Тарасюк Владимир Максимович ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ОПЕРАТОРА КОТЕЛЬНОЙ.
Методическа документация

2008-01-01

В книге приведены основные сведения о котельных установках, работающих на газовом и жидком топливе, и вспомогательном оборудовании. Обобщен производственный опыт по эксплуатации и наладке котлов разных модификаций. Приведены извлечения из правил по устройству и безопасной эксплуатации котельных установок, оборудования и трубопроводов. Для подготовки и повышения квалификации операторов и обслуживающего персонала котельных, а также для инженерно-технических работников и специалистов, отвечающих за безопасную эксплуатацию котлов.



ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Библиотека СОК

■

КОТЛОВ

КНИЖНАЯ ПОЛКА СПЕЦИАЛИСТА В. М. Тарасюк

ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Практическое пособие для оператора котельной

Под редакцией Б. А. Соколова

Москва

ЭНАС

2008

УДК 621.1.004.3 ББК 31.361 Т19

Рецензент кандидат технических наук, доцент кафедры «Энергетика высокотемпературной технологии» МЭИ (ТУ) Б. А. Соколов

Тарасюк В. М.

Т19 Эксплуатация котлов: пракг. пособие для оператора котельной / В. М. Тарасюк ; под ред. Б. А. Соколова. - М. : ЭНАС, 2008. - 272 с.: ил. - (Книжная полка специалиста).

ISBN 978-5-93196-752-3

В книге приведены основные сведения о котельных установках, работающих на газовом и жидком топливе, и вспомогательном оборудовании. Обобщен производственный опыт по эксплуатации и наладке котлов разных модификаций. Приведены извлечения из правил по устройству и безопасной эксплуатации котельных установок, оборудования и трубопроводов.

Для подготовки и повышения квалификации операторов и обслуживающего персонала котельных, а также для инженерно-технических работников и специалистов, отвечающих за безопасную эксплуатацию котлов.

УДК 621.1.004.3 ББК 31.361

© ЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», 2003

Раздел первый

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕПЛОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Глава первая

ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ Понятие о физическом теле и веществе

Все тела в природе находятся в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном и состоят из мельчайших частиц -молекул, связанных между собой силами взаимного притяжения и находящихся в состоянии беспрерывного хаотического движения.

Общей мерой различных форм движения материи является энергия. Энергия движения молекул называется внутренней кинетической энергией, а энергия взаимного притяжения молекул - внутренней потенциальной энергией. Сумма внутренних кинетической и потенциальной энергий составляет внутреннюю энергию тела, которая может передаваться от одного тела к другому в виде тепла и работы.

Передача энергии в виде тепла вызвана энергетическим взаимодействием молекул при отсутствии видимого движения тел. В отличие от тепла передача энергии в виде работы связана с видимым перемещением тела, в частности с изменением его объема.

Молекулы могут быть самостоятельными, сохраняя при этом химические свойства данного вещества. Молекулы состоят из атомов. В переводе с греческого языка слово «атом» означает «неделимый». Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных частиц - электронов, которые двигаются вокруг него. Ядро включает в себя положительно заряженные частицы — протоны и частицы, которые не имеют заряда, - нейтроны.

Различают простые и сложные вещества. Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного вида, называют простыми. Например: кислород 0₂, водород Н₂, азот N₂, медь Си, углерод С, алюминий А1, серебро Ag и др.

Вещества, молекулы которых состоят из атомов разного вида, называют сложными. Например: углекислый газ С0₂, вода Н₂0, оксид углерода (или угарный газ) СО, метан СН₄ и т. д.

В данное время известно 106 химических элементов, из которых состоят вещества.

Физические и химические явления. Физические тела могут претерпевать различные изменения, которые называются явлениями, разделяющимися на физические и химические.

Явления, при которых изменяется форма или физическое состояние, но не происходит образования новых веществ, называются физическими.

Например, при кипении вода превращается в пар, а при охлаждении из пара снова образуется вода. При этом изменяется только физическое состояние воды, но новые вещества не образуются. То же наблюдается при таянии льда.

Изменения веществ, при которых из одних веществ образуются другие, называются химическими явлениями или химическими реакциями.

Например, при сжигании угля образуются газообразные продукты сгорания. Химические явления происходят при горении, коррозии металлов, при получении металлов из руд и т. д.

Физическое состояние вещества. Состояние физических тел зависит от сил молекулярного притяжения, расстояния между молекулами вещества (межмолекулярного пространства) и от движения молекул.

Твердые тела имеют большую силу молекулярного притяжения, малое межмолекулярное пространство и малую подвижность молекул. Эти тела имеют определенную форму и сохраняют свой объем. Для того, чтобы сжать твердое тело или разделить его на части, необходимо приложить определенную силу.

В жидких телах сила молекулярного притяжения значительно меньше, чем в твердых, а межмолекулярное пространство и подвижность молекул значительно больше. Благодаря этому жидкости не имеют определенной формы и принимают форму того сосуда, в котором находятся. Жидкости практически не сжимаются. Объем жидкости измеряется размером сосуда, в который жидкость налита.

В газообразных телах, например воздухе, паре, горючих и дымовых газах, сила межмолекулярного притяжения мала, межмолекулярное пространство и подвижность молекул велики. Благодаря этому, газообразные тела имеют большую текучесть и не имеют определенного объема. Как и жидкости, газообразные тела занимают форму сосуда, в котором находятся. По сравнению с твердыми телами и жидкостями газообразные тела легко сжимаются.

Понятие о рабочем теле. В отопительных и производственных котельных рабочим телом (теплоносителем) является водяной пар или горячая вода.

Теплоноситель характеризуется параметрами, к которым относятся: давление, температура и удельный объем.

Давление и единицы его измерения

Давление - это действие газа (жидкости) на стенки сосуда или сила, которая приходится на единицу поверхности, воспринимающей удары молекул данного газа (жидкости).

Экспериментами и практикой доказано, что жидкости и газы действуют на поверхность твердых тел, с которыми они граничат. Силы действия жидкостей и газов на соприкасаемые с ними поверхности называют силами давления.

Давлением называется отношение нормально направленной силы к площади поверхности, на которую сила действует.

Давление обозначается буквой Р. Для определения давления Р необходимо силу F разделить на площадь S, на которую действует эта сила:

P = F/S.

За единицу силы и веса принят 1 кге (килограмм-сила), за единицу массы - 1 кг, а за единицу площади - 1 см², таким образом, давление измеряется в кгс/см² и его принято называть технической атмосферой (am).

Различают давление - атмосферное, избыточное и абсолютное.

Атмосферным называют давление воздуха (атмосферы) на Землю и на предметы, которые находятся на ней. Это давление называется барометрическим давлением, поскольку измеряется барометром, и обозначается Р_(гл . Давление воздуха на уровне моря при температуре О °С равно 76(5 мм рт. ст. Его принято называть физической атмосферой (атм). С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление уменьшается.

Избыточное давление -это излишек над атмосферным давлением. Это давление измеряется манометром и поэтому давление называют манометрическим или рабочим (кгс/см²; мм рт.ст.; мм вод. ст.). Соотношение между этими единицами следующее:

1 ат = 1 кгс/см² = 735,6 мм рт. ст. = 10 ООО мм вод. ст. = 10 м вод. ст. = = 10 ООО кгс/см².

Абсолютное давление - это давление жидкостей или газов в закрытом сосуде, обозначается Р_абс и равно сумме избыточного и атмосферного давлений:

Р . =Р ЛР_с .

аос изб бар

Абсолютное давление может быть больше или меньше атмосферного.

Давление ниже атмосферного называется вакуумом (Р_т)- В котельной практике это разрежение (тяга) в топке котла и газоходах. Если давление Р меньше атмосферного, то Р_абс = Р_бар - Р_вак. Соотношение между физической и технической атмосферами следующее:

760 / 735,6 = 1,033.

В международной системе единиц СИ основная единица измерения давления - ньютон на квадратный метр (Н/м²).

По решению Международного комитета мер и веса, принятому в октябре 1969 г., эта единица названа паскалем (Па), 1 Па = 1 Н/м². Эта единица давления очень мала и использовать ее на практике неудобно, поэтому используют кратные несистемные единицы:

1 кПа= 1 ООО Па = 10³Па 1 МПа = 1 ООО ООО Па = 10⁶ Па 1 ГПа = 1 ООО ООО ООО Па = 10⁹ Па.

Между единицами (кгс/см²; мм рт. ст.; мм вод. ст.) и паскалем (или кратными от него) используются следующие соотношения: Физическая атмосфера

1 атм = 1,033 кгс/см² = 760 мм рт. ст. « 101 325 Па « 101,3 кПа « «0,1 МПа

Техническая атмосфера

1 ат = 1 кгс/см² = 735,6 мм рт. ст.« 98 666,5 Па « 98,7 кПа «0,1 МПа 1 мм рт. ст. = 133,322 Па « 133 Па 1 мм вод. ст. = 9,8066 Па « 10 Па.

Температура и теплота, единицы их измерения

Температура является мерой теплового состояния или степени нагрева тел. Тепловое состояние тела характеризуется скоростью движения его молекул или средней внутренней энергией тела. Чем выше температура, тем больше скорость движения молекул.

Температура тела увеличивается или уменьшается в зависимости от того, получает или отдает это тело тепло. Тела, которые имеют одинаковую температуру, находятся в тепловом равновесии, т. е. не передают тепло одно другому.

При нагревании тела расширяются, т. е. увеличиваются в объеме. Это обстоятельство учитывают при конструировании котлов и обмуровки, а также при проектировании трубопроводов различного назначения.

Единицей измерения температуры является градус. Для измерения температуры чаще всего используются две шкалы: практическая стоградусная Цельсия и термодинамическая или абсолютная Кельвина.

Практическая стоградусная шкала имеет две постоянные точки: плавление льда, которая принимается за О °С, и кипение воды при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.,), принятая за

100 °с.

Температуру выше 0 °С обозначают знаком «+» (плюс), ниже

0 °С - знаком «—» (минус).

В системе СИ используют шкалу с началом отсчета от абсолютного нуля.

Абсолютный нуль характеризуется отсутствием движения молекул и отвечает температуре, которая ниже 0 °С на 273,15 °С (примерно 273 °С).

Единица термодинамической или абсолютной температуры -кельвин (К).

Температуру в стоградусной шкале обозначают /, а в абсолютной - Т. Эти температуры связаны между собой соотношением:

Т- t + 273 К.

Теплота. Энергия, которая может передаваться от более нагретого тела к менее нагретому при непосредственном контакте или излучением, называется теплотой.

Теплота - вызывается хаотическим движением частиц (молекул, атомов и т. д.). За единицу измерения теплоты принята калория (кал), которая равна количеству тепла, необходимого для нагревания 1 г воды на 1 °С (при t от 19,5 до 20,5 °С) при нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст.

Если при измерениях основные или производные единицы оказываются чрезмерно малы или велики, то пользуются кратными и дольными единицами (табл. 1)

Таблица 1

Кратные и дольные единицы измерения

В системе единиц СИ единицей измерения теплоты является джоуль (Дж) - универсальная единица работы, энергии и количества тепла. Соотношения между единицами измерения тепла следующие:

1 кал = 4,187 Дж « 4,2 Дж; 1 Дж = 0,239 кал « 0,24 кал.

Способы передачи тепла. В котельных установках тепло от продуктов сгорания топлива к поверхностям нагрева передается тремя способами: излучением {радиацией), теплопроводностью и конвекцией.

Излучение (радиация) - это передача тепла от одного тела к другому на расстояние с помощью электромагнитных волн, например, от горящего факела к поверхностям нагрева котла.

Теплопроводность - вид теплопередачи, при которой перенесение тепла имеет атомно-молекулярный характер и происходит без макроскопического движения в теле (в стенке трубы котла от внешней поверхности к внутренней).

Вещества имеют различную теплопроводность. Так, теплопроводность накипи более чем в 40 раз, а сажи - более чем в 200 раз ниже теплопроводности чугуна. Отложения накипи и осадка затрудняют передачу тепла и приводят к перерасходу топлива.

Конвекция - передача энергии в виде тепла перемещением и перемешиванием нагретых масс жидкостей или газов. Пример конвекции - распространение тепла по всей комнате от горячей батареи отопления.

В котле конвективный теплообмен происходит на хвостовых поверхностях нагрева, где горячие дымовые газы обтекают трубы экономайзера и нагревают проходящую по трубам воду, а проходя по трубам воздухоподогревателя нагревают воздух.

Удельный объем. Удельный объем газа или пара v - это объем единицы его массы. Удельный объем - величина, обратная плотности вещества, м³/кг:

_1_У_

р т

где v - объем вещества, м³;

р - плотность, кг/м³;

т - масса вещества, кг.

Приборы для измерения давления и температуры, их устройство и работа

Измерение давления. Для измерения давления газа и воздуха до 500 мм вод. ст. (500 кгс/м²) используют стеклянный U-образный жидкостный манометр (рис. 1). Манометр представляет собой стеклянную U-образную трубку, прикрепленную к деревянной (метал-

Рис. 1. U-образный манометр: а - для определения давления;

б - для определения разрежения; /- конец трубки для подключения к измеряемой среде; 2 - открытый конец трубки, сообщающейся с атмосферой; 3 - шкала

до 25 мм вод. ст. (250 Па) однотрубными или U-образными жидкостными манометрами приводит к большим погрешностям при выполнении отсчета результатов измерения. Для увеличения масштаба показаний однотрубного манометра трубку наклоняют.

На таком принципе работают жидкостные тягонапоромеры ТНЖ (рис. 2), которые заправляются спиртом плотностью г = 0,85 г/см³. В них жидкость из стеклянного сосуда вытесняется в наклонную трубку, вдоль которой расположена шкала, градуированная в мм вод. ст. (Па).

Рис. 2. Тягонапоромер жидкостный типа ТНЖ:

1 - стеклянный сосуд; 2, 5- штуцеры; 3 - уровень; 4 - винт установки прибора по уровню; 6 - винт перемещения шкалы для установки нуля;

7 - шкала; 8 - наклонная трубка

При измерении разрежения импульс подсоединяется к штуцеру, который связан с наклонной трубкой, а при измерении давления -со штуцером, который связан со стеклянным сосудом.

На рис. 3 приведен однотрубный чашечный тягонапоромер типа ТДЖ, упрощающий процесс измерения, - отсчет измерения производится так же, как и в тягонапоромере типа ТНЖ, по показаниям столба жидкости в одной трубке.

Мембранные тягонапоромеры. В котельных с паровыми кот-лами ДКВР, ДЕ, водогрейными котлами ТВГ, КВ-Г используют-ся, помимо перечисленных выше, мембранные тягонапоромеры

-.Г:

г¹ ХЯ    vv

Рис. 3. Жидкостный дифференционный тягонапоромер типа

ТДЖ:

1 - винт-фиксатор; 2 - сосуд с жидкостью; 3, 7 - кронштейны; 4 - стеклянная трубка; 5 - шкала; 6 - зажим; 8 - шкала; 9 - стекло; Т 10 - упор; 11 - рамка; 12 - болт

Рис, 4. Схема показывающего мембранного тяшнапоромера ТМ-П1:

У - тяга; 2,8- рычаги; 3,9- винты; 4 - ось балансирующих грузов;

5 - ось стрелки; б - втулка; 7 - стрелка; 10 - пружина; 11 - поводок;

12 - корректор; 13 - мембранная коробка; 14 - импульсная трубка;

15 - спиральная пружина

Рабочим элементом этого прибора служит спаянная из двух гофрированных мембран коробка 13, внутреннее пространство которой импульсной трубкой и соединено с топкой котла. При измерении разрежения мембранная коробка сжимается или распрямляется. Ее движение через рычажную систему передается на стрелку 7, которая перемещается вдоль шкалы, показывая величину разрежения. На нуль стрелку устанавливают с помощью винта-корректора 12. Спиральная пружина 15 служит для устранения влияния зазоров (люфтов) в сочленениях рычажного механизма.

Пружинные манометры. Для измерения давления от 0,6 до 1 600 кгс/см² используются пружинные манометры.

Рабочим элементом манометра (рис. 5) служит выгнутая трубка эллипсовидного или овального сечения, которая деформируется под

4

2

Рис. 5. Манометр

с трубчатой пружиной: 1 - штуцер; 2 - стрелка; 3 - шкала; 4 - спиральная пружина; 5 - трубчатая пружинка; 6 - зубчатый

сектор; 7-тяга

действием давления. Один конец трубки запаян, а другой соединен со штуцером, которым подсоединяется к измеряемой среде. Закрытый конец трубки через тягу соединен с зубчатым сектором и центральным зубчатым колесиком, на ось которого насажена стрелка.

Под давлением измеряемой среды трубчатая пружина 5 выпрямляется, вращая при этом зубчатый сектор 6 и зубчатое колесико, а вместе с ними и стрелку 2. По шкале 3 отсчитывают величину измеренного давления. Плавное движение стрелки обеспечивает спиральная пружинка (волосок) 4.

Манометр 6 (рис. 6) присоединяется к котлу через сифонную трубку 4, в которой конденсируется пар или охлаждается вода и давление передается через охлажденную воду, чем предотвращается повреждение механизма от теплового действия пара или горячей воды, а также манометр защищается от гидравлических ударов.

Рис. 6. Установка манометра с сифонной трубкой:

1 - трубопровод (барабан); 2 - бобышка; 3 - гайка;

4 - сифонная трубка; 5 - трехходовой кран; б - манометр

Измерение температуры. В котельных для измерения температуры используются приборы, принцип работы которых основан на свойствах, проявляемых веществами при нагревании: изменение объема - термометры расширения; изменение давления - манометрические термометры; появление термоЭДС - термоэлектрические пирометры; изменение электрического сопротивления - термометры сопротивления.

1. Жидкостные стеклянные термометры (рис. 7, 8 и 9) состоят из стеклянной капиллярной трубки, закрепленной на шкале, градуированной в градусах Цельсия. Трубка соединяется с резервуарчиком, заполненным рабочей жидкостью - ртутью или спиртом, подкрашенным в тем-но-красный или фиолетовый цвет. Температура кипения ртути 357 °С, а спирта - 78,3 °С. Для повышения точки их кипения пространство над ртутью или спиртом заполнено инертным газом под давлением.

При нагревании резервуарчика жидкость, заполняющая его, увеличивается в объеме и поднимается, а при охлаждении опускается по капиллярной трубке.

Ртутным термометром можно измерить температуру от -38 до +600 °С, спиртовым от -70 до +150 °С.

На котлах и трубопроводах термометры устанавливают в металлические гильзы и для защиты их от повреждения надевают оправу.

На горизонтальных трубопроводах термометры устанавливают вертикально либо наклонно, а на вертикальных - под углом 30-35°.

Рис. 7. Термометр ртутный технический типа ТТ:

/ - термобаллон; 2 - капиллярная трубка; 3 - шкала

Рис. 8. Термометр ртутный типа ТТ с изогнутой нижней частью

Для лучшего восприятия тепла гильзы заполняют машинным маслом при измерении температуры до 150 °С, при измерении более высоких температур - мелкими опилками оплавленной красной меди.

2. Манометрические термометры (рис. 10, 11) служат для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на изменении давления жидкостей, газа или пара в замкнутом объеме в зависимости от температуры.

Род рабочего вещества определяет вид манометрического термометра:

жидкостные заполняются ртутью, ксилолом, толуолом при начальном давлении 15-20 кгс/см²;

газовые - инертным газом (азотом и др.); парожидкостные - низкокипящей жидкостью (спиртом, эфиром, ацетоном и др.).

Граница измерения температуры от-150 до +660 °С зависит от вида рабочего вещества.

Манометрический термометр (см. рис. 10) состоит из термобаллона У, манометрической пружины 5 и соединяющей их капиллярной трубки 2.

Рис. 10. Манометрический термометр: I - латунный термобаллон; 2 - капиллярная трубка; 3 - передаточный механизм; 4 - стрелка прибора;

5 - манометр с трубчатой пружиной и шкалой

При нагревании термобаллона рабочее вещество увеличивается в объеме. Под действием давления пружина, выпрямляясь, действует на тягу с зубчатым сектором и вращает стрелку или перо самопишущего прибора. Шкала прибора градуируется в градусах Цельсия.

Для измерения и сигнализации температуры в схемах автоматического регулирования и защиты используются электроконтактные устройства ЭКТ (см. рис. 11). Прибор имеет корпус и соединительный капилляр длиной 1,6-10 м. Двухпозиционное сигнальное устройство термометра состоит из двух изолированных друг от друга и от подвижной стрелки 4 предельных контактов 11 и 14, устанавливаемых вручную с помощью поводка 8 на любые деления шкалы 5 прибора.

Рис. 11. Кинематическая схема контактного манометрического термометра:

1 - держатель; 2 - трубчатая пружина; 3 - трубка; 4 - стрелка; 5 - шкала; 6, 12- стрелки для установки нижней и верхней границ сигнализации; 7,9- контакты неподвижные; 8 - поводок ведущий; 10- волосок; 11, 14- контактные поводки; 13 - тяга; 15 - термобаллон; 16- капилляр

3. Термоэлектрический пирометр используется для измерения температуры до 1 600 °С, а также передачи показаний на тепловой щит и состоит из термопары, соединительных проводов и измерительного прибора.

Термопара представляет собой соединение двух проводников (термоэлектродов), изготовленных из различных металлов (платина, медь) или сплавов (платинородия, константана, хромеля, алюме-ля, копеля), изолированных друг от друга фарфоровыми бусами или трубочками. Одни концы термоэлектродов спаиваются, образуя горячий спай, а другие остаются свободными (холодный спай).

Для удобства при пользовании термопару помещают в стальную, медную или кварцевую трубку (чехол).

При нагревании горячего спая образуется термоэлектродвижущая сила, величина которой зависит от температуры горячего спая и материала термоэлектродов.

Измерительным прибором может быть милливольтметр или потенциометр. Шкала прибора размечается в градусах Цельсия с указанием типа и градуировки (например, ТПП - термопара платино-родий - платиновая, градуировка ПП-1).

4. Термометры сопротивления используются для измерения температуры до 750 °С (рис. 12 и 13). В них на слюдяную пластинку 1 наматывается платиновый провод 2, к концам которого припаяны изолированные фарфоровыми изоляторами выводы из серебряной проволоки 4, которые присоединены к зажимам в головке термометра 7. Рабочий изолированный элемент вставляют сначала в алюминиевый, а затем в стальной чехол 5.

Рис. 12. Конструкция платинового термометра сопротивления: а - чувствительный элемент термометра;

6 - термометр в защитном чехле; 1 - слюдяная пластинка; 2 - платиновая проволока:

3 - серебряная лента; 4 - серебряный вывод; 5 - чехол; б - штуцер; 7 - головка;

8 - капилляр

Рис. 13. Термометры сопротивления: а - платиновый: / - серебряная лента, которая закрепляет слюдяной пакет; 2 - платиновый провод; 3 - слюдяная пластинка с насечкой; 4 - серебряные выводы; 5 - слюдяные накладки; б - медный: 1 - медный

провод; 2 - каркас

Вода, водяной пар и воздух, их свойства

Вода и водяной пар как рабочие тела и теплоносители получили широкое использование в теплотехнике. Это объясняется тем, что вода является распространенным веществом в природе и кроме того, вода и водяной пар обладают хорошими термодинамическими свойствами. Пар образуется из воды путем испарения и кипения.

Испарением называется парообразование, которое происходит только на поверхности жидкости. Этот процесс происходит при любой температуре. При испарении из жидкости вылетают молекулы, которые имеют относительно большие скорости, вследствие чего уменьшается средняя скорость движения молекул, которые остались, и уменьшается температура жидкости.

Кипением называется бурное парообразование во всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла.

Температура кипения воды зависит от давления, под которым вода находится. Чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды.

Например, атмосферному давлению 1,033 кгс/см² (760 мм рт. ст.) соответствует t = 100 °С, а при давлении 14 кгс/см² - t_K =194 °С.

Если кипение жидкости происходит в закрытом сосуде, то над жидкостью образуется пар, в котором имеются капельки влаги. Такой пар называется влажным насыщенным. При этом температура влажного пара и кипящей воды одинакова и равна температуре кипения.

Если постоянно подавать тепло, то вся вода в сосуде, включая мельчайшие капли, превратится в пар. Такой пар называется сухим насыщенным. Температура сухого насыщенного пара также равна температуре кипения t_K, которая соответствует данному давлению.

Количество тепла, необходимого для превращения в пар 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения t, называется скрытой теплотой парообразования (ккал/кг).

Скрытая теплота парообразования зависит от давления. Так, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. скрытая теплота парообразования г = 540 ккал/кг. При повышении температуры скрытая теплота парообразования увеличивается.

Пар может быть насыщенным и перегретым. Величина, определяющая количество сухого насыщенного пара в 1 кг влажного пара в процентах называется степенью сухости пара и обозначается буквой X. Для сухого насыщенного параХ = 100 %.

Влажность насыщенного пара в паровых котлах должна быть в пределах 1-3 %, т. е. степень сухости X- 100 - (1-3) = 99-97 %.

Отделение части воды от пара называется сепарацией, а устройство, предназначенное для этого, - сепаратором.

Переход воды из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а из газообразного в жидкое - конденсацией.

Пар, температура которого для определенного давления превышает температуру насыщенного пара, называется перегретым. Разность температур между перегретым и сухим насыщенным паром при этом же давлении называется перегревом пара.

Состав и свойства воздуха. Сухой атмосферный воздух представляет собой многокомпонентную смесь состава (об. %): азот N_: - 78 %, кислород 0_Л - 21 %, инертные газы (аргон, неон, криптон и пр.) и углекислый газ - 1 %. Кроме того, воздух содержит водяной пар, пыль, микроорганизмы и пр.

Газы, которые входят в состав воздуха, распределены в нем равномерно и каждый из них сохраняет свои свойства в смеси.

Азот N., и кислород 0₂ не имеют цвета, вкуса и запаха. Азот не горит и горение не поддерживает.

Кислород не горит, но активно поддерживает горение и является окислителем, обеспечивающим горение всех видов топлива.

Плотность воздуха при нормальных условиях (О °С и 760 мм рт. ст.) равна г = 1,293 кг/м³. С повышением температуры плотность воздуха уменьшается.

Инертные газы не вступают в химические реакции с другими веществами.

В воздухе также находятся водяные пары, количество которых изменяется и зависит от конкретных атмосферных условий. Каждому значению температуры соответствует максимальное количество водяных паров, которые могут находиться в воздухе и определенное парциальное давление этих паров.

Различают влажность абсолютную и относительную.

Абсолютная влажность - это масса водяных паров, которая находится в 1 м³ воздуха.

Относительная влажность (/') - это отношение абсолютной влажности при данной температуре к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре. Для жилых помещений нормальной влажностью считается j = 60-70 %. Относительную влажность измеряют гигрометром или психрометром.

Точкой росы называется температура, до которой необходимо охладить воздух или продукты сгорания топлива, чтобы водяные пары, которые находятся в них, достигли состояния насыщения и выделились в виде росы. Температура точки росы для продуктов сгорания природного газа составляет 53-56 °С.

Глава вторая КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Электрический ток и его характеристики

Простейшая электрическая цепь (рис. 14) состоит из источника электрической энергии (генератора) Г, ее потребителя и двух линейных проводников JI1 и 112, соединяющих источник энергии с потребителем.

а    б

Рис. 14. Схемы электрического тока: а - постоянный ток; б - переменный ток; / - сила тока, А

Источниками электрической энергии служат генераторы (устройства, которые превращают различные виды энергии - механическую, химическую, световую - в электрическую).

Источник электрической энергии и соединенный с ним линейными проводами потребитель этой энергии образуют замкнутую электрическую цепь, по которой протекает электрический ток.

Электрический ток - это упорядоченное движение электрических зарядов в проводимой среде, которое происходит под действием сил электрического поля.

Сила электрического тока определяется как количество электронов, протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени 1 с.

Единицей измерения силы тока является ампер, в системе СИ обозначается А, в других системах - а. Обозначают силу тока буквами / или i.

Энергия, необходимая для беспрерывного протекания тока по электрической цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС источника тока не исчезает и при размыкании цепи. В этом случае ЭДС равна разности потенциалов (напряжению) на зажимах источника тока. Напряжение обозначают буквами U и и, измеряют в вольтах, в системе СИ обозначают В, а в других системах единиц - в.

Для измерения больших напряжений используется единица измерения киловольт 1 кВ = 1 ООО В. Малые величины напряжения и ЭДС измеряются в милливольтах 1 мВ = 0,001 В.

В рассматриваемых схемах электрический ток протекает под действием разности потенциалов (напряжения) на зажимах источника тока и направлен от точки с более высоким потенциалом (положительный заряд) к точке с более низким потенциалом (отрицательный заряд). За направление электрического тока условно принимают направление перемещения положительного заряда от плюса к минусу.

Если сила и направление тока не изменяются на протяжении времени, то такой ток называют постоянным (рис. 15, а).

Электрический ток, который периодически изменяется по силе и направлению, называется переменным (рис. 15, б).

Для получения переменного тока используются генераторы, в которых на исходных клеммах возникает то положительный заряд (плюс), то отрицательный заряд (минус). Переменный ток, кроме силы и напряжения, характеризуется периодом и частотой.

Периодом Т называется время, в течение которого переменный ток совершает одно полное изменение по величине и направлению.

Частотой называется число полных изменений переменного тока, которые происходят за 1 с.

Период измеряется в секундах (с), а частота - в герцах (Гц).

В различных областях техники используется электрический ток различных частот. На электростанциях нашей страны используются генераторы, которые вырабатывают переменный трехфазный ток частотой 50 Гц.

Проводники электрического тока и диэлектрики

Материалы, проводящие электрический ток, называются проводниками. К ним относятся металлы, растворы кислот, щелочей и солей. В электротехнике в качестве материала для проводников широко используют медь и алюминий.

Материалы, которые практически не проводят электрический ток, называются диэлектриками. К ним относятся резина, слюда, пластмассы и многие другие материалы, а также воздух и газы. Диэлектрики используются в качестве электроизоляционных материалов для электрической изоляции проводников друг от друга и от окружающей среды.

Направленному движению электронов в проводнике противодействуют его молекулы и атомы. Это противодействие принято оценивать электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление проводника обозначают буквой R. Единица измерения сопротивления - Ом. При измерении больших сопротивлений используется килоом: 1 кОм = 10³ Ом или мегаом: 1 МОм = 10⁶ Ом.

Сопротивление проводника зависит от его материала, длины, поперечного сечения и температуры.

Закон Ома для участка и полной цепи:

I - — (для участка цепи);

R

I = ——- (для полной цепи),

R + r

где R - сопротивление внешнего участка цепи;

Е - электродвижущая сила;

г - внутреннее сопротивление источника электрической энергии.

Трехфазный электрический ток представляет собой совокупность трех цепей переменного тока, в которых одновременно действуют три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, с равными амплитудами, смещенными одна относительно другой на угол 2р/3 (120°). Совокупность таких ЭДС называется трехфазной системой ЭДС. Эту систему можно получить при вращении в однородном магнитном поле трех одинаковых обмоток, смещенных в пространстве на угол 2р/3 (120°).

Для характеристик энергетических условий важно, насколько быстро выполняется работа. Работа, которая выполняется за единицу времени, называется мощностью: Р = Alt.

Если движение зарядов создавало постоянный ток, то q = i t, где t - время, в течение которого был перенесен заряд. Следовательно, работа, выполненная за время t, равна А = U11. В электрической цепи при постоянном токе и напряжении мощность Р = A/t = UI.

Заменив в этом выражении на основании закона Ома U=IR или 1= U q, получим три выражения мощности постоянного тока:

P=VI=PR=U²q.

Каждое выражение используется в определенных условиях расчета.

Единицей измерения мощности служит ватт.

Вт = В А с = Дж/с или Дж = Вт с.

Ватт - это мощность, при которой за 1 с совершается работа, равная 1 Дж. В электрической цепи это мощность, которая затрачивается в проводнике при напряжении 1 В между его концами и при токе 1 А.

Для измерения больших мощностей

1 кВт = 10³ Вт; 1 МВт = 10⁶ Вт.

Прибор для измерения мощности - ваттметр - имеет две измерительные цепи (две катушки), из которых одна (цепь тока) включается, как амперметр, последовательно с объектом измерения, а другая (цепь напряжения) подключается к объекту параллельно, как вольтметр.

Так как основная единица работы и энергии Дж - малая величина, то в электроэнергетических установках для измерения работы используется более крупная величина - киловатт-час (кВт ч). Это работа, которая совершается за 1 ч при постоянной мощности в 1 кВт.

Значит, 1 кВт ч = 3 600 ООО Дж.

Электрические сети низкого напряжения промышленных предприятий, как правило, выполняются четырехпроводными (три фазы и ноль), что дает возможность получить два различных напряжения. Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок.

Осветительные нагрузки включаются на фазное напряжение, 220 В (между фазой и нулевым проводом), а силовые нагрузки - на линейное напряжение 380 В (между двумя фазными проводами).

Трансформаторы переменного тока и электромагниты

При прохождении электрического тока по проводнику в окружающем пространстве возникает магнитное поле. При отключении тока магнитное поле исчезает. Магнитное поле возникает не только вокруг прямолинейного проводника, но и вокруг проводника, свитого в кольцо. Проводник, свитый в несколько колец, называется катушкой. Магнитное поле имеет наибольшую интенсивность внутри катушки и зависит от силы тока и числа витков.

Если изменять магнитное поле вокруг проводника, то в проводнике наводится ЭДС, под действием которой в замкнутом проводнике возникает электрический ток. Это явление называется взаимной индукцией и положено в основу действия трансформатора.

Трансформатор. Электромагнитный аппарат, который превращает переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения (рис. 16), называется трансформатором.

^v **♦ *•• : - К    v * «•    V jf'tf к •*: *f .* -' .■»

Puc. 16. Трехфазный силовой трансформатор мощностью • 320 кВт: <

1 - рукоятка переключения ответвлений обмотки высокого напряжения; 2 - выводные изоляторы высокого напряжения; 3 - выводные изоляторы низкого напряжения; j 4 - указатель уровня масла; .5 - расширитель; 6 - пробка с фильтром;

7 - радиатор; 8 - кожух трансформатора; 9 - магнитопровод с обмотками; 10- обмотка высокого напряжения; 11 - обмотка низкого напряжения; 12 - ролики

Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной, а обмотка, от которой энергия подается потребителю, - вторичной.

Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, а если больше - понижающим.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем: если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику переменного тока, то ток образует в стальном сердечнике (магнито-проводе) трансформатора переменный магнитный поток, который, проникая в витки вторичной обмотки трансформатора, будет индуктировать в обмотке ЭДС.

Если вторичная обмотка подключена к потребителю, то под действием индуктированной ЭДС в этой сети будет протекать переменный электрический ток. Таким образом, электрическая энергия будет передаваться из первичной обмотки трансформатора к вторичной, но при другом напряжении, которое зависит от соотношения числа витков в обмотках трансформатора.

Трансформаторы получили широкое применение при передаче электрической энергии на большие расстояния, для распределении энергии между потребителями и в различных устройствах автоматики.

Электромагниты. Если в катушку поместить стальной сердечник и пропустить через нее электрический ток, то сердечник намагничивается и приобретает свойства постоянного магнита.

На использовании явлений электромагнитазма основана работа электромагнитных приводов, где электрическая энергия превращается в механическую энергию перемещения подвижного элемента-

якоря.

Электромагниты нашли широкое использование в конструкциях реле, магнитных пускателей, переключающих и отключающих газовых клапанов.

В конструкциях клапанов-отсекателсй, предназначенных для отключения подачи газа к горелкам котла, якорь электромагнита жестко соединен с клапаном и перемещается (втягивается), когда на обмотку подается напряжение, открывая проход газа. При отключении напряжения якорь с клапаном под действием своего веса опускается на седло и перекрывает проход природному газу. На этом явлении основано действие автоматики безопасности котлов.

Электрооборудование котельных, его назначение и работа

Электрооборудование.

Электрическое оснащение современных котельных (рис. 17) включает силовые и осветительные щиты, большое количество электродвигателей различного назначения с пусковой и защитной аппаратурой, устройства автоматического регулирования и безопасности, приборы теплотехнического контроля, систему кабелей и проводов.

А 3124

Электродвигатели состоят из двух основных частей: статора - неподвижной части, которая имеет электрические обмотки, и ротора -подвижной части, которая находится внутри статора.

шшш

РПСУ

•*»

£

§ а

©С

/

7

У    2

Рис. 77. Главный распределительный щит котельной:

У - щит Щ0-20; 2 - щит ЩО-58

Между ротором и статором имеется небольшой воздушный зазор.

Обмотка статора при включении в электрическую сеть образует вращающееся магнитное поле, которое перссскаст обмотку ротора и индуцирует в ней ЭДС. В результате взаимодействия протекающего при этом в обмотке ротора тока с вращающимся магнитным

полем статора ротор приходит во вращательное движение. Если ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля, двигатель называется синхронным, а если скорости не одинаковы - асинхронным.

На рис. 18 приведены асинхронные двигатели в защищенном (а), закрытом (6) и взрывозащищенном (в) исполнении.

а    б    в

Рис. 18. Асинхронные двигатели: а - защищенный; б - закрытый; в - взрывозащищенный

Для изменения направления движения ротора достаточно поменять местами на клеммах двигателя два из трех подводящих проводов (фазы). При этом изменится чередование фаз обмотки статора, а значит, и направление вращения магнитного поля.

Характерными неполадками работы электродвигателей являются вибрация и перегрев.

Вибрация вызывает разрушение подшипников, ослабляет крепление электродвигателя на фундаменте и может привести к повреждению обмоток. Причиной вибрации может быть смещение осей валов электродвигателя и приводного механизма, а также оседание фундамента. Вибрация может быть следствием короткого замыкания статорной обмотки, в результате чего образуется неравномерное магнитное поле. Во всех случаях появления вибрации электродвигатель необходимо остановить, а затем выявить и ликвидировать ее причины.

Чрезмерный перегрев электродвигателя вызывает обгорание изоляции его обмоток и может привести к аварии.

Необходимо помнить, что перегрев не должен превышать 60 °С как для самой обмотки, так и для стальных частей, которые соприкасаются с ней.

Например, статор электродвигателя имеет температуру 80 °С при температуре окружающего воздуха 25 °С. Превышение будет составлять 80-25 = 55 °С, что является допустимой температурой перегрева.

Пусковая и защитная аппарату ра. Современные устройства включения электродвигателей подразделяются на две основные группы: ручного и автоматического управления. Конструктивное различие пусковой аппаратуры состоит во включении главных контактов (ручного или нажимного действия) и в защите от окружающей среды (открытая, закрытая, защищенная и взрывобезопасная).

Основными аппаратами ручного управления являются рубильники, переключатели и пакетные выключатели.

Рубильники и переключатели выпускаются в одно-, двух- и трехполюсном исполнении.

Пакетные выключатели используются в роли ручных пускателей для электродвигателей небольшой мощности и собираются в виде пакетов из изоляционного материала, внутри которых размещены плоские контакты, которые замыкаются при повороте ручки выключателя.

Основной аппаратурой автоматического управления являются кнопки управления, магнитные пускатели и автоматические выключатели (автоматы).

Кнопки управления служат для замыкания и размыкания цепи дистанционного управления. Конструкция кнопки предусматривает возврат в исходное положение под действием пружины. Кнопка управления имеет замыкающие, размыкающие или те и другие контакты. Комплект из двух и более кнопок, смонтированных в одном корпусе, называется кнопочной станцией.

Рис. 19. Магнитный пускатель: 1 - катушка; 2 - дугогасительная камера; 3 - направляющая камера; 4 - якорь электромагнита; 5 - держатель якоря

Магнитные пускатели (рис. 19) представляют собой трехфазные контакторы переменного тока с замыкающими контактами, которые помещены в стальной защитный корпус со съемной крышкой. Магнитный пускатель может иметь двухполюсное тепловое реле.

Включение и выключение магнитного пускателя осуществляются дистанционно с помощью кнопок «Пуск» и «Стоп».

При нажатии на кнопку «Пуск» в катушке магнитного пускателя появляется ток, вокруг нее образуется магнитное поле, сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, который замыкает главные контакты в цепи электродвигателя. Одновременно с главными контактами в цепи управления замыкается контакт са^ моблокирования, который разрешает отпустить кнопку «Пуск», не разрывая электрическую цепь катушки пускателя.

Тепловые элементы, включенные последовательно с обмотками электродвигателя, имеют в цепи управления размыкающий контакт, который разрывает цепь катушки пускателя при опасных токовых перегрузках электродвигателя, что приводит к размыканию главных контактов и остановке двигателя.

Остановка происходит и при нажатии на кнопку «Стоп».

Магнитные пускатели защищают электродвигатели от перегрузки и понижения напряжения в сети более чем на 30-^40 % номинальной, а также от самозапуска при исчезновении и повторном появлении напряжения в электрической сети, управляются дистанционно и автоматически.

Для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и длительных перегрузок последовательно с потребителями электроэнергии включаются плавкие предохранители. Их работа основана на использовании теплового действия тока.

^v ‘ *5 s'"* -V • JU-. ' > ч - ■ . Vi *' ■ ■ ?-? i, ; < . з. . > iuT? _: i.v7 ‘ % . > , .... .j Ь * =’ • г ‘    i / * -

Автоматические выключатели (автоматы) (рис. 20) могут выполнять функцию пусковой и защитной аппаратуры и состоят из рубильника и предохранителя. Отключение при коротких замыканиях и токовых перегрузках происходит автоматически с помощью тепловых и электромагнитных расцепителей. Преимуществом автоматов является значительно большая точность их настройки на задан

ную силу тока, чем при защите плавкими вставками.

Рис. 20. Автоматический выключатель серии АЗЕ 00:

1 - цоколь кожуха; 2 - дугогасящая камера; 3 - подвижный контакт;

4 - неподвижный контакт; 5 - гибкое соединение; 6-тепловой расцепитель;

7    - отключающий рельс защиты;

8    - корпус механизма свободного расцепления; 9 - рычаг для изменения вставки по току; 10 - спусковой валик с рычагом; 11 - упорный рычаг механизма; 12 - кнопка включения;

13 - приводные рычаги; 14- пружина механизма свободного расцепления; 15 - кнопка отключения; 16- капсула электромагнитного расцепления; 17-сердечник электромагнитного расцепителя; 18 - изолированная траверса

Заземление служит для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу, который оказался под напряжением.

Сопротивление заземления должно быть не больше 4 Ом. Сопротивление заземления замеряется не реже 1 раз в год.

Глава третья

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Краткие сведения о металлах и сплавах, используемых в котельных

Металлы и сплавы. Из общего числа известных в данное время 106 химических элементов 85 относятся к группе металлов (железо Fe, медь Си, алюминий А1, молибден Мо и пр.), остальные - к группе неметаллов (углерод С, кислород 0₂, сера S, фосфор Р и др.).

Металлами называются химические элементы, определяющими признаками которых являются: свойства коваться, вытягиваться в нить и провод, свариваться, хорошо проводить тепло и электрический ток.

Неметаллы - химические элементы, которые не имеют вышеуказанных свойств.

Чистые металлы в технике почти не используются. Большая часть металлов используется в виде сплавов.

Сплавом называется состав любого химического элемента с другими химическими элементами. В состав сплавов входят металлы и неметаллы.

Сплавы железа с углеродом и другими элементами образуют группу черных металлов. К черным металлам относятся сталь и чугун, которые используются для изготовления элементов паровых и водогрейных котлов, а также трубопроводов, арматуры и гарнитуры котельных.

Сталью называется сплав железа с углеродом при содержании углерода в сплаве менее 2 %.

В машиностроении применяются углеродистые и легированные стали, т. е. такие, в которых для улучшения механических и физико-химических свойств используются другие металлы.

Углеродистые стали более дешевые, чем легированные, и поэтому находят широкое применение. В зависимости от содержания в них вредных примесей, способа выплавки и степени однородности свойств подразделяются на стали обычного качества и качественные стали.

Легированные стали подразделяются на: низколегированные (до 3,5-4 % легирующих элементов); среднелегированные (4-10 % легирующих элементов); высоколегированные (более 10 % легирующих элементов). Химические элементы, используемые в легированных сталях обозначаются: молибден - М, никель - Н, ванадий - Ф, вольфрам -В, алюминий - Ю, марганец - Г, кремний - С, ниобий - Б, бор - Р,

• д. V "Чг    ■£' • ?■ Ч-t Я-Л V.

хром - X, титан - Т. Ниже в качестве примера приводятся марки некоторых сталей, которые принято обозначать следующим образом:

30ХМ - низколегированная хромомолибденовая сталь со средним содержанием углерода 0,30 %, хрома - до 1 % и молибдена -до 1 %;

12Х2МВ - низколегированная сталь со средним содержанием углерода 0,12 %, хрома - 2 %, молибдена - до 1 % и вольфрама -до 1

По способу получения стали подразделяются на: конверторные, мартеновские и электростали.

Чугуном называется сплав железа с углеродом при количестве углерода в сплаве более 2 % (до 6 %). Кроме углерода чугун содержит также примеси марганца, серы и фосфора.

Основным материалом для получения чугуна является железная руда. Чугун выплавляют в доменных печах и в зависимости от физико-химических и специальных свойств подразделяется на серый, ковкий, жароустойчивый и высокопрочный. Чугун обозначают следующим образом:

СЧ-12-28 - серый чугун, который имеет границу прочности при растягивании 12 кгс/мм² и гнутье 28 кгс/мм²;

СЧ-18-36 - соответственно при растягивании 18 кгс/мм² и гнутье 36 кгс/мм²;

КЧ-30-6 - ковкий чугун, который имеет границу прочности при сгибании 30 кгс/мм² и относительное удлинение при растягивании 6%; ^ ^г

ВЧ-45-10 - высокопрочный чугун, который имеет границу прочности при сгибании 45 кгс/мм² и относительное удлинение при растягивании 10 %.

Цветные металлы в котельных используются для изготовления деталей арматуры и автоматики.

Наибольшее распространение имеют:

алюминий - провода, детали автоматики;

медь - провода, импульсные линии датчиков автоматики;

бронза - детали арматуры;

латунь - трубки водоподогревателей, детали автоматики.

Латунью называется сплав меди с цинком (до 45 %), а также иногда с легирующими добавками элементов Al, Mn, Sn, Pb и других элементов, повышающих прочность, антикоррозийность и плавкие свойства.

Бронзой называется сплав на основе меди с добавлением олова, алюминия, свинца, кремния, бериллия.

Сварка металлов. Электродуговая сварка осуществляется с помощью трансформаторов переменного тока или электросварочных генераторов постоянного тока. Сварка проводится электродами.

Газовая сварка осуществляется ацетиленовыми генераторами, в которых горючим газом служит ацетилен, получаемый в генераторе из карбида кальция.

В последнее время разработаны горелки для сваривания с помощью пропан-бутана. При газовой сварке используется сварочная проволока.

Пайка и припои. Пайкой называется процесс соединения металлических частей с помощью расплавленных металлов и сплавов, которые называются припоями. Припои - мягкие и твердые.

Мягкие припои состоят из олова, свинца, небольшого количества сурьмы и других примесей (медь, висмут и пр.).

Мягкие припои плавятся при температуре до 300 °С и используются для получения соединений, которые требуют высокой герметичности, но они имеют небольшую прочность.

Граница прочности мягких припоев при растягивании составляет 5-7 кгс/мм². Марки мягких припоев: ПОС-90; ПОС-бО; ПОС-40; ПОС-ЗО; ПОС-18. Буквы ПОС означают, что припой оловянисто-свинцовый, цифры после букв указывают на процентное содержание олова в сплаве.

Твердые припои - тугоплавкие сплавы на основе меди, серебра и прочих металлов. Твердые припои имеют температуру плавления 650-900 °С и высокую механическую прочность. Граница прочности при растягивании 20-40 кгс/мм².

Марки твердых припоев: ПМЦ-36; ПМЦ-48; ПМЦ-54; ПСр-25; ПСр-45; ПСр-70.

Флюсы - специальные материалы, которые используются при пайке для удаления пленки оксидов и прекращения окисления в процессе пайки.

Мягкие флюсы - хлористый цинк, канифоль, нашатырь. Твердые флюсы - порошкообразная бура.

Прокладочные материалы. При ремонте трубопроводов и арматуры для того чтобы уплотнить фланцевое соединение, используются прокладочные материалы. Обеспечивая высокую плотность фланцевых соединений, прокладочные материалы должны иметь хорошую пластичность, прочность (чтобы воспринимать внутреннее давление), а также устойчивость к температурным условиям и разъедающему действию среды, в которой материалы находятся.

Основные материалы для прокладок указаны в табл. 2.

Таблица

Основные материалы для прокладок

Асбест - группа волокнистых минералов, которые состоят из кремнезема (42-59 %), оксида магния (20-41 %) и небольшого количества закиси железа, оксида железа, оксида кальция, а также содержат воду (1-40 %) и имеют высокую огнестойкость, теплоизоляционные свойства и хорошую механическую прочность.

Асбест в котельных используется для соединения секций чугунных котлов при уплотнении ниппелей, для взрывных предохранительных клапанов, для сальников арматуры паровой и в других целях.

Резина техническая листовая - в котельных и системах отопления используется для изготовления прокладок между фланцами водопровода, газопровода, между секциями радиаторов, в узлах автоматических устройств.

Резиновые трубки используются для соединения стеклянных жидкостных манометров с газо- и воздухопроводами и тягомеров с топкой и газоходами.

Паронит - прокладочный материал, изготовленный из асбеста, резины и наполнителей. Наибольшее распространение получил паронит марки В - унифицированный. Используется в виде листов различных размеров, толщиной от 0,4 до 6 мм. Паронит выдерживает рабочее давление до 50 кгс/см² и температуру до 450 °С. Его используют для уплотнения фланцевых соединений паропроводов, водопроводов горячей воды и газопроводов среднего и высокого давления.

Картон прокладочный изготавливается двух марок в листах и рулонах толщиной:

А (пропитанный) - 0,2-1,5 мм;

Б (непропитанный) — 0,3-2,5 мм.

Сохраняется в сухом месте. Используется для прокладок на водопроводах холодной воды. Перед установкой между фланцами прокладки смачивают водой и проваривают в масле.

Пластмассы - синтетические полимерные материалы, главным образом на основе синтетических смол (фторопласт). Используются шнур и лента ФУ М.

Набивочные (уплотнительные) материалы. К ним относятся различные сальниковые набивки и мастики, которые служат для предотвращения выхода пара или жидкости через зазоры сальников. Материалы должны иметь небольшой коэффициент трения, высокую коррозийную устойчивость против износа при высоких температурах (табл. 3).

Таблица 3

Набивочные (уплотнительные) материалы

Обмуровочные и теплоизоляционные материалы

Обмуровочные материалы. Для выполнения обмуровки паровых и водогрейных котлов используется огнеупорный и строительный красный кирпич.

Материал, который состоит из сырой и огнеупорной глины, выжженной при высокой температуре, называется шамотом, а изделия из него - шамотными.

В зависимости от огнестойкости шамотные изделия подразделя-ются на следующие марки:

Марка*.......................................... ША _{c? v} ШБ _{л v} ШВ, ШУС

Огнестойкость,°С, не ниже........... 1730    1630 • 1580

Шамотный кирпич выпускается двух размеров: большой нормальный: 250x123x65 мм; малый нормальный: 250x113x65 мм.

Используется также шамотный клиновой кирпич размерами: 250 х 123 х 65/55 и 250 х 113 х 65/55 мм.

При обмуровке котлов в основном используются шамотные изделия марок ШБ и ШВ.

При обмуровке газоходов котлов могут использоваться легкие шамотные изделия, которые имеют предельную температуру 1 150— 1 250 °С, выпускаются в виде прямого, клинового и фасонного кирпича и маркируются:

АЛ-1,3 - с предельной температурой использования 1 350-1 400 °С. БЛ-0,8 и БЛ-0,4 - с предельной температурой использования

1 150-1 250 °с.    .....

Глиняный красный кирпич выпускается размером 250х 125x65 мм. Различают пять марок кирпича: 75, 100, 125, 150 и 200. Цифра указывает на границу прочности при сжатии (кгс/см²).

Теплоизоляционные материалы. Служат для уменьшения передачи тепла в окружающую среду, снижают тепловые потери и улучшают санитарно-гигиенические условия работы. Теплоизоляционные материалы должны иметь: низкую теплопроводность; низкую удельную теплоемкость; достаточную механическую прочность; допускать обработку; не вызывать коррозии металлов.

Эти материалы имеют пористое строение. Вследствие заполнения пор воздухом коэффициент их теплопроводности низкий.

В зависимости от происхождения теплоизоляционные материалы - органические и неорганические. Органические материалы не выдерживают высоких температур и используются до 100 °С.

В состав большинства изоляционных материалов входит асбест, волокна которого характеризуются высокой прочностью на разрыв и низкой теплопроводностью. Из асбеста изготовляются шнур, картон и асбестовая ткань, которые используются при температуре до 500 °С.

Из смеси разрыхленного асбеста и дешевых горных пород (диатомита, доломита, извести, отходов шиферного производства и пр.) изготовляются различные порошкообразные материалы: асбозурит, асботермит, асбослюда, совелит и используются в виде мастик или после формовки и сушки в виде плит и фасонных изделий (сегментов и скорлупы) при температуре 450-500 °С.

Для теплоизоляции широко используется минеральная вата, которая состоит из тонких, в беспорядке размещенных стекловидных нитей, которые получают, продувая воздухом жидкий шлак (шлаковата) или жидкое стекло (стекловата). Минеральная вата - распространенный материал, который имеет низкую теплопроводность. Ее используют в виде матов, полос, плит и других изделий при температуре до 600 °С.

Теплоизоляционные материалы и изделия приведены в табл. 4.

Таблица 4

Теплоизоляционные материалы и изделия

r j xS- ^: '**■'

' у * [>. ■:    ' •; <^mf f. f'-’V

Глава четвертая

Щ j - ^    ^f ЧТЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И СХЕМ    д {

■Л.4Чо⁵;.:, Л    у>.ч Г    t ■■Hi':    •"    ••= -.iV. ■ Л'^Л I

у *2 ФС1.;" :};•    v.. К i*V^: .. *■    Ф ^ОО.'⁵ I;

Техническое черчение

• />    ’ "Л • У"’:?*,'-.'- :    , ’' ■■;;■■ Л *’    Л

Чертежи. Графическое изображение предмета (устройства, оснащения, прибора), дающее полное представление о его конструкции, размерах и материалах, из которых изготовлены отдельные его элементы, называется чертежом.

Для составления и оформления чертежей и текстовой части к ним применена Единая система конструкторской документации (ЕСКД). $    и " i -1х ЫШ иЦУУу ■ 1->- ■ } f*0-<^v i, *£< • .■■ г '.И ■ . • i

В машиностроении в зависимости от содержания различают: чертежи деталей, содержащие изображения деталей и данные, необходимые для их изготовления (профиль резьбы, шероховатость, покрытие поверхностей и т. д.);

сборочные чертежи - на них приведены изображения изделий и данные, которые необходимы для их сборки, изготовления и контроля, а также спецификация деталей, которые входят в данное изделие. Сборочные чертежи дают представление о форме и приближенных размерах каждой детали, их взаимосвязи, порядке сборки, разборки изделия и монтаже его в общей схеме механизма или установки;

чертежи общего вида - определяют конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и объясняют принцип работы изделия;

схемы - на них условными обозначениями показаны составные части изделия (системы) и связь между ними.

Виды, разрезы, сечения. Все графические изображения предмета на чертеже подразделяются на виды, разрезы и сечения.

Видом называется изображение видимой части предмета (конструкции, устройства), повернутой к наблюдателю.

На чертеже предмет может быть представлен шестью видами (изображениями): спереди, сверху, слева, справа, снизу, сзади. При этом можно вообразить, что предмет находится в центре куба и шесть изображений являются его проекциями на шесть сторон куба.

В основном используются три проекции, дополняя их для полной ясности тремя следующими видами.

Изображение предмета, мысленно рассеченного плоскостью или несколькими параллельными плоскостями, называется разрезом. То, что находится между отсеченной плоскостью и наблюдателем, воображается отброшенным, а на разрезе показывают то, что получено в отсечном пересечении и то, что видно за плоскостью сечения. При этом части предмета, которые пересекаются плоскостью сечения, обозначают соответствующей штриховкой.

Различают продольный разрез, если пересекающаяся плоскость направлена вдоль длины или высоты предмета, и поперечный, если пересекающиеся плоскости направлены перпендикулярно его длине или высоте.

Если предмет рассечен одной плоскостью, разрез называется простым, а если двумя или больше плоскостями - сложным.

Сложные разрезы - ступенчатые, если секущие плоскости параллельны, или ломаные, если секущие плоскости пересекаются.

Сечением называется изображение на чертеже плоских геометрических фигур, которые образуются при рассечении мысленно предмета секущей плоскостью. Сечение является частью разреза, так как в нем показывается только то, что находится непосредственно в секущей плоскости.

Длинные предметы, которые имеют постоянное или определенным образом изменяемое сечение, изображаются на чертежах с разрывами, то есть сокращенными.

Чертеж, выполненный от руки без строгого соответствия размеров линий на чертеже соответствующему масштабу, называется эскизом. Пропорциональность размеров между собой на чертеже устанавливается на глаз, но цифровые значения размеров должны точно отвечать соответствующим действительности размерам детали. Составляют эскиз детали, используя при этом необходимые измерительные инструменты. В зависимости от сложности детали эскиз включает общие виды, разрезы и сечения.

Масштаб чертежа. Линейные размеры, приведенные на чертеже, могут не совпадать с соответствующими действительности размерами предмета в натуре и могут быть больше или меньше их. Отношение линейных размеров на чертеже к размерам в натуре называется масштабом.

Большие предметы чертятся в масштабе уменьшения (1:2; 1:10; 1:100), детали - в натуральную величину (1:1), а очень малые детали-в масштабе увеличения (2:1; 10:1; 100:1).

Линии чертежей. При выполнении чертежей используются линии различного начертания и толщины.

Сплошными толстыми линиями обозначают видимый контур, контур сечения.

Сплошные тонкие - размерные и выносные.

Штрих - невидимый контур.

Штрихпунктирные - оси и центральные линии.

Разомкнутые - линии сечений.

Принципиальные схемы котельных

Условные обозначения:

....................................... трубопровод

1

соединения трубопроводов

ГШДДЛАА/

‘ -    ' £* "•'    ‘ * V-

пересечения трубопроводов

гибкий трубопровод, шланг изолированный участок

переход фланцевый, переход изменением диаметра

фланцевое резьбовое

резьбовое муфтовое лирообразный

► компенсаторы

П-подобный

неподвижная    

подвижная скользящая опоры трубопроводов подвижная упругая )

_тр^_яя вентиль    “МФ" задвижка

^ обратный клапан "М* проходной кран

центробежный насос “О— конденсатоотводчик

Схема котельной с тремя секционными водогрейными котлами показана на рис. 21.

Рис. 21. Схема котельной с тремя секционными водогрейными котлами

Схема котельной с тремя паровыми котлами показана на рис. 22.

LO

OO

Охладитель конденсат JS^ro

Паровой котел № 1

Паровой котел № 2

Паровой котел № 3

Атмосферный

деаэратор

Подпи-

точные

насосы

Охладитель

конденсата

№2

Циркуляционные _н^юсы    ^;

Питательные

насосы

Рис. 22. Схема котельной с тремя паровыми котлами

Раздел второй

ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Глава пятая

ГАЗООБРАЗНОЕ И ЖИДКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО СЖИГАНИЕ В ТОПКАХ КОТЛОВ

Основные сведения о топливе

Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются для получения тепла.

В соответствии с физическим состоянием топливо подразделяется на твердое, жидкое и газообразное.

К твердому топливу относятся древесина, торф, горючие сланцы, каменный уголь.

К жидкому топливу в основном относятся сырая нефть, различные нефтепродукты и мазут.

К газообразному топливу относятся природный газ, а также различные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и пр.

В зависимости от происхождения топливо подразделяется на природное и искусственное.

Природным называют топливо в том виде, в котором топливо было получено при добыче: каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть, природный газ и др.

Искусственное топливо - продукт, полученный при технологической переработке природного топлива. Например: кокс, брикеты, дизельное топливо, мазут, генераторный газ и др.

Топливо, которое по техническим и экономическим соображениям не выгодно перевозить на большие расстояния из-за его низкого качества и, как правило, используется вблизи места его добычи или получения, называется местным.

К высококачественному топливу относятся каменный уголь, антрациты, жидкое топливо и природный газ.

Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей.

К горючей части твердого и жидкого топлива относятся: углерод С, водород Н₂, сера S.

К негорючей части относятся: кислород 0₂, азот N₂, влага W и зола А. Влага W и зола А составляют внешний балласт топлива, а кислород и азот - внутренний.

Топливо характеризуется рабочей, сухой и горючей массами.

Условия сжигания твердого топлива зависят от количества и свойств имеющихся в нем золы, влаги, количества летучих горючих веществ.

При сжигании жидкого топлива (мазута), имеющего высокую вязкость, одна из основных задач - распыление его на мелкие капли.

Газовое топливо наиболее удобно для смешивания его с воздухом, который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.

Ч ..

Физико-химические свойства природных газов

Природные газы не имеют цвета, запаха и вкуса.

Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных: состав, теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени.

Природные газы чисто газовых месторождений состоят в основном из метана (82-98 %) и других более тяжелых углеводородов.

В состав любого газообразного топлива входят горючие и негорючие вещества. К горючим относятся: водород (Н_?), углеводороды (C_mH_n), сероводород (H₂S), оксид углерода (СО); к негорючим - углекислый газ (С0₂), кислород (0₂), азот (N₂) и водяной пар (Н₂0).

Теплота сгорания - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м³ газа, измеряется в ккал/м³ или кДж/м³. Различают высшую теплоту сгорания Q_b^c, когда учитывается тепло, выделяемое при конденсации водяных паров, которые находятся в дымовых газах, и низшую Q_n^c, когда это тепло не учитывается. При выполнении расчетов обычно используется £>_в^с, так как температура уходящих газов такова, что конденсация водяных паров продуктов сгорания не происходит.

На практике используются газы с различной теплотой сгорания. Для сравнения различных видов топлива, установления норм расхода и т. д. используется так называемое условное топливо, за единицу которого принимают 1 кг топлива, имеющего теплоту сгорания Q^Hn = 7 ООО ккал/кг (29 300 кДж/кг).

Плотность газообразного вещества р_г определяется отношением массы вещества к его объему. Единица измерения плотности кг/м³.

Отношение плотности газообразного вещества к плотности воздуха при одинаковых условиях (давление и температура) называется относительной плотностью газа р .

^г о

Плотность газа р_г = 0,73-0,85 кг/м³ (р_о = 0,57-0,66).

Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха равна 0 °С, и такая температура называется жаропроизводительностью топлива.

Температура горения отдельных газов составляет 2 000-2 100 °С. Действительная температура горения в топках котлов значительно ниже, составляет 1 100-1 600 °С и зависит от условий сжигания.

Температура воспламенения - это такая температура, при которой начинается горение топлива без влияния источника воспламенения, для природного газа она составляет 645-700 °С.

Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газа находится до 5 % - не горит; от 5 до 15 % - взрывается; больше 15%-горит при подаче воздуха.

Скорость распространения пламени для природного газа — 0,67 м/с (метан СН₄).

Горючие газы не имеют запаха. Для своевременного определения наличия их в воздухе, быстрого и точного обнаружения мест утечки газ одоризируют (придают запах). Для одоризации используется этилмеркаптан (C₂H₅SH). Норма одоризации 16 г C₂H₅SH на

1 ООО м³ газа. Одоризация проводится на газораспределительных станциях (ГРС). При наличии в воздухе 1 % природного газа должен ощущаться его запах.

Использование природного газа имеет ряд преимуществ по сравнению с твердым и жидким топливом:

отсутствие золы, шлака и выноса твердых частиц в атмосферу; меньше токсичных выбросов (СО, NO_x); высокая теплота сгорания; удобство транспортировки и сжигания; облегчение труда обслуживающего персонала; улучшение санитарно-гигиенических условий в котельной и в прилегающих районах;

достижение максимального КПД и т. д.

Однако использование природного газа требует особых мер осторожности, так как возможна его утечка через неплотности в местах соединения газопровода с газовой арматурой.

Наличие в помещении более 20 % газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объеме от 5 до 15 % может привести к взрыву газовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации оказывает отравляющее воздействие на организм человека.

Горение природного газа

Горение - это сложный физико-химический процесс взаимодействия горючих компонентов топлива с окислителем, сопровождающееся выделением теплоты, света и продуктов горения. Горение -полное и неполное.

Полное горение происходит при достаточном количестве кислорода, хорошем перемешивании топлива с окислителем и достаточной температуре в топке. При неполном горении топлива выделяется меньшее количество тепла, образуется оксид углерода (СО) угарный газ, отравляюще воздействующий на обслуживающий персонал, и образуется сажа, оседающая на поверхности нагрева котла, ухудшающая теплообмен и увеличивающая потери тепла. Это приводит к перерасходу топлива и снижению КПД котла, загрязнению атмосферы.

Реакция горения углеводородов в общем виде описывается уравнением:

С Н + (т + п/4) • О = т СО,+ nil • НО.

4_;iv^{m п} /⁴    7 2 : 'ж ^ ² ?■?■■■ ²

В соответствии с этим можно записать реакции горения других компонентов природного и сжиженного газов и определить необходимое количество кислорода и воздуха: метан: СН₄ + 20₂ = С0₂ + Н₂0; этан: С₂Н₆ + 3,50₂ = 2С0₂ + ЗН₂0; пропан: С₃Н₈ + 50₂ = ЗС0₂ + 4Н₂0; бутан: С₄Н₁₀ + 6,50₂ = 4С0₂ + 5Н₂0.

Согласно формуле, для сгорания 1 м³ метана необходимо 2 м³ кислорода, который содержится в 9,5 м³ воздуха. Для полного сжигания природного газа воздух подается в топку с небольшим избытком. Отношение действительно израсходованного количества воздуха V* к теоретически необходимому F⁰ называется коэффициентом избытка воздуха а = V^я I V⁰. Этот показатель зависит от

s    в    в

конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннее, тем меньше а. Необходимо следить, чтобы коэффициент избытка воздуха не был менее 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха сверх необходимого снижает КПД котла.

Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально - по цвету и характеру пламени.

Горение регулируется изменением подачи воздуха или газа в топку котла. В процессе сжигания топлива может использоваться так называемый первичный воздух (смешивается с газом в горелке - до горения) и вторичный воздух (соединяется с газовоздушной смесью в топке котла в процессе горения).

В котлах, оборудованных диффузионными горелками без принудительной подачи воздуха, воздух поступает в топку под действием разрежения в топке.

В котлах, оборудованных инжекционными горелками низкого давления, первичный воздух поступает в горелку за счет инжекции газовой струей, а вторичный - за счет разрежения в топке.

В котлах со смесительными горелками первичный и вторичный воздух подается в горелку вентилятором и регулируется воздушными задвижками.

Подача газа регулируется «рабочими» кранами (задвижками), которые установлены непосредственно перед горелками.

Нарушение соотношения между скоростью газовоздушной смеси на выходе из горелки и скоростью распространения пламени приводит к отрыву или проскакиванию пламени на горелках.

Если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки больше скорости распространения пламени, может произойти отрыв, а если меньше - проскок пламени в горелку.

При отрыве и проскоке пламени обслуживающий персонал должен аварийно погасить котел, провентилировать топку и газоходы в течение 10-15 мин и снова разжечь котел.

Процесс горения газообразного топлива можно разделить на четыре основные стадии:

вытекание газа из сопла горелки в горелочное устройство под давлением с увеличенной скоростью (по сравнению со скоростью в газопроводе);

образование смеси газа с воздухом;

зажигание горючей смеси;

горение горючей смсси.

Жидкое топливо и его характеристики

Основным видом жидкого топлива, которое используется в котельных, служит топливный мазут - конечный продукт переработки нефти.

В стационарных котельных используются топливные мазуты М-40 и М-100, а в транспортных (передвижных) котельных - флотский мазут Ф5 и Ф12. Флотские мазуты относятся к категории легких, мазут М-40 - к категории средних, мазут М-100 - к категории тяжелых мазутов.

По элементарному составу мазуты отличаются высоким содержанием углерода (С) - 85-87 %, водорода (Н₂) - 10,2-12,5 %, кислорода (0₂) и азота (N₂) - 0,6-1 %.

Мазуты содержат серу (до 3,5 %), влагу (до 2 %), золу (до 0,3 %) и имеют высокую теплоту сгорания (9 500-9 870 ккал/кг; 39 900-41 450 кДж/кг).

Основные характеристики мазутов: вязкость, температура застывания, температуры вспышки и воспламенения, а также содержа-ние серы.

По содержанию серы мазуты подразделяются на три класса: малосернистые (до 0,5 %), сернистые (0,51-2 %) и высокосернистые (2-3,5 %).

Вязкость мазута определяет условия его транспортировки, слива, перекачки и сжигания. Вязкость измеряют вискозиметром в гра-дусах условной вязкости (°ВУ). Условная вязкость показывает, во сколько раз мазут вытекает через калиброванное отверстие вискозиметра медленнее, чем вода. С повышением температуры вязкость мазута уменьшается.

Температура застывания - это температура, при которой мазут теряет свою подвижность и застывает в виде недвижимой массы (-8..:+42 °С).

Температура вспышки мазута - это температура, при которой его пары образуют с воздухом смесь, которая загорается при поднесении к ней огня. Эта температура для различных марок мазута находится в пределах 90-150 °С. Температура самовозгорания мазута 350 °С.

Перед подачей на форсунки и сжиганием мазут необходимо подогреть до температуры 80-120 °С.

Для уменьшения жирных отложений при сжигании мазута на поверхностях нагрева и в газоходах, а также на дне резервуаров в мазут добавляют специальные жидкие присадки (типа ВНИИНП-102).

Мазутное хозяйство котельных. Основными элементами мазутного хозяйства (рис. 23) котельных являются:

подъездные пути (железная дорога, шоссе) с приемочным устройством;

мазутные резервуары (баки); резервуар для присадок к мазуту; фильтры грубой и тонкой очистки; подогреватели мазута; охладители конденсата; насосы;

система трубопроводов.

Соединительный

колодец

Рис. 23. Схема мазутного хозяйства:

1,4- фильтры тонкой очистки; 2 - бадья; 3 - теплообменник; 5 - приямок; 6,7 - насосы; 8 - спаренные фильтры; 9 - патрубок; 11 - термометр; 10, 12 - указатели уровня; 13- подогреватель; 14 - люк-лаз; 15- мазутопровод; 16- отводящий трубопровод; 17 - цистерна; 18-56 - задвижки и клапаны

Доставленный в железнодорожных или автомобильных цистернах мазут подогревается до температуры 30-60 °С в зависимости от марки. Для этого используется пар с давлением 5-6 кгс/см², который подается непосредственно в цистерну.

Мазут, который сливается из цистерны, должен пройти через специальный фильтр, предотвращающий попадание механических примесей в мазутные резервуары.

Мазутные резервуары выполняются металлическими или железобетонными, наземными или подземными (рис. 24, 25).

Резервуары должны соединяться с атмосферой и иметь отстойники для сбора воды. Для того чтобы обеспечить подогрев мазута в резервуаре, используются стальные регистры на дне резервуара, в которые подается пар.

Для перекачивания мазута используются специальные насосы (шестеренчатые, лопатообразные, винтообразные, плунжерные).

19 ²⁰■

•; .-Ji

2 /ь

В котельную

24. Горизонтальный металлический резервуар:

Насосная станция

1 - конденсатопровод; 2 - всасывающий трубопровод перемешивания;

3 - подающий мазутопровод; 4 - рециркуляционний мазутопровод; 5 - паропровод; 6 - напорный трубопровод перемешивания; 7 - резервуар; 8 - смотровой люк; 9 - управление хлопушкой; 10 - люк для замеров; 11 - стойка крепления трубы; 12- вентиляционная труба; 13- хомут; 14- поплавок уровнемера; 15 - уровнемер; 16 - подогревательный элемент; 17 - фланец; 18 - люк-лаз; 19- оплот под секционный подогреватель; 20 - сливной патрубок; 21 - угольник; 22 - сетка; 23 - накидная гайка; 24 - труба; 25 - рычаг;

26 - крышка; 27 - тяга

'i ,У - А    .    ■ -Г- Г- .

V i:

..., 1 ^ O'    v- г Я

;j v ,н;?г»^ъя

•^v i,    - .. « IJ./ r •' -1

■■■' л % . - ' A 1

• л t f^r ?■ •

Vi

Pmc. 25. Наземный металлический бак для мазута:

1 - резервуар; 2 - змеевидный подогреватель; 3 - центральная труба

-VI П* --'/OVrUi/r. _*Э?. •• -    - Г С¹;.

Мазутопровод к котельной и рециркуляционный мазутопровод к резервуарам прокладывают в траншеях или туннелях вместе с паропроводом и покрывают их общей тепловой изоляцией, чтобы не застывал мазут.

На рис. 26 приведены мазутные фильтры грубой (рис. 26, а) и тонкой (рис. 26, б) очистки.

Рис. 26. Мазутные фильтры: а - фильтр грубой очистки: 1 - днище; 2 - ограничитель; 3 - патрубок полвода пара; 4 - перфорированная труба; 5 - корпус фильтра; б - фильтрующий стакан; 7-патрубок отвода мазута; £- перемычка; 9- воздушный вентиль; 10- крышка; 11 - провод крепления сетки; 12 - патрубок подвода мазута; 13 - прокладка; 14 - патрубок отвода грязи; б - фильтр тонкой очистки: 1 - труба подвода пара; 2-днище; 3 - колыю; 4 - патрубок; 5 - патрубок отвода мазута; 6 - хомут крепления сетки; 7 - фильтрующий стакан; 8 - корпус фильтра; 9 - крышка; 10 - воздушный клапан; И - заглушка; 12 - крышка каркаса; 13 - центрирующий упор; 14 - перфорированная трубка; 15 - трубка отвода пара; 16 - трубка отвода грязи;

17 - патрубок подвода мазута; 18 - пробка

Сжигание жидкого топлива в топках котлов

Процесс горения жидкого топлива может быть разделен на четыре основные фазы:

распыление жидкого топлива на мельчайшие частицы; испарение топлива и образование смеси паров жидкого топлива с воздухом;

зажигание образованной горючей смеси; горение этой смеси.

Сгорание мазута происходит в парогазовом состоянии. При нагревании сначала испаряются легкие углеводороды, которые входят в состав мазута, а затем тяжелые. Чем меньше размер капель топлива, тем больше поверхность испарения и тем быстрее происходит процесс испарения и сгорания.

Для распыления жидкого топлива используются различного типа форсунки: механические (центробежные и ротационные), паровые, паромеханические, воздушные (высоко- и низконапорные).

Механические форсунки используют в котлах средней и большой производительности, для которых мазут является основным топливом. В механических форсунках распыление происходит при подаче мазута под давлением через сопло небольшого диаметра или за счет центробежных сил, создаваемых при закручивании топлива или измельчении его при вращении элементов форсунки. Преимуществом механических форсунок является небольшая затрата электроэнергии на распыл топлива, а к недостаткам относятся: необходимость установки специальных насосов; небольшие границы регулирования (70-100 %); необходимость периодической очистки от нагара.

Эти форсунки невозможно изготавливать небольшой единичной мощности, так как выходные отверстия для мазута должны были бы быть очень малыми, что приводило бы к их частому забиванию.

Паровые форсунки проще механических по конструкции и обслуживанию, меньше подвержены забиванию и имеют большие границы регулирования производительности. Недостаток этих форсунок - большая затрата пара, которая составляет 2-3 % общего коли-чества пара, вырабатываемого котлом. Работа форсунки сопровождается сильным шумом. При паровом распылении используется насыщенный пар с давлением до 20 кгс/см² (при номинальном режиме). Затраты пара составляют 0,3-0,5 кг на 1 кг мазута.

Воздушные форсунки в зависимости от давления воздуха для распыления подразделяются на высоко- и низконапорные. В высоконапорных форсунках используется воздух с избыточным давлением 3-6 кгс/см², затрата воздуха 0,6-1 кг на 1 кг мазута, что составляет 5-8 % воздуха, необходимого для полного сгорания мазута. Воздух подается компрессором, который усложняет и удорожает обслуживание и снижает эксплуатационные показатели.

В низконапорных форсунках давление воздуха, который подается вентилятором, составляет 200-300 мм вод. ст. и почти весь воздух, необходимый для горения, поступает через форсунку.

Существенным недостатком работы котлов на мазуте является загрязнение поверхностей нагрева котла, которое вызывает ухудшение условий теплопередачи по сравнению с работой на природном газе. Коэффициент избытка воздуха при сжигании мазута также несколько выше, чем при сжигании природного газа, что приводит к некоторому снижению КПД котла.

Температура подогрева мазута для форсунок различного типа, приведена в табл. 5.

Таблица 5

Температура подогрева мазута, °С

*41"; , };

Глава шестая

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ж

Jftr"

Основные понятия о технологии производства тепловой энергии в котельных

Современная котельная установка представляет собой сложное техническое сооружение и состоит из котла и вспомогательного котельного оборудования, размещенного в помещении котельной или вне ее границ и предназначенного для производства пара с необходимыми параметрами или для подогрева горячей воды, или того и другого одновременно.

В состав котла входят: топка, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, обмуровка, каркас с лестницами и площадками, а также арматура и гарнитура.

К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые и питательные устройства, оборудование водоподготовки, топливопо-дачи, а также контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации.

Технологический процесс получения пара осуществляется в следующей последовательности. Топливо при помощи горелочных устройств вводится в топку, где и сгорает. Воздух, необходимый для сгорания топлива, подается в топку дутьевым вентилятором или подсасывается через колосниковую решетку - при естественной тяге.

Для улучшения процесса сгорания топлива и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку может предварительно подогреваться дымовыми газами в воздухоподогревателе.

Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Сырая водопроводная вода проходит через катионитовые фильтры, умягчается и далее поступает в деаэратор, где из нее удаляются коррозионно-активные газы (0₂ и С0₂) и стекает в бак деаэрованной воды. Из бака питательная вода забирается питательным насосом и подается в паровой котел.

Пройдя по поверхностям нагрева, вода нагревается, испаряется и собирается в верхнем барабане. Из котла пар направляется в общекотельный паровой коллектор и затем подается потребителям.

По назначению котельные установки разделяются на отопительные, производственно-отопительные и энергетические.

Тепловой баланс котла

При сжигании топлива в котле не все количество тепла, которое выделилось в топке, полезно используется для нагрева воды или получения пара. Часть тепла теряется с уходящими из котла газами, с химическим и механическим недожогом и пр. Основная задача при эксплуатации котла заключается в снижении этих потерь до минимума.

Тепловым балансом котла называется равенство введенного в котел тепла и использованного, которое складывается из полезно использованного тепла, пошедшего на выработку пара (горячей воды), и тепловых потерь, возникающих в процессе работы котельной установки. Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) топлива или 1 м³ газообразного топлива.

Упрощенный тепловой баланс котла записывается в виде урав

нения:

при сжигании твердого топлива, кДж/кг т

Q =    q₆,

при сжигании жидкого и газообразного топлива, кДж/кг(м³) т

Q = <2, + Q₂ + б₃ ⁺ б₅-

Если обе части уравнений разделить на Q^?H и умножить на 100, то получим уравнения баланса, выраженные в процентах:

. .... V ... _:    J ^ ...

:    ;_е<400 =    Г •о.-; • < ■ ■    100 = q_{+q₂ + q_} + q/_r .. |

В формулах Q,; о,- полезно использованное тепло.

Потери тепла:

Q', <7, - с уходящими дымовыми газами;

г    ЗШ-1

* а ■ г Ш-

О.; а_х - от химической неполноты сгорания; т;^{3 3}    _w    шш

£Л; qл - от механической неполноты сгорания;

(Л; # - через наружные ограждения обмуровки в окружающую

.1;    ^ Т7^    !гД ^?' Ш * '■

_гсреду:

ц&йай»:^ _v^h. ■

Q₆; #₆ - с физическим теплом шлака.

Коэффициент полезного действия - полезно использованное

R К-ОТЛЙ ТРПГТП- i

^{вкотаетеш}Ьр

<_rJX = _q=m-_{q q} Яа-_ч

- - - ~

Г - ^    .г*    '.у¹ :    I.    • .' :***

₄=q = m_tq q q ?

i -v-----•; ^2    ^s’

КПД котла зависит от величины тепловых потерь: чем потери меньше, тем КПД выше. Значение КПД может находиться в пределах г = 0,93 - 0,7 (93-70 %), а величина тепловых потерь для котлов малой мощности составляет: q₂ = 12-15 %; g₃ = 2-7 %; <7₄ = 1-6 %; = 0,4-3,5 %; g₆ = 0,5-1,5 %.    '

Общие сведения о котлах

Паровым котлом называется устройство, в котором для получения пара или нагревания воды с давлением выше атмосферного, используемых вне пределов устройства, применяется тепло, выделяемое при сжигании топлива, а также тепло отходящих газов.

Водогрейным котлом называется устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.

В котел входят (рис. 27): топка, поверхности нагрева, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, каркас с лестницами и площадками для обслуживания, обмуровка, газоходы, арматура и гарнитура.

Топка предназначена для сжигания топлива и передачи полученного при этом тепла теплоносителю, который нагревается в поверхностях нагрева, покрывающих стены топки.

Рис. 27. Примерная компоновка элементов котла:

1 - горелка; 2 - боковой экран; 3 - фронтовой экран; 4 - подвод газа; 5 -воздухопровод; 6 - опускные трубы; 7 - каркас; 8 - барабан котла; 9 - подвод воды; 10 - выход пара; 11 - пароперегреватель; 12 - змеевиковый экономайзер; 13 - газоход; 14 — трубчатый воздухоподогреватель; 15 - задний экран; 16- регулятор перегрева пара

Поверхности нагрева - элементы котла, в которых происходит передача тепла от факела и продуктов сгорания теплоносителю (вода, пар). Различают радиационную поверхность, которая получает тепло преимущественно излучением, и конвективную поверхность, которая получает тепло в основном конвекцией. Площадь поверхностей нагрева котлов измерятся в м².

Радиационными поверхностями называются экраны, размещенные на стенках топки. В зависимости от размещения в топке, различают фронтовые, боковые, задние и потолочные экраны. Двухсторонними (двухсветными) называются экраны в виде ряда труб, которые размещены в топочном пространстве и обогреваются с двух сторон (например, в водогрейных котлах ТВГ).

Газоходы - каналы, образованные обмуровкой котла, шамотными или чугунными перегородками и предназначенные для направления продуктов сгорания топлива и размещения поверхностей нагрева.

Котельный пучок - группа труб конвективной поверхности нагрева, вваренных или ввальцованных в общие коллекторы или барабаны.

Внутренняя часть парового котла, заполненная водой, называется водяным объемом, а часть, которая заполнена паром, называется паровым объемом. Поверхность кипящей воды в верхнем барабане называется зеркалом испарения. При работе котла зеркало испарения не должно выходить за границы установленных верхнего и нижнего допустимых уровней.

Пароперегреватель - устройство, предназначенное для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле.

К хвостовым поверхностям нагрева относятся экономайзер и воздухоподогреватель, в которых используется тепло уходящих дымовых газов.

Экономайзером называется устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного испарения воды, поступающей в паровой котел.

Воздухоподогреватель - устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева воздуха, поступающего в топку на горение.

Каркас- металлическая конструкция из колонн, балок и связей, которые установлены на фундаменте и предназначены для соединения и крепления элементов котла.

Обмуровка - внешнее изоляционное защитное ограждение котла. Классификация котлов

Котлы различаются по следующим признакам: по назначению - отопительные, производственно-отопительные, энергетические;

по материалу конструкций - чугунные и стальные; по характеру теплоносителя, который вырабатывается, - паровые и водогрейные;

по аэродинамическому режиму топки - с разрежением и наддувом; по перемещению продуктов сгорания и воды - газотрубные (жаротрубные и с дымогарными трубами), в которых газы движутся внутри труб; водотрубные, в которых вода или пароводяная смесь движутся внутри труб; водотрубно-газотрубные;

по конструктивным особенностям - цилиндрические, горизон-тально-водотрубные, вертикально-водотрубные;

по характеру циркуляции рабочего тела - с естественной или принудительной циркуляцией;

по транспортабельности - стационарные и передвижные.

Нагрев воды в котельных, где установлены только паровые котлы, осуществляется в водоподогревателях (бойлерах) за счет тепла пара, который поступает из паровых котлов.

Паровой котел, в барабане которого размещено устройство для нагревания воды, используемой вне самого котла, а также паровой котел, в естественную циркуляцию которого включен отдельно стоящий бойлер, называют котлом-бойлером.

Паровой или водогрейный котел без топки или с топкой для до-жигания газов, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологических или металлургических производств или других технологических процессов, называется котлом-утили-затором.

По принятой в данное время маркировке паровые стационарные котлы в соответствии со схемой циркуляции в них теплоносителя имеют следующие буквенные обозначения:

Т7    „

Е - с естественной циркуляциеи;

Еп-с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара; ПР - с многократной принудительной циркуляциеи;

Г-r    ~

П - прямоточный;

Пп - прямоточный с промежуточным перегревом пара;

Т Г    Г    -    W

Кп - с комбинированной циркуляциеи и промежуточным пере-гревом пара.

К обозначению котла цифрами добавляют:

Ч,    ' 7.' f- *    :

непроизводительность т/ч; абсолютное давление, кгс/см²;

индекс топки буквами (Г - газ, М - мазут), если топка под надду-вом — буква н; '^УГ_;:.    .. Г _:    -Я

температуру перегрева пара показывают цифрами в скобках. Например: Е-10-14Г; Е-25-14ГМ; Еп-16-14ГМ (250). Водогрейные котлы теплопроизводительностью 4-180 Гкал/ч обозначают буквами КВ. К обозначению добавляют: вид сжигаемого топлива - буквами', теплопроизводительность, Гкал/ч (МВт) - цифрами',

температуру нагретой воды, °С - цифрами.

Например: КВ-Г-6,5-150; КВ-ГМ-10-150.

Ш№-г ^ШМ/ ■£ % 'ШРЖ&гЩ' >MbiiMu :V ^Г;$. :■ » *'

Топки котлов

.R&- uwif*'■ >^ТЬ^ШК Топкой или топочным устройством называется часть котла, предназначенная для сжигания топлива с целью преобразования его химической энергии в тепло (рис. 28). Это может быть камера с колосниками или без них, зольник, устройство для подачи топлива и воздуха и для удаления шлака. Топка должна обеспечить полное и

Рис. 28. Схема организации топочных процессов: а - слоевая топка; б - факельная топка; в - вихревая топка;

1 - подвод воздуха; 2 - колосниковая решетка; 3 - слой топлива;

4 - топочная камера; 5 - подвод пылевидного топлива (аэропыли);

6 - подвод вторичного воздуха; 7 - камера сгорания; 8 - бункер топлива; 9 - выход продуктов сгорания

устойчивое сгорание топлива с малыми потерями тепла. В топке происходит теплоотдача излучением (радиацией) к экранам.

По способам сжигания топлива топки подразделяются на слоевые и камерные.

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого кускового топлива, камерные - для сжигания пылевидного, твердого, жидкого и газообразного топлив. В слоевых топках твердое топливо сжигается на колосниковой решетке.

В зависимости от расположения топки по отношению к котлу различают внутренние, нижние и выносные топки.

Внутренними топками называются топки, которые полностью или почти полностью ограничены поверхностями нагрева, которые воспринимают значительную часть излучаемого тепла. Во внутренних топках успешно сжигается высококалорийное топливо - природный газ и мазут.

Нижними motiKCLMu называются топки, которые находятся под котлами, главным образом горизонтально-водотрубными и верти-кально-цилиндрическими. В этих топках можно сжигать топливо всех видов, за исключением очень влажных.

Выносные топки применяются для сжигания твердого топлива с большой влагой (дрова, торф) и размещаются впереди котла.

Все слоевые топки по способу загрузки топлива и обслуживания подразделяются на ручные, полумеханические и механические.

В камерных топках отсутствует колосниковая решетка. Топочный объем представляет собой призматическую камеру, близкую к параллелепипеду. С точки зрения аэродинамики камерные топки подразделяются на факельные и вихревые (циклонные).

Факельный метод сжигания характеризуется беспрерывным движением топлива вместе с воздухом и продуктами сгорания в топке.

Вихревой метод сжигания основан на транспортирующей способности вихря. Вихревые топки еще называются циклонными.

В котлах экономически оптимальной температурой продуктов сгорания на выходе из топки является:

при сжигании зольных пород (торф, сланец) 950-1 ООО °С; каменные угли и антрациты 1 100-1 200 °С; жидкое и газообразное топливо 950-1 200 °С.

Экономичность работы топок оценивается рядом характеристик, которые зависят от типа топок, марки и сорта топлива, способа его сжигания. К ним относятся:

нагрузка или тепловая мощность - это количество тепла, которое образуется при сжигании определенного количества топлива за единицу времени (МДж/с или МВт);

объемная тепловая нагрузка топки - это отношение нагрузки к активному объему топочной камеры, для различных топок она равна 0,18-0,35 МВт/м³;

потери тепла (химический и механический недожог, потери в окружающую среду).

Тяга, дутье и тягодутьевые устройства котлов

Для нормальной работы котла необходимо беспрерывно подавать в топку воздух в необходимом количестве и отводить по газоходам в атмосферу продукты сгорания топлива.

Внешняя принудительная сила, которая заставляет воздух поступать в топку, а газообразные продукты сгорания двигаться по газоходам и по дымовой трубе, называется силой тяги. Отношение силы тяги к площади сечения дымовой трубы называется тягой. Различают естественную и искусственную тягу.

Естественная тяга возникает за счет дымовой трубы (рис. 29), а искусственная создается дымососом.

Действие дымовой трубы основано на законе сообщающихся сосудов. Столб атмосферного воздуха давит снизу на колосниковую решетку. Топочная камера, газоходы котла и дымовая труба являются системой сообщающихся сосудов. Пока температура воздуха в котельной и дымовой трубе одинакова, в этой системе будет сохраняться равновесие.

Во время работы котла в дымовой трубе находятся горячие газообразные продукты сгорания (t = 130-400 °С) и равновесие в этой системе нарушается. Дымовые газы, которые находятся в дымовой трубе, значительно легче, чем окружающий воздух. Столб наружного воздуха, как более тяжелый, вытесняет столб газообразных продуктов сгорания в дымовой трубе и выталкивает их в атмосферу.

Наружный воздух выше дымовой трубы

Рис. 29. Схема естественной тяги

-Jj ' ■. :    : у,.Г ■; ■ _v- ^L. *'    ’ Ч« .> '• ■"    ; "V, / : ■    ¹ '<    ■'*' v-£ > ' - ^ . * - : Si, -/I ' ‘ч^ •

Вследствие этого возникает беспрерывное движение воздуха и дымовых газов в котле.

Естественная тяга тем больше, чем ниже температура и выше давление атмосферного воздуха, выше температура продуктов сгорания в дымовой трубе и больше высота дымовой трубы.

Дымовые трубы выполняются стальными, кирпичными и железобетонными (рис. 30, 31).    I

Рис. 30. Металлическая дымовая труба:

1 - цоколь; 2 - цокольная плита; 3 - растяжка; 4 - кольца

Стальные трубы имеют высоту не более 35 м.

Кирпичные трубы (высота до 100 м) выкладываются из строительного кирпича, а при высоких температурах продуктов сгорания внутри футеруются огнеупорной глиной.

Железобетонные трубы строятся высотой 100 м и более.

Высота дымовой трубы определяется необходимой тягой или санитарными требованиями к выбросу продуктов сгорания.

Давление в топочной камере и по газоходам ниже атмосферного и поэтому называется разрежением.

Разрежение на выходе из топки поддерживается равным от 1 до

5 мм вод. ст. (10-50 Па). У основания дымовой трубы разрежение составляет:

с естественной тягой - 1-3 мм вод. ст. (10-30 Па);

с искусственной тягой - 10-20 мм вод. ст. (1-2 кПа).

I fk-    ■£’' '    г-~^А..    .

Это объясняется тем, что газообразные продукты сгорания теряют часть своего давления по мере их прохождения по газоходам к

w.    /-

дымовой трубе.

Если топка имеет значительную высоту, то вследствие заполнения ее газообразными продуктами сгорания с высокой температурой топка действует как дымовая труба, т. е. в ней развивается есте-

_u -it -5

ственная тяга. Благодаря этому в верхней части топки устанавливается разрежение меньшее, чем в нижней ее части. В некоторых случаях в верхней части топки возникает давление больше атмос-ферного. Это приводит к выбиванию пламени и газов из топки, что недопустимо.

Регулирование естественной тяги осуществляется с помощью шиберов, которые устанавливаются на газоходах котла, а искусственной - с помощью осевого направляющего аппарата дымососа.

Для измерения тяги используются специальные приборы - тягомеры различных конструкций.

На котлах малой производительности используются стеклянные жидкостные тягомеры типа ТНЖ, которые заправляются спиртом.

На котлах средней производительности используются мембранные тягомеры ТМ-890.

Имея показания тягомера в двух точках газового тракта, можно по их разности определить сопротивление движению дымовых газов между этими точками.

Если тяга, которую создает дымовая труба, недостаточна для преодоления газового сопротивления котла, то для установления необходимого разрежения используют искусственную тягу. Для это-го перед дымовой трубой устанавливается дымосос.

рвгл--

Устройство и принцип работы дутьевого вентилятора и дымососа

Tf С

При искусственной тяге в топку котла воздух подается дутьевым вентилятором, а продукты сгорания топлива удаляются в атмосферу дымососом.

Дутьевой вентилятор (рис. 32) состоит из следующих узлов: ходовой части, улиткообразного корпуса с всасывающим и нагнетательным патрубками, рабочего колеса и направляющего аппарата.

- Si '    tT.

-*'• * '<ч'.

Рис. 32. Дутьевой вентилятор:

1 - улиткообразный корпус; 2 - прокладка; 3 - рабочее колесо; 4 - направляющий аппарат; 5, 6 - уплотнительные сальники; 7 - ходовая часть; 8 - рым-болт; 9 - муфта; 10- электродвигатель; 11 - вал; 12 - термометр; 13 - указатель уровня масла; 14- патрубок для ввода воды для охлаждения масла в ходовой части

Ходовая часть 7 состоит из вала, который вращается на двух шариковых или роликовых подшипниках. Вся ходовая часть размещена в масляной ванне, которая имеет крышку и поддон. Масляная ванна заполняется веретенным или турбинным маслом. Температура масла проверяется термометром 72, а уровень - по указателю уровня масла 13, который размещен на масляной ванне. Для охлаждения масла подается вода по патрубку 14.

Рабочее колесо 3 - это устройство, состоящее из диска, к которому приварены или приклепаны лопатки, концы которых соединены между собой кольцом. К диску приварена втулка (ступица), с помощью которой диск закрепляется на валу. При вращении рабочего колеса вентилятора в центре рабочего колеса образуется разрежение. Воздух по воздуховоду подводится к центру колеса и за счет центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, нагнета^ ется в воздуховод и дальше подается к горелкам и в топку котла.

Направляющий аппарат (рис. 33) устанавливается перед вентиля- | тором на всасывающем патрубке и состоит из металлического патрубка с фланцами, внутри которого размещены поворотные лопатки 2. Все лопатки имеют общий поворотный механизм, с помощью которого могут поворачивается одновременно на одинаковый угол. Лопатки выполнены таким образом, что придают потоку воздуха предварительное закручивание в ту же сторону, в которую вращается ротор вентилятора, благодаря чему сопротивление входу воздуха уменьшается.

Наибольшее распространение получили центробежные дутьевые вентиляторы, которые выпускаются следующих марок: ВД-6; ВД-8; ВД-10; ВД-12; ВД-13,5-ВД-15,5; [ ВД-18; ВД-20, где В - вентилятор,

1 2

Д - дутьевой, цифра указывает на диаметр рабочего колеса в дециметрах.

Дымосос (рис. 34) предназначен для создания искусственной тяги и удаления продуктов сгорания в атмосферу. Дымососы

Рис. 33. Схема устройства направляю- выпускаются следующих марок: I Й щего аппарата: да *, Д'⁸: Д-ДО; Д-12; Д-13,5; Д-15,5; 1

1    - кожух направляющего аппарата; Д” 18; Д-20. В обозначении: j

2    - поворотные лопатки; 3 - привод; Д - дымосос, цифра указывает

4 - кожух дымососа; 5 - колонка дистан- диаметр рабочего колеса в деци-ционного управления

метрах.

СТ£ it'-

Рис. 34. Центробежный дымосос типа Д одностороннего всасывания: а - дымосос; б - направляющий аппарат; 1 - соединительная муфта; 2 - ходовая часть; 3 - термометр; 4 - кожух-улитка; 5 - ротор (крыльчатка); 6 - рычаг поворота лопаток; 7 - коробка поворотных лопаток; 8 - рассекатель; 9 - поворотные лопатки; 10 - поворотное кольцо; 11 - фундаментные болты

Конструкция дымососа типа Д аналогично конструкции вентилятора типа ВД, но имеет следующие особенности:

корпус, рабочее колесо, ступица рабочего колеса, направляющий аппарат выполняются из жаропрочной стали, это вызвано тем, что дымососы рассчитаны на работу при температуре газов 200-250 °С;

в масляной ванне размещен змеевик с подводом воды для охлаждения масла;

корпус дымососа обязательно покрывается тепловой изоляцией. Дымосос, как правило, выбирается по производительности больше, чем дутьевой вентилятор, так как продуктов сгорания по объему больше, чем воздуха и рассчитывается на полную нагрузку котла с некоторым запасом: по производительности на 10 % и по напору - на 15 %.

Регулирование нагрузки осуществляется с помощью направляющего аппарата, устроенного аналогично направляющему аппарату вентилятора.

В данное время промышленностью выпускаются вентиляторы и дымососы новой унифицированной серии 0,55-40-1 с загнутыми назад лопатками (рис. 35).

У

Рис. 35. Дымосос (дутьевой вентилятор) 0,55-40-1 (№ 8 - 12,5):

1 - электродвигатель; 2 - рабочие лопатки; 3 - рабочее колесо; 4 - фланец отводящего патрубка; 5 - направляющий аппарат; 6 - лопатки направляющего аппарата; 7 - приводная рукоятка поворота лопаток направляющего аппарата; 8 - фланец всасывающего патрубка; 9 - кожух

Дымососы и вентиляторы этой серии в зависимости от конструктивного выполнения подразделяются на две группы. Дымососы ДН и дутьевые вентиляторы ВДН № 8, 9, 10, 11,2, 12,5 выпускаются с посадкой рабочего колеса 3 непосредственно на вал электро-

двигателя. Дымососы рассчитаны на долговременную работу при температуре продуктов сгорания 250 °С/

Дымососы ДН и дутьевые вентиляторы ВДН № 15, 17, 19, 21 имеют собственные подшипники (корпуса которых охлаждаются водой), соединяются с валом электродвигателя с помощью муфты и рассчитаны на долговременную работу при температуре продуктов сгорания 200 °С.

Арматура котлов, ее виды и требования к ней

• . ■ 1    /Ч ч --    ¹    Z -    ■ ■ Л + ..'-'*•••• • .• •• -.v^;- • -^%r * s*: . -

, J*.    * fc.    ‘./V . -.-У/ ; ч ■    • >?■.■ 3 . / ■. i .. -    *' < .    ■* 4 '    •

Арматурой называются приборы и устройства, которые обеспечивают безопасную и безаварийную работу котлов и котельного оборудования.

Вся арматура по назначению подразделяется на четыре класса:

I    класс -запорная арматура - для периодических отключений аппаратуры приборов или одних участков трубопровода от других. Должна обеспечивать высокую плотность при закрывании и иметь небольшое гидравлическое сопротивление при протекании через нее воды, пара, газа.

II    класс - регулирующая арматура — для изменения количества и давления протекающей по трубам среды. В качестве запорной и регулирующей арматуры используются задвижки, клапаны и краны.

III    класс - предохранительная арматура - для защиты от разру- I шения при повышении давления среды. К ней относятся предохранительные и обратные клапаны, легкоплавкие пробки.

IV    класс - контрольная арматура - для проверки уровня жидко-сти в трубопроводах, котлах и других емкостях. К ней относятся водопробные и трехходовые краны, водоуказательные стекла.

По способу уплотнения корпуса арматура - сальниковая и бес-сальниковая, а по способу присоединения -муфтовая и фланцевая.

В соответствии с Правилами Котлонадзора на корпусе арматуры должна быть четкая маркировка, где должны быть указаны:

*.    • - -^г У#.* • .-жЛ

товарный знак предприятия-изготовителя;

диаметр условного прохода;

рабочее давление среды;

направление потока среды (на клапанах).

На маховиках арматуры должно быть обозначение направления вращения при открывании и закрывании.

/7*4.0 •    пГ?<Ги • y'-'-Jlpi. 'НУ. н к .-V"-    .Д v • d ■ •

Запорно-регулирующая арматура

Задвижки предназначены для включения и отключения трубопроводов с условным проходом 50 мм и более, а также для регулирования расхода среды. По конструкции задвижки - параллельные и

клиновые, с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Задвижки обеспечивают небольшое гидравлическое сопротивление потока среды. Воду, пар или газ можно подавать в задвижку с любой стороны.

Параллельная задвижка (рис. 36) изготовляется из чугуна и с трубопроводом соединяется с помощью фланцев болтами. Задвижка имеет корпус 4 с крышкой 8 и диски 5, свободно закрепленные на шпинделе 7. Между дисками устанавливается распорный клин 2. При вращении маховика по часовой стрелке шпиндель вместе с дисками опускается, клин, упираясь в корпус, раздвигает диски, которые прижимаются к бронзовым кольцам 1 в корпусе и закрывают проход среде. Для плотного закрывания задвижки диски и кольца в корпусе притираются. Если маховик 14 вращать против часовой стрелки, шпиндель вместе с дисками поднимается, клин опускается и задвижка открывается.

б

Рис. 36. Параллельная задвижка: а - с выдвижным шпинделем; б- с невыдвижным шпинделем; / - кольцо седла; 2 - клин; 3 - диск; 4 - корпус; 5 - обойма диска; 6 - прокладка; 7 - шпиндель; 8 - крышка корпуса; 9 - болт с гайкой; 10 - сальниковая набивка; // - болт; 12 - крышка сальника; 13 - гайка; 14 - маховик;

15 - траверса

Параллельные задвижки изготовляются D 50, 80, 100, 125, 150, [ 200, 300, 400 мм.

Клиновые стальные задвижки (рис. 37) применяются для воды и пара с рабочим давлением до 25 кгс/см², изготовляются без редуктора с D = 50-250 мм, с редуктором D - 300^00 мм и электроприводом D = 500-1 000 мм.

Рис. 37. Задвижки клиновые стальные: а- с выдвижным шпинделем; б - с невыдвижным шпинделем и редуктором; в - задвижка с электроприводом; 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - шпиндель; 4 - клиновои затвор; 5 - кольца;

б - электропривод

В клиновых задвижках проходное отверстое перекрывается клиновым затвором 4. Клин помещается между наклоненными уплотни-тельными кольцами 5 корпуса. При вращении маховика шпиндель 3 с помощью гайки перемещает диск, открывая или закрывая проход.

В задвижках с выдвижным шпинделем по выступающему над маховиком шпинделю можно оценить, открыта или закрыта задвижка.

В задвижках с неподвижным шпинделем - шпиндель вращается вместе с маховиком. На конце шпинделя и на дисках есть резьба. При вращении маховика вращается и шпиндель, диски по резьбе поднимаются или опускаются, открывая или закрывая проход.

Уплотнение шпинделя в местах прохода через крышку корпуса в обоих случаях проводится сальниковой набивкой.

Клапаны (рис. 38) предназначены для закрывания прохода в трубопроводах Ж15-250 мм и для регулирования расхода жидкости и пара. Клапаны - муфтовые (рис. 38, б, в) и фланцевые (рис 38, а, г), с прямым и наклонным шпинделем.

в    г

Рис. 38. Клапаны: а - проходной с крышкой на шпильках; 6 - проходной с крышкой на резьбе; в - угловой; г - прямоточный; 1 - корпус;

2 - шпиндель; 3 - сальник; 4 - крышка сальника; 5 - клапан;

6 - седло клапана; 7 - крышка корпуса; 8 - маховик

Клапан состоит из чугунного или бронзового корпуса 7, который закрывается крышкой 7 (на резьбе или шпильками), и запорного (регулирующего) органа 5. Через крышку проходит шпиндель с резьбой, на одном конце которого шарнирно закреплен клапан 5, а на другом -маховик 8. Пространство между крышкой корпуса и шпинделем заполняется сальниковой набивкой 3, уплотненной втулкой, положение которой регулируется накидной гайкой или крышкой сальника 4.

В круглое отверстие корпуса впрессовано бронзовие кольцо (седло) 6. При вращении маховика шпиндель опускается или поднимается и клапан закрывает или открывает проход. Плотность прилегания клапана к седлу обеспечивается прокладкой (из резины, кожи, фторопласта).

В паровых клапанах прокладка отсутствует, а плотность при закрывании обеспечивается притиркой клапана к седлу.

Клапаны на трубопроводах (рис. 39) ус-танавливаются таким образом, чтобы на-7 правление движения среды совпадало со стрелкой на корпусе (подача под клапан), с    Положительное качество клапанов -

О

^Vr® ' *

плавное регулирование и плотность закрывания; недостаток - большое местное сопротивление (последствия поворотов среды). Клапаны изготовляются D = 15; 20; 25; 32;

40; 50; 80; 100; 125; 150; 200; 250 мм.

Краны - это арматура, предназначенная

для быстрого открывания и закрывания прохода в трубопроводе, а также для регулирования расхода жидкостей и газов. Различают Рис. 39. Фланцевый краны проходные, многоходовые, водораз-

клапан.    борные и двойного регулирования. Проход-

1 - корпус; 2 - гайка: -,    ж- ,    ■>*    ^

3 - фланец; 4 - крышка с ^{ные и} многоходовые краны изготовляются

сальником;'5 - шпиндель; пробкового типа, а водоразборные - вентиль-6 - маховик; 7 - фланец ного. Краны выпускаются с условным продля шпинделя; 8 - шпиль- ходом D = 15-1 000 мм, наиболее распрост-ка; 9 - седло; 10 - клапан » _paHeJg D = 15-100

‘ "

Пробковые краны различаются: по методу уплотнения - натяжные (рис. 40) и сальниковые (рис. 41);

5

- у, :а

к‘    ч* ■

i -f ♦    •' г** f ;

Pwc. 40. Кран натяжной газовый муфтовый:

1 - корпус; 2 - пробка; 5 - четырехгранная головка; 4 - шайба; 5 - гайка; 6 - шпилька с резьбой

Рис. 41. Кран сальниковый: 1 - корпус; 2 - пробка со штоком; 3 - крышка сальника;

4    - сальниковая набивка;

5    - опорное кольцо; 6- прорезь

в пробке; 7 - болт

по способу присоединения - муфтовые, фланцевые, цапковые; по материалу корпуса и пробки - стальные, чугунные, бронзовые, латунные, комбинированные.

Основными элементами кранов являются корпус 1 и коническая пробка 2 с прорезью для прохода среды. На четырехгранной головке 3 под ключ наносится риска, которая совпадает с направлением прорези. Если риска на головке совпадает с направлением трубопровода, на котором установлен кран - проход открыт, а если риска размещена поперек трубопровода - проход закрыт.

В натяжных кранах в нижней части пробки есть шпилька с резьбой 6, на которую надевается шайба 4 и накручивается гайка 5. Плотность в этих кранах обеспечивается натяжением гайки. Краны, устанавливаемые на газопроводах, должны иметь упоры, ограничивающие поворот пробки в границах 90°.

Плотность в сальниковых кранах (см. рис. 41) обеспечивается сальниковой набивкой 4. Уплотнение набивки осуществляется затягиванием сальника с помощью крышки сальника 5.

Для облегчения разборки сальникового крана в нижней части корпуса устанавливается отжимной болт 7.

Трехходовой крап (рис. 42) устанавливают между манометром и сифонной трубкой. На его ручке в виде буквы Т нанесены риски, которые совпадают с направлением каналов в пробке. Вращая ручку можно поставить кран в следующие положения (см. I на рис. 42).

Рис. 42. Трехходовой кран: I - положение трехходового крана: а - рабочее; 6 - постановка стрелки на ноль; в - продувка сифонной трубки; г - промежуточное (набор конденсата в сифонной трубке); д - проверка рабочего манометра контрольным; И - детали крана: У - фланец для контрольного манометра; 2 - пробка крана; 3 - риски; 7 - отверстия в пробке; 8 - штуцер для манометра; 9 - ниппель для сифонной трубки; 10 - гайка для затяжки пробки; III - крепление контрольного манометра для проверки рабочего манометра: 4 - скоба; 5 - контрольный манометр;

6 - сифонная трубка

Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления и подразделяются на грузовые, пружинные и импульсные.

Рычажный грузовой клапан (рис. 43) имеет рычаг 6 с грузом 7, под действием которого клапан закрывается. При нормальном давлении в котле груз прижимает клапан 3 к седлу 4. При повышении давления сверх установленного клапан поднимается, излишек давления удаляется в атмосферу, а клапан под действием массы груза опускается на седло. Подвешивание дополнительного груза на рычаг или заклинивание клапана с целью устранения неплотности не допускается. Клапаны выпускаются одногрузовыми с Dy = 25, 32, 40, 80, 100 мм и двухгрузовыми с Dy = 80, 100, 125, 150, 200 мм. Регулирование клапанов проводится путем передвижения груза по рычагу.

Рис. 43. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны: а - однорычажные; б - двухрычажные; 1 - корпус; 2 - крышка корпуса; 3 - клапан; 4 - седло клапана; 5 - шток; 6 - рычаг; 7 - груз; 8 - стойка; 9 -ограничительная скоба; 10- стопорные болты

На рис. 44 приведен рычажно-предохранительный клапан (контрольный), который в отличие от ранее рассмотренных клапанов имеет закрытый кожух 6, запирающийся на замок 9, для предотвращения несанкционированного перемещения груза 8.

J ■■■ :'Г    ' <■    > •{ ''     V. ■ ' .

Рис. 44. Предохранительный клапан (контрольный):

1 - корпус; 2 - седло клапана;

3 - клапан; 4 - шток; 5 - рычаг;

6    - кожух контрольного клапана;

7    - цепочка для продувания контрольного клапана; 8 - груз; 9 - замок

«Подрыв» этого клапана осуществляется с помощью цепочки 7, прикрепленной к концу рычага 5.

В пружинных клапанах (рис. 45) давление в аппаратах уравновешивается силой сжатия пружины. Эти клапаны используются на ресиверах, передвижных котлах, а в последнее время их начали использовать для установки на котлах типа Е и ДЕ. Клапаны выпускаются с Dy = 25, 40, 50, 80, 100 мм.

а

Рис. 45. Предохранительные клапаны: а - грузовой клапан: 1 - крышка; 2 - рычаг с грузом; 3 - груз; 4 - корпус; 5 - шпиндель; 6 - седло клапана; 7 - тарелка; б - пружинный клапан: 1 - штуцер; 2 - клапан; 3 - корпус; 4 - пружина; 5 - направляющая втулка; 6 - контргайка; 7 - регулировочный винт

Импульсные клапаны устанавливаются на паровых котлах с рабочим давлением более 39 кгс/см² (3,9 МПа).

На каждом паровом и водогрейном котле и экономайзере, который отключается по рабочей среде, и пароперегревателе должно быть установлено не менее двух клапанов. Один из клапанов - контрольный (см. рис. 44), который должен быть в металлическом кожухе 6, закрыт на замок 9 или опломбирован и иметь устройство для его подрыва (цепочка 7). Второй клапан является рабочим.

Предохранительные клапаны защищают котел, пароперегреватели и водяные экономайзеры при превышении в них давления более чем на 10 % от расчетного (разрешенного).

Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении и служат для защиты оборудования от повреждений вследствие обратного потока среды. Клапаны выпускаются двух видов: подъемные и поворотные и по виду материала корпуса - чугунные, стальные и бронзовые. По способу соединения с трубопроводом - муфтовые и фланцевые.

щие. 46, Обратные клапаны:

1 - корпус; 2 - седло; 3 - клапан; 4 - крышка; 5-неправлякнций шток клапана

Обратный подъемный клапан (рис. 46) состоит из корпуса 7, в круглое проходное отверстие которого впрессовано седло 2. Для плотного закрывания клапан

3 притирается к седлу. Корпус имеет крышку 4, ив крышку заходит направляющий шток клапана 5. При движении воды в обратном направлении клапан опускается и обратное движение воды прекращается.

Обратный поворотный клапан (рис. 47) состоит из корпуса 2 с шарнирно закрепленным клапаном 3, который под давлением движущейся среды поднимается, и клапан открывается. При отключении насоса или аварийном снижении давления после клапана - клапан закрывается и обратное движение воды прекращается.

Подъемные обратные клапаны устанавливаются только на горизонтальных трубопроводах, а поворотные - на горизонтальных и вертикальных трубопроводах.

Обратные клапаны необходимо устанавливать на отключающем устройстве по ходу движения воды.

Обратные клапаны с муфтовым соединением изготовляются на небольшие условные проходы Dy = 15, 20, 25, 32, 40, 50, 80 мм, а с

Рис. 4 7. Поворотный обратный клапан:

1 - крышка; 2 - корпус; 3 - клапан; 4 - седло клапана; 5 - ось клапана

фланцевым - Dy = 20-200 мм.

Краны с условным проходом до 50 мм изготовляются с крышкой на резьбе, а более 50 мм - с крышкой на шпильках.

Легкоплавкие пробки (рис. 48) предназначены для предотвращения повреждений котлов ДКВР при упус-ке воды из барабана, имеют коническую форму с внешней резьбой и вкручиваются в нижнюю часть верхнего барабана со стороны топки.

Отверстие пробки заливается легкоплавким сплавом (90 % свинца и

10 % олова), температура плавления которого 280-310 °С.

При нормальном уровне воды в паровом котле легкоплавкий сплав охлаждается водой и не плавится. При упуске воды пробки не охлаждаются, а вместе с тем продолжают нагреваться продуктами сгорания топлива и легкоплавкий сплав расплавляется и через образованное отверстие пароводяная смесь под давлением с шумом выходит в топку, что служит сигналом для аварийного останова котла.

i

Для надежной работы пробки не-

Рис. 48. Контрольная легко- обходимо заменять или перезаливать плавкая пробка:    ее не реже 1 раза в 3 мес. При замене

1 - клеймо; 2 - сплав; 3 - корпус наносится клеймо с указанием даты.

В котельных для определения уровня воды используются водоуказательные приборы с круглым и плоским стеклом, сниженные указатели уровня и водопробные краны.

Работа водоуказательных приборов основана на законе сообщающихся сосудов: вода в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне независимо от формы сосудов.

Водоуказательный прибор является основным прибором для определения уровня воды в паровых котлах. На каждом котле должно быть не менее двух водоуказательных приборов. В котлах паро-производительностью менее 0,7 т/ч возможна замена одного из них двумя пробными кранами, которые размещаются на низшем и высшем допустимых уровнях воды в котле.

Водоуказательный прибор (рис. 49) состоит из круглого или плоского стекла и кранов (парового, водяного и продувочного).

Рис. 49. Водоуказательные приборы:

а - плоское водомерное стекло; б - водопробный кран: 1 - корпус;

2    - отверстие для очистки; 3 - рукоятка; 4 - пробка крана; 5 - проходное отверстие; в - сниженные водоуказа-тели: 1,10,14 -сосуды; 2 -поплавок;

3    - трос; 4, 8, 9 - соединительные трубки; 5 - клапан; 6 - водомерное стекло; 7 - стержень; 11 - переливная трубка; 12 - грязевик; 13 - водомерное стекло

Водоуказательные приборы с круглым стеклом устанавливаются на паровых котлах и баках с давлением до 0,7 кгс/см². Высота стекла в водоуказательном приборе может быть от 200 до 1 500 мм, диаметр -8-20 мм, толщина стекла 2,5-3,5 мм. Стеклянные трубки устанавливаются в краны и уплотняются с помощью набивки из колец.

Водоуказательный прибор с плоским стеклом (рис. 49, а) состоит из металлической рамки, в гнездо которой вставляется на тонкой паронитовой прокладке плоское стекло, плотно прижатое к рамке крышкой с болтами.

Плоское стекло может быть гладким или рифленым. Рифленое стекло «Клингер» (рис. 50) с внутренней стороны имеет вертикальные призматические канавки, а с внешней стороны отполировано. В таком стекле вода кажется темной, а пар светлым. Рифленое стекло выпускается с 1-го по 9-й номер длиной 115-340 мм, а гладкое - шести номеров - 140-340 мм.

В рамку сверху и снизу вкручиваются штуцеры 2, которыми рамка устанавли-

Рис. 50. Водоуказательный прибор со стеклом «Клингер»:

1 - паровой кран; 2 - штуцер; 3, 5, 13- болты; 4 - крышка; 6 - продувочный кран; 7 - водяной кран; 8 - прокладка; 9 - стекло; 10 - сальниковая втулка; 11 - сальниковая набивка; 12 - корпус (рамка) стекла

V?- -» V*.-    •

вается в паровой и водяной краны. Для уплотнения в кольцевой зазор закладывают кольца из асбестового шнура.

Если при работе парового котла краны водоуказательного прибора не загрязнены, то уровень воды в нем слегка колеблется.

При загрязнении водяного крана уровень воды становится неподвижным, а если засорился паровой кран, водоуказательный прибор заполняется водой выше действительного уровня. Продувку проводят каждую смену.

Из рабочего положения (паровой и водяной краны открыты, а продувочный закрыт) последовательность продувки такова:

открыть продувочный кран -продувается водоуказательный прибор паром и водой;

закрыть водяной кран - продувается водоуказательный прибор только паром;

открыть водяной кран - продувается водоуказательный прибор паром и водой;

закрыть паровой кран - продувается водоуказательный прибор только водой;

открыть паровой кран - продувается водоуказательный прибор паром и водой;

закрыть продувочный кран - вода должна быстро подняться к определенному уровню и слегка колебаться - этот уровень должен быть одинаковым с уровнем второго водоуказательного стекла. При такой последовательности продувки стекло водоуказатльного прибора будет все время горячим - это и обеспечит его целостность.

Если водоуказательный прибор находится на высоте более 6 м от площадки наблюдения или уровень воды плохо просматривается, допускается установка двух сниженных указателей уровня воды. На них должны быть нанесены низший и высший допустимые уровни воды по водоуказательному прибору, который установлен на этом же котле. В этих случаях допускается установка одного водоуказательного прибора прямого действия.

Сниженный указатель уровня (см. рис. 47, в) работает по принципу уравновешивания двух столбов воды в соединительных трубках. Цветная тяжелая жидкость, которая находится в них, имеет большую вязкость, чем вода и не смешивается с ней. Это может быть, например, четырехбромистый углерод с хлороформом и бензолом.

На всех водоуказательных приборах против допустимого низшего уровня воды в котле должен быть установлен неподвижный металлический указатель с надписью «НДУ». Этот указатель должен быть установлен не менее чем на 25 мм выше нижней видимой кромки стекла водоуказательного прибора. Такой же указатель устанавливается ниже на 25 мм верхней видимой кромки стекла с надписью «ВДУ», соответствующей высшему допустимому уровню воды в котле.

Гарнитура, каркас и обмуровка котла

Гарнитура - устройства, которые предназначены для обслуживания дымового тракта котла и защиты обмуровки от разрушения при взрыве. К гарнитуре котлов относятся: топочные дверцы для твердого топлива, фронтальная плита для жидкого и газообразного топлива; люки-лазы; лючки, дверные глазки; взрывные клапан; поворотные и выдвижные заслонки (шиберы); обдувочные аппараты.

Фронтальная плита служит для крепления газовых горелок (мазутных форсунок) и некоторых узлов систем автоматики.

Люки-лазы служат для осмотра, очистки и ремонта внутренних

частей котлов, топок и газоходов.

Лазы в барабанах котлов должны быть круглой, эллиптической или овальной формы. Диаметр круглого лаза должен быть не менее 400 мм, а размеры по осям эллиптического или овального лаза - не менее 300x400 мм. Крышка лаза массой больше 30 кг должна иметь устройство для облегчения открывания и закрывания.

В стены топки и газоходов устанавливаются лазы, гляделки (рис. 51) и лючки, обеспечивающие возможность контроля за горением и состоянием поверхностей нагрева обмуровки, а также за изоляцией частей барабанов и коллекторов, которые обогреваются.

Прямоугольные лазы (рис. 52) должны быть размером не менее 400x450 мм и круглые не менее 450 мм для обеспечения возможности доступа в глубь топки и газоходов и осмотра внешних поверхностей элементов котла.

Рис. 52. Дверной глазок

В качестве лазов могут использоваться топочные дверцы и амбразуры горелочных устройств, при условии, что их размеры не меньше указанных. Лючки также служат для установки обдувочных устройств и термометров сопротивления, для внесения запальников при розжиге горелок.

Дверцы и крышки лазов и лючков должны быть крепкими и плотными, их конструкция должна исключать возможность самооткрывания.

Взрывные клапаны (рис. 53) устанавливаются на котлах с камерным сжиганием топлива и служат для смягчения силы взрыва и предохранения обмуровки котлов и кладки газоходов от разрушения. Клапаны размещают в тех местах, где они не представляют опасности для обслуживающего персонала. Если это не выполнено клапаны, оборудуются с отводными коробами или огораживают щитами со стороны возможного нахождения людей. Количество, размещение и размеры проходного сечения взрывных клапанов определяются проектом котла.

Рис. 53, Конструкция взрывных клапанов: а - прямоугольного; б - круглого; в - створчатого: 1 - рамка; 2 - сетка; 3 - асбестовый лист; 4 - обмуровка; 5 - люк; 6 - отводящий короб; 7 - створка клапана;

8 - корпус

Поворотные и выдвижные заслонки (шиберы) служат для регулирования тяги. В котлах, работающих на газообразном топливе, в верхней части вертикального шибера должно быть отверстие, размер которого устанавливается проектом, но не менее 50 мм. В шиберах, размещенных горизонтально, отверстие может быть в любом месте. Это отверстие выполняется для осуществления вентиляции топки неработающего котла, поскольку при негазоплотной запорной арматуре газ может накапливаться в топке.

Обдувочные аппараты (рис. 54) предназначены для очистки паром или сжатым воздухом наружных поверхностей нагрева котла от загрязнения и сажи. Выпускаются стационарные (вращающиеся и выдвижные) и переносные (с ручным обслуживанием) обдувочные аппараты.

Рис, 54, Обдувочный прибор:    t

/ - труба обдувочная; 2 - маховик;    ;

3-головка для подвода пара; 4- сопло

Каркас котла. Каркасом называют металлическую конструкцию, предназначенную для установки на ней барабанов и крепления всех поверхностей нагрева, обмуровки, площадок, лестниц и других деталей и конструкций котла.

Каркас котла средней мощности состоит из вертикальных колонн, установленных на фундаменте, опорных и вспомогательных горизонтальных балок, ферм и соединяющих ригелей. Основные элементы каркаса, как правило, выносятся за обмуровку, и нагрев его элементов не допускается выше 70 °С.

Для обслуживания котла устанавливаются площадки и лестницы с перилами высотой 1 м со сплошной обшивкой снизу высотой 100 мм.

Обмуровка котла. Ограждающие поверхности, которые отделяют топочную камеру и газоходы котла от окружающего воздуха, называют обмуровкой.

Различают тяжелую и облегченную обмуровку.

Тяжелая обмуровка применяется на котлах небольшой мощности. Стены тяжелой обмуровки выкладывают в два кирпича. Внутри, где температура больше 700 °С, устанавливается огнеупорный кирпич (в полкирпича), а извне - красный строительный.

Облегченная обмуровка котлов средней мощности выполняется двух типов: накаркасная - крепится на каркасе котла, и натрубная -непосредственно к экранным трубам. Обмуровка выполняется многослойной из различных легких огнеупорных и теплоизоляционных материалов, имеющих небольшую теплопроводность и большую механическую прочность.

Накаркасная обмуровка выполняется из следующих материалов:

1-й    слой (от газохода) - шамотобетон (60 мм);

2-й    слой - диатомобетон (50 мм);

3-й    слой ~ минераловатные плиты,

Натрубная обмуровка выполняется из следующих материалов:

1-й    слой - хромитовая масса пластичная (40 мм) наносится непосредственно на трубы;

2-й    слой - легкий теплоизоляционный бетон (50 мм);

3-й    слой - теплоизоляционные плиты (50 мм).

Трубопроводы в котельной

Трубопроводами называется система, которая состоит из труб и соединяющих деталей (арматуры, опор и подвесок, компенсаторов, тепловой изоляции) и предназначена для транспортировки, распределения и отвода жидкостей, паров и газов.

В зависимости от вида транспортной среды трубопроводы подразделяются на:

водопроводы - служат для подачи воды: питательной, химически очищенной и технической и конденсата.

паропроводы - предназначены для подачи и распределения насыщенного и перегретого пара;

мазуто- и газопроводы - обеспечивают подачу жидкого и газообразного топлива;

воздухопроводы - подают воздух в топку котла.

В котельных водопроводы и паропроводы подразделяются на главные (основные), работающие под давлением, которые подлежат котлонадзору, и вспомогательные трубопроводы.

К основным трубопроводам относятся:

питательные трубопроводы, которые соединяют питательные насосы с паровыми котлами и предназначены для подачи питательной воды в котлы;

паропроводы насыщенного и перегретого пара, соединяющие паровые котлы со сборным коллектором, к которому подключены потребители.

К вспомогательным трубопроводам относятся служебные трубопроводы (обдувочные, подающие пар на форсунки, и выхлопные), а также трубопроводы продувочные, спускные и дренажные.

Трубопроводы, которые транспортируют пар с давлением выше 0,7 кгс/см² и горячую воду с температурой выше 115 °С, изготовляются, монтируются и эксплуатируются по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды». Согласно Правилам, все трубопроводы подразделяются на четыре категории:

1категория - относится к высоким параметрам;

II    категория - пар Р = 39 кгс/см²; t_ne = 350-470 °С; горячая вода из 1_гв > 120 °С;

III    категория - пар Р = 22 кгс/см² и t_ne = 250-350 °С; горячая вода и насыщенный пар Р = 16—39 кгс/см² и t = 115 °С;

IV    категория - пар и горячая вода Р = 1-16 кгс/см²и t= 120— 250 °С.

В котельных малой и средней мощности используются трубопроводы II—IV категорий.

Для изготовления трубопроводов и их элементов в зависимости от рабочих параметров среды применяются электросварные трубы из углеродистой стали различных марок. Для изготовления поверхностей нагрева котлов служат стальные бесшовные трубы.

Основные требования к трубопроводам - надежность их работы, минимальные потери давления и потери тепла в окружающую среду.

Элементы трубопроводов соединяются сваркой, присоединение трубопроводов к оборудованию и арматуре допускается сваркой или на фланцах.

Питательные трубопроводы предназначены для питания паровых котлов водой. В паровых котлах паропроизводительностью до

4 т/ч допускается один трубопровод, а при большей производительности - два. Пропускная способность каждого питательного трубопровода должна обеспечить номинальную производительность котлов с учетом потери на продувку.

Во избежание ожогов обслуживающего персонала и для уменьшения потерь тепла на горячие трубопроводы наносится тепловая изоляция. Изолированный трубопровод покрывают сверху мешко

виной или алюминиевой фольгой.

Во избежание гидравлических ударов в паропроводах предусматриваются дренажные линии и трубопроводы прокладываются с наклоном не менее 0,001 в сторону движения пара.

При подаче пара или горячей воды в трубопроводах происходит температурное удлинение. Удлинение трубопроводов из углеродистых сталей при нагревании на 100 °С составляет около 1,2 мм/м. В зависимости от температуры среды в стенках трубопроводов возникает напряжение, которое может привести к их разрыву и повреждению. Поэтому для компенсации температурных удлинений и избежания разрывов применяются компенсаторы (рис. 55).

iQ* 'J

Направление компенсации тепловых расширений

ft - ■ H Tfj? OfTTO / W‘ ..J :

ywiO. * - i'-if    1

в

f ЛИл

Рис. 55. Компенсаторы, обеспечивающие удлинения трубопроводов:

а - сальник (для низкого давления); б-линзовые (для низкого давления); в - П-образные (на любое давление)

Наибольшее распространение получили гнутые П-образные компенсаторы. В стесненных условиях на трубопроводах низкого давления (тепловые сети) используются сальниковые компенсаторы.

Для крепления трубопроводов применяются опоры или подвески. Трубопроводы - неподвижные и подвижные (скользящие, качающиеся, роликовые).

Для распознания, какая среда проходит по трубопроводам, их окрашивают в различные цвета. Пар перегретый - красный; насыщенный - красный с желтыми кольцами; вода питательная - зеленый; газопровод-желтый, с красными кольцами и нанесением стрелки, указывающей направление движения газа; воздух - синий и пр.

Приборы для измерения расхода жидких и газообразных веществ

Количество вещества, которое проходит по трубопроводу за единицу времени, называется расходом.

Количество и расход вещества выражается в объемных и массовых единицах измерения. Объемными единицами количества служат литр (л) и кубический метр (м³), а массовыми - килограмм (кг) и тонна (т). Наиболее распространенными единицами объемного расхода является: л/ч, м³/с, м³/ч, а массового - кг/с, кг/ч, т/ч.

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами и в зависимости от вида измеряемого вещества подразделяются на водомеры, паромеры, газомеры и др. Расходомеры - показывающие и самопишущие. К приборам, которые измеряют расход, относятся также счетчики.

Газовый счетчик РГ. Ротационный газовый счетчик РГ (рис. 56) состоит из корпуса (измерительной камеры /), двух роторов восьмеричной формы 2, счетного механизма и дифманометра 3.

Под действием движущегося газа роторы вращаются в противоположных направлениях. Вал одного из них соединен с редуктором счетного механизма, фиксирующего объем газа в соответствии с количеством оборотов ротора. Нормальное направление движения потока - сверху вниз.

Рис. 56. Принципиальная схема ротационного газового счетчика типа

1    - измерительная камера;

2    - роторы восьмеричной формы; 3 - дифмономстр

РГ:

По дифманомстру определяют перепад давления газа на счетчике и, пользуясь специальными таблицами в паспорте счетчика, определяют степень загрязнение газа и необходимость его очистки.

Количество газа, который протекает через счетчик, равно разности показаний в конце и в начале определенного периода времени.

Газовые счетчики выпускаются с номинальной пропускной способностью 40, 100, 250, 400, 600 и 1 000 м³/ч.

Расчет с газоподающей организацией проводится за газ, приведенный к нормальным условиям: /₂ = 0 °С; Р_6ар = 760 мм рт. ст.

Коэффициент перевода в нормальные условия рассчитывается по формуле

_к _ 273 Рщ + Рг_а ^н Т_г 760 '

где Г - абсолютная температура газа перед счетчиком, К;

Р_бар - барометрическое давление, мм рт. ст.;

Р_глл - избыточное давление газа перед счетчиком, мм рт. ст.

Дроссельные расходомеры. Принцип измерения расхода с помощью дроссельных расходомеров основан на сужении потока среды, движущейся по трубопроводу. Это приводит к возрастанию его средней скорости, и к увеличению кинетической и уменьшению потенциальной энергии. Перепад давления до и после сужающего устройства зависит от расхода проходящей среды: чем больший перепад, тем больше расход.

Наиболее распространенными суживающими устройствами, которые используются при измерении расходов, являются диафрагмы (рис. 57). Диафрагмы - камерные и бескамерпые. Их диски из нержавеющей стали толщиной

Рис. 57. Камерная диафрагма ДН-64:

1 - прорез кольцевого канала камер; 2 - диск; 3,4 - корпуса кольцевых камер

3-6 мм имеют конусное отверстие под углом 30°, направленное суженной частью навстречу потоку. Диафрагмы зажимаются болтами между фланцами трубопровода. Трубки, которые получают импульс давления от диафрагмы, изготовляются из бесшовных стальных трубок с внутренним диаметром 8-10 мм. В непосредственной близости от диафрагмы устанавливаются, игольчатые клапаны, которые отключают трубопровод от соединительных линий на случай ремонта вторичного прибора.

Перепад давления на диафрагме измеряется показывающими и самопишущими дифманометрами-расходомерами, шкала которых проградуирована в единицах расхода.

Для измерения расхода пара на импульсных трубках, ведущих к дифманометру, устанавливаются уравнительные (конденсационные) сосуды, предназначенные для поддержки постоянного уровня конденсата в обеих соединяющих линиях.

Питательные устройства котлов и требования к ним

Питание котлов может быть групповым с общим для подключения котлов питательным трубопроводом или индивидуальным - только для одного котла. Включение котлов в одну группу по питанию допускается при условии, что разность рабочих давлений в различных котлах не превышает 15 %.

Для питания котлов водой допускается использование:

центробежных и поршневых насосов с электроприводом;

центробежных и поршневых насосов с паровым приводом;

паровых инжекторов;

насосов с ручным приводом;

водопроводной сети.

Использование водопровода допускается только при условии, что минимальное давление воды в водопроводе перед регулирующим органом питания котла будет превышать расчетное или разрешенное давление в котле не менее чем на 1,5 кгс/см².

Питательные насосы, которые присоединены к общей магистрали, должны иметь характеристики, допускающие параллельную работу насосов.

Ручные насосы могут быть использованы для периодической подпитки паровых котлов с рабочим давлением не более 4 кгс/см² и паропроизводительностью не более 150 кг/ч.

Паровой инжектор приравнивается к насосу с паровым приводом.

На корпусе каждого питательного насоса или инжектора должна быть прикреплена табличка, на которой указываются следующие данные:

а)    название предприятия-изготовителя или его товарный знак;

б)    заводской номер;

в)    номинальная подача при номинальной температуре воды;

г)    число оборотов в минуту для центробежных насосов или число ходов в минуту для поршневых насосов;

д)    номинальная температура воды перед насосом;

е)    максимальный напор при номинальной подаче. После каждого капитального ремонта насоса необходимо провести его опробование для определения подачи и напора.

Результаты опробования должны быть оформлены актом.

Для питания паровых котлов устанавливается не менее двух насосов с электроприводом и один или два насоса с паровым приводом. Суммарная подача насосов с электроприводом должна быть не менее 110 %,а с паровым приводом - не менее 50 % номинальной производительности всех работающих котлов.

При паропроизводительности не более 1 т/ч допускается один питательный насос с электроприводом, если котел оборудован автоматикой безопасности, которая исключает возможность снижения уровня воды и повышения давления пара выше нормы.

Для подпитки водонагрсвательных котлов с естественной циркуляцией необходимо не менее двух подпиточных насосов, а с принудительной - не менее чем по два подпиточных и циркуляционных. Вместо одного подпиточного насоса можно использовать водопровод, если давление в водопроводе превышает сумму статического и динамического напоров в системе не менее чем на 1,5 кгс/см².

Насосы для водонагревательных котлов теплопроизводительно-стью 4 Гкал/ч (4,65 МВт) и более должны иметь два независимых источника питания электроэнергией.

Напор, который развивается циркуляционными и подпиточны-ми насосами, должен исключать возможность вскипания воды в котле и системе.

Классификация насосов

Насос - это машина, в которой происходит преобразование механической энергии приводного механизма в энергию перекачивающей жидкости, благодаря чему осуществляется ее движение.

Насосы классифицируются по многим признакам.

По принципу действия насосы подразделяются на динамические, объемные и струйные.

В динамических насосах прирост энергии происходит в результате взаимодействия потока жидкости с вращающимся рабочим органом. Насосы подразделяются на две группы: лопастные и вихревые.

Jlonacmiibie насосы, в свою очередь, подразделяются на центробежные - радиальные (рис. 58, а), диагональные (рис. 58, б) и осевые (рис. 58, в).

Рис. 58. Схемы центробежных лопастных насосов: а - радиальный; б - диагональный; в - осевой

В насосах объемного типа определенный объем жидкости перекачивается, отсекается и перемещается от входного патрубка к напорному. При этом жидкости придается дополнительная энергия главным образом в виде давления.

Объемные насосы подразделяются на следующие группы: поршневые, роторные (шестеренчатые, винтовые, пластинчатые) (рис. 59, а, б, в).

В струйных насосах прирост энергии достигается за счет движения потока рабочей среды (рис. 60). Эти насосы - следующих видов: эжекторы, инжекторы и тараны.

б

Рис. 59. Конструктивные схемы роторных насосов: а - шестеренчатые; б - винтовые; в - пластинчатые

Рабочий

Рис. 60. Водоструйный насос:

/ - сопло насоса; 2 - приемная камера; 3 - камера смешивания; 4 - диффузор

По свойствам жидкости, которая перекачивается, насосы могут быть подразделены на следующие группы:

для чистых и слегка загрязненных нейтральных жидкостей; для загрязненных жидкостей; для агрессивных жидкостей и т. д.

В зависимости от температуры перекачиваемой жидкости, насосы подразделяются на холодные (Т > 373 К) и горячие (Т > 373 К). По назначению насосы подразделяются на две группы: насосы тепловой схемы - питательные, конденсатные, циркуляционные;

вспомогательные насосы - насосы химводоочистки, топливоподающие, подпиточные.

Центробежные насосы

В настоящее время наибольшее распространение получили центробежные насосы благодаря простоте и надежности в эксплуатации.

При вращении рабочего колеса жидкость, налитая в насос перед его пуском, закручивается лопатками, под действием центробежной силы движется от центра к периферии вдоль лопаток и подается через спиральную камеру в нагнетательный патрубок. Поэтому на входе в колесо, где всасывающий патрубок присоединен к корпусу, создастся разрежение, под действием которого вода подсасывается в насос. Рабочее колесо, вращаясь, подхватывает жидкость и выбрасывает ее в нагнетательный патрубок. Таким образом устанавливается беспрерывное движение жидкости.

Центробежные насосы подразделяются:

по числу колес: одноколесные или одноступенчатые, многоколесные или многоступенчатые; по создаваемому напору: низконапорные - с напором до 20 мм вод. ст.; средненапорные - с напором 20-60 мм вод. ст.; высоконапорные - с напором более 60 мм вод. ст.; по способу разъема корпуса: с горизонтальным разъемом; с вертикальным разъемом; по способу подвода воды к колесу: с односторонним подводом жидкости; с двухсторонним подводом жидкости.

Консольные центробежные насосы (рис. 61) изготовляются двух модификаций:

К - с горизонтальным валом на отдельной стойке;

КМ - с горизонтальным валом, моноблочные, с электродвигателем. Насосы типа К и КМ предназначены для перекачивания воды, а

Рис. 61. Продольный разрез консольного насоса К90/55:

/ - всасывающий патрубок; 2 - уплотнительное кольцо; 3 - рабочее колесо; 4 - спиральный корпус; 5 - кронштейн опорный;

6 - втулка; 7 - сальник; 8 - крышка сальника; 9 - вал насоса;

10 - подшипник; 11 - полумуфты; 12 - напорный патрубок

также других жидкостей, схожих с водой по плотности и вязкости, с температурой до 85 °С и содержанием механических примесей размером до 0,2 мм в количестве не более 0,1 % по объему.

Консольные центробежные насосы типа К и КМ изготовляются следующих марок (табл. 6).

Таблица 6

Консольные центробежные насосы типа К и КМ

Примечания: а, б - индекс обточки рабочего колеса; К - консольный; М-моноблочный; первая цифра показывает производительность насоса, м'/ч: вторая цифра - напор, который развивается насосом, м вод. ст.

Центробежные насосы тина К (см. рис. 61) состоят из корпуса 4 с напорным патрубком 12; крышки корпуса с всасывающим патрубком /; рабочего колеса 3; вала 9 с подшипником 10 опорной рамы (стоики).

Моноблок-насос типа КМ (рис. 62) отличается от насосов типа К отсутствием опорной рамы (стойки) и вала. Корпус 2 насоса крепится к фланцу электродвигателя 4. Рабочее колесо 1 насажено на удлиненный конец вала электродвигателя и закреплено шпонкой и специальной гайкой с левой резьбой.

Рис. 62. Моноблок-насос:

1 - рабочее колесо насоса; 2 - корпус насоса;.? - болты, которые соединяют фланец насоса с фланцем электродвигателя; 4 - корпус электродвигателя;

Центробежные насосы с двухсторонним подводом воды к рабочему колесу. К этому типу насосов относятся горизонтальные центробежные одноступенчатые насосы типа Д (рис. 63). Насосы используются в качестве циркуляционных насосов в квартальных и районных котельных. Насосы выпускаются разной производительности: Д-200-50; Д-320-50; Д-320-70 и т. д.; в обозначении - Д - двухсторонний подвод воды; 200 (320) - производительность насоса, м³/ч; 50 (70) - напор, создаваемый насосом, м вод. ст.

Насосы состоят из корпуса У, крышки корпуса 8, 13, чугунного рабочего колеса 12 и стального вала 3. Рабочее колесо находится посередине вала и закреплено шпонкой и защитными втулками с резьбой. В нижней части корпуса размещены повернутые на 180° один к другому, а к оси насоса - на 90° всасывающий и нагнетательный патрубки. Конструкция насоса обеспечивает возможность горизонтального демонтажа со снятием крышки.

Центробежные секционные насосы. В качестве питательных насосов для котлов ДКВР и ДЕ используют центробежные многоступенчатые секционные насосы: ЦНСГ-38-220- ЦНСГ-44-220 (2-

10 ст.), ЦНСГ -60-330- ЦНСГ-66-330 (2-10 ст.);

Рис. 63. Продольный разрез насоса типа Д:

1 - корпус; 2, 17- корпуса подшипников; 3 - стальной вал; 4 - разъемная крышка сальника; 5 - сальниковая набивка; 6 - кольцо гидравлического уплотнения; 7, 14 - трубки для подвода воды; 8. 13 - крышка корпуса;

9, 10 - защитно-уплотнительное кольцо; 11 - отверстие присоединения вакуум-насоса; 12 - рабочее колесо; 15 - отверстие для подвода воды;

16 - защитная втулка; 18- камера охлаждения подшипника; 19 - кронштейн; 20 - опорные лапы; 21 - грундбукса

Ц- центробежный; Н-насос; С-секционный; Г -горячей воды; 38 (60) - производительность насоса, м³/ч; 44 (330) - напор, создаваемый насосом, м вод. ст.

На центробежных насосах устанавливается арматура и КИП: всасывающая линия - задвижка (клапан), термометр, мановаку-умметр,

нагнетательная линия - обратный клапан, задвижка (клапан), манометр.

Эксплуатация центробежных насосов. Подготовка к пуску: проверить и убедиться в надежности крепления насоса к фундаменту, наличии и закреплении кожуха муфты, отсутствии посторонних предметов, наличии заземления электродвигателя;

проверить наличие и уровень масла в масляной ванне (смазки в подшипниках);

проверить состояние сальников;

проверить от руки легкость вращения ротора насоса (насос ЦНСГ -положение риски);

кратковременным включением электродвигателя убедиться в правильности вращения вала.

Пуск насоса:

заполнить насос водой (открыть арматуру на всасывающей линии); закрыть арматуру на напорной линии; включить электродвигатель;

установить задвижкой (клапаном) через 40-50 с на напорном трубопроводе необходимое давление (по манометру).

Работа насоса:

проверять показания манометра;

проверять температуру подшипников, которая не должна превышать 60-70 °С;

проверять смазку подшипников;

следить за состоянием сальников (прокапывание -15—20 капель/мин); следить за состоянием соединительной муфты; следить за водой в линии разгрузки и охлаждения подшипников (в насосах ЦНСГ).

Переход из рабочего режима работы насоса на резервный: заполнить резервный насос водой; включить электродвигатель резервного насоса; открывать одновременно на резервном насосе, а на рабочем -закрывать арматуру на напорном трубопроводе;

выключить электродвигатель рабочего насоса после закрытия арматуры на напорном трубопроводе;

сделать запись в сменном журнале о переходе из рабочего режима работы насоса на резервный с указанием времени.

Паровые поршневые насосы

Паровые поршневые насосы применяются в котельных в качестве резервных устройств для питания паровых котлов водой.

Вертикальный прямодействующий поршневой насос (рис. 64) состоит из двух блоков, причем, если в одном блоке происходит всасывание, то в другом - нагнетание. Каждый блок состоит из поршневой паровой машины и поршневого водяного насоса.

Паровая часть насоса состоит из парового цилиндра с поршнем и пароразделяющей коробки с цилиндрическим золотником, в которой есть два крайних канала для впуска пара и два средних - для выпуска отработанного пара.

Водяная часть насоса состоит из водяного цилиндра с поршнем и коробки с всасывающими и нагнетательными клапанами. Поршень водяного цилиндра приводится в движение от поршня паровой машины, которая находится на одном с ним штоке.

Рис, 64, Схема работы парового насоса: а - подача пара в верхний объем правого парового цилиндра; б - подача пара в верхний объем левого парового цилиндра; в - подача пара в нижний объем правого парового цилиндра; г - подача пара в нижний объем левого парового

цилиндра

Привод золотникового механизма осуществляется от штока поршней с помощью большого и малого рычагов.

При работе насоса золотник правого цилиндра управляет работой правого цилиндра, а приводится в движение от штока левого цилиндра.

Золотник левого цилиндра управляет работой левого цилиндра, а приводится в движение от штока правого цилиндра. Движения поршня и золотника совпадают.

Смазывание трущихся деталей паровой части осуществляется маслом, поступающим в пар из масленки, установленной на крышке золотниковой коробки. Штоки и валики рычажного устройства смазываются вручную.

Для регулировки длины хода поршня на паровых цилиндрах установлены буферные клапаны, (по одному на каждый верхний и нижний объем парового цилиндра).

Паровая часть насоса снаружи покрыта слоем теплоизоляционной массы и обшивкой из листовой стали.

Паровые насосы выпускаются следующих марок: ПНВ-25/20 (НДС-25/20); ПНВ-25/40 и т. д., в обозначении - П - паровой, Н - насос, В - вертикальный, Д - двойного действия; 25 - производительность насоса, м³/ч; 20 (40) - напор, развиваемый насосом, кгс/см².

На паровых поршневых насосах устанавливается следующая арматура и КИП:

всасывающая линия гидроцилиндров (клапан); нагнетательная линия гидроцилиндров - обратный клапан, задвижка (клапан), манометр;

паропровод к паровым цилиндрам - клапан, манометр. Эксплуатация паровых насосов. Подготовка к пуску: осмотреть насос;

проверить наличие масла в масленках; смазать вручную трущиеся детали;

открыть клапаны на нагнетательном и всасывающем трубопроводах;

открыть продувочные краны на паровых цилиндрах.

Пуск насоса:

открыть медленно паровой клапан перед паровыми цилиндрами; при выходе из продувочных кранов сухого пара закрыть их; паровым клапаном отрегулировать работу насоса по манометру, добиваясь необходимого количества двойных ходов; при появлении ударов увеличить смазку Остановка насоса: закрыть паровой клапан;

закрыть клапан на нагнетательном и всасывающем патрубках; открыть продувочные краны на паровых цилиндрах.

Глава седьмая ВОДОГРЕЙНЫЕ И ПАРОВЫЕ КОТЛЫ

Чугунные секционные водогрейные котлы, их устройство и работа

Чугунные секционные водогрейные котлы применяются для нагрева воды до 115 °С при давлении в системе отопления до 6 кгс/см² (0,6 МПа). Теплопроизводительность котлов до 1 Гкал/ч.

Основной характеристикой котлов является поверхность нагрева. Это поверхность труб секций котла, которые с одной стороны обогреваются продуктами сгорания топлива, а с другой охлаждаются водой. Поверхность нагрева измеряется по газовой стороне, м².

Широкое применение в котельных получили чугунные секционные котлы шатрового типа с нижней топкой, которые выпускаются в настоящее время - котлы КЧ-1, «Универсал-6», «Универсал-бМ», «Тула-3», «Факел-Г», ГАЗ-900, а также снятые с производства, но находящиеся в эксплуатации котлы «Энергия-6», «Тула-1», «Минск-1» и др.

Чугунные котлы независимо от их марки собираются из отдельных секций. Различия конструкции секций приведены на рис. 65.

Рис. 65. Секции различных моделей чугунных котлов и их соединение: а - котел НР(ч); б - котел «Универсал»; в - котел «Энергия»; г-котел МГ2; д- котел «Отопитель»; е - котел Э5-Д2; ж - универсальных котлов; з - пакет секций; и - ниппельные соединения; к - каналы для движения воды; 1 - стяжные болты; 2 - ниппели;

3 - ребра; 4 - каналы для воды

Секции соединяются между собой с помощью конических ниппелей 2 и стяжных болтов /, которые проходят через отверстия в ниппелях. Для создания герметичности ниппеля в отверстия секций вставляется на графитной или суриковой пасте с подмоткой асбестовый шнур, пропитанный той же пастой. Зазор между секциями допускается не более 2 мм. Собранные таким образом два пакета устанавливаются на огнеупорную каменную кладку, которая представляет собой топку и боковые газоходы.

Пакеты соединяются между собой коллекторами: через задний нижний коллектор обратная вода подается в котел на подогрев, а через передний верхний коллектор горячая вода поступает в систему отопления или горячего водоснабжения. На верхние ниппельные отверстия задних секций и нижние отверстия передних ставятся заглушки. К передним нижним заглушкам подсоединяются спускные или продувочные линии с клапанами.

Стенки котла покрываются теплоизоляционной мастикой (70 % белой глины и 30 % асбестовой крошки) и обмуровываются огнеупорным, а затем красным кирпичом.

В топке котла устанавливаются газовые горелки. Продукты сгорания газа поднимаются вверх, обогревая секции, которые заполнены водой, и, затем повернув на 180°, опускаются в боковые газоходы и через сборный газоход (лежак) направляются в дымовую трубу. Для регулирования тяги в боковых газоходах за котлом устанавливаются шиберы, подъем которых осуществляется с фронта котла при помощи троса, перекинутого через блоки.

Котел «Факел-Г». Котел состоит из двух типов секций - крайних и средних (рис. 66). Секции собираются в пакет при помощи конических ниппелей 1 и стяжных болтов 8. Внутренние стенки секций и ограничивающие их сжимаемые ребра создают конвективные газоходы.

При сборке пакета все сжимаемые ребра и торцевые поверхности ниппельных головок секций смазываются кремнийоргани-

ческой мастикой «Виксисант». К передней секции крепится газогорелочный блок JI1-H. К задней секции крепится регулирующий клапан газохода и предохранительный клапан.

Клапан газохода при монтаже соединяется с дымососом и дальше со сборным газоходом. Между клапаном газохода и дымо-

Рис. 66. Котел «Факел-Г»:

1 - ниппель; 2 - крышка; 3 - газоход; 4 - топка;

5 - каналы; 6 - ребра секций; 7 - завихрители,

8 - стяжной болт сосом должен быть установлен ручной шибер, который отключает котел от дымового тракта.

Пакет котловых секций закрыт декоративным кожухом, выполненным в виде отдельных съемных панелей.

Продукты сгорания топлива, отдав часть тепла топочной камере через проемы в нижней части топки, двумя потоками направляются в конвективные газоходы секций 3. В верхней части секций продукты сгорания поворачивают, омывают низкотемпературные газоходы пакета секций и через клапан газохода удаляются в дымоход, соединенный с общекотельным газоходом, и отводятся в дымовую трубу.

Вода в котел подводится через нижний патрубок и поступает в заднюю секцию. В результате того, что нижний коллектор в каждом ниппеле имеет шайбу, которая приварена к стяжному болту, вода по задней секции поднимается вверх.

При помощи специальных литых вставок, установленных в верхних головках секций, обеспечивается винтообразное движение воды по средним секциям. Вода, пройдя последовательно по всем секциям, нагревается и через патрубок на фронте котла отводится в систему теплоснабжения.

Стальные секционные водогрейные котлы, их устройство и работа

В отопительных и небольших производственных котельных кроме секционных чугунных котлов распространены также стальные секционные котлы HP-18, «Надточия» и НИИСТУ-5, собирамые методом сварки из трубных секций разной формы.

Котлы Н. Ревокатова и «Надточия» выпускались с 1947 г. и их в эксплуатации до сегодняшнего дня осталось очень мало. Котлы НИИСТУ-5 выпускались длительное время (до 1988 г.), и в настоящее время заводы выпускают запасные части для их ремонта.

Рассмотрим устройство таких котлов на примере котла НИИСТУ-5 (рис. 67, 68). Эти котлы состоят из крайних, средних и задних секций.

Средние секции имеют одинаковое устройство и состоят из одного верхнего коллектора D_y =100 мм, двух нижних того же диаметра и трех правых и левых Г-образных экранных труб 0 76 х 3 мм.

Передняя секция состоит из двух частей, верхние коллекторы 12 которых вварены в верхний коллектор 2 котла, а два нижних 11 для улучшения циркуляции соединены перепускными трубами 13 соответственно с правым и левым нижними коллекторами 9 котла 5. Верхние и нижние коллекторы правой и левой частей передней секции соединены между собой передними экранными трубами 0 76 х 3 мм.

т

Задняя секция состоит из верхнего 3 и нижнего 6 коллекторов, которые соединены между собой задними экранными трубами 0 76 х 3 мм. Верхний коллектор этой секции приварен к верхнему коллектору котла, а нижний - к правому и левому нижним коллекторам котла.

К вертикальным участкам труб боковых экранов приварены стальные полосы, образующие газонаправляющие перегородки. Такие же полосы приварены к экранным трубам задней секции.

Средних секций в этих котлах может быть от двух до пяти. Данные о поверхностях нагрева при работе на природном газе в указанных котлах приведены ниже:

Количество секций, шт............................ 2    3    4    5

Поверхность нагрева, м².......................... 25,2 32,3 39,4 46,5

Теплопроизводительность, Гкал/ч......... 0,4 0,5 0,6 0,7

Металлическая часть котла, включающая также переднюю и заднюю секции, устанавливается на внутренние стенки фундамента из огнеупорного кирпича. Для лучшего использования поверхности нагрева обмуровка выполняется огнеупорной, а снаружи обкладывается красным кирпичом вокруг котла.

Топка котла (см. рис. 67) размещается под котлом и может быть использована для сжигания различных видов топлива. Дымовые газы из топки поднимаются вверх, омывают газонаправляющие перегородки 3 и по параллельным каналам между трубами опускаются в дымоходы 10 справа и слева. В конце котла на дымоходах установлены вертикальные шиберы для регулировки тяги, привод которых осуществляется через тросы впереди котла. Из дымоходов котла дымовые газы поступают в общекотельный дымоход (лежак) и по нему направляются в дымовую трубу.

Для создания прямотока в котлах НИИСТУ-5 в верхнем и нижних коллекторах приварены перегородки.

Вода в котел поступает через патрубок на нижнем (верхнем) коллекторе заднего экрана, проходит по котлу, нагревается и через передний патрубок на верхнем коллекторе направляется в тепловую сеть.

Водогрейные котлы ТВГ, их устройство и работа

Котлы ТВГ (теплофикационные водогрейные газовые) выпускаются двух типоразмеров: ТВГ-4Р и ТВГ-8М. Эти котлы разработаны Институтом газа АН УССР и серийно выпускались Монастыри-щенским машиностроительным заводом (Черкасская обл.) Котлы имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами. Трубная часть котла ТВГ-8 приведена на рис. 69, продольный разрез котла - на рис. 70.

Котлы ТВГ - прямоточные, секционные, оборудуются отдельными дымососами и вентиляторами. Имеют две поверхности нагрева.

Рис. 70. Водогрейный котел ТВГ-8:

1 - конвективная поверхность нагрева; 2 - потолочный экран; 3 - вертикальный потолочный экран; 4 - опорная рама; 5 - подовые горелки; 6 - воздухопровод

Радиационная — выполнена из пяти топочных экранов, два из которых односветные, три - двухсветные. Экраны образуют четыре отсека, в которые установлены газовые диффузионные подовые горелки. Каждый топочний экран состоит из верхнего и нижнего коллекторов, в которые вварены по 40 вертикальных труб 0 51 х 2,5 мм.

Для создания двух ходов движения воды верхние коллекторы каждого топочного экрана имеют посередине перегородки.

Технические характеристики водогрейных котлов ТВГ в табл. 7.

Таблица 7

Технические характеристики водогрейных котлов ТВГ

К радиационной поверхности нагрева относится также потолочный экран 2, который переходит в фронтовой и состоит из 32 (8 х 4) труб 0 51 х 2,5 мм, имеет передний (нижний) и задний (верхний) коллекторы.

Конвективная поверхность нагрева / состоит из двух секций с верхними и нижними коллекторами, соединенными между собой 8-ю стояками 0 51 х 2,5 мм, в каждый из них вварены по четыре тройных змеевика 0 28 х 3 мм. Для направления движения воды по змеевикам в стояках есть перегородки.

Циркуляция воды в котлах ТВГ. Обратная вода из тепловой сети циркуляционным насосом подастся в нижние коллекторы (левый и правый) конвективной поверхности нагрева. Из этих коллекторов вода двумя потоками движется по стоякам и змеевикам и поступает в верхние коллекторы. Повернув из коллекторов на 90°, вода проходит по 16 средним (8 справа, 8 слева) трубам потолочного, переходящего во фронтовой, экрана и поступает в передний коллектор с перегородкой посередине. Здесь вода разделяется вправо и влево и проходит по 16(8 справа, 8 слева) крайним трубам потолочного экрана, попадая в его задний (верхний) коллектор. В этом коллекторе вода смешивается и одним потоком через две перепускные трубы попадает в заднюю часть верхнего коллектора левого бокового экрана. Дальше вода проходит по 20 экранным трубам и поступает в нижний коллектор, перемещается по нему вперед и, двигаясь вверх, поступает в переднюю часть верхнего коллектора. Затем через две перепускные трубы (калачи) переходит в следующий топочный экран и таким образом последовательно проходит все поверхности нагрева и подается в тепловую сеть.

На выходном коллекторе котла установлены: манометр, термометр и предохранительные клапаны.

Все перепускные трубы (калачи) в своих верхних точках имеют воздушники, которые служат для удаления воздуха при заполнении котла водой и выпуска пара при аварийном останове котла после отключения электроэнергии.

Все нижние коллекторы котла имеют продувочные трубопроводы с клапанами. Для осмотра и ремонта экранов и топки на фронтовой стене котла между потолочными экранами предусмотрены лазы. Для этого могут быть использованы два взрывных клапана, которые размещены на задней стене конвективного газохода.

Котлы ТВГ выпускались на заводе в виде экранов, а сборка кот-ла проводилась в котельной.

Водогрейные котлы КВ-Г, их устройство и работа

Котлы КВ-Г (котел водогрейный газовый) (рис. 71) выпускаются теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч (4,65 и 7,56 МВт) вместо котлов ТВГ. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе, и представляют собой трубную систе-му, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева

К радиационной поверхности относятся четыре топочных экрана и потолочный. Трубы крайних односветных топочных экра-

ш$~ЯУ it it УТ^с ,'Т h'lr.?    -.‘sj, "nF^T'J    -у-ж. sa f. ii^:< i ЗГ* Ш. fr.fc ^J ~ у -jii

нов и потолочного по всей высоте (длине) соединены между собой металлическими пластинами. Каждый топочный экран представляет собой отдельную секцию, состоящую из прямых труб, вваренных в верхнии и нижнии коллекторы. Для заданного направления движения воды по топочным экранам верхние коллекторы имеют смещенную от центра глухую перегородку (15 и

23 трубы). Топочные экраны соединяются между собой перепускными трубами^ -^

Рис. 71. Трубная часть котла водогрейного КВГ-6,5-150: коллекторы : 1 - входа обратной воды: 6 и 9 - задние; 8 и 10- верхние боковые конвективной части; 11 - выход горячен воды; 15 - верхние потолочные экраны; 16 - передний; 17 - нижние топочные экраны; перегородки: 2 - из труб; 3 - в трубах конвективной части; 13 - в верхних коллекторах топочных экранов; 4 - пакеты змеевиков; экраны:

5 - конвективные; 12 - потолочный, переходящий во фронтовой;

18 - боковой; 7 м 14- перепускные трубы

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций -правой и левой, в каждой по семь труб 0 51 х2,5 мм, вваренных одними концами в верхние, а другими - в нижний коллекторы, т. е. представляют собой нижние и боковые части поверхности нагрева. В боковые трубы вварены четыре пакета трехтрубных змеевиков 0 28x3 мм. Для направления движения воды в змеевиках в боковых трубах установлены глухие перегородки.

Радиационную поверхность от конвективной отделяет перегородка из горизонтально размещенных труб 0 28x3 мм, соединенных между собой металлическими пластинами. Эта перегородка в верхней части находится на уровне верхних змеевиков. Таким образом, через оставленное сверху пространство продукты сгорания топлива из радиационной поверхности нагрева переходят в конвективную, обогревая змеевики, а затем через газоходы и дымовую трубу удаляются в атмосферу.

Для очистки от накипи и шлама все коллекторы вертикальных и потолочных экранов имеют съемные лючки на торцах, а верхние коллекторы топочных экранов - съемные лючки и сверху (по одному).

Котлы оборудуются тремя подовыми, с прямой щелью горелками, которые устанавливаются между вертикальными топочными экранами. Горелка имеет два ряда отверстий 0 1,5 мм, размещенных в шахматном порядке.

В гарнитуру котла входят взрывные клапаны, лючки и лазы. Для осмотра и ремонта внутри топки на фронте котла есть три люка-лаза. Для периодического осмотра состояния поверхности нагрева можно использовать отверстия двух взрывных клапанов, которые находятся в верхней части задней стены конвективной поверхности нагрева.

Циркуляция воды в котлах КВ-Г. Обратная вода из тепловой сети после циркуляционного насоса поступает во входной коллектор конвективной поверхности нагрева. Из коллектора вода двумя потоками, вправо и влево, проходит по стоякам и змеевикам и попадает в выходные коллекторы (правый и левый).

Вода из этих коллекторов по перепускным трубам попадает в крайние задние коллекторы потолочного экрана, из которых по

11 крайним трубам проходит по потолку, переходя во фронтовой экран и по нему в передний коллектор. В коллекторе потоки смешиваются и по 11 средним трубам вода попадает в задний (средний) коллектор потолочного экрана. Из этого коллектора вода двумя перепускными трубами подается в заднюю часть верхнего коллектора левого топочного экрана. Затем по 16 трубам вода опускается вниз и попадает в нижний коллектор. По нему вода проходит вперед и по

24 трубам поднимается в переднюю часть верхнего коллектора.

Вода, двигаясь последовательно по всем экранам, нагревается и из задней части верхнего коллектора правого экрана поступает в выходной коллектор котла. На коллекторе установлены манометр, термометр, предохранительный и обратный клапаны, и из коллектора вода поступает в тепловую сеть.

Общие сведения о паровых котлах

Паровые стационарные котлы в соответствии с ДСТ 3619 регламентируются по паропроизводительности - от 0,16 до 2 500 т/ч и давлению от 9 до 255 кгс/см².

Простейшим паровым котлом может быть чугунный или стальной секционный водогрейный котел с установленным над ним паросборником с соответствующей арматурой. Такие котлы вырабатывают насыщенный пар с давлением до 0,7 кгс/см².

Вертикально-цилиндрические котлы ММЗ, ВГД и ТМЗ отличались простотой конструкции, компактностью, транспортабельностью, отсутствием тяжелой огнеупорной обмуровки. К их недостаткам можно отнести сложность очистки от накипи и сажи, сложность ремонта кипятильных и газовых труб, ненадежность их соединения с помощью упорных колец, плохую циркуляцию воды, высокую температуру выходящих дымовых газов и др.

Поэтому паровые котлы старых конструкций сняты с производства и заменены новыми усовершенствованными автоматизированными котлами.

Циркуляция - это беспрерывное движение воды в паровом котле для обеспечения его нормальной работы (рис. 72). Циркуляция - естественная и искусственная.

Искусственная происходит с помощью циркуляционного насоса, а естественная - вследствие того, что пароводяная смесь, которая образуется на обогревочных участках, легче, чем вода на необогреваемых.

Q

Для естественной циркуляции основной характеристикой является кратность циркуляции - отношение расходов жидкости, которая проходит по циркуляционному контуру, к паропроизводитель-ности этого контура. Для котлов малой и средней производительности кратность циркуляции 8-50.

Рис. 72. Схема естественной циркуляции в простейшем контуре парового котла:

1 - коллектор; 2 - опускная труба; 3 - барабан котла;

4 - подъемная труба

Паровые котлы Е-1/9, их устройство и работа

Паровые котлы Е-1/9 принадлежат к вертикально-водотрубным двубарабанным котлам с естественной циркуляцией и предназначены для производства насыщенного пара для обеспечения технологических потребностей и отопления (обозначение: Е - естественная циркуляция; 1 - паропроизводитсльность, т/ч; 9 - абсолютное давление пара в котле, кгс/см²).

Котлы Е-1/9 выпускаются трех модификаций:

Котел Е -1/9-1Т - для работы на твердом топливе (топка оборудована колосниковой решеткой);

Котел Е-1/9-1М - для работы на мазуте (комплектуется ротационной форсункой АР-90 (РМГ-1);

Котел Е-1/9-1Г - для работы на естественном газе (оборудуется смесительной горелкой Г -1,0). Схема этого котла приведена на рис. 73.

Котел состоит из следующих основных узлов: трубной системы; обмуровки и изоляции; каркаса с обшивкой.

Рис. 73. Паровой котел серии Е-1/9-1Г (ММЗ-1Г):

/ - вентилятор; 2 - горелка; 3 - топка; 4 - взрывной клапан; 5 - верхний барабан;

6 - перегородки; 7 - окно для выхода продуктов сгорания; <5 - нижний барабан;

9 - конвективный пучок

Трубная система имеет:

верхний 5 и нижний барабаны 8, размещенные на одной вертикальной оси и соединенные между собой пучком труб, образующих конвекгивную поверхность нагрева 9;

два боковых топочных экрана; экраны включены в циркуляционный контур котла через коллекторы, которые вварены с двух сторон в барабаны;

фронтовой экран, который переходит в потолочный; трубы экрана одними концами вварены в верхний барабан, а другими -в поперечный фронтовой коллектор, который двумя перепускными трубами соединен с нижними коллекторами левого и правого экранов.

Верхние и нижние коллекторы боковых экранов находятся в одной вертикальной плоскости, что облегчает условия для механической очистки от накипи труб боковых экранов. Для доступа к трубам верхние коллекторы имеют лючки; для очистки и обзора коллекторов в их торцевой части также имеются лючки.

Доступ к внутренней части барабана и к трубам конвективного пучка возможен через люки барабанов, расположенных с левой стороны котла.

Трубы конвективного пучка разделены двумя перегородками 6 из жароустойчивой стали, которые изменяют направление движения потока дымовых газов и улучшают теплообмен.

На нижнем барабане и нижних коллекторах размещены продувочные штуцеры.

На правом сферичном днище верхнего барабана расположены патрубки водоуказательной арматуры и уровнемерной колонки.

В верхней части верхнего барабана установлены штуцеры крепления двух пружинных предохранительных клапанов, главный пароотводящий штуцер и трубка для манометра.

Внутри верхнего барабана расположены сепарационное устройство и труба распределения питательной воды, ввод которой находится сзади барабана.

Верхний и нижний барабаны имеют внутренний диаметр 650 мм при толщине стенки 8 мм.

Конвективний пучок образован стальными бесшовными трубами 0 51x2,5 мм, размещенными в коридорном порядке с поперечным шагом 80 мм и продольным - 94 мм. Из таких же труб выполнены потолочный и боковые экраны. Боковые экраны состоят из прямых труб, которые соединены с верхним и нижним коллекторами. Циркуляционные контуры боковых и потолочного экранов питаются водой из нижнего барабана. Присоединение труб к барабанам и коллекторам выполнено электросваркой. Трубная система собрана на общей раме (рис. 74).

Рис. 74. Трубная система парового котла Е-1/9:

1 - верхний барабан; 2 - нижний барабан; 3 - боковой экран; 4 - верхний коллектор; 5- нижний коллектор; б - потолочный экран; 7 и 8 - лючки; 9 - люк-лаз; 10 и И - продувочные патрубки; 12 - перегородки из жароупорной стали; 13- конвективный пучок; 14 - фронтовой коллектор; 15 - опорная рама

Конструкция котла обеспечивает при работе циркуляцию воды по параллельным контурам:

1-й    контур: верхний барабан -» трубы конвективного пучка —> нижний барабан —> нижние коллекторы —> трубы боковых экранов -» верхние коллекторы -> верхний барабан.

2-й    контур: верхний барабан -» трубы конвективного пучка -> нижний барабан -> нижние коллекторы -» перепускные трубы -> передний коллектор —> трубы потолочного экрана —> верхний барабан.

Обмуровка боковых экранов и задней стенки конвективного пучка состоит из трех слоев, а потолочного экрана - из четырех.

В первом слое выкладывается огнеупорный кирпич, все последние слои выкладываются теплоизоляционными плитками из вулканита.

В обмуровке - температурные швы, выполненные с помощью асбестового шнура.

Футеровка топки состоит из двух слоев: нижний слой - диатомовый кирпич; верхний слой - шамотный кирпич.

Сверху обмуровка по каркасу с угла покрыта декоративной обшивкой из тонкой листовой стали.

Паровые котлы ДКВР, их устройство и работа

Котлы ДКВР (двухбарабанный котел вертикально-водотрубный реконструированный) предназначены для производства насыщенного и перегретого пара. Котлы реконструированы из котлов ДКВ и в отличие от них имеют меньшие габариты, но прежнюю паропроизво-дительность.

Котлы ДКВР выпускаются Бийским котельным заводом (Алтайский край) следующих типоразмеров:

ДКВР-2,5-13; ДКВР-4-13;    ДКВР-10-13 (250); ДКВР-10-23;

ДКВР-4-13 (250); ДКВР-6,5-13;    ДКВР-10-23 (370); ДКВР-20-13;

ДКВР-6,5-13 (250); ДКВР-6,5-23;    ДКВР-20-13 (250); ДКВР-20-23.

ДКВР-6,5-23 (250); ДКВР-10-13;

Котлы ДКВР-(2,5; 4; 6,5)-13 имеют аналогичную конструкцию и отличаются только размерами (рис. 75).

Котлы состоят из продольно размещенных верхнего 6 и нижнего барабанов /, соединенных рядами кипятильных труб, образующих конвективную поверхность нагрева 2. На уровне нижнего барабана установлены боковые коллекторы, от которых идут перепускные трубы к этому барабану. Верхний барабан с боковыми коллекторами в районе топки соединяется экранными трубами, а в передней части - опускными.

В котлах устанавливаются две шамотные перегородки 4, образующие топку котла 5 и камеру догорания 5, а чугунная перегородка разде-

4

Рис. 75. Паровой котел ДКВР-6,5-13:

1 - нижний барабан; 2 - конвективная поверхность нагрева; 3 - камера догорания;

4 - шамотные перегородки; 5 - топка котла; б - верхний барабан; 7 - предохранительный клапан; £-распределительные трубы питательной воды; 9-сепарацнон-нос устройство; 10 - устройство непрерывной продувки

ляет пространство конвективного пучка труб на два газохода - первый и второй. Перегородки выполнены таким образом, что продукты сгорания омывают трубы конвективного пучка поперечным потоком, что дает возможность эффективнее использовать тепло. В котлах с пароперегревателем - пароперегреватель размещается в первом газоходе после второго или третьего ряда кипятильных труб. Часть кипятильных труб для размещения пароперегревателя не устанавливается. Внутри верхнего барабана размещено сепарационное устройство 9, две распределительных трубы летательной воды 8 (в котлах 2,5 т/ч — одна).

В верхней части верхнего барабана установлены штуцер крепления двухрычажного предохранительного клапана 7, главный пароотводящий штуцер, штуцеры подвода питательной воды, штуцер подвода фосфатов и другие вспомогательные штуцеры.

В переднюю часть верхнего барабана в паровое и водяное пространство вварены две трубы D = 70 мм, на которых установлены водоуказательные приборы, манометр и уровнемерная колонка.

В нижнем барабане размещены труба подогрева котла паром от других котлов, штуцер продувки и выпуска воды при ремонте котла. Непрерывная продувка 10 может производиться из верхнего барабана.

Боковые коллекторы оборудованы штуцерами для периодической продувки.

Циркуляция воды в котлах естественная. В котлах паропроиз-водитсльностыо 2,5; 4; 6,5 т/ч вода циркулирует по следующим контурам:

1-й    контур: верхний барабан -> правая опускная труба —» часть правого бокового коллектора —> часть правых экранных труб —» верхний барабан;

2-й    контур: верхний барабан —> левая водосбросная труба -» часть левого бокового коллектора —> часть левых экранных труб —> верхний барабан;

3-й    контур: верхний барабан последние 2-3 ряда кипятильных труб —> нижний барабан —» все другие кипятильные трубы -> верхний барабан;

4-й    контур: нижний барабан -» правая перепускная труба —> остальная часть правого бокового коллектора —> все другие правые экранные трубы -> верхний барабан;

5-й    контур: нижний барабан —» левая перепускная труба —» другая часть левого бокового коллектора —> все другие левые экранные трубы -> верхний барабан.

Котел ДКВР-10-13 (рис. 76) имеет дополнительные коллекторы: передний коллектор соединяется с верхним барабаном опускными и экранными трубами, задний коллектор - с нижним барабаном опускными трубами, а с верхним - экранными. Оба коллектора соединены с линиями периодической продувки.

Рис. 76. Паровой котел ДКВР-10-13 с газомазутной тонкой:

1 - трубы фронтового экрана; 2 - коллектор фронтового экрана; 3 - верхний барабан; 4 - нижний барабан; 5 - трубы заднего экрана; 6 - коллектор заднего экрана

В котлах ДКВР-20-13 (рис. 77) верхний и нижний барабаны одинаковой длины, внутри конвективного пучка перегородок нет, т. е. использована прямоточная схема движения продуктов сгорания.

Рис. 77. Паровой котел ДКВР-20-13:

1 - газомазутная горелка; 2 - топка; 3 - выносные циклоны;

4 - взрывные клапаны; 5 - боковой экран; 6 - трубы конвективного пучка; 7 - верхний барабан; 8 - нижний барабан; 9 - задний экран

Котлы ДКВР-20-13 состоят из трех основных блоков.

В первый блок входят фронтовой и два передних боковых экрана, которые переходят из верхней части в потолочный экран.

Во второй блок входят два задних боковых экрана, которые также переходят в верхней части в потолочный и задний экраны.

В третий блок входят верхний и нижний барабаны и конвективный пучок труб.

Все котлы ДКВР с рабочим давлением 13 кгс/см² имеют: верхние и нижние барабаны 0 1026x13 мм; конвективные и экранные трубы 0 51x2,5 мм; опускные трубы имеют диаметр: 0 127x4 мм - котел ДКВР-2,5-13; 0 140x4,5 мм - котел ДКВР-4-13; 0 159x4,5 мм - котел ДКВР-(6,5;10)-13;

все коллекторы котлов выполняются из труб 0 219x10 мм. Во всех котлах ДКВР (за исключением котла ДКВР-20-13) на нижней части верхнего барабана установлены две контрольные легкоплавкие пробки.

Паровые котлы ДЕ выпускает Бийский котельный завод. Котлы ДЕ выпускаются паропроизводительностыо 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч с абсолютным давлением 14 кгс/см² (1,4 МПа) для работы на газообразном и жидком топливах. Для твердого топлива выпускаются котлы КЕ.

Котлы предназначены производить насыщенный и перегретый пар для технологических потребностей предприятий, систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции.

При разработке новой конструкции газомазутных котлов серии ДЕ особое внимание было обращено на увеличение степени заводской готовности котлов в условиях многосерийного производства и снижения металлоемкости конструкции.

Во всех типоразмерах котлов этой серии внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов - 1 ООО мм при толщине стенки

13    мм для давления 13 кгс/см².

В котлах различной производительности длина цилиндрической части барабанов изменяется от 2 240 мм (котел ДЕ-4) до 7 500 мм (котел ДЕ-25). В каждом барабане в переднем и заднем днище установлены лазовые затворы, которые обеспечивают доступ в барабаны при осмотре и ремонте.

Ширина топочной камеры всех котлов этой серии по осям экранных труб одинакова и составляет 1 830 мм.

Средняя высота топочной камеры всех котлов также одинакова-

2 600 мм.

Котлы ДЕ состоят из топочной камеры и конвективного пучка труб (рис. 78).

Топочная камера 13 размещена справа от конвективного пучка

14    и отделена от него перегородкой из плотно поставленных и сваренных между собой труб 0 51x4 мм.

Трубы 0 51x2,5 мм правого бокового экрана покрывают также дно и потолок топочной камеры, установлены с шагом 55 мм и вваль-цованы в верхний и нижний барабаны.

Трубы заднего топочного экрана такого же диаметра приварены к верхнему и нижнему коллекторам, связанным рециркуляционной нсобогрсвасмой трубой. Коллекторы присоединены к верхнему и нижнему барабанам.

Фронтовой экран отличается от заднего только отсутствием части труб внутри для размещения амбразуры горелки и лаза. Фронтовой экран котлов ДЕ-16 и ДЕ-25 образован четырьмя трубами, ввальцованными в верхний и нижний барабаны.

Дно топки закрыто слоем огнеупорного кирпича.

Рис. 78. Схема парового котла ДЕ-4-14ГМ:

/- трубопровод продувки; 2 - устройство для парового обогрева во время розжига; 3 - нижний барабан; 4 - перегородки конвективного газохода; 5 - предохранительные клапаны; 6 - клапан паровой; 7, 10 - клапаны питательной воды; 8- верхний барабан;

9 - сспарационное устройство; И — экран потолочный; 12 - экран задний; 13 - топочная камера; 14 - конвективный пучок

Конвективный пучок образован расположенными в коридорном порядке вертикальными трубами 0 51x2,5 мм, ввальцованными в верхний и нижний барабаны. Шаг труб вдоль барабана - 90 мм, поперек - 110 мм.

В котлах ДЕ-4; 6,5; 10 конвективный пучок разделен тремя ступенчатыми перегородками; в котле ДЕ-16 - одна ступенчатая перегородка; котел ДЕ-25 перегородок в конвективном пучке не имеет.

Продукты сгорания топлива из топочной камеры через окно, размещенное в конце топки с левой стороны, направляются в конвективную поверхность нагрева, проходят от задней стенки к фронтовой, а затем, повернув на 180 °С, - в обратном направлении. Продукты сгорания через окно 380x1 557 мм в задней стенке котла по газоходу отводятся в водяной экономайзер.

В верхней части фронтовой стены установлены два взрывных предохранительных клапана: один - в топочной камере, другой -в конвективном газоходе.

В котлах ДЕ-4; 6,5 для доступа в топку имеются специальные люки-лазы.

Во всех котлах этой серии предусмотрено двухступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения выделена часть труб конвективного пучка. Опускными трубами всех контуров первой ступени испарения служат последние (по ходу продуктов сгорания) трубы конвективного пучка.

На рис. 79 приведена схема котла ДЕ-25-14ГМ. Котел имеет экранированную рамку, конвективный пучок и оборудован комбинированной газомазутной горелкой ГПМ-16 (рис. 79, в).

Части барабанов, обращенные в огневое пространство, покрыты торкретом - специальной огнеупорной обмазкой, защищающей барабаны от перегрева. Для очистки конвективных поверхностей нагрева от загрязнений используется паровая обдувка.

19

Рис, 79, Паровой котел ДЕ-25-14ГМ: а - фронтальный вид; б - поперечный разрез; в - компоновка горелки ГПМ-16:

I    - фланец для отвода продуктов сгорания; 2 - газоход; 3 - горслочнос устройство; 4 - устройство для паровой обдувки; 5 - мазутный ствол; 6 - газомазутная горелка; 7 - воздухопровод; 8 - лаз; 9 - нижний барабан; 10 - конвективный пучок;

II    - верхний барабан; 12 - торкрет; 13 - топочная камера; 14 - боковой экран; 15 - обмуровка; 16 -запально-защитное устройство; 17- завихритель первичного воздуха; 18 - корпус; 19- короб улитки; 20 - фланец крепления; 21 - теплоизоляционный слой; 22 - завихритель вторичного воздуха; 23 - газовый коллектор

Элементы теплоиспользования продуктов сгорания

паровых котлов

К элементам теплоиспользования теплоты продуктов сгорания паровых котлов относятся водяные экономайзеры, воздухоподогреватели и пароперегреватели.

Водяные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды, поступающей в котел отходящими продуктами сгорания. Экономайзеры подразделяются на поверхностные и контактные.

Поверхностные экономайзеры различаются по следующим признакам: назначению - питательные (нагрев воды для питания котлов) и теплофикационные (нагрев воды для систем отопления); материалу конструкции - чугунные и стальные; схемам присоединения и степени нагрева воды - «кипящего» и «некипящего» типа; размещению относительно котлов - групповые и индивидуальные.

Водяные чугунные экономайзеры ВТИ (рис. 80). Экономайзеры собираются из чугунных оребренных труб длиной 2 и 3 м, соединенных между собой чугунными калачами 6 (коленами). Более подробно соединение труб приведено на рис. 81. К месту монтажа чугунные экономайзеры поставляются россыпью или блоками. Несколько

Рис. 80. Чугунный водяной экономайзер: а - общин вид; б - труба с орсб-рснисм; / -питательный клапан;

2 - запорная задвижка; 3 - обратный клапан; 4 - предохранительный клапан; 5 - вход питательной воды; 6 - соединительные калачи; 7 - устройство для паровой обдувки; 8 - водяной экономайзер; 9 - трубопровод горячей воды к барабану;

Рис. 81. Детали чугунного экономайзера ВТИ: а - оребренная труба; б - соединение труб: 1 - труба экономайзера;

2 - калач

горизонтальных рядов труб (до восьми) образуют группу, группы компонуют в одну или две колонны, разделенные металлической перегородкой. Группы труб собирают на каркасе с глухими стенками из теплоизоляционных плит, обшитых металлическими листами. Торцы экономайзеров закрыты съемными металлическими щитами. Экономайзеры оборудуются стационарными обдувочными устройствами 7, встроенными в блоки. Количество горизонтальных рядов, которые обдуваются одним устройством, не должно превышать четырех.

Преимуществом чугунных экономайзеров является их повышенное сопротивление химическому и механическому разрушению. Эти экономайзеры выполняются только «некипящего» типа. При этом температура воды на входе в экономайзер должна быть на 5-10 °С выше температуры точки росы уходящих газов (53-56 °С для природного газа), а на выходе из экономайзера - на 40 °С ниже температуры насыщенного пара при данном давлении. Чугунные экономайзеры используются при давлении пара в барабане не более 2,4 МПа. Для того, чтобы предотвратить вскипание воды, температура отходящих газов перед экономайзером не должна превышать 400 °С. Схема включения чугунного экономайзера приведена на рис. 82, б, на рис. 82, а - общий вид экономайзера.

Рис. 82. Стальной трубчатый экономайзер: а - общий вид; б - схема включения некнпящего экономайзера; в - схема включения кипящего экономайзера: / и 7-дренажный и запорный клапаны;

золы

2 - входной коллектор; 3 - труба экономайзера; 4 - выходной коллектор подогретой воды;

5 - вход газов; 6 - барабан; 8 и

9 - обратный и предохранительный клапаны; 10 - обводной трубопровод питания; 11 - клапан на линии рециркуляции

Из чугунных экономайзеров наиболее распространены экономайзеры ЕП2-94, ЕП2-142, ЕП2-236, ЕП1-236, ЕП1-330, ЕП1-646, ЕП1-848, ЕТ2-71, ЕТ2-106, ЕТ2-177, ЕТ1-177, ЕТ1-248, ЕТ1-646.

Стальные экономайзеры применяются для котлов с избыточным давлением пара выше 23 кгс/см² и представляют собой несколько секций змеевиков, изготовленных из труб 0 28-38 мм с толщиной стенки 3-4 мм. Змеевики стальных экономайзеров типовых конструкций изготовляют длиной 1 820 мм. Отдельные пакеты змеевиков не должны иметь более 25 рядов и высоту более 1,5 м. Между пакетами предусмотрены разрывы 550-600 мм для осмотра и размещения обдувочных устройств.

Стальные экономайзеры - «некипящего» и «кипящего» типов. В кипящих допускается вскипание и частичное испарение (до 25 %) питательной воды. Эти экономайзеры не отделяются от барабана котла отключающим устройством. При сжигании природного газа для предотвращения низкотемпературной коррозии температура воды на входе в стальной экономайзер должна быть не ниже 65 °С.

Схема включения стального кипящего экономайзера изображена на рис. 82, в. Линия рециркуляции предусмотрена для защиты водяного экономайзера во время пуска и останова котла, когда питательная вода в котел не подается и нет движения воды в экономайзере. Линия рециркуляции выполняет функцию контура естественной циркуляции на этот период. После растопки котла и включения подачи питательной воды в котел линия рециркуляции отключается.

Из стальных экономайзеров наиболее распространены БВЕС-1-2; БВЕС-Н-2; БВЕС-Ш-2; БВЕС-IV-l; БВЕС-V-l.

Контактные экономайзеры позволяют снизить затраты топлива на 10 % и компонуются с котлами ДКВР и другими котлами. Экономайзеры состоят из контактной части, промежуточного теплообменника, водяного объема и трубчатого водораспределителя. За счет контакта орошающей воды и продуктов сгорания на промежуточном теплообменнике интенсифицируется процесс теплообмена, который даст возможность экономить топливо. К этим экономайзерам относятся экономайзеры Промэнерго (рис. 83), экономайзеры КТАН (рис. 84), экономайзеры АЕ (рис. 85), экономайзеры ВУГ-1, ЕК-Б-1 (рис. 86); ЕК-5-2.

Рис. 84. Экономайзер типа КТАН:

1    - система орошения;

2    - пучок труб водяного экономайзера; 3 - корпус; 4 - сепаратор; 5 - бак рециркуляционной воды; б - насос

Уходящие газы 8

Рис. 83. Контактный экономайзер Промэнерго:

1 - корпус; 2 - лаз; 3 - нижняя опора с решеткой; 4 - кольца Рашига; 5 - распределительные трубы; 6 - коллектор; 7- верхняя опора с решеткой; ^-труба для подвода холодной волы; 9- труба для отсоса углекислого газа; 10 - колпак; 11 - гндрозатвор; 12 - сито; 13 -воронка; 14 - штуцер для нагретой воды

Рис. 86. Контактный экономайзер ЕК-Б: 1 - опорная рама; 2 - люки;

3 - опорные решетки; 4 - каплеу-лавлнвательная насадка; 5 - коллектор водораспределителя;

6    - патрубок для выхода газов;

Рис. 85. Экономайзерный агрегат тина АЕ:

1 - контактная часть; 2 - теплообменник; 3 - труба для подвода воздуха; 4 - дскарбонизатор; 5 - рабочая насадка; 6 - предохранительный клапан; 7 - водораспределитель; 8 - гляделка;

9 - электрическая лампа

Холодная вола

7    - труба водораспределителя;

8    - рабочая насадка; 9 - корпус;

10 - штуцер для забора горячей

воды; И - спускной штуцер

Воздухоподогреватели предназначены для подогрева воздуха перед подачей его в горелки котла за счет тепла отходящих газов. При подогреве воздуха улучшаются условия сжигания топлива и увеличивается КПД котельной установки.

Воздухоподогреватели устанавливаются за водяным экономайзером по ходу дымовых газов. Если необходимо подогреть воздух до температуры 300-400 °С, то воздухоподогреватель выполняется в две ступени, которые размещают до и после экономайзера. Для подогрева воздуха используются рекуперативные трубчатые воздухоподогреватели.

Наибольшее распространение в котельных получили трубчатые воздухоподогреватели, которые изготавливаются из тонкостенных стальных труб 0 40x1,5 мм, приваренных к трубным решеткам. В этих воздухоподогревателях дымовые газы, как правило, проходят по трубам сверху вниз, а воздух - поперечным потоком между труб, размещенных в шахматном порядке. Воздух от вентилятора поступает в нижнюю часть воздухоподогревателя (рис. 87) и движется

поперек труб, пересекая их 3 раза (трехпоточный воздухоподогреватель). Горячий воздух по воздухопроводу направляется в горелки котла.

Для того чтобы предотвратить конденсацию водяных паров, находящихся в дымовых газах, температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, должна быть на 5-10 °С выше температуры точки росы продуктов сгорания, а при сжигании высокосернистых мазутов - не ниже 80 °С. Для этого холодный воздух предварительно подогревают паром или смешивают с некоторым количеством нагретого воздуха, который подводится к всасывающему патрубку дутьевого вентилятора.

Пароперегреватели предназначены для перегрева насыщенного пара и состоят из стальных змеевиков, согнутых из цельнотянутых труб 0 28-42 мм (рис. 88).

В котлах ДКВР и ДЕ применяются вертикальные пароперегреватели, которые устанавливаются в конвективном пучке после второго или третьего ряда труб, часть которых для размещения пароперегревателя не устанавливается. В этих котлах одни концы змеевиков присоединены непосредственно к паровому пространству верхнего барабана, а другие - к выходному коллектору. В котлах ДКВР перегрев пара осуществляется до температуры 250 и 370 °С.

перегретого

Рис. 88. Конвективные пароперегреватели: а - в котлах типа ДКВР; б - в котлах экранного типа; I - труба пароперегревателя; 2, б - коллекторы перегретого пара; 3, 4 - барабан котла; 5 - коллектор насыщенного пара; 7, 8- промежуточные коллекторы; 9 - первая ступень паронагрсвателя; 10 - вторая

ступснь пароперегревателя

Температура перегретого пара регулируется в пароохладителях, представляющих собой трубчатые теплообменники, в корпусе которых размещены пучки стальных труб.

Питательная вода проходит по трубкам пароохладителя, а пар -в межтрубном пространстве. Температура перегретого пара регулируется изменением количества питательной воды, которая проходит через пароохладитель.

Глава восьмая ВОДОПОДГОТОВКА

Состав воды, ее качество и показатели качества

Природная вода имеет в своем составе механические примеси, растворенные химические вещества и газы.

Атмосферная (дождевая) вода поглощает из воздуха кислород, азот, углекислый газ, пыль и прочие загрязняющие ее вещества. Проникая в почву, вода растворяет соли натрия, кальция, магния и другие элементы, которые встречаются на ее пути. Вода в природе накапливается в подземных пустотах или на поверхности Земли.

Подземная вода прозрачная, не имеет взвешенных частиц, но имеет много растворенных минеральных веществ.

Поверхностная вода имеет в себе механические примеси, взвешенные частицы и некоторые биологические элементы. К ней относится речная, озерная и морская вода.

Совокупность свойств воды, которые характеризуются концентрацией в ней примесей, называется качеством воды.

Основными показателями качества воды являются: жесткость, щелочность, сухой остаток, прозрачность, наличие масел и коррозионно-активных газов.

Жесткостью воды называют сумму концентраций растворенных в ней соединений кальция и магния. За единицу жесткости принимают мг-экв/кг - для измерения больших жесткостей и мкг-экв/кг -для измерения малых жесткостей воды. Общая жесткость воды состоит из временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной).

При питании котлов жесткой водой на стенках барабанов, коллекторов и труб откладывается накипь, которая соединяется с поверхностью металла. Накипь и шлам имеют низкую теплопроводность, в результате чего ухудшается теплопередача через загрязненные стенки. Это вызывает отрицательные явления:

местный перегрев стенок котла, из-за чего образуются выпучи-ны и свищи;

разрывы жаровых, кипятильных, экранных и дымогарных труб и взрывы котлов;

снижение тепло- и паропроизводительности котлов; ускорение процесса коррозии; перерасход топлива:

Толщина слоя накипи, мм......... 1 2    3 4    5

Перерасход топлива, %.............. 2-3 4-5 6-7 7,5-8 8,5-9

Щелочность представляет собой суммарную концентрацию растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов и гуматов (солей слабых органических кислот). Щелочность измеряется теми же единицами, что и жесткость.

Щелочность котловой воды характеризуется величиной pH. Если pH = 7 - вода нейтральная; pH > 7 - вода щелочная; pH < 7 - вода кислая.

Сухой остаток - это общее количество растворенных в воде солей и щелочей, которые остались после выпаривания воды и высушивания остатка при температуре 110 °С до достижения постоянной массы, и определяет пригодность данной воды для питания паровых котлов. Сухой остаток выражается в мг/кг чистой воды.

Масло попадает в питательную воду от паровых поршневых насосов, а также при использовании для питания котлов конденсата, загрязненного маслом в условиях змеевикового подогрева нефтепродуктов и отсутствия достаточной плотности паровых змеевиков. Содержимое масла выражается в мг/кг чистой воды.

Наличие в питательной и подпиточной воде коррозионно-активных газов (0₂, С0₂) приводит к появлению и развитию коррозии металлов. Содержимое газов выражается в мкг/кг воды.

В зависимости от мощности и назначения котельных установок, а также от состава исходной воды подготовка питательной и подпиточной воды должна включать осветление, умягчение и деаэрацию.

Осветление воды заключается в пропуске воды через осветительные фильтры с целью удаления механических примесей. Осветлению подлежат поверхностные воды.

Умягчение воды методом катионирования

Умягчением называется удаление из воды образующих накипь соединений кальция и магния. Применяется докотловая и котловая обработка воды.

Наиболее распространенным в отопительно-производственных котельных методом умягчения воды является катионитовый. Метод основан на способности нерастворимых в воде катионитов (сульфо-угля, синтетических смол КУ-1 и КУ-2) заменять катионы Na⁺ и Н⁺, которые находятся в них, на катионы Са⁺⁺и Mg⁺⁺, находящиеся в воде.

В котельных используются Na-катионитовый и Н-катионитовый методы умягчения воды. При катионировании происходят следующие реакции ионного обмена:

2Na(K) + Са(НС0₃)₂ / Mg(HC0₃)₂ = Ca(K)₂i / Mg(K)₂1 + 2NaHC0₃ 2Na(K) + CaS0₄ / MgS0₄ = Ca(K)₂4 / Mg(K)₂l + Na₂S0₄ 2H(K) + CaS0₄ / MgS0₄ = Ca(K)₂1 / Mg(K)₂l + H₂S0₄.

После Na-катионирования - щелочный фильтрат, а после Н-катионирования - кислый, и если смешать оба фильтрата в определенной пропорции, то можно получить практически полностью умягченную воду с заданной величиной щелочности.

Основными элементами катионитовых установок служат фильтры. Катионитовый фильтр (рис. 89) состоит из цилиндрического корпуса 1 (0 670, 1 030, 1 525, 2 ООО, 2 500, 3 040 мм) со сферическим днищем. Фильтр загружается катионитом через верхний люк 5, а выгружается - через нижний 11. Высота слоя катионита в зависимости от жесткости исходной воды может достигать 3-4 м. Внизу фильтра на бетонной подушке 15 устанавливается дренажное устройство 14, состоящее из коллектора с системой дренажных труб, к которым

Рис. 89. Na-катионитовый фильтр:

/ - корпус; 2 - трубопровод реагентов; 3 - воронка; 4 - устройство распределения реагентов; 5, 11 - люки; 6 - воздушная трубка; 7 - труба; 8, 9 - манометры; 10 - трубопровод промывочной воды; 12 - отводный трубопровод; 13 - трубопровод подачи воды; 14 - дренажное устройство;

15 - бетонная подушка; 16 - катионит

приварены патрубки с накрученными колпачками. Колпачки, изготовленные из пластмассы или фарфора (рис. 90), имеют на своих гранях щели шириной 0,3 мм.

Вода поступает в верхнюю часть фильтра, где находится водораспределительное устройство (рис. 91), проходит через слой катионита, отводится через дренажное устройство (рис. 92) в деаэраци-

онную колонку и поступает в бак питательной воды.

а    6

Рис. 90. Пластмассовый щелевой колпачок ВТН-К (а) и фарфоровый щелевой колпачок ВТН-5 (б)

В процессе умягчения кати-онитовый материал насыщается кальцием и магнием и теряет свою способность к обмену с солями жесткости. Для возобновления (регенерации) обменной способности через фильтр пропускается раствор поваренной соли (8-10 %) или соляной кислоты (1,5-2 %) в зависимости от способа катионирования. Схема солсрас гворитсля приведена на рис. 93.

Рис. 91. Объединенное верхнее распределительное устройство для фильтров типа «звезда»

Раствор

Рис. 93. Солерастворитель:

/ - подача воды при растворении соли; 2 - подача воды при промывке солера-створителя; 3 - кварцевый фильтр; 4 - корпус; 5 - крышка; 6 - воронка; 7 - люк; 8 - манометр; 9 - нижняя дренажная система

Рис. 92. Нижнее дренажное устройство фильтра

Регенерация катионитового фильтра состоит из трех операций: взрыхление фильтрующего материала потоком воды снизу вверх, самой регенерации и отмывки его смягченной водой. Регенерацию в зависимости от качества воды проводят 2-3 раза в сутки. Во время регенерации, которая занимает около 2 ч, воду пропускают через резервный фильтр.

Ревизию фильтра необходимо проводить не менее 1 раза в год с заменой верхнего слоя катионита (10-15 см), а ремонт с выгрузкой катионита - не менее 1 раза в 2 года.

Внутрикотловая обработка воды. При химическом способе внутрикотловой обработки в питательную воду паровых котлов добавляют вещества, способные образовывать шлам, который удаляется затем из котла периодической продувкой.

Для этой цели используется каустическая сода NaOH, кальцинированная сода Na₂ СО_э, тринатрийфосфат Na₃P0₄. Раствор вводят в питательную воду или непосредственно в барабан котла. Важным условием успешной обработки воды является дозирование этих реагентов, так как излишек приводит к кристаллизации или вспениванию и выносу воды из барабана.

Деаэрация умягченной воды и нормы качества питательной и подпиточной воды

Растворимые в воде газы необходимо удалять, поскольку приводят к коррозии стенок котла, преждевременному износу, а иногда и к аварии. Растворенные газы (0₂, С0₂) и воздух удаляется из воды деаэрацией. Известно несколько ее способов деаэрации: термический, химический, электромагнитный, высокочастотный и ультразвуковой. Три последних способа недостаточно освоены, и в котельных с паровыми и водогрейными котлами наибольшее распространение получил термический способ.

При термическом способе растворение в воде газов уменьшается с повышением температуры и совсем прекращается при достижении температуры кипения, когда растворенные газы полностью удаляются из воды.

Существует несколько типов термических деаэраторов, но в котельных с паровыми котлами применяются смешивающие деаэраторы атмосферного типа (ДСА). Такой деаэратор (рис. 94) состоит из вертикальной цилиндрической колонки 1 диаметром 1-2 м и высотой 1,5-2 м, установленной на горизонтальном цилиндрическом баке 2, предназначенном для сохранения запаса деаэрованной воды.

Деаэрированная вода

Рис. 94. Атмосферный деаэратор смешивающего типа:

1 - колонка; 2 - бак-аккумулятор; 3 - водоуказательное стекло; 4 - манометр; 5 - гидрозатвор; б - распределительное устройство; 7,8- тарелки; 9 - распределитель пара;