Реконструкция котельной

 

1.Состояние вопроса и  постановка задачи

Котельная локомотивного депо

  Основное оборудование котельной  на данный момент состоит из  следующих элементов:

1. Котел водогрейный
2. Котел паровой
3. Натрий катионитовый фильтр
4. Теплообменник пластинчатый
5. Насос поршневой
6. Насос сетевой
7. Насос горячего водоснабжения

Котел водогрейный

  В котельной локомотивного  депо Московка установлены три  паровозных котла с выносными  топками, принадлежащих к классу  газотрубных котлов. За период  существования паровоза конструкция котла, оставаясь в принципе постоянной, изменяясь в деталях. Повышение мощности паровоза и применение низкосортного топлива, потребовали увеличения размеров колосниковой решетки и всей топки в целом.

  Введение перегрева пара  изменило конструкцию трубчатой  части котла, часть дымогарных труб была вытеснена жаровыми, в которых разместился пароперегреватель.

 

 

 

 

 

   С повышением мощности  паровозов размеры топки росли, но габаритные ограничения не позволили колосниковую решетку и объем топочного пространства до размеров удовлетворяющих требованиям эффективного сжигания топлива.

Топки паровозных котлов экранированы. Радиационная поверхность нагрева составляет от 10 до 30 м . Конвективная поверхность нагрева паровозного котла состоит из пучка дымогарных и жаровых труб, погруженных в водяной объем цилиндрической части котла.

  Сопротивление газового тракта  значительно, поэтому для получения  расчетной форсировки поверхности  нагрева порядка 65 кг/м ч в дымовой  камере создаются разряжения  порядка 250 – 300 мм вод.ст.

  Высокая интенсивность горения топлива, допускаемая в условиях поездной работы, влечет за собой снижение экономичности топочного процесса за счет увеличения потерь с химическим и механическим недожогом. В стационарных условиях паровозные котлы с внутренними топками при наличии искусственной тяги могут обеспечить такие же форсировки, как и в поездных условиях. Однако в связи с тем, что в стационарной установке отпадают габаритные ограничения в развитии топочных устройств, длительная работа паровозных котлов с высокофорсированным топочным режимом является экономически неоправданной. Вследствие этого для обеспечения экономичной эксплуатации паровозных котлов в стационарных условиях тепловые напряжения решетки и топочного объема следует выбирать исходя из оптимальных значений, принимаемых для топок обычных стационарных паровых котлов соответственно виду топлива и способу его сжигания.

                                              Котел паровой

  Котел паровой Е – 1.0/9М-2 принадлежит  к типу вертикально водотрубных  двухбарабанных котлов с естественной циркуляцией рассчитанных для работы на мазуте. Предназначен для выработки насыщенного пара рабочим давлением 0,8 МПа для потребления предприятиями промышленности, транспорта и сельского хозяйства для производственных и отопительных нужд.

  Трубная система выполнена  в газоплотном исполнении с  применением в качестве радиационной  поверхности топки цельносварных  экранов и состоит из следующих  узлов:

• верхнего и нижнего барабанов, размещенных на одной вертикальной оси и соединенных между собой пучком труб, образующих конвективную поверхность нагрева;
• двух боковых топочных экранов, вваренных сбоку в барабаны, а также труб верхнего экрана, вваренных в верхний барабан и поперечный фронтовой коллектор, сообщающийся с коллекторами.

  Верхние и нижние коллекторы боковых экранов расположены в одной вертикальной плоскости. Трубы конвективного пучка разделены двумя перегородками из жаростойкой стали, которые меняют направление потоков газа и улучшают условия теплообмена. На нижнем барабане и нижних коллекторах боковых экранов имеются продувочные штуцеры. Внутри верхнего барабана имеются сепарационное устройство и труба ввода питательной воды.

  Теплоизоляция выполнена минералловатными  матами, уложенными на штыри, приваренные  к мембранам трубной системы. Фронт котла до уровня поперечного коллектора залит огнеупорным бетоном. Декоративная наружная обшивка изготавливается из тонко листовой стали и крепится на каркас, изготовленный из уголка. Под топки образован двумя слоями кирпича: нижний – диатомовым, а верхний слой – шамотным.

Питательная вода

  В котельной два натрий  катионитовых фильтра (Рраб= 6 кгс/см  ), с помощью которых умягчается вода из городского водопровода. Вода умягчается, проходя через слой катионита, частицы которого обмениваются на катионит кальция и магния, содержащиеся в воде. Соли натрия содержащиеся в катионите растворяются в воде, что препятствует возникновению накипеобразования в котлах. Очищенная вода идет в питательную емкость, откуда поступает на котлы.

  Очищенную воду берут на пробу. Если жесткость умягченной воды доходит до 0,054 мг экв/л (15 С), то фильтр включают на регенерацию, а вместо него включают резервный.

  По перепаду давления определяют  необходимость взрыхления. Взрыхление  производится путем подачи воды из водопровода обратным ходом. В солерастворителе смешивают соль с водой и рассол, через промежуточную емкость, заливается сверху на катионит. При прохождении регенеративного раствора через катионит восстанавливается работоспособность сульфоугля, продолжительность 15 – 25 мин. После регенерации следует произвести отмывку. Средний расход воды при отмывке  ¾ м на 1 м  сульфоугля. Длительность отмывки 40-60 мин. Отмывка заканчивается, если жесткость промывочной воды не превышает 0,02 мг экв/л. если фильтр становится в резерв, то после регенерации его заполняют водой. Отмывку производят перед пуском фильтра в работу.

Топливоподача

  В котельной находится два  поршневых насоса: ПДВ 16/20 и ПДВ 25/20.

  Они предназначены для перекачивания  нефтепродуктов с температурой  до 120 С и вязкостью не более 110 ВУ. Выпуск август 1974 года. Насосы способны использовать вместо пара воздух, для этого трубопровод пара соединен с трубопроводом воздуха от компрессорной установки. В котельной депо Московка поршневые насосы используют для перекачки мазута с цистерн в емкости хранения и в емкость подачи мазута на форсунки, а также для перекачки масла.

  Емкость подачи мазута на  котлы находится над помещением  с насосами. Цистерна снабжена отводной трубой для аварийного слива мазута в яму в случае переполнения. Мазут подается самотеком по тупиковому трубопроводу. Также идет расход мазута на кузницу.

  И мазутопровод, и емкости  подачи и хранения мазута обогреваются  паром.

Система питания и управления паровыми котлами

  Система питания предназначена для заполнения котла водой и подпитки котла во время работы и состоит из агрегата электронасосного, питательного трубопровода и арматуры.

  Вода электронасосом закачивается  из питательного бака и подается  в нагнетательную магистраль. Давление создаваемое в котле, на агрегат в период всасывания и остановки агрегата исключается обратным клапаном. Вода в барабан поступает через специальную трубу, которая размещается внутри барабана и имеет ряд радиальных отверстий.

  Тяговое устройство предназначено  для удаления дымовых газов из топки котла и состоит из дымососа и переходника с шибером.

  Система управления представляет  собой комплекс приборов и  устройств, позволяющих осуществить:

• автоматический пуск горелочного устройства по заданной программе;
• двухпозиционное регулирование подачи топлива и воздуха;
• защиту по аварийному верхнему и нижнему уровню воды в барабане;
• защиту по повышению давления пара;
• защиту по понижению разряжения в топке;
• защиту по погасанию факела;
• защиту электродвигателей от перегрузки и короткого замыкания;
• световую сигнализацию, запоминание первопричин аварийных ситуаций;
• звуковую сигнализацию при аварийных ситуациях.

Пластинчатый теплообменник

  Пластинчатый теплообменник  представляет собой горизонтальный  разборный аппарат, состоящий из  тонких штампованных металлических пластин с гофрированной поверхностью, набранных на раму консольного типа, двух опорную или трех опорную. Консольная рама состоит из неподвижной плиты с закрепленными штангами, нажимной плиты и стяжных болтов. Двух опорная рама состоит из стойки, неподвижной и нажимной плит, двух штанг, укрепленных на стойке и неподвижной плите, и двух стяжек. Трех опорная рама состоит из центральной неподвижной плиты, по обе стороны которой расположены нажимные плиты, стойки, штанги и стяжки. Плиты снабжены штуцерами для теплоносителей. Неподвижные плиты снабжены регулировочными винтами для выверки положения теплообменника на фундаменте. Затяжка теплообменника осуществляется на консольных рамах при помощи стяжных болтов и гаек, на двух опорных и трех опорных – при помощи стяжек и нажимных гаек. Пластины собираются на раме так, чтобы они были повернуты на 180 одна относительно другой, причем резиновые прокладки должны быть обращены в сторону нажимной плиты. Полость между соседними пластинами является каналом для прохода теплоносителя. Группа пластин, образующих систему каналов, в которых рабочая среда движется только в одном направлении, составляет пакет. Один или несколько пакетов, сжатых между неподвижной и нажимно плитами, называются секцией. По углам пластины имеются отверстия, образующие в собранной секции распределительные коллекторы для теплоносителей. Уплотнение пластин между собой осуществляется по уплотнительному пазу резиновой прокладкой. По щелевидным каналам из соответствующих коллекторов по одну сторону каждой пластины движется горячий теплоноситель, по другую холодный. Теплоносители движутся противотоком. За счет гофрированной поверхности пластины поток жидкости усиленно турбулизируется. Усиленная турбулизация и тонкий слой жидкости дают возможность получить высокий коэффициент теплопередачи при сравнительно малых гидравлических сопротивлениях.

 

Вывод.

   Паровозные котлы, находящиеся  в котельной надо сказать отслужили  свой срок службы и подлежат  замене. Об этом говорит их  возраст. Коэффициент полезного действия этих котлов ниже современных аналогов (например, КВГМ – 4). Так как эти котлы не предназначены для стационарной работы, то можно сказать, что не эффективно используется теплота сгораемого топлива. В настоящее время предельные выбросы вредных веществ на этих котлах превышают допустимые нормы.  В целом же эти котлы уже морально и физически устарели и подлежат замене, в чем и состоит цель данного диплома.

   Как технологическим, так  и экономическим недостатком  в работе паровых котлов является то, что весь отработанный конденсат сбрасывается в канализацию. Температура теряемого конденсата порядка 80 – 90 С, что приводит к потере тепла, при работе одного парового котла, около 0,02 Гкал/ч. Однако безвозвратно теряется только примерно 25%, остальные же 75% можно использовать. Среди этих 75% есть чистый конденсат, который можно заново использовать в качестве питательной воды или для подогрева, и омазученный конденсат, который можно подавать на эмульгатор.

  Для эффективного сгорания  мазута его температура должна быть порядка 90 – 110 С, а на деле подается с температурой 40 – 60 С. это приводит к повышению вязкости, отсюда плохое распиливание и неэффективное сгорание. Кроме того большой избыток воздуха приводит к тому, что мазут сгорает плохо и догорает в газоходе. Это приводит к износу газоход, труба сильно коптит, а азот вступает в реакцию с кислородом с образованием NО , среди которых таксичный NО . В связи с этим нужно поставить вопрос о подогреве мазута перед сжиганием.

  В цепи подготовки воды отсутствует деаэратор, вследствие чего вода обладает более высоким содержанием кислорода. Это приводит к коррозии труб изнутри и быстрому их износу, что является не целесообразно и не экономично. Следует предусмотреть установку деаэратора.

  Желательно сделать автоматическое регулирование подачи горячего теплоносителя на теплообменник горячего водоснабжения в зависимости от температуры в подающем трубопроводе.