теплофикационный, водогрейный). Однако впоследствии выяснилось, что они с успехом могут быть использованы не только на ТЭЦ в целях покрытия пиковых тепловых нагрузок, но и в качестве основного оборудования котельных, служащих источником тепла в средних и крупных системах централизованного теплоснабжения.
Внастоящее время водогрейные котлы выпускаются согласно разработанной в 1968 1969 гг. ЦКТИ Дорогобужским котельным заводом и трестом «Центроэнергомонтаж» унифицированной серии П-образных водогрейных котлов теплопроизводительностью от 4,6 до 210 МВт для сжигания мазута, газа и твердого топлива.
Из этой серии до настоящего времени освоен выпуск газомазутных водогрейных котлов типа КВ-ГМ (котел водогрейный, газомазутный) теплопроизводительностью: 4,6; 7,5; 11,6; 23; 35; 116 МВт. Из серии водогрейных котлов на твердом топливе пока освоен выпуск только котлов типа КВ-ТС (котел водогрейный на твердом топливе со слоевым сжиганием) теплопроизводительностью 4,6; 7;5; 11,6; 23 МВт. По пылеугольным водогрейным котлам типа КВ-TK (котел водогрейный на твердом топливе с камерным сжиганием) разрабатываются технические проекты.
Одновременно заводами выпускаются газомазутные водогрейные котлы старых конструкций: типов ПТВМ-100 и ПТВМ-50 башенной конструкции и ПТВМ-ЗОМ П-образной конструкции.
Башенные котлы типа ПТВМ в котельных, сжигавших мазут, устанавливать не следует, так как на этом топливе они длительно не дают номинальной теплопроизводительности и подвержены быстрым коррозионным разрушениям. Котлы типа ПТВМ-30м зарекомендовали себя как надежные, устойчиво работающие агрегаты. Имеются типовые проекты котельных с котлами ПТВМ-ЗОМ.
Всвязи с тем, что выпуск пылеугольных котлов теплопроизводительностью 58 и 116 МВт типа KВ-TK пока заводами не освоен, Барнаульский котельный завод (БКЗ) в настоящее время выпускает несерийные пылеугольные водогрейные котлы типа ЭЧМ по проекту Свердловского проектно-конструкторского бюро треста «Энергочермет». В соответствии с профилем рассматриваемых котельных уста-
новок в табл. 2.1 2.3 представлены основные технические характеристики рассматриваемых водогрейных котлов.
Основная особенность водогрейных котлов, отличающая их от паровых, состоит в том, что они не допускают образования в них пара хотя бы в виде пузырьков на внутренней поверхности труб. Обра-
21
зование пузырьков пара может привести не только к гидравлическим ударам, но и к отложению на внутренней поверхности труб солей из циркулирующей по ним воды, а следовательно, к перегреву металла и пережогу стенок труб. Для обеспечения отсутствия парообразования в трубах этих котлов необходимо соблюдение следующих требований:
1. Давление воды на выходе из водогрейного котла должно соответствовать температуре кипения воды, превышающей максимально возможную температуру воды на выходе из котла не менее чем на
10 15 °С.
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
||
Технические характеристики котлов типа КВ-ГМ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
КВ- |
КВ-ГМ- |
КВ- |
КВ-ГМ- |
КВ- |
|
КВ-ГМ- |
|
ГМ-4 |
6,5 |
ГМ-10 |
20 |
ГМ-50 |
|
100 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплопроизводительность, |
4,6(4) |
7,5(6,5) |
11,6(10) |
23,2(20) |
58 (58) |
|
116 (100) |
|
МВт(Гкал/ч) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход воды, т/ч |
49,5 |
80 |
123,5 |
247 |
618 |
|
1235 |
|
Расход топлива, м3/г, кг/ч: |
|
|
|
|
|
|
|
|
газ |
515 50 |
830 |
1290 |
2580 |
6260 |
|
12520 |
|
мазут |
0 |
800 |
1200 |
2460 |
5750 |
|
11500 |
|
Давлениесетевойводы,МПа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
расчетное |
2,45 |
2,45 |
2,45 |
2,45 |
2,45 |
|
2,45 |
|
минимальное на выходе |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,6 |
|
0,8 |
|
Температура сетевой воды, |
|
|
|
|
|
|
|
|
°С: |
|
|
|
|
|
|
|
|
на входе |
70 |
70 |
70 |
70 |
70 |
|
70 |
|
на выходе |
150 |
150 |
150 |
150 |
150 |
|
150 |
|
Поверхность нагрева, м2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
радиационная |
38,6 |
48,9 |
53,6 |
106,6 |
245 |
|
325 |
|
конвективная |
88,7 |
150,4 |
221,5 |
406,5 |
1223 |
|
2385 |
|
Температура уходящих га- |
|
|
|
|
|
|
|
|
зов,0С: |
|
|
|
|
|
|
|
|
на газе |
150 24 |
153 |
185 |
190 |
140 |
|
138 |
|
на мазуте |
5 |
245 |
230 |
242 |
180 |
|
180 |
|
КПД при номинальной на- |
|
|
|
|
|
|
|
|
грузке (брутто), % : |
|
|
|
|
|
|
|
|
на газе |
90,5 |
91,1 |
90,3 |
89,9 |
92,6 |
|
92,7 |
|
на мазуте |
86,35 |
87 |
88,9 |
87,55 |
91,1 |
|
91,3 |
|
22
Таблица 2.2
Технические характеристики котлов типа ЯВ-ТС
Наименование |
КВ-ТС-4 |
КВ-ТС-6,5 |
КВ-ТС-10 |
КВ-ТС-2 |
||
|
|
|
|
|
||
Теплопроизводитель- |
4,6(4) |
7,5 (6,5) |
11,6(10) |
23,2(20) |
||
ность, МВт (Гкал/ч) |
||||||
|
|
|
|
|||
Расход воды, т/ч |
49,5 |
80 |
123,5 |
247 |
||
|
|
|
|
|
||
Расход топлива, кг/ч, у |
|
|
|
|
||
котлов: |
|
|
|
|
|
|
минусинского |
875 |
1420 |
2160 |
4320 |
||
ирша-бородинского |
1280 |
2060 |
- |
- |
||
Давление сетевой воды |
|
|
|
|
||
МПа: |
|
|
|
|
|
|
расчетное |
|
2,45 |
2,45 |
2,45 |
2,45 |
|
минимальное |
|
|
|
|
||
на выходе |
|
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
|
Температура |
сетевой |
|
|
|
|
|
воды, °С: |
|
|
|
|
|
|
на входе |
|
70 |
70 |
70 |
70 |
|
на выходе |
|
150 |
150 |
150 |
150 |
|
Поверхность |
нагрева, |
|
|
|
|
|
м2: |
|
|
|
|
|
|
радиационная |
38,66 |
48,9 |
55,9 |
82,8 |
||
конвективная |
88,7 |
150,4 |
229 |
417 |
||
Температура |
уходящих |
|
|
|
|
|
газов, °С, у котлов: |
|
|
|
|
||
минусинского |
220 |
225 |
220 |
230 |
||
ирша-бородинского |
225 |
225 |
- |
- |
||
КПД при номинальной |
|
|
|
|
||
нагрузке (брутто), %, |
|
|
|
|
||
у котлов: |
|
|
|
|
|
|
минусинского |
81,9 |
82,8 |
80,9 |
79,1 |
||
ирша-бородинского |
81,1 |
82,1 |
- |
- |
||
|
|
|
|
|
|
|
23
Таблица 2.3
Технические характеристики котлов треста «Энергочермет»
Наименование |
ЭЧМ- |
ЭЧМ- |
ЭЧМ- |
ЭЧМ- |
|
8/11 С* |
15/20 С |
25/35ШМ |
50/70ШМ |
||
|
|||||
Теплопроизводительность |
12,7 (11) |
23,2 (20) |
40,5(3,5) |
81,2(70) |
|
(максимально длительная), |
|||||
МВт (Гкал/ч) |
|
|
|
|
|
Расход воды, т/ч |
137 |
250 |
440 |
875 |
|
Рабочее давление, МПа |
1,57 |
1,57 |
1,96 |
1,96 |
|
Температура сетевой воды, |
|
|
|
|
|
°С: |
|
|
|
|
|
на входе |
70 |
70 |
70 |
70 |
|
на выходе |
150 |
150 |
150 |
150 |
|
Поверхность нагрева, м2: |
|
|
|
|
|
экрана |
48 |
85 |
201 |
287 |
|
конвективной секции |
136 |
210 |
617 |
800 |
|
воздухоподогревателя |
280 |
760 |
1350 |
4300 |
|
Температура уходящих га- |
|
|
|
|
|
зов, °С |
200 |
210 |
200 |
220 |
|
КПД (брутто), % |
85,0** |
82,8 |
88,1 |
88,5 |
|
|
81,0 |
81,0 |
84,9 |
81,3 |
*С слоевая, ШМ – шахматно-мельничная топка; ** в числителе – при оптимальной нагрузке, в знаменателе – при максимальной.
2. Скорости воды в обогреваемых трубах водогрейных котлов не должны опускаться ниже определенного уровня, определяемого тепловыми нагрузками. Наибольшими должны поддерживаться скорости воды в трубах экранов не менее 1,0 1,2 м/с.
Следующая существенная особенность водогрейных котлов связана с тем, что в их хвостовые поверхности, выполненные из стальных труб, поступает вода низкой температуры, что приводит к опасности появления на наружной поверхности труб температур, более низких, чем соответствующая температура точки росы газов. Наиболее высокими оказываются значения температуры точки росы при сжигании природного газа или мазута с малым избытком воздуха: они составляют 56 58 °С. Поэтому в случае сжигания газа в качестве минимальной температуры воды на входе в стальные водогрейные котлы оговаривается температура 60,°С, а в случае сжигания мазута 70 °С. Между тем при подаче в водогрейные котлы воды из обратной
24
линии двухтрубных водяных тепловых сетей ее температура в течение почти всего отопительного периода существенно ниже 60 °С.
В летний период эта температура снижается до 30 35 С. Чтобы поддерживать температуру воды в обратной линии сетей на уровне 60 70 С, необходимо предварительно подогревать эту воду, используя в качестве греющей воду, уже нагретую в водогрейных котлах. Такой подогрев может осуществляться либо в специальных поверхностных теплообменниках-водоподогревателях, либо, что значительно дешевле и проще в эксплуатации, за счет смешения воды из обратной линии сетей с частью воды, уже нагретой в водогрейных котлах (рециркуляция). Однако одной только рециркуляцией нагретой в котлах воды нельзя обеспечить требуемые тепловые и гидравлические режимы котлов. Для такого обеспечения необходимо использовать, наряду с рециркуляцией, перепуск части сетевой воды в обход котлов. Это дает возможность поддерживать на выходе из котлов более высокие температуры воды, чем требуемые по графику температур подающей линии сетей, и за счет этого пропускать через котлы в течение всего отопительного сезона примерно одинаковые расходы воды.
Третья группа требований, предъявляемых водогрейными котлами, относится к свойствам питательной воды для этих котлов, которая, как правило, представляет собой смесь воды из обратной линии двухтрубных водяных сетей и подпиточной воды. Следует отметить, что качество сетевой воды в обратных линиях сетей может заметно отличаться от качества подпиточной воды, главным образом за счет попадания в нее продуктов внутренней коррозии труб, а иногда и взвешенных частиц, ила и грязи из плохо промытых систем потребления тепла, особенно сразу после их присоединения к сетям.
Вместе с тем стальные водогрейные котлы предъявляют повышенные требования к воде как в части минимального содержания в ней кислорода не более 0,05 мг/кг, так и солей карбонатной жесткости не более 0,5 мг-экв/кг. Выполнение первого требования возможно за счет термической деаэрации всей подпиточной воды при исключении попадания кислорода в тепловые сети. Выполнение второго требования связано с умягчением подпиточной воды.
Таким образом, обязательным элементом тепловой схемы котельных со стальными водогрейными котлами являются термические деаэраторы. Чаще в водогрейных котельных, в которых выработка пара отсутствует, используются вакуум-деаэраторы. В тепловой схеме котельной с такими деаэраторами деаэрируемая вода должна предва-
25