Пиковая котельная

Содержание

Характерные режимы котельной, на которые необходимо проводить тепловой расчет схемы. При проведении расчётов тепловой схемы котельной рекомендуется проводить их на следующие режимы:

1) максимально-зимний, соответствующий расчётной температуре наружного воздуха для отопления;

2) зимний, контрольный — соответствует средней температуре наружного воздуха за наиболее холодный месяц;

3) зимний, среднеотопительный — соответствует средней за отопительный период температуре наружного воздуха;

4) летний, характеризует работу котельной при отсутствии отопительно-вентиляционной нагрузки.

Расчет тепловых схем котельных разбивается на 3 этапа.

I этап- находят мощность котлоагрегатов, определяемую только внешними тепловыми потребителями. Эта мощность определяется исходя из заданных тепловых нагрузок.

II этап- находят мощность котлов с учетом расхода тепла (в виде пара, горячей воды) на собственный нужды котельной. К собственным нуждам относятся: расход пара (воды) на деаэраторы. пароводяные подогреватели, водо-водяные теплообменники и т.д.

Эти расходы зависят от суммарной теплопроизводительности котельной и сразу не могут быть определены. Поэтому необходимо предварительно задаться конечной суммарной теплопроизводительностью котельной и по ней рассчитать расход тепла на собственный нужды;

III этап- определяет действительную производительность котельной установки. Невязка не должна превышать 3%. В противном случае необходимо повторить 2 этап. приняв за исходную величину результат первого расчета.

Расчет выполняется параллельно на 4 режима. При расчете следует учесть следующие данные:

— утечки в тепловой сети принимаются 0.5% объема воды в трубопроводах теплосетей с учетом непосредственно подключенных к ним местных отопительно-вентиляционных систем потребителей:

а) объем магистралей за чертой города определяется по длине и диаметру труб;

б) объем наружных тепловых сетей — V=Q∙Aнж∙Qnn∙Aнпп, где

Q-расчетные теплопотребления жилых зданий, МВт;

Qnn- то же промышленных предприятий, МВт;

Aнж= 8,6 – для городов;Aнж= 10,3 для посёлков;Aнпп = 6,3

в) объем трубопроводов внутри здания определяется по формуле: (см выше),

А= 25,8; А= 12,9

Количество выпара задается в размере от 0,2% до 0,3%. Величина непрерывной продувки котлов принимается согласно нормам для паровых котлов Р ≤ 1,4МПа, Дпр= 10% номинальной производительности;

Р = 4МПа, Дпр= 5% ∙Дном.

На самом деле величина продувки зависит от качества исходной воды, степени умягчения ее и величины добавки химически очищенной воды.

Запас производительности котлов должен составлять 3% (потери внутри котельной).

Выбор основного и вспомогательного оборудования на основании расчета тепловой схемы должен производиться в соответствии с действующими нормами проектирования.

№43

Выбор вспомогательного оборудования котельной: тягодутьевые машины, насосы, дымовые трубы, деаэраторы, подогреватели

Тягодутьевые машины.

При производительности котлов свыше 1 МВт необходимо на каждый котлоагрегат установить вентилятор и дымосос. При меньшей производительности котлов допускается установка групповых тягодутьевых машин, состоящих из 2 дымососов и 2 вентиляторов. Тягодутьевые машины рассчитывают по производительности и создаваемому напору (разряжению). Характеристикой вентиляторов и дымососов считают зависимость между полным давлением и производительностью при данной частоте вращения и плотности перемещаемой среды.

Производительность вентилятора, м/ч:

р∙ (αт– Δαт+ny+ Δαвп)∙V, где

К=1,05 — коэффициент, учитывающий колебания нагрузки котла;

Вр- расчетный расход топлива, кг/ч;

V- теоретический объем воздуха, м3/ кг, м3/м3;

tв- температура воздуха, °С;

αт- коэффициент избытка воздуха в топке;

Δαт+ny- присосы воздуха в топке и пылеприготовительной установке;

Δαвп -утечка воздуха в воздухоподогревателе;

р∙ (Vг+ Δαгп∙V) ∙, где

Vг -теоретический объем продуктов сгорания, м3/ кг, м3/м3;

tг -температура уходящих газов перед дымососом, °С;

Δαгп- присосы воздуха в газоходах от котла до дымососа.

Сопротивление газовоздушных трактов определяется в соответствии с требованиями нормативного метода аэродинамических расчетов котельных установок. Потребляемая мощность, кВт, при полной нагрузке тягодутьевой машины определяется:

N=l,l∙Q∙H/367∙η, где η-КПД машины при полном давлении и производительности.

Насосы. Выбор сетевых, питательных и других насосов.

Сетевые насосы устанавливаются для обеспечения циркуляции воды в тепловых сетях. Их выбирают по расходу (Gсв) сетевой воды, который определяют исходя из величины нагрузки (Q) при расчетном температурном перепаде (τ, τ).Напор сетевых насосов(СЭН) должен преодолевать гидравлическое сопротивление сети при расчетном максимальном расходе сетевой воды и потери напора в котлах или сетевых подогревателях, а так же в соединительных трубопроводах котельной. Правилами Гостехнадзора регламентируется, что в котельных с водогрейными или паровыми котлами должно быть установлено не менее 2 сетевых насосов.

Количество сетевых насосов и их единичная производительность определяется из наиболее экономичной их работы в течение года. Суммарная же производительность сетевых насосов в котельной должна быть таковой, что при выходе из строя любого насоса, оставшиеся насосы обеспечивали подачу максимального расхода сетевой воды.

Система, имеющая летнюю нагрузку на ГВС, выбор СН (сетевого насоса) производится с учетом летнего режима работы тепловых сетей (Gлетн, Нлетн). При выборе насоса для заданных условий работы необходимо совместить характеристики насоса и тепловых сетей, определить точку пересечения этих кривых.

При параллельной работе 2 или более насосов необходимо построить суммарную характеристику насосов и характеристику сети, т.к. производительность каждого из насосов при их совместной работе выше, чем при раздельной, и напоры при совместной и раздельной работе отличны.

Для восполнения утечки водыв системах теплоснабжения, а также ГВС в открытых системах устанавливаютсяподпиточные насосыс производительностью:

а) для закрытыхтеплофикационных систем количество подпитки определяется удвоенной величиной утечки в тепловых сетях;

б) для открытыхсистем количество подпитки равно удвоенной величине утечки в теплосетях плюс максимальный расход на ГВС.

Необходимый напор подпиточных насосовопределяется величиной статического напора в сети плюс величина суммарных потерь напора в трубопроводах и арматуре на линии подпитки, а также потеря напора в теплосети при летнем режиме работы системы за вычетом разности геодезической отметки уровня воды в подпиточном баке Нподп.н=Нст+ΔНп-Z. Подпиточных насосов должно быть не менее двух (1 в резерве).

В котельных с паровыми котлами устанавливаются питательные насосы(ПН). Они бывают центробежные с электроприводом и поршневые с паровым приводом. Их должно быть не менее двух. Суммарная производительность насосов с электроприводом не менее 110% номинальной производительности всех рабочих котлов без учета резервного. Не менее 50% для паровых. При установке 3 и более насосов суммарная производительность их должна быть такой, чтобы при выходе из строя самого мощного насоса производительность остальных составляла не менее 110% номинальной производительности всех рабочих котлов.

Напор создаваемый питательными насосами (ПН): Нпн= 1,15∙100∙(Рб-Рд)+Нс+ Нг, мм.рт.ст., где

Рб, Рд- избыточное давление в барабане и деаэратора, МПа;

Нс- суммарное сопротивление всасывающего и нагнетательного трактов питательного насоса, мм.вод.ст.;

Нг- геодезическая разность уровня воды в барабане котла и деаэратора, м.

Рециркуляционные насосыводогрейных котлов устанавливают для повышения температуры воды на входе в котлоагрегат.Производительность рециркуляционных насосовопределяется в расчете тепловой схемы.Напор их определяется гидравлическим сопротивлением тракта водяного котла и трубопроводов, соединяющих котел и насосы (0,2-0,З МПа).

Дымовые трубы промышленно-отопительных котельных.

Дымовые трубы служат для отвода вредных выбросов котельной в верхние слои атмосферы и последующего их рассеивания. Все паровые котлы работают с принудительным отводом топочных газов дутьевыми машинами, поэтому дымовые трубы специальных функций тяговых устройств не выполняют. Сама тяга дымовых труб лишь помогает работе тягодутьевых установок. Дымовые трубы сооружают из кирпича (h=до 100м) и железобетона (до 250м). Размеры дымовых труб, а следовательно их стоимость, находятся в обратной зависимости от скорости газов в выходном сечении трубы. Оптимальная скорость дымовых газов для промышленных котельных 20 — 25 м/с (для ТЭЦ 30-35м/с).

Диаметр устья трубы:,

Q- секундный объем газов при t в выходном сечении дымовой трубы, м /c;

ω- выходная скорость, м/с.

В расчетах охлаждение дымовых газов в створе дымовой трубы можно принимать 0,3°С на 1м трубы. Высота дымовой трубыопределяется по условиям рассеивания в воздушном пространстве вредных выбросов. Вредными являются выбросы окислов серы, золы, ПДК которых в окружающей среде регламентируется санитарными нормами.

Минимальная высота трубы ниже которой уже становится недопустимой концентрация золы или SO2в атмосфере определяется по формуле: Нmin= где

(ПДК)М- максимальная ПДК;

(ПДК)Ф- фактическая загазованность от других источников;

А — коэффициент, зависящий от метеорологических условий, учитывает условия вертикального и горизонтального рассечения вредных веществ;

М — суммарный выброс вредных веществ из трубы, г/с;

Е= 1 — для газообразного вещества; Е=2,5 — для золы;

m,n- коэффициенты, учитывающие условия выброса из устья трубы.

Деаэраторы.В воде растворены газы: О2, СО2(углекислый газ), Сl-( хлориды),S0(сульфаты). Эти газы вызывают коррозию металла. Особенно высокую активность имеет кислород в присутствии углекислоты, которая является в этом случае коррозийным катализатором. Необходимо удалить растворенные газы из воды, прежде, чем подать ее в систему теплоснабжения или в систему пароводяного тракта котельной. Для этого эффективно используетсятермическая деаэрация. Для обеспечения надежной деаэрации воды необходимо подавать в колонну вакуумного деаэратора воду с температурой на 4-8°С выше температуры кипения при давлении в нем. А в колонну атмосферного деаэратора греющий пар должен поступать с некоторым избытком по давлению.

Подогреватели.В котельных применяются теплообменникиповерхностного типа: пароводяные, водо-водяные, смешанного типа — деаэраторы.Поверхностныетеплообменники предназначены для подогрева сетевой, сырой, химически очищенной воды, питательной и подпиточной воды.По расположению трубныхсистем теплообменники подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Их тип выбирают исходя из компоновки котельной. Выбор теплообменников производится на основании теплового расчета тепловой схемы. Поверхности нагрева выбранных серийно изготовляемых теплообменников, как правило, превышают требуемые по расчету, т.е. выбор поверхностей нагрева теплообменников всегда проводят с некоторым запасом.

Исследование режимов работы водогрейной котельной при переводе ее из паровой

А. А. Глазырин, В.А. Глазырин, д.т.н. А.И. Глазырин, Государственный университет им. С. Торайгырова, г. Павлодар

По результатам исследования режимов работы водогрейной котельной, реконструированной из паровой, предложены рекомендации по повышению надежности и экономичности ее эксплуатации.

Выполнены исследования режимов работы котельной, предназначенной для отопления жилых и производственных помещений сельского производственного кооператива.

В соответствии с проектной схемой в котельной были установлены паровые котлы типа ДКВР-4/13 производительностью 4 т/ч пара давлением 1,4 МПа, работающие на твердом топливе. Предусмотрен деаэратор атмосферного типа, химводоочистка (ХВО), работающая по схеме двухступенчатого натрий-катионирова-ния. В качестве исходной используется артезианская вода из двух скважин, которая подается глубинными насосами в водонапорную башню. Из башни вода при давлении 0,15 МПа самотеком поступает в фильтры химводоочистки или непосредственно без очистки в деаэратор.

Оборудование работает с более низкими параметрами рабочего тела. Вода для отопления используется при максимальной температуре 95 ОС и давлении, не превышающем 0,6 МПа. В системе отопления села циркулирует около 600 м3 воды.

Обычно, при переводе паровой котельной в режим работы водогрейной, схему подготовки подпиточной воды из двухступенчатого переводят в режим работы одноступенчатого натрий-ка-тионирования. Атмосферный деаэратор переводят в режим работы вакуумного деаэратора. Готовится иная схема, позволяющая поддерживать содержание кислорода в подпиточной воде теплосети на уровне нормируемого (50 мкг/кг), для чего укрепляется внутренняя часть деаэраторно-го бака, что позволяет при создании вакуума избежать его деформации. Монтируются дополнительный бак, насос и эжектор, предназначенные только для создания вакуума в деаэраторе.

Исследования данной котельной показали, что вода из водонапорной башни самотеком направляется в деаэратор без очистки, бак которого в этой схеме служит промежуточной емкостью. Вода может направляться и на натрий-кати-онитовые фильтры.

Из-за отсутствия пара на котельной подпиточ-ная вода не деаэрируется, что приводит к интенсивной кислородной и углекислотной коррозии металла системы отопления и трубопроводов теплосети . Кроме того, величина рН воды теплосети не превышает 7,7.

При обработке воды по схеме натрий-катио-нирования, из нее удаляются только катионы жесткости Са2+ и Мg2+. В теплосеть поступают анионы НСОЗ, где, при повышенных температурах, идут реакции разложения, с выделением свободного углекислого газа .

Кислородная коррозия в присутствии свободной углекислоты протекает практически без замедления, т.к. сопровождается выделением атомарного и молекулярного водорода, которые восстанавливают и отслаивают оксидные защитные пленки от поверхности металла. Для связывания свободной углекислоты в карбонатные и бикарбонатные соли, не опасные с точки зрения коррозии, величина рН должна быть выше 8,3 .

На котельной эксплуатационный персонал выполнил реконструкцию схемы ХВО, при этом три натрий-катионитовых фильтра включили в схему последовательно, что, по мнению эксплуатационников, улучшает удаление солей жесткости из воды. Расчеты показывают, что производительности одного натрий-катионитового фильтра, установленного на котельной, вполне достаточно для восполнения потерь в тепловых сетях.

Исходная вода с содержанием солей жесткости 8 мг-экв/кг подается на подпитку тепловых сетей. Карбонатный индекс (Iкарб) воды теплосети при работе водогрейного котла с температурой воды на выходе, не превышающей 95 ОС, рекомендуется поддерживать на уровне 3 мг-экв/кг. Эти данные позволяют рассчитать допустимую величину кальциевой жесткости в подпиточной воде по формуле

В соответствии с расчетами по этой формуле, допустимая жесткость подпиточной воды не должна превышать 0,54 мг-экв/кг. В теплосеть же подается вода без очистки, с исходной жесткостью на уровне 8 мг-экв/кг.

При работе котлов на воде с большим содержанием солей жесткости поверхности нагрева заносятся отложениями, которые перекрывают живое сечение труб, при этом скорости движения воды в трубах могут снизиться на порядок.

Следовательно, первопричиной всех нарушений в работе котлов следует считать отсутствие очистки воды в схеме натрий-катионирования.

При реконструкции предусмотрели подачу воды в котел через водяной экономайзер и параллельно через обводной трубопровод.

Водяной экономайзер имеет значительно большее гидравлическое сопротивление, чем сам трубопровод, поэтому циркуляция воды через него вялая, что приводит к перегреву поверхностей нагрева. В период исследований, половина поверхностей нагрева водяных экономайзеров была отглушена. Внутренние поверхности водяных экономайзеров занесены солями жесткости, которые перекрывают сечение труб, дополнительно увеличивая их сопротивление.

При останове котла в ремонт вода высокого качества сбрасывается в систему гидрозолоудаления и безвозвратно теряется.

По результатам исследований рекомендуется в схему реконструированной водогрейной котельной внести ряд изменений.

Реконструированный по заводской схеме паровой котел типа ДКВР-4/13 в режиме работы водогрейного имеет теплопроизводительность Q, равную 2,5 Гкал/ч. Трассировка тепловых сетей в селе небольшая, поэтому тепловые потери n можно принять на уровне 20%. В схеме отсутствуют расходомеры в контуре воды тепловых сетей. Однако известно, что перепад температур на выходе и на входе в котел поддерживается в эксплуатации на уровне (tвых-tвх) = 10 ОС. Расчеты по известной формуле (2) показывают, что расход воды (G) не превышает 200 м3/ч:

где с — теплоемкость воды, равная 1 ккал/кг.ОС.

Производительность сетевых насосов 300 м3/ч. В таблице 1 приведены скорости движения воды в трубах при заводской схеме циркуляции, когда объединенные в один поток 7 и 10 рядов труб и рекомендованные при исследовании режимов 4 и 5 рядов в потоке. В каждый из рядов включено 20 труб, Ду 50 мм.

Таблица. Расчетные скорости воды в трубах котла, в зависимости от расхода воды в тепловых сетях при одном включенном в работу котле.

Из таблицы 1 видно, что скорости движения воды в поверхностях нагрева при включении в работу одного котла, без учета естественной циркуляции, ниже рекомендуемых . Для нисходящего движения воды скорость воды в трубах конвективной части котла не превышает 0,24-0,36 м/с, для восходящего потока воды 0,16-0,24 м/с, при рекомендуемых скоростях, соответственно, 1 м/с и 0,7 м/с. Скорости движения воды в трубах зависят от производительности сетевых насосов и количества одновременно включенных в параллельную работу котлов.

Для повышения надежности работы реконструированной котельной необходимо:

1. Для увеличения скорости движения сетевой воды в конвективных трубах котла в верхнем барабане смонтировать дополнительную перегородку, т.е. выполнить не 3, а 4 отсека, при этом следует разделить нижний барабан на два отсека (рис. 1). Это позволит уменьшить количество труб, через которые одновременно проходит поток сетевой воды, следовательно, повысить скорости движения воды в трубах конвективной части в два раза. Это снимает и проблему малых скоростей движения воды, когда при низких температурах включается в параллельную работу второй котел. На котельной основной зимний режим, когда в работе находятся одновременно два котла.

2. Три из четырех фильтров ХВО 10 (рис. 2) следует обвязать для параллельного включения, т.е. включить в режим работы одноступенчатого натрий-катионирования. Заполнение тепловых сетей производится умягченной водой. Для исследуемой котельной при пропуске воды через два параллельно включенных фильтра заполнение теплотрассы закончится в течение суток. В соответствии с расчетами фильт-роцикл одного фильтра в зимний период составит около двух суток. При наличии трех фильтров регенерацию можно вести раз в неделю.

3. Воду при давлении 0,15 МПа из напорной башни 7 самотеком направить через фильтры ХВО 10, затем умягченная вода должна проходить через водяной экономайзер 22. На выходе из водяного экономайзера вода делится на два потока, один из которых поступает в деаэра-торный бак 12, служащий промежуточной емкостью, а второй направляется на охлаждение колосниковой решетки и возвращается в цикл теплосети в трубопровод обратной сетевой воды, давление в котором не превышает 0,1 МПа.

4. Подпиточным насосом 14 вода из деаэраторного бака 12 направляется в четвертый фильтр 5 ХВО, реконструированный под сталестружечный для обескислороживания. За сталестружечным фильтром вода поступает на всас сетевых насосов 1 для восполнения потерь в тепловых сетях.

Рис. 1. Схема реконструкции котла для увеличения скорости движения воды в поверхностях нагрева конвективной части.

5. При останове котла и необходимости его опорожнения вода 15 направляется на всас под-питочных насосов 14 и, помимо сталестружечно-го фильтра, по линии 4 направляется для подпитки на всас сетевых насосов. При частых отключениях это позволяет снизить потери воды на 60%.

6. Периодически, через 1-1,5 месяца, работающий котел необходимо останавливать и вскрывать люк верхнего барабана со стороны топки. При наличии накипи в наклонных участках экранных труб со стороны верхнего барабана, отложения удалить, производя шарошку труб.

Время между вскрытиями люка должно уточняться при эксплуатации. Если фильтры ХВО не регенерируются, люк следует вскрывать чаще. Наличие отложений в трубах говорит о не налаженном режиме работы фильтров ХВО. При жесткости в подпиточной воде на уровне расчетной до 0,54 мг-экв/кг, люк следует вскрывать только в летний останов.

7. Включение в схему водяного экономайзера позволяет снизить температуру уходящих газов с 280-340 ОС до 140-150 ОС, что экономит для исследуемой котельной около 415 т в год твердого топлива калорийностью 4000 ккал/кг.

8. Периодически из емкости 17 в теплосеть подается раствор силиката натрия для снижения язвенной коррозии металла трубопроводов и систем отопления теплосети. В период эксплуатации необходимо корректировать величину рН воды теплосети, используя схему с баком 17.

9. По окончанию отопительного сезона и вывода тепловых сетей в резерв вода не сливается. При отключении котлов сетевые насосы остаются в работе для осуществления циркуляции воды в тепловых сетях. При снижении температуры воды до 40 ОС в воду через бак 17 дозируется жидкое стекло из расчета 1 г/л SiO2. Учитывая, что в техническом жидком стекле содержание SiO2 находится на уровне 31-33%, требуется около 3 кг технического продукта на 1 мЗ воды, или около 2 т для консервации тепловых сетей села. Консервирующий раствор циркулирует не менее 24 часов для лучшего перемешивания реагента. Раствор на весь период простоя остается в тепловых сетях. При необходимости проведения ремонтных работ консервирующий раствор дренируется, а трубопроводы не промываются. При пуске тепловых сетей в работу раствор дренируется.

Рис. 2. Схема реконструированной котельной с внесенными изменениями.

1 — сетевые насосы; 2, 6 — регулирующая арматура на трубопроводах сталестружечного фильтра; 3 — рубопровод обратной сетевой воды из села; 4 — подпитка теплосети помимо сталестружечного фильтра; 5 — сталестружечный фильтр; 7 — вода из водонапорной башни; 8 — подача исходной воды помимо ХВО; 9, 11 — регулирующая арматура на трубопроводах натрий-катионитовых фильтров ХВО; 10 — натрий-катионитовые фильтры ХВО; 12 — головка деаэратора; 13 — бак деаэратора; 14 — подпиточные насосы; 15 — трубопровод для дренирования котлов на всас насосов; 16 — подача раствора силиката натрия в теплосеть; 17 — емкость для приготовления раствора силиката натрия; 18 — подача воды для охлаждения колосниковой решетки; 19 — реконструированный котел; 20 — трубопровод дренирования воды из котла; 21 — подача воды в водяной экономайзер; 22 — водяной экономайзер; 23 — вода после водяного экономайзера в деаэраторный бак.

Консервация тепловых сетей на летний период позволяет снизить скорость коррозии металла на порядок.

ЛИТЕРАТУРА

2. Субботина Н.П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях. — М.: Энергия, 1974. С. 327.

3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.: Энергоатомиздат, 1989. С. 287.

4. Бузников Е.Ф., Верес А.А., Грибов В.Б. Пароводогрей-ные котлы для электростанций и котельных. М., Энергоатомиздат, 1989. С. 207.

Режимы работы и эксплуатации ТЭС. Графики нагрузок и режимы работы электростанций, страница 3

нагрузки котла. /рис5./

Для блока в целом зависимость расхода топлива от нагрузки имеет вид аналогичный тепловой характеристике турбины.

Зависимость расхода топлива от электрической нагрузки достаточно точно выражается только для газового топлива:

Внту = 0,1227* Qнтэ / ήнтка ήтп = 34,2 * Qнт э / ηнтка ηтп т/ч (кг/ч)

где Внту — расход условного топлива на отпущенную электроэнергию в т/ч ( кг/ч )

Qнтэ — расход тепла на турбину с учетом расхода электроэнергии и тепла на СН, мвт

ηнтка — КПД нетто котла с учетом затрат на привод ПН

ηтп — КПД теплового потока

Расход тепла на турбоустановку:

Qнтэ = ( Qэ + Qснэ ) N / (N – Nсн )

где Q – в мвт

N сн – мощность СН в мвт.

Все эти соотношения действительны при постоянных параметрах котла и турбины – однофакторная характеристика. Фактические характеристики многофакторные, т.к. имеет место при отклонении параметров от номинальных. В результате ввода поправок энергетические характеристики становятся техническими нормами.

Режимы работы котельных агрегатов

Основной задачей котла является обеспечение паром общего паропровода или турбины в блочных установках, обеспечение заданных параметров пара, поддержание экономичности процесса сжигания топлива. Различают режимы работы стационарные (установившиеся ) и переходные.

Неустановившиеся режимы характеризуются динамическими характеристиками, используемыми для настройки систем автоматического управления котельными агрегатами. Основные показатели, влияющие на работу котлов:

— паровая нагрузка Dп

— температура питательной воды

— характеристики топлива: зольность, влажность, выход летучих (Ар, Wр, Vр ),тонина помола углей Rx , влажность пыли W%.

— воздушный режим, определяемый коэф. избытка воздуха α и присосами по тракту Δα

— плавкость золы, характеризуемая температурами t1 – начала деформации частиц, t2 – начала размягчения частиц, t3 – начала жидкоплавкого состояния.

— загрязнение поверхностей нагрева

— применение совместного сжигания двух видов топлив.

Выходными параметрами являются :

— давление острого пара, температура острого пара, температура пара после промперегрева и КПД котла.

Взаимосвязь всех этих факторов не имеет аналитического решения, т.к. на практике происходит одновременное изменнение нескольких параметров.

Режимы работы котла зависят также от типа котла – барабанного или прямоточного.

На работу котла могут влиять внутренние и внешние возмущения. К внешним относятся изменения расхода пара турбинами при изменении нагрузки и изменение температуры питательной воды при этом.

К внутренним возмущениям относятся изменения состава топлива, теплоты сгорания топлива, неравномерность поступления топлива, колебание давления топлива / газа или мазута/.

Влияние внутренних и внешних возмущений на режимы работы барабанного котла

Взаимосвязь между топочным процессом, аэродинамикой продуктов сгорания и теплообменом математически трудно описывается, и потому можно выразить упрощенно графически. 1. Рассмотрим влияние нагрузки котла на примере с барабанным котлом без промперегрева пара. Распределение нагрузки между поверхностями нагрева котла при изменении нагрузки от D1 до D2, без учета потерь q3, q4, q5, представлено в виде диаграммы T-Q . /рис6 /.

Тепло топлива, подведенное к котлу, с учетом КПД:

B1 Qнр ηк1 = D1 (hпп – hпв ) = B1 (Qр1 + Qк1 )

где : Qр1, Qк1 – соответственно тепло , полученное радиационным и конвективным путем.

Для нагрузки D2 :

Пиковые водогрейные котлы (ПВК)

Водогрейные котлы (далее ВК) предназначены для получения горячей воды с температурой до 150°С в отдельно стоящих котельных для использования в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения объектов промышленного, бытового назначений и на ТЭЦ.

На ТЭЦ водогрейные котлы обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины (их установленная мощность в умеренном и холодном климате значительно превосходит мощность отборов, но коэффициент её использования невелик).

Классификация:

— по конструкции: газотрубные, водотрубные, водотрубно-дымогарные котлы (топка экранирована трубами с водой и/или обмуровкой, а конвективная часть полностью или частично выполняется в виде дымогарных труб, помещенных в водяной объем);

— по способу циркуляции: с естественной, с принудительной, с комбинированной циркуляцией, прямоточные.

Характеристики

— Теплопроизводительность — количество теплоты, получаемое водой в водогрейном котле в единицу времени (кВт, МВт, Гкал/час). Номинальная теплопроизводительность — наибольшая теплопроизводительность, которую ВК должен обеспечивать при длительной эксплуатации при номинальных значениях параметров воды с учетом допустимых отклонений.

— Номинальная температура воды на входе — температура воды, которая должна обеспечиваться на входе в ВК при номинальной тепло-производительности с учетом допустимых отклонений (60-150 C).

— Минимальная температура воды на входе — температура воды на входе, обеспечивающая допустимый уровень низкотемпературной коррозии труб поверхностей нагрева. Зависит от влажности и сернистости топлива (60 °C).

— Температурный градиент воды в ВК — разность температур воды на выходе из котла и на входе в котел. Чугунные котлы имеют по этому параметру более жёсткие ограничения по сравнению со стальными.

Система обозначений (ГОСТ 21563-82*), обозначение состоит из букв
КВ (котёл водогрейный) и индексов:

1) типа топлива: Т — твёрдое топливо; М — жидкое (мазут);
Г — газообразное;

Пример: КВ-ГМ-100С — котёл водогрейный, газомазутный, мощностью 100 Гкал/ч, в сейсмостойком исполнении.

ПТВМ-30М — пиковый теплофикационный водогрейный на мазуте,
П-образный, 30 Гкал/ч, модернизированный.

1-дымовая труба;

2-конвективные

поверхности нагрева;

3-камерная топка;

4-газомазутная горелка;

5-вентилятор.

Рисунок 15.1 — Водогрейный отопительный котел ПТВМ-50

| следующая лекция ==>
Системы шлакозолуудаления | Котлы — утилизаторы

Дата добавления: 2018-03-02; просмотров: 2153;

Водогрейные котлы. Виды, устройство, характеристики водогрейных котлов.

ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

4.1. Шкала теплопроизводительности водогрейных котлов

Назначением водогрейных котлов является получение горячей воды заданных параметров для теплоснабжения систем отопления бытовых и технологических потребителей. Промышленность выпускает широкий ассортимент унифицированных по конструкции водогрейных котлов. Характеристиками их работы являются теплопроизводительность (мощность), температура и давление воды, важен также род металла, из которого изготовляют водогрейные котлы. Чугунные котлы выпускаются на теплопроизводительность1 до 1,5 Гкал/ч, давление 0,7 МПа и температуру горячей воды до 115 °C. Стальные котлы изготовляются в соответствии с шкалой теплопроизводительности на 4; 6,5; 10; 20, 30; 50; 100; 180 Гкал/ч (4,7; 7,5; 11,7; 23,4; 35; 58,5; 117 и 21.0 МВт).

Водогрейные котлы теплопроизводительностью до 30 Гкал/ч обычно обеспечивают работу только в основном режиме с подогревом воды до 150 °C при давлении воды на входе в котел 1,6 МПа. Для котлов теплопроизводительностью выше 30 Гкал/ч предусматривается возможность работы как в основном, так и в пиковых режимах с подогревом воды до 200 °C при максимальном давлении ее на входе в котел 2,5 МПа.

4.2. Чугунные секционные водогрейные котлы

Чугунные секционные водогрейные котлы имеют небольшую теплопроизводительность и применяются в основном в системах водяного отопления отдельных жилых и общественных зданий. Котлы данного типа предназначены для подогрева воды до температуры 115 °C при давлении 0,7 МПа. В ряде случаев чугунные котлы используются для получения водяного пара, с этой целью их оборудуют паросборниками.

Из большого числа разнообразных конструкций чугунных секционных котлов промышленного выпуска наибольшее распространение получили котлы типов «Универсал», «Тула», «Энергия», «Минск», «Стреля», «Стребеля», «НРч», КЧ и ряд других.

Рис. 4.1. Чугунный секционный водогрейный котел «Энергия-3»:

1 — секция котла; 2 — стальной канат; 3, 10 — патрубки для входа и выхода воды; 4 — шибер; 5 — дымоход; 6 — колосниковая решетка; 7 — воздуховод; 8 — дверка; 9 — противовес

Производство большинства из указанных типов котлов прекращено около 30 лет назад, однако они еще достаточно долго будут находиться в эксплуатации. В этой связи в качестве примера рассмотрим конструкцию чугунного секционного водогрейного котла «Энергия-3». Котел собирают из отдельных секций (рис. 4.1), соединяемых между собой с помощью вкладышей — ниппелей, которые вставляются в специальные отверстия и затягиваются стяжными болтами. Такая конструкция позволяет создавать требуемую поверхность нагрева котла, а также проводить замену отдельных секций в случае их повреждения.

Вода в котел поступает через нижний патрубок поднимается вверх по внутренним каналам секции, нагревается и выходит из котла через верхний патрубок Топливо в топку подается через проем дверкой Воздух, необходимый для горения, поступает под колосниковую решетку по воздуховоду 7. Образующиеся при сжигании топлива продукты горения (ПГ) движутся вверх, затем направление потока ПГ изменяется на 180°, т.е. поток Г1Г движется вниз по кирпичным каналам и далее направляется через общий сборный дымоход в дымовую трубу.

При движении ПГ охлаждаются, их теплота передается воде, находящейся внутри секций. Таким образом происходит нагрев 66 воды до требуемой температуры. Тяга в котле регулируется шибером, соединенным стальным канатом через блок с противовесом Номинальная мощность водогрейных котлов «Энергия-3» 0,35… 0,69 МВт, КПД 73%.

4.3. Водогрейные котлы серии ТВГ

Теплофикационные водогрейные котлы серии ТВГ выпускаются теплопроизводительностью 4 и 8 Гкал/ч (4,7 и 9,4 МВт). Данные секционные сварные котлы предназначены для работы на газе с нагревом воды не выше 150 °C.

Рис. 4.2. Водогрейный котел ТВГ-8: а — схема циркуляции воды; о — устройство котла; 1, 2 — соответственно нижние и верхние коллекторы конвективной поверхности; 3, 5 — потолочно-фронтальные трубы; 4, 6 — нижний и верхний коллекторы потолочного экрана; 7 — левый боковой экран; 8, 14 — двухсветные экраны; 9 — правый боковой экран; 10 — выход воды в теплосеть; 11 — конвективная поверхность нагрева; 12 — радиационная поверхность топки; 13 — воздушный канал; 15 — горелки; 16 — подподовые каналы

В водогрейном котле ТВГ-8 радиационная поверхность топки 72 (рис. 4.2) и конвективная поверхность нагрева 77 состоят из отдельных секций, выполненных из труб диаметром 51 * 2,5 мм. При этом в секциях конвективной поверхности трубы расположены горизонтально, а в секциях радиационной поверхности — вертикально. Радиационная поверхность состоит из фронтально-потолочного экрана и пяти секций экранов, три из которых двойного облучения (двухсветные экраны 8 и

Котел оборудован подовыми горелками 75, которые размещены между секциями радиационной поверхности. Воздух от вентилятора поступает в воздушный канал из которого подается в подподовые каналы соединенные с горелками. Продукты горения топлива движутся вдоль труб радиационной поверхности, проходят через окно в задней части топки и поступают в опускную шахту, омывая конвективную поверхность поперечным потоком. Одновременно с этим вода для подогрева поступает в два нижних коллектора 7 конвективной поверхности и собирается в верхних коллекторах конвективной поверхности. Далее по нескольким потолочно-фронтальным трубам вода направляется в нижний коллектор потолочного экрана, откуда по потолочнофронтальным трубам поступает в верхний коллектор данного (потолочного) экрана. После этого вода последовательно проходит по трубам экранов: левого бокового 7, трех двухсветных и правого бокового Нагретая вода через коллектор правого бокового экрана поступает на выход в теплосеть.

Водогрейные котлы серии ТВ Г имеют КПД 91,5 %.

4.4. Стальные водогрейные котлы серий КВ-ТСи КВ-ТСВ

Водогрейные котлы серии КВ-ТС со слоевым способом сжигания твердого топлива выпускаются теплопроизводительностью 4; 6,5; 10; 20; 30; 50 Гкал/ч (4,7; 7,5; 11,7; 23,4; 35 и 58,5 МВт). Котлы данной серии предназначены для установки на ТЭЦ, в производственно-отопительных и отопительных котельных. Водогрейные котлы серии КВ-ТСВ отличаются от котлов серии КВ-ТС лишь наличием воздухоподогревателя.

Все водогрейные котлы обеих этих серий имеют топочные экраны, выполненные из труб диаметром 60 х 3 мм. Конвективные пакеты в них изготовляются из труб диаметром 28 х 3 мм. Котлы снабжаются цепными решетками обратного хода с пневмомеханическими забрасывателями топлива.

Водогрейные котлы КВ-ТС-4 и -6,5 имеют конвективную шахту (рис. 4.3) с поверхностью нагрева и топочную камеру

Рис. 4.3. Водогрейные котлы КВ-ТС-4 и -6,5:

1 — окно для выхода продуктов горения из топочной камеры; 2 — конвективная шахта с поверхностью нагрева; 3 — сопло для возврата уноса топлива на цепную решетку; 4 — шлаковый бункер; 5 — цепная решетка обратного хода; 6 — пневмомеханический забрасыватель топлива; 7 — бункер топлива; 8 — топочная

камера; ПГ — продукты горения

Топливо (уголь) из бункера 7 посредством пневмомеханического забрасывателя поступает на цепную решетку 5 обратного хода. Воздух для сжигания топлива подается с помощью вентилятора в короба, через которые осуществляется секционированный его подвод под цепную решетку. Продукты горения топлива из топочной камеры поступают в конвективную шахту через верхние проемы в задней стене топочной камеры (окна Теплота ПГ воспринимается конвективными поверхностями нагрева в конвективной шахте 2, а охлажденные ПГ удаляются из котла через газоход, расположенный в нижней части конвективной шахты. С потоком ПГ из топочной камеры частично уносится топливо, для его улавливания в бункере конвективной шахты установлен специальный вентилятор, который через сопла возвращает унесенное топливо в топочную камеру на цепную решетку.

дованы цепными решетками 7 обратного хода разной длины и двумя пневмомеханическими забрасывателями топлива. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка 6, образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены двухрядными. Боковые стены топочной камеры, а также конвективной шахты имеют облегченную обмуровку. Фронтальная стена топочной камеры не экранирована и имеет тяжелую обмуровку.

Передняя и задняя стены конвективной шахты экранированы. Передняя стена конвективной шахты, являющаяся также и задней стеной топочной камеры, выполнена в виде цельносварного экрана, переходящего в нижней части в четырехрядный фестон Боковые стены конвективной шахты закрыты вертикальными экранами из труб диаметром 83 3,5 мм.

Продукты горения поступают в конвективную шахту снизу и проходят через фестон. В шахте размещены пакеты конвективной поверхности нагрева, выполненные в виде горизонтальных ширм. Уловленная мелочь и несгоревшие частицы топлива собираются в зольных бункерах под конвективной шахтой и посредством системы возврата уноса по трубопроводу 5 выбрасываются в топочную камеру. В передней части цепной решетки 7 обратного хода располагается шлаковый бункер, куда с решетки сбрасывается шлак.

Подача сетевой воды в котел осуществляется через нижний коллектор левого бокового экрана, а выход горячей воды — через нижний левый коллектор конвективной шахты.

Для сжигания бурых влажных углей котлы серии KB-ТС могут поставлялся с воздухоподогревателями, обеспечивающими подогрев воздуха до 200…220 °C.

Водогрейный котел К.В-ТС-50 имеет экранированную топочную камеру (рис. 4.5), цепную решетку обратного хода на которую топливо подается четырьмя пневмомеханическими забрасывателями Задний экран топочной камеры на входе в поворотную камеру разводится в четырехрядный фестон Стены и скаты поворотной камеры, а также задняя стена конвективной шахты экранированы трубами диаметром 60 х 3 мм. Конвективные поверхности нагрева выполнены в виде U-образных ширм из труб диаметром 28 х 3 мм, которые приварены к вертикальным трубам диаметром 83 х 3,5 мм, образующим экраны боковых стен конвективной шахты.

За котлом установлен двухходовой трубчатый воздухоподогреватель в виде двух кубов, выполненных из труб диаметром 40 х 1,5 мм. Котел снабжен вентилятором 7 и устройствами для возврата на решетку топливного уноса из золовых бункеров под конвективной шахтой и под воздухоподогревателем. Вторичное острое дутье ведется через сопла, расположенные на задней стене топки, с помощью вентилятора. Шлак, образующийся при сжигании топлива, сбрасывается в шахту. Для очистки конвективных поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство (установка дробеочистки 5).

4.5. Водогрейные котлы серии КВ-ТКдля камерного сжигания твердого топлива

Котлы серии КВ-ТК предназначены для камерного сжигания твердого пылевидного топлива и имеют П-образную компоновку. Пыль твердого топлива подается в шесть турбулентных горелок (рис. 4.6), расположенных встречно по три горелки на каждой из боковых стен топочной камеры 7. Котел выполнен с твердым шлакоудалением.

Стены топочной камеры 7, поворотной камеры и заднего экрана выполняются газоплотными из труб диаметром 60 х 4 мм с шагом 80 мм. Для обеспечения газоплотности между трубами привариваются полосы 20 х 6 мм. В верхней части топочной камеры трубы заднего экрана закрывают наклонный скат переходной камеры и затем перед входом в поворотную камеру разводятся в фестон 2 На стенах топочной камеры установлены обдувочные аппараты с подачей к ним сжатого воздуха.

В конвективной шахте установлены два конвективных пакета выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Под ними размещен трехходовой (по воздуху) воздухоподогреватель 5, выполненный из труб диаметром 40 х 1,5 мм, обеспечивающий подогрев воздуха до 350 °C. Для очищения конвективных поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство (установка дробеочистки). Котел подвешен к каркасу за верхние коллекторы. Воздухоподогреватель опирается на отдельный каркас. Котел имеет облегченную обмуровку.

4.6. Водогрейные котлы серин ПТВМ

Котлы данной серии выпускаются средней и большой теплопроизводительности, т.е. имеют мощность 30; 50 и 100 Гкал/ч (35; 58,5 и 117 МВт). Для их работы используется газообразное и жидкое топливо, они могут иметь П-образную компоновку и башенную конструкцию. Давление воды на входе в котел 25 кгс/см2. Температура воды на входе в котел в основном режиме 70 °C, в пиковом режиме 104 °C. Температура воды на выходе 150 °C.

Пиковый теплофикационный водогрейный газомазутный котел ПТВМ-30 теплопроизводительностью 30 Гкал/ч имеет П-образную компоновку и состоит из топочной камеры 5 (рис. 4.7), конвективной шахты и соединяющей их поворотной камеры

Рис. 4.6. Водогрейный котел КВ-ТК-100:

1 — элементы подвески труб котла; 2 — фестон; 3 — установка дробеочистки; 4 — конвективные пакеты труб; 5 — воздухоподогреватель; 6 — горелка; 7 — топочная камера; ПГ — продукты горения

Все стены топочной камеры котла, а также задняя стена и потолок конвективной шахты экранированы трубами диаметром 60 х 3 мм с шагом 5= 64 мм. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром мм с шагом 5= 128 мм.

Рис. 4.7. Пиковый теплофикационный водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М):

1 — дробеочистительное устройство; 2 — конвективная шахта; 3 — конвективная поверхность нагрева; 4 — газомазутная горелка; 5 — топочная камера; 6 — поворотная камера

Конвективная поверхность нагрева котла, выполненная из труб диаметром 28 х 3 мм, состоит из двух пакетов. Змеевики конвективной части собраны в ленты по шесть-семь штук, которые присоединены к вертикальным стойкам.

Котел оборудован шестью газомазутными горелками установленными по три встречно на каждой боковой стене топки. Диапазон регулирования нагрузки котлов 30… 100% номинальной производительности. Регулирование производительности осуществляется путем изменения числа работающих горелок. Для очистки внешних поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство Дробь поднимается в верхний бункер с помощью пневмотранспорта от специальной воздуходувки.

Тяга в котле обеспечивается дымососом, а подача воздуха — двумя вентиляторами.

Трубная система котла опирается на раму каркаса, Облегченная обмуровка котла общей толщиной 110 мм крепится непосредственно к экранным трубам. Водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М) имеет КПД 91 % при работе на газе и 88 % при работе на мазуте.

Рис. 4.8. Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-30

Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-30 приведена на рис. 4.8.

Водогрейные котлы ПТВМ-50 и -100 имеют башенную компоновку и выполнены в виде прямоугольной шахты, в нижней части которой находится экранированная топочная камера (рис. 4.9). Экранная поверхность изготовлена из труб диаметром 60 * 3 мм и состоит из двух боковых, фронтального и заднего экранов. Сверху (над топочной камерой) размещается конвективная поверхность нагрева выполненная в виде змеевиковых пакетов из труб диаметром 28 х 3 мм. Трубы змеевиков приварены к вертикальным коллекторам.

Топка котла ПТВМ-50 оборудована газомазутными горелками (12 шт.) с индивидуальными дутьевыми вентиляторами 5. Горелки расположены на боковых стенах топки (по 6 шт. на каждой стороне) в два яруса по высоте. Топка котла ПТВМ-100 оборудована газомазутными горелками (16 шт.) с индивидуальными вентиляторами.

Над каждым котлом установлена опирающаяся на каркас дымовая труба обеспечивающая естественную тягу. Котлы устанавливаются полуоткрыто, поэтому в помещении размещается лишь нижняя часть агрегата (горелки, арматура, вентиляторы и др.), а все остальные его элементы расположены на открытом воздухе.

Циркуляция воды в котле обеспечивается с помощью насосов. Расход воды зависит от режима работы котла: при работе в зимний период (основной режим) применяется четырехходовая схема циркуляции воды (рис. 4.10, а), а в летний период (пиковый режим) — двухходовая (рис. 4.10, б).

Рис. 4.9. Водогрейные котлы ПТВМ-50 и -100:

1 — дымовая труба; 2 — конвективные поверхности нагрева; 3 — топочная камера; 4 — газомазутные горелки; 5 — вентиляторы;—> — движение воды в системе котла

Рис. 4.10. Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-50:

— основной режим; — пиковый режим; подводящие и отводящие кол-лекторы; соединительные трубы; фронтальный экран; — конвектив-ный пучок труб; 5 — левый и правый боковые экраны; 7 — коллекторы кон-туров; — задний экран

При четырехходовой схеме циркуляции вода из теплосети подводится в один нижний коллектор (см. рис. 4.10 и последовательно проходит через все элементы поверхности нагрева котла, совершая подъемно-опускные движения, после чего также через нижний коллектор отводится в тепловую сеть. При двухходовой схеме вода поступает одновременно в два нижних коллектора (см. рис. 4.10 и, перемещаясь по поверхности нагрева, нагревается и затем направляется в тепловую сеть.

При двухходовой схеме циркуляции через котел пропускается почти в 2 раза больше воды, чем при четырехходовой. Таким образом, при режиме работы в летний период в котле нагревается большее количество воды, чем в зимний, и вода поступает в котел с более высокой температурой (110 вместо 70 °C).

4.7. Водогрейные котлы серии КВ-ГМ

Стальные прямоточные газомазутные котлы серии КВ-ГМ в соответствии со шкалой теплопроизводительности конструктивно подразделяются на четыре унифицированные группы: 4 и 6,5; 10, 20 и 30; 50 и 100; 180 Гкал/ч (4,7 и 7,5; 11,7, 23,4 и 35; 58,5 и 117 МВт). Такие котлы не имеют несущего каркаса, обмуровка у них облегченная трехслойная (шамотобетон, минераловатные плиты и магнезиальная обмазка), крепится к трубам топки и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 имеют единый профиль, так же как и котлы теплопроизводительностью 10; 20 и 30 Гкал/ч, и в пределах своих групп различаются глубиной топочной камеры и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-50 и -100 по конструкции также сходны между собой и различаются только по типоразмерным параметрам.

Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 имеют топочную камеру (рис. 4.11) и конвективную поверхность 5. Топочная камера полностью экранирована трубами диаметром 60 х 30 мм. Боковые экраны, верх и под топочной камеры образованы одинаковыми Г-об- разными трубами. На фронтальной стене котла установлены газомазутная ротационная горелка и взрывной предохранительный клапан Неэкранированные поверхности фронтальной стены закрыты огнеупорной кладкой, примыкающей к воздушному коробу горелки.

На левой боковой стене котла имеется лаз в топочную камеру. Часть труб заднего экрана в верхней части выдвинута в топку и эти трубы сварены между собой при помощи вставок для устранения попадания в топку дроби при работе установки дробеочистки, используемой для устранения загрязнений с конвективных поверхностей.

Все трубы экранов выведены в верхние и нижние коллекторы диаметром 159×7 мм. Внутри коллекторов имеются глухие перегородки, направляющие воду. Топочная камера отделена от конвективной части перегородкой из огнеупорного кирпича. Продукты горения топлива через фестон верхней части топочного пространства поступают в конвективную часть котла, проходят ее сверху вниз и через боковой отвод ПГ уходят из котельного агрегата.

Конвективная поверхность котла состоит из двух пакетов, каждый из которых набирается из U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Ширмы расположены параллельно фронтальной стене котла и образуют в шахматном порядке пучок труб. Боковые стены конвективной части экранированы трубами диаметром 83 х 3,5 мм, имеющими плавники, и являются коллекторами (стояками) для труб конвективных пакетов. Потолок конвективной части также экранирован трубами диаметром 83 х 3,5 мм. Задняя стена не экранирована и имеет лазы вверху и внизу.

Рис. 4.11. Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 и -6,5:

1 — газомазутная ротационная горелка; 2 — взрывной предохранительный клапан; 3 — установка дробеочистки; 4 — лаз; 5 — конвективная поверхность котла; б — топочная камера; ПГ — продукты горения

Вес котла передается на нижние коллекторы, имеющие опоры.

Водогрейные котлы КВ-ГМ-10, -20 и -30 имеют топочную камеру (рис. 4.12), экранированную трубами диаметром 60 х 3 мм. 80

Рис. 4.12. Водогрейные котлы КВ-ГМ-10, -20 и -30: 1 — газомазутная горелка; 2 — взрывной клапан; 3 — топочная камера; 4 — промежуточный экран; 5— камера догорания; 6 — фестон; 7— установка дробеочистки; 8 — конвективная поверхность нагрева

В камере расположены фронтальный, два боковых и промежуточный экраны, которые практически полностью покрывают стены и под топки (исключение составляет часть фронтальной стены, где установлены взрывной клапан и газомазутная горелка с ротационной форсункой). Экранные трубы приварены к коллекторам диаметром 219 х Ю мм. Промежуточный экран выполнен из труб, расположенных в два ряда, и образует за собой камеру догорания 5.

Конвективная поверхность нагрева включает в себя два конвективных пучка и расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенами. Конвективные пучки набраны из расположенных в шахматном порядке U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Задняя и передняя стены шахты экранированы вертикальными трубами диаметром 60 х 3 мм, боковые стены — трубами диаметром 85 х 3 мм, которые служат стояками для ширм конвективных пакетов.

Передняя стена шахты, являющаяся одновременно задней стеной топочной камеры, выполнена цельносварной. В нижней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон Трубы, образующие переднюю, боковую и заднюю стены конвективной шахты, вварены в камеры диаметром 219 х 10 мм.

Продукты горения топлива из топочной камеры попадают в камеру догорания а далее через фестон — в конвективную шахту, после которой ПГ через отверстие в верхней части шахты покидают котельный агрегат. Для устранения загрязнений конвективных поверхностей предусмотрена установка дробеочистки 7.

Водогрейные газомазутные котлы КВ-ГМ-50 и -100 выполнены по П-образной схеме и могут быть использованы как в основном режиме (нагрев воды до 70… 150 °C), так и в пиковом режиме (нагрев воды до 100… 150°C). Котлы могут быть использованы также для нагрева воды до 200 °C.

Котельный агрегат включает в себя топочную камеру (рис. 4.13) и конвективную шахту. Топочная камера котлов и задняя стена конвективной шахты закрыты экранами из труб диаметром 60 х 3 мм. Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, набираемых из U-образных ширм. Ширмы выполнены из труб диаметром 28 х 3 мм.

Фронтальный экран снабжен коллекторами: верхним, нижним и двумя промежуточными, между которыми находятся кольца для формирования амбразур газомазутных горелок с ротационными форсунками. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром 83 х 3,5 мм, служащими стояками для ширм.

Продукты горения топлива выходят из топочной камеры через проход между задним экраном и ее потолком и движутся сверху вниз через конвективную шахту. Котел оборудован взрывными предохранительными клапанами, установленными на потолке топочной камеры. Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники (клапан для удаления воздуха из системы). Для удаления загрязнений с конвективных поверхностей нагрева служит установка дробеочистки.

Нижние коллекторы фронтального и заднего экранов конвективной шахты опираются на портал котла. Опора, расположенная в середине нижнего коллектора задней стены топочной камеры, является неподвижной. Вес боковых экранов топочной камеры передается на портал через фронтальный и задний экраны.

Рис. 4.13. Водогрейные котлы КВ-ГМ-50 и -100: 1 — газомазутная горелка; 2 — топочная камера; 3 — проход для газов из топочной камеры в конвективную шахту; 4 — установка дробеочистки; 5 — конвективная поверхность нагрева; 6 — портал

Водогрейные газомазутные котлы КВ-ГМ-50 и -100 имеют КПД 92,5 % при работе на газе и 91,3 % при работе на мазуте.

Водогрейный газомазутный котел КВ-ГМ-180 выполнен по Т-образной сомкнутой схеме с двумя конвективными шахтами, в которых размещаются по три конвективных пакета (рис. 4.14), образующих конвективную поверхность нагрева.

Данный котел по проекту должен выполняться для работы под наддувом с мембранными экранными панелями. При выполнении котла в негазоплотном исполнении в топочной камере 7 все ее стены закрыты панелями из труб диаметром 60 х 3 мм. Такими же экранными панелями закрыты стены конвективных шахт и потолок котла. Конвективные пакеты набираются из U -образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм, которые ввариваются в стояки диаметром 83 х 3;5 мм. На боковых стенах топочной камеры под конвективными шахтами устанавливаются по три-четыре газомазутные горелки имеющие встречное расположение факелов.

Рис. 4.14. Водогрейный котел КВ-ГМ-180;

1- топочная камера, 2 — установка дробеочистки; 3 — поворотный газоход; 4 — разделительный экран; 5 — пакеты конвективной поверхности нагрева; 6 — газоход уходящих газов; 7 — нижние коллекторы; 8 — газомазутная горелка

Для более глубокого регулирования теплопроизводительности котла без отключения отдельных горелок последние снабжаются паро механическими форсунками с широким диапазоном регулирования.

Продукты горения топлива из топочной камеры через два поворотных газохода направляются в конвективные шахты. Топочная камера отделена от конвективных шахт с помощью разделительных экранов Для удаления загрязнений с поверхностей нагрева конвективных шахт котла служит установка дробеочистки.

Котлы водогрейные серии ПТВМ

Котлы ПТВМ производительностью: 30; 50; 100 МВт.

Котлы водогрейные ПТВМ предназначены для установки в отопительных котельных в качестве основного источника теп­лоснабжения для получения горячей воды температурой 150°С, используемой в системах отопления, горячего водоснаб­жения промышленного и бытового назначения и на ТЭЦ.

Технические характеристики котлов ПТВМ-30

Котел — прямоточный с П-образной сомкнутой компоновкой поверхностей нагрева. Топка котла полностью экранирована трубами 060×3 мм, расположенными с шагом S=64 мм, и оборудована шестью газомазутными горелками МГМГ-6, установ­ленными встречно на боковых стенках.

Конвективные поверхности нагрева расположены в конвективном газоходе с боковыми стенками, экранированными тру­бами 083×3,5 мм, которые являются стояками конвективных секций, выполненных из труб 028×3 мм. Задняя стенка кон­вективного газохода экранирована трубами 60×3 мм. Трубная система котла ПТВМ-30 опирается на каркасную раму на от­метке 5,14 м.

Диапазон регулирования нагрузки котлов 30 -100% от номинальной производительности. Изменение теплопроизводительности котла осуществляется изменением числа работающих горелок. Расход воды через котел должен поддерживать­ся постоянным, при изменении тепловой нагрузки изменяется разность температур воды на входе и выходе из котла.

По согласованию котлы могут быть оборудованы любыми зарубежными или отечественными газовыми горелками соответ­ствующей производительности.

Котлы, работающие на мазуте, могут быть оборудованы устройством газоимпульсной очистки (ГИО) для удаления наружных отложений с труб конвективных поверхностей нагрева.

Технические характеристики ПТВМ-30
Теплопроизводительность номинальная, МВт (Гкал/ч) 35 (30)
Вид топлива газ/мазут
Дазление воды на входе в котел, не более, МПа 1,6
Давление воды на выходе из котла, не менее, МПа 1,0
Температура воды на входе, °С 70
Температура воды на выходе, °С 150
Гидравлическое сопротивление, МПа 0,25
Диапазон регулирования теплогзоиззодительности по отношению к минальной, % 30-100
Расход воды, т/ч 372
Расход топлива, м/ч-газ/кг/ч-мазут 3880/3700
Температура уходящих газов, °С, газ/мазут 155/230
Полный назначенный срок службы, лет, не менее 15 лет
КПД котла, %, не менее, газ/мазут 92,2/89,5

— возможно изготовление котла на давление 2,5

Технические характеристики котлов ПТВМ-50 и ПТВМ-100

Котлы ПТВМ-50 и ПТВМ-100 могут эксплуатироваться как в основном режиме, так и в пиковом (для подогрева сетевой воды) соответственно от 70 до 150°С и от 110 до 150°С.

Котлы имеют башенную компоновку: над вертикальной топочной камерой располагается конвективная поверхность на­грева. Топочная камера экранирована трубами 060×3 мм. Конвективная поверхность нагрева котлов ПТВМ-100 состоит из восьми пакетов, а котла ПТВМ-50 — из четырех пакетов. Набирается из U-образных ширм из труб 028×3 мм. Боковые сте­ны конвективного газохода закрыты трубами 083×3,5 с шагом 128 мм и являются одновременно стояками конвективных полусекций. Трубные системы котлов подвешиваются к каркасу за верхние коллекторы и свободно расширяются вниз.

Котёл ПТВМ-50 оборудован 12 газомазутными горелками МГМГ-6 — по шесть с каждой стороны. Котёл ПТВМ-100 оборудован 16 газомазутными горелками МГМГ-8 — по восемь с каждой стороны. Каждая горелка снабжена индивидуальным ду­тьевым вентилятором.
По согласованию котлы могут быть оборудованы любыми зарубежными или отечественными газовыми горелками соответ­ствующей производительности.

Котлы, работающие на мазуте, могут быть оборудованы устройством газоимпульсной очистки (ГИО) для удаления наруж­ных отложений с труб конвективных поверхностей нагрева.

Котлы имеют облегченную натрубную обмуровку и теплоизоляцию, поставляются без обшивки. Обмуровочные и изоляци­онные материалы в комплект поставки не входят.

Пиковая водогрейная котельная (Подворки)

Пиковая водогрейная котельная (ПВК) оснащена водогрейными котлами ПТВМ-180, работающими в пиковом режиме, группой сетевых насосов и насосов рециркуляции. Водогрейные котлы ПТВМ-180 изготовлены Барнаульским котельным заводом и имеют производительность, 180 Гкал/час.
Насосная группа каждого водогрейного котла состоит из 2-х сетевых насосов I подъема (СЭН I), 2-х сетевых насосов II подъема (СЭН II), двух насосов рециркуляции (НРЦ).
Сетевые насосы I ступени предназначены для подачи воды из трубопроводов обратной сетевой воды из города на сетевые подогреватели, расположенные в главном корпусе.
Сетевые насосы II ступени предназначены для подачи воды после сетевых подогревателей на водогрейные котлы или помимо них и далее в прямую тепломагистраль города.
Насосы рециркуляции предназначены для обеспечения необходимого расхода сетевой воды через котел и поддержания требуемой температуры сетевой воды на входе в котел. Повышение температуры осуществляется с целью уменьшения низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева котла.
Напрямую с теплофикационной установкой ТЭЦ связана схема ее подпитки, обеспечивающая восполнение потерь сетевой воды в городских сетях, а также кратковременные аварийные подпитки.

63 Коэффициент теплофикации и определение его оптимального значения. Использование пиковых водогрейных котлов.

  • •1 Стратегия развития отечественной энергетики.
  • •2 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции. Нагрузочная способность.
  • •3 Системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и пароснабжения предприятий. Их назначение. Режимы работы. Требуемые параметры тепла.
  • •2.5. Паровые системы теплоснабжения
  • •4 Выбор электрических аппаратов, изоляторов, электрических проводов по условиям рабочего (нормального) режима.
  • •5 Энергетические обследования и энергоаудит объектов теплоэнергетики и теплотехнологий: задачи, виды, нормативная база.
  • •5 Нормативно-правовая и нормативно-техническая база энергосбережения.
  • •6 Суточные и сменные графики теплопотребления. Методика определения максимальных, средних и годовых потребностей в теплоте каждым типом потребителей.
  • •7 Теплопроводность через плоские, цилиндрические, 1-слойные и многослойные стенки.
  • •7 Теплопередача через плоские и цилиндрические стенки. Термическое сопротивление теплопередачи через плоские и цилиндрические стенки. Коэффициент теплопередачи; интенсификация теплопередачи.
  • •Цилиндр стенки
  • •8 Методы определения потребностей промышленных предприятий в теплоте пара и горячей воды
  • •8 Методы регулирования отпуска теплоты из систем централизованного теплоснабжения.
  • •9Защита линий электрических сетей от токов коротких замыканий.
  • •10 Сушильные установки: назначение, устройство и принцип работы.
  • •11 Защита от атмосферного электричества сельскохозяйственных предприятий.
  • •12 Теплообменные аппараты: назначение, классификация и принцип работы.
  • •13 Классификация, свойства и характеристики теплоносителей.
  • •14 Кабельные линии, конструкции, преимущества.
  • •15 Магистральные и радиальные схемы электроснабжения сельскохозяйственных предприятий.
  • •16 Как проводится консервация котла и выполняется защита от сто­яночной коррозии?
  • •17 Проектирование проводок в производственных и общественных зданиях.
  • •18 Виды и краткая характеристика потерь энергии и ресурсов в тепловых сетях.
  • •19 Приемники электрической энергии, их основные характеристики.
  • •20 Энергосбережение в котельных.
  • •21 Вторичные энергоресурсы промпредприятий, используемые для генерации теплоты. Их количество, параметры, доля полезного использования в системах теплоснабжения.
  • •22. Выбор сечения проводниковой арматуры (проводов, кабелей и шин) в электрических сетях.
  • •24 Компрессорные машины. Назначение, область применения.
  • •26 Виды электрических сетей.
  • •27 Рабочий процесс газотурбинных установок (гту).
  • •28 Надежность электроснабжения сельских потребителей.
  • •29 Классификация газотурбинных установок.
  • •31 Паровые турбины и их классификация.
  • •32 Ректификационные установки: назначение, устройство и принцип работы.
  • •33 Назначение, роль и место тепловых двигателей и нагнетателей.
  • •34 Автоматизация и дистанционные управления – как средство повышения безопасности труда.
  • •35 Параметры состояния газа. Уравнение состояния идеального газа. Первый закон термодинамики. Основные процессы идеального газа.
  • •36 Абсорбционные установки: назначение, устройство и принцип работы.
  • •37 Различия между идеальным газом и реальными газами. Фазовые переходы. Основные процессы с водяным паром. Использование водяного пара в технике.
  • •38 Выпарные аппараты: назначение, устройство и принцип работы.
  • •39 Газовые смеси. Влажный воздух и его параметры. Изображение на h-d диаграмме процессов сушки в конвективной сушилке и кондиционирования воздуха.
  • •40 Качество электрической энергии.
  • •41 Мероприятия по снижению потерь мощности и электроэнергии.
  • •42 Равновесие капельной жидкости, движущейся прямолинейно и вращающейся вокруг вертикальной оси.
  • •3.8. Равномерное вращение сосуда с жидкостью
  • •43 Построение годового графика активной мощности.
  • •44 Теория физического подобия. Три теоремы теории подобия. Критерии гидродинамического подобия.
  • •45 Регулирование напряжения в электрических сетях.
  • •46 Виды и образование скачков уплотнений. Уравнения скачков уплотнений.
  • •47 Общие принципы энергосбережения в зданиях и сооружениях.
  • •1 Бытовое энергосбережение
  • •2 Структура расхода тепловой и электрической энергии зданиями
  • •3 Тепловая изоляция зданий и сооружений
  • •4 Совершенствование теплоснабжения. Тепловая изоляция трубопроводов.
  • •5 Изоляционные характеристики остекления и стеклопакеты
  • •48 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. В чем состоит геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.
  • •49 Учет энергоресурсов: принципы и требования, предъявляемые к приборам учета тепловой и электрической энергии.
  • •50 Поясните основные характеристики газовых потоков: число Маха, коэффициент скорости. Безразмерную скорость.
  • •51 Смесительные аппараты: назначение, устройство и принцип работы.
  • •53 Закон Фурье; коэффициент теплопроводности. Термическое сопротивление теплопроводности.
  • •54 Классификация и параметры паровых и водогрейных котельных. Принцип выбора основного и вспомогательного оборудования.
  • •55 Назначение и классификация тэц, используемых в системах теплоснабжения. Принципиальные тепловые схемы тэц.
  • •57 Теплообменные аппараты. Уравнения теплового баланса и теплопередачи; средняя разность температур между теплоносителями. Расчет прямоточных и противоточных теплообменников.
  • •12.5.Конструкторский и поверочный расчёт теплообменных аппаратов
  • •58 Методы анализа травматизма и заболеваемости. Их показатели и прогнозирование.
  • •59 Свободная и вынужденная конвекции; физические свойства жидкостей. Числа (критерии) подобия конвективного теплообмена.
  • •60 Энергетические, экологические и экономические показатели котельных.
  • •62 Требования безопасности к конструкции и эксплуатации теплотехнического оборудования.
  • •63 Коэффициент теплофикации и определение его оптимального значения. Использование пиковых водогрейных котлов.
  • •64 Назовите основные задачи обслуживания паровых и водогрейных котлов.
  • •65 Котельные — основной источник генерации теплоты в системах теплоснабжения. Производственные и отопительные котельные. Их назначение и области рационального использования.
  • •66 Требования безопасности к конструкции и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
  • •67 Изоляционные конструкции теплопроводов. Методика их теплового расчета. Определение тепловых потерь участка тепловой сети и падения температур теплоносителя по их длине.
  • •68 Технические средства безопасности, виды и защита работающих.
  • •69 Лучистый теплообмен; законы Планка, смещения Вина, Стефана-Больцмана. Степень черноты тела; закон Кирхгофа и следствие из него.
  • •70 Рекуперативные аппараты: назначение, устройство и принцип работы.

Эксплуатационные режимы работы паровых котлов

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Основной задачей эксплуатации котлов является обеспечение их дли­тельной надежной работы с максимальной экономичностью при соблюде­нии диспетчерского графика нагрузки.

График нагрузки электростанции обычно имеет ту или иную неравно­мерность. Различают суточный, недельный и сезонный графики нагрузки. Как правило, в утренние и вечерние часы суток наблюдаются пики нагруз­ки, а в ночное время происходит заметный ее спад. Существенный спад нагрузки отмечается также в нерабочие дни, особенно в их ночное время. В сезонном аспекте наибольший уровень нагрузки, как правило, отмечается в период так называемого осенне-зимнего максимума.

Таким образом, любой паровой котел может находиться в эксплуата­ции с разными тепловыми нагрузками в различные периоды времени. Если определить суммарную его паропроизводительность за все время работы в течение года и отнести к его номинальной паропроизводительности DHом, то получим условное время работы котла в течение года в номинальном режиме:

Густ = —————- , (7.1)

И ном

Где Д, п — паропроизводительность, т/ч и время работы котла, ч, с этой производительностью в течение года. Величину Густ называют временем работы котла с установленной мощностью.

Различают базовый, полупиковый и пиковый режимы работы оборудо­вания. Базовым считают режим эксплуатации преимущественно с постоян­ной нагрузкой, близкой к номинальной Dpaб = (0,8—1,0)DHOM без останова оборудования в нерабочие дни при времени тусг — 6 500-7 500 ч в течение года (при календарном времени тгод = 8 700 ч). В таком режиме работают блоки АЭС и блоки ТЭС большой мощности (АГбл = 500-800 МВт). Полупи­ковый режим характеризуется более широким диапазоном рабочих нагрузок £)раб — (0, 5-1,0) Д, ом с остановом части оборудования в резерв в ночное

? Котельные установки время и на все нерабочие дни. В этом случае туст = 3 500-5 ООО ч. В этом режиме работают в основном блоки ТЭС с Nбл ^ 300 МВт. При пико­вом режиме оборудование эксплуатируется только во время максимальных электрических и тепловых нагрузок, при этом туст = 1 500-2 000 ч. В этом режиме работают ГТУ и ПГУ, а также энергоблоки малых мощностей ста­рых выпусков.

Частые остановы паровых котлов и последующие пуски в работу ведут к снижению надежности отдельных его элементов за счет кратковременных превышений допустимых напряжений в условиях резкопеременного темпе­ратурного режима и давлений.

В качестве интегрального показателя надежности работы котла в тече­ние года используют коэффициент готовности

(Траб+^реО

‘год

Где Граб — время работы котла с нагрузкой, ч; тре3 — время нахождения в резерве, ч.

Значение времени траб + трез можно выразить другим способом:

Траб Трез ~ 7″год 7″пл. р 7″отк* (7.3)

Здесь тпл. р — время проведения планового ремонта (капитального, среднего или текущего), тпл. р = 250-450 ч и до 720″ч в капитальном ремонте; т0ТК — время вынужденных остановов для ликвидации причин отказа работы обо­рудования котла, в том числе аварийные остановы, ч. Время т0ТК является основным показателем надежности работы котла, ограничивающим значе­ние коэффициента готовности Кг. Статистика фиксирует, что наибольшее время отказов имеет место в первые 2-4 года после пуска новой серии кот­ла, особенно на твердом топливе (до 14%тгод), затем т0Тк заметно снижается (до 3%тГОд и менее). Коэффициент готовности блоков ТЭС 200-800 МВт составляет Кг = 0,8-0,88.

Кроме показателей надежности и времени использования установлен­ной мощности, основной эксплуатационной характеристикой котла является его КПД (см. § 6.2).

Режим работы котла на любой из нагрузок с незначительными откло­нениями параметров пара в течение длительного времени называют ста­ционарным. Режимы, характеризующиеся изменениями нагрузки, а также отклонениями параметров пара в результате внутренних или внешних воз­мущений, называют нестационарными. Внешними называют возмущения режима вследствие изменения одного или нескольких выходных парамет­ров работающего блока (таких как электрическая нагрузка турбогенератора, давление пара в паропроводе, температура питательной воды). Внутренни­ми являются изменения рабочего режима котла, направленные на ликвида­цию внешних отклонений (изменения расхода воды в котел, расхода топлива и воздуха в горелки).

Рис. 7.1. Режимная карта барабанного парового котла.

Эксплуатация котла ведется на основе режимной карты (см. рис. 7.1), которая составляется по результатам эксплуатационных (балансовых) испы­таний, целью которых является установление оптимальных условий работы топки, определение оптимального избытка воздуха и тонкости размола пы­ли при разных нагрузках, максимально допустимой и минимальной устой­чивой нагрузки котла, тепловых потерь при работе котла. Режимная карта является обязательным руководством для дежурного персонала при эксплу­атации котла на различных режимах. Кроме основных характеристик, пока­занных на рис. 7.1, в режимной карте указываются нагрузка электродвигате­лей дутьевых вентиляторов и дымососов, воздушное сопротивление возду­хоподогревателя, характеризующее расход воздуха на горелки, температура горячего воздуха, газов в поворотной камере котла и ряд других показателей.

С развитием мощности паровых котлов, усложнением схем число кон­тролируемых факторов растет, поддержание оптимального режима стано­вится все более сложной задачей, поэтому управление режимом работы передается на электронные управляющие системы.

Работа котла при переменных нагрузках требует знания рабочего диа­пазона нагрузок, в котором каждый котел может работать надежно и дли­тельно с заданной экономичностью.

Расчетная номинальная нагрузка DH0M является максимальной, кото­рую может длительно нести паровой котел с заданным КПД. Превышение ее ведет к снижению КПД, росту напряжения металла, более опасному для барабана и коллекторов перегревателя, и при определенных условиях может вызвать аварийный останов котла. На основании опыта эксплуатации и ана­лиза надежности работы оборудования на пониженных нагрузках ведущие научно-исследовательские и наладочные организации страны ВТИ и ПО «Союзтехэнерго» разработали «Нормы минимальных допустимых нагрузок блоков 160-800 МВт». Поскольку ограничения рабочей нагрузки турбины практически не существует, то минимальные нагрузки блоков определяются паровым котлом.

Каждый вид котла имеет допустимую минимальную нагрузку DMин, ниже которой работать нельзя. Нижний предел допустимой устойчивой на­грузки определяется:

А) устойчивостью процесса горения топлива;

Б) надежностью работы экранных поверхностей топочной камеры.

По устойчивости горения топлива природный газ и мазут практически

Не имеют ограничений. Реакционные топлива с большим выходом лету­чих веществ при твердом шлакоудалении обеспечивают устойчивое горе­ние факела до нагрузки 40-50%ДОм> остальные топлива (антрациты, тощие угли) — до 50-60%.Dhom. При жидком шлакоудалении ограничение связано с поддержанием жидкотекучего состояния шлака. В этом случае минималь­ная нагрузка определяется температурой плавления шлаков и конструкцией камеры горения и составляет обычно 60-75%Дюм, часто с «подсветкой», то есть сжиганием в отдельных горелках небольшого количества (8-10% по тепловыделению) мазута или природного газа для гарантии против засты­вания шлаков.

Надежность работы экранных поверхностей при наличии естественной циркуляции зависит от появления застоя и опрокидывания циркуляции в от­дельных неудачных по конструкции или условиям обогрева контура трубах и по испытаниям ограничивается нагрузкой 30-40%Д, ОМ. В прямоточных паровых котлах минимальная нагрузка определяется уровнем массовой ско­рости wp = 500-600 кг/м2с, обеспечивающей допустимую температуру ме­талла поверхности в зоне ядра факела, что отвечает Дшн — 30%ДЮм- При­менением рециркуляции рабочей среды в экранах топочной камеры можно снизить Дшн до 10-15%Д, ом.

В период прохождения максимума нагрузки энергосистемы допуска­ется режим перегрузки энергоблоков примерно на 5% номинальной мощ­ности. Возможность перегрузки заложена в конструкции котла и турбины, однако экономические показатели в условиях перегрузки снижаются. Огра­ничения перегрузки парового котла связаны с ростом давления пара в бара­бане котла и пароперегревателя, ростом температуры металла поверхностей

Нагрева, а при сжигании твердого топлива — дополнительно со шлакованием поверхностей топки конвективных пакетов труб в горизонтальном газоходе котла.

І р. МПа

РЇ

……………….. 1 ……………….

1 1

Nbt МВт

Л—————— 1—————

100 , 200 300

А)

Рис. 7.2. Изменение параметров пара и экономичности блока при работе на скользя­щем давлении: а — изменение давления перед турбиной б — изменение КПД энер­гоблока; индекс «н» — при номинальной нагрузке: 1 — при скользящем давлении пара; 2-е постоянным давлением пара.

Работа парового котла на пониженных нагрузках может происходить при постоянном или переменном (скользящем) давлении перегретого пара перед турбиной (рис. 7.2, а) при сохранении номинальной температуры па­ра. В первом случае снижение нагрузки обеспечивается изменением расхода пара в турбину за счет включения дроссельного или соплового регулирова­ния, т. е. дросселированием пара перед турбиной, что связано с заметным снижением экономичности. Выгоднее держать полностью открытыми все регулирующие органы по тракту пара от котла, включая регулирующие кла­паны турбины, а уменьшение нагрузки обеспечивать снижением начального давления и расхода пара, воздействуя только на расход топлива в горелки котла.

С учетом отсутствия потерь на перераспределение пара в регулиру­ющей ступени, увеличения скорости пара в ступенях за счет роста объема пара КПД проточной части цилиндра высокого давления турбины в режиме скользящего давления при пониженных нагрузках становится выше и сни­жение экономичности блока в целом тормозится (рис. 7.2,6). Применение скользящего давления рекомендуется при нагрузках ниже 0,75-0,8iVHOM.

Сравнение режимов работы со скользящим и постоянным давлением на блоках 300 МВт показали, что при мощности блока 150 МВт выигрыш в удельном расходе топлива на блок при скользящем давлении составляет
11-13 г/кВт. ч. (3,1-3,7%). Кроме того, при таком режиме работы снижают­ся также затраты энергии на питательные насосы, повышается надежность работы поверхностей котла за счет уменьшения механических напряжений металла. Однако перевод котла на режим скользящего давления требует обязательной проверки его на устойчивость гидродинамических характе­ристик пароводяного тракта котла и исключение перегрева металла. Это особенно важно для котлов, работающих при сверхкритических давлениях, для которых работа панелей топочных экранов на докритическом давлении не всегда допустима (появление двухфазной среды, пульсации расхода по трубам).

Эксплуатация паровых котлов

1. Эксплуатация паровых котлов.

1.1 Общие вопросы эксплуатации.

Режимы работы котлов.

Под эксплуатацией паровых котлов понимается организация длительной надежной работы котлов с максимальной для них экономичностью по заданной для них экономичностью по заданной выработке пара, кг/с, или электрической мощности, кВТ ч. Самым оперативным является суточный график нагрузки, в котором, как правило, имеет место значительный пик нагрузки, особенно в осенне-зимний максимум.

Покрытие неравномерных графиков нагрузки происходит в режимам: базовом и маневровом. При базовом режиме паровой котел работает с постоянной нагрузкой, что способствует повышению его экономичности; в маневровом режиме котел работает на переменной производительности, имеет частые пуски и остановки и, естественно, пониженную экономичность.

Режимная карта.

Эксплуатация парового котла осуществляется сменным персоналом согласно режимной карте, при составлении которой ИТР использует рекомендации завода-изготовителя, данные пуска и наладки котла, данные приемных испытаний, печатные руководящие указания вышестоящих организаций, литературную информацию, накопленный опыт эксплуатации самой электростанции.

В режимной карте даются параметры пара, воды, дымовых газов и воздуха на номинальной, минимальной, максимальной и промежуточной производительности и предельные отклонения параметров. По режимной карте персонал может корректировать работу отдельных регуляторов или переходить на ручное управление.

Показатели эксплуатации.

Экономичность работы отдельных котлов и котельной в целом оценивается в первую очередь по КПД нетто, который характеризует термическое, а главное, экономическое совершенство агрегата. Обычно подсчитывают КПД нетто при номинальной и средней за интересующий период нагрузке. Надежность котлов оценивается рядом коэффициентов.

Так, hр –коэффициент рабочего времени при ti-продолжительности рабочей компании котла, час, за календарный период tк показывает приближение его рабочего использования к 100 %:

hр=å ti/tк, (1)

Для мощных агрегатов достигает 70-90%.

Другой показатель коэффициент готовности к эксплуатации hг за время пребывания его в работе ti и резерве tр :

hг =(ti+tр)/ /tк.

Для мощных агрегатов составляет 79-93%.

Среднегодовая нагрузка котла является показателем надежности.

Можно записать средний коэффициент нагрузки котла.

Часто при сравнениях применяется коэффициент использования мощности котла, который показывает, какую долю максимально возможной выработки пара составляет фактическая выработка за данный отрезок времени.

Часто вместо коэффициента использования мощности пользуются показателем числа часов использования установленной мощности, под которым имеют ввиду то астрономическое число часов, в течение которого котел, работая с полной нагрузкой выработал бы тоже самое суммарное количество пара, что и при работе с переменной нагрузкой:

1.2 Распределение нагрузки

между параллельно работающим котлами.

Одно из первых мест среди вопросов экономии топлива является экономия за счет оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими котлами. Правильно распределить нагрузку между котлами, так чтобы это отвечало минимальному расходу топлива задача далеко не легкая. Вообще нагрузку можно распределить, исходя из таких принципов: пропорционально номинальной производительности котлов; в соответствии с их КПД; по принципу относительных приростов расхода топлива.

Принцип относительных приростов наиболее верно отвечает требованиям максимальной экономии топлива на выработку пара.

Относительным приростом расхода топлива для данного значения нагрузки называют первую производную расхода топлива от нагрузки (рис.1), что тоже тангенс угла на тепловой характеристике:

Относительный прирост расхода топлива нельзя смешивать с абсолютным расходом топлива на выработку пара.

Согласно относительному приросту задача сводится к получению необходимого количества пара при минимальном расходе топлива. Оптимальное распределение нагрузки между параллельно работающим котлами соответствует равенству относительных приростов расхода топлива по всем работающим агрегатам.

Однако, несмотря на теоретические выгоды, присущие регулированию нагрузки котлов, методом равенства относительных приростов на практике не нашел широкого применения по ряду причин: во-первых, регулируется не котел, а энергоблок в целом со своими особыми характеристиками, во-вторых, на ТЭС стараются устанавливать котлы одного, максимум двух типов, в третьих, работают они при полной или близкой к ней нагрузке, когда вообще исчезает необходимость в подобном регулировании.

1.3 Состояние паровых котлов в эксплуатации.

В ремонт котел как правило, останавливают по предварительному плану, причем различают ремонты текущие, проводимые примерно1-2 раза в год, продолжительностью каждый 4-12 дней, и ремонты капитальные (1 в 2-3 года продолжительностью 20-40 дней). В капитальные ремонты выполняют промывки котлов, реконструкцию элементов, смену поверхностей нагрева и другие работы. При текущем ремонте выполняют смену быстро изнашивающихся деталей и элементов, ревизию арматуры, чистку поверхностей нагрева.

Водогрейные котлы

Водогрейные котлы назначение

Промышленные водогрейные котлы предназначены для нагрева воды и отопления жилых и промышленных помещений, подготовки горячей воды и обеспечения вентиляции заданий, установки в блочно модульных котельных.

Промышленные водогрейные котлы различаются по

  • Мощности
  • Температуре воды
  • Топливу

Мощность котлов, температура нагрева воды и ГОСТ

Мощность Температура нагреава воды Назначение ГОСТ
От 100 кВт и до 4 МВт До 95 С° и до 115 С° Промышленные водогрейные котлы, предназначенные для отопления зданий и сооружений ГОСТ 30735-2001 Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью от 0.1 до 4.0 МВт. Общие технические условия

Мощность котла подбирается исходя из требуемого отапливаемого объема и региона, в котором находится отапливаемый объект. Калькулятор подбора мощности водогрейного котла по ссылке.

Конструкции водогрейных котлов для сжигания различных видов топлива

В зависимости от вида сжигаемого топлива различаются конструкции котлов. Наиболее распространенные виды топлива для котлов:

  • Каменный и бурый уголь
  • Дрова
  • Газ низкого и среднего давления
  • Дизель
  • Мазут
  • Отработанное масло
  • Сжиженный газ
  • Торф
  • Цепу и опилки

Водогрейные котлы угольные

Угольные котлы бывают трех типов ручные, полумеханические и механические.

Котел с ручной топкой Ручные водогрейные котлы имеют ограничение по мощности – до 0.8 МВт на каменном угле и 0.5 МВт на буром. Это ограничение связано с тяжестью работы при загрузке топлива в топочную камеру вручную.

Однако очень часто, владельцы котельных пренебрегают этим условием и приобретают котлы с ручными топками мощностью 1,5 и 2 МВт. Конструкции таких котлов рассчитаны таким образом, что они легко выходят на мощность при загрузке нужного объема угля в топочную камеру.

Твердотопливный водогрейный котел с колосниковой топкой

Колосниковая топка котла Колосниковая топка является самой известной и распространенной ручной топкой для отопительных котлов.

В нижней части твердотопливного котла выкладываются чугунные колосники с отверстиями. Для горения топлива вентилятором в короб подается воздух, через отверстия в колосниках воздух поступает в топку. В нижний топочный короб через отверстия ссыпается образующиеся зола и шлак.

Твердотопливный водогрейный котел с ручной топкой ОУР

Твердотопливный водогрейный котел с ручной топкой ОУР Промышленные водогрейные котлы небольшой мощности с топкой ОУР выполняются моноблочными. Стальная топка с котлом представляет единое целое. Нижняя часть топочной камеры выполняется из труб, соединенных с трубной системой котла, по которым движется нагреваемая вода. Между трубами топки вварены полосы металла с отверстиями для подачи воздуха в слой топлива. На решетке ОУР происходит сгорание топлива. За счет движения теплоносителя и воздуха трубы топки охлаждаются. Маленькие отверстия в полосе не дают проваливаться в зольник недогоревшему топливу.

В водогрейном котле с топкой ОУР происходит равномерное распределение воздушного потока в угольный слой и отсутствует провал золы в нижний короб котла. Механический и химический недожег топлива в водогрейных котлах с ОУР меньше, чем в традиционных. Особенно эффективно применение ОУР при сжигании бурых низкокалорийных углей.

Котлы с полумеханической топкой РПК с поворотными колосниками

Котел с топкой РПК Конструкция водогрейного котла с топкой РПК позволяет облегчить ручной труд кочегара.

Топка РПК состоит из колосниковой решетки. Решетка набирается из неподвижных и поворотных колосников специальной конструкции. На неподвижных колосниках происходит процесс горения топлива, на поворотные колосники вручную сдвигается шлак. При опрокидывании колосников с помощью рычага происходит сброс шлака из топки в канал.

Из канала шлак удаляется транспортером или специальной тележкой. Ряд поворотных колосников располагается в передней, средней или задней части топки, в зависимости от расположения котла относительно канала золошлакоудаления.

Котлы на дровах

Котел на дровах Теплогенераторы на дровах устанавливаются в регионах, где цена древесного топлива ниже, чем угля, или предприятие имеет древесное топливо в виде отходов производства.

Конструкция котлов на дровах имеет отличия от угольных. Самое главное — это больший объем топочной камеры. Древесное топливо более габаритное и менее калорийное, поэтому для получения одинакового количества тепла, вам потребуется загрузить больший объем топлива.

Механические водогрейные котлы на угле выпускаются мощностью от 0.8 МВт. Конструкция механических стальных котлов всегда блочная, отдельно устанавливается топка и отдельно котельный бок. Типы топок также различны.

Водогрейные котлы с топкой ЗП РПК

Водогрейный котел с топкой ЗП РПК Конструкция механического котла состоит из трех блоков забрасывателя, топки и котельного блока. Топливо забрасывается в котел механическим забрасывателем ЗП или ПТЛ. Процесс заброса угля в топку полностью автоматизированный.

Для котла данной конструкции требуются механический транспортер топлива и шлака.

Водогрейные котлы с топкой с шурующей планкой ТШПМ

Водогрейный котел с топкой ТШПМ

Топливо загружается в бункер топки ТШПМ транспортером топливоподачи. Из бункера уголь ссыпается на блок решетку топки. Горящее топливо перемещается по блок решетке шурующей планкой.

Образующаяся зола и шлак накапливается в задней части топки ТШПМ на поворотных колосниках. При принудительном опрокидывании шлак ссыпается в канал золоудаления и транспортером перемещается за пределы котельной.

Водогрейные котлы с механической топкой ТЛПХ

Котел с механической топкой ТЛПХ Топливо загружается в бункер топки ТЛПХ механическим транспортером топливоподачи. Из бункера уголь самотеком ссыпается на чугунное колосниковое полотно. Ленточное полотно приводится в движение редуктором. По мере движения полотна, топливо на нем прогорает. При повороте полотна зола и шлак ссыпаются в канал золоудаления и транспортером перемещается за пределы котельной.

Регулировка мощности котла производится настройкой скорости движения полотна и высотой отбойной плиты в угольном ящике, чем выше отверстие, тем больше мощность.

Газовые и дизельные водогрейные котлы

Газовые и дизельные водогрейные котлы Конструкция газовых и жидкотопливных теплогенераторов состоит из двух блоков — топки и конвективной части. На фронте топки изготавливается дверка для обслуживания топочной камеры. В дверке изготавливается отверстие с креплением под горелку. Для наблюдения за топочным процессом, имеется гляделка со смотровым стеклом. Горячие газы выходят из топки вверху топочной камеры и поступают в конвективные секции. Секции конвективных пакетов устанавливаются блоком. Горячие газы из котельного блока выходят в задней части сверху.

Горелочное устройство для газовых и дизельных котлов может быть различных производителей. В случае если вы решите установить не проектную горелку, необходимо произвести проверку совместимости по длине и ширине угла раскрытия факела горелки. При набросе факела горелки на стенки топки возможно прогорание труб. Проверку делает завод изготовитель котлов.

Мазутные котлы

Мазутный котел Мазутные котлы внешне могут не отличатся от дизельных, но по соотношению поверхностей нагрева для мазута требуется их больше, соответственно при одинаковой мощности, мазутный котел будет дороже. Так же не рекомендуется сжигание газа в котле для мазута, потому что у газа точка росы ниже и в хвостовых поверхностях нагрева может начаться образование конденсата и интенсивная коррозия.

Мультитопливные промышленные котлы

Мультитопливные котлы мощностью более 100 КВт не эффективны. Каждое топливо имеет свои характеристики, и требования к конструкции. В одном котле нельзя одинаково эффективно сжигать уголь, дрова, газ, дизель и мазут. Если вы ищете такой вариант будьте внимательны, сразу определитесь какое топливо будет основное, а какое резервное и внимательно изучите технические характеристики, при работе на каждом виде топлива.

Сравнение расхода топлива и цены за 1 МВт выработанного тепла для газовых и жидкотопливных котлов

Особенности Газовые Дизельные Мазутные
КПД,% 91 91 86
Расход топлива 117 м³/ч 110,84 литр/ч 102,6 кг/ч
Цена топлива (на 2019 г), рублей 6,27 47,73 20,5
Цена выработки 1.0 МВт тепла в час, рублей 734 5290 2103

Сравнение расхода топлива и цены за 1 МВт выработанного тепла для твердотопливных угольных и дровяных котлов

Цены на водогрейные котлы и наличие

Действующие цены на промышленные водогрейные котлы указаны на нашем сайте. Котлы мощностью до 1 МВт на твердом топливе на Котельном заводе всегда есть в наличии. Производство водогрейных котлов под заказ осуществляется в течении 10-20 дней. Выполняем доставку оборудования до объекта заказчика во все регионы России и Казахстана.

Гарантии изготовителя

На заводе изготовителе водогрейные котлы подвергаются гидравлическому испытанию давлением 0,9 МПа (9 кгс/см2).

Гарантийное обслуживание включает в себя бесплатное устранение скрытых заводских дефектов, замену деталей и узлов вышедших из строя в период гарантийного срока при условии монтажа и эксплуатации оборудования Покупателем в соответствии с его назначением, технической документацией, техническими нормами, правилами ввода в эксплуатацию и эксплуатации данного оборудования.

Срок эксплуатации котла 10 лет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *