холодный под, покрытый со стороны топки шамотом и хромированной массой.
Все экраны топки свободно расширяются вниз.
Рисунок 3. Эскиз топочной камеры газомазутного котла. [1]
Рисунок 4. Экранные поверхности нагрева котла: 1 – барабан; 2 – верхний коллектор; 3 – опускной пучок труб; 4 – подъемный испарительный пучок; 9 – нижний коллектор заднего экрана; 13 – смесеотводящие трубы заднего экрана; 14 – обогрев экрана факелом горящего топлива. [4]
4.2.2 Пароперегреватель
Пароперегреватель котла состоит из следующих частей (по ходу пара): потолочный пароперегреватель, ширмовый пароперегреватель и конвективный пароперегреватель. Потолочный пароперегреватель экранирует потолок топки и поворотной камеры. Пароперегреватель выполнен из 4 панелей: в крайних панелях по 66 труб, в средних панелях по 57 труб. Трубы Ø 32x3,5 мм из стали 20 установлены с шагом 36 мм. Входные камеры потолочного пароперегревателя выполнены Ø 219x16 мм из стали 20, выходные Ø 219x20 мм из стали 20. Поверхность нагрева потолочного пароперегревателя составляет 109,1 м2.
|
|
|
Трубы потолочного пароперегревателя при помощи приварных планок крепятся к специальным балкам (7 рядов по длине потолочного пароперегревателя). Балки, в свою очередь, подвешены при помощи тяг и подвесок к балкам потолочных конструкций.
Ширмовый пароперегреватель расположен в горизонтальном соединительном газоходе котла и состоит из 32 ширм, расположенных в два ряда по ходу газов (первый ряд - радиационные ширмы, второй – конвективные ширмы). Каждая ширма имеет по 28 змеевиков из труб Ø 32x4 мм из стали 12Х1МФ. Шаг между трубами в ширме 40 мм. Ширмы установлены с шагом 530 мм. Суммарно поверхность нагрева ширм составляет 420 м2.
Крепление змеевиков между собой осуществляется при помощи гребенок и хомутов (толщиной 6 мм из стали марки Х20Н14С2), установленных по высоте в два ряда.
Конвективный пароперегреватель горизонтального типа расположен в опускной конвективной шахте и состоит из двух ступеней: верхней и нижней. Нижняя ступень пароперегревателя (первая по ходу пара) с поверхностью нагрева 410 м2 - противоточная, верхняя ступень с поверхностью нагрева 410 м2 – прямоточная. Расстояние между ступенями 1362 мм (по осям труб), высота ступени - 1152 мм. Ступень состоит из двух частей: левой и правой, каждая из которых состоит из 60 сдвоенных трехпетлевых змеевиков, расположенных параллельно фронту котла. Змеевики выполнены из труб Ø 32x4 мм (сталь 12Х1МФ) и установлены в шахматном порядке с шагами: продольный – 50 мм, поперечный – 120 мм.
Змеевики при помощи стоек опираются на опорные балки, охлаждаемые воздухом. Дистанционирование змеевиков осуществляется при помощи 3 рядов гребенок и полос толщиной 3 мм.
Рисунок 5. Крепление конвективного трубного пакета с горизонтальными змеевиками:1 –опорные балки; 2 – трубы; 3 – стойки;4 – скоба. [2]
Движение пара по пароперегревателю происходит двумя не смешивающимися потоками, симметрично относительно оси котла.
В каждом из потоков пар движется следующим образом. Насыщенный пар из барабана котла по 20 трубам Ø 60x5 мм поступает в два коллектора потолочного пароперегревателя Ø 219x16 мм. Далее пар движется по потолочным трубам и поступает в две выходные камеры Ø 219x20 мм, расположенные у задней стенки конвективного газохода. Из этих камер, четырьмя трубами Ø 133x10 мм (сталь 12Х1МФ), пар направляется во входные камеры Ø 133x10 мм (сталь 12Х1МФ) райних ширм конвективной части ширмового пароперегревателя. Далее в крайние ширмы радиационной части ширмового пароперегревателя, затем в промежуточную камеру Ø 273x20 (сталь 12X1МФ), из которой трубами Ø 133x10 мм направляется в четыре средние ширмы радиационной части, а затем в четыре средние ширмы конвективной части.
|
|
|
После ширм пар по четырем трубам Ø 133x10 мм (сталь 12Х1МФ) поступает в вертикальный пароохладитель, пройдя который направляется четырьмя трубами Ø 133x10 мм в две входные камеры нижней противоточной ступени конвективного пароперегревателя. Пройдя противотоком, змеевики нижней ступени, пар поступает в две выходные камеры (диаметр входных и выходных камер Ø 273x20 мм), из которых четырьмя трубами Ø 133x10 мм направляется в горизонтальный пароохладитель. После пароохладителя пар поступает по четырем трубам Ø 133x10 мм во входные коллекторы Ø 273x20 мм верхней ступени. Пройдя прямотоком, змеевики верхней ступени, пар попадает в выходные коллекторы Ø 273x26 мм, из которых четырьмя трубами направляется в паросборную камеру Ø 273x26 мм.
Рисунок 6. Схема пароперегревателя котла ТГМ-151-Б: а – схема потолочных панелей и ширм, б – схема конвективных трубных пакетов, 1 – барабан, 2 – потолочные трубные панели (условно показана лишь одна из труб), 3 – промежуточный коллектор между потолочными панелями и ширмами, 4 – ширма, 5 – вертикальный пароохладитель, 6 и 7 – соответственно нижние и верхние конвективные трубные пакеты, 8 – горизонтальный пароохладитель, 9 – паросборный коллектор, 10 – предохранительный клапан, 11 – воздушник, 12 – выход перегретого пара. [5]
4.2.3 Устройство для регулирования температуры перегретого пара
Регулирование температуры перегретого пара осуществляется в пароохладителях посредством впрыска конденсата (или питательной воды) в проходящий через них поток пара. На тракте каждого потока пара установлено по два пароохладителя впрыскивающего типа: по одному вертикальному – за ширмовой поверхностью и по одному горизонтальному – за первой ступенью конвективного пароперегревателя.
Корпус пароохладителя состоит из камеры впрыска, коллектора и выходной камеры. Внутри корпуса размещены впрыскивающие устройства и защитная рубашка. Впрыскивающее устройство состоит из сопла, диффузора и трубы с компенсатором. Диффузор и внутренняя поверхность сопла образуют трубу Вентури.
В узком сечении сопла просверлено 8 отверстий Ø 5 мм на II пароохладителе и 16 отверстий Ø 5 мм на I пароохладителе. Пар через 4 отверстия в корпусе пароохладителя поступает в камеру впрыска и входит в сопло трубы Вентури. Конденсат (питательная вода) подводится к кольцевому каналу трубой Z 60x6 мм и впрыскивается в полость трубы Вентури через отверстия Ø 5 мм, расположенные по окружности сопла. После защитной рубашки пар поступает в выходную камеру, откуда четырьмя трубами отводится к пароперегревателю. Камера впрыска и выходная камера выполнены из трубы Ø Гг3х26 мм, коллектор из трубы Ø 273x20 мм (сталь 12Х1МФ).
Водяной экономайзер
Стальной змеевиковый экономайзер расположен в опускном газоходе за пакетами конвективного пароперегревателя (по ходу газов). По высоте экономайзер разбит на три пакета высотой 955 мм каждый, расстояние между пакетами - 655 мм. Каждый пакет выполнен из 88 сдвоенных трехпетлевых змеевиков Ø 25x3,5 мм (сталь20). Змеевики расположены параллельно фронту котла в шахматном порядке (продольный шаг 41,5 мм, поперечный шаг 80 мм). Поверхность нагрева водяного экономайзера составляет 2130 м2.
Рисунок 7. Эскиз экономайзера с двусторонне-параллельным фронтом расположения змеевиков: 1 – барабан, 2 – водоперепускные трубы, 3 – экономайзер, 4 – входные коллекторы.
Воздухоподогреватель
Котлоагрегат оборудован двумя регенеративными вращающимися воздухоподогревателями типа РВВ–41M. Ротор воздухоподогревателя состоит из обечайки Ø 4100 мм (высотой 2250 мм), ступицы Ø 900 мм и соединяющих ступицу с обечайкой радиальных ребер, разделяющих ротор на 24 сектора. Секторы ротора заполнены нагревательными гофрированными стальными листами (набивкой). Ротор приводится в движение электродвигателем с редуктором и вращается со скоростью 2 оборота в минуту. Общая поверхность нагрева воздухоподогревателя - 7221 м2.
Рисунок 8. Регенеративный воздухоподогреватель: 1 – вал ротора, 2 – подшипники, 3 – электродвигатель, 4 – набивка, 5 – наружный кожух, 6 и 7 – радиальное и периферийное уплотнение, 8 – утечка воздуха. [1]
Тягодутьевые устройства
Для эвакуации дымовых газов котлоагрегат оборудован двумя дымососами двухстороннего всасывания типа Д-20х2. Приводом каждого дымососа служит электродвигатель мощностью N=500 кВт, при частоте вращения n = 730 оборотов в минуту.
Производительность и полный напор дымососов даны для газов при давлении 760 мм рт. ст и температуре газов на входе в дымосос 200° С.
Номинальные параметры при наибольшем к.п.д. η=0,7
| Мощность | Число оборотов п, | Производительность Q, | Полный напор Н, |
| vi. двигателя W, кВт | об/мин | м3/час | мм вод. ст |
Для подачи в топку воздуха, необходимого для горения, котел №11 оборудован двумя дутьевыми вентиляторами (ДВ) типа ВДН–18–II производительностью Q= 170000 м3/час, полный напор 390 мм вод. ст. при температуре рабочей среды 20° С. Приводом вентиляторов котла № 11 служат электродвигатели мощностью: левый – 250 кВт, частота вращения n=990 об/мин, правый - 200 кВт, частота вращения n=900 об/мин.
4.2.7 Предохранительные клапаны
На котле №11 на паросборной камере установлено два импульсных предохранительных клапана. Один из них – контрольный – с импульсом от паросборной камеры, второй – рабочий – с импульсом от барабана котла.
Контрольный клапан настроен на срабатывание при повышении давления в паросборной камере до 105 кгс/см2. Клапан закрывается при понижении давления до 100 кгс/см2.
Рабочий клапан открывается при повышении давления в барабане до 118,8 кгс/см2. Клапан закрывается при понижении давления в барабане до 112 кгс/см2.
4.2.8 Горелочные устройства
Hа фронтовой стене топочной камеры установлены 8 газомазутных горелок, расположенных в два яруса по 4 горелки в каждом ярусе.
Комбинированные горелки выполнены двухпоточными по воздуху.
Каждая горелка нижнего яруса рассчитана на сжигание коксодоменной смеси газов и мазута, раздельное сжигание коксового или доменного газов в этих же горелках. Коксодоменная смесь подается через коллектор Ø 490 мм. По оси горелки предусмотрена труба Ø 76x4 для установки мазутной форсунки механического распыливания. Диаметр амбразуры 1000 мм.
Каждая из 4 горелок верхнего яруса рассчитана на сжигание природного газа и мазута. Природный газ подается по коллектору Ø 206 мм через 3 ряда отверстий Ø 6, 13, 25 мм. Количество отверстий по 8 в каждом ряду. Диаметр амбразуры - 800 мм.
| Горелка | Расчетная производительность |
| доменный газ | 25000 нм3/час |
| природный газ | 2200 нм3/час |
| мазут | 2,0 т/час |
4.2.9 Барабан и сепарационные устройства
На котле установлен барабан диаметром 1600 мм, толщина стенки барабана 100 мм, сталь листовая
Котел имеет трехступенчатую схему испарения. Первая и вторая ступени испарения организованы внутри барабана, третья в выносных циклонах. Отсек первой ступени находится в середине барабана, два отсека второй ступени - по торцам. Внутри барабана водяные объемы соленых отсеков отделены от чистого отсека перегородками. Питательной водой для соленых отсеков второй ступени является котловая вода чистого отсека, которая поступает через отверстия в разделительных межотсековых перегородках. Питательной водой для третьей ступени испарения является котловая вода второй ступени.
Непрерывная продувка осуществляется из водяного объема выносных циклонов.
Питательная вода, поступая из экономайзера в барабан, разделяется на две части. Половина воды по трубам направляется в водное пространство барабана, вторая половина вводится в продольный раздающий коллектор, выходит из него через отверстия и растекается по дырчатому листу, через который проходит насыщенный пар. При прохождении пара через слой питательной воды осуществляется его промывка, т.е. очистка пара от содержащихся в нем солей.
После промывки пара питательная вода по коробам сливается в водное пространство барабана.
Пароводяная смесь, поступая в барабан, проходит через 42 сепарационных циклона, из которых: 14 расположены на фронтовой стороне барабана, 28 – на задней стороне барабана (в том числе 6 циклонов остановлены в соленых отсеках ступенчатого испарения).
В циклонах осуществляется грубое, предварительное разделение воды и пара. Отсепарированная вода стекает в нижнюю часть циклонов, под которыми установлены поддоны.
Непосредственно над циклонами находятся жалюзийные щиты. Проходя через эти щиты и через дырчатый лист, пар направляется для окончательного осушения в верхние жалюзийные щиты, под которыми расположен дырчатый лист. Средний уровень в чистом отсеке расположен на 150 мм ниже его геометрической оси. Верхний и нижний допустимые уровни соответственно на 40 мм выше и ниже среднего. Уровень воды в соленых отсеках обычно расположен ниже, чем в чистом отсеке. Разность уровней воды в этих отсеках увеличивается с возрастанием нагрузки котла.
Ввод раствора фосфатов в барабан производится в чистый отсек ступенчатого испарения по трубе, расположенной вдоль нижней части барабана.
В чистом отсеке имеется труба для аварийного слива воды в случае чрезмерного повышения ее уровня. Кроме того, имеется линия с вентилем, соединяющая пространство левого выносного циклона с одной из нижних камер заднего экрана. При открытии вентиля возникает движение котловой воды из соленого отсека третьей ступени в чистый отсек, благодаря чему можно при необходимости, уменьшить кратность солесодержания воды в отсеках. Выравнивание содержания солей в левом и правом соленых отсеках третьей ступени испарения обеспечивается тем, что из каждого соленого выносного отсека выходит труба, которая направляет котловую воду в нижнюю экранную камеру противоположного соленого отсека.
Рисунок 11. Схема трехступенчатого испарения: 1 – барабан; 2 – выносной циклон; 3 – нижний коллектор циркуляционного контура, 4 – парогенерирующие трубы; 5 – опускные трубы; 6 – подвод питательной воды; 7 – отвод продувочной воды; 8 – водоперепускная труба из барабана в циклон; 9 – пароперепускная труба из циклона в барабан; 10 – пароперпускная труба из агрегата; 11- внутрибарабанная перегородка. [3]
|
|
4.2.10 Каркас котла
Каркас котла состоит из металлических колонн, связанных горизонтальными балками, фермами, раскосами и служит для восприятия нагрузок от веса барабана, поверхностей нагрева, обмуровки, пищалок обслуживания, газопроводов и других элементов котла. Колонны каркаса котла жестко прикрепляются к железному фундаменту котла, основания (башмаки) колонн заливают бетоном.
4.2.11 Обмуровка
Шиты обмуровки представляют собой слои огнеупорных и изоляционных материалов, которые крепятся при помощи кронштейнов и притяжек к стальной рамной конструкции с обшивочными листами.
В щитах последовательно с газовой стороны расположены: слои огнеупорного бетона, совелитовые маты слой уплотнительной обмазки. Толщина обмуровки топочной камеры – 200 мм, в районе двух нижних пакетов экономайзера – 260 мм. Обмуровка пода в нижней части топочной камеры выполнена натрубно. При тепловом удлинении экранов эта обмуровка перемещается вместе с трубами. Между подвижной и неподвижной частями обмуровки топочной камеры имеется температурный шов, уплотненный с помощью водяного затвора (гидрозатвора). В обмуровке имеются отверстия для лазов, люков и лючков.
5. Техника безопасности при проведении работы
На территории электростанции студенты подчиняются всем правилам режима и техники безопасности, действующим на предприятии.
Перед началом испытаний представитель предприятия проводит со студентами инструктаж о порядке проведения испытания и о правилах техники безопасности с записью в соответствующих документах. Во время испытаний студентам запрещается вмешиваться в действия обслуживающего персонала производить отключения приборов на пульте управления, открывать гляделки, лючки, лазы и т.п.
Библиографический список
- Сидельковский Л. Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 3 - е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 528с., ил.
- Ковалев А.П. и др. Парогенераторы: учебник для вузов/ А. П. Ковалев, Н.С.Лелеев, Т.В. Виленский; Под общ. ред. А. П. Ковалев. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 376 с., ил.
- Киселев Н.А. Котельные установки, Учебное пособие для подгот. рабочих на производстве – 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1979. – 270с., ил.
- Деев Л.В., Балахничев Н.А. Котельные установки и их обслуживание. Практические занятия для ПТУ. – М.: Высшая школа, 1990. – 239с., ил.
- Мейкляр М. В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. – 3 изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. - 223с., ил.
|
|
|
