Конструктивное исполнение котлов-утилизаторов

1. Конструктивное исполнение котлов-утилизаторов

Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Конструктивное исполнение котлов-утилизаторов
Москва 2018

2.

Горизонтальный КУ
2

3.

ПродольныйГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
разрез двухконтурного
горизонтального
КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
котла-утилизатора марки П-88
Котел состоит из основного газохода прямоугольного сечения, в
котором размещены поверхности нагрева и испарения рабочего
тела: ГПК, ЭКВД, ППВД и ВВНД, ИВД и ИНД. Основной газоход
образован боковыми стенками, донным 21 и потолочным 20
листами. Слева к нему приваривается входной диффузор 9, а справа
– выходной конфузор 8, направляющий газы в дымовой трубе.
Потолочные 20 и донные 21 листы выгораживают «теплые ящики»,
в которых располагаются промежуточные элементы подвески 23
поверхностей нагрева трубных пакетов, их коллекторы, а также
вводы паропроводов, подводящих рабочее тело к трубным пакетам и
отводящих его.
3

4.

СхемаГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
размещения поверхностей
нагрева
КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
горизонтального КУ
Основной газоход подвешивается на каркас (колонны 14 и продольная балка 13).
Перпендикулярно последней ставятся поперечные балки 25, к которым с помощью тяг 24
крепятся теплообменные поверхности. Места прохода тяг через потолочное перекрытие
котла уплотняются с помощью сильфонных соединений, допускающих свободное тепловое
расширение модулей от точек подвески.
Конструктивные параметры секции
поверхностей
нагрева
КУ
горизонтальной компоновки
а – план расположения секции КУ (число
секция Zn); б – шахматное расположение
труб в секции; в – оребренная труба; г –
упрощенный вид типовой секции КУ
горизонтальной компоновки; dнар –
наружный диаметр трубы; lтр, δтр –
соответственно длина и толщина стенки
трубы; δреб, hреб, bреб – соответственно
толщина, высота и шаг ребер; s1,s2 –
поперечный и продольный шаги труб в
трубном пучке
4

5.

Внешний корпус горизонтального КУ
Выходной конфузор газохода
Входной диффузор
газохода
КУ
5

6.

МОДУЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ КОТЛАУТИЛИЗАТОРА
Модульная
конструкция зарубежного КУ
1 – газовый поток; 2 – изолированные, облицованные внутри канальные элементы; 3 –
СО-катализатор; 4 – NOx-катализатор; 5 – парогенераторные модули; 6 – выпускной
канал; 7 – к дымовой трубе; 8 – компенсатор расширения; 9 – барабан контура НД; 10 –
барабан контура ВД
6

7.

МОДУЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ КОТЛАМодуль горизонтального КУ
УТИЛИЗАТОРА
1 – главная балка;
2 – поперечная опорная балка;
3 – несущая балка для деталей под
давлением;
4 – корпус;
5 – крепление обшивки;
6 – изоляция;
7 – дополнительны опоры для
крепления труб;
8 –угловые соединения;
9 – расширительные направляющие для
деталей под давлением;
10 – коллектор;
11 – крепление труб;
12 – трубы;
13 – нижние дополнительные опоры
коллектора;
14 – поддерживающая конструкция
трубы в виде арфы
7

8.

ТЕМПЕРАТУРА ДОЖИГАНИЯ
Трехмерная
модель горизонтального КУ
8

9.

ПОВЕРХНОСТИ
НАГРЕВА
КонструкцияТЕМПЕРАТУРА
последней секцииДОЖИГАНИЯ
ПП
ВД горизонтального котлаГОРИЗОНТАЛЬНОГО
КОТЛА-УТИЛИЗАТОРА
утилизатора с однорядными
трубными системами
теплообменных труб
а – общий вид пароперегревателя;
б – фрагмент нижней части;
1 – нижний коллектор поставочного блока;
2 – верхний коллектор поставочного блока;
3 – теплообменные трубы;
4,5 – собирающий и раздающий коллекторы
трубной системы;
6 – паропровод пара ВД;
7 – перепускные трубы.
9

10.

Общий вид трехконтурного
горизонтального
КУ фирмы
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
Тошиба
1 – входной диффузор газохода;
2 – трубы, направляющие пар в
ППВД;
3,5,6 – соответственно, БВД, БСД и
БНД;
7 – выходной конфузор газохода;
8 – трубная система испарителя;
9 – коллекторы испарительных труб
контура ВД;
10 – каталитический реактор;
11 –ИВД;
12 –нижние коллекторы труб
поверхностей нагрева;
13 –нижний «теплый ящик»;
14 –колонны каркаса
10

11.

Общий вид трехконтурного
горизонтального
КУ фирмы
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
Сименс
11

12.

ТЕМПЕРАТУРА ДОЖИГАНИЯ
12

13.

Вертикальный КУ
13

14.

Продольный разрез вертикального КУ
1 – основной газоход
КУ;
2 – конфузор;
3 – шибер;
4 – барабаны;
5 – колонны каркаса;
6 – «теплый ящик»;
7 – выходной диффузор
ГТУ;
8 – компенсаторы;
9 – входной газоход КУ;
10 – поворотный короб;
11 – лестничные марши;
12 – ППВД;
13 – ИВД;
14 – ЭВД;
15 – ППНД;
16 – ИНД;
17 – ГПК;
18 – выходной газоход
Поверхности нагрева вертикальных КУ
выполняют в виде отдельных модулей,
укрепляемых один над другим с помощью
каркаса, в котором предусмотрены боковые
боксы для размещения коллекторов и колен
труб, не омываемых дымовыми газами.
Основная часть модуля в зависимости от
его длины имеет несколько несущих
перегородок с отверстиями, диаметр
которых превышает наружный диаметр
оребренной трубы на 8-10 мм. Оребренные
трубы заводятся одновременно через все
отверстия в боковых боксах,
осуществляется сварка колен и приварка
труб к коллекторам. Модуль обычно имеет
ширину 3—4 м при длине не более 15 м.
14

15.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
Каркас трехконтурного вертикального КУ
1 – колонны,
2 – этажерки;
3 – каркас конфузора;
4 – «горячие балки»;
5
–
продольные
балки;
6 – каркас входного диффузора;
7 – каркас поворотного короба
15

16.

КомпоновкаВЕРТИКАЛЬНЫЙ
блока оребренных
поверхностей нагрева
КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
вертикального КУ
16

17.

Трубные поверхности нагрева
17

18.

Описание конструкции трубных поверхностей нагрева
Поверхности нагрева КУ представляют собой трубы малого
сечения, скомпонованные в трубные пучки. Снаружи трубные
пучки омываются газами из ГТУ. Внутри протекает рабочее тело:
в экономайзерах ГПК –вода, в подъемных трубах испарителя –
сначала вода, а затем пароводяная смесь; на вход
пароперегревателей отдельных контуров поступает практически
сухой насыщенный пар, в промежуточный пароперегреватель –
перегретый пара. Поверхности выполняются как правило
оребренными.
Это
позволяет
увеличить
поверхность
теплообмена и повысить коэффициент теплопередачи от
греющих газов к рабочему телу .
Ребра имеют высоту 11-15 мм при толщине 1,0-1,25 мм. Для
создания пучка используется наиболее эффективная шахматная
компоновка. Трубы устанавливаются достаточно компактно,
однако малая толщина ребер по сравнения с расстоянием между
ними не приводит к существенному росту гидравлического
сопротивления КУ по газовой стороне.
Типичные
размеры
труб
со
спирально-ленточным оребрением
18

19.

Элементы поверхностей нагрева КУ ПГУ
Наружное оребрение труб
Крепление трубного пучка
19

20.

ДОСТАВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА
Габаритные размеры модуля
Поверхности нагрева доставляются на монтажную площадку ТЭС в виде
модулей заводского изготовления. Габариты модулей определяются
возможностью
транспортировки
на
строительную
площадку,
возможностями
строительного
оборудования,
технической
целесообразностью. Стараются изготовить модули поверхностей нагрева
шириной равной ширине КУ. Габаритные размеры должны обеспечивать
необходимое количество теплоты определенное тепловым расчетом КУ.
Максимальный габаритный размер модуля (расстояние между осями
коллекторов рабочей среды) не может превышать 18-20 м по условиям
транспортировки (к примеру, длина вагона (расстояние между торцевыми
стенками вагона) — 23,6 метра). Этот размер определяет максимальный
габаритный размер газохода КУ (высоту шахты для горизонтального КУ и
длину шахты для вертикального). При этом, скорость движения греющих
газов
должна быть оптимальной (6-15 м/с для перегревательных
поверхностей) и меньшая от поверхности к поверхности из-за снижения
температуры и плотности газов. В итоге , поперечный габаритный размер
газохода КУ оказывается более 12 м. Доставить на стройплощадку такую
поверхность очень сложно, поэтому она разбивается на 2-4 модуля
соединенных по продольным плоскостям.
20

21.

ДОСТАВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА
Компоновка
поверхностей нагрева
вертикального
двухконтурного КУ
21