2 Системный анализ объекта автоматизации

Газоплотный водогрейный котел типа КВТК-100-150 с тепловой производительностью 100 Гкал/час предназначен для снабжения горячей водой промышленных и жилищно-бытовых объектов. Котлы типа КВТК-100-150 изготавливаются для работы в основном режиме. Предусмотрена возможность перевода котла для работы в пиковом режиме путем реконструкции внешних трубопроводов.

Котел выполнен однокорпусным П-образной компановки и предназначен для работы на угле. Растопочное топливо – мазут.

Технические характеристики котла:

1. теплопроизводительность – 116,3 МВт (100 Гкал/ч);

2. температура воды на входе в котел: основной – 70 С, пиковый – 110;

3. температура воды на выходе из котла – 150 С;

4. расход воды через котел: основной – 1236 т/час, пиковый – 2475 т/час;

5. гидравлическое сопротивление (перепад) – 2,63 кгс/см2;

6. КПД котла – 88,3 %;

7. расход топлива рассчетный – 28,6 т/час (8,005 кг/сек.);

8. габариты котла: ширина по осям колонн – 12300 мм, глубина по осям колонн – 18000мм, высота – 28200 мм;

9. давление (избыточное) максимальное – 2,5 Мпа (25 кгс/см2).

Топка котла открытого типа, призматической формы имеет в плане по осям труб размеры 7100*7060 мм. Экраны топки собираются из 12 вертикальных панеле-блоков, выполненных из труб диаметром 60*4 мм, сталь 20 с шагом 80 мм с вваркой полосы 6*21,5 мм. В нижней части топки фронтовой и задний экраны образуют скаты «холодной воронки». Задний экран в верхней части разведен в четырехрядный фестон, с шагами S-320мм, S – 240 мм. Потолок топки является продолжением фронтового экрана. Объем топки – 937 м3.

Потолок горизонтального и отпускного газоходов экранирован трубами 60*4, сталь 20, с шагом 100 мм, с вваркой полосы 6*42 мм.

Задний экран опускного газохода является продолжением потолочного экрана опускного газохода. Боковые экраны горизонтального газохода закрыты двумя вертикальными экранами, выполненными из труб 60*4 мм, сталь 20, с шагом 100, с вваркой полосы 6*42 мм.

Нижняя часть горизонтального газохода и передняя стена опускного газохода закрыты экраном пространственной конструкции, выполненном из труб 60*4, сталь 20, с шагом 100 мм, с вваркой полосы 6*42 мм.

Угол наклона экрана обеспечивает удаление выпадающей из газового потока золы в сторону топки.

Боковые экраны опускного газохода экранированы трубами 60*4 мм, сталь 20, с шагом 80 мм, с вваркой полосы 6*21,5 мм, трубы которых являются продолжением конвективной части.

Котел КВТК-100-150 оборудован шестью вихревыми горелками. Горелки установлены на боковых стенах топки по схеме «треугольник с вершиной вниз».

Горелки лопаточно-лопаточного типа оборудованы аксиальным завихрителем аэросмеси, состоящим из профилированных неподвижных лопаток и регистром вторичного воздуха из профилированных поворотных лопаток.

Расход топлива через горелку при номинальной нагрузке котла составляет 4,803 т/час.

Для растопки котла и при работе котла при пониженных нагрузках в каждую горелку встроена мазутная форсунка паромеханического распыливания типа ФПМ. Их суммарная производительность обеспечивает нагрузку котла не менее 30% номинальной. Давление пара 0,4-0,5 Мпа ( 4-5 кгс/см2), мазута 20 кгс/см2.

В горелке имеется лючок для ручного розжига горелки.

Одновременное длительное сжигание в одной горелке двух топлив не допускается.

По углам топки расположены четыре сбросные горелки на отметке, превышающей отметку верхнего яруса основных горелок на 1600 мм. Оси горелок наклонены вниз на 15 градусов. Для охлаждения наконечников сбросных горелок выполнен подвод воздуха через наружную «рубашку».

В опускном газоходе размещены поверхности конвективной части из тубчатого воздухоподогревателя. Конвективная часть выполнена из пакетов змеевиков, расположенных параллельно фронту котла. Блоки изготовлены из труб 32*3 и коллекторов 60*4, сталь 20. Расположение труб в конвективной части шахмотное с шагами S – 80 мм, S – 60 мм.

Для предотвращения шлакования конвективной части, змеевики первых четырех рядов ее, первого походу газов пакета, расфестонированы с шагами S-120 мм, S – 160 мм.

Под конвективной частью расположен трубчатый подогреватель, скомпанованный по двухпоточной схеме из труб 40*1,5, сталь 3. По воздушному тракту воздухонагреватель выполнен ходовым.

Кубы второго и третьего ходов выполнены свободноопирающимися друг на друга и на раму каркаса котла с проваром мест примыкания. Этим достигается высокая плотность по газовой и воздушной сторонам.

Нижние кубы воздухоподогревателя выполнены съемными для возможности их быстрой замены, подвешены к раме каркаса и расширяются вниз.

При работе котла второй и третий кубы расширяются вверх. Для компенсации тепловых перемещений между верхним кубом воздухоподогревателя и конвективной частью котла установлен песочный компенсатор.

Котельная установка оборудована одним дутьевым вентилятором типа ВДН-20 с характеристикой при рабочем режиме:

1. производительность 215*1000 м³/час;

2. полный напор – 480 кгс/м²;

3. частота вращения 1000 об/мин.

Регулирование производительности вентилятора осуществляется направляющим аппаратом осевого типа.

Забор холодного воздуха производится из верхней части котельной и снаружи ее. Для поддержания требуемой температуры воздуха 60 ⁰С на входе в первую ступень воздухоподогревателя установлены водяные калориферы типа КВБ 12Б-ПУЗ в количестве 8 штук. Частичный подогрев может быть осуществлен путем рециркуляции части горячего воздуха на всас дутьевого вентилятора.

Для отсоса газов на котле установлен дымосост типа ДН-26*2-0,62 с характеристикой при рабочем режиме:

1. производительность 477*1000 м³/час;

2. полный напор – 461 кгс/м²;

3. частота вращения 745 об/мин.

Регулирование производительности дымососа осуществляется направляющим аппаратом осевого типа.

Для очистки дымовых газов от золы предусмотрен золоуловитель.

Главной задачей системы автоматического регулирования во­догрейного котла является поддержание температуры воды на выходе из котла в соответствии с принятым температурным графиком, определяющим зависимость тем­пературы отпускаемой воды потребителю от температуры наружного воздуха. Регулирование осуществляется из­менением подачи топлива в топку котла. При качест­венном способе регулирования температура воды на вы­ходе из котла определяет его теплопроизводительность.

Водогрейные кот­лы П-образной компоновки имеют общие дутьевые вен­тиляторы. Отсос дымовых газов осуществляется ды­мососами. Автоматическое регулирование теплопро­изводительности и процес­са горения согласно типо­вым проектам осущест­вляется в основном так же, как и для котлов ба­шенного типа, но с добав­лением в схему автомати­ческого регулирования котла регулятора тяги, поддерживающего заданное разрежение вверху топки [3, стр.200].

В процессе освоения водогрейных прямоточных котлов наладочными и проектными организациями были предложены различные схемы регулирования.