15.5. Паровые котлы

foto-ceh-122

Первыми двигателями, появившимися в нефтяной промышленности, были паровые машины. Пар широко применяется и в наше время в разнообразных отраслях нефтяной промышленности. За последние годы советская котлостроительная промышленность шагнула далеко вперед. Появились новые, более современные паровые котлы и в нефтяной промышленности.
Локомобильные котлы широко применяются в нефтяной промышленности и до настоящего времени. Это единственный тип котлов, используемый для бурения скважин. Локомобильный котел состоит из горизонтально расположенного барабана, днища которого представляют собою решетки, в которые вставлены дымогарные трубки. В передней части барабан соединяется с огневой коробкой, в задней оканчивается дымовой коробкой, из которой газы сгоревшего топлива через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Топка котла выкладывается огнеупорным кирпичом в целях предохранения металла от прогорания. Наружная поверхность барабана и топки в целях сокращения потерь тепла обкладывается тонким слоем изоляционного материала (асбест, огнеупорная глина и пр.). Для перемещения котла имеются металлические колеса.


В котлах для распиливания топлива применяются форсунки Шухова. Форсунка вводится в топку котла через дверку на фронте котла или устанавливается с противоположной стороны снизу под барабаном котла. Последнее расположение форсунки считается более удачным, так как факел форсунки в меньшей степени действует на огневую решетку котла. Кроме того, пуск форсунки и ее регулировка менее опасны для кочегара.
Паровой котел локомобильного типа предназначен для питания паром паровой машины, парового насоса и применяется в комплекте установки для бурения скважин.
Паровые котлы на промыслах устанавливаются в закрытых помещениях (котельных). В зависимости от назначения и срока действия котельные сооружаются легкого типа или стационарные из камня, блоков и прочих огнестойких материалов.
Количество устанавливаемых котлов определяется потребностью в паре. При определении количества котлов необходимо учесть резерв котлов из расчета один котел на пять-четыре рабочих котла, необходимый на период чистки действующих котлов.

Монтаж котлов

Монтаж котлов включает следующие операции:
а) изготовление фундаментов под котлы;
б) установка котлов на фундаменте в соответствии со схемой;
в) установка питательных насосов;
г) установка емкостей для умягчения воды и топливной емкости;
д) прокладка питательных водопроводов;
е) прокладка нефтепроводов;
ж) прокладка всех паропроводов;
з) установка арматуры котла;
и) пробный пуск котла.
Для того чтобы пар в буровую поступал под необходимым давлением порядка 8-10 ат (при котлах ТМЗ) - у входа в машину необходимо при монтаже котельных соблюдать ряд элементарных правил.
1. Все соединения и арматура не должны давать утечек пара.
2. Все паропроводы, котел, цилиндры машин должны быть изолированы.
3. Длина и диаметры паропроводов должны соответствовать расчетным данным.
4. Отработанный пар от машин должен использоваться для подогрева китательной воды.
5. Топливо не должно содержать воду, резко снижающую теплотворную способность топлива.
6. Вода перед подачей в котел должна умягчаться. Соблюдение этих правил обеспечит максимальный объем пара, минимальное падение давления и минимальные потери пара в атмосферу.
Каждый паровой котел имеет специальный паспорт (шнуровую книгу), в который занесены все данные о котле, его перемещении, ремонте и пр. Книги эти зарегистрированы в инспекции Котлонадзора. В шнуровые книги инспектор заносит дату очередного испытания, если до этого времени не произойдет перемещение котла.
Перед осмотром котла инспектором котел должен быть очищен от накипи, вскрыт и подготовлен к внутреннему осмотру. После внутреннего осмотра производится гидравлическое испытание котла на давление, превышающее рабочее в 1,5 раза. При отсутствии дефектов котел допускается к эксплуатации.

Паропровод

Всякий паропровод должен быть возможно более простым и надежным в эксплуатации. В особенности это относится к паропроводам от промысловых котельных. Чем меньше фланцев установлено на паропроводе, тем надежнее он будет работать, так как обычно фланцы являются главными причинами аварий и значительных утечек пара.
Диаметр паропровода определяется по количеству проходящего по нему пара, давлению и температуре перегрева в случае применения перегретого пара.
Количество пара, которое можно передать через трубу определенного диаметра в данный промежуток времени, зависит от скорости движения пара. Чем меньше диаметр паропровода, тем больше будут скорость пара и сопротивления, вызываемые трением между паром и внутренними стенками трубы, а следовательно, и потери давления между началом и концом паропровода. Наоборот, чем больше диаметр паропровода, тем меньше скорость и потери давления. При применении слишком большого диаметра 1 труб паропровод получается слишком тяжелым и дорогим. Следовательно, расчет диаметра паропровода должен проводиться так, чтобы он был наиболее экономичен.
Исходя из этих соображений, для насыщенного пара, передаваемого по трубопроводу от котельной к бурящейся буровой, не следует задаваться скоростью пара выше 30 м/сек.
Для уменьшения потерь тепла и во избежание конденсации насыщенного пара, паропровод должен быть тщательно изолирован. Материалы для изоляции должны обладать незначительной теплопроводностью. В качестве изоляционных материалов обычно применяют трепел (инфузорную землю), асбест в виде ткани или шнура, войлок, солому с глиной, пробку, древесные опилки, из которых создается пластическая масса, которой обмазывают паропровод.

Вода для паровых котлов

Для питания паровых котлов применяется техническая вода, которая в большинстве случаев содержит в себе растворенные соли и механические примеси. При кипении воды эти соли выделяются из нее, оседают на стенках котла и образуют накипь. Образование накипи идет настолько интенсивно, что через некоторое время дальнейшая эксплуатация котла становится невозможной. Наиболее требовательны к качеству воды водотрубные и локомобильные котлы.
Образование накипи на стенках котла между дымогарными трубами не только препятствует теплопередаче, но и вызывает -опасность пережога металла котлов, а в некоторых случаях и аварии с котлами.
Некоторые растворенные в воде соли придают ей характерную жесткость. В технике широко используется понятие «жесткая вода» и степень жесткости измеряется в специальных единицах - градусах жесткости.
Различают жесткости временную и постоянную, из которых слагается полная жесткость. Временная жесткость воды может быть устранена предварительным подогревом воды до поступления ее в котел.
Во избежание загрязнения котлов, аварий с котлами, пережогов топлива и пр. необходимо перед поступлением воды в котел снизить ее жесткость.
Обезвреживание питательной воды перед подачей ее в котел в простейшем случае основано на прибавке к воде раствора соды ЫаНС03 или извести. Эту операцию называют умягчением воды. При этом происходит замена одних солей другими, менее вредными и менее стойкими.
Мягкой водой считают воду с жесткостью ниже 8°, полужесткой - в пределах 8-16° и жесткой свыше 16°. При наличии жест- ч кой воды помимо умягчения ее требуется особенно частая продувка и чистка котлов.

Очистка котлов от накипи

Для обеспечения нормальной работы котла необходимо тщательно следить за котлом, для чего необходимо регулярно очищать накипь на стенках котла и не реже чем через 10-12 суток работы котла промывать его.
Остановив котел и доведя постепенно давление до нуля, открывают лазовые люки, через которые заливают в барабан котла 80 кг кальцинированной соды, предварительно разбавленной в воде. Закрыв люк, растопив котел и подняв давление до 3 ат «кипятят» воду в течение 4-5 час. В это время котел не продувают и не питают водой. После этого, потушив котел, его оставляют в покое в течение 24 час. Затем, открыв люки, медленно спускают воду, обмывая и очищая обнажившуюся поверхность металла от разрыхленной накипи.
Топливо может быть любое, которое наиболее целесообразно использовать в том или ином районе.
В нефтяной промышленности в основном применяют мазут, сырую нефть или нефтяной газ. Теплотворная способность этого вида топлива равняется 10 000 кал/кг, что значительно выше, чем у всех других видов топлива. Сжигание нефти производится в Топке котла в распыленном виде, куда нефть подается через форсунку и распиливается паром.
1. Два крана для водоуказательных стекол 3/4" или Ч2" устанавливают на фронте котла по одной вертикальной линии: один из них в водяной, другой в паровой области котла. В этих кранах зажимается водоуказательное стекло.
2. Три пробных крана 3/4" или устанавливаемые на фронте котла на различной высоте, служат для проверки уровня воды в котла.
3. Водоуказатели представляют собой пустотелую бронзовую рамку с небьющимся плотным стеклом Через водомерные краны трубка соединена с водяной и паровой областями котла и показывает действительный уровень воды в котле.

Арматура паровых котлов

Трехходовые краны для манометра дают возможность, не снимая манометра, продуть кран и включить второй контрольный манометр для проверки показаний рабочего манометра.
Через питательные (обратные) клапаны (от 3/4" до 2") осуществляется питание котла водой.
Паровые вентили предназначены для обвязки котла.
Кроме того, в арматуру котлов входят рычажные предохранительные клапаны, шарнирные краны для форсунок (эти краны позволяют вращать форсунку на 360°), рабочие манометры на 15-20 ат, проходные сальниковые краны, служащие для обвязки котла, запасные стекла, форсунка Шухова.

Теплофикационные котлы

В связи с развитием бурения на востоке и севере и появлением в качестве привода электромоторов и двигателей внутреннего сгорания возникла необходимость создания небольших паровых установок для теплофикации буровых в условиях холодной зимы. Пар необходим для подогрева глинистого раствора, обогрева моторного помещения или двигателей, поста бурильщика, дежурной будки, а также для обмывки замков бурильных труб. Производительность такого котла 350-500 кг пара в час, давление пара 2-3 ат.
За годы Отечественной войны был создан и применен ряд котлов такого типа: котел Неприна, Лейда-Васильева, ВТИ, использована душевая установка ОДП, применяемая в Советской Армии.

Понравилась эта статья? Поделитесь ею!