Вариант 2 модернизация электропривода дутьевого дымососа промышленной котельной

Современная производственная котельная установка является сложным сооружением, состоящим из большого количества различного оборудования и строительных конструкций, связанных в единое целое общей технологической схемой производства пара.

На промышленных предприятиях имеются котельные установки, дополняющие технологические агрегаты, в которых пар вырабатывается за счет теплоты отходящих газов или теплоты, передаваемой их охлаждаемым элементам, В последние годы нашли применение энерготехнологические установки, в которых котел является неотъемлемой частью технологического агрегата.

Оборудование котельной установки условно разделяют на основное (собственно котел) и вспомогательное. Для нормального функционирования котла необходимо обеспечить подготовку и подачу к нему топлива, подачу окислителя для горения, а также удаление образующихся продуктов сгорания. Вспомогательное оборудование котла − это дутьевые вентиляторы и дымососы для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания; бункера, питатели сырого топлива; оборудование для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы; устройства для профилактической очистки наружной поверхности труб котла от загрязнений; контрольно-измерительная аппаратура; водоподготовительные установки для обработки исходной (природной) воды до заданного качества.

Рассмотрим схему котельной установки (см. рис. 2.1)

по трактам соответствующего назначения: пароводяного, топливного, воздушного, газового и золошлакоудаляющего.

Котел − барабанный, высокого давления с естественной циркуляцией со сжиганием топлива в подогретом состоянии.Основными элементами котла являются поверхности нагрева − теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочей среде (воде, пароводяной смеси, пару или воздуху). В зависимости от процессов преобразования рабочего тела различают нагревательные, испарительные и перегревательные поверхности нагрева.

Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) и конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева радиационные, конвективные и радиационно-конвективные (полурадиационные).

Нагревательной поверхностью является экономайзер 18,предназначенный для подогрева или для подогрева и частичного испарения питательной воды, поступающей в котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего или кипящего типа. Экономайзер располагают в зоне относительно невысоких температур в конвективной опускной шахте, они являются конвективными поверхностями нагрева.

Рис.2.1.Схема котельной:

1 − конвейер; 2 – бункер; 3 – питатели; 4,9 – топка; 5,7 – короб; 6 − фестон; 8 – горелки; 10 – опускные трубы; 11 – экраны; 12 – обмуровка; 13 – несущая металлическая конструкция; 14 – барабан; 15 – ширмовые перегреватели; 16 – конвективные перегреватели; 17 − промежуточный перегреватель; 18 – экономайзер; 19 – воздухоподогреватель; 20 – дутьевой вентилятор; 21 – золоуловители; 22 – дымосос; 23 – дымовая труба; 24 – каналы; 25 – шлакоудаляющие устройства

Испарительные поверхности нагрева размещают в топке 9в области наиболее высоких температур или в газоходе, расположенном за топкой. Это, как правило, радиационные или радиационно-конвективные поверхности нагрева — экраны, фестоны, котельные пучки. Экраны 11−это поверхности нагрева котла, расположенные на стенах топки и газоходов и ограждающие их от воздействия высоких температур. Экраны могут быть установлены внутри топки − двусветные экраны. В этом случае они подвергаются двустороннему облучению.

Перегреватели (перегревательные поверхности нагрева) могут быть радиационными, ширмовыми и конвективными. Радиационные перегреватели располагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или потолочным перегревателем.Ширмовые перегреватели 15− поверхности нагрева, в которых ширмы расположены с большим поперечным шагом (не менее пяти диаметров трубы), − получают теплоту газов излучением и конвекцией примерно в равных количествах.

Конвективные перегреватели 16устанавливают в газоходах в переходном горизонтальном или в начале (по ходу газов) конвективной шахты.

Совокупность последовательно расположенных по ходу рабочего тела поверхностей нагрева, соединяющих их трубопроводов и установленных дополнительных устройств составляет пароводяной тракт котла. В основной пароводяной тракт котла, схема которого показана на рис. 2.1, входят экономайзер 18, отводящие трубы, барабан 14, опускные трубы 10и нижний распределительный коллектор 6, экраны, потолочный перегреватель, первая и вторая ступени конвективного перегревателя 16. Промежуточный перегреватель 17 является элементом пароводяного тракта промежуточного перегрева пара.

Топливный тракт котла представляет собой совокупность оборудования для подачи топлива к горелкам 8 и подготовки его к сжиганию. Он включает конвейер 1, бункер 2, питатели 3 сырого топлива, топливные течки и мазутопроводы. Бункера сырого топлива, предназначенные для хранения определенного, постоянно возобновляемого запаса топлива, обеспечивают непрерывную работу котла. Питатели сырого топлива − устройства для дозирования и подачи топлива из бункера к топке 4, предназначенной для получения топлива требуемого качества (по коробу 5).

Для сжигания топлива используется воздух. В воздушный тракт котельной установки входят заборный воздуховод, дутьевой вентилятор 20, воздухоподогреватель 19, короба 5 и 7 первичного и вторичного воздуха. Воздушный тракт (кроме заборного воздуховода) находится под избыточным давлением, развиваемым дутьевым вентилятором. Подогретый в воздухоподогревателе 19 воздух используется для нагрева топлива, что позволяет повысить интенсивность и экономичность его горения. Различают рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели. В рекуператив­ном (в данном случае трубчатый) воздухоподогревателе теплота от продуктов сгорания к воздуху передается через разделяющую их теплообменную поверхность. В регенеративном воздухоподогревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху осуществляется через одни и те же периодически нагреваемые (продуктами сгорания) и охлаждаемые (воздухом) теплообменные поверхности.

Продукты сгорания проходят последовательно все поверхности нагрева и после очистки от золы в золоуловителях 21 выводятся через дымовую трубу 23, в атмосферу. Все это составляет газовый тракт котла, который может находиться под давлением (дутьевого вентилятора) либо, как в рассматриваемой котельной установке, под разрежением. В последнем случае в газовом тракте после золоуловителей установлен дымосос 22.

Шлакоудаляющие устройства 25, золоуловители 21 и каналы 24 входят в тракт золошлакоудаления.

Элементами котла являются обмуровка и каркас. Обмуровка 12 − система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенная для уменьшения тепловых потерь и обеспечения плотности. Каркас 13− несущая металлическая конструкция, воспринимающая нагрузку от массы котла с находящимся в нем рабочим телом и все другие возможные нагрузки и обеспечивающая требуемое взаимное расположение элементов котла..

Рассмотрим рабочий цикл промышленной котельной. Топливо транспортными механизмами направляется в бункер, а затем подается в топку, где происходит ее сжи­гание. Образовавшиеся продукты сгорания с высокой температурой омывают поверхности нагрева котла и охлажденными поступают в золоуловитель и далее турбомеханизмами (дымососами) удаляются через ды­мовую трубу в атмосферу. Воздух, необходимый для горе­ния, подается в котел дутьевым вентилятором и, пройдя через воздухоподогреватель, поступает в топку. Перегретый или насыщенный пар, полученный из воды в котле, по трубопроводам подводится к потребителям. Конденсат от потребителей подается в деаэратор, служащий для удаления газов из питательной воды. Потери пара и конденсата в системе восполняются химически очищенной водой, подаваемой насосами

через водоочистительные аппараты в деаэратор. Вода после дегазации подается питательными насосами в котел.

В котельных установках, использующих жидкое и газовое топливо, отсутствуют золоулавливающие устройства, оборудование для удаления шлаками золы, что значительно упрощаются устройства для хранений (при газовом топливеотпадают), транспорта и подготовки топлива к сжиганию.

В зависимости от назначения котельная установка состоит из котла соответствующего типа и вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу. Котел − это конструктивно объединенный в одно целое комплекс устройств для получения пара или для нагрева воды под давлением за счет теплоты сжигаемого топлива.Схема котла, работающего на газо-мазутном топливе, показана на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема котла:

1 – горелка; 2 – топочная камера;3 – экранные поверхности; 4 – барабан; 5 – система опускных труб; 6 – фестон; 7 – пароперегреватель; 8 – опускной газоход; 9 – экономайзер; 10 – воздухоподогреватель; 11 – нижние коллекторы экранов

Котел состоит из топочной камеры и газоходов, поверхностей нагрева, находящихся под внутренним давлением рабочей среды (воды, пароводяной смеси, пара): экономайзера, испарительных элементов, пароперегревателя. Испарительные поверхности − экраны и фестон включены в барабан и вместе с опускными трубами, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, образуют циркуляционный контур. Поверхности нагрева, находящиеся под давлением, объединены барабаном, в котором происходит разделение пара и воды. Перегрев пара осуществляется в пароперегревателе. Подогрев воздуха производится в воздушном подогревателе.

Определяющее влияние на принятые конструктивные решения оказало развитие техники водоподготовки и водного режима котлов, определившее безнакипную их работу, а также топочной техники, обеспечивающей рациональное факельное сжигание газа и мазута.

В современных котлах с естественной циркуляцией:

- применяют модульную унификацию отдельных элементов котла и поставку их заводом вместе с облегченной обмуровкой крупными транспортабельными блоками;

- применяют устройства для регулирования температуры перегрева пара;

- применяют топки для факельного сжигания газа и мазута;

- выполняют испарительные поверхности нагрева в виде экранов, полностью закрывающих стены топочной камеры, а в котлах большой мощности также и в виде ширм, размещенных в верхней части топки;

- используют один верхний барабан, в который включаются все испарительные циркуляционные контуры котла;

- применяют ступенчатые испарения с выносными сепараторами;

- расширяют поверхности нагрева пароперегревателя, размещаемого непосредственно за фестоном топки;

- увеличивают поверхности нагрева экономайзера с возможным частичным испарением в нем воды и воздухоподогревателя, в котором завершается глубокое охлаждение продуктов сгорания.

В котлах среднего давления, предназначенных для работы на газе и мазуте, экономайзер и воздухоподогреватель выполняются одноступенчатыми и размещаются последовательно по ходу газов.

Современный котел оснащается системами автоматиза­ции, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара.

К турбомеханизмам котельных можно отнести тягодутьевые агрегаты, такие как дымососы и вентиляторы являющиеся элементами газовоздушных трактов энергетических объектов, использующих органическое топливо - тепловых электрических станций. Технические характеристики таких турбомеханизмов в значительной степени определяют энерго- и материалосберегающие показатели, а также показатели эксплуатационной надежности комплектуемых машинами объектов.

Турбомеханизмы предназначены для комплектации стационарных паровых и водогрейных котлов, допускается также применение котельных дымососов в различных отраслях промышленности, например, в системах газоочистки, аспирации и других системах.

В котельных установках вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топки паровых котлов, а дымососы — для отсоса в дымовые трубы продуктов сгорания.

Вентиляторы могут работать при температуре перемещаемого воздуха не ниже минус 30 градусов, дымососы − при температуре перемешиваемых газов не выше 200 градусов.

На газомазутных котлах вентиляторы могут также применяться в качестве дымососов.

Тягодутьевые агрегаты, в число которых входят вентиляторы и дымососы изготавливаются с рабочими коле­сами двух модификаций:

- с укороченными лопатками;

- с нормальными лопатками, у которых диаметр установки лопаток рабочего колеса в дюймах соответствует номеру машины.

Вентиляторы и дымососы с укороченными лопатками рабочего колеса имеют в конце обозначения индекс «I».

Параметры вентиляторов и дымососов с укороченными лопатками, а также параметры вентиляторов и дымососов основного исполнения на других режимах определяются по аэродинамическим характеристикам.

Вентиляторыи дымососы (рис. 2.3) состоят из направляющего аппарата 1, рабочего колеса 2, электродвигателя 3, рамы 4 и корпуса 5.

Сварной из листового металла корпус может быть установлен на раме с различными углами разворота нагнетательного патрубка (0 - 270) градусов через 15 градусов (рис. 2.3).

Вентиляторы и дымососы поставляются с углом разворота 255 градусов.

Рис. 2.3. Общий видвентилятора (дымососа):

1 – направляющий аппарат; 2 – рабочее колесо; 3 – электродвигатель; 4 – рама; 5 − корпус

Машины изготовляются правого и левого вращения (правое −вращение рабочего колеса по часовой стрелке, левое − против часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя).

Полный срок службы: для вентилятора − до 20 лет, для дымососа − 12 лет. Установленный срок службы до капитального ремонта: для вентилятора − 6 лет, для дымососа − 4 года.Установленная безотказная наработка: для вентилятора − 6000 ч,для дымососа − 4000 ч.

Рабочее колесо состоит из основного диска, переднего конического диска, 16 назад загнутых лопаток и ступицы.После изготовления рабочего колеса производится его балансировка.Сварной восьмилопастной направляющий аппарат устанавливается на входе потока газов в корпус и служит для регулирования производительности машины.

Управление направляющим аппаратом может осуществляться вручную, а также исполнительными механизмами. Рама состоит из стенки и чугунного постамента. Машины поставляются в собранном виде. Движение передаётся рабочему органу непосредственно от электродвигателя, на вал которого насажено рабочее колесо.

Дымососы отличаются от вентиляторов увеличенной толщиной лопаток рабочего колеса, наличием брони по образующей корпуса. Машины комплектуются односкоростными электродвигателями на (1000 – 1500) об/мин. Двигатели серии 4А климатического исполнения У2 или Т2 имеют устройство для частичной смены давления смазки в подшипниках без разборки двигателя.

В зависимости от условий эксплуатации вентиляторов и дымососов должна быть предусмотрена изоляция от тепловыделений и примененывибро- и шумогасители.

Температура наружной поверхности тепловой изоляции в зоне обслуживания не должна превышать 45 градусов.

Систематически в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок необходимо следить за состоянием токопроводящих проводов и заземления.

Техническое обслуживание производить только после выключения и полной остановки машины.

Непосредственно у электродвигателей дымососов и вентиляторов, управляемых со щита управления котельного агрегата, установить кнопки для аварийной остановки.

Заземлить электродвигатель проводом заземления с помощью болта на двигателе. Место контакта заземляющего провода с корпусом двигателя предохранить от коррозии.

Дымососы предназначены для комплектации стационарных паровых и водогрейных котлов. Допускается применение котельных дымососов в различных отраслях промышленности, например, в системах газоочистки, аспирации и др.

Вентиляторы могут работать при температуре перемещаемого воздуха не ниже минус 30 градусов, дымососы – при температуре перемещаемых газов не выше 200 градусов.

Вентиляторы могут применяться в качестве дымососов для газомазутных котлов.

Целью модернизации системы является внедрение энергосберегающих технологий. В перечень мероприятий по автоматизации котельных входит внедрение частотно-регулируемых асинхронных электроприводов дымососов.

Следует отметить, что при внедрении частотно-регулируемого электропривода необходим системный подход, основанный на комплексной автоматизации всего технологического процесса, в котором регулируемый электропривод является последним контуром.