Файл: Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 1
i
тштятшят^ттшшшштшшшт
б и б л и о т е к а
НЕФТЯНИКА-
ЭНЕРГЕТИКА
і
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
■т
-*r
t
f*'
ß r ... ■ у.
- &r
Б. А. РОМАНОВ, С. Е. СЕКИРИН
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
ПРЕДПРИЯТИЙ
НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Библиотека нефтяника-энергетика
ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А
М о с к в а 19 7 4
УДК 622.32 : 621.182
Романов Б. А., Секирин С. Е. Котельные установки предприя тий нефтяной и газовой промышленности. М., «Недра», 1974. ...с. (Библиотека нефтяинка-энергетика).
В книге описаны рабочий процесс и конструкции котельных аг регатов и вспомогательного оборудования паровых котельных и на гревательных установок нефтяной, нефтехимической и газовой про мышленности.
Даются основы теплового и аэродинамического расчета котель ных агрегатов.
Особое внимание уделено технической эксплуатации котельных парогенераторных н нагревательных установок, определению энер гетической эффективности систем нагнетания пара млн горячей воды в нефтяные пласты, а также рациональным, безопасным п экономичным методам их обслуживания.
В книге приведены характеристики топлив, котлов и их вспо могательных элементов, расчетные формулы и решения задач в еди ницах СП или допущенных к применению наравне с ними (тонна, градус Ііельсня, час, минута и др.). В отдельных случаях допол нительно к этим единицам даны прежние, подлежащие изъятию еди ницы, основанные на килограмм-силе и калории.
Книга предназначена для кочегаров, операторов, машинистов, мастеров, электромонтеров и механиков, обслуживающих котельные установки в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, и рассчитана на лиц с 8— 10-классным образованием.
Таблиц 13, иллюстраций 75, список литературы — 20 назв.
Главы I—VIII II § 31 главы IX написаны Б. А. Романовым,
§ 24—30 главы IX — С. Е. Секпрппым.
Библиотека нефтяника-эпергетика издается под научной редакцией канд. техн. наук доц. Л. Р. Стоцкого.
„ 30804—88
Р ------------------ |
269— 73 |
|
|
Издательство «Недра», 1974 |
|||||
043( 01)—74 |
|
|
|
|
|
||||
|
БОРИС АНТОНОВИЧ РОМАНОВ, СЕРГЕИ ЕВСЕЕВИЧ СЕКИРИН |
|
|||||||
|
|
К О Т ЕЛ Ь НЫ Е |
УСТАНОВКИ |
П Р Е Д П Р И Я Т И Й НЕФТЯНОЙ |
|
||||
|
|
|
|
И ГАЗОВОЙ П Р О М ЫШ ЛЕ Н НО СТ И |
|
|
|||
Редактор издательства Я. В. Сергеева |
|
Технический редактор Т. Г. Сивова- |
|||||||
Художник А. Е. Чучканов |
|
|
|
|
Корректор С. С. Борисова |
||||
Сдано |
в набор |
11/ХІ |
1973 |
г. |
Подписано |
в |
печать 7/11 1974 г. |
Т-03179 Формат |
G0X90'/ io. |
Бумага |
N° 2 Печ. л. |
9,5 |
Уч.-изд. л. 10,20 |
Тираж 7600 экз. Заказ |
№ 636/493-8 Цена |
37 коп. |
Издательство «Недра», 103633, Москва, К-12, Третьяковский проезд, 1/19 Московская типография № 6 Союзполнграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 109088, Москва, Ж-88, Южнопортовая ул„ 24.
ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Проект государственного стандарта «Единицы физических величин» уста навливает единицы, допускаемые к применению в Советском Союзе.
В основу этого проекта положены единицы Международной системы еди ниц, утвержденном в 1960 г. XI Генеральной Конференцией по мерам и весам и ■получившей сокращенное обозначение СИ, что означает «Система Интернацио нальная».
Международная система единиц содержит 7 основных единиц: метр (м) —
единица длины; килограмм |
(кг)— единица |
массы; секунду |
(с )— единица вре |
||
мени; ампер (А )— единица |
силы тока; кельвин (К )— единица |
термодинамиче |
|||
ской температуры; моль (моль) —- единица количества вещества; |
канделу (кд) — |
||||
единица силы света; две |
дополнительные |
единицы: |
радиан |
(рад)— единица |
|
плоского угла аі стерадиан |
(ср) — единица |
телесного |
угла |
и ряд производных |
единиц. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
К производным единицам, применяемым в данной книге, в частности, отно |
|||||||||||||
сятся: |
квадратный |
метр (м2) — единица площади; кубический метр (м3) — еди |
||||||||||||
ница |
объема; метр |
в секунду (м /с)— единица скорости; |
ньютон |
(Н )— единица |
||||||||||
силы; |
джоуль |
(Дж) — единица работы, |
энергии |
и |
количества |
теплоты; |
ватт |
|||||||
(В т)— единица |
мощности |
и теплового |
потока; паскаль |
(П а)—-единица |
давле |
|||||||||
ния іи |
механического |
напряжения; |
ватт |
на метр-кельвин (В т /(м -І\))— единица |
||||||||||
теплопроводности; ватт на квадратный метр-кельвии |
(Вт/(м2-К ))— единица |
|||||||||||||
коэффициента теплоотдачи и теплопередачи. |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Наряду с единицами СИ допускается к применению ряд внесистемных еди |
|||||||||||||
ниц: тонна (т )— единица |
массы; |
литр |
(л )— единица |
объема |
и вместимости; |
|||||||||
минута (мин), час |
(ч), сутки (сут)— единицы времени; |
градус Цельсия (°С) — |
||||||||||||
■единица практической температуры; |
угловые градус |
(...°), минута |
(...') и секун |
|||||||||||
да |
(..."); кратные и дольные единицы, |
образуемые |
с помощью кратных и доль |
|||||||||||
ных |
приставок: |
лига |
(Г )— 10°, мега |
(М) — 10°, |
кило |
(к) — ІО3, милли |
(м) — |
|||||||
10_3, |
микро—ПО-6 и др. Приставки рекомендуется выбирать таким образом, |
|||||||||||||
■чтобы |
числовые |
значения |
величин |
находились в |
пределах 0,1— 1000. |
|
||||||||
|
Из применения подлежат изъятию такие единицы, |
как, калория (кал) — |
||||||||||||
единица теплоты, |
килограмм-сила |
(кгс) — единица |
силы, и единицы, основан |
ные на килограмм-силе и калории. Эти единицы допускается применять только дополнительно (в скобках, в сносках, в примечании и т. д.) в случае необхо димости связи с единицами СИ.
Ниже даны соотношения между единицами, подлежащими изъятию, и еди ницами СИ (или кратными и дольными от них).
1 кгс=9,80665 HsslOH;
1 тс=9,80665 ■103 И— 10 кН (кнлоиыотонов);
3
1 |
кгс/см2= 98,0665• ІО3 Па«0,1 |
МПа (мегапаскаля); |
||
1 |
кгс/мм2= 9,80665 • 10е П а»10 |
МПа; |
Па; |
|
1 |
мм вод. ст.= 1 кгс/м2 = 9,80665 П а « 10 |
|||
1 мм рт. ст.= 133,322 П а» 133 |
Па; |
|
||
760 мм рт. ст. = 101,325 |
кП а« 101 кПа; |
|
||
1 |
кал = 4,1868 Д ж »4,2 |
Дж; |
(килоджоуля); |
|
1 |
ккал = 4,1868 кДж « 4 ,2 кДж |
|||
1 |
Мкал (мегакалория) =4.1868 |
МДж»4,2 МДж (мегаджоуля); |
||
1 Гкал (гигакалория) =4,1868 |
ГДж « 4 ,2 |
ГДж (гигаджоуля); |
||
1 |
л. с. = 735,499 Вт»735 Вт=0,735 кВт (киловатт); |
|||
1 |
ккал/ч= 1,163 Вт; |
|
|
|
1 ккал/(м • ч • °С) = 1,163 Вт/(м • К) = 1,163 |
Вт/(м-°С); |
|||
1 |
ккал/(м2-ч-°С )= 1,163 Вт/(м2-К) = 1,163 |
Вт/(м2-°С). |
ВВЕДЕНИЕ
Нефтяная, нефтехимическая и газовая промышленности яв ляются крупнейшими потребителями топлива в стране. Расход топлива на собственные энергетические и технологические нужды нефтяной промышленности составляет 5—6% от всего количества добываемых нефти и попутного газа.
Основными потребителями топлива являются нефтяные и га зовые промыслы (бурение нефтяныѵ и газовых скважин, добыча нефти и газа), нефтеперерабатывающие и газобензиновые заводы, предприятия по транспорту нефти и газа.
Теплота сгорания топлива используется для ведения техно логического процесса и в энергетических установках непосредст венно или путем передачи ее с помощью промежуточного тепло носителя. Самыми распространенными теплоносителями являются водяной пар и вода.
Водяной пар в бурении используют для отопления промысло вых зданий и сооружений, для подогрева бурового раствора и смазочного масла, обогрева приемных и выкидных линий буро вых насосов, двигателей внутреннего сгорания при их запуске, разогрева бурильных труб и замков при спуско-подъемных опе рациях. Водяной пар- и горячую воду используют при добыче нефти для нагнетания в пласты с целью увеличения нефтеотдачи месторождений, разогрева эксплуатационных скважин, отопления промысловых зданий и сооружений. Водяной пар на нефтепе рерабатывающих заводах (НПЗ) используют в паровых турбинах заводских ТЭЦ, в паровых турбинах и машинах центробежных и поршневых насосов, поршневых и турбокомпрессоров. Водяной пар применяют также для ведения технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии — для подачи в ректификацион ные колонны, реакторы, для транспорта катализатора и подогрева нефти и нефтепродуктов. Кроме того, в общезаводском хозяйстве водяной пар используют для отопления, вентиляции и противо пожарной защиты. Широко используют водяной пар и горячую
5
воду на нефтебазах при приеме, хранении и отпуске нефтепро дуктов..
Водяной пар соответствующего давление и температуры (или горячую воду заданной температуры) получают в котельной установке, представляющей собой совокупность устройств и ме ханизмов для сжигания топлива и получения пара. Котельная
установка состоит из одного или нескольких рабочих и резервных котельных агрегатов и вспомогательного оборудования, разме щаемого в пределах котельного цеха или вне его.
Общее представление о рабочем процессе котельного агрегата на жидком или газообразном топливе дает схема котельного агрегата с основными вспомогательными устройствами, изобра женная на рис. 1.
Жидкое или газообразное топливо по трубопроводам 1, 2 подается в’ мазутные форсунки или газовые горелки 3 и по мере выхода из них сгорает в виде факела в топочной камере. Стены топочной камеры покрыты трубами 5, называемыми топочными экранами. В результате непрерывного горения топлива в топочной
6
камере образуются нагретые до высокой температуры газообраз ные продукты сгорания. Продукты сгорания снаружи омывают экранные трубы н излучением (радиацией) и частично конвек тивным путем передают тепло воде и пароводяной смеси, цирку лирующей внутри этих труб.
Продукты сгорания, охлажденные в топке до температуры
1000— 1200° С, непрерывно двигаясь по |
газоходам |
котельного |
агрегата, омывают вначале разреженный |
пучок |
кипятильных |
труб 7, называемый фестоном, затем трубы пароперегревателя 8, экономайзера 12 и воздухоподогревателя 14 охлаждаются до температуры 150—200° С и дымососом 16 через дымовую трубу 17 удаляются в атмосферу.
Движение продуктов сгорания по газоходам котельного агре гата обеспечивается работой тягово-дутьевой установки (венти лятора 15, дымососа 16 и дымовой трубы 17).
Питательная вода (конденсат и добавочная предварительно подготовленная вода) после подогрева питательным насосом подается в коллектор 13 водяного экономайзера 12. В экономай зере вода нагревается до температуры, близкой к температуре кипения при давлении в барабане котла, а иногда частично ис паряется (в экономайзерах кипящего типа) и направляется в барабан 9 котла, к которому присоединены трубы топочных экранов 5 II фестона 7. Из этих труб в барабан котла поступает образовавшаяся пароводяная смесь. В барабане происходит от деление (сепарация) пара от воды. Насыщенный пар' затем направляется в сборный коллектор 11 и пароперегреватель 8, где он перегревается до заданной температуры. Перегретый пар из змеевиков пароперегревателя поступает в сборный коллектор 10. Отсюда он через главный запорный вентиль по паропроводу котельного агрегата 18 направляется в главный паропровод 19 котельной и к потребителям. Отделившаяся от пара в барабане котла вода смешивается с питательной водой, по необогреваемым опускным трубам подводится к коллекторам 4 экранов и из них поступает в подъемные экранные трубы 5 и фестон 7, где частично испаряется, образуя пароводяную смесь. Полученная пароводяная смесь снова поступает в барабан котла.
Последним элементом котельного агрегата по ходу газооб разных продуктов сгорания является воздухоподогреватель 14. Воздух в него подается дутьевым вентилятором 15 и после подо грева до заданной температуры по воздухопроводу 6 направляется в топку.
Управление рабочим процессом котельных агрегатов, нор мальная и бесперебойная их эксплуатация обеспечиваются необ ходимыми контрольно-измерительными приборами, арматурой, гарнитурой и средствами автоматики (§ 19, 20, 21).
Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и защиты обслуживающего персонала от ожогов все горячие поверхности
7
котельного агрегата и трубопроводов покрывают специальной тепловой изоляцией.
Основными характеристиками паровых котельных агрегатов являются паропроизводнтельность, конечные параметры получае мого'пара— давление и температура, напряжение площади по верхности нагрева и коэффициент полезного действия (к. п. д.).
Номинальной паропроизводительностъю парового котельного агрегата D называется наибольшая масса пара, вырабатываемая котельным агрегатом в единицу времени (секунду, час) с соблю дением заданных параметров при длительной эксплуатации.
Качество перегретого пара определяется давлением и темпе ратурой, а насыщенного — давлением и паросодержанием.
Основные номинальные параметры стационарных паровых котлов по ГОСТ 3619—59 находятся в пределах: паропроизводи
тельность — от 0,2 до 950 т/ч при абсолютном давлении |
от 0,9 |
||
до 25,5 МПа |
и температуре перегретого пара от |
250 до |
585° С. |
Одной из |
основных величин, определяющих |
паропроизводи |
тельность котельного агрегата, является поверхность нагрева Я элементов котлоагрегата (котла, водяного экономайзера, паро перегревателя).
Поверхностью нагрева котла водяного экономайзера или пароперегревателя называется поверхность, омываемая с одной стороны горячими продуктами сгорания топлива, а с другой сто роны— водой, пароводяной смесью или в пароперегревателе — паром.
Площадь поверхности нагрева современных паровых котлов доходит до 2500—5000 м2 и более.
Напряжение площади поверхности нагрева парового котла D/H
определяется отношением паропроизводительности котла D к пло щади поверхности нагрева котла Я. Напряжение площади по верхности нагрева паровых котлов равно: для локомобильных —
20—30 кг/(м2-ч), |
водотрубных |
неэкранированных — ‘20— |
|
40 кг/(м2-ч) и экранированных — 50—90 |
кг/(м2-ч), прямоточ |
||
ных— 100—200 кг/(м2-ч). |
п. |
д.) котельного агрегата |
|
Коэффициент полезного действия (к. |
определяет долю теплоты сгорания топлива, полезно использованой в котельном агрегате для подогрева воды, превращения ее в пар и его перегрева. К. п. д. котлов без экономайзера состав ляет 60—75%, а для крупных котельных агрегатов с водяными экономайзерами и воздухоподогревателями достигает 80—93%.