Теплофикационные водогрейные котлы

Теплофикационные водогрейные котлы

Для теплоснабжения промышленных предприятий и жилищно-коммунального сектора в настоящее время одновременно с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии на ТЭЦ широко распространены теплофикационные водогрейные котлы. Для покрытия тепловых нагрузок в СССР использовались теплофикационные водогрейные котлы типов ТВГ-4Р, ТВГ-8М, ПТВМ-ЗОМ, ПТВМ-50-1, ПТВМ-100 и ПТВМ-180 мощностью соответственно 5; 9,6; 40,6; 116 и 209 МВт. При разработке водогрейных котлов в СССР были созданы теоретические основы и оригинальные конструкции, не имеющие аналогов в зарубежной технике.

Основной особенностью водогрейных котлов является работа их при постоянном расходе сетевой воды и включении непосредственно в тепловую сеть. Нагрузка котлов регулируется изменением температуры входящей и выходящей воды путем изменения форсировки топки.

Применение водогрейных котлов оправдано только в случаях, когда сами теплофикационные водогрейные котлы и котельные с ними дешевле и не менее надежны, чем паровые котлы и парогенераторы. В связи с этим современные конструкции водогрейных котлов разработаны с учетом максимальной простоты их изготовления, ремонта и эксплуатации.

Надежность и экономичность водогрейных котлов главным образом зависит от конвективных поверхностей нагрева, подвергающихся наибольшему загрязнению и коррозии, особенно при сжигании топлив с высоким содержанием серы.

Водогрейные теплофикационные водогрейные котлы большую часть отопительного сезона эксплуатируются с низкими нагрузками при низких температурах обогреваемой срезы. Кроме того, водогрейные теплофикационные водогрейные котлы останавливаются на длительный срок в летнее время. Эти особенности работы котлов способствуют наружной и внутренней коррозии поверхностей нагрева. У водогрейных котлов наблюдаются следующие виды коррозии наружных поверхностей нагрева: низкотемпературная сернокислотная, местная под неудаляющимися золовыми отложениями, низкотемпературная кислородная, стояночная.

На рис. 7-18 показан один из водогрейных котлов, изготовлявшийся с 1961 г., мощностью 58 МВт. В отопительных котельных этот котел используется как основной источник для покрытия тепловых нагрузок. Котел предназначен для нагрева сетевой воды от 70 до 150 °С.

Топочная камера котла полностью экранирована. Конвективная поверхность нагрева котла расположена непосредственно над топочной камерой. Стальная дымовая труба диаметром 2,5 м и высотой 53 м расположена над конвективной поверхностью нагрева и должна обеспечивать работу котла на естественной тяге. Такая компоновка получила название башенной.

Объем топочной камеры котла составляет 109 м³. Лучевоспринимающая поверхность нагрева экранов имеет площадь 116 м² и выполнена из труб диаметром 60x3 мм с шагом 64 мм. Котел предназначен для сжигания газа и мазута. Для этого на боковых стенах топки предусмотрена установка 12 газомазутных горелок с индивидуальными дутьевыми вентиляторами у каждой горелки. Изменение мощности котла достигается изменением числа работающих горелок при постоянном расходе сетевой воды и переменном температурном перепаде. Змеевики конвективной поверхности нагрева выполнены из труб диаметром 28x3 мм. Поверхность нагрева змеевиков составляет 1170 м³. Трубная система котла подвешена за верхние коллекторы к каркасной раме и расширяется вниз. Обмуровка котла выполнена облегченной с креплением непосредственно к экранным трубам. Поставка котла к месту монтажа осуществляется крупными блоками, собираемыми па заводе-изготовителе.

Эксплуатация котлов, имеющих башенную компоновку поверхностей нагрева, при установке большого числа горелок и обследование работы таких котлов, выполненное ЦКТИ, выявили ряд недостатков, присущих этим агрегатам. Конвективная поверхность нагрева водогрейных башенных котлов вследствие коррозии при работе на мазуте и газе выходит из строя через 3-4 года. Регулирование форсировки топки изменением числа работающих горелок при нагрузках около 70 % номинальной приводит к затягиванию мазутного факела в конвективную поверхность нагрева, вызывая химическую неполноту горения и отложения сажи па поверхности нагрева. При автоматическом регулировании отключение горелок и включение их в работу сопровождается хлопками в работе топки.

Обследования пиковых водогрейных котлов, установленных на ТЭЦ, показали, что число часов работы колеблется в широких пределах и доходит до 5100 ч в год. Температура воды на входе в котел очень редко достигала 104 °С и колебалась в пределах 57-100 °С. Температура воды при выходе редко достигала 150 °С. Среднемесячная нагрузка водогрейных котлов, работающих как в пиковом, так и в основном режиме, не имела пика в холодные месяцы.

В связи с указанными недостатками ЦКТИ совместно с Дорогобужским котельным заводом разработал новую серию теплофикационных котлов мощностью от 4,6 до 209 МВт типа КВ. Эти теплофикационные водогрейные котлы предназначены для сжигания газа, мазута и твердого топлива, В котлах новой серии достигнута высокая унификация и увеличена степень заводской готовности агрегатов.

Новая серия водогрейных котлов мощностью от 4,6 до 116 МВт с целью унификации разбита на 4 группы. К первой группе относятся теплофикационные водогрейные котлы мощностью 4,6 и 7,5 МВт. теплофикационные водогрейные котлы предназначены для сжигания газа, мазута и твердого топлива. Трубная система котлов поставляется единым блоком. Во вторую группу входят теплофикационные водогрейные котлы мощностью 11,6; 23,2 и 35 МВт, предназначенные для работы на газе, мазуте и твердом топливе. Теплофикационные водогрейные котлы предназначены для использования в качестве основного источника теплоснабжения. Они поставляются двумя законченными блоками. В третью группу унифицированных котлов вхо­дят теплофикационные водогрейные котлы мощностью 58 и 116 МВт, предназначенные для работы на газе и мазуте. Четвертую группу составляют теплофикационные водогрейные котлы этой же мощности, но предназначенные для сжигания твердого топлива. Теплофикационные водогрейные котлы мощностью 58 и 116 МВт могут использоваться в качестве основных источников теплоснабжения и пиковых для установки на ТЭЦ.

Теплофикационные водогрейные котлы всех групп имеют П-образную компоновку и полностью экранированную топочную камеру. Экран­ные поверхности нагрева выполнены из труб диаметром 60x3 мм. Обмуровка всех котлов облегченная натрубная тол­щиной около 110 мм. Все водогрейные теплофикационные водогрейные котлы, предназначенные для сжигания газа и мазута мощностью до 116 МВт, имеют ротационные газомазутные горелки типа РГМГ. теплофикационные водогрейные котлы, предназначенные для сжигания твердого топлива мощностью до 35 МВт, оборудуются слоевыми топками с пневмомеханическими забрасывателями и цепными решетками.

В качестве расчетных топлив для газомазутных котлов принят мазут с теплотой сгорания Qнp = 38 808 кДж/кг и природный газ Ставропольского месторождения (Q^н_с = 36204 кДж/м³). Слоевые теплофикационные водогрейные котлы рассчитывались на минусинском каменном угле марки Д (Qнp = 22 596 кДж/кг) и буром угле Ирша-Бородинского месторождения (Q^н_p=15 708 кДж/кг).

На рис. 7-19 показан газомазутный котел типа KB-ГМ мощностью 4,6 или 7,5 МВт. теплофикационные водогрейные котлы этого типа имеют единый профиль и отличаются только глубиной топочной камеры и конвективной шахты. В табл. 7-5 приведены основные технические данные этих котлов, предназначенных для сжигания газа, мазута и твердого топлива.

Топочная камера котлов ГМ состоит из фронтового, двух боковых и заднего экранов. Шаг между трубами фронтового и заднего экранов 85 мм, а боковых 64 мм. Трубы фронтов экрана в средней части разведаны для установки предохранительного взрывного клапана и горелки РГМГ. Трубы боквых экранов имеют Г-образную форму (рис. 7-20), что значительно уменьшает число типоразмеров труб и удешевляет их производство в заводских условиях.

В топочной камере котлов типа KB-ТС, предназначеных для сжигания твердого топлива, фронтового экрана нет, а задний имеет такую же конфигурацию, как у котлов KB-ГМ. Боковые экраны котлов со слоевыми топками выполнены наполовину из прямых, наполовину из Г- образных труб, таких я как у котлов КВ-ГМ.

Конвективная поверхность нагрева котлов, предназначена для сжигания газа, мазута и твердого топлива, представляет собой U-образные ширмы, собранные в два пакета (рис. 7-21). Стояки ширм выполнены из труб диаметром 83x3,5 мм и расположены на боковых стенах конвективной шахты. Они одновременно выполняют роль экранов. Унификация отдельных элементов мазутных и слоевых котлов значительно упростила их сборку.

На рис. 7-22 показан котел мощностью 11,6, 23,2 или 35 МВт, предназначенный для сжигания твердого топлива.

В табл. 7-6 приведены основные технические характеристики котлов указанной мощности при сжигании газа, мазута и твердого топлива. Газомазутные теплофикационные водогрейные котлы указанной мощности имеют единый профиль и отличаются друг от друга только глубиной топочной камеры и конвективной шахты. Теплофикационные водогрейные котлы независимо от мощности имеют одну газомазутную горелку типа РГМГ соответствующей теплопроизводительности.

На котлах, предназначенных для сжигания твердого топлива, применены топки с пневмомеханическими забрасывателями 2 и цепными решетками обратного хода 1. Теплофикационные водогрейные котлы КВ-ТС выпускаются без воздухоподогревателя, а в котлах КВ-ТСВ предусмотрена установка воздухоподогревателя 3, обеспечивающего подогрев воздуха до 210-250 °С. В котлах со слоевыми топками отсутствует подовый экран, имеющийся в газомазутных котлах. Конвективные поверхности нагрева всех котлов выполнены одинаково, за исключением котла КВ-ТСВ, у которого в конвективной шахте установлен один пакет.

Теплофикационные водогрейные котлы мощностью 58 и 116 МВт принципиально не отличаются от котлов KB-ГМ меньшей. В табл. 7-7 приведены основные характеристики котлов мощностью 58 и 116 МВт