Г л а в а п е р в а я ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНЫХ 1.1. ПАРОВЫЕ КОТЛЫ Нормативные требования. Государственный стандарт [10] устанавливает основные требования к конструкции, надежности и экономичности паровых котлов. Срок службы котла и его элементов до списания должен быть не менее, лет:
Срок службы чугунного экономайзера указан для сжигания природного газа и малосернистого мазута. При сжигании сернистого мазута срок службы должен быть не менее 8 лет. Срок службы котла между капитальными ремонтами должен быть не менее 3 лет, а средняя наработка на отказ — не менее 3500 ч. Расчетные значения КПД котлов брутто при работе их с нагрузками в пределах 70–100% номинальной при расчетных параметрах пара и температуре воздуха 30 °С на основном топливе должны быть не менее, (%):
Непрерывная продувка котлов не должна превышать 10% номинальной производительности, а потери теплоты в окружающую среду через наружные поверхности котла не должны превышать 348 Вт при температуре воздуха 25 °С. Котел, его вспомогательное оборудование и система автоматического регулирования должны обеспечить возможность регулирования производительности в диапазоне 30–100% номинальной, а также допускать кратковременную работу (не более 4 ч) с паропроизводительностью не более 110% номинальной. Котлы с рабочим давлением до 1,4 МПа номинальной производительностью до 10 т/ч должны допускать работу со снижением рабочего давления не менее чем до 0,9 МПа без уменьшения паропроизводительности и экономичности [10]. Для конкретных котлов эти показатели уточняются по заводским инструкциям. Качество питательной воды и пара определено [11]. Содержание примесей в питательной воде водотрубных котлов давлением до 1,4 МПа (14 кгс/см2) на входе в котел перед экономайзером не должно превышать следующих среднесуточных значений:
Показатели качества насыщенного и перегретого пара не должны превышать следующих среднесуточных значений:
Для котлов без
пароперегревателей влажность пара допускается до 1%. Для котельных, имеющих
систему обратных конденсатопроводов длиной до Нормативные требования к устройству и безопасной эксплуатации паровых котлов определены [1]. Эти нормы требуют, в частности, установки указателей температурного перемещения элементов котла (реперов) для котлов производительностью более 10 т/ч, определяют требования к взрывным клапанам топки и газоходов, к предохранительным клапанам, указателям уровня воды, манометрам, арматуре, приборам защиты, контроля, регулирования, питательным устройствам. По условиям безопасной работы чугунных экономайзеров конечная температура воды в них должна быть не менее чем на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в котле. Дополнительные требования к организации водно-химического режима паровых котлов определены руководящим техническим материалом [17]. Нормативные требования к газовоздушным трактам, топливоподаче, вспомогательному оборудованию котлов и котельных, водно-химическому режиму, автоматизации и защите оборудования определены нормами проектирования [5]. Эти нормы устанавливают также требования к объемно-планировочным решениям зданий котельных, их отоплению, вентиляции, электроснабжению и т. п. Обозначение котлов. В соответствии со стандартом [7] применяемые в промышленных паровых котельных котлы с естественной циркуляцией обозначаются буквой Е. Полное обозначение котла должно также включать паропроизводительность, т/ч, абсолютное давление пара, МПа (для котлов, выпущенных до введения этого стандарта, допускается указывать давление пара в килограммах на сантиметр в квадрате), и температуру пара в градусах стоградусной шкалы. При отсутствии пароперегревателей температуру пара не указывают. Для котлов, предназначенных для работы под наддувом, в обозначение добавляют букву Н. Для газомазутных котлов с обычными камерными топками тип топки не указывают. Например, Е-10-1,4 обозначает: газомазутный паровой котел с естественной циркуляцией, паропроизводительностью 10 т/ч, предназначен для производства насыщенного пара при абсолютном давлении 1,4 МПа. Все котлы должны обозначаться в соответствии с изложенными выше требованиями стандарта, и заводское обозначение котла (ДЕ, ДКВр, ГМ и т. п.) указывают обычно как дополнительное к стандартному. Котлы типа ДКВр (типоразмеры 2,5; 4; 6,5 и 10). Эти котлы в течение многих лет выпускались Бийским котельным заводом и были основным типом промышленных паровых котлов. В настоящее время большинство действующих котельных оборудовано этими котлами. Котлы двухбарабанные, с
развитым котельным пучком, трубы которого (диаметр Все котлы имеют боковые
экраны из труб диаметром 51 × Во многих котельных котлы типа ДКВр эксплуатируются не при расчетном для котла давлении пара, а при давлении, при котором пар должен поступать потребителям — обычно 0,6 — 0,8 МПа, а при подаче пара на бойлеры без обвода их по воде иногда и значительно ниже. Известны даже случаи работы котлов ДКВр при давлении ниже атмосферного — под вакуумом. При понижении давления пара котлы могут работать достаточно надежно и экономично, но при этом заметно ухудшается качество пара (наблюдается унос котловой воды с паром). Особенно это характерно для котлов ДКВр-10. Для многих котельных, пар от которых используется для подогрева воды и других сред в теплообменниках, ухудшение качества пара может не иметь решающего значения, но в этих случаях отмечается зарастание солями паровой арматуры, неустойчивый уровень воды в водоуказательных стеклах, а иногда и гидравлические удары в паропроводах. При наличии пароперегревателей ухудшение качества пара недопустимо из-за отложения солей в трубках, что ведет к их пережогу. При снижении давления в котле снижается температура насыщенного пара, а температура воды на выходе из чугунных экономайзеров должна быть на 20 °С ниже температуры насыщения. Кроме того, при снижении давления и, как следствие, снижении температуры среды в трубах котла при сжигании сернистого мазута возможно выпадение на трубах сернокислотной росы и интенсивная наружная коррозия труб и барабанов. По этим причинам минимально допустимое абсолютное давление пара для котлов типа ДКВр без пароперегревателей установлено 0,7 МПа (6 кгс/см2 по манометру). При повышенных нагрузках целесообразно работать с давлением пара, близким к номинальному, особенно для котлов ДКВр-10, у которых водный режим при повышенных нагрузках недостаточно устойчив. Котел ДКВр-20. Этот котел изготовлялся по условиям
блочной поставки с укороченным барабаном. Трубы топочных экранов вварены в
коллекторы, причем для повышения надежности циркуляции (особенно при
растопках) верхние и нижние коллекторы экранов связаны между собой также
дополнительными необогреваемыми трубами диаметром 51 × Для этого котла снижение давления пара при нагрузках, близких к номинальным, недопустимо. Обеспечить его надежную работу при нагрузках 25 — 28 т/ч, как первоначально предусматривалось при сжигании газа и мазута, оказалось практически невозможным. Эксплуатацию их с повышенными нагрузками удалось организовать только при очень малом солесодержании котловой воды — в несколько раз ниже указанных выше норм завода-изготовителя. В обычных промышленных котельных это может быть достигнуто либо при использовании исходной воды с очень низкой минерализацией (например, для условий Ленинграда, где вода р. Невы имеет жесткость около 0,5 мг-экв/кг), либо при практически полном возврате конденсата. Котел ДКВр-20 снят с производства. Расчетные показатели котлов
типа ДКВр, необходимые для оценки результатов испытаний, приведены в табл. Котлы типа ДЕ. Котлы двухбарабанные, длина обоих барабанов равна длине котла. Между барабанами по всей их длине расположен конвективный пучок, топочная камера размещена сбоку. Топки всех котлов полностью экранированы. Все трубы поверхностей нагрева имеют диаметр 51 мм, толщину стенки 2,5 мм. Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, выполненной из вплотную поставленных с шагом 55 мм и сваренных между собой труб диаметром 51 × 2,5 мм. При вводе в барабаны они разводятся в два ряда. Места разводки уплотняются металлическими проставками и шамотобетоном. В задней части перегородки имеется окно для входа газов в пучок. Очень плотное экранирование боковой стенки потолка и пода топочной камеры трубами с относительным шагом 1,08 позволило значительно упростить обмуровку котла, которая практически сведена к тепловой изоляции, и снизить потери теплоты в окружающую среду. Стальная обшивка позволяет обеспечить достаточную плотность ограждений. Котлы ДЕ-16 и ДЕ-25 имеют двухступенчатую схему испарения, во вторую ступень вынесена задняя часть экранов топки и конвективного пучка. Пар из второй ступени выводится в задний отсек верхнего барабана, отделенный перегородкой. Контуры второй ступени имеют необогреваемую опускную систему. Допускаемое солесодержание котловой воды первой ступени для котлов без пароперегревателя — до 3000, для котлов с пароперегревателем — до 2000, второй ступени — до 4500 мг/кг. Экономичность котлов при снижении рабочего давления, как и для котлов ДКВр, практически не снижается, но качество пара заметно ухудшается. Для котлов ДЕ-25 может отмечаться чрезмерно высокая разбежка уровней воды по отсекам испарения. Минимальное абсолютное давление пара 0,7 МПа, но при нагрузках, близких к номинальной, на таком давлении пара можно работать только при отсутствии требований к качеству пара и при отсутствии затруднений в эксплуатации по устойчивости и разбежке уровня воды по отсекам. При наладке котлов ДЕ-25 для устранения чрезмерно больших разбежек уровней воды между отсеками был увеличен диаметр водоперепускной трубы между отсеками до 100 мм, в некоторых случаях требовалось улучшить теплоизоляцию задних опускных труб. Следует отметить необходимость точного изготовления горелочной фурмы, особые требования к плотности газовой перегородки между топкой и котельным пучком и т. п. Расчетные показатели котлов типа ДЕ приведены в табл. 1.2. Котел ГМ-50-14 выпускается с 1965 г. и нашел широкое применение в промышленных котельных. Котел П-образной компоновки, в опускном газоходе размещен пароперегреватель из труб диаметром 32 × 3 мм; в случае вы- _____________ 1 Здесь и далее расчетные характеристики оборудования приведены по [27 и 46] Таблица 1.1 Расчетные показатели котлов типа ДКВр
__________ 1 При установке горелок типа ГМГ Таблица 1.2. Расчетные показатели котлов типа ДЕ
работки насыщенного пара — только подсушивающая петля. Ниже пароперегревателя в опускном газоходе установлен трубчатый воздухоподогреватель из труб диаметром 40 × 1,6 мм. Чугунный экономайзер вынесен в отдельный (третий) газоход. Топка экранирована трубами диаметром 60 × 3 мм с шагом 70 мм. В горизонтальном верхнем газоходе размещен котельный пучок из труб диаметром 60 × 3 мм. Под топки экранирован. Котел выпускается в двух вариантах. Основной вариант — котел с двумя барабанами, между которыми расположен котельный пучок, и с двумя ступенями испарения. Вторая ступень — с выносными циклонами. По торцам барабаны соединены двумя рядами необогреваемых опускных труб диаметром 133 мм. В центре котельного пучка вдоль барабана расположен ряд обогреваемых опускных труб диаметром 219 мм. Предельно допустимое солесодержание питательной воды 480, котловой воды — чистого отсека 1000, солевого отсека 10000 мг/л. Выпускается также вариант котла с трехступенчатой схемой испарения. Второй отсек выделен по торцам барабана, третья ступень включена в выносные циклоны. Котельный пучок расположен между барабаном и тремя камерами диаметром 325 мм и разделен на три секции. Опускные трубы диаметрами 219 и 159 мм размещены по торцам барабана и вынесены из газохода. Допустимое солесодержание питательной воды по этому варианту 350 мг/кг. Для оценки результатов испытаний котла можно использовать следующие расчетные показатели:
Паровые котлы устаревших конструкций. До настоящего времени в некоторых котельных сохранились котлы типов ТП, СУ, СМ, ТС и т. п. Эти котлы выпускались ранее на давление пара 2–4 МПа и были оборудованы топками для сжигания твердого топлива. В настоящее время они используются, как правило, для сжигания газа и мазута и работают с давлением пара ниже 1,4 МПа. Переделка их на сжигание газа и мазута производилась по самым разнообразным методам — от установки подовых горелок с сохранением колосниковых решеток до полной реконструкции топок с установкой новых горелок. Сохранились также котлы Шухова — Берлина (ШБ-А7, ШБ-А3, ШБ-А5), которые серийно выпускались для промышленных котельных до котлов типов ДКВ и ДКВр. Эти котлы имели неэкранированные топки и в 60-х годах часто реконструировались с установкой топочных экранов. При этом достигалось заметное повышение надежности и производительности. Например, котлы ШБ-А7 после реконструкции имели номинальную производительность 12—15 т/ч (до реконструкции — 8 т/ч). Расчетные показатели устаревших котлов зависят от условий и объема реконструкции, выбора горелок, тягодутьевых машин и т. п., а также от состояния хвостовых поверхностей нагрева. Экономичность этих котлов на газе и мазуте может быть достаточно высокой, КПД до 89 — 92% Перевод паровых котлов на водогрейный режим. Распространенные в прошлом системы парового отопления на новых предприятиях сейчас не используются, а на старых — переводятся на водяное. Это связано с трудностью регулирования нагрузки парового отопления и с коррозией конденсатопроводов и их арматуры. Для получения горячей воды в паровых котельных нашли определенное применение компоновки котлов типа ДКВр с надстроенными бойлерами. Пар из котла поступал в бойлер, подвешенный над котлом, а конденсат самотеком сливался в нижний барабан котла. Такая схема обеспечивала существенное упрощение оборудования котельных за счет снижения производительности деаэрационной и питательной установок, но в эксплуатации оказалась недостаточно надежной из-за интенсивной углекислотной коррозии бойлера и котла, особенно конденсатоопускных труб. Конденсат в такой установке не обрабатывается в деаэраторе и даже не аэрируется в открытых питательных баках, как в обычных котельных, что ведет к накоплению диоксида углерода в контуре. Для повышения надежности необходимо до минимума снизить поступление в контур воды извне, так как диоксид углерода образуется в котле из вносимых водой солей (карбонатов). Для этого снижали продувку котлов, оставляли только периодическую, 1 раз в месяц. Необходим также отвод газов из парового пространства бойлера, например, в деаэратор. Во многих котельных организовать надежную эксплуатацию котлов ДКВр по схеме котел — бойлер так и не удалось. Некоторое количество котлов типа ДКВр было переведено непосредственно на водогрейный режим по схеме, разработанной Уралэнергочерметом [73]. Эта схема предусматривала последовательное включение элементов котла и установку перегородок в барабане. Аналогично переводились на водогрейный режим и другие котлы, в частности котел Шухова — Берлина. Такие реконструкции позволяли использовать паровые котлы, иногда устаревшие, даже в современных котельных, поскольку при этом сохранялась экономичность и тепловая мощность котла, а требования к безопасности значительно снижались при ограничении температуры воды на выходе до 115 °С. Тем не менее при переводе на водогрейный режим во избежание аварий необходимо принимать меры по надежному охлаждению водой поверхностей нагрева, в частности по снижению температурных разверок, увеличению скоростей воды и др. При переводе на водогрейный режим у котлов типа ШБ барабаны, как правило, отключались, а пучки включались последовательно. Перевод на водогрейный режим экранированного котла ШБ-А7 описан в [84]. Типовые проекты котельных с реконструируемыми котлами не разрабатывались, часто эти реконструкции выполнялись кустарно, иногда без учета необходимых требований надежности. В результате у многих котлов, переведенных на водогрейный режим, отмечалась интенсивная наружная и внутренняя коррозия поверхностей нагрева и барабанов, поскольку не предусматривались деаэрация воды и рециркуляционный подогрев воды на входе в котел. 1.2. ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ Нормативные требования. Государственный стандарт [9] устанавливает требования к типоразмерам и параметрам водогрейных котлов. Расчетное избыточное давление на входе 1,6 МПа, на выходе — не менее 1,0 МПа (10,2 кгс/см2). Недогрев воды до кипения с учетом неизбежных температурных разверок должен быть не ниже 30 °С. Гидравлическое сопротивление котла при сдаче в эксплуатацию при номинальных температуре и расходе воды должно быть не более 0,24 МПа. Для котлов с тепловой мощностью от 4,5 до 36 МВт включительно при работе на топливах с приведенным содержанием серы Sпр>0,05 %/кг/МДж (0,2 %/кг/Мкал) температура воды на выходе должна быть не менее 150 °С на всех нагрузках и режимах. Это требование связано с необходимостью защиты поверхностей нагрева котлов от сернокислотной коррозии. Содержащаяся в топливе сера переходит в процессе горения в SO2 и в небольшом количестве в SO3. Триоксид серы SO3 с парами воды образует серную кислоту, которая осаждается на поверхностях нагрева, имеющих температуру стенки ниже 130—140 °С, и вызывает их интенсивную коррозию, а также загрязнение частицами золы, пыли и сажи, прилипающими к жидкой пленке. Для исключения этих нежелательных явлений и необходимо поддерживать повышенную температуру воды на выходе из котла. Обозначение котла по [9] должно включать буквы, обозначающие тип котла (KB — котел водогрейный), тип топки (Г — на газе, М — на мазуте), номинальную тепловую мощность, МВт, номинальную температуру воды на выходе из котла. Дополнительно в обозначение входят буквы Н — для котлов под наддувом и С — для котлов в сейсмостойком исполнении. Например, КВ-Г-4, 65-150Н обозначает: водогрейный котел для работы на газе под наддувом, тепловой мощностью 4,65 МВт (4 Гкал/ч), с расчетной температурой воды на выходе 150 ºС. Требования к водно-химическому режиму котлов устанавливаются [15]. Качество подпиточной и сетевой воды, циркулирующей в водогрейных котлах, для тепловых сетей с закрытой системой теплоснабжения должно удовлетворять при подогреве до 150 °С следующим требованиям:
При рН>8,5 предельная карбонатная жесткость устанавливается на более низком уровне в зависимости от содержания в воде карбонатного иона. Свободный диоксид углерода должен отсутствовать или находиться в пределах, обеспечивающих рН>7. Допускается использование воды из непрерывной продувки котлов. При силикатной обработке подпиточной или сетевой воды содержание SiO2 в ней не должно превышать 30 мг/кг. Для тепловых сетей, где водогрейные котлы работают параллельно с бойлерами, имеющими латунные трубки, верхний предел рН не должен превышать 9,5. Газовые котлы типа КВ-Г. Эти котлы производительностью 4,65 и 7,55 МВт (4 и 6,5 Гкал/ч) оборудованы подовыми щелевыми горелками; воздух подводится под решетку, установленную ниже подовых горелок. Диапазон регулирования нагрузки 25–100%, расчетный коэффициент избытка воздуха 1,1. Котлы имеют два двухсветных экрана, разделяющих топку на отсеки. Топка экранирована мембранными панелями, сваренными из труб диаметром 51×4 с шагом 80 мм и проставок толщиной 4 мм. Двухсветные экраны выполнены так же. Для разделения конвективной шахты и топки крайние ширмы, обращенные в сторону топки, выполнены в виде газоплотной сварной панели приваркой проставок к змеевикам ширм. Вода подается сначала в конвективные поверхности нагрева, а затем в топочные экраны.
Газомазутные котлы типа КВ-ГМ. В соответствии с [9] эти котлы должны работать при всех нагрузках с температурой воды на выходе 150 °С на мазуте и с температурой воды на входе 70 °С и выше при сжигании газа. Котлы имеют конвективную поверхность нагрева из труб диаметром 28 × 3 мм, оборудованы дробеочисткой. При работе на мазуте котлы должны включаться по схеме прямотока — с подачей воды в радиационные поверхности экранов, а затем в конвективные поверхности нагрева. При работе котлов только на газе поверхности нагрева следует включать по противоточной схеме — с подачей воды в конвективные поверхности нагрева. Котлы производительностью 4,65 и 7,55 МВт (4 и 6,5 Гкал/ч) выполняются газоплотными, имеют горизонтальную компоновку с единым поперечным профилем. Топочная камера экранирована сварными мембранными панелями из труб диаметром 51 × 4 мм с шагом 80 мм и проставок шириной 30 и толщиной 4 мм. Котлы могут работать с уравновешенной тягой и под наддувом. Котлы производительностью 11,6; 23,2 и 34,8 МВт (10, 20 и 30 Гкал/ч) имеют горизонтальную компоновку, экранированы трубами диаметром 60 × 3 мм с шагом 64 мм. Пакеты конвективных поверхностей размещены в вертикальном газоходе с полностью экранированными стенками. Котлы предназначены для работы с уравновешенной тягой. Котлы производительностью 57,4 и 116,3 МВт (50 и 100 Гкал/ч) имеют П-образную сомкну- Таблица 1.3. Технические характеристики водогрейных котлов
____________ * По ТУ 108.912-81. ** По ТУ 108.1331-85. *** При автоматическом управлении. **** В соответствии с ТУ-108.912-81 допускается форсировка котла ПТВМ-ЗОМ при работе на мазуте и газе до 40,7 МВт (35 Гкал/ч). тую компоновку, экранированы трубами 60×3 мм с шагом 64 мм. Основные показатели котлов приведены в табл. 1.3. Котлы этого типа выполнены с рациональными компоновками и схемами включения поверхностей нагрева и работают достаточно надежно. При изменении нагрузки расход воды через котел должен оставаться постоянным, меняется только температура воды на выходе при работе на газе или на входе при работе на мазуте. Котлы типа ПТВМ (первоначальный вариант типа ТВГМ) имеют типовую конвективную поверхность нагрева из труб диаметром 28×3 мм и топки, экранированные трубами диаметром 60×3 мм с шагом 64 мм. Важнейшей особенностью котлов является наличие большого числа горелок, расположенных на боковых стенах топки. На котлах ПТВМ-50 и ПТВМ-100 на каждую горелку устанавливался индивидуальный вентилятор, а регулирование нагрузки производилось включением и выключением отдельных горелок. У котла ПТВМ-30 устанавливалось два дутьевых вентилятора, каждый из которых подавал воздух на три горелки, объединенные в общий воздушный короб. Предусматривалась также соединительная перемычка с шибером между напорными воздуховодами вентиляторов. Котлы ПТВМ-30 имеют сомкнутую П-образную компоновку, оборудованы дымососами и относительно просты в регулировке, достаточно надежны в эксплуатации, оборудуются дробеочисткой. Котлы ПТВМ-50 и ПТВМ-100 выпускались в башенной компоновке и устанавливались, как правило, в полуоткрытых котельных с индивидуальными металлическими дымовыми трубами. Для удаления отложений из конвективной части, расположенной непосредственно над топкой, предусматривалось специальное обмывочное устройство. Надежность работы башенных котлов типа ПТВМ оказалась в обычных условиях эксплуатации недостаточной — при работе на мазуте отмечались повреждения конвективных поверхностей нагрева (от обмывки), ограничения нагрузок и снижение экономичности от загрязнений, имели место аварии котлов и теплосетей при максимальных нагрузках систем теплоснабжения в случаях, когда не удавалось поддерживать необходимое давление за котлом. Таблица 1.4. Расчетные показатели башенных котлов типа ПТВМ
Расчетные характеристики котлов типа ПТВМ приведены в табл. 1.4. Котлы ПТВМ-50 и ПТВМ-100 не выпускаются, они заменены котлами типа КВ-ГМ. Котел ПТВМ-30 продолжает выпускаться. Котлы типа ТВГ выпускались в значительном количестве для относительно небольших водогрейных котельных. Поверхность нагрева их представляет собой пять экранов из вертикальных труб диаметром 51 × 2,5 мм, собранных сверху и снизу горизонтальными коллекторами, при этом два крайних - боковые экраны, а три средних — двусветные. Между экранами по всей глубине топки размещены щелевые подовые горелки для газа. Котлы оборудованы также потолочными экранами и конвективной поверхностью из труб диаметром 28 × 3 мм. Расчетные характеристики котлов типа ТВГ приведены ниже:
Котлы типа ТВГ в настоящее время на выпускаются, они заменены котлами типа КВ-Г. 1.3. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Горелки. Котлы типа ДКВр комплектовались горелками типа ГМГ. Горелки вихревые с двумя завихрителями воздуха, с центральной подачей газа. Газовые отверстия выдают газ вперед, параллельно воздушному потоку. Форсунка паромеханическая. Подогрев мазута должен обеспечить вязкость 3–4 ºВУ. Мазут должен быть профильтрован через сетку с ячейками не более 0,75×0,75 мм. Первичный воздух при работе на мазуте должен быть открыт полностью независимо от нагрузки, при работе на газе — регулируется пропорционально расходу газа. Пар на распыл мазута должен подаваться при нагрузках ниже 70% номинальной, при больших нагрузках подача пара не обязательна. Горелки допускают одновременное сжигание газа и мазута. Расчетная тепловая мощность горелок – 1/1,5; 2; 4; 5,5/7 Гкал/ч (1,16/1,74; 2,32; 4,64; 6,38/8,12 МВт). Дробные обозначения указывали производительности горелок для котлов типа ДКВр при номинальной и увеличенной до 150% нагрузке. Горелка ГМГ-1/1,5 не обеспечивала номинальной производительности, по паспорту — не более 1,35 Гкал/ч. Важнейшим недостатком горелок типа ГМГ являлось недостаточно эффективное смешение газа и воздуха, что приводило к большим значениям коэффициента избытка воздуха и большой длине факела. Для устранения этого недостатка горелки были модернизированы и к их обозначениям прибавилась буква «м» (ГМГ-1,5м; ГМГ-2м; ГМГ-4м; ГМГ-5м). В горелках ГМГм газ подается в воздушный поток и параллельно и поперечно — через дополнительные отверстия по боковой окружности. Для котлов ДКВр-20 выпускались блочные горелки ГМГБ-5,6. Три горелки устанавливались в общем воздушном коробе на фронте котла, завихрители их выполнялись из профильных лопаток. Для горелок ГМГ-5,5/7 при давлении мазута 2 МПа обеспечивается тепловая мощность 6 МВт, для достижения номинальной тепловой мощности необходимо повышение давления до 3 МПа. Основные показатели горелок котлов типа ДКВр:
Для котлов типа ПТВМ устанавливались горелки с водяным охлаждением форсунок, с периферийным подводом газа, с закруткой воздуха в регистре из плоских лопаток. Для сжигания мазута устанавливались обычные механические форсунки. Расчетное избыточное давление: газа – 20, мазута – 2, воздуха – 2 – 3 кПа. Для котлов ДЕ выпускаются горелки типа ГМ (ГМП). Для упрощения регулирования устанавливается одна горелка на котел. Горелки обозначаются по тепловой мощности, Гкал/ч. Газовая часть периферийного типа. Воздухо-направляющее устройство содержит воздушный короб, осевой завихритель с профильными лопатками и конусный стабилизатор. Небольшая часть воздуха проходит через дырчатый лист (диффузор) по оси горелки для охлаждения форсунки. В форсуночный узел помимо основной форсунки входит также сменная форсунка, установленная под углом к оси горелки. Сменная форсунка включается на короткое время, необходимое для чистки или замены. Горелки ГМ-2,5; ГМ-4,5 и ГМ-7 — вихревые, ГМ-10 — прямоточно-вихревая, часть воздуха (примерно 45%) проходит в топку незакрученной. Горелка ГМП-16 включает камеру предварительной газификации, имеет два завихрителя — осевой и тангенциальный, который установлен в камере предварительной газификации. Все горелки имеют коэффициент рабочего регулирования по тепловой мощности, равный семи, давление мазута — 2 МПа, давление газа 25 кПа, вязкость мазута 3 º УВ. Коэффициент избытка воздуха за топкой на газе 1,05, на мазуте для горелок ГМ–1,1, для горелки ГМП-16—1,05. Удельный расход пара на распыл мазута не более 0,05 кг/кг, давление пара 0,3 МПа. Аэродинамическое сопротивление горелок ГМ-2,5; ГМ-4,5; ГМ-7; ГМ-10 и ГМП-16 (вместе с камерой предварительной газификации) составляет соответственно 0,8; 0,9; 1,1; 2 и 3,5 кПа. Котлы типа КВ-ГМ комплектуются ротационными горелками типа РГМГ соответствующей тепловой мощности. Эти горелки снабжены индивидуальными вентиляторами первичного воздуха и ротационными форсунками для сжигания мазута. Горелки тепловой мощностью 4; 6,5 и 7 Гкал/ч имеют улиточный подвод воздуха, остальные — безулиточный с установкой осевых завихрителей с прямыми лопатками. При работе на газе мазутная форсунка выводится из короба и отверстие закрывается заслонкой. Коэффициент рабочего регулирования — 7, давление мазута — не более 0,2 МПа, коэффициент избытка воздуха за топкой при сжигании мазута 1,05—1,1, при сжигании газа 1,05 —1,06. Давление газа и воздуха зависит от типоразмера горелки:
При длительной работе котлов типа КВ-ГМ на мазуте выявлена недостаточная надежность горелок типа РГМГ из-за неудовлетворительной смазки подшипников, перегрева и выхода из строя приводных электродвигателей, разрыва ремней клиноременной передачи [67]. Кроме того, распыливающий стакан закоксовывается, и его необходимо очищать от нагара 1 раз в смену. По этим причинам Союзтехэнерго рекомендует замену ротационных форсунок на обычные механические или паромеханические форсунки. При этом демонтируются высоконапорные вентиляторы первичного воздуха. Хвостовые поверхности нагрева паровых котлов. Для газомазутных паровых котлов в качестве хвостовых поверхностей нагрева используют экономайзеры (обычно для подогрева питательной воды). При значительной отопительной нагрузке паровых котельных иногда используют теплофикационные экономайзеры, предназначенные для подогрева сетевой воды. Экономайзер является неотъемлемой частью котла, не отключается по воде и газам, между экономайзером и котлом (по новым проектам) запорной арматуры не устанавливают. Чугунные экономайзеры просты и надежны в эксплуатации, устойчивы против внутренней и внешней коррозии. Конструктивно выполняются из прямых чугунных труб диаметром 60 × 8 мм с квадратными ребрами 146 × 146 мм. На концах труб имеются квадратные фланцы. Трубы собираются в колонки, пространство между фланцами уплотняется путем закладки асбестового шнура в специальные канавки, имеющиеся в ребрах фланцев. Блочные чугунные экономайзеры обозначаются буквами ЭП или ЭТ (экономайзер питательный или теплофикационный); цифры обозначают число колонок и поверхность нагрева, м2. Расчетная скорость газов 6 — 8 м/с, гидравлическое сопротивление — не более 0,2 МПа, аэродинамическое сопротивление— не более 343 Па. Максимально допустимая температура газов перед экономайзером 425 °С. Для одного и того же котла поверхность нагрева теплофикационного экономайзера принимается меньшей, так как температура среды в нем ниже. Стальные экономайзеры набирают из змеевиков длиной 1820 мм, изготовленных из труб диаметром 28 × 3. Стальные экономайзеры чувствительны к внутренней и внешней коррозии, поэтому их используют, как правило, для Таблица 1.5. Основные данные тягодутьевых машин
Примечания: 1. Частота вращения синхронная. 2. Характеристики машин указаны при максимальном КПД 82 — 83% и соответствуют температуре газов для дымососов 200 ºС, для вентиляторов ВДН-8 – ВДН-12,5 температуре воздуха 30 ºС, для вентиляторов ВДН-15 и ВДН-17 20 ºС. Таблица 1.6. Комплектация паровых котлов вспомогательным оборудованием
котлов, работающих на газе. При работе на мазуте температура питательной воды на входе в стальной экономайзер должна быть не ниже 135 ºС. При этом для исключения внутренней коррозии должна быть обеспечена надежная работа деаэраторов (с барботажем) в автоматическом режиме. С другой стороны, для стальных экономайзеров нет ограничений по кипению воды. Экономайзеры обозначаются буквами БВЭС (блочный водяной экономайзер стальной), римскими цифрами указывается типоразмер, арабской цифрой — число колонок. Расчетный нагрев воды от 100 до 138 ºС, скорость газов 6,5 — 8, скорость воды 0,4—0,5 м/с. Площадь поверхности нагрева и сопротивление зависят от типоразмера:
Тягодутьевые машины. Для промышленных паровых и водогрейных котельных используют обычно дымососы и вентиляторы одностороннего всасывания серий ДН и ВДН. Их технические характеристики приведены в табл. 1.5. Номер в типоразмере соответствует диаметру рабочего колеса в дециметрах. Дымососы отличаются от вентиляторов увеличенной толщиной лопаток рабочих колес и наличием брони на образующей корпуса. Вентиляторы могут применяться в качестве дымососов на газомазутных котлах. Мощность N, кВт, потребляемая дымососом или вентилятором, определяется по формуле: 
где V – подача, м3/ч; H – полное давление, Па; η – КПД в долях единицы. До машин серий ДН и ВДН выпускались тягодутьевые машины Д и ВД, они в большом количестве эксплуатируются и в настоящее время. Таблица 1.7. Комплектация котлов типа КВ-ГМ вспомогательным оборудованием
Проверка комплектации котлов вспомогательным оборудованием. Неправильный выбор вспомогательного оборудования котлов для промышленных котельных часто является причиной их неудовлетворительной работы — ограничения нагрузок, низкой экономичности, недостаточной надежности. Рекомендуемые типоразмеры вспомогательного оборудования для котлов разных типов приведены в табл. 1.6 и 1.7. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||