Технические и конструктивные характеристики некоторых содорегенерационных котлоагрегатов

В целлюлозно-бумажной промышленности эксплуатируется большой парк содорегенерационных котлоагрегатов, в том числе импортных. Единичная производительность установленных СРК находится в диапазоне от 140 до 1900 т/сут по абсолютно сухому веществу (а.с.в.) щелока. Давление вырабатываемого пара составляет 3, 9 МПа, температура 440-450 °С.

Практически все СРК, введенные в эксплуатацию 25-35 лет назад, модернизированы. Установленные в отрасли импортные СРК, за исключением СРК Альстрем производительностью 290 т/сут по а.с.в. щелока, а также отечественные агрегаты первого поколения выполнены по двухбарабанной схеме. Отечественные агрегаты второго поколения СРК-350, СРК-700, СРК-1400 и новые агрегаты СРК-350К, СРК-700К выполнены по однобарабанной схеме.

За рубежом также применяются СРК однобарабанной конструкции, причем не только для давлений 8, 5-10 МПа, когда теоретически возможно обойтись без кипятильной поверхности, но и для более низких давлений. Распространению СРК однобарабанной конструкции способствует ряд известных преимуществ, связанных с большей надежностью конструкции. Рассмотрим некоторые типичные агрегаты, применяемые в ЦБП.

СРК «Тампелла». Агрегаты «Тампелла» являются котлами независимой конструкции. В отношении топочной камеры СРК «Тампелла» ближе к агрегатам СЕ, т.к. щелок в топках этих СРК сжигается по способу Комбашн. Из всех импортных агрегатов они наиболее распространены в нашей промышленности.

Традиционными для СРК «Тампелла» всех поколений являются:

• 2-барабанная схема агрегата в П-образной компоновке;

• 3-ярусная схема ввода дутьевого воздуха в топочную камеру через аксиально расположенные сопла;

• размещение щелоковых форсунок на боковых стенах топки; продольно омываемый длинный котельный пучок.

СРК «Тампелла» производительностью от 328 до 725 т а.с.в. щелока в сутки, поставленные до 1964 г., отличаются экранированием прямоугольной топочной камеры плавниковыми трубами диаметром 83 мм с шагом 130 мм. По площади пода и на высоту до сопел первичного дутья трубы экранов ошипованы. Щелоковые форсунки размещены симметрично на боковых стенках топки, а летки для стока плава – на фронтовой стенке. Топочная камера в верхней части ограничена ширмовым фестоном, при этом ширмы расположены шахматно в два яруса. Над фестоном имеется двухступенчатый ширмовый пароперегреватель. Ширмы второй ступени пароперегревателя выполнены из хромомолибденовой стали. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется в поверхностном пароохладителе. В поворотном газоходе за пароперегревателем размещена конвективная часть ширм защитного фестона, за которым находится котельный пучок из труб диаметром 63´ 2, 9 мм. Трубы котельного пучка, развальцованные между верхним и нижним барабанами, расположены коридорно.

Перед нижним барабаном и за ним, а также перед поворотом газов в последний опускной газоход размещены три бункера сбора золы. Стальной змеевиковый экономайзер горизонтального типа скомпонован в двух параллельных вертикальных шахтах.

В СРК «Тампелла» производительностью 725 т/сут по а.с.в. щелока за экономайзером уменьшенной поверхности находится рекуперативный воздухоподогреватель с горизонтальным расположением труб. Использование тепла дымовых газов для подогрева дутьевого воздуха является особенностью указанного котлоагрегата и ни в одном другом агрегате, как фирмы «Тампелла», так и других фирм, не применяется.

Для очистки пароперегревателя и котельного пучка применены глубоковыдвижные обдувочные аппараты. СРК рассчитан на работу с газоконтактным испарителем. Для регулирования температуры газов помимо экономайзера имеется обводной газоход.

СРК «Тампелла» производительностью 1400 т/сут по а.с.в. щелока (рис. 32) имеет улучшенную конструкцию отдельных узлов.

Топочная камера квадратного сечения 9, 946´ 9, 946 м экранирована гладкими трубами диаметром 60´ 5 мм с шагом 62 мм. Под топки – слабонаклонный, с размещением леток на фронтовой стенке. На высоте примерно 20 м от пода 2/3 труб заднего экрана образуют аэродинамический пережим, для чего они в этом месте снабжены плавниками. Защитный 2-рядный фестон выполнен в виде ширм из труб диаметром 51´ 4, 5 мм. Ширмовый пароперегреватель состоит их двух ступеней, при этом первую ступень пароперегревателя образуют два элемента труб. Ширмы второй ступени и выходного элемента первой ступени пароперегревателя конструктивно идентичны, выполнены из труб диаметром 51 мм (хромомолибденовая сталь) и расположены с шагом 434 мм; ширмы входного элемента первой ступени пароперегревателя – из труб диаметром 48 мм, размещены с шагом 217 мм. (Компоновка ширм пароперегревателя с переменным шагом, адекватным температуре зон расположения ширм, применена и в последующих конструкциях фирмы «Тампелла», а также широко используется в агрегатах БВ). Температура перегретого пара регулируется в пароохладителе впрыскивающего типа.

Рис.32. Содорегенерационный котлоагрегат «Тампелла» производительностью 1400 т/сут по а.с.в. щелока.

Продольно омываемый котельный пучок изготовлен из труб диаметром 60´ 4, 5 мм, развальцованных в верхнем и нижнем барабанах. Расположение труб пучка коридорное с шагом 124 мм. Продольно омываемый двухступенчатый водяной экономайзер выполнен из плавниковых труб диаметром 42, 4´ 4, 5 мм. Очистка всех поверхностей нагрева котла осуществляется 50 обдувочными аппаратами.

СРК-1400, в отличие от ранее описанных котлов «Тампелла», оборудован тремя нагрузочными мазутными горелками с организованным подводом воздуха, размещенным на высоте 12, 2 м от пода. Воздух к горелкам подается индивидуальным вентилятором, независимым от общей дутьевой схемы агрегата. СРК-1400 рассчитан на работу в технологической схеме с газоконтактным испарителем.

СРК «Тампелла» производительностью 520 т/сут по а.с.в. щелока характеризуют современный уровень энерготехнологических установок (рис. 33). Топка СРК квадратного сечения 6, 096´ 6, 096 м экранирована цельносварными газоплотными панелями из труб диаметром 63, 5´ 5 мм с шагом 77 мм. СРК рассчитан на сжигание смеси сульфатного и сульфитного щелоков, поэтому экраны в нижней части выполнены из биметаллических (компаундных) труб, а в верхней – из труб с кислотоупорной металлизацией. Горизонтальный под декантирующего типа образован трубами переднего и заднего экранов.

Рис. 33. Содорегенерационный котлоагрегат «Тампелла»

производительностью 520 т/сут по а.с.в. щелока

Щелоковые форсунки размещены симметрично на боковых стенах на высоте примерно 4 м от пода. Воздух в топку вводится традиционно через три яруса сопел с регулируемым сечением. Аэродинамический пережим в верху топки образован частью труб заднего экрана. Однорядный защитный фестон состоит из 15 ширм с шагом 381мм. Трубы фестона в конвективной части топки располагаются между пароперегревателем и котельным пучком и крепятся в верхнем барабане на вальцовке.

Ширмовый пароперегреватель включает в себя три ступени, что связано с наличием двух ступеней пароохладителя впрыскивающего типа. Первая ступень пароперегревателя (углеродистая сталь) состоит из 30 ширм с шагом 190, 5 мм, вторая и третья ступень (хромо-молибденовая сталь) – из 15 ширм с шагом 381, 8 мм каждая. Длинный котельный пучок с продольным омыванием газов выполнен из труб диаметром 63, 5´ 4 мм, развальцованных в верхнем и нижнем барабанах.

На котле установлен горизонтальный водяной экономайзер, выполненный из гладких стальных труб диаметром 50, 8 мм с шахматным расположением труб. Компоновка СРК с горизонтальным экономайзером является нетипичной для современных конструкций «Тампелла». (Фирма «Тампелла» и другие фирмы компонуют агрегаты с вертикальными экономайзерами даже в случае работы СРК в схеме без газоконтактного испарителя, когда требуется существенное развитие хвостовой поверхности). Очистка пароперегревателя, фестона и котельного пучка труб производится 20 сажеобдувочными аппаратами глубоковыдвижного типа.

СРК-520 помимо традиционных мазутных форсунок, которыми оборудуются все агрегаты, оснащен, как и СРК-1400, двумя дополнительными нагрузочными мазутными форсунками с независимой подачей воздуха от индивидуального вентилятора. Агрегат рассчитан на работу в технологической схеме без газоконтактного испарителя. Конструктивные и расчетные данные по СРК фирмы «Тампелла» приведены в таблице 2.

Отечественные СРК. Проектирование отечественных содорегенерационных котлоагрегатов было начато в начале 60-х годов. В 1967 г. была изготовлена в металле первая партия отечественных агрегатов СРК-625 и СРК-320 (рис. 34). Головной образец был смонтирован на Сегежском ЦБК и введен в эксплуатацию в 1972г.

Котлы СРК-320 и СРК-625 выполнены по П-образной компоновке с применением двухбарабанной схемы. Топочная камера экранирована гладкими трубами наружным диаметром 60 мм и толщиной стенки 7 мм с шагом 64 мм. Под топочной камеры образован экранными трубами и до сопел первичного дутья герметизирован проваркой между трубами прутков. Топочная камера высотой 15 м ограничена в верхней части ширмами защитных труб пароперегревателя 2-й ступени.

Первая ступень пароперегревателя расположена над пережимом, который образован частью труб заднего экрана. За пароперегревателем установлен котельный пучок, высотой 6, 5 м.

В нижней части горизонтального газохода до и после котельного пучка размещены бункеры сбора золы. Экономайзер с шахматным расположением труб установлен в двух изолированных друг от друга вертикальных шахтах. Экономайзер оборудован дробеочисткой с пневмотранспортом дроби и паровым эжектором. Для очистки пароперегревателя и котельного пучка установлены 24 глубоковыдвижных паровых обдувочных аппарата.

Рис. 34. Отечественный двухбарабанный СРК

(СРК-320 т/сут, СРК-625 т/сут по а.с.в. щелока)

Основные конструктивные и расчетные характеристики СРК-320 и СРК-625 приведены в таблице 3. Оба котла рассчитаны на работу с газоконтактным испарителем. Расчетная температура газов за экономайзером составляет 265°С.

Унифицированные СРК производительностью 350 и 700 т/сут по а.с.в. щелока были введены в эксплуатацию на ряде предприятий в начале 80-х годов. Содорегенерационные котлоагрегаты СРК-350 и СРК-700 – однобарабанные, с П-образной компоновкой, секционированы на ряд крупных транспортабельных блоков и узлов (рис. 35).

Рис.35. Отечественный однобарабанный СРК

(СРК-350 т/сут, СРК-700 т/сут по а.с.в. щелока).

Топочная камера, образованная радиационными поверхностями нагрева, и поворотный газоход выполнены из газоплотных цельносварных панелей, состоящих из труб диаметром 57, 5 мм с шагом 75 мм. Горизонтальный под топочной камеры образован трубами фронтового и заднего экрана. По высоте топка охвачена восемью поясами жесткости с шагами 1800, 2400 и 3600 мм. Потолок топочной камеры и поворотного газохода экранирован радиационным пароперегревателем.

На боковых стенах топки на высоте 4, 8 м от пода установлены щелоковые форсунки. Для подачи воздуха организовано три яруса дутьевых сопел. Первичный воздух поступает в топку аксиально через сопла, расположенные на отметке 6, 6 м. Для второго и третьего ярусов дутья выполнены разводки под тангенциально расположенные сопла на фронтовой и задней стенках на отметках 8, 7 м и 13, 2 м.

Топка оборудована двумя ярусами паромеханических мазутных форсунок. Первый ярус форсунок находится в области первичного дутья (по 2 форсунки на каждом из боковых экранов), второй ярус (4 форсунки) – в соплах третичного дутья. На фронтовой стенке СРК-700 имеются разводки для установки трех леток плава, на СРК-350 – двух леток.

Задний экран в верхней части оснащен пережимом, перекрывающим 40% сечения топки, выше которого трубами диаметром 108 мм образован однорядный фестон. Ширмы защитного фестона, выполненные из труб диаметром 57´ 5 мм, расположены с шагом, соответствующим шагу пароперегревателя.

Ширмовой пароперегреватель состоит из двух ступеней. Вторая по ходу пара ступень пароперегревателя изготовлена из труб диаметром 42´ 4, 5 мм (сталь 15ХМ) и находится над топкой за защитным фестоном. Первая ступень пароперегревателя выполнена из труб диаметром 38´ 5 мм (сталь 20) и состоит из двух частей, расположенных в поворотном экранированном газоходе. В двух параллельных опускных газоходах котла размещены блоки горизонтального змеевикового экономайзера, представляющего собой пучок труб диаметром 32´ 4 мм (сталь 20), расположенных в шахматном порядке.

Вся экранная система котла, защитный ширмовый фестон, обе ступени ширмового пароперегревателя и потолочный пароперегреватель с помощью необогреваемых подвесок крепятся к каркасу котла. Точки подвесок выбраны на одном уровне. Компенсация тепловых расширений элементов котла осуществляется с помощью песочного компенсатора, установленного в соединительном газоходе котла.

Барабан котла наружным диаметром 1680 мм выполнен из стали 09Г2С. В нем размещены сепарационные устройства первой и второй ступени испарения. Опускная система первой ступени испарения выполняется из стояков большого диаметра (630 мм – СРК-700, 465 мм – СРК-350); опускные трубы второй ступени – из труб диаметром 133 мм. Опускные и пароотводящие трубы крепятся к барабану котла и коллекторам с помощью сварки на штуцерах.

В поворотном газоходе котла установлены «горячие» бункера, предназначенные для сбора и удаления уносов. Очистка поверхностей ширмового пароперегревателя и ширм защитного фестона производится паром с помощью глубоковыдвижных обдувочных аппаратов. Очистка наружной труб поверхности водяного экономайзера осуществляется дробью. Предусмотрено также устройство для обмывки водяного экономайзера. Основные конструктивные и расчетные характеристики СРК-350 и СРК-700 приведены в таблице 3.

СРК-350 и СРК-700 рассчитаны на работу с газоконтактным испарителем. Расчетная температура газов за экономайзером составляет 280 °С.

Экономайзер котла в первоначальном варианте заводской поставки является горизонтальным с шахматным расположением труб. При модернизации СРК в практику внедрены две конструкции: вертикальный экономайзер из плавниковых труб и горизонтальный с коридорным расположением труб. В обеих конструкциях используются паровые обдувочные аппараты.

В СРК-700К Белгородского завода, спроектированном для работы в технологической схеме без газоконтактного испарителя, предусмотрена дополнительная кипятильная поверхность в виде испарительных ширм. Испарительные ширмы размещены между пароперегревателем и экономайзером, для уменьшения поверхности которого применяется промежуточное охлаждение воды, проходящей через экономайзер, в водовоздушном теплообменнике.