Перевод ДКВР-10-13 в водогрейный режим работы

 

 

 

 

РАБОЧИЙ ПРОЕКТ

Перевод паровых котлов ДКВР-10/13 котельной на водогрейный режим работы.

 

 

 

 

Общая пояснительная записка и чертежи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2006г.

Рабочий проект соответствует действующим нормам, правилам и стандартам и обеспечивает безопасную работу при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

 

 

 

 

Главный инженер проекта     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В работе принимали участие:     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью данного проекта является перевод на водогрейный режим работы трех паровых котлов ДКВР-10/13 , установленных в котельной

Перевод котла на водогрейный режим позволяет без значительных затрат повысить КПД котлоагрегатов и их тепловую мощность, значительно упрощает тепловую схему, обеспечивает надежную работу котельных, создает более благоприятные условия для работы обслуживающего персонала, уменьшает себестоимость единицы отпускаемой теплоты.

Так при работе котлов на водогрейном режиме отпадает необходимость в:

- эксплуатации  паро-водяных теплообменников и питательных насосов;

- непрерывной  продувке котла.

Кроме этого:

• значительно снижаются расходы соли и воды для обслуживания фильтров ХВО, электроэнергии и тепловой энергии на собственные нужды котла.
• более быстрый выход водогрейного котла на расчетный режим работы с меньшими потерями при растопке котла
• снижение затрат на обслуживающий персонал
• менее жесткие требования к обеспечению безопасности работы котла

Особенностью проектных работ по котельной    «   » является следующее:

• В связи с параллельным движением сетевой воды в водяном экономайзере существующего парового котла при реконструкции отпадает необходимость в реконструкции экономайзера или байпасировании части воды помимо экономайзера. Это значительно уменьшает объем монтажных работ при глубоком съеме тепла уходящих газов.
• Часть существующих трубопроводов и арматуры сетевой воды входит в непосредственную зону работы котла. Это также значительно уменьшает объем монтажных работ и расход материалов на перевод котла.

При переводе котлов котельной    «   » на водогрейный режим предполагается также произвести реконструкцию ХВО с заменой термического деаэратора атмосферного типа и установкой оборудования вакуумного деаэрирования. 

Практика показала, что перевод отопительных котельных на водогрейный режим работы обеспечивает бесперебойное получение сетевой воды расчетной температуры.

Настоящий проект содержит разработку рабочей документации для перевода котлов ДКВР-10/13 на водогрейный режим, замены заменой термического деаэратора атмосферного типа на вакуумный деаэратор и необходимые для этого расчеты, схемы и чертежи.

 

1 ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛОВ ДО ПЕРЕВОДА ИХ НА ВОДОГРЕЙНЫЙ РЕЖИМ

 

Котлы ст. №5,6,7 установленные в котельной    «   »  – марки ДКВР-10/13 - вертикально - водотрубные, двух-барабанные с топкой для сжигания природного газа, изготовлены Бийским котельным заводом.

Высота котельной от нижней отметки (уровень пола) до потолка 1 этажа – 3,0 метра, толщина перекрытия – 0,5 метра, высота котельной от пола второго этажа до верхнего перекрытия – 8,0 метров. Высота расположения оси верхнего барабана – 6,0 метров.

Котлы ДКВР-10/13 (двухбарабанные, вертикально-водотрубные, реконструированные) относятся к котлам с естественной циркуляцией. Они имеют полностью экранированную топочную камеру и развитый кипятильный (конвективный) пучок. Топочная камера котлов разделена кирпичной стенкой на собственно топку и камеру догорания. Вход газов из топки в камеру догорания и выход их из котла асимметричные. Перегородка, отделяющая камеру догорания от конвективного пучка, и чугунная перегородка, делящая пучок на 2 части, создают горизонтальный разворот газов при поперечном омывании труб.

Котел состоит из 2х расположенных вдоль него барабанов, из которых верхний барабан длиннее нижнего; пучка кипятильных труб, соединяющих верхний и нижний барабаны; коллекторов боковых экранов, соединяющих боковые коллекторы с передней частью верхнего барабана, коллекторов и экранной трубной системы заднего и фронтового экранов. В задней части верхний барабан соединен с коротким нижним барабаном пучком кипятильных труб.

Котел не имеет несущего каркаса, нижний барабан и камеры экранов опираются через специальные опоры па сварную раму. Вес верхнего барабана передается через систему экранных и кипятильных труб коллекторам экранов и нижнему барабану. В верхнем барабане расположены паросепарирующее и питательное устройства. В обоих днищах верхнего барабана имеются 2 лаза, у нижнего барабана - 1 лаз.

Трубная система котла состоит из экранных и пучка кипятильных труб Ø51×2,5, передних опускных труб питания Ø159×4,5 и нижних опускных труб питания коллекторов экранов из нижнего барабана Ø 108×4,5. Передние опускные трубы питания, соединяющие верхний барабан с боковыми коллекторами экранов, располагаются в обмуровке и являются дополнительной опорой для переднего конца верхнего барабана. Торцы этих труб приваривают к верхнему барабану и коллекторам экранов. Кипятильные трубы соединяют с барабанами на развальцовке. Верхний конец экранных труб завальцовывается в верхний барабан, а нижний приваривается к коллекторам экрана.

Топка котла имеет 2 боковых экрана, коллекторы которых выполнены из труб Ø 219×10. Один конец коллектора глухой, а другой - снабжен торцевым люком для удаления накипи и шлама. Коллекторы боковых экранов питаются как из верхнего барабана по передним опускным трубам питания, так и из нижнего по нижним опускным трубам питания. Кроме боковых коллекторов котел оборудован задним и фронтальным экранами, размер коллекторов - Ø 219×10. Коллектор фронтального экрана питается от верхнего барабана посредством 4х опускных труб питания Ø76×3,5, коллектор заднего экрана питается посредством трех опускных труб питания Ø76×3,5 от нижнего барабана. Опускными трубами кипятильного пучка служат трубы последних рядов второго газохода, подъемными — все остальные трубы пучка.

Пароводяная система котла включает в себя питательный тракт и тракт сетевой воды. Первый включает паровой тракт от котла до пароводяного бойлера, слив конденсата организован в нижний барабан котла, восполнение утечек организовано с помощью подачи питательной воды в верхний барабан котла. Тракт сетевой воды представляет собой трубопровод сетевой воды в экономайзер, после которого сетевая вода подается в водяную часть бойлера и, далее, в тепловую сеть. Подпитка организована подачей подпиточной воды  из ХВО подпиточным насосом в обратный коллектор котельной.

В качестве предохранительного устройства применен один двухрычажный предохранительный клапан 17ч5бр Ду 125(80 × 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

 

2.1 Опыт перевода котлов ДКВР на водогрейный режим работы позволяет осуществить перевод несколькими способами. При этом основным требованием надежной работы котла в водогрейном режиме является исключение возможности вскипания воды в трубах котла и надежность циркуляции воды.

2.2 При выборе конструктивных решений перевода котла на водогрейный режим работы, основным следующие условия:

• обеспечение неизменности газовоздушной и газовой части котла
• учет конструктивных особенностей трубной системы котла ДКВР-10/13,
• соблюдения допустимых скоростей движения воды в трубной системе котла,
• подача обратной сетевой воды после экономайзера в трубы экранной системы и, тем самым, обеспечение интенсивного охлаждения наиболее напряженных поверхностей нагрева котла.

2.3 За основу реконструкции был принят проект Запорожского Индустриального института, согласованный с Бийским котельным заводом и внедренный на ряде промышленных предприятий и котельных [1]. В соответствии с принятой схемой скорости движения воды в наиболее напряженных участках котла, секциях 1 – 4 экранных труб, приняты повышенными, т.е. превышающими минимально допустимые скорости, в соответствии с рекомендациями в [2].

2.4 Для обеспечения скоростей воды в котле естественная циркуляция заменяется  принудительной циркуляцией. Это достигается путем установки определенным образом поперечных перегородок в верхнем и нижнем барабанах котла и шайбированием опускных труб питания боковых экранов со стороны верхнего и нижнего барабанов. Опускные трубы питания фронтового экрана в верхней части глушатся, в нижней – используются в схеме сетевой воды.

2.5 При выполнении расчетов в соответствии с выданным Заказчиком техническим заданием температура сетевой воды на входе в котел принята - 60°С, давление воды перед котлом после сетевых насосов – 5…7 кгс/см2, тепловая нагрузка котла – по производительности горелочных устройств – 6,0 Гкал/час, по производительности клапанов – 5,21 Гкал/час

2.6 По условию надежной работы предохранительных клапанов, а также исходя из принятого технического задания, тепловая нагрузка котла принята равной 5,21 Гкал/час. По условию надежной циркуляции и обеспечения рекомендуемых скоростей в трубах расход воды был принят 120 т/час. При этом максимальная температура теплоносителя ограничена величиной 103°С.

 

3 РАСЧЕТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ВЫБРАННОЙ СХЕМЫ ПЕРЕВОДА

 

3.1 Расчет расхода воды через  котел

 

Максимальная фактическая теплопроизводительность котла ДКВР-10/13 по условию надежной работы предохранительных клапанов, а также исходя из максимальной нагрузки горелочных устройств котла, Гкал/час:

 

Qк =  5,21

 

Минимальный расход воды на котел (из условия невскипания), м3/час:

 

Мв = Qк × 106 / (t" –20 – t') =5,21 × 106 / (172,2-20-60) = 56,5

 

где:

t" – температура  насыщения при рабочем давлении Рабс = 8 кгс/см2, °С,

t' – температура воды на входе в котел, °С.

 

По условию надежной циркуляции и обеспечения рекомендуемых скоростей в трубах номинальный расход воды принят равным величине 120 т/час (См. Раздел настоящего проекта 3.3). При этом температура теплоносителя ограничена величиной 103°С.

Таким образом, при расчете скоростей циркуляции в трубных элементах котла за расчетный расход теплоносителя принята величина 120 т/час.

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Расчет скоростей движения  воды в трубной системе котла  и числа труб по секциям

 

3.2.1 Расчет первой секции (подъемное движение)

 

Площадь поперечного сечения одной трубы, м2:
Sтр = π dвн2 / 4 = 3,1415 × 0,046 × / 4 = 0,00166,	0,00166
где:
dвн – внутренний диаметр конвективных и экранных труб котла, м	0,046
Расчетное число подъемных труб первой секции фронтового экрана, шт.:
nп1 = Мв / (3600 × Sтр × Wп) = 120 / (3600 × 0,00166 × 1) = 20,1,	20,1
где:
Wп – рекомендуемая скорость воды в подъемных трубах фронтового экрана, м/с.	1,0
Принимаем число подъемных труб первой секции – nп1 = 20 шт., т.е. весь фронтальный экран	20
Расчетное число рядов труб конвективного пучка первой секции, шт.:
m1 = nп1 / n = 20 / 20 = 1,	1,00
где:
n – число труб в одном ряду  фронтового экрана котла ДКВР-10/13, шт.	20
Уточненная скорость воды в подъемных трубах первой секции, м/с:
Wп1 = 120 / (3600 × Sтр × nп1) = 120 / (3600 × 0,00166 × 20) = 1,003	1,003

 

3.2.2 Расчет второй секции (передние  панели боковых экранов, опускное  движение)

 

Расчетное число  труб второй секции (опускных), шт.:
nо2 = Мв / (3600 × Sтр × Wо) = 120 / (3600 × 0,00166 × 1,4) = 14,3,	14,3
где:
Wо – рекомендуемая скорость воды в опускных экранных трубах, м/с.	1,40
Принимаем число труб второй секции (передние панели боковых экранов, опускное движение) – nо2 = 14 шт.	14
Уточненная скорость воды во  второй секции (опускных), м/с:
Wо1 = Мв / (3600 × Sтр × nо1) = 120 / (3600 × 0,00166 × 14) = 1,433	1,433
Число рядов труб - 14/2	7

 

3.2.3 Расчет третьей секции (задние панели боковых экранов, подъемное движение)

 

Расчетное число труб  боковых экранов задних панелей, (подъемное движение) третьей секции, шт.:
nп3 = Мв / (3600 × Sтр × Wп) = 120 / (3600 × 0,00166 × 0,45) = 44,	44,0
Wп – рекомендуемая скорость воды в подъемных экранных трубах задней панели, м/с.	0,46
Принимаем число подъемных труб третьей секции – nп2 = 44 шт.	44
Число рядов экранных труб задних панелей третьей секции, шт.:
m3 = nп3 / n = 44 / 2 = 22,	22
n – число труб в одном ряду  экранов котла ДКВР-10/13, шт.	2
Уточненная скорость воды в подъемных трубах третьей секции, м/с:
Wп3 = Мв / (3600 × Sтр × nп3) = 120 / (3600 × 0,00166 × 44) = 0,456	0,456

 

3.2.4 Расчет четвертой секции (опускное  движение)

 

Расчетное число экранных труб  четвертой секцией (задний экран, опускное движение), шт.:
nо2 = Мв / (3600 × Sтр × W4) =120 / (3600 × 0,00166 × 1,0) = 20,1,	20,1
W4 – рекомендуемая скорость воды в трубах заднего экрана, м/с.	1,000
Принимаем число экранных опускных труб четвертой секции – nо2 = 20 шт, т.е. весь задний экран,.	20
Уточненная скорость воды в опускных трубах четвертой секцией, заднего экрана, м/с:
Wо2 = Мв / (3600 × Sтр × nо2) = 99 / (3600 × 0,00166 × 16) = 0,99	1,003
Число рядов труб в заднем экране -	1