Краткое описание котла типа ДКВР

1. Краткое описание котла типа ДКВР.

         ДКВР – двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насыщенного пара.

      Расположение  барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.

      Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентации, т.е. увеличение паропроизводительности идет за счет их развития в длину и ширину при сохранении высоты.

      Котлы выпускаются Бийским котельным  заводом производительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т./ч. С избыточным давлением  пара на выходе из котла (для котлов с пароперегревателем – давление пара за перегревателем) 1,3 МПа и  некоторые типы котлов с давлением 2,3 и 3,9 МПа. Перегрев пара у котлов с давлением 1,3 МПа до 250˚C, с давлением 2,3 МПа – до 370˚C, с давлением 3,9 МПа – до 440˚C.

      Котлы применяются при работе на твердом, жидком и газообразном топливе. Вид  используемого топлива диктует особенности компоновочных решений котла.

      Газомазутные  котлы типа ДКВР имеют камерную топку.

      Котлы паропроизводительностью 2.5; 4; 6,5 т/ч  выполняются с удлиненным верхним  барабаном, 10 т/ч – с удлиненным и коротким верхним барабаном, 20 т/ч – с коротким верхним барабаном.

      Газомазутные  котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5 т/ч с избыточным давлением 1,3 МПа выпускаются с  низкой компоновкой в тяжелой  и облегченной обмуровке, котлы  ДКВР – 10 т/ч – с высокой компоновкой в тяжелой обмуровке и с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, ДКВР–20 т/ч – с высокой компоновкой и облегченной обмуровкой.

      Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с удлиненным барабаном поставляются в полностью  собранном виде без обмуровки.

      Котлы ДКВР 10 и 20 т/ч с коротким барабаном поставляются 3 блоками: передний топочный блок, задний топочный блок, блок конвективного пучка. Котлы с облегченной обмуровкой могут поставляться вместе с обмуровкой .

      Котлы с удлиненным верхним барабаном  имеют одну ступень испарения, с  коротким верхним барабаном – две ступени испарения.

      Схема котла ДКВР с длинным верхним  барабаном приведена на рисунке 1, с коротким  - на рисунке 2.

     Конструктивная  схема котлов ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с длинным верхним барабаном одинакова (рис 3).

        Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; т/ч в топке имеют два боковых экрана – фронтового и заднего экранов у них нет. Котлы паропроизводительностью 10 и 20 т/ч имеют 4 экрана: фронтовой, задний и два боковых. Боковые экраны одинаковые. Фронтовой экран отличается от заднего меньшим количеством труб (часть стены занята горелками) и схема питания. Задний экран установлен перед шамотной перегородкой.

        Трубы боковых экранов завальцованы в  верхнем барабане. Нижние концы труб баковых экранов приварены к  нижним коллекторам (камерам), которые  расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного контура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной не обогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец – перепускной (соединительный) трубой с нижним барабаном.

     Вода  поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема  питания боковых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем барабане и повышает кратность циркуляции. 

  Рис. 1

  Схема парового котла типа ДКВР с длинным  верхним барабаном.

  1-продувочный  вентиль; 2-предохранительный  клапан; 3-водоуказательное стекло;

4-регулятор  питания; 5-вентиль  ввода химикатов; 6-обратный  клапан; 7-вентиль  насыщенного пара; 8-верхний  барабан; 9-обдувочная  линия; 10-вентиль перегретого пара; 11-спускной вентиль; 12-пароперегреватель; 13-вентили для спуска воды из котла; 14-нижний барабан; 15-кипятильные трубы; 16-экранный коллектор; 17-экранная труба; 18-водоопускная труба.

  Рис. 2

  Паровой котел типа ДКВР с  коротким верхним  барабаном

        1-нижний  экранный коллектор; 2-потолочные  экранные трубы; 3-верхний  экранный коллектор; 4-выносной циклон; 5-пароперепускная труба; 6-верхний барабан; 7-кипятильные трубы; 8-нижний барабан. 
 
 
 

Рис 3

Конструктивная  схема котла ДКВР – 6,5 с газомазутной топкой. 
 
 
 
 

     Верхние концы труб заднего и бокового экранов завальцованы в верхний барабан, а нижние – в коллекторы. Фронтовой экран получает воду из верхнего барабана по отдельной не обогреваемой трубе, а задний экран – по перепускной трубе из нижнего барабана.

      Циркуляция  в кипятильных трубах конвективного  пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние, в следствии чего в задних трубах, расположенных на выходе из котла, вода идет не вверх, а вниз.

      Камера  догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, в следствие чего первый ряд конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания.

      Внутри  конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разделяющая его на 1 и 2 газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стенке.

      В котлах с перегревом пара пароперегреватель  устанавливается в первом газоходе после 2 – 3 ряда кипятильных труб (вместо части кипятильных труб).

      Питательная вода подается в верхний барабан  и в его водяном пространстве распределяется по перфорированной  трубе.

      Барабан оборудован устройствами для непрерывной  продувки, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами и  сепарационными устройствами, состоящими из жалюзи и дырчатых листов.

      Нижний  барабан является шламоотстойником и из него по перфорированной трубе производится периодическая продувка. В нижнем барабане устанавливается труба для прогрева котла паром при растопке.

      Газомазутные  блочные котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 с коротким верхним барабаном (рис.2 и рис.4) имеют особенности по сравнению с вышеописанными котлами.

      В этих котлах применяется двух ступенчатая  схема испарения. Первая ступень  испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, боковые экраны заднего топочного блока. Баковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа.

      Верхние и нижние концы топочных экранов  приварены к коллекторам (камерам), что обеспечивает разбивку на блоки, но увеличивает сопротивление циркуляционного контура. Для увеличения скорости циркуляции в контур введены не обогреваемые рециркуляционные трубы.

      Трубы боковых экранов котла закрывают  потолок топочной камеры. Нижние концы  боковых экранных труб приварены  к нижним коллекторам, т.е. трубы правого экрана приварены к правому коллектору, а трубы левого экрана – к левому коллектору.

      Верхние концы экранных труб соединены с  коллекторами иначе. Конец первой трубы правого экрана приварен к правому коллектору, а все остальные трубы приварены к левому коллектору. Таким же образом расположены концы экранных труб левого ряда, благодаря чему на потолке они образуют потолочный экран (рис 5).

      Фронтовой и задний экраны закрывают часть  фронтовой и задней стенки топки.

      На  наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания.

      Блок  конвективного пучка котла ДКВР-20 включает верхний и нижний барабаны одинакового размера и пучок кипятильных труб пролетного типа с коридорами по краям, как у котлов производительностью 2,5;4;6,5;10 т/ч. Вторая часть конвективного пучка коридоров не имеет. Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех остальных котлов типа ДКВР. 
 
 
 

Рис 4

Котел ДКВР-20-13

1-газомазутная  горелка; 2-боковые  экраны; 3-выносной  циклон; 4-короб взрывного  предохранительного  клапана; 5-задний  топочный блок; 6-конвективная  поверхность нагрева  (конвективный блок); 7-изоляция  верхнего барабана; 8-нижний  барабан; 9-задний  экран. 

      Для улучшения омывания газами первой части  пучка за 6 рядом труб должны быть установлены диафрагмы из шамотного  кирпича, перекрывающие боковые  коридоры. При отсутствии диафрагм температура за котлом может повыситься до 500˚C.

      Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17, откуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8. Из циклонов по опускным трубам 26 вода подается к нижним коллекторам (камерам) 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры 10 этих экранов, откуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны (их 2) соединены между собой перепускной трубой 25.

      Экраны  первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры 20 боковых экранов 22 вода поступает по соединительным трубам 30, в нижнюю камеру 19 по другим соединительным трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана – вода поступает в нижнюю камеру 3 по перепускным трубам 27. 
 
 
 
 
 

Рис 5

Общая схема циркуляции котла ДКВР-10 с  укороченным верхним 

барабаном с низкой компоновкой

      1-верхний  барабан; 2-верхние коллекторы боковых  экранов; 3-боковые экраны; 4-нижние  коллекторы боковых экранов; 5-перегородка  коллекторов 2 и 4; 6-выносные циклоны; 7-опускные трубы; 8-нижний барабан; 9-труба подпитки циклонов из нижнего барабана; 10-трубы, соединяющие переднюю часть коллекторов 2 с выносными циклонами 6; 11-трубы отвода пара из циклона 6 в верхний барабан 1; 12-трубы питания экранов первой ступени испарения; 13-трубы отвода пароводяной смеси экранов первой ступени испарения в верхний барабан 1; 14-рециркуляционные трубы; 15-кипятильный пучок; 16-штуцер отбора пара; 17-труба питательной воды. 

Рис 6

Схема циркуляции котла  ДКВР-20 
 
 
 
 
 
 
 
 

Продолжение рис 6

Схема циркуляции котла  ДКВР-20 

      1-вторая  ступень испарения: 2-фронтовой экран; 3-камера; 4-непрерывная продувка; 5-рециркуляционные  трубы: 6-перепускная труба из  верхнего коллектора в барабан; 7,10,11-верхние камеры; 8-выносные циклоны; 9-перепускные трубы из верхней камеры в выносной циклон; 12-перепускные трубы из выносного циклона в барабан; 13-патрубок отвода пара; 14-сепарационнное устройство; 15-питательные линии; 16-верхний барабан; 17-нижний барабан; 18-конвективный пучок; 19,20,23,24-нижние камеры; 21-подпиточные трубы; 22-боковые экраны; 25-перепускная труба; 26-опускные трубы; 27,29,30,31-перепускные трубы; 28-пароотводящие трубы. 
 
 
 
 
 

      Пароводяная смесь отводится в верхний  барабан из верхних камер 10 боковых экранов 1 ступени испарения по пароотводящим трубам 28, из верхней камеры 11 заднего экрана – трубами 29, из верхней камеры 7 фронтового экрана трубами 6. Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы 5.

      В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.

      В водяном объеме верхнего барабана установлен корытообразный направляющий щит. Для изменения направления движения потока пароводяной смеси, выходящей из промежутка между стенками барабана и направляющим щитом, над верхними кромками направляющего щита установлены продольные отбойные козырьки.

     Особенностью  конструкции котлов с двухступенчатым  испарением является то, что водяной объем контуров второй ступени испарения составляет 11 % водяного объема котла, а их паропроизводительность 25-35 %. Это связано с тем, что при возможных нарушениях режима работы котла уровень воды во второй ступени испарения снижается значительно быстрее, чем в первой.

      В начале конвективного пучка у котлов с перегревом пара (после 2-3 ряда) расположены змеевики вертикального пароперегревателя, подвешенные к верхнему барабану с одной или двух сторон. Температура перегретого пара во всех котлах типа ДКВР не регулируется.

      Все котлы типа ДКВР унифицированы и имеют одинаковый диаметр верхнего и нижнего барабанов, экранных и кипятильных труб, одинаковые шаги труб боковых экранов, фронтового и заднего экранов, труб конвективного пучка. 
 
 
 
 
 

2 Объем и энтальпии  воздуха и продуктов  сгорания. 

      2.1 Состав и теплота сгорания топлива. 
 
 

Расчетные характеристики газообразного топлива.

     2.2 Присосы воздуха  и коэффициенты  избытка воздуха  по отдельным газоходам. 
 

      Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки  для газовых котлов небольшой производительности принять в пределах α_т=1.05-1.1.

     Все котлы типа ДКВР имеют один конвективный пучок.

      Присосы в газоходах за котлом оценить  по ориентировочной длине газохода, которую принять для котлов типа ДКВР -5 м. 
 
 

Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла.

Избытки воздуха и присосы по газоходам  котла. 
 
 

      Коэффициент избытка воздуха в сечении  за поверхностью нагрева α^” газового тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке α_т с присосами в газоходах котла Δα, расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева. 
 
 
 
 

      Например:

      α_т = α^”_т = α^ср_т= α^’_{к.п. I},

      α” _к.п.I = α_т + Δα_к.п.I = α^’_к.п.I + Δα_к.п.I,

      α” _{к.п.I I} = α_т + Δα_к.п.I + Δα_{к.п.I I} = α^’_к.п.I + Δα_{к.п.I I}   и т.д. 

      Коэффициент избытка воздуха на выходе из поверхности α^” является коэффициентом избытка воздуха на входе в следующую поверхность нагрева α^’.

      Средний избыток воздуха в газоходе котла: 

      α^ср_{к.п. I} = , 

      α^ср_{к.п. I I} = и т.д. 
 

      2.3 Объемы воздуха  и продуктов сгорания. 

      Объемы  воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м³ газообразного топлива при нормативных условиях (0˚C и 101,3 кПа).

           Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (α=1) принимаются по таблице XIII Приложения(см. методические указания к курсовому проекту) и заносятся в таблицу. 
 

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

     Объемы  газов при полном сгорании топлива  и α > 1определяются для каждого  газохода по формулам, приведенным в таблице. Данные расчетов заносятся в эту же таблицу.

     Пояснения к таблице:

     Коэффициент избытка воздуха α = α_ср для каждого газохода принимается по таблице;

      , = , , берутся из таблицы, м³/м³;

      – объем водяных паров при α > 1, м³/кг;

      – объем дымовых газов при  α > 1 м³/кг;

      – объемная доля водяных паров; 
 
 
 
 
 

      – объемная доля трехатомных газов;

       r_п – объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

      – масса дымовых газов, кг/м³;

      = , кг/м³ ,

     где = - плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м³; принимается по таблице;

      = 10 г/м³ – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа. 
 
 

     2.4 Энтальпии воздуха  и продуктов сгорания. 
 

           Энтальпии воздуха  и продуктов сгорания считаются  для каждого значения коэффициента избытка воздуха α в области, перекрывающей ожидаемый диапазон температур в газоходе. 
 

Энтальпии 1м³воздуха и продуктов сгорания 

Пояснение к таблице:

Данные для расчета принимаются из таблиц.

Энтальпия газов  при коэффициенте избытка воздуха  и температуре °C,

, кДж/м³.

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре t, °C

, кДж/м³. 
 
 
 
 

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при α >1 ( I-ϧ таблица)