Котлы серии "братск"
Котлы серии «Братск».
Котлы “Братск” предназначены для теплоснабжения зданий и сооружений различного назначения. Котлы работают на сортированных рядовых каменном и буром углях с размером кусков до 100 мм.
В комплект поставки котлов «Братск – М» и «Братск – 0,8» входят топки механические со шкафом управления, обеспечивающие автоматическую подачу топлива на водоохлаждаемую колосниковую решетку и сброс с решётки очаговых остатков при помощи секторного питателя и шурующей планки с электромеханическим приводом.
Поверхности нагрева котла состоят из двух пакетов чугунных секций и стальных штампованных секций, образующих свод и торцевые стенки топочной камеры.
Пакеты чугунных секций установлены на кирпичное основание. Диапазон регулирования теплопроизводительности котлов обеспечивается изменением интервала времени между цикла хода шурующей планки и объема подачи дутьевого воздуха в зоны горения топок механических. При прекращении подачи электроэнергии и отклонениях от допустимых (предельных) значений давления и температуры воды на выходе из котлов и разрежения в топочных камерах, автоматика безопасности, входящая в состав топок механических обеспечивает отключение подачи топлива и дутьевых вентиляторов и включение светозвуковой сигнализации.
В котле «Братск» с ручной топкой взамен топки механической установлены фронтовая плита с загрузочной и зольниковой дверками, чугунные колосники и дутьевой вентилятор.
Технические характеристики котлов Братск (КВм)
Наименование показателя | «Братск-0,8» (КВм-0,8К) | «Братск-М» (КВм-1,33) | «Братск» (с ручной топкой) |
Номинальная теплопроизводительность, МВт | 0,8 | 1-33 | 0,715 |
Коэффициент полезного действия, % не менее | 82 | 82 | 75 |
Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной, % | 50-100 | — | |
Вид топлива | каменный, бурый уголь | ||
Расход топлива расчетный, кг/ч не более: | 140 | 230 | 135 |
Расход воды, м3/ч, не менее | 15,3 | 25,4 | 14 |
Рабочее давление воды, МПа | 0,6 | ||
Температура воды на входе в котел,°С, не менее | 70 | ||
Температура воды на выходе из котла, °С, не более | 115 | ||
Разрежение за котлом, Па, не более | 200 | 600 | 400 |
Время растопки, ч. | 1,5 | ||
Температура уходящих газов,°С, не менее | 160 | ||
Мощность, потребляемая электрооборудованием топки, кВт | 7 | – | |
Напряжение питающей электросети, В. | 380/220 | ||
Масса без кирпичной кладки, кг, не более | 5 100 | 7 200 | 7 500 |
Срок службы котла, лет, не менее | 10 | ||
Наружный строительный объём отапливаемых зданий с расчётной температурой помещения 18°С и расчётной температурой наружного воздуха -30°С, м3 | 19 200 | 32 000 | 17 000 |
Секционные котлы малой мощности (до 1 мвт)
До настоящего времени в структуре отечественной жилищно-коммунальной и отопительно-призводственной теплоэнергетики чугунные (ГОСТ 20548-87 Энергия, Универсал, Тула) и стальные (НР-18, НИИСТУ ГОСТ 10617-83, ГОСТ 21563-82) секционные универсальные котлы малой тепловой мощности являются основными источниками, обеспечивающими потребности в теплоте. Технико-экономические показатели таких котлов находятся на относительно не высоком уровне (КПД 65-95 %). Этими котлами покрывается около 70 % тепловой нагрузки ЖКС.
Котлы изготовляются и комплектуются из отдельных секций, как правило, сборка пакетов и монтаж осуществляются непосредственно на объекте.
Для твердого топлива с 1985 г. выпускаются котлы “Братск”, “Караганда” и КВМ-0.63К (“Кировец”) с механизированными топками.
Секционные котлы по материалу из которого изготовляются секции делятся на три группы: чугунные (самые распространенные), стальные и чугунно-стальные.
Чугунные секционные котлы. Самые массовые котлы, широко эксплуатируемые и выпускаемые до настоящего времени. Начало выпуска котлов относится к концу 40-х началу 50-х годов.
Наиболее распространенными до настоящего времени секционными котлами являются – «Унивесал» – 43 %, «Энергия» и МГ-2Т – 29 %, «Тула» и «Минск»- 13 %, стальные секционные 15 %.
Котлы, как правило, предназначены для выработки воды с параметрами 95-70 °С. При установке сухопарника – вырабатывают насыщенный пар с давлением до 0,07 МПа. Конструктивные особенности чугунных секционных котлов рассмотрены на примере котлов «Универсал».
Котлы «Универсал-6» и «Универсал-6М». Собираются из двух типов секций средних и крайних (поверхность нагрева секции 1,10 м2). Котлы имеет внешнюю топку, коробчатые секции не имеют ярко выраженного вылета. Снаружи секции покрываются теплоизоляционной мастикой. Движение газов одноходовое с параллельным омыванием секций. Распределение водяных потоков организовано по параллельно работающим секциям котла.
Котлы могут оборудоваться для сжигания жидкого топлива и природного газа. При оборудовании горелками ИГК КПД может достигать 80 % и более.
Совершенствование развития секционных котлов шло по нескольким направлениям:
– интенсификация конвективного теплообмена в межсекционном пространстве;
– повышение надежности работы секций котлов.
В котлах Тула-3, Минск, Братск создано поперечное двух или трехходовое омывание секций газами, что значительно повышает энергетичность поверхностей нагрева секций этих котлов.
Котел «Минск-1» собирается из трубчатых (не коробчатых) секций, что обеспечивает более высокую прочность, имеет многоходовое движение газов не только поперек котла, но и вдоль пакета секций (рис. 3.1).
В котле установлены шайбовые устройства, создающие последовательное движение воды по пакету секций, обеспечивая надежность их работы.
Аэродинамическое сопротивление котла при сжигании твердого топлива при многоходовом движении газов до 100 Па (для типоразмера 40 м2), то же при сжигании газа и мазута – 80-90 Па. Гидравлическое сопротивление – 4,6-8 кПа. При работе котла на грохоченом каменном угле КПД котла достигает 67-69 %, на газовом топливе, при оборудовании современными ГУ КПД может превышать 82 %.
Механизированный котлоагрегат «Универсал-6М» с топкой «шурующая планка» (рис. 3.2). Топка имеет следующие особенности: привод «шурующей планки» и угольный бункер расположены сзади котла, что освобождает место перед его фронтом для удобства эксплуатации: предусмотрена возможность ее работы с двумя типами приводов (гидравлическим или электромеханическим). Планка топки НИИ сантехники в поперечном сечении представляет собой треугольник с углами наклона верхней грани 35 и 18°. За счет такой формы планки весь слой топлива постепенно перемещается вперед, а часть горящего кокса, расположенного на решетке, захватывается крутой гранью и подается под вновь поступающее на решетку топливо, что создает так называемое неограниченное зажигание нижнего слоя.
Рис. 3.1. Чугунный секционный котел “Минск-1”: а – поперечный разрез; б – продольный разрез: 1 – колосниковая решетка; 2 – секция; 3– межсекционное (межтрубное) пространство; 4 – лючок для прочистки; 5 – горизонтальные перегородки; 6 – поворотная газовая камера; 7 – поворотная регулирующая заслонка (шибер); 8 – мастичная теплоизоляция
Топка рассчитана на сжигание сортированных каменных углей с размером куска 50-25 и 25-13 мм, а также бурых углей с тепловым напряжением зеркала горения порядка 1,15 МВт/м2 (1×106 ккал/(м2.ч).
При сжигании сортированного каменного угля марки СС Кузнецкого бассейна КПД топки составляет 95%. В ней возможно также сжигание рядовых углей с максимальным размером кусков 100-75 мм и содержанием мелочи размером до 6 мм не более 60 %. Несложная схема автоматики, основными элементами которой являются реле времени, магнитные пускатели и концевые выключатели, обеспечивает поддержание заданного теплового режима работы топки без обслуживающего персонала.
«Шурующая планка» охлаждается водой, включенной в циркуляционный контур котла. Дутье под колосниковую решетку осуществляется по трем зонам. Для снижения тепловых потерь с химической и механической неполнотой сгорания в топке предусмотрено острое дутье. Топка предназначена для работы как с чугунными, так и со стальными водогрейными котлами тепловой мощностью 1,16-1,70 МВт.
Чугунно-стальные универсальные котлы типа «Братск», «Кировец» – одно из направлений повышения надежности работы и повышения металлоэнергетичности котлов (см. рис. 3.3).
Из стали выполняют, как правило, поверхности нагрева, находящиеся в высокотемпературной зоне (в топке) – топочные экраны; конвективная часть, которая наиболее подвержена низкотемпературной коррозии, изготавливается из чугунных секций. Защитный газоплотный кожух изготавливается из листовой стали, каркас – из стальных профилей.
В котлах применены трубчатые чугунные секции. Продукты сгорания поперечно омывают пучки секций. Многоходовая схема движения газов увеличивает скорость омывания, чем повышает КПД на 6-7 % . Однако при этом требуется установка дымососа.
Стальные секционные универсальные котлы. В среднем КПД универсальных чугунных отопительных котлов на 3-8 % ниже, чем у стальных: на жидком топливе не менее 76 %, на газовом – 80 % и выше. Изменение тепловой мощности от 50 до 110 %, срок службы 10 лет.
Стальные секционные отопительные котлы практически полностью копируют секции и компоновку чугунных котлов. Широкое распространение получили котлы типа НИИСТУ-5 и HP-18.
НР-18 состоит из трубных секций, соединенных между собой коллекторами диаметром 108 мм. Секции изготавливаются из труб диаметром 89 мм (рис. 3.4). Поверхность нагрева одной секции 1,67 м2, масса 48,4 кг. Трубы, обращенные в топку, образуют боковые экраны А, конвективную поверхность образуют две трубы Б. Перегородка 5 отделяет топку от конвективного газохода. Продукты сгорания из топки, огибая перегородку, продольно омывают трубы конвективной части.
Рис. 3.3. Чугунно-стальной секционный котел “Братск” (продольный разрез котла): 1 – цоколь; 2 – металлический кожух с теплоизоляцией; 3 – чугунная секция: 4– стальная потолочная секция; 5 – задняя секция; 6 – патрубок подвода воды; 7 – отводящий газоход котла; 8 – задняя стенка топки; 9 – колосниковая решетка; 10 – загрузочная дверка; 11 – рукоятка механизма опрокидывания колосника; 12 – зольниковая дверка
Котел имеет невысокие экономические показатели: во-первых, из-за продольного омывания газами конвективных труб; во-вторых, из-за наличия перегородки, которая уменьшает конвективную поверхность секции; в-третьих, из-за низкой скорости газов. Незначительная модернизация секций котла дает возможность повышать его КПД и единичную тепловую мощность.
На 3.4. показаны секции чугунного котла и стального НР-18, а также элементы реконструкции движения газов рис. 3.4.в.
Рис. 3.4. Трубчатые секции: а – чугунная секция котла «Кировец»: б – стальная секция котла HP-18; в — реконструированная стальная секция: 1- секция; 2 – верхний коллектор; 3 – нижний коллектор; 4 – сборный газоход; 5 – перегородка; 6 – стальные приварные ребра; 7 – выходное окно в хвостовой части топки; 8 – верхний горизонтальный газоход с движением газов от хвостовой к фронтальной части котла; 9 – горизонтальные перемычки; 10 – нижний газоход; 11 – поворотная газовая камера: 12 – лючки для прочистки; А – трубы радиационной поверхности; Б – трубы конвективной поверхности
Специализированные секционные котлы типа «Факел» и «Братск» выпускается с 1980 г. на базе котла «ГАЗ-900», предназначен для систем отопления с нагревом воды до 115 °С и давлением до 0,07 МПа. Имеет заводское блочное изготовление, комплектуется горелочным блоком и блоком автоматики КСУ-1-Г-2 (вместо АМКО-К-1). При сжигании газа комплектуется ГУ типа Л1-Н, при сжигании жидкого (печного) топлива – форсункой ФМ-27. Топка имеет каплевидную форму (рис. 3.5).
Уходящие газы по конвективным каналам 5, имеющим завихрители 7, поступают в сборный газоход 2 и через металлический патрубок направляются в боров.
Рис. 3.5. Чугунный специализированный секционный котел «Факел»: 1 – верхнее ниппельное отверстие; 2–сборные газоходы: 3 – топочная камера, 4 – стяжные болты; 5 – конвективные каналы; 6 – ребра секций; 7 – завихрители газового потока; 8 – дополнительные стяжные болты: 9 – зольники для удаления золы
Разрежение в топке 5-15 Па, аэродинамическое сопротивление котла до 400 Па, что требует установки дымососа; гидравлическое сопротивление при расходе воды 50 м3/ч не более 30 кПа. Сложная конфигурация секций и движение газов в межреберном пространстве затрудняют чистку поверхностей нагрева, что в свою очередь увеличивает аэродинамическое сопротивление и снижает эффективность работы котла.
В настоящее время изготавливаются котлы типа Факел-Г для работы на природном газе тепловой мощностью 0,93 МВт, массой 3630 кг, КПД котла 87- 90 %.
Карагандинский завод отопительного оборудования выпускает специализированные котлы Братск-1Г (рис. 3.6, а), созданные на базе котла «Братск». Котел предназначен для использования природного газа низкого давления, оборудован автоматизированным горелочным блоком Л1-Н.
Котел состоит из блока пакетов чугунных секций с топочной камерой, расположенной над пакетами чугунных трубчатых секций (рис. 3.6, б). Топочная камера прямоугольной формы состоит из сварных стальных охлаждаемых мембранных стенок. В передней имеется отверстие для присоединения газогорелочного блока, в задней – для взрывного клапана.
Каркас котла выполнен из швеллеров, поддон котла футерован огнеупорным кирпичом. Пакеты чугунных секций скреплены с топочной камерой и каркасом вертикальными стяжными болтами. Снаружи котел закрыт теплоизолирующим декоративным кожухом со съемными панелями.
Котел оборудуется автоматикой КСУ-1-Г-2 или АМКО-К-1, управление работой производится с пульта, который представляет собой стойку с блоком управления БУРС-1 и другими приборами контроля и управления.
Обратная вода из системы теплоснабжения поступает через задний, верхний тройник в пакеты чугунных секций, двумя параллельными потоками последовательно движется по секциям со скоростью около 0,5 м/с. В передних секциях вода поступает в верхний тройник и общим потоком проходит в передней стенке топочной камеры.
Гидравлическое сопротивление котла при расходе воды 34 м3/ч, что соответствует расчетной мощности, и при перепаде температур 25 °С, 0,045 МПа. Предельно допустимое давление воды 0,6 МПа. Карбонатная жесткость воды не более 0,7 мг-экв/кг.
Рис. 3.6. Котел для сжигания газового топлива «Братск-1Г»: а – компоновка котла; б – чугунная секция котла:
1 – чугунные секции; 2 – автоматизированный горелочный блок Л1-Н; 3 – топочная камера; 4 – стяжной вертикальный болт; 5 – каркас (рама); 6 – декоративный кожух с теплоизоляцией; 7 – футеровка пода огнеупорным кирпичом
Тепловое напряжение радиационной поверхности топки 125 кВт/м2, конвективной чугунной поверхности 20 кВт/м2. Аэродинамическое сопротивление котла около 30 Па, требуемое разрежение за котлом 40 Па, что исключает необходимость применения дымососа. КПД котла при тепловой мощности 1,0 МВт – 90,3 %, при 0,4 МВт – 94 %.
§
Жаротрубно-газотрубные горизонтальные стальные котлы малой мощности.Предназначен для получения воды для систем отопления с параметрами 115-70°С. Котел РК.-1,6. В качестве топлива может использоваться ТПБ и другие виды легких жидких топлив, а также природный газ (рис. 3.7).
На котле установлена пневматическая низконапорная форсунка тепловой мощностью 2,21 МВт. Давление топлива перед форсункой 0,03 МПа, рекомендуемая кинетическая вязкость не более 6 мм2/с (~1°ВУ). КПД котла на жидком топливе 90 %.
Рис. 3.7. Стальной водогрейный жаротрубно-газотрубный котел РК-1,6: 1 – корпус котла; 2 – водоохлаждаемая крышка; 3 – дутьевой вентилятор; 4 – горелочное устройство; 5– взрывные клапаны: воздушник; 7 – лючок; 8 – газоход; 9 – жаровая труба; 10 – дымогарные трубы
Завод-изготовитель комплектует котел дутьевым вентилятором Ц10-28 с электродвигателем мощностью 13 кВт, автоматикой КСУ-1-Ж-2 завода «Старорусприбор», обеспечивающей автоматическое управление и защиту котла, а также арматурой в пределах котла и контрольно-измерительными приборами.
Парообразователь (паровой котел) Д-721. Предназначен для получения пара давлением до 0,5 кг/см2, используемого при запаривании кормов, отоплении помещений, нагрева воды. Парообразователь применяется во всех климатических зонах страны (рис. 3.8.).
Котел горизонтальный, трехходовой по газу, жаротрубно-газотрубного (дымогарного) типа. Барабан котла сварен из листовой стали, по торцам к нему приварены трубные решетки для крепления жаровой и дымогарных труб. Торцы котла закрываются крышками, образующими дымовые коробки газоходов.
Жаровая труба служит топкой, в которой установлена форсунка для сжигания ТПБ (печного бытового топлива по ТУ 38.00.150-71). Воздух, необходимый для горения, подается дутьевым, вентилятором, который смонтирован в одном блоке с механической форсункой. Привод вентилятора осуществляется от электродвигателя АОЛ2-22-2 ВМС мощностью 2,2 кВт, 2800 об/мин.
Питается котел водой центробежным вертикальным насосом типа БЦНМ-3/17, с приводом от электродвигателя, мощностью 0,4 кВт, 2800 об/мин, либо от водовода.
При подаче воды в котел с преобладающей карбадздной жесткостью она проходит через противонакипное магнитное устройство.
В качестве топлива используют смесь дизельного топлива с тракторным керосином в соотношении 1:3, тракторный керосин или ТПБ.
Рис. 3.8. Парообразователь Д-721А: 1- фурма; 2 – передняя крышки: 3 – передняя дымовая камера; 4 – передняя трубная решетка; 5 – жаровая труба; 6 – дымогарные трубы; 7 – барабан (корпус) котла; 8 – теплоизоляция; 9 – сухопарник; 10 – задняя трубная решетка; 11 – контрольная пробка; 12 – дымовая камера первого газохода; 13 – задняя трубная решетка; 14 – патрубок для отвода дымовых газов; 15 – задняя дымовая камера второго газохода: 16 – задняя крышка котла; 17 – взрывной клапан; 18 – люк
Жаротрубно-газотрубные котлы фирмы «ACV» типа «COMPACT», выпускаются 13 моделей от 74 до 1279 кВт, предназначены для сжигания газового и дизельного топлива. Относятся к жаротрубно-дымогарным горизонтальным котлам камера сгорания выполнена из стали ST37/2 в соответствии со стандартом DIN 4702, ч.1. Благодаря интенсивности теплоотвода из камеры сгорания и равномерности теплового напряжения по объему достигается значительное снижение оксидов азота.
Фронт котла выполнен в виде мощной двери, имеет керамическую изоляцию, нанесенную на слой минеральной ваты толщиной 25 мм. Вся теплоизоляция котла толщиной 125 мм выполнена из стекловаты.
КПД котла типа СА-1000, тепловой мощностью 1,163 МВт – 90,6-91,6 %, масса котла – 2100 кг, габаритные размеры, м: длина – 2,88, ширина – 1,30, высота – 1,62 (по данным фирмы-изготовителя).
Аналогичные компоновочные и технологические решения приняты в котлах «Paramat-Simplex» фирмы Viessmann и котлах типа «Omnimat».
Рис. 3.9. Газомазутный ОК фирмы Vertriebs-GmbH (Германия) «Omnimat 16 PG»: 1- горелочное устройство; 2 – дверь топочной камеры; 3 – дымогарные трубки; 4 – перепускной клапан; 5 – выход газов; 6 – встроенный экономайзер из профильных труб; 7 – жаровая труба; 8 – перепускная камера
Особенностью котла «Omnimat 16 PG» является регулируемый последовательно включенный экономайзер 6. С помощью регулирующей заслонки и перепускного клапана 4 поддерживается постоянная температура уходящих газов (110-130 °С) независимо от тепловой нагрузки котла, что обеспечивает сухой режим работы (см. рис. 3.9).
Котлы «Omnimat 16 PG» по DIN 4702 b TRD 702 или 701 имеют диапазон номинальной тепловой мощности от 800 до 8000 кВт.
Рециркуляция газов в жаровой трубе и низкое тепловое напряжение топочного объема (менее 1 МВт/м3) обеспечивают низкую эмиссию оксидов азота (по данным технической документации фирмы-производителя Vertriebs-GmbH).
Датская фирма «Danstoker» поставляет на Российский рынок жаротрубно-газотрубные горизонтальные трехходовые котлы, для сжигания газа и жидкого топлива, типа «Global», TVB с температурой нагрева до 115 °С и тепловой мощностью 1,0-20,0 МВт. КПД котлов зависит от нагрузки котла и при ее изменении от 100 до 50% КПД увеличивается с 91 до 93,5 %. Котлы оборудуются горелочными устройствами фирмы «Weishaupt». Котлы имеют низкие показатели по выбросам оксидов азота и других загрязнителей.
Американская фирма «Cleaver-Brooks» производит жаротрубно-газотрубные горизонтальные четырехходовые паровые котлы модели «СВ» тепловой мощностью от 0,49 (СВ-50) до 7,84 МВт (СВ-800). В конструкции котла Кливер-Брукс площадь сечения каждого последующего прохода уменьшается (тем самым уменьшается площадь сечения газового потока) и достигается оптимальная скорость при уменьшающемся объеме газа. На всех четырех проходах обеспечивается высокая эффективность конвективного теплообмена, что подтверждается низкой температурой уходящих газов и высоким стабильным КПД. Характер движения газов показан на рис. 3.10.
Система наддува Кливер-Брукс обеспечивает подачу в топку контролируемых объемов воздуха. Воздух подается в топку под нужным давлением с помощью дутьевого вентилятора, что позволяет работать без дымососа и высокой дымовой трубы. В котле, работающем под наддувом, воздух нагнетается в предтопочную камеру для, обеспечения постоянного давления и затем проходит через рассеиватель, для улучшения смешивания воздуха с топливом.
Рис. 3.10. Схема движения газов в котле Кливер-Брукс модели «СВ»
Котлы Кливер-Брукс имеют 470 кв. см. поверхности нагрева на один кВт мощности котла, что обеспечевается правильным соотношением поверхности нагрева и скорости газового потока.
Топка располагается гораздо ниже уровня воды на достаточное расстоянии от нижней стенки котла для обеспечения полной циркуляции и надежности и долговечности работы.
Гарантированный КПД при всех видах топлива – 90,6 %, при сжигании газа (при 100 % нагрузке) может достигать 94 %.
Фирма Кливер-Брукс разработала специальные горелочные устройства для котлов моделей «СВ». Горелка жидкого топлива с воздушным распыливаниемобеспечивает высокую степень распыливание, как дизельного топлива, так и мазута по сравнению с механическим распыливанием. При использовании мазута форсунка и трубы горелки продуваются, для устранения спекания топлива в форсунке и его застывания в трубах.
При сжигании газового топлива котлы оборудуются высокоскоростной горелкой. Комбинированная горелка позволяет переходить с одного топлива на другое для повышения эффективности или при нехватке какого-либо топлива. Перевод горелки с одного топлива на другое занимает меньше минуты. На рис. 3.11 показана схема комбинированного ГУ.
Рис. 3.11. Схема комбинированного ГУ для котлов фирмы Кливер-Брукс для моделей «СВ».
ГУ позволяют держать котел включенным при низких нагрузках, с гарантированным понижением мощности 10:1при работе на газовом топливе и 8:1 при работе на дизельном топливе. Сократить или устранить необходимость в постоянных вкл./выкл. циклах и связанных с этим износом и ремонтом. Повысить КПД за счет исключения циклов продувки воздухом.
На рис. 3.12 показан фронт котла с системой управления.
Компьютеризованный блок управления CB-AWK.
Система поддержания оптимального соотношения топлива и воздуха.
Узел регулирования жидкого топлива. Убирающаяся форсунка – съемная.
Система контроля и безопасности включает в себя датчик минимальной подачи воздуха, отсечные клапаны топлива, регуляторы давления и регулятор температуры мазута
Рис. 3.12. Фронт котла Кливер-Брукс модель «СВ»
ООО «Дорогобужкотломаш» (з-д №1) освоил выпуск современных жаротрубно-газотрубных котлов для газового топлива (ГОСТ 5542) серии «Vacumatic». Котлы горизонтальной компоновки, двухконтурные не требуют специальной водоподготовки, работают под наддувом в топке (230-330 Па).
Номинальная тепловая мощность котлов 630 (VT-630), 1100 (VT-1100), и 2000 (VT-2000) кВт, при этом КПД не менее 92%. Удельная масса (кг/кВт) и объем топки (м3), соответственно равны:
VT-630 – 3,22 – 0,55;
VT-1100 – 2,73 – 0,98;
VT-2000 – 2,35 – 1,53.
Параметры горячей воды 115/70 °С, гидравлическое сопротивлениекотла ~ 30 кПа. Внешний вид котла показан на рис. 3.13.
Рис. 3.13. Жаротрубно-газотрубный горизонтальный многоходовой водогрейный котел на газовом топливе производства ООО «Доргобужкотломаш» серии «Vacumatic»
Для работы на газовом и дизельном топливе разработана серия «Дорогобуж» (КВ-ГМ) тепловой мощностью от 0,05 до 2,32 МВт в газоплотном исполнении. КПД при работе на газе, не менее 93 %; при работе на дизтопливе – 91 %.
Промышленная группа «Генерация» разработала водогрейные котлы жаротрубно-газотрубного типа КСВА (ВК-22), КСВ. Устройство двухходового котла типа КСВ показано на рис. 3.14.
Котлы КСВ «Генерация» выпускаются для сжигания природного газа и дизельного топлива с номинальной тепловой мощностью от 0,1 до 0,5 МВт. КПД при сжигании газа – 92 %, при сжигании жидкого топлива – 86 %.
Рис. 3.14. Жаротрубно-газотрубный котел типа КСВ производства фирмы «Генерация»: 1 – корпус котла; 2 – топочная камера; 3 – передняя трубная доска; 4 – задняя трубная доска; 5 – взрывной клапан; 6 – конвективный газоход котла; 7 – основание; 8 – задняя крышка; 9 – наружная обечайка; 10 – подводящий патрубок обратной воды; 11 – патрубок прямой воды; 12 – передняя крышка; 13 – крепежный фланец горелки; 14 – рассеивающая пластина; 15 – горелка; 16 – слив с котла
Котел имеет реверсивную топку, в которой газы разворачиваются на 180 ° к фронту и через передний обводной газоход поступают в дымогарные трубки, представляющие конвективный газоход.
Вода подается в котел через входной патрубок в передней части корпуса. Установленная на обечайке рассеивающая пластина (14) смешивает холодную обратную воду с горячей котловой водой. Котел в составе котельной оборудуется также рециркуляционным водяным насосом, с помощью которого температуру возвращающейся в котел воды повышают как минимум до 70°С.
Гидравлическое сопротивление котла 4-19 кПа, аэродинамическое сопротивление 100-400 Па, объем топки 0,2-0,7 м3. Удельная масса котлов серии КСВ колеблется от 2,7 кг/кВт (для котла КСВ-0,1 Гн) до 2,2 кг/кВт (для котла КСВ-0,5 Гс).
Кроме перечисленных выше котлов фирма выпускает жаротрубные котлы тепловой мощностью до 8 МВт (на газовом топливе), которые относятся к водогрейным трехходовым жаротрубным котлам. Первый ход котла образован жаровой трубой и поворотной камерой. Второй и третий ход образуют дымогарные трубки конвективной части котла. Технические характеристики котлов серии КСВ «Генерация» даны в табл. 3.1.
Таблица 3.1
§
«Генерация»
Наименование показателя | КСВ-1,0 | КСВ-2,0 | КСВ-3,0 | КСВ-5,0 | КСВ-8,0 |
Номинальная тепловая мощность, МВт | 1,0 (0,86) | 2,0(1,72) | 3,0 (2,58) | 5,0 (4,3) | 8,0 (6,88) |
Коэффициент полезного действия, %, не менее | |||||
Параметры воды, °С | 70/115 | ||||
Гидравлическое сопротивление, МПа, не более | 0,01 | ||||
Аэродинамическое сопротивление, Па | |||||
Максимальное рабочее давление воды, МПа | 0,6 |
Окончание табл. 3.1
Расход топлива (природный газ), м3/ч | |||||
Расход воды, м3/ч, не менее | 19,08 | 32,40 | 52,20 | 77,60 | 115,30 |
Объем котла, м3 | 3,50 | 5,31 | 7,60 | 11,40 | 18,80 |
Поверхность нагрева котла, м2 | 37,57 | 68,69 | 96,26 | 138,74 | 216,38 |
Температура наружной поверхности кожуха (теплоизоляции), °С, не более | |||||
Тип горелочного устройства | Р-72М | Р-92М | Р-510М | Р-520М | Р-1030М |
Габаритные размеры, м, не более | 4,25×1,78×1,93 | 4,66×2,3×2,28 | 4,94×2,49x 2,65 | 5,25×3,05×2,98 | 6,02×3,0x3,40 |
Масса котла, кг, не более |
На рис. 3.15 показана схема котла КСВ серии «Генерация»
Рис. 3.15. Схема котла КСВ серии «Генерация»
Котлы поставляются в следующей комплектации: собственно котел, горелка с комплектом котловой автоматики. В котлах используются горелки, имеющие длину огневой насадки 200 мм и более.
Теплоизоляция котла – легкого типа. В качестве изоляционного материала используются плиты из минеральной ваты, выдерживающие температуру до 300-500 °С. Толщина изоляции – 100 мм. Поверх минеральной ваты котел покрывается декоративным кожухом из алюминия или оцинкованного листа толщиной 1 мм.
§
ТВГ-6,5р (КВ-Г)
Техническая характеристика котлов типа ТВГ (КВ-Г): | ||
Тепловая мощность, МВт | 4,65 | 7,55 |
Рабочее давление, МПа | 0,8-1,4 | |
Температура воды на входе / выходе, °С | 70/150 | |
Температура уходящих газов, °С | ||
Давление газа перед горелками, кПа | ||
Расход воды через котел, т/ч | 49,5 | 80,4 |
Сопротивление газового тракта, кПа | 0,75 | 0,98 |
Сопротивление воздушного короба с горелкой, кПа | 0,30 | 0,30 |
Гидравлическое сопротивление котла, кПа | ||
КПД котла брутто, % | 92,2 | 92,2 |
Температура воды на выходе 115 °С, максимальное рабочее давление 0,6 МПа (котлы ТВГ-1,5 и ТВГ-2,5). Поверхности нагрева изготавливается из труб диаметром 51х2,5 мм, которые соединяются коллекторами. За топкой расположен конвективный пакет из горизонтальных труб. Скорость воды в вертикальных экранах 0,9-1,0 м/с, а в горизонтальных конвективных пучках 1,5 м/с. В котлах ТВГ-4р и 6,5р расчетные скорости обеспечивается последовательной схемой движения воды.
Вода поступает в нижний коллектор конвективного пучка, далее в потолочный и фронтальный экраны, затем последовательно, начиная с бокового экрана, проходит три двухсветных экрана и выходит в верхнем коллекторе другого бокового экрана.
Рис. 3.16. Стальной водогрейный котел типа ТВГ-1,5, поперечный разрез: 1 – воздухораспределительная решетка; 2 – диффузионная подовая горелка; 3 – боковой экран; 4 – конвективные трубы; 5 – двухсветный экран; 6 – верхний коллектор экранов; 7 – нижний коллектор экранов; 8– верхний и нижний коллекторы конвективного пучка; 9 перепускная труба
Котел ЭР-2,5р. Предназначен для выработки горячей воды для систем отопления с температурой 115-70 °С и давлении 0,6 МПа (см. рис. 3.17).
Котел оборудуется одной газомазутной горелкой ГМГм-2,0 (или ГМГм-4). Для получения расчетной тепловой мощности 2,9 МВт специально для котла было разработано газомазутное горелочное устройство ГУ-3 с номинальной тепловой мощностью –3,5 МВт.
Топка котла экранирована трубами диаметром 51х3 мм, имеющими Г-образную форму, в результате они образуют боковой и потолочный экраны. В вертикальной части боковые экраны имеют форму овала 65х35 мм, что повышает угловой коэффициент эффективности экранов. Верхний и нижний коллекторы выполнены из труб Dн = 219 мм. Радиационная поверхность топки 11,3 м2. Конвективный пучок состоит из трех газоходов с живым сечением для прохода газов 0,39 м2, конвективная поверхность – 54,6 м2.
Рис. 3.17. Стальной водогрейный котел ЭР-2,5р: 1 – фундамент котла; 2 – обмуровка; 3 – газомазутная горелка типа ГМГ; 4 – боковой экран овальной формы; 5 – конвективные пучки; 6 – предохранительные клапаны
Аэродинамическое сопротивление котла 180 Па. КПД при работе в номинальном режиме на природном газе 87,4 %, на мазуте 84,6 %, на водомазутной эмульсии (ВМЭ) – 85,3 %. Температура газов за котлом 255-215 °С, без экономайзера (утилизатора). При установке экономайзера поверхностью нагрева 70,8 м2КПД котла увеличивается на 2,5-3,0 %. Котлы выпускались единичными партиями на экспериментальном заводе ПО «Леноблэнерго» для Ленобласти.
Однако среднеэксплуатационный КПД этого котла, как правило, меньше, что связано в первую очередь с отсутствием обдувочных устройств, а также с недостаточно высокими скоростями движения газов в конвективном пучке и чрезвычайно низкими скоростями воды в трубах. Организация последовательного движения воды повышает экономичность и надежность работы котла.
Водотрубный водогрейный котел типа КВа (ЗиО). Котлы унифицированные автоматизированные котлы, представлены типовым рядом с тепловой мощностью 1,25; 3,15; 7,56; 11,63 МВт. Предназначены для получения горячей воды с температурой 95 и 150 °С под давлением 0,7 и 1,2 МПа (не менее), используемой в системах отопления и горячего водоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных объектов. Работают котлы на природном газе и легком жидком топливе (дизельном).
Отличительная особенность котлов является:
– котлы горизонтальные с одноходовым движением газов, работают под избыточным давлением в топке;
– состоят котлы из сборочных элементов: топочного и конвективного блоков, щитов с тепловой изоляцией, газоотводящего короба и автоматизированной горелки. Сборочные элементы имеют фланцы и легко соединяются в транспортабельную моноблочную конструкцию;
– экраны топочного блока выполнены из газоплотных панелей мембранного типа;
– в конвективном блоке применены оребренные трубы увеличенного диаметра и реализованы технические решения по возможности его выема из трубной части топочного блока в случае необходимости замены;
– горелка моноблочная с комплектом средств управления и защит обеспечивает надежную и безопасную работу котла и заданные параметры воды в автоматическом режиме.
На рис. 3.18. показана схема котла типа КВа-11,63ГЛЖ, тепловой мощностью 11,63 МВт.
Температура уходящих газов при сжигании газа составляет 112-125 °С, гидравлическое сопротивление котлов от 80 (КВа-1,25Г) до 300 кПа (КВа-11,63). Аэродинамическое сопротивление от 62 (КВа-1,25) до 800 Па для котлов типа КВа-11,63. КПД котлов при работе на газе достигает 95%, на дизтопливе 92-94%. Удельная металлоемкость колеблется от 1,97 (КВа-1,25Г) до 2,41 кг/кВт для КВа-11,63ГЛЖ.
Водотрубные котлы КВ-ГМ конструкции ЦКТИ. Для отопления и горячего водоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных объектов АО НПО ЦКТИпредлагает автоматизированные водогрейные котлы КВ-ГМ тепловой мощностью от 0,63 до 23,26 МВт (рис. 3.19). Котлы могут работать на природном газе, мазуте и легком жидком топливе.
КПД котлов на природном газе превышает 92 %, на мазуте и легком жидком топливе 91 %. Низкое сопротивление газового тракта котлов позволяет отказаться от дымососа, что снижает расход электроэнергии на собственные нужды.
Котлы компактны, просты в обслуживании и ремонте, имеют широкий диапазон регулирования нагрузки и высокую эксплуатационную надежность. Рационально выбранная конструкция и размеры топочной камеры, примененная на котлах горелка обеспечивают выброс оксидов, существенно меньший по сравнению с установленным в нормах, действующих в России.
Система автоматики обеспечивает пуск котлов «от кнопки», поддержание заданной температуры воды и оптимального избытка воздуха, необходимые защиты, блокировки и аварийную сигнализацию. Низкая температура уходящих газов котлов, работающих на природном газе, в значительном числе случаев позволяет обойтись без установки за котлами утилизаторов теплоты уходящих газов.
Рис. 3.18
В объем поставки помимо котла могут быть включены:
вентилятор и система автоматики; электрический подогреватель мазута; газоимпульсная очистка (ГИО).
Рис. 3.19. Котел КВ-ГМ-1,1-95 конструкции ЦКТИ
Электроподогреватели мазута могут поставляться вместе с этими котлами, а также как отдельные изделия. Котлы могут изготавливаться с температурным графиком 70-95 °С, 70-115 °С и 70-150 °С. В табл. 3.3 приведены технико-экономические показатели котлов.
Для работы на твердом топливе выпускаются котлы тепловой мощностью 0,63, 1,1 и 2,5 МВт (рис. 3.20).
По индивидуальному заказу на базе этих котлов могут быть спроектированы котлы с топками кипящего слоя.
Таблица 3.3
§
Показатель | Тепловая мощность, МВт | |||||
0,63 | 1,10 | 2,50 | 4,56 | 7,63 | 23,26 | |
Расчетное давление, МПа | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
Температура воды, °С: | ||||||
на входе | ||||||
на выходе | ||||||
Расход воды через котел, т/ч | 21,7 | 38,0 | 86,4 | 442,4 | ||
КПД котла, %: | ||||||
на природном газе | 92,3 | 93,3 | 93,8 | 93,8 | 93,9 | 93,6 |
на мазуте | 90,9 | 92,0 | 92,3 | 92,6 | 92,7 | 92,3 |
Суммарное сопротивление газового тракта, кПа | 0,1 | 0,13 | 0,12 | 0,125 | 0,135 | 0,1 |
Габариты котла с горелкой и выходным газовым коробом, мм: | ||||||
длина | ||||||
ширина | ||||||
высота | ||||||
Масса котла, т | 2,1 | 3,2 | 4,9 | 9,5 | 11,0 | 26,0 |
Выброс оксидов азота на газе не более, мг/м3 |
Оригинальная конструкция топочных камер котлов обеспечивает низкие потери тепла в окружающую среду.
Котлы тепловой мощностью 0,63 и 1,1 МВт комплектуются топками с ручным забросом топлива на слой. КПД котлов с ручной топкой 80-81 %. Удельная металлоемкость 4,6-3,6 кг/кВт. Котел тепловой мощностью 2,5 МВт – механической топкой с цепной решеткой обратного хода с КПД до 85 %. Удельная металлоемкость котла 2,6 кг/кВт.
Рис. 3.20. Котел КВ-Р-2,5-95 конструкции ЦКТИ
На рис. 3.21 показана схема котла для работы на древесных отходах (стружка, опилки, щепа, дробленка). Максимальный размер кусков до 300 мм. Удаление золы и шлака ручное. Основные характеристики котла приводятся ниже. Котел имеет колосниковое полотно с наклонным зеркалом горения.
Древесные отходы с максимальным размером куска не более 300 мм, влажность рабочая 40 %, зольность 0,5 %, теплота сгорания 10,2 МДж (2440 ккал/кг). КПД котла 78 %, масса котла 4,0 т; топки – 7,0 т; загрузчика – 1,5 т.
Водогрейные котлы типа КВ-ГМ Дорогобужского котельного завода (ДКЗ). Компоновка унифицированных прямоточных газомазутных котлов выполнена по Г и П-образной схеме. Выпускаются котлы тепловой мощностью от 4,6 МВт до 116 МВт (от 4,0 до 100 Гкал/ч).
Рис. 3.21. Схема котла для работы на древесных отходах тепловой мощностью 1,1 МВт
Котлы теплопроизводительностью от 4 до 30 Гкал/ч имеют топочную камеру с горизонтальным потоком газов. Конфигурация топочной камеры в поперечном разрезе повторяет профиль железнодорожного габарита. Котлы различной тепловой мощности отличаются лишь глубиной топочной камеры и конвективной шахты.
Котлы мощность 4,6 и 7,5 МВт поставляются одним транспортабельным блоком, 11,6, 23,2 и 34,8 МВт -двумя транспортабельными блоками.
На рис. 3.22 показаны котлы тепловой мощностью 11,6, 23,2 и 34,8 МВт. Ширина и высота всех котлов одинакова: ширина между осями труб боковых экранов составляет 2580 мм, отметка оси верхнего коллектора топочного блока равна 7850 мм, а отметка оси верхнего коллектора конвективной шахты – 10250 мм при отметке пола обслуживания 3600 мм. Котлы отличаются глубиной топочной камеры и конвективной шахты.
Очистка конвективных поверхностей нагрева осуществляется дробью.
Топочная камера полностью экранирована трубами Æ 60х3 мм с шагом 64 мм. Экранные трубы привариваются непосредственно к камерам Æ 219х10 мм.
На фронтовой стенке котлов устанавливается одна газомазутная горелка с ротационной форсункой типа РГМГ.
В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка, образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены также из труб Æ60х3 мм, но установлены в два ряда с шагом S1 = 128 мм и S2 =182 мм. Конвективная поверхность нагрева расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенками.
Задняя и передняя стены выполнены из труб Æ 60х3 мм с шагом 64 мм. Боковые стены экранированы вертикальными трубами Æ83х3,5 мм с шагом 128 мм, которые служат стояками для труб конвективных пакетов, изготавливаемых из труб Æ 28х3 мм. U-образные ширмы расставлены таким образом, что трубы образуют шахматный пучок с шагом S1 = 64 мм и S2 = 40 мм.
Температура уходящих газов при сжигании газа колеблется от 150 до 190 °С, при сжигании мазута – 230-250 °С, аэродинамическое сопротивление котлов составляет: для КВ-ГМ-4 – 221; для КВ-ГМ-30 – 670 Па. Котлы оборудуются горелками типа РГМГ. При сжигании газа КПД при номинальной нагрузке составляет 92-94 % и при сжигании мазута – 87,0-88,4 %. Диапазон регулирования тепловой мощности от 30 до 100 % от номинальной.
При сжигании твердого топлива котлы имеют обозначение КВ-ТС, соответствующей тепловой мощности (КВ-ТС-4, .. КВ-ТС-30) и оборудуются цепными решетками обратного хода. При сжигания бурых углей для котлов КВ-ТС предусмотрена поставка воздухоподогревателей (обозначаются котлы КВ-ТСВ).
Топочная камера котла полностью экранирована трубами Æ 60х3 мм с шагом S = 64 мм. Конвективная поверхность нагрева расположена в конвективной шахте с экранированными стенками. Боковые стенки экранированы трубами Æ 83х3,5 мм , с шагом S =128 мм, и являются коллекторами для U-образных ширм, выполненных из труб Æ 28×3 мм. Ширмы расставлены таким образом, что трубы образуют пучок с шагами S1= 64 мм и S2= 40 мм. Задняя стенка конвективной шахты экранирована трубами Æ 60×3,5 мм с шагом S= 64 мм. Трубная система котла на отметке 5,14 м опирается на каркасную раму.
Рис. 3.22. Водогрейные газомазутные котлы типа КВ-ГМ-10 (КВ-ГМ-20, КВ-ГМ-30)
Котлы типа КВ-ГМ-58,2 (50 Гкал/ч); 116,3 (100 Гкал/ч) и 139,6-150 (120 Гкал/ч) предназначены для получения горячей воды давлением 2,25 МПа и температурой до 150 °С. Котлы имеют П-образную компоновку и отличаются лишь глубиной топочной камеры и конвективной шахты. Конструктивные характеристики котлов аналогичны котлам КВ-ГМ-4,6.. КВ-ГМ-34,8-150.
С целью повышения газоплотности котла экранные трубы с внешней стороны обшиты стальным листом толщиной 2 мм.
Котлы этого типа в зависимости от тепловой мощности оборудованы:
КВ-ГМ-58,2-150 – двумя газомазутными горелками РГМГ-20;
КВ-ГМ-116,3-150 – тремя газомазутными горелками РГМГ-30;
КВ-ГМ-116,3-150-2 – тремя газомазутными горелками с паромеханическими форсунками типа ПГМГ-40;
КВ-ГМ-139,6-150 четырьмя газовыми горелками ГГРУ-3500 с мазутной форсункой.
На котлах КВ-ГМ-58,2-150 и КВ-ГМ-116,3-150 горелки устанавливаются на воздушном коробе котла, который крепится на фронтовом экране котла. Каждая горелка типа РГМГ имеет вентилятор первичного воздуха.
Для горелки РГМГ-20 устанавливается вентилятор 19ЦС63, для горелки РГМГ-30 вентилятор 30ЦС85. На фронтовой стене котла КВ-ГМ-139,6-150 устанавливаются четыре горелки с шиберами и индивидуальным подводом воздуха. Рекомендуемый вентилятор – центробежный правого вращения ВДН-20, производительностью Q =162500 м3/ч. с электродвигателем ДА 304-400У-6МУ1 n = 1000 об/мин – один на все горелки. Рекомендуемый дымосос ДН-22х0,62ГМ с двигателем ДА304 450УК-8МУ1 n = 750 об/мин.
Гидравлическое сопротивление котлов 0,25-0,40 МПа, КПД при работе на газе – 93,2 %, на мазуте – 91,5 %, диапазон регулирования 20-100 % от номинальной мощности, удельная металлоемкость трубной части котла 0,99-1,06 кг/кВт, концентрация оксидов азота – 300 мг/м3, СО – 380 мг/м3 (при номинальной работе котлов).
Котлы, работающие на мазуте, оборудуются устройством газоимпульсной очистки (ГИО) для удаления наружных отложений с труб конвективной поверхности нагрева. Газоимпульсная очистка основана на сжигании газовоздушной смеси в высокотурбулентном (взрывном) режиме с определенной частотой.
Котлы имеют облегченную обмуровку и теплоизоляцию. Обмуровочные и изоляционные материалы в поставку завода не входят. Трубная часть котла поставляется заводом-изготовителем транспортабельными блоками или рассыпью.
Котлы ПТВМ-30М (КВ-ГМ-35-150) и ПТВМ-30МС. Пиковые теплофикационные газомазутные прямоточные водогрейные котлы, предназначены для установки в котельных в качестве основных источников теплоснабжения для подогрева воды до 150 °С (см. рис. 3.23). Котлы выполнены в П-образной сомкнутой компоновке поверхностей нагрева. Выпускаются котлы трех модификаций:
ПТВМ-30М-2 (топливо – природный газ) тепловой мощностью до 35 МВт;
ПТВМ-30М-4 (топливо – природный газ и мазут марки 100 ГОСТ 10585-75) тепловой мощностью до 35 МВт;
ПТВМ-30МС (топливо – природный газ и мазут марки 100 ГОСТ 10585-75 для районов с сейсмичностью 9 баллов, включительно).
Котлы широко используется при оборудовании комбинированных отопительных котельных с параметрами сетевой воды 150-70 °С. Конструктивные характеристики котлов аналогичны котлам Дорогобужского завода, рассмотренным ранее.
Котлы по согласованию с заказчиком могут оборудоваться зарубежными или отечественными горелочными устройствами соответствующей производительности.
Стандартная поставка завода: горелки МГМГ-6 в количестве 6 штук на котел, расположенными на боковых стенках.
Качество сетевой и подпиточной воды должно соответствовать ГОСТ 108.030.047-81.
Рис. 3.23. Водогрейный газомазутный котел ПТВМ-30М
(КВ-ГМ-35-150)
Обмуровка котла выполнена облегченной с креплением непосредственно к трубам. Общая толщина обмуровки приблизительно 110 мм. Котлы поставляются крупными блоками, собираемыми заводом-изготовителем.
Котлы ПТВМ-30М рассчитаны для работы с уравновешенной тягой.
Для предотвращения низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей нагрева температура обратной сетевой воды должна поддерживается на постоянной уровне за счет системы рециркуляции. При сжигании мазута – 110 °С, при сжигании газа – 70 °С.
Температура уходящих газов –180-190 °С и средний КПД в номинальном режиме – 92,2 %, при сжигании газа. При сжигании мазута Тух= 240 °С, КПД – 89,5 %. Гидравлическое сопротивление котлов – 0,25 МПа; аэродинамическое сопротивление – 2555 Па; удельная металлоемкость котлов -2,22 кг/кВт (для котлов серии МС – 2,48 кг/кВт). Концентрация в продуктах сгорания оксидов азота – 300 мг/м3; уровнь шума в зоне обслуживания, не более 80 ДБА.
Котлы типа ПТВМ-50 (ПТВМ-60; ПТВМ-100; ПТВМ-120). Пиковые теплофикационные газомазутные водогрейный котлы тепловой мощностью, соответственно ПТВМ-50 – 58,2 МВт (КВ-ГМ-58,2-150), ПТВМ-60 – 69,8 МВт (КВ-ГМ-69,8-150), ПТВМ-100 116,3 МВт (КВ-ГМ-116,3-150) и ПТВМ-120 – 139,6 МВт (КВ-ГМ-139,6-150) предназначены для использования в отопительных котельных в качестве основного источника теплоснабжения с параметрами сетевой воды 150-70 °С (см. рис. 3.24).
При работе в базовом режиме используется 4-ходовая циркуляционная схема движения воды в котлах, а в пиковом режиме могут быть переведены на 2-ходовую схему, что позволяет снизить гидравлические сопротивления котлов.
Котлы имеют башенную компоновку, и могут подключаться к групповой или индивидуальной дымовой трубе, в последнем случае обеспечивающей работу котла с естественной тягой.
Рис. 3.24. Водогрейный газомазутный котел ПТВМ-50 (КВ-ГМ-58,2-150): 1- газомазутные горелки; 2 – боковые экраны; 3, 4 – фронтовые экраны; 5 – конвективные пакеты
Топочная камера экранирована трубами Æ60х3 мм с шагом S = 64 мм. Конвективная поверхность нагрева котла КВ-ГМ-139,6-150 состоит из восьми пакетов, остальных котлов из четырех пакетов. Пакеты набираются из U-образных ширм (из труб Æ28х3 мм) с шагом S1 = 64 и S2 = 40 мм. Боковые стены конвективного газохода закрыты трубами Æ83х3,5 мм с шагом 128 мм.
Котлы типа ПТВМ-50 и ПТВМ-60 оборудованы 12 газомазутными горелками (по 6 шт. на каждой боковой стороне) и 12 индивидуальными дутьевыми вентиляторами. Котел ПТВМ-120 оборудован шестнадцатью газомазутными горелками.
Конструкция установленных горелок предусматривает периферийный подвод газа и гидравлический (механический) распыл мазута. При работе на мазуте форсунки охлаждаются сетевой водой, что позволяет не вынимать их после автоматического отключения горелок.
Обмуровка котлов выполнена облегченной, с креплением непосредственно к трубам. Общая толщина обмуровки приблизительно 110 мм. Котлы поставляются крупными блоками, собираемыми заводом-изготовителем.
В конструктивном отношении котлы аналогичны котлам ПТВМ-30М.
Средний КПД в номинальном режиме – 92,8 %, при сжигании газа. При сжигании мазута КПД – 91,1 %. Гидравлическое сопротивление котлов – 0,25 МПа; удельная металлоемкость котлов -2,47-2,11 кг/кВт (с дымовой трубой); диапазон регулирования тепловой мощности 30-100 % от номинальной. Концентрация в продуктах сгорания оксидов азота – 230-340 мг/м3; уровнь шума в зоне обслуживания, не более 80 ДБА.
§
Гидродинамика паровых котлов с естественной циркуляцией. Для обеспечения надежной работы парового котла большое значение имеет правильная организация движения воды в паровом котле, называемая циркуляцией.
Циркуляция может быть естественной и искусственной. Естественная циркуляция происходит под действием сил, обусловливаемых разностью плотностей воды на не обогреваемых участках и пароводяной смеси на подогреваемых участках теплообменных поверхностей.
Естественная циркуляция может происходить в замкнутом контуре (рис. 3.25), состоящем из двух систем вертикальных или наклонных труб, соединенных последовательно и заполненных водой. Если в этом контуре одна система труб 2 обогревается, а другая 4 нет, то вода, заполняющая контур, приходит в движение в направлении стрелок, указанных на рис. 3.25.
Рис. 3.25. Схема естественной циркуляции воды в водотрубном паровом котле: 1 – верхний барабан; 2 – обогреваемая подъемная труба; 3 – коллектор; 4 – не обогреваемая опускная труба; 5 – обмуровка котла
Причиной такого движения является интенсивное парообразование в обогреваемых трубах, расположенных в топке и конвективных пакетах, и образование пароводяной смеси с плотностью, меньшей плотности воды, находящейся в менее обогреваемых или совсем не обогреваемых опускных трубах 4. Это создает напор естественной циркуляции.
Для паровых котлов с естественной циркуляцией существует термин – кратность циркуляции, т. е. секундное отношение расхода жидкости, прошедшей через циркуляционные контуры, к паропроизводительности этих контуров, составляет: С = G/D, кг воды/кг пара. Для экранных контуров – 4-20, для конвективных пучков – 10-80.
Скорость поступления воды в обогреваемые трубы называют скоростью входа или скоростью циркуляции. При расчете естественной циркуляции используют два основных положения: равенство массовых расходов воды и парводяной смеси и сопротивления контура.
В котлах с искусственной принудительной циркуляцией (ПЦ) движение воды по испарительному контуру осуществляется специальными насосами – прямоточные котлы, при этом С =1.
При ПЦ возможно расположение ПН как вертикально, так и горизонтально. Главное преимущество котлов такого типа: возможность применения труб меньшего диаметра и отсутствие барабана.
Для расчета ПЦ используются известные уравнения гидродинамики (Дарси-Вейсбаха), как отдельных элементов котлов, так и его полного гидравлического сопротивления:
Dртр=l0×l×(w2 /2g×v) Dрм=x×(w2/2)×r (3.1)
Рекомендуемые скорости воды в трубах водогрейных котлов и паровых котлов ПЦ, м/с: в экранных трубах на подъеме – 0,6-0,8; то же на опуске – 1,2-1,6; в трубах КП на подъеме – 0,5-0,6; то же на опуске – 1,0-1,2.
Паровые двухбарабанные водотрубные котлы Е-1-9. Котлы с естественной циркуляцией (марка Е по ГОСТ 3619-82) предназначены для сжигания угля на ручной колосниковой решетке (Е-1-9Р), жидкого топлива с оборудованием ротационной форсункой типа АР-90 или РГМГ-1 (Е-1-9М) и газового топлива при оборудовании горелками типа Г-1,0-К или РГМГ-1 (Е-1-9Г).
Котлы выпускаются Монастырищинским машино-строительным заводом и ПО «Красный котельщик» в облегченной обмуровке одним моноблоком при необходимости в газоплотном исполнении. В комплект поставки входит блок водоподготовки, питательным насосом, вентилятором, дымососом, при сжигании газа и мазута – комплект автоматики. Котлы получили широкое распространение в отопительно-коммунальных, поселковых и котельных Агропрома РФ (см. рис. 3.26).
Номинальная паропроизводительность 1 т/ч с избыточным давлением 0,9 МПа. Поверхность нагрева 30 м2, при работе под наддувом, на газе – 30,6 м2. Два барабана расположены поперечно к фронту Æ 650х8 мм, коллектора Æ 159х6 мм, конвективные и экранные трубы Æ 51х2,5 мм и Æ 51х4 мм при работе под наддувом. Объемная плотность теплового потока в топке – 455 кВт/м3 (на угле) и 385 кВт/м3 (при работе на газе и мазуте). Аэродинамическое сопротивление котла – 120 Па (на угле) и 190 Па (на газе).
Рис. 3.26. Продольный разрез парового котла Е-1-9М (ПКН-2)
КПД котла при сжигании каменного угля 70-74 % и в большой степени зависит от качества поставляемых углей; при сжигании мазута 80-84 % и зависит от типа ГУ; при сжигании газа 85-87 %. Относительно не высокий КПД обусловлен высокой температурой уходящих газов – более 250 °С на газе и более 350 С на угле и мазуте, что говорит о необходимости установки за котлом теплоутилизатора (экономайзера).
ОАО «Белэнергомаш» производит паровые котлы аналогичной конструкции для работы на газовом, жидком и твердом топливах. Паропроизводительность котлов 1,0 т/ч (Е-1-0,9-Д), при работе на газе КПД – 90%, на мазуте -87,5, на углях – 80 %.
Котлы паропроизводительностью 1,6 (Е-1,6-0,9-Д) и 2,5 т/ч (Е-2,5-0,9-Д) имеют компоновку схожую с паровыми котлами типа ДЕ Бийского з-да (см. рис. 3.28). Котлы предназначены для сжигания газа (с КПД 90,0 %) и жидкого топлива с КПД 89,0 %. Давление вырабатывемого пара до 0,9 МПа.
Кроме того «Белэнергомаш» производит пароводогрейные котлы типа АПВ-3, которые могут работать в паровом режиме (12,0 т/ч пара), вырабатывая насыщенный пар с давлением 0,2 МПа или в водогрейном режиме. Тепловая мощность котла в водогрейном режиме – 8,12 МВт.
Котел жаротрубно-газотрубный с техходовым движением газов. При работе на природном газе КПД котла 91,5 % (паровой режим) и 93,2 % (водогрейный режим). В качестве резервного топлива используется легкое жидкое топливо.
Котлы типа ДКВР. Двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы реконструированныеполучили наибольшее распространение в отопительных, отопительно-производственных и коммунальных котельных в СССР и РФ, разработаны НПО ЦКТИ и Бийским котельным заводом (БиКЗ), относятся к универсальным котлам, в которых можно сжигать все виды топлив.
Паропроизводительность этих котлов не превышает 50 т/ч при рабочем давлении вырабатываемого (как правило) насыщенного пара до 13 изб. атм. (1,3 МПа).
Котлы начали выпускать в начале 40-х годов под маркой ДКВ, но впоследствии их изготовления и эксплуатации они подвергались изменениям и в дальнейшем выпускались под маркой ДКВР (реконструированный). При реконструкции котла в основном стремились снизить расход металла на его изготовление и несколько уменьшить его габариты: уменьшили длину топки, сократили число рядов труб в конвективном пучке и уменьшили их шаг. Типоразмеры выпускаемых котлов ДКВР приведены в прилож. 2.
Котлы типа ДКВР имеют два барабана: верхний (длинный или короткий) и нижний (только короткий, между которыми размещен коридорный пучок вертикальных гнутых труб Æ 51х2,5 мм. Трубы завальцованы или заварены в, стенки барабанов. Барабаны расположены вдоль оси котла, и при паропроизводительности котла Dк= 0,7; 1,1; 1,9 и 2,78 кг/с (2,5; 4,0; 6,5 и 10,0 т/ч) верхний барабан выполнен длиннее нижнего; в верхний барабан включены верхние концы экранных труб, барабан обогревается излучением из топки (см. рис. 3.27).
В котлах производительностью 5,56 кг/с (20 т/ч) и части конструкций производительностью на 2,78 кг/с (10 т/ч) оба барабана имеют почти одинаковую длину; экраны же имеют не только нижние, но и верхние коллекторы.
Из топки продукты сгорания поступают в камеру догорания, которая служит для снижения потерь от механической и химической неполноты сгорания, входят затем в конвективный пучок (КП), разделенный на два газохода, и омывают его трубы поперечным потоком газов. Деление КП на газоходы осуществлено перегородкой, выполненной из чугуна. Котлы поставляются: россыпью, блоками или с собранными поверхностями нагрева.
Рис. 3.27. Паровой вертикально-водотрубный котел типа ДКВР-10-13 в тяжелой обмуровке с топкой для сжигания газа и мазута
Температура газов за котлами 2,5-10 т/ч в пределах 280-340 °С в зависимости от сжигаемого топлива. Котел ДКВР-20-13 имеет температуру уходящих газов в пределах 370-415 °С. Котлы комплектуются питательными или теплофикационными чугунными водяными экономайзерами конструкции ВТИ, охлаждающие дымовые газы до 140-180 °С, что позволяет получить КПД 75-91 %.
В 80-е годы котлы были сняты с производства, но в связи с потребностями ремонта и замены существующего огромного парка этих котлов (было выпущено более 50 тыс. котлов типа ДКВР) было восстановлено производство поверхностей нагрева для них.
Газомазутные котлы типа ДЕ, разработанные А. А. Дорожковым и сотрудниками НПО ЦКТИ паропроизводительностью 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч изготавливаются БиКЗ для работы с давлением 1,4 и 2,4 МПа. Они предназначены для выработки насыщенного или слабо перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий.
На рис. 3.28 дан общий вид котла ДЕ-16-14ГМ. Топочная камера размещается сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Основные характеристики котлов даны в прилож. 2.
Для всех типоразмеров котлов диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами, равное 2750 мм, определяется условиями транспортировки блока по железной дороге.
Ширина топочной камеры всех котлов 1790 мм, средняя высота 2400 мм. От конвективного пучка топочная камера отделена газоплотной перегородкой из труб Æ51х2,5 мм, поставленных с шагом 55 мм и сваренных между собой. Концы труб обсажены до Æ38 мм.
В задней части перегородки имеется окно для входа газов в КП. Трубы Æ51х2,5 мм правого бокового экрана, покрывающего также под и потолок топочной камеры, установлены с шагом 55 мм и вводятся непосредственнов верхний и нижний барабаныи соединяются с ним на вальцовке. Трубы заднего экрана Æ51х2,5 мм не имеют обсадных концов и крепятся сваркой к верхнему и нижнему коллекторам Æ159х6 мм, соединенным не обогреваемой опускной трубой Æ76х3,5 мм. Коллекторы привариваются к верхнему и нижнему барабанам.
Рис. 3.28. Паровой газомазутный котел ДЕ-16-14ГМ: 1- манометр; 2 – паровая задвижка с приводом; 3 – предохранительный клапан; 4 – подвод питательной воды; 5 – водоуказательные стекла; 6 – газоход; 7 – взрывные клапана; 8 – газомазутная горелка ГМ-10.
На фронтовой стене топки размещены ГУ и лаз, совмещенного со взрывным клапаном. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича.
КП образован коридорно-расположенными вертикальными трубами Æ51х2,5 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный – 110 мм. Применение барабанов тех же диаметров и с тем же расстоянием между ними, что у котлов ДКВР, позволяет использовать для КП котлов ДЕ те же фасоны труб, что и для котлов ДКВР.
Котлы 4; 6,5 и 10 т/ч имеют в конвективных пучках продольные перегородки, что обеспечивает разворот газов в пучке и выход газов через заднюю стенку котла.
Котлы производительностью 16 и 25 т/ч таких перегородок не имеют. Переброс дымовых газов с фронта, к расположенному сзади экономайзеру, осуществляется газовым коробом, который размещен над топочной камерой.
Контуры боковых экранов и КП всех типоразмеров котлов (а также фронтового экрана котлов производительностью 16 и 25 т/ч) замкнуты на барабаны непосредственно, а контуры заднего экрана всех котлов и фронтового экрана котлов производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч – через промежуточные коллекторы. Концы промежуточных коллекторов каждого экрана с одной стороны подсоединены к барабанам, а с другой объединены не обогреваемой опускной трубой.
Котлы производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч не имеют ступенчатого испарения. Котлы производительностью 16 и 25 т/ч имеют двухступенчатую схему испарения с внутрибарабанным солевым отсеком.
Опускная система контура солевого отсека состоит из не обогреваемых труб Æ159х4,5 мм (две трубы у котла 16 т/ч и три трубы у котла 25 т/ч).
Опускная система первой ступени испарения состоит из последних по ходу газов рядов труб конвективного пучка.
Заводская поставка котлов осуществляется блоком, включающим верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка, опорную раму и обвязочный каркас. Обмуровка боковых стен котла выполнена натрубной толщиной 25 мм и состоит из шамотобетона по сетке и изоляционных плит общей толщиной 100 мм с креплением их также на трубах котла.
Обмуровка фронтовой и задней стен изготовлена по типу облегченной обмуровки котлов ДКВР и для котлов производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч состоит из шамотобетона толщиной 65 мм и изоляционных плит общей толщиной 100 мм. Для котлов 16,0 и 25,0 т/ч обмуровка фронтовой стены выполнена из слоя шамотобетона толщиной 100 мм и изоляционных плит толщиной 200 мм. Общая толщина обмуровки фронтовой стены 300 мм, задней стены – 265 мм.
Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи натрубная обмуровка покрывается металлической листовой обшивкой, которая приварена к обвязочному каркасу.
На котлах ДЕ-4-14ГМ; ДЕ-6,5-14ГМ, ДЕ-10-14ГМ и ДЕ-16-14ГМ установлено по одной газомазутной горелки типа ГМ; на ДЕ-25-14ГМ – ГУ с предварительной газификацией типа ГМП-16.
Котлы оборудованы стационарными обдувочными аппаратами, расположенными со стороны КП.
Температура уходящих газов за котлами достигает 350 °С и более, поэтому за котлами устанавливаются хвостовые поверхности нагрева – стандартные чугунные экономайзеры.
КПД котлов при сжигании мазута – 88-91 %; при сжигании газа – до 93 %. Аэродинамическое сопротивление от 550 до 2700 Па, тепловое напряжение топочного объема составляет – 360-620 кВт/м3.
Котлы типа ДЕ, обладая рядом преимуществ по сравнению с ДКВР (высокая заводская готовность, КПД и др.) имеют и недостатки: высокое аэродинамическое сопротивление; наличие вибрационных явлений; повышенная температура обшивки в области топки; отсутствие эффективных схем ступенчатого испарения, ведущее к сложности организации надежного водного режима.
Паровые котлы типа КЕ. Серия паровых котлов со слоевыми топками производительностью от 2,5 до 25 т/ч совместной разработки БиКЗ и НПО ЦКТИ. Котлы имеют унифицированные верхний и нижний барабаны с внутренним диаметром 1000 мм и расстоянием между ними 2750 мм, а также боковые экраны и конвективный пучок (рис. 3.29) и полностью повторяют компоновочные решения котлов ДКВР.
Топка имеет боковые экраны, фронтовой и задний экраны отсутствуют. С правой стороны задней стенки топочной камеры котлов имеется выходное окно, через которое продукты сгорания поступают в камеру догорания (КД) и далее в КП. Под КД наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру остатков топлива скатывалась на решетку.
Трубы КП установлены с шагом вдоль барабана 90 мм и поперечным шагом 110 мм. В КП разворот газов осуществляется в горизонтальной плоскости при помощи шамотной и чугунной перегородок.
Боковые экраны в области топочной камеры и ограждающих стен в КП выполнены из труб Æ51х2,5 мм с шагом 58 мм. Боковые экраны и крайние боковые ряды труб КП имеют общий нижний коллектор.
Техническая характеристика и основные конструктивные параметры этой серии котлов приведена в прилож. 2.
В котлах применены схемы одноступенчатого испарения. Питательная вода из экономайзера поступает в верхний барабан под уровень воды. В нижний барабан котловая вода опускается по задним трубам КП, передние трубы КП являются подъемными (испарительными).
Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Кроме того, котловая вода из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла, поступает в нижние коллекторы боковых экранов.
Рис. 3.29. Общий вид котлов КЕ-4-14С (КЕ-6,5-14С и КЕ-10-14С) с цепными решетками обратного хода.
Боковые стены котлов закрыты натрубной обмуровкой, состоящей из слоя шамотобетона толщиной 25 мм по сетке и нескольких слоев изоляционных плит толщиной около 100 мм. Натрубная обмуровка покрывается снаружи металлической обшивкой толщиной 2 мм, привариваемой к каркасу. Котлы поставляются одним транспортабельным блоком.
Воздух острого дутья вводится в топку через заднюю стенку соплами диаметром 20 мм. Сопла установлены на высоте 500 мм от уровня колосникового полотна. Воздух в систему возврата уноса и острого дутья подается от высоконапорного вентилятора.
Котел 2,5 т/ч комплектуется топкой с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками.
Котлы 4; 6,5 и 10 т/ч для сжигания каменных и бурых углей снабжаются пневмомеханическими забрасывателями и ленточной цепной решеткой обратного хода.
Котел КЕ-25-14С устанавливается с механической топкой ТЧЗ-2,7/5,6, состоящая из чешуйчатой цепной решетки обратного хода шириной 2,7 м с расстоянием между валами 5,6 м. Решетка снабжается двумя пневмомеханическими забрасывателями с пластинчатым питателем. Активная площадь зеркала горения равна 13,4 м2.
Полная лучевоспринимающая поверхность нагрева 92,1 м2, поверхность нагрева КП 417,8 м2. Котел 25 т/ч поставляется тремя транспортабельными блоками.
Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя поверхностью нагрева 228 м2, обеспечивающего подогрев воздуха примерно до 145 °С. За воздухоподогревателем установлен чугунный водяной экономайзер поверхностью нагрева 646 м2.
Решетка имеет привод с восемью ступенями регулирования скорости движения полотна в пределах 2,8-17,6 м/ч. При сжигании каменных и бурых углей ( с Q @ 22-15 МДж/кг) тепловое напряжение топочного объема колеблется от 160 до 335 кВт/м3, температура газов за котлом 300-320 °С, КПД котлов с хвостовыми поверхностями 81-83 % (меньшие значения относятся к бурым углям).
3.6. Паровые жаротрубно-газотрубные котлы с