Краткое описание и характеристики котла

Техническое задание и исходные данные к курсовому проектированию

Произвести проверочный расчет судового вспомогательного водотрубного парового котла КВВА 1,5/5. Тепловой расчет котла выполнить в соответствии с Нормативным методом для следующих основных его показателей при номинальной нагрузке:

 - паропроизводительность D, т/час – в соответствии с заданием;

- давление пара Р, кг/см² – в соответствии с заданием;

- сорт сжигаемого топлива – в соответствии с заданием;

- влагосодержание W – в соответствии с заданием;

- коэффициент избытка воздуха a – в соответствии с заданием;

- температура холодного воздуха t_хв – в соответствии с заданием;

- температура питательной воды t_пв – в соответствии с заданием;

- потеря теплоты в окружающую среду q₅ – в соответствии с заданием;

- степень сухости пара Х – в соответствии с заданием.

Оновные показатели вспомогательного водотрубного парового котла КВВА 1,5/5 на номинальной нагрузке:

- коэффициент избытка воздуха a = 1,15;

- потеря теплоты в окружающую среду q₅ = 0,04;

- степень сухости пара х = 0,995;

- расстояние между трубками в ряду S₁ = 0,038 м;

- расстояние между рядами в пучке S₂ = 0,045 м;

- количество трубок в ряду Z₁ = 26;

- количество рядов в пучке Z₂ = 10;

- удельный расход распыливающего пара кг/кг топлива, (паромеханическая форсунка) G_ф=0,04;

  - влагосодержание атмосферного воздуха, кг/кг сухого воздуха, d = 0,01.

Краткое описание и характеристики котла

   Вспомогательный паровой котел КВВА1,5/5 предназначен для выработки влажного пара, идущего на отопление и удовлетворение бытовых и технологических нужд судна. Используется в качестве вспомогательного в составе вспомогательных котельных установок судов рыбопромыслового флота, судов Морского и Речного флотов, а также объектов ВМФ. Котел может работать на разных сортах топлива: мазуте марок Ф5, Ф12, топочном мазуте марки 40 и дизельном топливе.

На номинальной нагрузке котел характеризуется следующими показателями:

1. Паропроизводительность - 1500 кг/ч;

2. Давление в паровом коллекторе – 0,5 МПа;

3. Влажность пара не более 1 %;

4. Расход топлива - 125 кг/час;

5. КПД – 70-78%;

6. Давление топлива перед форсункой - 0,004-0,8 МПа;

7. Температура топлива перед форсункой:

- дизельного без подогрева - 45 - 65 °С;

- мазута марки Ф 12 - ок. 90 °С;       

- мазута марки Ф 5 - ок. 70 °С;

- мазута марки 40 - ок. 110 °С;

8. Температура питательной воды - 70 °С;

9. Суммарное газовоздушное сопротивление от приемного воздушного патрубка котла до фланца дымохода - 120 мм.в.ст.;

Принцип действия

     Генерация пара в котле осуществляется за счет тепла дымовых газов, образующихся в результате сгорания топлива.

Взаимная работа форсунки и воздухонаправляющего устройства обеспечивает распыление топлива и смешивание его с воздухом, создавая при этом условия для качественного горения. Сгорание топлива происходит в топочном пространстве. Выделяющаяся при этом теплота затрачивается на нагрев газов. Нагретые до высокой температуры газы отдают тепло лучевоспринимающим поверхностям (экранным трубкам и трубкам первых рядов конвективного пучка). Двигаясь по газоходу, газы омывают конвективный пучок труб и отдают тепло преимущественно конвекцией. В результате образования пара в трубах котла и экрана и наличия разности удельных весов пароводяной смеси в обогреваемых трубах и воды в необогреваемых трубах, осуществляется циркуляция воды в котле. Пар, выходящий из труб, проходит в паровой объем парового коллектора через толщину котловой воды, входит в отверстия потолочного дырчатого щита, движется далее над щитом вдоль парового коллектора и, проходя через выходной штуцер и стопорный клапан, подает в паровую магистраль. При прохождении парового объема и входе в отверстия потолочного дырчатого щита осуществляется сепарация влаги, увлекаемой паром из котловой воды.

В паровой коллектор под уровень воды подается питательная вода, которая равномерно распределяется вдоль оси котла.

Управление работой котла автоматизированное. Котел может работать и на ручном управлении.

Конструкция котла

Тип котла: Котел вертикальный, водотрубный, с естественной циркуляцией воды, двухколлекторный с боковым экраном и односторонним проходом газов. Подвод воздуха осуществляется электровентилятором непосредственно в кожух котла, который выполнен двухслойным.

Отопление котла одностороннее и производится одной паромеханической форсункой с пасходом в диапазоне от 0,003 до 0,035 кг/с путем изменения давления топлива. Для улучшения качества распыления на малых давлениях в форсунку подается пар. Котел может работать как с помощью автоматического управления, так и при ручном обслуживании.

Регулирование расхода воздуха осуществляется шибером, установленным в приемном воздушном патрубке котла.

   Конструктивные характеристики:

1. Поверхность нагрева (определена по наружному диаметру трубок):

- пучка - 36,47 м²;

    - экрана – 6,8 м²;

2. Объем топочной камеры – 2,42 м³;

3. Длина топки – 1,704 мм;

4. Объем парового пространства от среднего уровня воды:

- полный, около - 0,16 м³;

 - по длине между центрами крайних труб, около - 0,1 м³;

5. Вес котла сухого - 3,3 т;

6. Вес воды в котле (холодной, до рабочего уровня) - 1,1 т.

Корпус котла представляет собой гидравлическую систему, замкнутую на паровой и водяной коллекторы. Испарительная поверхность котла образована конвективным пучком и экраном.

За экраном расположены не обогреваемые опускные трубы. Таким образом, котел имеет один контур циркуляции. Опуск воды в этом контуре осуществляется по не обогреваемым опускным трубам. Конвективный пучок состоит из 8 рядов труб. Расположение труб в пучке коридорное, с зазором между ними 3,8 мм. Концы труб каждого ряда в районе присоединения к коллекторам разведены на два ряда. Число труб в ряду 26.

Экран выполнен сплошным однорядным. Концы труб экранного ряда в районе присоединения к коллекторам разведены на два ряда. Опускные трубы включают три ряда труб, совмещенных в средней части.

Число труб в ряду - 29/28. Вся трубная часть котла выполнена из труб 29х2,5 и соединяется с коллекторами при помощи вальцовки. Материал труб - Ст 10 по ГОСТ 1050 - 60.

 

 

          Рис. 1 Вспомогательный водотрубный котел типа КВВА-1,5/5:

1 - паровое пространство пароводяного барабана;

2 - паросборная труба;

3 - питательная труба;

4 - необогреваемые опускные трубы;

5 - трубы экрана;

6 - водяной барабан;

7 - воздушное пространство кожуха котла;

8 - конвективный пучок труб.

 

Паровой коллектор внутренним Ø1600 мм выполнен сварным. Обечайка коллектора изготовлена из листа толщиной 14 мм с одним продольным швом. Переднее и заднее днища штампованные, приварные. Заднее днище, для обеспечения доступа в коллектор, имеет лаз 300х400 с лазовым затвором. Материал парового коллектора - сталь марки 20К по ГОСТ 5520-62.

Водяной коллектор внутренним Ø500 мм выполнен сварным. Обечайка коллектора изготовлена из листа 14 мм с одним продольным швом, переднее и заднее днища штампованные, приварные.Для обеспечения доступа в коллектор каждое днище имеет лаз 300х400 с лазовым затвором. Материал коллектора - сталь марки 20К ГОСТ 5520-62.

Для присоединения арматуры на коллекторах предусмотрены штуцеры, арматура крепится к штуцерам с помощью болтов.

Внутренние части парового коллектора предназначены для равномерного распределения воды, обеспечения равномерного отбора пара, удаление из котла солей и масляных веществ и контроля качества воды. Внутренние части парового коллектора состоят из потолочного дырчатого щита, питательной трубы и системы верхнего продувания.

Потолочный дырчатый щит расположен в паровом объеме. Он выполняет роль паросборной трубы и обеспечивает более равномерный отбор пара из коллектора. Это также способствует уменьшению влажности выдаваемого котлом пара. Диаметр отверстий в щите 12 мм. Количество и шаг отверстий в щите выбраны из условия обеспечения равномерного отбора пара как по длине, так и по его поперечному сечению. Потолочный щит крепится к торцовым и боковым приварным угольникам на болтах. Для удобства монтажа с переднего фронта предусмотрен штифт. Пройдя через отверстие потолочного щита, пар через штуцер попадает к стопорному клапану.

Питательная труба установлена под уровнем воды со стороны экрана. Она служит для равномерной раздачи воды по длине коллектора. В нижней части трубы, расположен ряд отверстий Ø 4 мм.Труба крепится к штуцеру питательного клапана, а к стенке коллектора с помощью кронштейна на болтах.

Система верхнего продувания служит для удаления из котла солей и масляных веществ. Она состоит из воронки и трубы, сообщающей воронку с клапаном верхнего продувания. Воронка крепится к питательному клапану с помощью планок на болтах.

Для крепления котла к корабельному фундаменту предусмотрены приварные опоры. Из них 2 коллекторные опоры расположены под водяным коллектором и 2 каркасные опоры поддерживают выступающую консольную часть кожуха со стороны экранной стенки.

Опора водяного коллектора, а также каркасная опора, расположенные с переднего фронта котла выполнены неподвижными. Опора водяного коллектора и каркасная опора расположенные с заднего фронта выполнены подвижными. Опоры выполнены из листовой стали сварными. Крепление опор к фундаменту производится на болтах.

Для обеспечения теплового удлинения элементов котла при его работе отверстия под болты в подвижных опорах выполнены овальными. Болты подвижных опор установлены в дистанционные втулки, обеспечивающие зазор между шайбой и опорой около 1 мм.

Кожух котла представляет собой пространственную сварную конструкцию, образованную каркасом с обшивочными листами. Кожух котла выполнен двухслойным и включает следующие основные секции:

а) стенку переднего фронта;

б) стенку заднего фронта;

в) боковую стенку стороны экрана;

г) боковую стенку стороны газохода.

В межобшивочное пространство котла подается дутьевой воздух вентилятором через приемный патрубок, расположенный на переднем фронте, и по каналам, образованным внутренней и наружной обшивкой, поступает к воздухонаправляющему устройству. Каналы образованы так, чтобы воздух проходящий по этим каналам, омывал кожух котла во всех его точках, что обеспечивает охлаждение его до температуры 50-60 °С. На входе в воздушный патрубок установлен шибер, связанный с системой регулирования.

Секции кожуха выполнены сварными из листового профильного проката. Крепление фронтовых и боковых стенок кожуха к коллекторам, а также соединения стенок выполнены на сварке.

Наружные и внутренние листы фронтовых и боковых стенок кожуха с помощью книц, угольников и трубчатых связей объединены в единую двухслойную систему обеспечивающую необходимую жесткость конструкции при работе котла.

В необходимых местах для обеспечения возможности наружной чистки котла, на фронтовых и боковых стенках предусмотрены съемные щиты обшивки.

В качестве уплотнения в соединениях щитов с каркасом применяется асбомагнезиальный шнур диаметром 13 мм. Съемные щиты обшивки крепятся к элементам каркаса с помощью задраек на приварных шпильках.

На заднем фронте установлен топочный лаз, который состоит из наружного и внутреннего щитов. Внутренний щит снабжен поворотным устройством, позволяющим отводить щит в сторону.

Для контроля за процессом горения в топке, а также за состоянием элементов топки на переднем фронте котла установлены смотровые устройства.

Смотровое устройство котла состоит из головки и патрубка. В головке устанавливаются два синих жаростойких стекла на определенном расстоянии, выдерживаемом с помощью кольца. Стекла снаружи и изнутри прикрыты щитками для предохранения от механических повреждений и излишнего перегрева. В кольце предусмотрены отверстия для доступа воздуха внутрь смотрового устройства. Стекла устанавливаются с прокладками из картона, толщиной 3 мм.

Внутренние стенки обшивки в районе топки изолированы картоном и облицованы огнеупорным кирпичом 160х160х100 с центральным расположением отверстия и со смещенным расположением отверстия для крепления. Формы выполнены их фасонных кирпичей. Вступающая в топку открытая часть водяного коллектора облицована огнеупорным кирпичом 230х113х65 без отверстий для крепления. Все стенки кожуха котла со стороны газохода изолированы асбестовым картоном толщиной 10 или 5 мм. Асбестовый картон крепится к каркасу котла с помощью разводных планок с шайбами. Крепление кирпичей к фронтовым стенкам производится с помощью болтов.

Наружная поверхность обечайки парового и водяного коллекторов изолируется совелитом. Изолируемые поверхности покрыты слоем совелитовой подмазки, на которую уложены совелитовые плиты. Последние стянуты проволокой в виде плетеной сетки, поверх которой расположен слой совелитовой зачистки.

Общая толщина совелитовой изоляции 50 мм. Снаружи совелитовая изоляция покрыта обшивкой из листов, которая стягивается хомутами. Хомуты крючками крепятся к пруткам, пропущенным через обушки. Совелитовая изоляция днищ парового коллектора покрыта сажей на крахмале с последующей окраской белилами.

На заднем днище парового коллектора и на днищах водяного коллектора установлены съемные крышки для доступа к лазовым затворам. Закрепление крышек производится с помощью барашков и приварных угольников, расположенных на патрубке.

Змеевик расположен в газоходе котла за конвективным пучком и установлен с небольшим наклоном для возможности дренажа. Змеевик заводится в газоход через отверстие в кожухе котла, в котором установлена гильза. Отверстие закрывается фланцем. Трубы змеевика закрепляются на опорных угольниках с помощью скоб.

Топочное устройство предназначено для подачи топлива и воздуха в топку, качественного распыливания топлива, перемешивания его с воздухом, создания условий, обеспечивающих качественное сгорание топлива. Топочное устройство состоит из форсунки, струйного турбулизатора и воздухонаправляющего устройства.

На котле установлена паромеханическая форсунка производительностью до 125 кг/ч. Основными её частями являются: корпус, имеющий два канала – топливный и паровой, распылитель, шайба, втулка и головка. При больших нагрузках распыливание топлива производится так же, как в механической нерегулируемой центробежной форсунке, т.е. топливо под давлением поступает к тангенциальным каналам распылителя,  где приобретает вращательное движение и в виде полого вращающегося конуса выходит из форсунки и распадается на мелкие капли.

С уменьшением давления качество распыливания снижается. При малых нагрузках, когда давление перед форсункой становится менее 0,8 МПа, для лучшего распыливания подается пар с давлением 0,08-0,1 МПа, который так же выходит в виде вращающегося конуса. При этом расход пара не превышает 10 кг/ч.

Распыляемое форсункой топливо смешивается с закрученным в воздухонаправляющем устройстве потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором в межобшивочное пространство котла и камеру турбулизатора. Турбулизатор, состоящий из кольцевой камеры и четырех трубок, установленных в разъемах кирпичей, обеспечивает лучшее перемешивание топлива с воздухом.

Существенное влияние на образование факела и поддержания горения оказывается диффузором. Непрерывность процесса горения контролируется фотосопротивлением системы защиты по факелу, установленным на первом форсуночном устройстве.

Управление процессом горения - автоматическое, а также может вестись вручную. Топливо подводится к фронту котла от регулирующего золотника системы автоматического управления, проходит через быстрозапорный клапан в распределительную трубу по ответвительным трубам, через запорные клапаны и форсуночные втулки поступает в форсунки. На распределительной трубе установлен запорный клапан, предназначенный для прокачки холодного топлива при его подогреве в период разводки котла.

Пар на распыл топлива отбирается клапаном из парового коллектора котла и по трубе поступает через клапан регулирующий давление перед форсункой, в змеевик подсушки. Из змеевика пар подводится по трубе к клапану подачи пара в форсунку. Спуск конденсата из паровой магистрали осуществляется клапаном.

1.5 Инструкция по обслуживанию

1.5.1 Приготовление котла к действию

Эксплуатация котла производится в соответствии с Правилами обслуживания и ухода за ним, а так же инструкциями завода изготовителя и судовладельца.

Перед приготовлением к действию котел должен иметь:

1. Исправную футеровку топки, распылители форсунок и другие элементы топочных устройств.

2. Исправную наружную и внутреннюю обшивку кожуха, обеспечивающую отсутствие протечки воздуха.

3. Исправные и опломбированные предохранительные клапана.

4. Исправную и настроенную аппаратуру автоматического управления и полный штатный комплект контрольно-измерительных приборов.

5. Исправные запасные форсунки и воздухоуказатели, а также электровоспламенитель.

6. Исправное освещение водоуказательных приборов.

7. Проверяется исправность воздухопровода газохода котла, исправность регулирующего воздушного шибера и его открытие.

8. Подготавливаются к пуску вентилятор и питательный насос, руководствуясь инструкциями по их обслуживанию.

9. Включается освещение водоуказательных приборов, проверяется  открытие кранов сообщающих водоуказательные приборы с паровым коллектором, открывается клапан выпуска воздуха на паровом коллекторе.

10. Устанавливается уровень воды в котле, соответствующий нижней метке водоуказательного прибора:

а) если воды в котле нет, то необходимо заполнить его водой с помощью питательного насоса.

б) если котел находится на "мокром хранении", то необходимо отключить его от расширительного бачка и спустить излишнюю воду через клапан нижнего продувания.

11. Взять пробу котловой воды на анализ, по результатам его ввести в котел присадки в соответствии с указаниями.

12. Расходить все приводы и штоки клапанов котла и магистралей. Паровые клапаны оставить приоткрытыми на 1/4 оборота во избежание заклинивания при нагревании. Проверить закрытие клапанов верхнего и нижнего продувания.

13. Проверить положение клапана для регулирования давления пара на распыл топлива.

Примечание: Клапан при наладке котла должен быть отрегулирован таким образом, чтобы давление пара перед форсункой составляло около 1,0 кгс/см², после чего положение его зафиксировать.

14. Подготовить топливную систему и топливный электронасос к пуску, руководствуясь инструкциями по их обслуживанию. Закрыть клапаны подвода топлива к форсункам и клапан прокачки холодного топлива.

15. Подготовить к действию систему автоматического регулирования и систему аварийной защиты, руководствуясь инструкциями по их обслуживанию. Провести открытие импульсных клапанов к автомату питания и датчику дистанционного указателя уровня.

16. Открыть на котле пробки для спуска скоплений мазута и закрыть их убедившись в отсутствии мазута.

1.5.2 Обслуживание котла во время действия

Обслуживание котла состоит в обеспечении его безопасной работы при наивыгоднейших параметрах и показателях рабочего процесса. В процессе работы котла необходимо следить за качеством процесса питания, горения, перегрева пара, поддержанием оптимального водного режима и требуемого КПД. 

Питание котла.

Основным показателем процесса питания служит уровень воды в пароводяном барабане. За уровнем следует следить. Если уровень имеет тенденцию к снижению, необходимо уменьшить нагрузку котла и проверить действие регулятора уровня и питательных средств.

1. Во время действия котла питание его должно быть непрерывным. Питание котла производится автоматически, при включенном в действие автомате питания, или вручную. При нормальном действии автомата питания и системы защиты по уровню непрерывный контроль за уровнем воды в котле не требуется.

2. При ручном питании необходимо учитывать явление "набухания" воды: с увеличением нагрузки количество пузырьков пара в водяном объеме котла увеличится, вследствие чего,  уровень воды первоначально повышается. Поэтому, несмотря на повышение уровня, при наборе нагрузки необходимо увеличить подачу воды в котел, не допускается при этом ухода уровня воды за верхнюю метку водоуказательного прибора.

Во время работы котла так же необходимо контролировать солёность воды и другие её показатели.

Горение.

Эксплуатационными показателями котла служат давление пара и коэффициент избытка воздуха. Для обеспечения оптимальных значений этих показателей требуется следить за исправностью систем автоматизации и прежде всего топочного устройства, не допуская ухудшения качества распыливания.

Управление горением предусматривает изменение в соответствующих соотношениях расходов топлива и воздуха и поддерживание заданной температуры подогрева топлива с целью поддерживания давления пара в заданных пределах и обеспечения бездымной работы котла.

1. Управление горением при двух работающих форсунках осуществляется:

а) автоматически при включенных в действие всех регуляторах;

б) полуавтоматически при выключенном из действия регуляторе давления пара;

в) вручную при выключенном регуляторе давления пара и дифференциальном регуляторе давления топлива.

В указанных выше случаях расход топлива /и соответственно воздуха/ изменяется плавно за счет изменения давления топлива от 0,1 до 8,0 кгс/см², при этом для качественного сжигания топлива необходимо обязательно подавать к форсунке пар давлением около 1 кгс/см².

2. В случае срабатывания защиты с автоматическим отключением подачи топлива, включение вентилятора произвести через период времени не менее 1,5 - 2,0 минуты с момента срабатывания защиты. Включение вентилятора производить, пользуясь органами ручного управления, в том числе дистанционного.

3. В случае срабатывания защиты при обесточивании электровентилятора ввод котла в действие производить после остывания топки и вентиляции топки в течении 10 мин. при открытых пробках для спуска скоплений топлива.

4. При очередном контроле работы котла проверить качество горения через смотровые устройства топки, при этом:

а) пламя в топке должно быть прозрачным;

6) на трубах экрана и притопочных рядах, а также на футеровке топки не должно быть скоплений кокса;

в) распыл форсунок должен быть ровным, без потемнения;

г) горение должно быть бездымным.

1.5.3 Остановка.

Остановка котла производится в связи с отсутствием расхода пара на потребители, а также для профилактических осмотров, обмыва поверхностей нагрева и, в случае необходимости, выполнения ремонтных работ. При выводе котла из действия нужно учитывать те же условия, которые отмечены для ввода его в действие, а именно: исключить возникновение температурных напряжений.

В этом случае они возникают из-за неравномерного остывания элементов котла.

В зависимости от того, на сколько времени и с какой целью останавливается котел, вода из него может быть удалена, либо его водяной тракт напротив полностью заполняется дистиллированной водой. Если требуется длительное хранение котла в нерабочем состоянии, то следует точно руководствоваться рекомендациями Правил технической эксплуатации.

1234	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: