ВходКонвективная часть котла квгм 100. Модернизация горелок на котлах квгм с целью повышения их безопасности и надежности эксплуатации
И.А. Урманов, главный инженер, А.В. Мамошкин, технический директор,
ЗАО «ИЦ АВЕЛИТ», г. Белгород
Журнал «Новости теплоснабжения» №2, 2010 г., www.ntsn.ru
Постановка вопроса
Водогрейные котлы (ВК) серии КВГМ тепловой мощностью 20, 30, 50 и 100 Гкал/ч с типовыми горелочными устройствами (ГУ) ГМГ на 20, 30 и 40 МВт и РГМГ на 20 и 30 МВт имеют широкое применение на территории республик бывшего СССР для нагрева воды в пиковых и основных режимах отопительных и промышленных котельных, со второй половины XX в. по настоящее время.
За прошедший период эксплуатация ВК и ГУ практически не изменилась и сегодня, в XXI веке, абсолютно не удовлетворяет современным требованиям по надежности, эффективности, экономичности и экологичности генерации тепловой энергии.
При эксплуатации:
- имеют место нестабильные режимы горения с пульсацией в топке и как следствие раскачка экранной системы котла, а также элементов газового оборудования по фронтовому экрану;
- на КВГМ-50 и КВГМ-100 возникает противофазная резонансная раскачка давления воздуха по горелкам с усилением амплитуды колебания разрежения;
- наблюдается эжекция в аксиальные аппараты с локальным обгоранием лопаток.
Указанные недостатки приводят к:
- разрушениям обмуровки и (на котлах КВГМ-50 и КВГМ-100) ребер жесткости каркаса;
- непрерывным нарастаниям присосов (за осенне-зимний период в среднем на 20-30%);
- тепловой перегрузке конвективной части котлов (из-за низкой светимости в топке и больших разрежений);
- снижению КПД котлов и дополнительным энергозатратам на тягу и дутье.
Для снижения пульсации (вибрации котла) наладочный персонал вынуждено организует режимы горения, с давлением воздуха отвечающее значениям a=1,3-1,5 за топкой. При этом в режимных картах, как правило, по «экономическим» соображениям показаны фиктивные значения a=1,3-1,4 за дымососом.
Проблемы ГУ хронические и не решаются по двум основным причинам.
1. Теплоэнергетический рынок ВК и ГУ инерционен, у производителей (поставщиков) отсутствует посыл и потребность к оптимизации ГУ, да и зачем что-либо менять, если продукция находит сбыт.
2. В значительной степени утрачен инженерный потенциал. На уровне НИОКБ или в ВУЗах поиска решений также нет по причине отсутствия государственных программ и соответственно финансирования проектов.
Такое положение дел, вернее, их отсутствие, сегодня не устраивает ни владельцев ВК и ГУ, ни реальных потребителей услуг по отоплению и горячему водоснабжению. Последние задаются вопросом: «Как соответствуют «хронические проблемы ВК и ГУ» требованиям времени в области энергосбережения, энергоэффективности и техногенной безопасности с инновационными подходами к решению технологических проблем?!».
И все же «разрубить гордиев узел» можно и нужно, в одном, довольно простом и эффективном варианте – создания консорциума наладочно-монтажной организации с собственником генерации тепловой энергии. Первые, если это профессионалы, обязаны по роду деятельности, организовать и обеспечить модернизацию ГУ. Вторые заинтересованные в минимизации эксплуатационных затрат, повышении экологичности и экономичности генерации тепла и горячей воды должны обеспечить необходимый уровень эксплуатации и обслуживания энергетического оборудования.
Проведенное нами детальное обследование состояния энергетического оборудования (более 20 котлов серии КВГМ), выяснение опыта ведения режимов и объемов обслуживания этого оборудования, а также изучение отчетов наладочных организаций, проводивших пусконаладочные работы, и проведенные по фактическому состоянию оборудования аэродинамические и теплотехнические испытания подтверждают повсеместное наличие вышеназванных проблем этой серии котлов.
Решение проблем при работе котла КВГМ-100 с тремя горелками ГМГ 40
В качестве примера приводим установленные причины пульсаций и других негативных факторов работы КВГМ-100, оборудованного тремя горелками ГМГ 40, как наиболее проблемного котла.
1. Наличие блуждающей эжекции высокотемпературных продуктов в аксиальные аппараты горелок с обгоранием лопаток.
«Блуждающая» эжекция в горелки объясняется тем, что воздушные короба горелок «ломают» высокоскоростной поток воздуха (10-25 м/с), создавая зоны высоких и низких давлений. В местах сопряжений этих зон, под действием сил, возникающих при обтекании лопаток аксиального аппарата происходит подсос высокоскоростными потоками, истекающими из напорных участков воздуха из зон низкого давления, создавая тем самым обратные токи из топки в горелки. Этим и объясняется обгорание лопаток. Зона эжекции зависит от нагрузки. Очаги обгорания лопаток определяются долговременностью использования определенных нагрузок.
2. Наличие сильной пульсации во всем диапазоне нагрузок, которая незначительно снижается при увеличении подачи воздуха до a=1,3-1,5 за топкой.
Попробуем разобраться в причинах пульсации горения. Нижние две горелки по подводу воздуха схожи с горелками с улиткообразным подводом воздуха. Известно, что тангенциальные и улиткообразные горелки грешат той же эжекцией, причем, нарастающей по силе пропорционально нагрузке их воздухом. Проведем расчеты, предполагая, что все три горелки улиткообразные и влияние аксиальных аппаратов незначительно. Тогда вместо хаотичной эжекции мы получаем концентрическую, степень фокусировки которой в меньшей степени зависит от изменения нагрузки; она зависит от степени крутки:
где a – полувысота; b – ширина воздушного короба; d – диаметр амбразуры горелки.
При увеличении расхода воздуха, т.е. скорости, геометрия обратных токов не меняется. Меняется лишь глубина разрежения пропорционально квадрату скорости потока.
При существующем аксиальном аппарате средняя скорость воздуха из горелки: V ср. =Q/S, где Q – расход воздуха, принимаемый как 10Q газ ·a. Здесь a (избыток воздуха в горелке) можно принять 1,1, а Q газ – это расход газа через горелку. Не вся площадь сечения амбразуры горелки S при улиткообразном подводе пропускает воздух, а лишь S–S обр. токов. Чтобы определить площадь обратных токов S обр. токов необходимо рассчитать степень крутки b. В нашем случае b=0,6·0,4/0,7 2 =0,49. Для такой степени крутки площадь обратных токов составляет 16,7%, а доля радиуса обратных токов – 41%. Есть также незначительная зона (5%), где воздух стоит, которой в данном случае пренебрежем.
Тогда среднюю по сечению осевую скорость воздуха определим по уравнению V ср =10Q газ ·a/[(pd 2 /4)·(1–0,167)3600] и получим для минимальной и максимальной нагрузок горелки: V min =1,1·10·2000/[(3,14·0,7 2 /4)·(1–0,167)3600]=19,1 (м/с); V max =1,1·10·4175/[(3,14·0,7 2 /4)·(1–0,167)3600]=39,8 (м/с).
Понятно, что равномерность скорости в нашем случае весьма условна. При такой скорости воздуха и при наличии аксиального аппарата приходится иметь дело с форсированной турбулентной горелкой, обладающей неустойчивым корнем факела.
Рассчитаем глубину проникновения газовых струй в поток воздуха на минимальной и максимальной нагрузке. Скорости воздуха на этих нагрузках уже рассчитаны, необходимо рассчитать скорость газовых струй, которую усреднено можно принять:
W газ =Q газ /(3600s),
где s=21·p·0,016 2 /4=0,00422 м 2 , при количестве отверстий n=21, диаметром d отв =16 мм.
W min газ =Q min газ /(3600·0,00422)=2000/(3600·0,00422)=131,65 (м/с);
W max газ =Q max газ /(3600·0,00422)=4175/(3600·0,00422)=274,82 (м/с).
Теперь можно рассчитать глубину проникновения струи газа со средней скоростью W газ по сечению отверстия в поток воздуха со средней осевой скоростью V ср по рекомендуемой формуле для перпендикулярного проникновения газа в поток:
h=2,2(W газ /V ср)(r г /r в) 0,5 d отв,
где r г, r в – плотность газа и воздуха соответственно; d отв – диаметр газового отверстия.
h min =2,2·(131,65/19,1)·0,84·16=203,8 (мм);
h max =2,2·(274,82/39,8)·0,84·16=204,2 (мм).
Данный расчет показывает, что на любой нагрузке газ попадает в зону эжекции, т.к. 204/350=58,3% (здесь 350 мм – радиус газового коллектора), а мы имеем 41% радиуса обратных токов, прилегающую 5% зону нулевых скоростей и однозначно неравномерность обеспечения воздухом по образующей горелки. Тогда можно предположить, что проблема больших пульсаций не связана с всасыванием продуктов сгорания в горелку. Она связана с образованием локальных зон, где происходит всасывание в горелку газа, смешивания его до взрывных концентраций, хлопков с выбросами больших энергий, что и является причиной сильных пульсаций.
Для подтверждения этой гипотезы был проведен эксперимент. Чтобы отсечь газ от проникновения в горелку, было принято решение установить обечайку на расстоянии 1/2h+10 (мм) от газовых отверстий. Здесь 10 мм – запас, необходимый для возможных зон недостаточных скоростей воздуха, для рассеяния струй газа и воспрепятствования после «отражения» от обечайки, обволакиванию образующей горелки газом с последующим примыканием его к фронтовому экрану. В результате получили снижение пульсации и измененный ее характер.
Причина больших пульсаций определена, а остаточная пульсация, очевидно, результат хаотично блуждающих корней факелов.
При условиях, имеющих место в условно холодной топке, с использованием для горения холодного воздуха неустойчивость горения закономерность. Так как скорость распространения пламени в зоне воспламенения значительно меньше скорости газо-воздушной смеси. К тому же сама смесь неоднородна и не повсеместно находится в необходимом для стабильного горения диапазоне 5-15%. Для обеспечения существования стационарного факела при указанных условиях, необходимо наличие в топке непрерывного мощного источника зажигания, от которого пламя может распространиться по всему сечению горючей смеси.
Итак, произведенные расчеты и опыты позволяют сделать заключение, что пульсация устранима, причем достичь этого можно при хороших экономических показателях работы котлов. Для этого необходимо провести модернизацию горелок с устранением всех вышеизложенных негативных факторов объясняющих первопричины пульсаций.
Практический опыт внедрения комплексной модернизации горелок на котлах серии КВГМ подтвердил возможность устранения пульсаций во всем диапазоне нагрузок с одновременным повышением экономической эффективности работы котлов.
Положительные результаты модернизации горелок, устраняющие вышеперечисленные недостатки работы типовых горелок, позволили нам подать заявку на изобретение горелочного устройства.
Рационализацию и модернизации эксплуатируемых сегодня горелок целесообразно проводить на рабочих местах в соответствии с авторскими решениями и под авторским надзором.
Литература
1. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Н.В. Кузнецов.
2. Методические указания по испытаниям котельных агрегатов работающих на природном газе. Минхимпром СССР.
3. Теплотехнические испытания котельных установок. В.И. Трембовля.
4. Методические указания по составлению режимных карт котельных установок и оптимизация управления ими. РД 34.25.514-96.
5. Теплотехнические расчеты по приведенным характеристикам топлива. Я.Л. Пекер.
6. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. Н.Б. Равич. М.: «Наука».
7. Экономия топлива на электростанциях и в энергосистемах. А.С. Горшков. М.: «Энергия», 1967.
8. Опыт сжигания газа на электростанциях и в промышленных котельных. БТИ «ОРГРЭС», М.,1962.
9. Теория горения и топочные устройства. Под ред. Д.М. Хзмаляна. М.: «Энергия», 1976.
1 Краткое описание водогрейного котла КВГМ-100
2 Технико-экономические показатели котла
3 Горелки
4 Конструкция
5 Металлоконструкции
6 Обмуровка
7 Гидравлическая схема.
8 Тепловая схема пиковой котельной
9 Перечень уставок технологических защит
10 Блокировка >
Г
11 Техсигаализация
12 Сигнализация котла
13 Подготовка котла к растопке
14 Растопка котла
15 Обслуживание котла во время работы
16 Остановка котла
17 Аварийное положение
18 Схема циркуляции пикового водогрейного котла КВГМ-100
19 Обслуживание вспомогательного оборудования
20 Пуск вспомогательного оборудования
21 Основные указания по технике безопасности и пожаробезопасности при эксплуатации котла
22 Вспомогательное оборудование
1. Краткое описание водогрейного котла КВГМ-100
Газомазутный водогрейный котел КВГМ-100 предназначен для установки на ТЭЦ с целью покрытия пиков теплофикационных нагрузок, и в качестве основного источника теплоснабжения на ТЭЦ или в районных отопительных котельных.
Котёл - прямоточный, П-образной компоновки, рассчитан для подогрева воды до 150°С, с температурными перепадами 40°С для пикового режима, 80°С для основного режима. Габаритные размеры котла: высота 14450 мм ширина 9600 мм глубина 14160 мм.
Топочная камера котла полностью экранирована трубами диаметром 60*3 мм с шагом S= 64 мм. Объем топочной камеры 388 м 3 лучевоспринимающая поверхность нагрева равна 325 м 2 .
Конвективные поверхности нагрева котла расположены в опускном газоходе, образованном боковыми, промежуточным и задним экранами. Они выполнены в виде пакетов высотой 1220 мм каждый.
Пакеты набираются из секций, состоящих из вертикальных стояков 83*4 мм (сталь 20), и горизонтально расположенных U-образных змеевиков из труб диаметром 28*3 мм, с шагами в шахматном пучке Sr= 64 мм и S2= 40 мм.
Вертикальные стояки имеют шаг S=128 мм. Они присоединены к верхним и нижним камерам, расположенным на боковых стенах конвективной части. Поверхность нагрева конвективной части F = 2385 м 2 .
2. Технико-экономические показатели котла
3. Горелки
Топочная камера котла КВГМ оборудована тремя форсунками паромеханическими типа ФПМ 6000/1000, предназначенными для распиливания топочного мазута по ГОСТ 10585-75 в стационарных паровых котлах.
Характеристика горелки:
Производительность 6000 кг/час
Давление мазута на номинальном режиме
перед форсункой 35 кгс/см 2
Давление распыливающего пара 4 кгс/см 2
При работе на режимах с производительностью более 0,8 номинальной в условиях, исключающих перегрев форсунок, допускается снижение давления распыливающего пара перед форсунками до 2 кгс/см 2
Топливо должно быть профильтровано. Допустимый размер частиц после фильтрации 0,5 (ТУ 108.1043-81).
При нагрузке свыше 60% от номинальной распыл топлива производится, в основном, механической ступенью форсунки и паровая часть в этом случае может быть отключена. При низких нагрузках и пусковых режимах подача пара обязательна.
4. Конструкция
Основными рабочими элементами форсунки являются ствол, колодки с соединительными деталями, распределитель топливный, гайка, сопло паровое и гайка накидная.
Ствол служит для транспортировки жидкого топлива и пара к головке форсунки и представляет собой две концентрические трубы.
Мазут, подводится по внутренней трубе, через отверстия распределителя в кольцевой канал и далее по тангенциальным каналам топливного завихрителя в камеру завихрения приобретая вращательно-поступательное движение.
Из камеры завихрения топливо вытекает через сопло в виде пленки, которая распадается на капли.
Паровое сопло имеет несколько тангенциальных каналов для закручивания парового потока, камеру завихрения и выходное отверстие. По наружной трубе пар подходит к каналам парового завихрителя и, выходя закрученным потоком рядом с топливным соплом, участвует в процессе распыливания мазута.
5. Металлоконструкции
Котлы унифицированной серии опираются нижними камерами всех экранов на металлический портал, представляющий собой сварную конструкцию, состоящую из колонн и балок, жестко связанных между собой.
Дополнительно боковые экраны нижним поясом жесткости опираются на опорные фермы, имеющиеся на портале. Для обслуживания имеется система площадок и лестниц.
6. Обмуровка
Обмуровка котлов выполнена облегченной, с креплением к экранным трубам. Натрубная обмуровка состоит из 3-х слоев теплоизоляционных материалов: огнеупорного шамотобетона на глиноземистом цементе (20 мм) армированного металлической сеткой, минеральной ваты в виде матрацев в металлической сетке (80 мм) и уплотнительной магнезиальной обмазки (12 мм). Общая толщина обмуровки 112 мм.
7. Гидравлическая схема.
1. Сетевая вода для питания котлов подается сетевыми насос турбинного цеха.
2. Конструкция котлов допускает работу как в основном режиме (температурный график 70150°С),так и в пиковом режиме (110-150°С).
8. Тепловая схема пиковой котельной
Сетевая вода по прямой линии от насосов 1-го подъема поступает на общий всасывающий трубопровод 01220 мм 4 сетевых насосов. После чего через задвижки 1СН-1, 2СН-1, ЗСН-1, 4СН-1 поступает на насосы. После сетевых насосов вода поступает в распределительный коллектор котлов 01220 мм. Из него сетевая вода через задвижки на входе 4КОС-Л, 4КОС-П,
5КОС-Л, 5КОС-П, 6КОС-Л, 6КОС-П, 7КОС-Л, 7КОС-П попадает в котлы, где нагревается до
150°С. Через задвижки 4КПС-Л, 4КПС-П, 5КПС-Л, 5КПС-П, 6КГ1С-Л, 6КПС-П, 7КПС-Л, 7КПС-П поступает в прямую линию теплосети.
Для создания циркуляции в теплосети с помощью сетевых насосов пиковой котельной (при отключении всех котлов) служит перемычка между распределительным коллектором котлов и прямой линией теплосети с задвижкой П-10.
9. Перечень уставок технологических защит
Перечень уставок технологических защит, действующих на останов котла КВГМ-100 при основном режиме работы с паромеханическими форсунками.
| № | Наименование Параметра | Величина защиты | Уставки сигнализации |
| 1 | Падение давления мазута | 5 кгс/см 2 | 8 кгс/см 2 |
| 2 | Падение давления вторичного воздуха в общем коробе | 40 мм. вод. ст. | 60 мм. вод. ст. |
| 3 | Повышение давления воды за котлом | 26 кгс/см 2 | 25 кгс/см 2 |
| 4 | Понижение давления воды за котлом | 8 кгс/см | 9 кгс/см 2 |
| 5 | Повышение температуры воды за котлом | 155°С | 150°С |
| 6 | Понижение расхода воды через котёл | 4 кгс/см 2 | 4 кгс/см 2 |
| 7 | Аварийный останов дутьевых вентиляторов | 4 кгс/см 2 | 4 кгс/см 2 |
| 8 | Аварийный останов дымососов | 4 кгс/см 2 | 4 кгс/см 2 |
Ю.Блокировка
10.1. Вентиля на подводе мазута к форсункам закрываются:
а) при останове котла;
б) при погасании 3-х форсунок.
а) при открытых задвижках на входе и выходе сетевой воды на котёл (1 и 2 нитка);
б) при открытой задвижке на продувочном паропроводе форсунок.
10.3. Задвижки на сетевой воде к котлу и от котла (1 и 2 нитка):
а) запрет на закрытие задвижки при открытом вентиле на подводе мазута к котлу;
б) при погасании форсунки (через время);
в) запрет на открытие мазутных вентилей при закрытых задвижках по сетевой воде.
П.Техсигнализация
11.1. Температура подшипников: дымососов, дутьевых вентиляторов №1 и 2 высока 70°С.
11.2. Температура газов конвективного пучка высока-800°С.
11.3. Температура дымовых газов высока-180°С.
12.Сигнализация котла
12.1. Давление мазута низко.
12.2. Падение разряжения в топке котла.
12.3. Давление вторичного воздуха в общем коробе низко-60 мм.вод.ст.
12.4. Температура подшипников дымососа высока-70°С.
12.5. Температура подшипников дутьевого вентилятора-70°С.
12.6. Температура воды перед котлом низка-70°С.
12.7. Отклонение температуры воды за котлом-150°С.
12.8. Понижение давления воды за котлом-8 кгс/см 2 .
12.9. Расход воды через котёл низок:
12.10. основной режим-1100 т/ч;
12.11. пиковый режим-2100 т/ч.
12.12. Температура газов в конвективном пучке-800°С.
12.13. Температура дымовых газов за котлом-180°С.
12.14. Аварийное отключение дутьевого вентилятора.
12.15. Аварийное отключение дымососа.
12.16. Аварийный останов котла.
12.17. Понижение давления мазута в котельной магистрали-1.5 кгс/см 2 .
12.18. Аварийное отключение паромеханических форсунок.
12.19. Отсутствие напряжения в цепях защиты.
13.Подготовка котла к растопке
13.1. Проверить наличие и исправность противопожарного инвентаря.
|
Наименование | ||
|
Теплопроизводительность, МВт (Гкал/ч) | ||
|
Давление воды, МПа: расчетное изб. минимальное на выходе абс. | ||
|
Температура воды, ºC: на входе: в пиковом режиме в основном режиме, не менее на выходе на мазуте, не менее на выходе на газе, не более | ||
|
Расход воды, т/ч, не менее: в пиковом режиме в основном режиме | ||
|
Расход топлива: газа, м 3 /ч мазута, кг/ч | ||
|
Температура уходящих газов (газ/мазут), ºC | ||
|
Площадь поверхности нагрева, м 2: радиационная конвективная | ||
|
Объем топочной камеры, м 3 | ||
|
Габаритные размеры, м: | ||
|
Масса в объеме поставки, т | ||
|
КПД котла, %: на мазуте |
Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, расположены в вертикальном газоходе. Каждый пакет набирается из П-образных ширм, выполненных из труб Ø 28×3 мм. Ширмы пакетов расположены параллельно фронту котла и установлены таким образом, что из трубы образуют шахматный пучок с шагами S 1 = 64 мм иS 2 = 40 мм. Боковые стены конвективного вертикального газохода закрыты трубами Ø 83×3,5 мм с шагомS = 128 мм, являющимися коллекторами для П-образных ширм конвективных пакетов.
Котлы полностью унифицированы между собой и отличаются только глубиной топочной камеры и конвективного газохода.
При работе на мазуте котлы по воде должны включаться по прямоточной схеме (подвод воды осуществляется в поверхности нагрева топочной камеры, а отвод воды – из конвективных поверхностей нагрева). При работе только на газообразном топливе включение котлов по воде выполняется по противоточной схеме (подвод вода – в конвективные поверхности нагрева, а отвод воды – из поверхностей нагрева топочной камеры).
Продукты горения выходят из топки через проход между задним экраном и потолком топочной камеры и движутся сверху вниз через конвективную шахту.
Техническая характеристика котлов типов КВ-ГМ-50-150, КВ-ГМ-100-150 приведена в табл. 3.14.
Водогрейные котлы типа ПТВМ предназначены для работы на газообразном (основное) и жидком (для кратковременной работы) топливе. Эти котлы имеют башенную компоновку, т.е. конвективные поверхности нагрева располагаются непосредственно над топочной камерой, выполненной в виде прямоугольной шахты. Топочная камера котлов полностью экранирована трубами Ø 60×3 мм, расположенными с относительным шагомS /d = 1,07. Топка котлов типа ПТВМ-180 помимо фронтового, заднего и двух боковых экранов имеет два ряда двухсветных экранов, которыми она разделяется на три сообщающиеся камеры.
Конвективные поверхности нагрева котлов типа ПТВМ различной теплопроизводительности однотипны и отличаются только длиной П-образных змеевиков и числом параллельных змеевиков, составляющих одну секцию. Змеевики выполнены из труб Ø 28×3 мм. Поперечный шаг труб равен S 1 = 64 мм, а продольный –S 2 = 33 мм. Трубы располагаются горизонтально, в шахматном порядке и омываются перпендикулярно к ним направленным газовым потоком.
Принципиальной особенностью котлов башенной компоновки является применение большого числа сравнительно мелких горелок с подводом воздуха от индивидуальных дутьевых вентиляторов. В качестве горелочных устройств на котлах типа ПТВМ используются газомазутные горелки с периферийным подводом газа и механическим распыливанием мазута. Число устанавливаемых горелок в зависимости от теплопроизводительности котла различно, но располагаются они во всех типоразмерах на двух противоположных сторонах поровну. Регулирование тепловой производительности котлов осуществляется изменением числа работающих горелок без изменения режима остальных при постоянном расходе воды и переменном температурном перепаде. Котлы работают на естественной тяге, и каждый котел имеет собственную дымовую трубу, высота которой от уровня земли должна быть не менее 55 м; как правило, трубы располагаются непосредственно над котлами и крепятся к их каркасу.
На рис. 3.21 показан котел ПТВМ-50. Газовые горелки размещаются на боковых стенах, поэтому трубы боковых экранов в местах установки горелок разведены. Фронтовой и задний экраны выполнены одинаково. Конвективные поверхности размещены по высоте в два ряда.
МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОМАЗУТНОГО
ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА
ТИПА КВГМ-100
РД 34.26.507-91
СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЭС
Москва 1993
РАЗРАБОТАНО фирмой по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС
ИСПОЛНИТЕЛИ И.М. ГИПШМАН, И.В. ПЕТРОВ
УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации бывшего Минэнерго СССР 24.12.91 г.
Заместитель начальника А.П. БЕРСЕНЕВ
Срок действия установлен
с 01.01.93 г.
до 01.01.98 г.
. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
|
Карбонатный индекс И к (мг∙экв/л) 2 при температуре сетевой воды, °С |
|||||
|
Открытая |
|||||
|
Закрытая |
|||||
И к - предельное значение произведения общей щелочности и кальциевой жесткости воды, выше которого в водогрейном котле протекает интенсивное карбонатное накипеобразование.
|
Значение показателя для системы теплоснабжения |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
открытой |
закрытой |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Растворенный кислород, мг/л |
Не более 0,05 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Свободная углекислота, мг/л |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Показатель рН |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Взвешенные вещества, мг/л |
Не более 5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Масла и нефтепродукты, мг/л |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Введение
В состав теплоэлектроцентрали ОАО «ЭнСер» входят следующие подразделения:
Котельный, турбинный цеха, электроцех, химцех, участок ТАИ,
Водогрейная котельная №1,
Водогрейная котельная №2,
Водогрейные котельные №1,2 обеспечивают выработку горячей воды на технологические нужды, для отопления и горячего водоснабжения ОАО АЗ «Урал», центральной части г. Миасса и других потребителей.
На водогрейной котельной №2 забор воздуха для подачи в котлы осуществляется снаружи, мероприятия по подогреву воздуха в зимний период не предусмотрены, вследствие чего, в котёл попадает воздух с низкой температурой, что отрицательно влияет на ряд факторов:
Увеличиваются потери с уходящими газами.
Увеличивается химический недожог.
Увеличивается механический недожог топлива, особенно в случае сжигания углей и мазута.
Предложение по использованию предварительного нагрева входящего воздуха, позволит в зимний период, за счёт пропуска части сетевой воды с входа котла КВГМ через калорифер, нагревать холодный воздух до положительных температур. В результате, в холодное время года, при работающих котлах КВГМ обеспечивается возможность постоянно подавать на горелки котла подогретый воздух, что повысит эффективность сжигания газа, а также предотвратит обмерзание воздушного тракта. Предложенные мероприятия улучшат экологические и экономические показатели котла.
Описание котла КВГМ-100
Котел имеет прямоточную П - образную бескаркасную компоновку с облегченной обмуровкой, укрепляемой на экранных трубах. Котел может использоваться как в режиме 150 - 100°С. Площадки для обслуживания котла крепятся к самостоятельным металлоконструкциям, опирающимся на портал котла. Конструкция котла представлена в графической части дипломного проекта на листах 1 и 2. Топочная камера котла и задняя стенка конвективной части поверхности нагрева котла состоит из трех пакетов. Каждый пакет набирается из U- образных ширм, выполненных из труб d = 283 мм. Ширмы в пакетах расположены параллельно фронту котла и расставлены таким образом, что их трубы образуют шахматный пучок с шагом S1 = 64 мм и S2 = 40 мм.
Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами d = 8335мм с шагом 128 мм служащие одновременно стояками ширм. Все трубы образующие экранные поверхности котла, вварены непосредственно в коллектор d = 27311 мм. Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники. Взрывные предохранительные клапана установлены на потолке топочной камеры.
Для удаления наружных отложений с труб конвективных поверхностей нагрева котла оборудована дробеочистительная установка. Подача дроби наверх производится с чистым воздухом, подаваемым ротационной воздуходувкой.
Обмуровка котла облегченная, натрубная, толщина около 110мм, состоит из трех слоев: шамотобетона, совелитовых плит, минераловатных матрацев и магнезиальной обмазки. На фронтальной стенке котла установлены три газомазутные горелки с ротационными форсунками, причем третья горелка размещена сверху во втором ряду.
Ротационные горелки РГМГ-30 - механические с мазутными форсунками механического распыления и водяным охлаждением.
Производительность горелки РГМГ-30 составляет:
По природному газу 4175м3/час
По мазуту 3855 кг/час.
Тепловой и аэродинамический расчеты котла представлены далее в пояснительной записке. На рисунке 1 показана схема движения воды в котле КВГМ-100 при работе в основном режиме. Вода с температурой 70°С и давлением 2,5 МПа подается во фронтовой экран топочной камеры, затем направляется в боковой экран, после чего поступает в промежуточный экран, откуда входит в конвективную часть и боковые экраны. Выход воды из котла с температурой 150°С происходит из заднего экрана конвективной шахты. Скорость движения воды по тракту котла лежит в пределах 1,6 - 1,8 м/с. Продувка котла из коллекторов экранов производится по специальным трубопроводам в коллектор дренажей.
Рисунок 1. Схема движения воды в котле КВГМ - 100
Технические характеристики котла КВГМ-100 приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технические характеристики котла КВГМ-100
|
Наименование |
Ед. измерения |
Значение |
|
1. Теплопроизводительность Гкал/час 100 2. Расход воды т/час 1235/2460 3. Расход топлива: Природный газ м3/час 12520 Мазут кг/час 11500 4. Температура уходящих газов: Работа на газу °С 120 Работа на мазуте °С 175 5. Лучевоспринимающая поверхность м2 325 6. Объём топочной камеры м3 388 7. Тип и число горелок шт. 3 РГМГ-30 8. Теплонапряжение топочного объёма Ккал/(м3 *час) 280*103 9. Тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей: Работа на газу; Ккал/(м3 *час) 116*103 Работа на мазуте Ккал/(м3 *час) 137*103 10. Поверхность нагрева: Радиационная; м2 325 Конвективная м 2385 11. Расчетная температура воды на выходе из котла °С 150 12. КПД котла: Работа на газ; % 92,7 Работа на мазуте % 91,3 |