Стальные паровые котлы
Стальные паровые котлы устанавливают в отопительных и отопительно-производственных котельных, когда чугунные котлы ни по своей мощности, ни по своему давлению не могут обеспечить потребителей тепла. Стальные паровые котлы также подразделяются на подогрейные и паровые, но по сравнению с чугунными различие 5 их конструкциях более существенно и не ограничивается лишь только применением барабана-паросборника.
Основные элементы, наиболее сложные и дорогие, в таких котлах - барабаны. Водогрейные же котлы (за исключением жаротрубных) в барабанах не нуждаются и конструируются только из труб, объединенных в пакеты или змеевики различной конфигурации; их стоимость значительно ниже паровых. В системах теплоснабжения, в которых отсутствуют потребители пара, следует устанавливать водогрейные котлы. Паровые котлы для водонагрева применяют лишь при отсутствии водогрейных котлов.
Паровые стальные котлы, применяемые в отопительно-производственной практике, подразделяются на горизонтально-водотрубные, вертикально-цилиндрические и вертикально-водотрубные. Горизонтально-водотрубные котлы теперь не изготовляются, они сохранились лишь в старых котельных, и с ними приходится иметь дело при реконструкции котельных. Вертикально-цилиндрические котлы ММЗ, ТМЗ и ВГД заменяются более совершенными котлами МЗК.
Вертикально-водотрубные котлы. Вертикально-водотрубные котлы, используемые для отопительно-производственных целей, ограничиваются как по производительности, так и по рабочим параметрам (давлению и температуре). Паропроизводительность этих котлов по ГОСТ 3619-69 не должна превышать 75 т/ч при рабочем давлении вырабатываемого насыщенного пара 13 ати. Из всех существующих конструкций вертикально-водотрубных котлов наибольшее распространение получили котлы ДКВР с паропроизводительностью до 20 т/ч.
Рис. 11.5. Вертикально-цилиндрический котел конструкции МЗК
Это единственные котлы, которые изготовляются серийно. В последние годы разработан еще один типоразмер этих котлов ДКВР-35, но серийный выпуск их пока не освоен. Котлы ДКВР. Стационарные паровые котлы ДКВР (двухбарабанные котлы водотрубные реконструированные) разработаны ЦКТИ им. Ползунова совместно с Бийским котельным заводом. Котлы были разработаны в 40-х годах, а с 50-го года начался их поточно-серийный выпуск под маркой ДКВ. Впоследствии, в процессе изготовления и эксплуатации, эти котлы подверглись некоторым изменениям (сокращена длина топки, уменьшены шаги труб кипятильного пучка и т. п.) и с 1958 г. выпускаются под маркой ДКВР. Эти котлы предназначены не только для отопительно-производственных целей и при давлении 39 ати могут быть использованы в небольших энергетических установках.
Типоразмеры выпускаемых котлов ДКВР приведены в табл. II.2. Котлы типа ДКВР имеют два барабана: верхний (длинный или короткий) и нижний (только короткий), а также экранированную топочную камеру. Трубы боковых экранов в котлах паропроизводительностью до 10 т/ч и при давлении 13 и 23 ати верхними концами закольцованы в верхнем барабане, а в котлах производительностью 10, 20 и 35 т/ч с короткими барабанами приварены к верхним коллекторам. Нижние концы экранных труб всех котлов приварены к нижним коллекторам. У котлов производительностью 10 т/ч с длинным барабаном экранированы также фронтовая и задняя стенки топки. Продольно расположенные барабаны соединены развальцованными в них гнутыми кипятильными трубами, образующими конвективный котельный пучок.
Между первым и вторым рядами труб котельного пучка устанавливается шамотная перегородка, отделяющая кипятильный пучок от камеры догорания. Таким образом, первый ряд труб котельного пучка - задний экран камеры догорания. Внутри котельного пучка чугунная перегородка делит его на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла асимметричен. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается, пароперегреватель размещается в первом газоходе после второго и третьего ряда кипятильных труб. Вода в трубы боковых экранов котлов производительностью до 10 т/ч поступает одновременно из верхнего и нижнего барабанов. Вода в трубы фронтовых экранов поступает только из верхнего барабана, а в трубы задних экранов - из нижнего. В котлах с короткими верхними барабанами применено двухступенчатое испарение и установлены выносные циклоны.
Котлы производительностью 2,5-6,5 т/ч выполняются в низкой компоновке и могут поставляться в виде одного транспортабельного блока с облегченной обмуровкой и обшивкой. При установке котлов в тяжелой обмуровке заводом поставляется смонтированная металлическая часть котла (барабаны, трубная система и опорная рама). Котел ДКВР-6,5 с газомазутной топкой показан на рис. II.6. Тяжелая обмуровка выполняется толщиной 510 мм (два кирпича), за исключением задней станки толщиной 380 мм (1,5 кирпича). Тяжелая обмуровка состоит из красного и шамотного кирпича. Последним футеруются стены топки и первого газохода. Котлы ДКВР-10 при наличии верхнего длинного барабана устанавливаются только в высокой компоновке, а при укороченном барабане- только в низкой.
При сжигании мазута и газа значительно меньше избытки воздуха, чем при сжигании твердого топлива, поэтому уменьшаются объемы продуктов сгорания, проходящих через котел, что позволяет повысить паропроизводительность котлов на 40-50%.
Однако при этом должны быть выполнены условия, препятствующие повышению температуры стенки барабанов. В частности, необходимо обеспечивать тщательную подготовку питательной воды (для снижения накипеобразования) и надежно изолировать обогреваемую поверхность верхних барабанов в топке и камере догорания.
Рис. 11.6. Вертикально-водотрубный котел конструкции ДКВР-6,5.
На рис. II.7 показана циркуляционная схема котла ДКВР-10 с укороченным верхним барабаном (в низкой компоновке), выносными циклонами, экранными поверхностями и включением их в общую систему циркуляции котла.
Рис. 11.7. Общая схема циркуляции котла ДКВР-10
Верхний барабан 1 в области топочной камеры заменен двумя коллекторами 2 экранов 3. Во II ступень испарения выделены передние части обоих боковых экранов путем установки в верхних 2 и нижних коллекторах 4 перегородок 5. Питание экранов II ступени испарения осуществляется из двух выносных циклонов 6 через опускные трубы 7, соединенные с нижними коллекторами 4 экранов 3. Подпитка циклонов ведется из нижнего барабана 8 по трубам 9. Пароводяная смесь из труб экранов поступает в переднюю часть верхних коллекторов 2, откуда по трубам 10 направляется в выносные циклоны 6. После отделения воды пар отводится по трубам и в барабан 1, а вода идет в опускные трубы циклонов. Питание экранов ступени испарения происходит через трубы 12, приваренные к нижнему барабану и нижним коллекторам экранов. Пароводяная смесь из экранов этой ступени испарения отводится по трубам 13 в верхний барабан. Из-за небольшой высоты контуров у всех экранов обеих ступеней испарения имеются рециркуляционные трубы 14.
Питательными трубами кипятильного пучка 15 служат последние обогреваемые ряды. Пар отбирается через штуцер 16. Питательная вода поступает в барабан по трубам 17. Непрерывная продувка котла осуществляется только из циклонов; периодическая же - из верхнего и нижнего барабанов, сборных экранных коллекторов и из низа выносных циклонов.
Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех остальных котлов. Для снижения температуры уходящих газов в первой части пучка, за шестым рядом труб, устанавливаются шамотные перегородки, перекрывающие боковые коридоры.Конструкция котла ДКВР-20-13 в комбинации с газомазутной топкой показана на рис. 11.8.
Рис. II.8. Вертикально-водотрубный котел конструкции ДКВР-20-13 с топкой для газа и мазута.
Котлы серии Е-1/9 недавно разработанные МОЦКТИ самые маломощные из всех существующих типов вертикально-водотрубных котлов. Котлы паропроизводительностью 1 т/ч вырабатывают насыщенный пар с рабочим давлением 9 ата и предназначены для сжигания твердого топлива, мазута и газа. Котел состоит из двух барабанов (верхнего и нижнего), расположенных на одной вертикальной оси, конвективного пучка и топочного экрана, выполненных из труб одного и того же диаметра (51X2,5 мм). Расположение труб конвективного пакета коридорное с поперечным шагом 80 мм и продольным 94 мм; смывание труб газовым потоком поперечное. Для обеспечения надлежащих скоростей газового потока конвективный пучок разделен металлической перегородкой.
Топочный кран включен в циркуляционный контур котла посредством четырех боковых и одного фронтового коллектора. При сжигании твердого топлива котел оборудуется ручной колосниковой решеткой с опрокидными колосниками. При сжигании мазута используется ротационная форсунка. Котел поставляется в облегченной обмуровке с обшивкой в собранном виде.