ЛЕКЦИЯ 24

(продолжение лекции 23)

Водогрейные котлы, как и пиковые сетевые подогреватели, используются на ТЭЦ в качестве пиковых источников теплоты при тепловых нагрузках, превышающих обеспечиваемую отборами турбин. Из технико-экономических соображений максимальную тепловую нагрузку отборов теплофикационных турбин () выбирают из расчета покрытия 50–65% максимума отопительной нагрузки, а остальное принимают на себя пиковые источники теплоты. Водогрейные котлы устанавливаются также в районных отопительных котельных, где используются в качестве основного источника централизованного теплоснабжения при отсутствии ТЭЦ. Водогрейные котлы могут также служить в качестве резервного источника теплоты для отопления при выходе из строя теплофикационных турбин и как замыкающий источник теплоснабжения в случае привлечения ТЭЦ к покрытию пиков электрической нагрузки путем получения дополнительной мощности за счет сокращения теплофикационных отборов и увеличения пропуска пара в конденсатор.

При разработке конструкций водогрейных котлов за основу принимается температурный график систем теплоснабжения (150–70), но при теплопроизводительности выше 35 МВт (30 Гкал/ч) предусматривается возможность повышения температуры воды до 200. Температура сетевой воды на входе в котел на различных режимах обычно составляет 70–120. Во избежание низкотемпературной коррозии металла даже при малосернистом топливе температура воды на входе в пиковый водогрейный котел ограничивается значениями 56–60, что в необходимых случаях обеспечивается рециркуляцией подогретой сетевой воды. При сернистом мазуте температура на входе должна быть не менее 110.

Ввиду малого использования в течение года водогрейные котлы должны быть недорогими и по возможности простыми по конструкции. Поверхность нагрева состоит из топочных экранов и конвективного пучка труб, расположенного вне топки. Для котлов на твердом топливе при слоевом и камерном сжигании устанавливается трубчатый воздухоподогреватель с трубами 40 1,5 мм. Подогрев сетевой воды происходит при принудительном прямоточном ее движении.

Разработана унифицированная серия водогрейных котлов теплопроизводительностью 4,6; 7,6; 11,6; 23,2; 34,8; 58,2; 116 и 209 МВт (4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100 и 180 Гкал/ч) для работы на природном газе, мазуте и на твердом топливе. Котлы могут иметь башенную, горизонтальную, П и Т- образную компоновки поверхностей нагрева и рассчитаны на две группы параметров: при температуре подогрева воды 150давление за котлом 1,6 МПа, а при 200– 2,5 МПа. Специализированным предприятием по выпуску водогрейных котлов является Дорогобужский котельный завод. Водогрейные котлы для газа и мазута изготовляются также Белгородским (БелКЗ) и Барнаульским (БКЗ) котельными заводами, а котел ПТВМ-100 выпускался ПО ТКЗ.

Принятая шкала теплопроизводительности трех наиболее крупных водогрейных котлов соответствует теплопроизводительности теплофикационных отборов турбин мощностью 25, 50 и 100 МВт, что обеспечивает их блочную установку при =0,5.

Водогрейные котлы башенной компоновки работают с естественной тягой и индивидуальными металлическими дымовыми трубами на каркасе котлов для работы на газе и с отдельно стоящей для работе на мазуте. При установке на ТЭЦ применяется также отвод продуктов сгорания в дымовую трубу энергетических котлов. Котлы типов КВГМ (котел водогрейный газомазутный) и КВТК (котел водогрейный твердотопливный камерный) с П- и Т-образной компоновками снабжаются дымососами.

Котлы башенной компоновки (типа ПТВМ – пиковый теплофикационный водогрейный мазутный) оборудовались индивидуальными на каждую горелку дутьевыми вентиляторами (до 16 штук на котел) с регулированием теплопроизводительности отключением горелок и вентиляторов.

Такая система оказалась нерациональной из-за разброса характеристик вентиляторов, отражающегося на их параллельной работе. Котлы типов КВГМ и КВТК оборудуются одним общим дутьевым вентилятором на котел. Башенные котлы на естественной тяге при работе на мазуте из-за загрязнения и коррозии поверхностей нагрева обеспечивают не более 80% номинальной теплопроизводительности. При работе на газе с естественной тягой и индивидуальными дымовыми трубами номинальная теплопроизводительность может быть достигнута только при расчетной температуре наружного воздуха, когда обеспечивается устойчивая самотяга при имеющейся высоте дымовых труб.

Несмотря на принимаемые меры (рециркуляция воды, ограничение минимальной температуры на входе) поверхности нагрева водогрейных котлов типа ПТВМ подвергаются интенсивной низкотемпературной наружной коррозии. Межтрубные пространства конвективных пучков при работе на мазуте забиваются вязкими отложениями, против которых дробеочистка неэффективна. Из-за расположения верхней части газоходов башенных водогрейных котлов на открытом воздухе при их остановке в зимнее время существует опасность замораживания воды в трубах и их разрыва. По этой причине ремонт котлов типа ПТВМ в периоды отрицательных температур наружного воздуха невозможен.

При выявленных недостатках башенных водогрейных котлов их дальнейший выпуск прекращен, и взамен разработана серия котлов новой конструкции с П- и Т-образной компоновками поверхностей нагрева.

На рис. 9.2.5 изображен газомазутный водогрейный котел типа КВ-ГМ-180 теплопроизводительностью 209 МВт (180 Гкал/ч) изготовления БКЗ.

Рис. 9.2.5. Общий вид газомазутного водогрейного котла типа КВ-ГМ-180 теплопроизводительностью 210 МВт (180 Гкал/ч):

а) – вид с фронта и поперечный разрез; б) – продольный разрез по топке и по конвективной шахте; 1 – струйный аппарат для транспорта дроби; 2 – бункер дроби; 3 – одна из конвективных шахт; 4 – газоплотная разделительная стенка с экраном; 5 – поворотная камера; 6 – сборник дроби для дробеочистки; 7 – топочная камера; 8 – коллекторы; 9 – газомазутные горелки

Котел имеет Т-образную газоплотную двухпоточную конструкцию. Топочная камера объемом 612 переходит в две опускные конвективные шахты. Радиационная поверхность нагрева 535, а конвективная 4940. Топочная камера отделена от конвективных шахт газоплотными экранами из труб 60 4 мм. Коллекторы экранов выполнены из труб 273 16 мм. Змеевики конвективной поверхности нагрева из труб 32 3 мм состоят из верхних и нижних полусекций, размещенных с разрывом около 600 мм. Матероиал труб всех поверхностей нагрева – сталь 20. Бескаркасная облегченная обмуровка толщиной около 110 мм крепится на экранных трубах. Газомазутные горелки механического типа расположены на боковых сторонах топочной камеры ниже конвективных шахт на одной высоте по три с каждой стороны.

При работе на мазуте удаление золовых отложений с конвективных поверхностей нагрева производится дробеструйной установкой. Внизу конвективных шахт имеются бункера для сбора дроби. Подача дроби из бункеров в сборники над котлом осуществляется сжатым воздухом от ротационной воздуходувки.

Котел оборудован одним дымососом с напором 1100 Па и мощностью привода 366 кВт и одним дутьевым вентилятором с напором 5200 Па при мощности электродвигателя 630 кВт.