Автор: Водогрейные котлы, предназначенные для получения горячей воды заданных параметров, применяются для систем теплоснабжения и вентиляции, технологических процессов. Водогрейные котлы работают по прямоточному принципу с постоянным расходом воды. Их устанавливают на ТЭЦ и в районных отопительных и отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения. Котельные заводы России выпускают широкий ассортимент унифицированных по конструкции и отличающихся по тепловой производительности, температуре и давлению воды. В соответствие с ранее действующим нормативом на протяжении десятков лет выпускались чугунные отопительные котлы тепловой производительностью от 0,63 МВт до 1,74 МВт, давлением до 0,7 МПа с температурой воды до 115°С серий «Братск», «Кировец», «Универсал», «Караганда» и другие. Стальные водогрейные котлы выпускаются тепловой производительностью от 4 до 180 Гкал/час для работы на газе жидком и твердом топливе.
В настоящее время проектные и научно-исследовательские центры продолжают заниматься техническим перевооружением действующих водогрейных котлов и разработкой новых конструкций.
При нехватке финансовых ресурсов у теплогенерирующих источников предпочтение должно отдаваться модернизации основного оборудования, которая позволяет увеличить экономичность и повысить надежность, промышленную безопасность и улучшить экологические показатели основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ и районных котельных без расширения площадей. Как показал анализ, основная часть водогрейных котлов малой и средней тепловой производительности сконструирована в 50-60 годах прошлого столетия. На протяжении долгих лет в ремонтную компанию менялась только трубная часть указанных водогрейных котлов [1]. Поэтому сейчас проявляются конкретные недостатки и их не полное соответствие современным требованиям. Используемые водогрейные котлы:
- имеют низкий коэффициент полезного действия КПД;
- работают с превышающими расчетными величинами избытка воздуха;
- зачастую не удовлетворяют экологическим нормам по окислам азота NOx и другим вредным выбросам и парниковым газам;
- во многих котельных отсутствуют системы АСУ ТП по контролю и автоматическому поддерживанию основных параметров работы водогрейных котлов;
- системы АСУ ТП и специального оборудования не имеют выхода для независимого непрерывного объективного контроля (например, вышестоящими органами) за эффективной работой водогрейных котельных.
Поэтому для того чтобы наглядно оценить и спрогнозировать длительную эффективную и надёжную эксплуатацию энергетического оборудования, необходимо прибегнуть к реализации современных методов работы нового или модернизированного оборудования с новыми системами АСУ ТП и широкой реализацией новых проектов экономичных и экологически приемлемых водогрейных котельных. Рассматриваемая тема актуальна и востребована с экономической и экологической точки зрения. Основу модернизации водогрейных котлов средней тепловой мощности могут составить современные достижения, заимствованные, в том числе, из большой энергетики и практики работы мощных паровых котлов, максимально востребованных на энергетическом рынке. Конкретно в части модернизации водогрейных котлов средней тепловой мощности в настоящее время реализуется применение труб увеличенного диаметра до 38 мм в конвективных пакетах, а также ранее исследованные и предлагавшиеся трубы с наружными продольными и поперечными рёбрами. Актуальным становится вопрос применения малотоксичных газовых и мазутных вихревых горелок повышенной единичной мощности. Как правило, современные горелочные аппараты комбинируют с новыми дутьевыми машинами большой производительности с экономичными электродвигателями с частотным регулированием и системами рециркуляции продуктов сгорания с целью снижения выбросов оксидов азота и подогрева дутьевого воздуха калориферными установками в холодное время сезона при работе котлов на мазуте.
Реализация проанализированных новых систем в котельных и на ТЭЦ сопровождается установкой дополнительного оборудования для осуществления реальных эффективных связей между системами модернизированного котла с дополнительными площадками обслуживания мощных горелок и дутьевых вентиляторов с электродвигателями, воздуховодами с расходомерами, запорной и регулирующей автоматизированной аппаратурой, исполнительными механизмами с клапанами в пределах котла, гарнитурой и тепловой изоляции с обшивкой водогрейного котла.
нагрева; 2 — газоплотные экраны топки и конвективного газохода; 3 — шесть горелок
вместо 12-ти горелок как у старого котла ПТВМ-100; 4 — две мощные дутьевые машины;
5 — система рециркуляции продуктов сгорания на вход дутьевых вентиляторов
В настоящем водогрейном котле ПТВМ-100 (рис. 1) предпринята скромная попытка увеличения радиационной поверхности стен топки и снижен уровень размещения шести мощных горелок [2, 3]. Конвективная поверхность нагрева котла собирается из восьми пакетов, размещенных в полностью экранированной конвективной части. Водогрейный котел ПТВМ-120Э оборудован шестнадцатью газомазутными горелками, расположенными попарно на фронтовой и тыльной стенке по восемь штук, причем каждая горелка снабжена дутьевым вентилятором. С целью
снижения выбросов окислов азота N0 водогрейный котел оборудован устройством рециркуляции газов.
Разработанные технические решения по модернизации водогрейных котлов такого типа, допускают поэтапное их внедрение. Особенно это важно для определяющих межремонтный ресурс работы котла позиций, а именно ресурс работы конвективных поверхностей нагрева. Ресурс конвективных поверхностей нагрева и топочных экранов увеличивается почти в 3 раза, при этом обеспечивается экономия на ремонтные работы за счет увеличения межремонтного времени. Дополнительно к перечисленным преимуществам следует отнести увеличение тепловой мощности при работе на газе и возможность котлов длительно работать на мазуте без известного ограничения тепловой мощности существующей до настоящего времени для котла ПТВМ-100. Увеличение экономии топлива до 5-7% на природном газе и до 3-5% при работе на качественном мазуте. При использовании малотоксичных горелок с системами рециркуляции газов и увеличении КПД котлов заметно снижаются вредные выбросы, повышая экологический эффект от модернизации [4].
Список литературы
1. Щелоков В.И., Ладыничев В.В., Лисейкин И.Д., Тодорович А.В. Модернизация водогрейных водотрубных котлов типа ПТВМ и КВГМ // Новости теплоснабжения. 2004. — № 5.
2. Кибарин А.А.,0румбаев Р.К.,0румбаева А.Р.,0румбаев Ш.Р.,0румбаева Д.Р. Водогрейный котел. Патент РК на изобретение. № 30150. 2015. Бюл. № 7.
3. 0румбаев Р.К., Сергеев В.В., Кибарин А.А., 0румбаева Ш.Р., Ходанова Т.В., Коробков М.С.. Повышение эффективности и надежности башенных водогрейных котлов ПТВМ-100. — Алматы, 2018. — 15 с.
4. Доверман Г.И., Мошкарин А.В., Шелыгин Б.Л., Мельников Ю.В. Расчет котельных агрегатов с использованием современных программных продуктов: Учебное пособие / Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина. -Иваново, 2007.
Автор: Джоракулыева Г. (студ. гр. ТГВбд-31), руковод. Пазушкина О.В. (к.т.н., доцент)
Источник: Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сборник работ студентов — сотрудников научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки». Выпуск 20 [Электронный ресурс]. — Электронные данные. Ульяновск : УлГТУ, 2022. — 131 с.
