Парокотельная установка судна

Н_л = Н^э_л + Н^п_л = (l_э + l_п)L_т

Н_л = (4,24 + 3,93)2,6 = 21,24 м²

Полная площадь поверхности стен топки:

F_ст = H_л + 2F_т,

где F_т = 9,57 м² - площадь поперечного сечения топки.

F_ст = 21,24 + 29,57 = 40,38 м²

Степень экранирования топки:

= Н_л / F_ст (1.43)

= 21,24/40,38 = 0,526

Эффективная толщина излучающего слоя:

s = 3,6V_т / F_ст (1.44)

s = 3,624,9/40,38 = 2,22 м.

Теплоемкость при t_г.в = 150 C:

сухого воздуха 1,303 кДж/кг

водяных паров 1,505 кДж/кг

Энтальпия газов (продуктов сгорания) при адиабатной температуре:

I_a = Q^Р_Р(1 - q₃) + I_х.в

I

_a = 39645(1 - 0,005) + 682 = 40129 кДж/кг

Адиабатная температура газов (диаграмма I_г - ) _а = 2050 С,

Т_а = _а + 273 = = 2050 + 273 = 2253 К

Температуру газов на выходе из топки принимаем '_т = 1300 С,

Т'_т = '_т + 273 = 1300 + 273 = 1573 К

Энтальпия газов на выходе из топки (диаграмма I_г - ) I'_т = 25163 кДж/кг.

Средняя суммарная теплоемкость газов:

(V_c)_i = (I_a - I_т)/( _а- _т)

(V_c)_i = (40129 - 25163)/(2050 - 1300) = 22,01 кДж/(кгК)

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, 1/(мМПа):

K_c = 0,3(2 - )(1,6Т_т/1000 - 0,5)C^Р/Н^Р

K_c = 0,3(2 - 1,1)(1,61573/1000 - 0,5)84,7/10,6 = 4,35 1/(мМПа)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, 1/(мМПа):

,

где r_п - суммарная объемная доля трехатомных газов:

р -- давление в топке, МПа, для котлов с вентиляторным дутьем p = 0,1 МПа; s -- эффективная толщина излучающего слоя, s = 2,22 м.

=1,434/12,21 = 0,117

=1,538/12,21 = 0,126

r_п = 0,117 + 0,126 = 0,243

Энтальпия газов на выходе из топки (диаграмма I_г - ) I_т = 24686 кДж/кг.

Тепловая мощность лучевоспринимающей поверхности нагрева топки, кВт:

Q_л = (I_a - I_т)B

Q_л = 0,99(40129 - 224686)0,566 = 8653 кВт

12. Разработка энергосберегающей технологии сжигания топлива в котле ДКВР

Котёл ДКВР - двухбарабанный, вертикально-водотрубный с экранированной топочной камерой и развитым кипятильным пучком труб.

Топочная камера котла разделена кирпичной стенкой на собственно топку и камеру догорания, которая позволяет повысить К.П.Д. котла за счёт снижения химического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные.

Установкой одной шамотной перегородки, отделяющей камеру догорания от пучка, и одной чугунной перегородки, образующей два газохода, в пучках создаётся горизонтальный разворот газов при поперечном омывании труб.

Барабаны котла ДКВР на давление 1,3 МПа изготовляются из стали 16 ГС ГОСТ 5520 - 69 и имеют внутренний диаметр 1000 мм при толщине 13 мм.

Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для чистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы.

В котлах ДКВР низший допускаемый уровень воды находится несколько ниже верхней точки поверхности соприкосновения неизолированной стенки барабана с горячими газами.

«Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» утвержденными Госгортехнадзором СССР в 1966 году, допускается указанное отступление "при условии надежного охлаждения стенок с внутренней стороны пароводяной смесью, что должно быть подтверждено данными измерения температуры стенок барабана».

В котлах ДКВР при шаге экранных труб 80 мм стенки верхнего барабана хорошо охлаждаются потоками пароводяной смеси, выходящими из труб боковых экранов и крайних труб кипятильного пучка, что было подтверждено специальными исследованиями температуры стенки барабана при различном снижении уровня воды, а также многолетней практикой эксплуатации нескольких тысяч котлов ДКВР.

На нижней образующей верхнего барабана при расположении его в топочной камере установлены контрольные легкоплавкие пробки. Они предназначены для предупреждения кочегара об отсутствии воды в барабане и увеличении температуры его стенок. Действие пробок основано на том, что при повышении температуры стенки барабана выше 290 - 300^оС легкоплавкий сплав, которым залита пробка, начинает плавиться, и шум пароводяной струи, выходящей через пробку, является сигналом для немедленной остановки котла.

При работе котлов ДКВР с длинным барабаном на газе и мазуте, когда допускается повышение их производительности, часть верхнего барабана, расположенная в топочной камере и камера догорания должна быть изолирована.

В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба, труба для ввода фосфатов, в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане устанавливаются два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня.

У котлов с длинным барабаном они присоединяются к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном - к переднему днищу.

Из переднего днища верхнего барабана отводятся импульсные трубки к регулятору питания.

Экраны и кипятильные пучки котла выполняются из стальных бесшовных труб Ш51Х2,5 миллиметра.

При компоновке с топкой Померанцева у котла ДКВР появляется дополнительный фронтовой экран, служащий зажимающей решеткой.

Боковые экраны у котла ДКВР имеют шаг 80 мм; шаг задних и фронтовых экранов равен 80 - 130 мм.

В котле с длинным верхним барабаном трубы экранов привариваются к нижним камерам и развальцовываются в верхнем барабане.

Все экранные трубы имеют радиус гиба 400 мм, что позволяет чистить их шарошкой. Шарошки заводятся в трубы из верхнего барабана или через лючки на верхних камерах экранов.

Опускные и пароотводящие трубы привариваются и к камерам и к барабанам (или к штуцерам на барабанах). При питании экранов из нижнего барабана для предотвращения попадания в них шлама концы опускных труб через насадки выведены в верхнюю часть барабана.

Для удаления отложений шлама и грязи в котлах с длинным верхним барабаном имеются торцовые лючки на нижних камерах экранов, а в котлах с коротким барабаном - боковые лючки. В нижних камерах экранов сделаны штуцеры для продувки.

Пучки котла выполнены из гнутых труб.

Шамотная перегородка, отделяющая камеру догорания от пучка, опирается на чугунную опору, укладываемую на нижний барабан.

Чугунная перегородка между первым и вторым проходами собирается на болтах из отдельных плит с предварительным промазыванием стыков специальной замазкой или с прокладкой асбестового шнура, пропитанного жидким стеклом. Монтаж этой перегородки должен производиться очень тщательно, т. к. при наличии зазоров может быть протечка газов из одного газохода в другой помимо пучка труб, что приведет к повышению температуры уходящих газов.

В перегородке имеется отверстие для прохода трубы стационарного обдувочного прибора.

Окно для выхода газов из котла расположено на задней стенке.

Для осмотра и очистки кипятильных труб в пучках котла ДКВР имеются коридоры (по боковым стенам) шириной ?300 мм.

В котле ДКВР при работе на газе и мазуте могут быть не только двухходовые, но и трехходовые пучки, образуемые установкой дополнительной перегородки.

В этом случае несколько повышается к.п.д. котла с одновременным увеличением сопротивления пучка.

Пучки имеют коридорное расположение труб: по ширине котла шаг равен 110 мм, по длине -- 100 мм.

Для улучшения омывания первой части пучка за шестым рядом труб должны быть установлены дефлекторы из шамота, перекрывающие боковые коридоры.

При отсутствии дефлекторов температура газов за котлом может повыситься до ?500 ^оС.

Выход газов у котла симметричный и может быть как на задней стенке, так и под котлом.

У котла ДКВР в верхнем барабане расположены сепарационные устройства, состоящие из пластинчатых сепараторов и дырчатого листа.

В котле пароводяная смесь из подъемных труб направляется непосредственно в барабан.

Котёл ДКВР оборудован стационарным обдувочным прибором с расположенной по оси котла вращающейся трубкой, имеющей ряд сопел.

Прибор крепится на каркасе задней стены котла, а конец обдувочной трубы поддерживается при помощи втулки, приваренной к трубе пучка.

Для обдувки котла применяется насыщенный или перегретый пар при давлении перед соплами не менее 7 кгс/см² и не более17 кгс/см².

На трубопроводе перед обдувочным прибором должны быть установлены манометр и штуцер с вентилем для спуска конденсата перед обдувкой при периодическом включении обдувочного прибора.

Обдувочная труба с целью повышения надежности работы выполняется из жаропрочной стали Х18Н12Т.

Вращение обдувочной трубы производится вручную при помощи маховика и цепи.

Очистка экранов и пучков может также производится через лючки на боковых стенках ручными переносными обдувочными приборами при давлении пара не выше 7 - 10 кгс/см².

Котёл снабжается двумя водоуказательными приборами, предохранительными клапанами, манометром, регулятором питания и сигнализатором уровня, запорными вентилями и обратными клапанами. Также в котле устанавливается устройство для прогрева нижнего барабана.

Водоуказательные стекла, манометр, и сигнализатор уровня присоединяются к трубам, идущим из парового и водяного объемов верхнего барабана.

Кроме того, на верхнем барабане устанавливаются предохранительные клапаны, главный паровой вентиль, вентили для отбора проб пара, отбора пара на обдувку и ввода химикатов.

Все камеры и барабаны имеют продувочные линии с двумя запорными вентилями. У нижнего барабана сделан штуцер с вентилем для спуска воды. На сигнализаторе уровня также поставлен дренажный вентиль.

На линии отбора пара на обдувку, кроме указанного вентиля, на барабане имеются дренажный вентиль для спуска конденсата при прогреве линии и вентиль для подачи пара к обдувочному прибору.

Питательная вода подается в экономайзер по двум линиям, на которых устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили. В одну из этих линий до обратного клапана включен регулятор питания.

Для доступа в топочную камеру имеется лаз. Для шуровки в различных местах боковых стен в зависимости от топочного устройства сделаны шуровочные лючки. Два таких же лючка поставлены на боковых стенах камеры догорания в ее нижней части. На боковых стенах котлов в области конвективного пучка предусмотрены лючки для очистки кипятильных труб переносными обдувочными приборами.

В нижней части газохода с левой и правой стороны котла размещены четыре лаза для периодического удаления золы, осмотра пучка и эжекторов возврата уноса.

На котле ДКВР устанавливаются звуковые сигнализаторы уровней, принцип действия которых заключается в том, что при достижении воды в верхнем барабане котла нижнего или верхнего предельного уровня подается звуковой сигнал.

На котле ДКВР устанавливается регулятор питания для автоматического регулирования уровня воды в верхнем барабане в пределах +60 мм от среднего уровня.

При включенном регуляторе питательный насос должен работать непрерывно.

Распыливание мазута осуществляется паромеханической форсункой, обеспечивающей качественное распыливание мазута. Регулирование производительности горелки при сжигании мазута осуществляется изменением давления мазута перед форсункой.

Давление топлива и воздуха необходимо поддерживать по режимным картам или режимным графикам, составленным для, мазута марок 40 и 100 при температуре подогрева до вязкости 3-4 условного градуса по ГОСТ 6258--52 и температуре воздуха на горение (вторичного) 30°С.

При отклонениях исходных параметров от режимных необходимо путем пересчета или наладочных опытов вносить соответствующую поправку в режимную карту или режимный график.

Для снижения химического недожога и избытка воздуха при работе на малых нагрузках, а также для охлаждения форсунки и газоподводящего устройства, в горелке предусмотрена подача турбулизирующего первичного воздуха в количестве 10-15% от всего воздуха.

Включение турбулизирующего воздуха производится перед зажиганием, а выключение не ранее чем через 10-20 мин. после прекращения подачи топлива.

При работе на нагрузках выше 70% номинальной подача пара не обязательна. Не рекомендуется применять высоковлажный пар и пар с температурой более 200 ^оС.

Для надежной работы распылителей необходима фильтрация топлива. В последней ступени фильтров следует установить сетку с ячейками не более 0,75х0,75 мм. При более крупной сетке увеличивается опасность засорения клапанов-распылителей.

Рекомендуется один раз в неделю производить чистку каналов камеры завихривания и выходного сопла, а также протирать поверхности распределительной шайбы и топливного сопла. Износившиеся элементы распылителя следует заменить.

Срок, службы элементов распылителя определяется условиями фильтрации, качеством топлива, режимом работы и составляет примерно 750 часов. Более быстрый износ распылителя указывает на плохую работу схемы топливоподачи.

Короткофакельные газомазутные горелки разработаны на основе двухзонного воздухонаправляющего устройства с прямыми лопатками центральной газовой части и паромеханической форсунки.

Горелки предназначены для высокоэкономичного сжигания жидкого топлива в диапазоне регулирования 20-100% от ее номинальной производительности.

Газомазутная горелка ГМГм состоит из газовоздушной части, паромеханической форсунки, лопаточного завихрителя вторичного воздуха, лопаточного завихрителя первичного воздуха, монтажной плиты, заглушки для закрывания форсуночного канала при снятии форсунки.

В состав газовоздушной части входит двухзонное воздухонаправляющее устройство с зонами первичного и вторичного воздуха и газораспределительная часть.

Зона первичного воздуха состоит из подводящей части и лопаточного завихрителя тангенциально-аксиального типа с прямыми лопатками, установленными под углом 60^о, и служит для подвода части воздуха (в виде закрученного потока) и корню факела.

Зона вторичного (основного) воздуха представляет собой колено трубопровода с углом 90^о, в концевой части которого находится лопаточный завихритель вторичного воздуха с прямыми лопатками, установленными под углом 45^о.

Между первичной и вторичной воздушными зонами расположена газораспределительная часть, для распределения газа в первичном и вторичном воздушном потоках.

Лопаточный завихритель вторичного воздуха служит для, закрутки и распределения массы основного воздуха пропорционально количеству топлива.

Лопаточные завихрители первичного и вторичного воздуха выполняются правого и левого направления вращения (закрутки) воздуха. У горелки закрутка первичного и вторичного воздуха односторонняя.

Форсунка паромеханическая.

Распыливание жидкого топлива в горелках ГМГм осуществляется паромеханической форсункой, которая обеспечивает высокую дисперсность топлива во всем диапазоне нагрузок.

Форсунка состоит из следующих частей: корпус, ствол, распыливающая головка, топливный штуцер, паровой штуцер, ось, скоба, зажимной винт.

Корпус соединяет паровую и топливную (ствол) трубы и имеет каналы для подачи в трубы пара и жидкого топлива.

Ствол служит для транспортировки едкого топлива и пара к головке форсунки, представляет собой две концентрические трубы, задние концы которых соединены с корпусом-колодкой, а передний - с распыливающей головкой.

По центральной трубе подается жидкое топливо, по наружной - пар на дополнительный распыл.

В конце ствола приварено ограничитель-кольцо, которое обеспечивает правильность установки торца форсунки в отношении воздушных завихрителей.

Распыливающая головка - основной рабочий узел форсунки состоит из следующих частей: накидная гайка, паровой завихритель, топливный завихритель, прокладка, распределительная шайба, втулка.

Головка форсунки устанавливается в устье лопаточного завихрителя первичного воздуха.

Мазут по внутренней трубе и втулке подводится через распределительную шайбу в кольцевой канал топливного завихрителя и далее по тангенциальным каналам попадает в камеру завихрения, приобретая вращательно-поступательное движение.

Закрученная струя жидкости под действием центробежных сил прижимается к стенкам завихрительной камеры, продолжая в то же время двигаться поступательно через сопловое отверстие. Срываясь с кромки сопла, пленка топлива дробится на множество мельчайших капель, которые вылетают в топку в виде полого конуса.

Широкий диапазон регулирования форсунки получен за счет применения паровой ступени, выполненной в виде парового завихрителя, примыкающего к топливному завихрителю.

Пар по наружной трубе и щелям между накидной гайкой и втулкой подходит к каналам парового завихрителя и, выходя закрученным потоком через сопло, принимает участие в процессе распыливания мазута.

Рабочие детали головки уплотняются натягом накидкой гайки за счет притирки прилегающих поверхностей деталей и прокладки.

Накидная гайка предназначена для стягивания основных деталей головки между собой.

Топливный завихритель вместе с распределительной шайбой и втулкой образуют топливную ступень форсунки, распыливающую и формирующую топливо. Он имеет кольцевую камеру, З тангенциальных канала, центральную завихрительную камеру и сопловое отверстие. Для сохранения характеристик и уменьшения износа топливный завихритель изготовлен из стали XBГ с последующей термообработкой, а его проточные и уплотняющие поверхности имеют высокую чистоту поверхности обработки.

Прокладка предназначена для уплотнения топливной и паровой частей форсунки, устанавливается между распределительной шайбой и втулкой топливной трубы.

Распределительная шайба - деталь, которая замыкает топливную трубу с втулкой. В теле распределительной шайбы имеется ряд отверстий, которые предназначены для равномерного подвода жидкого топлива в кольцевую камеру топливного завихрителя.

Рабочей поверхностью распределительной шайбы является плоскость, к которой примыкает топливный завихритель. Плотность между этими деталями достигается только за счет соответствующей обработки прилегающих плоскостей, а их долговечность - за счет термообработки стали марки ХВГ.

Лопаточный завихритель вторичного воздуха.

Завихритель аксиального типа состоит из наружного и внутреннего колец, между которыми под углом 45^о приварены I2 прямых лопаток. Материал лопаток, колец внутреннего и наружного - углеродистая сталь.

Лопаточный завихритель первичного воздуха.

Завихритель аксиально-тангенциального типа, состоит из двух колец, между которыми под углом 60^о приварены 16 прямых лопаток.

Материал лопаток и колец - углеродистая сталь.

Газораспределительные насадки.

Одна из газораспределительных насадок - наседка-шайба с отверстиями, через которые горючий газ раздается к первичному воздуху, а другая насадка - кольцо с отверстиями, через которые горючий газ раздается к вторичному воздуху.

Материал насадок - жаростойкая сталь.

Котёл ДКВР при сжигании газа и мазута, а также твердого топлива, может работать при соблюдении определенных требований с повышенными нагрузками. Минимальная производительность котла при давлении 13 кгс/см²- определяется возможностью работы топочного устройства при такой нагрузке. Работа котлов с нагрузкой менее 20% от номинальной не рекомендуется.

При сжигании мазута и газа требуются значительно меньшие избытки воздуха, чем для твердого топлива, поэтому объемы продуктов сгорания, проходящих через котел, получаются также меньше. Это позволяет повысить производительность котлов, работающих на мазуте и газе на 40 - 50%.

К повышению нагрузки сверх номинальной следует относиться достаточно осторожно, учитывая, что в случаях отложения накипи на стенках барабанов и труб температура стенок при форсировке котлов может значительно повышаться, что будет сопровождаться появлением в них дополнительных напряжений, не учтенных при расчетах котлов на прочность и иногда приводящих к авариям.

При повышении нагрузки котлов сверх номинальной должны быть обязательно обеспечены следующие условия:

1. Применение докотловой обработки питательной воды с тщательным контролем за ее качеством и безнакипным состоянием поверхностей нагрева котла, особенно при сжигании мазута и газа, т.к. в этом случае при неналаженной работе горелок могут резко повышаться локальные тепловые нагрузки радиационных поверхностей нагрева.

2. При сжигании мазута и газа необходимо изолировать обогреваемые части верхнего барабана, расположенные в топке и камере догорания.

Необходим тщательный контроль за состоянием легкоплавких пробок на барабане и надежностью защиты переднего днища нижнего барабана.

3. При сжигании мазута и газа должны применяться только короткопламенные форсунки и горелки.

4. Во всех случаях повышения паропроизводительности котлов температура газов за котлом (перед хвостовыми поверхностями нагрева) не должна быть больше 400-450^о как по условиям циркуляции, так и вскипания воды в чугунных водяных экономайзерах.

5. Сжигание сернистого мазута должно сопровождаться добавкой к нему специальных присадок. При отсутствии присадок температура уходящих газов при повышенных нагрузках вследствие загрязнения поверхности нагрева может подняться выше допустимых пределов.

6. При сжигании сернистых топлив котёл ДКВР должен работать при давлении не ниже 5-6 кг/см², т.к. при более низком давлении будет иметь место газовая коррозия кипятильных труб из-за низкой темперы стенок и ухудшения условий сепарации и циркуляции.

Котёл ДКВР в случае необходимости может быть использован как водогрейный.

Следует отметить, что перевод, обычных стальных водотрубных котлов на водогрейный режим в большинстве случаев приводит к интенсивной коррозии поверхностей нагрева, как с газовой, так и с водяной стороны. В особенности следует считаться с газовой коррозией при сжигании сернистых топлив.

При переводе котла ДКВР на водогрейный режим могут быть применены два способа, обеспечивающие отсутствие коррозии:

1. В паровом пространстве верхнего барабана устанавливается трубчатый подогреватель - бойлер, который состоит из прямых латунных трубок Ш 16Х1, развальцованных в камерах.

Для подвода и отвода сетевой воды, проходящей через бойлер, в верхнем барабане котла ввариваются два дополнительных штуцера.

2. Стандартный бойлер необходимой поверхности размещается над котлом и включается в его циркуляцию, при этом в днище нижнего барабана вваривается дополнительный штуцер для отвода конденсата бойлера.

При том и другом способе котел работает как паровой по замкнутой схеме и температура стенок поверхностей нагрева получается выше температуры точки росы, что предохраняет их от газовой коррозии.

При отпуске потребителям только горячей воды и нормальном состоянии арматуры питательные насосы работают не более 30 мин. в течение суток, т.к. они должны обеспечить только восполнение потерь воды от утечек.

Этими же условиями работы определяется и производительность химводоочистки, т.е. она может быть значительно уменьшена по сравнению с обычными водоочистками для паровых котлов.

В случае необходимости от котлов со встроенным бойлером можно одновременно получать и пар, и горячую воду.

Нефтебаза котельной предназначена для приёма, хранения и перекачки топлива на котельную. В качестве топлива для сжигания в топках котлов применяется мазут.

В состав нефтебазы входят:

- фронт слива мазута,

- нефтенасосная станция,

- мазутные ёмкости-хранилища,

- нефтеловушка,

- станция пожаротушения.

Фронт слива мазута предназначен для одновременной поставки пяти железнодорожных цистерн с нижним сливом мазута самотёком. Слив мазута производится в межрельсовый железобетонный лоток ёмкостью 120 м³. Днище лотка по длине имеет уклон в одну сторону, который заканчивается приямком.

В районе приямка, сбоку, к лотку примыкает всасывающий трубопровод Ду 200, соединяющий лоток с всасывающим коллектором насосной станции. Всасывающий трубопровод между лотком и насосной станцией проложен в непроходном канале, по которому, также, от парового коллектора станции до эстакады фронта слива проложен паропровод НД.

На дне лотка имеются греющие секции для промежуточного подогрева мазута в лотке перед его перекачкой. Фронт слива мазута оборудован эстакадой для обслуживания ж. д. цистерн с откидных площадок. Разогрев мазута в ж. д. цистернах осуществляется подачей пара по паропроводному наконечнику непосредственно в топливо через верхние горловины цистерн.

Нефтенасосная станция предназначена для фильтрации топлива, его подогрева и перекачки в ёмкости хранилища с последующей перекачкой на всасывание насосов повысителей котельной. Перекачка мазута из приёмного лотка в ёмкости хранилища производится двумя насосами 6НК-9Х1 через фильтра грубой очистки ФМ10-120-5, подогрев и перемешивание топлива в ёмкостях-хранилищах осуществляется по циркуляционному контуру, включающему в себя систему мазутопроводов, два паро-мазутных подогревателя ПМ10-60 и три насоса Ш80/6б. Перекачка мазута из ёмкостей-хранилищ производится насосами Ш8-25 через фильтра тонкой очистки Ду 50-100 в количестве 7 штук, по закольцованному мазутопроводу Ду80 общей протяжённостью 800 м. Прямой и обратный мазутопроводы оборудованы паровыми спутниками по всей длине. Внутри насосной станции расположен парораздаточный коллектор для подачи пара на эстакаду фронта слива мазута, на мазутоподогреватели и систему паротушения, имеющей как местный привод из насосной станции, так и дистанционный - вне станции.

Две мазутные ёмкости-хранилища по 2000 м³ ёмкостью каждая, железобетонные, полузаглубленные, предназначены для хранения одновременно около 3570 т мазута. Для замеров уровней топлива ёмкости оборудованы уровнемерами поплавкового типа с системой выдачи показаний как местной, так и дистанционной. Внутри ёмкости имеется всасывающий трубопровод на шарнире, расположение которого по высоте ёмкости регулируется лебёдкой, установленной на перекрытии. Каждая ёмкость оборудована камерой управления, предназначенной для обслуживания запорной арматуры на всасывающем и подающем мазутопроводе и мазутном трубопроводе циркуляционной системы. Откачка отстойной воды из нижних точек каждой ёмкости осуществляется по трубопроводам насосом Ш8/25 в нефтеловушку, через приямок в мазутонасосной станции.

Нефтеловушка представляет собой проточный, горизонтальный бетонный отстойник, разделённый вдоль на две параллельно работающие секции. В районе выпуска отстойник имеет бетонную перегородку расположенную перпендикулярно его оси, образуя тем самым поперечный лоток. Проточная часть каждой секции и поперечный лоток связаны между собой щелями в нижней части поперечной перегородки, образуя сообщающиеся сосуды. Уровень воды в обеих частях нефтеловушки всегда на уровне среза трубы выпуска (на 1,2 м выше основания отстойника) из поперечного лотка в первый колодец ливневой канализации.

Стоки поступают в каждую секцию нефтеловушки раздельно через распределительные трубы Ду150. Всплывающие нефтепродукты, задержанные поперечной перегородкой лотка, отводятся из нефтеловушки щелевой поворотной трубой Ду300 в колодец-сборник, расположенный рядом с нефтеловушкой.

Поворот нефтесборной трубы осуществляется в ручную при помощи устройства, состоящего из бесконечного троса, закреплённого на трубе и барабане устройства. Барабан установлен на перекрытии нефтеловушки. Для обогрева нефтеловушки в холодное время года, последняя оборудована паровыми греющими секциями. Гидравлический объём отстойной части каждой секции нефтеловушки составляет 20,8м³ (10,2х1,7х1,2).

Откачка мазута из колодца-сборника нефтеловушки осуществляется периодически шестерёнчатым насосом в лоток фронта слива и далее в ёмкости-хранилища.

Станция пожаротушения расположена в отдельном здании на территории нефтебазы и предназначена для ликвидации загораний внутри мазутных ёмкостей-хранилищ. Пуск станции производится как с местного пульта, так и от двух, дистанционно расположенных, кнопок на зданиях самой станции и мазутонасосной.

Станция оборудована двумя ёмкостями с раствором пенообразователя ёмкостью до 16м³ каждая и двумя насосами К8 производительностью по 90 т/ч каждый. Станция с мазутными ёмкостями-хранилищами связана пенными сухотрубами Ду150 и пеногенераторами ГВП-600, установленных по 2 шт. на каждой ёмкости.

Нефтехозяйство расположено в отдельном помещении котельной и предназначено для окончательной подготовки топлива перед его сжиганием. Доочистка топлива осуществляется двумя фильтрами грубой очистки ФМ25-30-5 производительностью 30т/ч и двумя фильтрами тонкой очистки ФМ25-30-4. Рабочее давление фильтров 25 кгс/см². Мазут с давлением 4-6 кгс/см² и температурой 40-60 ^оС поступает с нефтебазы по прямому трубопроводу 76х5 на всасывающий коллектор котельной. Нефтехозяйство оборудовано тремя винтовыми горизонтальными насосами 3В-4/25 и двумя винтовыми вертикальными насосами 3В-25/100, предназначенных для подъёма давления перед форсунками до 25 кгс/см². Подогрев топлива до температуры 90-100 ^оС осуществляется тремя горизонтальными подогревателями ПМ-25-6 с поверхностью нагрева 11,1 м² каждый. Постоянное давление топлива перед форсунками котлов поддерживается автоматическими регуляторами. Излишки топлива после регулятора отводятся через обратный мазутопровод 76х5 на нефтебазу.

Недостатки и достоинства существующей схемы сжигания топлива, возможности её усовершенствования.

Достоинства:

- высокая надёжность работы котлоагрегата;

- небольшое количество обслуживающего персонала (по сравнению с котлоагрегатами на твёрдом топливе);

- высокая мобильность пуска котла и изменения нагрузки;

- широкий диапазон регулирования мощности котла: 10-100 %;

- возможность работы на мазутах различного качества (как нормируемого, так и ненормируемого).

Недостатки:

- повышенный расход мазута по сравнению с режимными картами - главный недостаток существующей схемы. Он обуславливается:

а) не оптимальный коэффициент избытка воздуха _к;

б) не оптимальная температура подогрева мазута;

в) неплотности газового тракта до дымососа, как следствие повышенные присосы атмосферного воздуха;

- несоответствие состава топлива поступающего на котлы формулярным данным, т.к. в одни ёмкости-хранилища сливается мазут различных марок. В связи с этим работа по режимным картам невозможна, регулировка _к ведётся “на глаз”, по цвету и форме факела;

- высокое содержание в дымовых газов вредных выбросов: оксиды азота, серы, угарный газ, что приводит как к загрязнению воздушного бассейна, так и к наложению на предприятие штрафных санкций за загрязнение окружающей среды;

- при выгрузке, приёмке и хранении мазута возникает большое количество замазученных вод, проблемы очистки мазутоловушки, удаления и вывоза осадка загрязнённого мазута из емкостей-хранилищ.

В данном дипломном проекте будут рассмотрены некоторые способы возможного усовершенствования процесса сжигания мазута в котельных установках.

Упрощённая схема рециркуляции с подачей дымовых газов на всас дутьевого вентилятора получает всё большее распространение как малозатратный эффективный метод уменьшения выбросов оксидов азота в атмосферу. На котле ДЕ-25-14-ГМ Московского вагоноремонтного завода им.В.Е.Войтовича реализована схема подачи дымовых газов из короба за дымососом: при степени рециркуляции 5% выбросы NO_x уменьшились на 45%. На котле ДКВР-4-13 дымовые газы подавались во всасывающий короб вентилятора из газохода котла перед экономайзером. При степени рециркуляции газов 18% эффект уменьшения выбросов оксидов азота достигал 80%. При этом внедрение упрощённой рециркуляции приводило к увеличению к.п.д.: на котле ДЕ-25-14-ГМ - на 0,45%, на котле ДКВР-4-13 - на 1,5-2%. Это стало возможным за счёт изменения аэродинамической структуры факела при увеличении объёма воздуха перед горелками, в результате чего эффект, связанный со снижением избытка воздуха, превалировал над отрицательными последствиями, обусловленными ухудшением теплосъёма в воздухоподогревателе котла.

Наиболее перспективным по условиям компоновки и в связи с наличием запаса по мощности тягодутьевых машин является внедрение упрощённой схемы рециркуляции дымовых газов на котлах серии ДКВР. Один из возможных вариантов такой схемы рециркуляции реализован на котле ДКВР-10-13 в районной котельной г.Уфы на предприятии “Теплоцентраль” АО “Башкирэнерго”.

Дымовые газы отбираются из короба за дымососом и по газоходу сечением 300х300 мм и длиной 6,5 м подаются в воздухозаборную шахту вентилятора. Для создания необходимого подпора дымовых газов в коробе за дымососом выше места врезки линии рециркуляции установлен плоский шибер с возможностью перекрытия сечения на 40%. Для регулирования степени рециркуляции в газоходе установлен поворотный шибер. Серийный паровой котёл ДКВР-10-13 Бийского котлостроительного завода с горизонтальной камерной топкой оборудован двумя фронтовыми горелками типа ГМГ-5,5. Номинальная производительность котла D = 10 т/ч пара давлением 13 кгс/см². Котёл оснащён трёхходовым трубчатым воздухоподогревателем, дутьевым вентилятором ВД-10 (подача Q = 32000 м³/ч, давление Н = 270 кгс/м²) и дымососом Д-10 (Q = 32000 м³/ч, Н = 170 кгс/м²). Помимо экологической эффективности мероприятия большое значение было уделено определению изменения технико-экономических показателей котла при упрощённой рециркуляции дымовых газов, включая анализ увеличения потерь энергии на тягу и дутьё.

Испытания выявили работоспособность предложенной схемы рециркуляции дымовых газов во всём диапазоне исследованных нагрузок: давление газа от 0,1 до 0,36 кгс/см², паропроизводительность - от 6,9 до 12,3 т/ч. Рециркуляция дымовых газов обеспечивалась путём создания подпора в результате частичного прикрытия плоского шибера за дымососом. При полностью открытом плоском шибере рециркуляция отсутствовала. Расход газов на всас вентилятора регулировался прикрытием поворотного шибера в газоходе тракта рециркуляции дымовых газов. Степень рециркуляции определялась двумя способами: на основании данных изменения скорости в газоходе тракта рециркуляции трубкой Прандтля и расчётным путём - по изменению температуры воздуха с использованием уравнения смешения потоков воздуха и дымовых газов. Расхождение результатов определения степени рециркуляции этими способами не превышало 1,5%. Максимальная степень рециркуляции газов при полностью открытом поворотном шибере и закрытом плоском шибере, перекрывающем сечение на 40%, составляла: 8-10% при нагрузках 10 т/ч и более, 6-7% - при нагрузках 6,9-8,6 т/ч. Включение тракта рециркуляции дымовых газов вызывало незначительные колебания разрежения на выходе из топки. Усложнения эксплуатации котла со схемой рециркуляции не отмечено.

Изменения концентраций оксидов азота, оксида углерода и кислорода, а также температур, разрежений и давлений по газовоздушному тракту выполнялись переносным анализатором TESTO-33. При всех нагрузках отмечался значительный эффект по снижению концентраций оксидов азота. В режиме без рециркуляции при коэффициентах избытка воздуха до экономайзера = 1,141,25 (меньшее значение относится к большей нагрузке) концентрация оксидов азота составляла 165-230 мг/м³. Содержание окиси углерода в дымовых газах было незначительным - не более 0,001% (объёмная доля). К.п.д. котла составлял 90,3-91,2%. При максимальной степени рециркуляции 6-10% в зависимости от нагрузки концентрация оксидов азота снижалась вдвое - до 80-115 мг/м³. Избыток воздуха до экономайзера при нагрузках, близких к номинальным, не менялся, а при пониженных нагрузках - незначительно (на 2-3%) снижался. Химический недожог топлива при рециркуляции не увеличивался, а при пониженных нагрузках даже уменьшался, что связано, видимо, с увеличением скоростей воздушных потоков в горелке. К.п.д. котла при упрощённой рециркуляции составлял 90-91,5%, причём при пониженных нагрузках он возрастал на 0,2-0,3%, а при повышенных снижался на 0,14-0,35% по сравнению с режимами без рециркуляции (рис.2.3).

Следует пояснить полученный на котле ДКВР-10-13 нетипичный вид зависимости концентраций оксидов азота от нагрузки. В котлах большой мощности выход оксидов азота, как правило, пропорционален паропроизводительности, которая определяет уровень температур в зоне активного горения. В котлах малой мощности с небольшим количеством горелок снижение нагрузки сопровождается ростом коэффициента избытка воздуха, что в свою очередь приводит к увеличению выхода NO_x. Подобные зависимости, характеризующие увеличение концентрации оксидов азота при снижении нагрузки, получены на котлах ДЕ-25-14-ГМ и ДКВР-4-13. Аналогичная зависимость характерна и для рассмотренного котла ДКВР-10-13 в диапазоне нагрузок до 10 т/ч. При нагрузках свыше 10 т/ч коэффициент избытка воздуха практически не меняется, а зависимость выхода NO_x от паропроизводительности приобретает пропорциональный характер. Косвенным подтверждением вышеизложенного является то, что при рециркуляции, улучшающей аэродинамику факела и снижающей избытки воздуха при низких нагрузках, область увеличения NO_x при снижении нагрузки смещается влево.

Анализ изменений технико-экономических показателей при упрощённой рециркуляции дымовых газов показывает, что положительный эффект по к.п.д. котла не бесспорен и зависит от исходного уровня его наладки и условий работы воздухоподогревателя. Рост к.п.д. котла ДЕ-25-14ГМ на 0,45% был отмечен относительно исходного уровня с высоким значением _т = 1,24 (О₂ = 4,1%). Повышение к.п.д. на 1,5-2% было обеспечено на котле ДКВР-4-13 без воздухоподогревателя. На рассмотренном котле ДКВР-10-13 с отлаженным режимом горения и _т = 1,14 повышение к.п.д. котла отмечалось только при пониженных нагрузках. При максимальных нагрузках (более 10 т/ч) резервы снижения избытков воздуха были исчерпаны, и наблюдалось снижение к.п.д. котла относительно исходного уровня в режиме без рециркуляции. Следует отметить, что потери экономичности котла с воздухоподогревателем будут выше при отборе газов рециркуляции с более высокой температурой, например, из сечения до экономайзера.

Анализ изменений затрат энергии на тягу и дутьё проводился путём определения потребляемой электрической мощности N, кВт, дымососа и вентилятора по измеренным напорам и расходам газа с использованием значений эксплуатационного к.п.д. (с учётом регулирования) по характеристике тягодутьевой машины:

паровой котел горение топливо

где Q - расход газа, м³/ч; Н - полное давление, кгс/м²; _дв - к.п.д. электродвигателя; _э - эксплуатационный к.п.д. тягодутьевой машины с учётом регулирования.

Относительные затраты энергии на тягу и дутьё в процентах от располагаемого тепла котла (потери к.п.д.) определялись по формуле:

где N_д и N_в - потребляемая мощность дымососа и вентилятора, кВт; В - расход сжигаемого топлива, м³/с; Q_н^р - теплота сгорания топлива, кДж/м³; _эс - к.п.д. производства электроэнергии по конденсационному циклу на электростанции.

Анализ затрат энергии на тягу и дутьё на котле ДКВР-10-13 показывает, что её доля в потерях не велика и составляет от 0,54 до 0,72%. Упрощённая рециркуляция дымовых газов с подачей на всас вентилятора увеличивает q_т.д. на 0,025-0,12%, и влияние этих потерь существенно только при нагрузках, близких к максимальны.

Несмотря на некоторое снижение к.п.д. котла при максимальной нагрузке высокая эффективность уменьшения выбросов оксидов азота (на 50%) без снижения экономичности в рабочем диапазоне нагрузок (до 10 т/ч) позволяет рекомендовать упрощённую рециркуляцию газов для внедрения на котлах ДКВР.

Термохимическая регенерация топлива - это химическая реакция регенерации дымовых газов с образованием конвертированного газообразного топлива.

Работа котла при использовании термохимической регенерации топлива осуществляется, как и при упрощённой рециркуляции дымовых газов, с некоторыми изменениями. Дутьевой вентилятор подаёт в топку дымовые газы рециркуляции и воздух, но воздух подаётся в недостаточном для полного сжигания топлива количестве. При горении в топке несгоревшие пары топлива смешиваются с частью выпускных газов, где в условиях высокой температуры, которая превышает 400 ⁰С, между парами углеводородного топлива, углекислым газом и парами воды, находящимися в отработанных газах, протекают химические реакции (с поглощением тепла), в результате которых образуется конвертированное газообразное топливо, в состав которого входят горючие составляющие Н₂ и СО. Далее к этому конвертированному топливу подаётся дополнительно свежий воздух, подача должна происходить несколько выше основного факела, примерно 0,5 м. В результате происходит сжигание конвертированного топлива.

В результате термохимической регенерации топлива происходит уменьшение вредных выбросов продуктов сгорания мазута в атмосферу. Также за счёт образования конвертированного топлива происходит отбор теплоты от дымовых газов, чем мы добиваемся утилизации их теплоты, т.е. уменьшаем потери тепла с уходящими газами и в конечном счёте повышаем экономичность котельной установки.

Точную информацию об условиях протекания термохимической регенерации того или иного топлива можно получить на основании химических экспериментов.

Конвертированное топливо на выходе из факела содержит в своем составе следующие газы: окись углерода, двуокись углерода, водород, водяной пар, азот, кислород.

В данной схеме утилизации положительный эффект можно ожидать не только от возврата части тепла дымовых газов в топку котла, но и от положительного влияния конвертированного топлива на процесс горения, так как окись углерода и водород активизируют процессы и полноту сгорания мазута, значительно уменьшают коксообразование на трубной части котла.

Использование ТХР позволяет утилизировать теплоту уходящих дымовых газов, снизить выбросы вредных продуктов сгорания мазута в атмосферу.

13. Технология монтажа схемы приготовления ВМЭ для котла ДКВР

В целом, монтаж технологической схемы приготовления ВМЭ с сопловым эмульгатором в систему мазутоподготовки котла ДКВР предусматривает следующее:

- установку соплового эмульгатора в помещении мазуто - насосной станции с врезкой в мазутный трубопровод перед всасывающим коллектором насоса подачи мазута на горелки

- установку бака сбора конденсата

- монтаж соединительных трубопроводов.

Работы необходимо производить после остановки мазуто - насосной станции и слива мазута

Так как монтаж предусматривает сварочные работы, проверить работоспособность системы вытяжной и вдувной вентиляции, а также средств пожаротушения.

1. Слесарные операции.

1.1 Получить готовые изделия:

- Эмульгатор (1 шт.)

- блок для сбора конденсата (1 шт.)

Произвести визуальный осмотр на предмет обнаружения повреждений 6 н/ч

1.2. Получить трубы и ШТС. Произвести визуальный осмотр труб на предмет обнаружения дефектов 3 н/ч

1.3. Установить эмульгатор, бак для сбора конденсата на фундамент в соответствии с тех. документацией.12 н/ч

1.4. Демонтировать мазутопровод на участке от мазутного подогревателя 3 до насоса 4.7 н/ч

2. Сборочно-сварочные работы.

2.1 Изготовить трубы мазутопровода от мазутного подогревателя до эмульгатора, а также от эмульгатора до насоса, кроме забойных труб.45 н/ч

2.2 проверить правильность изготовления труб, монтаж труб на «фальшиво»7 н/ч

2.3. Изготовить трубопроводы подачи пара, конденсата и пароводяных тепловых отходов в бак сбора конденсата, кроме забойных труб 34 н/ч

2.4. Проверить правильность изготовления труб паропровода и конденсатопровода, монтаж труб на «ф-во»5 н/ч

2.5. Проверить правильность монтажа оборудования и трубопроводов2 н/ч

2.6. Замерить длину хвостовиков подвесок. Изготовить подвески, вставить на штатные места15 н/ч

2.7. Предъявить предварительную сборку ОТК2 н/ч

2.8. Окончательно смонтировать трубопроводы, приварить подвески15 н/ч

2.9 Произвести подгонку забойных труб мазутопровода и конденсатопроводов, окончательный монтаж. 53 н/ч

2.10 Предъявить окончательный монтаж ОТК4 н/ч

Заключение

В данном дипломном проекте проанализирована парокотельная энергетическая установка судна. Рассмотрено устройство и принцип работы главных котлов, их систем, основного и вспомогательного оборудования. Также приведено описание основных систем ГЭУ, ГТЗА, валопровода. Рассмотрен вопрос размещения ГЭУ в машинном отделении судна. Произведён тепловой расчёт вспомогательного котла. Расчёт носит проверочный характер. В результате расчёта получены величины с допустимой погрешностью отличающиеся от действительных значений.

В специальной части проекта рассматриваются вопросы разработки энергосберегающих технологий сжигания мазута в котле ДКВР. Для этой цели проанализированы различные способы повышения экономичности и экологичности котлоагрегата. Рассмотрена схема упрощённой рециркуляции дымовых газов, применения термохимической регенерации. Произведён тепловой расчёт котла ДКВР-6,5-13. Проанализированы существующие схемы сжигания эмульгированного топлива в котле. Приведены способы приготовления ВТЭ. Произведён выбор наиболее оптимальной системы приготовления ВТЭ для данного котла. В результате применения эмульгирования повышаются экономические и экологические показатели котлоагрегата. В технологической части проекта разработана технология монтажа системы эмульгирования мазута на котле ДКВР. Проведена оценка трудоёмкости работ.

В разделе “Технико-экономическое обоснование проекта” рассмотрена организация производства на монтажном участке. Рассчитана себестоимость работ по монтажу системы эмульгирования.

В разделе “Охрана труда” разработаны мероприятия по технике безопасности, охране труда и окружающей среды при монтаже системы эмульгирования.

Список литературы

Бузников Е.Ф. Перевод котлов ДКВ и ДКВР на газообразное топливо. М.-Л.: Энергия, 1964.

Ведрученко В.Р. Каталитическое воздействие водной фазы водотопливных эмульсий и мобильные схемы их приготовления. Промышленная энергетика, 1998, №6.

Верете А.Г., Дельвинг А.К. Судовые паровые и газовые энергетические установки. - М.: Транспорт, 1990.

Волков А.Н. Уничтожение замазученных вод отопительных котельных путём сжигания в виде водомазутных эмульсий. Промышленная энергетика, 1999, №10.

Волков Д.И., Сударев Б.В. Судовые паровые котлы. - Л.: Судостроение, 1988.

Котел КВГ-3. Техническое описание. КВГ 3-00-61.041ТО. Ч I.

Котел КВГ-3. Техническое описание. КВГ 3-00-61.041ТО. Ч II.

Лубочкин Б.И. Морские паровые котлы. Одесса: Морской транспорт.1963.

Проектирование судовых парогенераторов. Л.: Судостроение, 1988.

Пушкин Н. И. Судовые паровые котлы. Л.: Судостроение. 1965.

Пышный В.В. Методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине “Организация, планирование и управление предприятием” (“Менеджмент и маркетинг”). Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2000.

Ракицкий К.А. Экономика предприятия. М.: Информационно - внедренческий центр “Маркетинг”, 1999.

Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия,1980.

Сборник типовых инструкций по охране труда, под ред. Михайлова В.И. и др. - М.: Машиностроение, 1978.

Судовые парогенераторы. Л.: Судостроение, 1977.

Типовые требования по технике безопасности и охране окружающей среды при ремонте изделий и оборудования машиностроения. Инструкция. ЯНМИ.25002.01056.

Файвушевич В.М. Судовые котельные установки. - М.: Транспорт, 1973.

Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. - Л.: Судостроение, 1988.

Размещено на Allbest.ru