Котельно-вспомогательное оборудование. Техническое задание «Устройство отбора проб уходящих газов котлов нгрэс Бункер дроби котла тгм 84 принцип работы

Котлоагрегат ТГМ-84 спроектирован по П-образной компоновке и состоит из топочной камеры, являющейся восходящим газоходом, и опускной конвективной шахты, разделенной на 2 газохода. Переходной горизонтальный газоход между топкой и конвективной шахтой практически отсутствуют. В верхней части топки и поворотной камере расположен ширмовый пароперегреватель. В конвективной шахте, разделенной на 2 газохода, размещены последовательно (по ходу газов) горизонтальный пароперегреватель и водяной экономайзер. За водяным экономайзером находится поворотная камера с золоприемными бункерами.

Два включенных параллельно регенеративных воздухоподогревателя установлены позади конвективной шахты.

Топочная камера имеет обычную призматическую форму с размерами между осями труб 6016*14080 мм и разделена двухсветным водяным экраном на две полутопки. Боковые и задняя стены топочной камеры экранированы испарительными трубами с диаметром 60*6 мм (сталь-20) с шагом 64 мм. Боковые экраны в нижней части имеют скаты к середине в нижней части под углом 15 к горизонтали и образуют «холодный» под.

Двухсветный экран состоит так же из труб диаметром 60*6 мм с шагом 64 мм и имеет окна, образованные разводкой труб, для выравнивания давления в полутопках. Экранная система с помощью тяг подвешена к металлоконструкциям потолочного перекрытия и имеет возможность при тепловом расширении свободно опускаться вниз.

Потолок топочной камеры выполнен горизонтальным и экранирован трубами потолочного пароперегревателя.

Топочная камера, оборудованная 18-ю мазутными горелками, которые расположены на фронтовой стене в три яруса. На котле установлен барабан внутренним диаметром 1800 мм. Длина цилиндрической части 16200 мм. В барабане котла организована сепарация промывка пара питательной водой.

Принципиальная схема пароперегревателей

Пароперегреватель котла ТГМ-84 по характеру восприятия тепла радиационно конвективный и состоит из следующих основных 3-х частей: радиационный, ширмовый или полурадиационный и конвективной.

Радиационная часть состоит из настенного и потолочного пароперегревателя.

Полурадиационный пароперегреватель состоит из 60 унифицированных ширм. Конвективный пароперегреватель горизонтального типа состоит из 2-х частей, размещенных в 2-х газоходах опускной шахты над водяным экономайзером.

На фронтовой стене топочной камеры установлен настенный пароперегреватель, выполненный в виде шести транспортабельных блоков из труб диаметром 42*55 (сталь 12*1МФ).

Выходная камера потолочного п/п состоит из 2-х сварных между собой коллекторов, образующих общую камеру, по одной на каждую полутопку. Выходная камера топочного п/п одна и состоит из 6-и сварных между собой коллекторов.

Входная и выходная камеры ширмового пароперегревателя расположены одна над другой и изготовлены из труб диаметром 133*13 мм.

Конвективный пароперегреватель выполнен по Z-образной схеме, т.е. пар заходит со стороны передней стенки. Каждый п/п состоит из 4-х однозаходных змеевиков.

К устройству для регулирования температуры перегрева пара относятся конденсационная установка и впрыскивающие пароохладители. Впрыскивающие пароохладители устанавливаются перед ширмовыми пароперегревателями в рассечке ширм и в рассечке конвективного пароперегревателя. При работе на газе работают все пароохладители, при работе на мазуте - только установленный в рассечке конвективного п/п.

Стальной змеевиковый водяной экономайзер состоит из 2-х частей, размещенных в левом и правых газоходах опускной конвективной шахты.

Каждая часть экономайзера состоит из 4-х пакетов по высоте. В каждом пакете два блока, в каждом блоке 56 или 54 четырехзаходних змеевика из труб диаметром 25*3,5 мм (сталь20). Змеевики расположены параллельно фронту котла в шахматном порядке с шагом 80 мм. Коллекторы экономайзера внесены наружу конвективной шахты.

На котле установлено 2 регенеративных вращающихся воздухоподогревателя РВП-54.

Составитель: М.В. КАЛМЫКОВ УДК 621.1 Конструкция и работа котла ТГМ-84: Метод. указ./ Самар. гос. техн. ун-т; Сост. М.В. Калмыков. Самара, 2006. 12 с. Рассмотрены основные технические характеристики, компоновка и описание конструкции котла ТГМ-84 и принципа его работы. Приведены рисунки компоновки котлоагрегата со вспомогательным оборудованием, общего вида котла и его узлов. Представлена схема пароводяного тракта котла и описание его работы. Методические указания предназначены для студентов специальности 140101 «Тепловые электрические станции». Ил. 4. Библиогр.: 3 назв. Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ 0 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА Котельные агрегаты ТГМ-84 предназначены для получения пара высокого давления при сжигании газообразного топлива или мазута и рассчитаны на следующие параметры: Номинальная паропроизводительность …………………………….. Рабочее давление в барабане ………………………………………… Рабочее давление пара за главной паровой задвижкой ……………. Температура перегретого пара ………………………………………. Температура питательной воды ……………………………………… Температура горячего воздуха а) при сжигании мазута …………………………………………. б) при сжигании газа ……………………………………………. 420 т/ч 155 ата 140 ата 550 °С 230 °С 268 °С 238 °С Котельный агрегат ТГМ-84 вертикально-водотрубный, однобарабанный, Побразной компоновки, с естественной циркуляцией. Состоит из топочной камеры, являющейся восходящим газоходом и опускной конвективной шахты (рис. 1). Топочная камера разделена двухсветным экраном. Нижняя часть каждого бокового экрана переходит в слегка наклонный подовый экран, нижние коллекторы которого прикреплены к коллекторам двухсветного экрана и совместно перемещаются при тепловых деформациях во время растопок и остановок котла. Наличие двухсветного экрана обеспечивает более интенсивное охлаждение топочных газов. Соответственно, тепловое напряжение топочного объема этого котла было выбрано значительно выше, чем в пылеугольных агрегатах, однако ниже, чем в других типоразмерах газомазутных котлов. Этим были облегчены условия работы труб двухсветного экрана, воспринимающих наибольшее количество тепла. В верхней части топки и в поворотной камере расположен полурадиационный ширмовый пароперегреватель. В конвективной шахте размещены горизонтальный конвективный пароперегреватель и водяной экономайзер. За водяным экономайзером имеется камера с приемными бункерами дробеочистки. Два включенных параллельно регенеративных воздухоподогревателя вращающегося типа РВП-54 установлены после конвективной шахты. Котел оборудован двумя дутьевыми вентиляторами типа ВДН-26-11 и двумя дымососами типа Д-21. Котел неоднократно подвергался реконструкции, в результате чего появилась модель ТГМ-84А, а затем ТГМ-84Б. В частности, были внедрены унифицированные ширмы и достигнуто более равномерное распределение пара между трубами. Был увеличен поперечный шаг труб в горизонтальных пакетах конвективной части паро- 1 перегревателя, благодаря чему уменьшилась вероятность ее загрязнения мазутной сажей. 2 0 Р и с. 1. Продольный и поперечный разрезы газомазутного котла ТГМ-84: 1 – топочная камера; 2 – горелки; 3 – барабан; 4 – ширмы; 5 – конвективный пароперегреватель; 6 – конденсационная установка; 7 – экономайзер; 11 – дробеуловитель; 12 – выносной сепарационный циклон Котлы первой модификации ТГМ-84 оборудовались 18 газомазутными горелками, размещенными в три ряда на фронтовой стене топочной камеры. В настоящее время устанавливают либо четыре, либо шесть горелок большей производительности, что упрощает обслуживание и ремонт котлов. ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА Топочная камера оборудована 6-ю газомазутными горелками, установленными в два яруса (в виде 2-х треугольников в ряд, вершинами вверх, на фронтовой стенке). Горелки нижнего яруса установлены на отметке 7200 мм, верхнего яруса на отметке 10200 мм. Горелки предназначены для раздельного сжигания газа и мазута, вихревые, однопоточные с центральной раздачей газа. Крайние горелки нижнего яруса развернуты в сторону оси полутопки на 12 градусов. Для улучшения перемешивания топлива с воздухом горелки имеют направляющие аппараты, проходя которые воздух закручивается. По оси горелок на котлах установлены мазутные форсунки с механическим распылом, длина ствола мазутной форсунки 2700 мм. Конструкция топки и компоновка горелок должна обеспечивать устойчивый процесс горения, его контроль, а также исключать возможность образования плохо вентилируемых зон. Газовые горелки должны устойчиво работать, без отрыва и проскока факела в диапазоне регулирования тепловой нагрузки котла. Применяемые на котлах газовые горелки должны быть аттестованы и иметь паспорта заводовизготовителей. ТОПОЧНАЯ КАМЕРА Призматическая камера разделена двухсветным экраном на две полутопки. Объем топочной камеры 1557 м3, тепловое напряжение топочного объема составляет 177000 ккал/м3ּчас. Боковые и задние стены камеры экранированы испарительными трубами диаметром 60×6 мм с шагом 64 мм. Боковые экраны в нижней части имеют скаты к середине топки с уклоном 15 градусов к горизонтали и образуют под. Во избежании расслоения пароводяной смеси в слабонаклонных к горизонтали трубах участки боковых экранов, образующих под, покрыты шамотным кирпичом и хромитовой массой. Экранная система с помощью тяг подвешена к металлоконструкциям потолочного перекрытия и имеет возможность при тепловом расширении свободно опускаться вниз. Трубы испарительных экранов сварены между собой прутом Д-10 мм с интервалом по высоте 4-5 мм. Для улучшения аэродинамики верхней части топочной камеры и защиты камер заднего экрана от радиации, трубы заднего экрана в верхней части образуют выступ в топку с вылетом 1,4 м. Выступ образован 70 % труб заднего экрана. 3 С целью уменьшения влияния неравномерного обогрева на циркуляцию, все экраны секционируются. Двухсветный и два боковых экрана имеют по три циркуляционных контура, задний – шесть. Котлы ТГМ-84 работают по двухступенчатой схеме испарения. В первую ступень испарения (чистый отсек) включены барабан, панели заднего, двухсветного экранов, 1-е и 2-е от фронта панели боковых экранов. Во вторую ступень испарения (солевой отсек) включены 4 выносных циклона (по два с каждой стороны) и третьи от фронта панели боковых экранов. К шести нижним камерам заднего экрана вода из барабана подводится по 18-ти водоопускным трубам, по три к каждому коллектору. Каждая из 6-ти панелей включает в себя 35 экранных труб. Верхние концы труб подключены к камерам, из которых пароводяная смесь поступает по 18-ти трубам в барабан. Двухсветный экран имеет окна, образованные разводкой труб для выравнивания давления в полутопках. К трем нижним камерам двухсветного экрана вода из барабана поступает по 12-ти водоопускным трубам (по 4 трубы на каждый коллектор). Крайние панели имеют по 32 экранные трубы, средняя – 29 труб. Верхние концы труб подключены к трем верхним камерам, из которых пароводяная смесь по 18ти трубам направляется в барабан. К четырем передним нижним коллекторам боковых экранов вода поступает из барабана по 8 водоопускным трубам. Каждая из этих панелей содержит по 31-й экранной трубе. Верхние концы экранных труб подключены к 4-м камерам, из которых пароводяная смесь попадает в барабан по 12-ти трубам. Нижние камеры солевых отсеков питаются от 4-х выносных циклонов по 4 водоопускным трубам (из каждого циклона по одной трубе). Панели солевых отсеков содержат по 31 экранной трубе. Верхние концы экранных труб подключены к камерам, из которых пароводяная смесь по 8 трубам поступает в 4 выносных циклона. БАРАБАН И СЕПАРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Барабан имеет внутренний диаметр 1,8 м, длину 18 м. Все барабаны изготовлены из листовой стали 16 ГНМ (марганце-никелемолибденовая сталь), толщина стенки 115 мм. Вес барабана около 96600 кг. Барабан котла предназначен для возможности создания естественной циркуляции воды в котле, очистки и сепарации пара, получаемого в экранных трубах. В барабане организована сепарация пароводяной смеси 1-й ступени испарения (сепарация 2-й ступени испарения выполнена на котлах в 4-х выносных циклонах), промывка всего пара осуществляется питательной водой с последующим улавливанием влаги из пара. Весь барабан является чистым отсеком. Пароводяная смесь из верхних коллекторов (кроме коллекторов солевых отсеков) поступает в барабан с двух сторон и попадает в специальный раздающий короб, из которого направляется в циклоны, где происходит первичное отделение пара от воды. В барабанах котлов установлено по 92 циклона – 46 левых и 46 правых. 4 На выходе пара из циклонов установлены горизонтальные пластинчатые сепараторы, Пар, пройдя их, поступает в барбатажно-промывочное устройство. Сюда же под промывочное устройство чистого отсека подведен пар из выносных циклонов, внутри которых также организована сепарация пароводяной смеси. Пар, пройдя барбатажно-промывочное устройство, поступает к дырчатому листу, где происходит одновременно сепарация пара и выравнивание потока. Пройдя дырчатый лист, пар по 32 пароотводящим трубам отводится к входным камерам настенного пароперегревателя и 8-ю трубами к конденсатной установке. Р и с. 2. Двухступенчатая схема испарения с выносными циклонами: 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 – пароотводящая труба из агрегата На барбатажно-промывочное устройство подается около 50 % питательной воды, а остальная часть ее через раздаточный коллектор сливается в барабан под уровень воды. Средний уровень воды в барабане на 200 мм ниже его геометрической оси. Допустимые колебания уровня в барабане 75 мм. Для выравнивания солесодержания в солевых отсеках котлов выполнен переброс двух водоопускных труб, таким образом, правый циклон питает левый нижний коллектор солевого отсека, а левый питает правый. 5 КОНСТРУКЦИЯ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ Поверхности нагрева пароперегревателя размещены в топочной камере, горизонтальном газоходе и опускной шахте. Схема пароперегревателя выполнена двухпоточной с многократным перемешиванием и перебросом пара по ширине котла, что позволяет выровнять тепловую разверку по отдельным змеевикам. По характеру восприятия тепла пароперегреватель условно делиться на две части: радиационную и конвективную. К радиационной части относится настенный пароперегреватель (НПП), первый ряд ширм (ШПП) и часть потолочного пароперегревателя (ППП), экранирующего потолок топочной камеры. К конвективной – второй ряд ширм, часть потолочного пароперегревателя и конвективный пароперегреватель (КПП). Радиационный настенный пароперегреватель Трубы НПП экранируют фронтовую стену топочной камеры. НПП состоит из шести панелей, две из них имеют по 48, а остальные по 49 труб, шаг между трубами – 46 мм. В каждой панели 22 трубы опускные, остальные подъемные. Входные и выходные коллекторы расположены в не обогреваемой зоне над топочной камерой, промежуточные коллекторы – в не обогреваемой зоне ниже топочной камеры. Верхние камеры при помощи тяг подвешены к металлоконструкциям потолочного перекрытия. Крепление труб осуществляется в 4 яруса по высоте и допускает вертикальное перемещение панелей. Потолочный пароперегреватель Потолочный пароперегреватель расположен над топкой и горизонтальным газоходом, состоит из 394 труб, размещенных с шагом 35 мм и соединенных входным и выходным коллекторами. Ширмовый пароперегреватель Ширмовый пароперегреватель состоит из двух рядов вертикальных ширм (по 30 ширм в каждом ряду), расположенных в верхней части топочной камеры и поворотном газоходе. Шаг между ширмами 455 мм. Ширма состоит из 23 змеевиков одинаковой длины и двух коллекторов (входного и выходного), установленных горизонтально в не обогреваемой зоне. Конвективный пароперегреватель Конвективный пароперегреватель горизонтального типа, состоит из левой и правой частей, размещенных в газоходе опускной шахты над водяным экономайзером. Каждая сторона в свою очередь делится на две прямоточные ступени. 6 ПАРОВОЙ ТРАКТ КОТЛА Насыщенный пар из барабана котла по 12-ти пароперепускным трубам поступает в верхние коллекторы НПП, из которых по средним трубам 6-ти панелей движется вниз и поступает в 6 нижних коллекторов, после чего поднимается вверх по крайним трубам 6 панелей к верхним коллекторам, из которых по 12-и необогреваемым трубам направляется во входные коллекторы потолочного пароперегревателя. Далее пар по всей ширине котла движется по потолочным трубам и поступает в выходные коллекторы пароперегревателя, расположенные у задней стенки конвективного газохода. Из этих коллекторов пар разделяется на два потока и направляется в камеры пароохладителей I ступени, а затем в камеры крайних ширм (7 левых и 7 правых), пройдя которые оба потока пара попадают в промежуточные пароохладители II ступени, левый и правый. В пароохладителях I и II ступени пар перебрасывается с левой стороны на правую и, наоборот, с целью уменьшения тепловой разверки, обуславливаемой газовым перекосом. Выйдя из промежуточных пароохладителей II впрыска, пар поступает в коллекторы средних ширм (8 левых и 8 правых), пройдя которые направляется во входные камеры КПП. Между верхними и нижними частями КПП установлены пароохладители III ступени. Далее перегретый пар по паропроводу направляется к турбинам. Р и с. 3. Схема пароперегревателя котла: 1 – барабан котла; 2 – радиационная двухходовая радиационная трубная панель (слева условно показаны верхние коллекторы, а справа – нижние); 3 – потолочная панель; 4 –впрыскивающий пароохладнтель; 5 – место впрыска воды в пар; 6 – крайние ширмы; 7 – средние ширмы; 8 – конвективные пакеты; 9 – выход пара из котла 7 КОНДЕНСАТНАЯ УСТАНОВКА И ВПРЫСКИВАЮЩИЕ ПАРООХЛАДИТЕЛИ Для получения собственного конденсата на котле установлены 2 конденсатные установки (по одной с каждой стороны) расположенные на потолочном перекрытии котла над конвективной частью. Они состоят из 2-х раздающих коллекторов, 4-х конденсаторов и конденсатосборника. Каждый конденсатор состоит из камеры Д426×36 мм. Охлаждающие поверхности конденсаторов образованы трубами, приваренными к трубной доске, которая делится на две части и образует водоотводящую и водоподводящую камеры. Насыщенный пар из барабана котла по 8-ми трубам направляется в четыре раздающих коллектора. От каждого коллектора пар отводится к двум конденсаторам трубами по 6 трубок к каждому конденсатору. Конденсация насыщенного пара, поступающего из барабана котла производится путем охлаждения его питательной водой. Питательная вода после подвесной системы подается в водоподводящую камеру, проходит через трубки конденсаторов и выходит в водоотводящую камеру и далее к водяному экономайзеру. Поступивший из барабана насыщенный пар заполняет паровое пространство между трубами, соприкасается с ними и конденсируется. Образовавшийся конденсат по 3-м трубам из каждого конденсатора поступает в два сборника, оттуда через регуляторы подается к пароохладителям I, II, III левого и правого впрысков. Впрыск конденсата происходит за счет напора слагающегося из перепада в трубе «Вентури» и падения давления в паровом тракте пароперегревателя от барабана до места впрыска. Конденсат впрыскивается в полость трубы "Вентури" через 24 отверстия диаметром 6 мм, расположенных по окружности в узком месте трубы. Труба «Вентури» при полной нагрузке на котле снижает давление пара за счет увеличения его скорости в месте впрыска на 4 кгс/см2. Максимальная производительность одного конденсатора при 100 % нагрузке и расчетных параметрах пара и питательной воды составляет 17,1 т/ч. ВОДЯНОЙ ЭКОНОМАЙЗЕР Стальной змеевиковый водяной экономайзер состоит из 2-х частей, размещенных соответственно в левой и правой части опускной шахты. Каждая часть экономайзера состоит из 4-х блоков: нижнего, 2-х средних и верхнего. По высоте между блоками сделаны проемы. Водяной экономайзер состоит из 110 пакетов змеевиков, расположенных параллельно фронту котла. Змеевики в блоках расположены в шахматном порядке с шагом 30 мм и 80 мм. Средние и верхние блоки устанавливаются на балки, расположенные в газоходе. Для защиты от газовой среды эти балки покрыты изоляцией, защищенной металлическими листами толщиной 3 мм от воздействия дробеструйной установки. Нижние блоки при помощи стоек подвешены к балкам. Стойки допускают возможность выема пакета змеевиков при ремонте. 8 Входные и выходные камеры водяного экономайзера расположены вне газоходов и кронштейнами крепится к каркасу котла. Охлаждение балок водяного экономайзера (температура балок при растопках и во время работы не должна быть больше 250 °С) осуществляется за счет подачи в них холодного воздуха с напора дутьевых вентиляторов, со сбросом воздуха во всасывающие короба дутьевых вентиляторов. ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ В котельной установлено два регенеративных воздухоподогревателя РВП-54. Регенеративный воздухоподогреватель РВП-54 представляет собой противоточный теплообменный аппарат, состоящий из вращающегося ротора, заключенного внутри неподвижного корпуса (рис. 4). Ротор состоит из обечайки диаметром 5590 мм и высотой 2250 мм, изготовленной из листовой стали толщиной 10 мм и ступицы диаметром 600 мм, а также соединяющих ступицу с обечайкой радиальных ребер, разделяющих ротор на 24 сектора. Каждый сектор разделен вертикальными листами на Р и с. 4. Конструктивная схема регенеративного воздухоподогревателя: 1 – короб; 2 – барабан; 3 – корпус; 4 – набивка; 5 – вал; 6 – подшипник; 7 – уплотнение; 8 – электродвигатель три части. В них укладываются секции нагревательных листов. По высоте секции устанавливаются в два ряда. Верхний ряд является горячей частью ротора, выполнен из дистанционирующих и гофрированных листов, толщиной 0,7 мм. Нижний ряд секций является холодной частью ротора и выполнен из дистанционирующих прямых листов, толщиной 1,2 мм. Набивка холодной части более подвержена коррозии и может быть легко заменена. Внутри ступицы ротора проходит пустотелый вал, имеющий в нижней части фланец, на который опирается ротор, ступица крепится к фланцу шпильками. РВП имеет две крышки – верхнюю и нижнюю, на них установлены уплотнительные плиты. 9 Процесс теплообмена осуществляется путем нагрева набивки ротора в газовом потоке и ее охлаждения в воздушном потоке. Последовательное перемещение нагретой набивки из газового потока в воздушный осуществляется за счет вращения ротора с частотой 2 оборота в минуту. В каждый момент времени из 24 секторов ротора 13 секторов включены в газовый тракт, 9 секторов - в воздушный тракт, два сектора выключены из работы и перекрываются уплотнительными плитами. В воздухоподогревателе осуществляется принцип противотока: воздух вводится со стороны выхода и отводится со стороны входа газов. Воздухоподогреватель рассчитан на подогрев воздуха от 30 до 280 °С при охлаждении газов от 331 °С до 151 °С при работе на мазуте. Преимуществом регенеративных воздухоподогревателей является их компактность и небольшая масса, основным недостатком – значительная перетечка воздуха с воздушной стороны в газовую (нормативный присос воздуха 0,2–0,25). КАРКАС КОТЛА Каркас котла состоит из стальных колонн, связанных горизонтальными балками, фермами и раскосами, и служит для восприятия нагрузок от веса барабана, всех поверхностей нагрева, конденсатной установки, обмуровки, изоляции и площадок обслуживания. Каркас котла изготавливается сварным из профильного проката и листовой стали. Колонны каркаса прикрепляются к подземному железобетонному фундаменту котла, основание (башмак) колонн заливают бетоном. ОБМУРОВКА Обмуровка топочной камеры состоит из огнеупорного бетона, совелитовых плит и уплотнительной магнезиальной обмазки. Толщина обмуровки 260 мм. Устанавливается она в виде щитов, которые крепятся к каркасу котла. Обмуровка потолка состоит из панелей, толщиной 280 мм, свободно лежащих на трубах пароперегревателя. Структура панелей: слой огнеупорного бетона толщиной 50 мм, слой термоизоляционного бетона толщиной 85 мм, три слоя совелитовых плит, общей толщиной 125 мм и слой уплотнительной магнезиальной обмазки, толщиной 20 мм, нанесенной на металлическую сетку. Обмуровка поворотной камеры и конвективной шахты крепятся на щитах, которые в свою очередь крепятся к каркасу котла. Общая толщина обмуровки поворотной камеры составляет 380 мм: огнеупорный бетон - 80 мм, термоизоляционный бетон - 135 мм и четыре слоя совелитовых плит по 40 мм. Обмуровка конвективного пароперегревателя состоит из одного слоя термоизоляционного бетона толщиной 155 мм, слоя огнеупорного бетона – 80 мм и четырех слоев совелитовых плит – 165 мм. Между плитами находится слой совелитовой мас10 тики толщиной 2÷2,5 мм. Обмуровка водяного экономайзера толщиной 260 мм, состоит из огнеупорного и термоизоляционного бетона и трех слоев совелитовых плит. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ Эксплуатация котельных агрегатов должна производиться в соответствии с действующими «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», утвержденными Ростехнадзором и «Техническими требованиями по взрывобезопасности котельных установок, работающих на мазуте и природном газе», а также действующими «Правилами техники безопасности при обслуживании теплосилового оборудования электростанций». Библиографический список 1. Инструкция по эксплуатации энергетического котла ТГМ-84 ТЭЦ ВАЗа. 2. Мейкляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. М.: Энергия, 1978. 3. Ковалев А.П., Лелеев Н.С., Виленский Т.В. Парогенераторы: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 11 Конструкция и работа котла ТГМ-84 Составитель КАЛМЫКОВ Максим Витальевич Редактор Н.В. В е р ш и н и н а Технический редактор Г.Н. Ш а н ь к о в а Подписано в печать 20.06.06. Формат 60×84 1/12. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.п.л. 1,39. Усл.кр.-отт. 1,39. Уч.-изд. л. 1,25 Тираж 100. С. – 171. ________________________________________________________________________________________________________ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» 432100. г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус 12

INFLUENCE OF STEAM LOAD OF RADIATION PROPERTIES OF THE TORCH IN THE BOILER FIRE CHAMBER

Mikhail Taimarov

dr. sci. tech., professor of the Kazan state energetic university,

Rais Sungatullin

high teacher of the Kazan state energetic university,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается тепловой поток от факела при сжигании природного газа в котле ТГМ-84А (станционный № 4) Нижнекамской ТЭЦ-1 (НкТЭЦ-1) для различных режимных условий с целью определения условий, при которых обмуровка заднего экрана наименее подвержена термическому разрушению.

ABSTRACT

In this operation the heat flux from a torch in case of combustion of natural gas in the boiler TGM-84A (station № 4) of Nizhnekamsk TETc-1 (NkTETs-1) for different regime conditions for the purpose of determination of conditions under which the brickwork envelope of the back screen is least subject to thermal corrupting is considered.

Ключевые слова: паровые котлы, тепловые потоки, параметры крутки воздуха.

Keywords: boilers, heat fluxes, air twisting parameters.

Введение.

Котел ТГМ-84А широко распространенный газомазутный котел имеет сравнительно небольшие габариты. Его топочная камера разделена двухсветным экраном. Нижняя часть каждого бокового экрана перехо­дит в слегка наклонный подовый экран, нижние коллекторы которого прикреплены к коллекторам двухсветного экрана и совместно переме­щаются при тепловых деформациях во время растопок и остановок котла. Наклонные трубы пода защищены от излучения факела слоем огне­упорного кирпича и хромитовой массы. Наличие двухсветного экрана обес­печивает интенсивное охлаждение топочных газов.

В верхней части топки трубы заднего экрана отогнуты внутрь топочной камеры, образуя порог с вылетом 1400 мм. Этим обеспечивается омывание ширм и их защита от прямого излучения факела. Десять труб каждой панели –прямые, выступа в топку не имеют и яв­ляются несущими. Выше порога располагаются ширмы, которые являются частью пароперегревателя и предназначены для охлаждения продуктов сго­рания и перегрева пара. Наличие двухсветного экрана по замыслу конструкторов должно обеспечивать более интенсивное охлаждение топочных газов, чем в близком по производительности газомазутном котле ТГМ-96Б. Однако площадь экранной поверхности нагрева имеет значительный запас, который практически выше необходимого для номинальной работы котла.

Базовая модель ТГМ-84 неоднократно подвергалась реконструкции, в результате чего, как указано выше, появилась модель ТГМ-84А (с 4 горелками), а затем ТГМ-84Б. (6 горелками). Котлы первой модификации ТГМ-84 оборудовались 18-ю газомазутными горелками, размещенными в три ряда на фронтовой стене топочной камеры. В настоящее время устанавливают либо четыре, либо шесть горелок большей производительности.

Топочная камера котла ТГМ-84А оборудована четырьмя газомазутными горелками ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ с единичной мощностью 79 МВт, установленными в два яруса в ряд вершинами на фронтовой стене. Горелки нижнего яруса (2 шт.) установлены на отметке 7200 мм, верхнего яруса (2 шт.) – на отметке 10200 мм. Горелки предназначены для раздельного сжигания газа и мазута. Производительность горелки на газе 5200 нм 3 /час. Растопка котла на паромеханических форсунках. Для регулирования температуры перегретого пара установлены 3 ступени впрыска собственного конденсата.

Горелка ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ вихревая двухпоточная по горячему воздуху и состоит из корпуса, 2-х секций аксиального (центрального) завихрителя и 1-ой секции тангенциального (периферийного) завихрителя воздуха, центральной установочной трубы для мазутной форсунки и запальника, газораздающих труб. Основные расчетные (проектные) технические характеристики горелки ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Основные расчетные (проектные) технические характеристики горелки ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ :

Характеристика направлений крутки воздуха в горелках ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ приведена на рис. 1. Схема механизма крутки приведена на рис. 2. Схема расположения газовыпускных труб в горелках приведена на рис. 3.

Рисунок 1. Схема нумерации горелок, круток воздуха в горелках и расположения горелок ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ на фронтальной стене топки котлов ТГМ-84А № 4,5 НкТЭЦ-1

Рисунок 2. Схема механизма осуществления крутки воздуха в горелках ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ котлов ТГМ-84А НкТЭЦ-1

Короб горячего воздуха в горелке разделяется на два потока. Во внутреннем канале установлен аксиальный закручивающий аппарат, а в периферийном тангенциальном канале установлен регулируемый тангенциальный завихритель.

Рисунок 3. Схема расположения газовыпускных труб в горелках ХФ-ЦЛБ-ВТИ-ТКЗ котлов ТГМ-84А НкТЭЦ-1

Во время экспериментов сжигался Уренгойский газ с теплотой сгорания 8015 ккал/м 3 . Методика экспериментального исследования базируется на использовании бесконтактного способа измерения падающих тепловых потоков от факела . В экспериментах величина падающего от факела на экраны теплового потока q пад измерялась отградуированным в лабораторных условиях радиометром .

Измерения несветящихся продуктов сгорания в топках котлов проводилось бесконтактным способом при помощи радиационного пирометра типа РАПИР, которые показывали радиационную температуру. Погрешность измерения действительной температуры несветящихся продуктов на выходе их из топки при 1100°С радиационным методом для градуировки РК-15 с материалом линзы из кварца оценивается ± 1,36 % .

В общем виде выражение для локальной величины падающего от факела на экраны теплового потока q пад может быть представлено в виде зависимости от реальной температуры факела Т ф в топочной камере и степени черноты факела α ф, согласно закона Стефана-Больцмана:

q пад = 5,67 ´ 10 -8 α ф Т ф 4 , Вт/м 2 ,

где: Т ф – температура продуктов горения в факеле, К. Яркостная степень черноты факела α λ​ф =0,8 взята согласно рекомендациям .

График зависимости по влиянию паровой нагрузки на радиационные свойства факела приведен на рис. 4. Измерения проведены на отметке высоты 5,5 м через лючки № 1 и № 2 левого бокового экрана. Из графика видно, что с увеличением паровой нагрузки котла наблюдается очень сильный рост значений падающих тепловых потоков от факела в области заднего экрана. При измерениях через лючок расположенный ближе к фронтальной стенке также наблюдается рост значений, падающих от факела на экраны тепловых потоков с увеличением нагрузки. Однако, в сравнении с тепловыми потоками у заднего экрана, по абсолютной величине тепловые потоки в области фронтального экрана для больших нагрузок в среднем ниже в 2 … 2,5 раза.

Рисунок 4. Распределение падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки 1, 2 1-го яруса на отметке 5,5 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З (расстояние между лючками 1 и 2 равно 6,0 м при общей глубине топки 7,4 м):

На рис. 5 приведены графики распределения падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки № 6 и № 7 2-го яруса на отметке 9,9 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З в сравнении с результирующими тепловых потоков по измерениям через лючки № 1 и № 2 первого яруса.

Рисунок 5. Распределение падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки № 6 и № 7 2-го яруса на отм. 9,9 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А №4 НКТЭЦ при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З в сравнении с результирующими тепловых потоков по измерениям через лючки № 1 и № 2 первого яруса (расстояние между лючками 6 и 7 равно 5,5 м при общей глубине топки 7,4 м):

Обозначения положения воздухозакручивателей в горелках, принятые в данной работе:

З – максимальная крутка, О – крутка отсутствует, воздух идет без крутки.

Индекс ц – центральная крутка, индекс п – периферийная основная крутка.

Отсутствие индекса означает одинаковое положение лопаток для центральной и периферийной крутки (или обе крутки в положении О или обе крутки в положении З).

Из рис. 5 видно, что наиболее высокие значения тепловых потоков от факела на экранные поверхности нагрева имеют место по измерениям через лючок № 6 второго яруса ближний к задней стенке топки на отметке 9,9 м. На отметке 9,9 м по измерениям через лючок № 6 рост тепловых потоков от факела происходит со скоростью 2 кВт/м 2 на каждые 10 т/час увеличения паровой нагрузки, в то время как для горелки № 1 первого яруса на отметке 5,5 м рост тепловых потоков от факела на задний экран происходит со скоростью 8 кВт/м 2 на каждые 10 т/час увеличения паровой нагрузки.

Рост тепловых потоков, падающих от факела на задний экран по измерениям через лючок № 1 на отметке 5,5 м первого яруса, при увеличении нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ для условий максимальной крутки воздуха в горелках происходит в 4 раза быстрее по сравнению с ростом тепловых потоков около заднего экрана на отметке 9,9 м.

Максимум плотности теплового излучения от факела на задний экран по измерениям через лючок № 6 на отметке 9,9 м даже при максимальной паропроизводительности котла ТГМ-84А №4 НКТЭЦ-1 420 т/час для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) в среднем на 23 % выше по сравнению со значением плотности излучения от факела у заднего экрана на уровне отметки 5,5 м по измерениям через лючок № 1.

Результирующая тепловых потоков, полученная по измерениям на отметке 9,9 м через лючок № 7 второго яруса (ближний к фронтальному экрану), при росте паровой нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ от 230 т/час до 420 т/час для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) на каждые 10 т/час возрастает на 2 кВт/м 2 , т. е. как и в вышеупомянутом случае по измерениям через лючок № 6 ближний к заднему экрану на отметке 9,9 м.

Рост значений падающих тепловых потоков по измерениям через лючок № 7 второго яруса на отметке 9,9 м происходит с увеличением паровой нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ от 230 т/час до 420 т/час на каждые 10 т/час со скоростью 4,7 кВт/м 2 , т. е. в 2,35 раза медленнее в сравнении с ростом падающих от факела тепловых потоков по измерениям через лючок № 2 на отметке 5,5 м.

Измерения падающих от факела тепловых потоков через лючок № 7 на отметке 9,9 м при значениях паровой нагрузки котла 420 т/час практически совпадают со значениями, полученным при измерениях через лючок № 2 на отметке 5,5 м для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ.

Выводы.

1.Влияние на величину тепловых потоков от факела изменения аксиальной (центральной) крутки воздуха в горелках, по сравнению с изменением тангенциальной крутки воздуха в горелках, невелико и заметнее проявляется на отметке 5,5 м по сечению 2.

2.Наибольшие измеренные потоки имели место при отсутствии тангенциальной (периферийной) крутки воздуха в горелках и составляли 362,7 кВт/м 2 по измерениям через лючок № 6 на отметке 9,9 м при нагрузке 400 т/час. Значения тепловых потоков от факела в диапазоне 360 … 400 кВт/м 2 являются опасными при работе топки с режимом прямого наброса факела на стенку топки с огневой стороны из-за постепенного разрушения внутренней обмуровки.

Список литературы:

1. Гаррисон Т.Р. Радиационная пирометрия. – М.: Мир, 1964 г., 248 с.
2. Гордов А.Н. Основы пирометрии – М.: Металлургия, 1964 г. 471 с.
3. Таймаров М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы». Учебное пособие Казань, КГЭУ 2002 г., 144 с.
4. Таймаров М.А. Исследование эффективности объектов энергетического хозяйства. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. 110 с.
5. Таймаров М.А. Практические занятия на ТЭЦ. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003., 90 с.
6. Тепловые приемники излучения. Труды 1-ого Всесоюзного симпозиума. Киев, Наукова думка, 1967. 310 с.
7. Шубин Е.П., Ливин Б.И. Проектирование теплоподготовительных установок ТЭЦ и котельных – М.: Энергия, 1980 г. 494 с.
8. Trasition Metal Pyrite Dichaicogenides: High-Pressure Synthesis and Correlation of Properties / T.A. Bither, R.I. Bouchard, W.H. Cloud et el. // Inorg. Chem. – 1968. – V. 7. – P. 2208–2220.