Перевод паровых котлов в водогрейный режим

Существенному повышению фактических КПД паровых котлов типа ДКВр, ДЕ способствует их перевод в водогрейный режим. По условиям надежности работы в котлах, проработавших 20 и более лет, снижается рабочее давление до О‚6+08 МПа, а реально при эксплуатации на многих котлах поддерживается давление 1-2 атм. Работа паровых котлов на таких низких давлениях отрицательно сказывается на устойчивости циркуляции, из-за снижения температуры насыщения и увеличения доли парообразования в экранных трубах наблюдается интенсивное накипеобразование и увеличивается вероятность пережога труб. Кроме того, при работе котла на давлении от 1 до 3 атм из-за низкой температуры насыщения необходимо отключать чугунный водяной экономайзер, т. к. там может наблюдаться парообразование, что недопустимо. Эти и другие особенности приводят к тому, что КПД этих паровых коров не превышает 80-82 %, а в некоторых случаях, когда трубы сильно загрязнены, КПД котла уменьшается до 70-75%.

Переведенные в водогрейный режим паровые котлы в эксплуатации не уступают специализированным водогрейным, а по ряду показателей и возможностям превосходят их, например, в части:

· доступности для внутреннего осмотра, контроля, ремонта, улавливания шлама и очистки, благо даря наличию барабанов;

· возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности (качественного по температуре сетевой веды и количественного перерасходу в допустимых пределах);

· универсальности конструкции по отношению к выбору теплоносителя, что в основном относится к моноблочным котлам, которые допускают роботу как в паровом, так и водогрейном режимах; f

· улучшения работы отдельных элементов конструкции, например, труб рециркуляции и обогреваемых опускных трубных пучков, для которых исчезает опасность захвата и сноса пора, в связи с чем открываются возможности для большей форсировки;

· повышения КПД котлоагрегатов с переводом в водогрейный режим от 1,5 до 10-12 %.

Для блочно-транспортабельных котлов (котлы ДКВр-2О-1 3; КЕ -25-14‚ ГМ -50-14 и др.) целесообразно применение всех схем (1):

· прямоточной в части теплонапряженных экранов с верхними и нижними коллекторами при условии направления движения снизу вверх, также в экономайзере пароперегревателе;

· многократной принудительной в остальной части экранов и первых рядах конвективного пучка;

· интенсифицированной естественной в остальной части трубного пучка, возможность для которой возникает в связи с применением упомянутой выше многократной принудительной циркуляции и использованием побудителей циркуляции.

Одна из схем перевода в водогрейный режим котлов типа ДКВр разработана и реализована «Урал-энергочерметом». По этой схеме в верхнем барабане котла и нижних коллекторах боковых экранов устанавливаются глухие перегородки. Сетевая вода поступает в нижние коллекторы боковых экранов и по всем экранным трубам поднимается в передний отсек верхнего барабана, откуда по перепускным трубам вода направляется в экономайзер, установленный за котлом. После экономайзера вода направляется в задние отсеки нижних коллекторов боковых экранов и из них в нижний барабан котла, а дальше по всем трубам конвективного пучка поступает в задний отсек верхнего барабана. Из этого отсека вода по отводящей трубе направляется в прямую линию теплосети. К достоинству этой схемы можно отнести поступление обратной сетевой воды в экранные трубы топочной камеры, что снижает вероятность парообразования в зоне высоких температур продуктов сгорания. Недостатком схемы являются низкие скорости движения воды в конвективном пучке (0,05 м/с), что может привести к образованию локальных паровых пробок в трубах пучка и, как следствие, к их пережогу.

Рисунок 3.5.3. Принципиальная схема движения воды в рекомендованном котле ДКВр-6,5/13

1-верхний барабан; 2-нижний барабан; 3-разелительная перегородка; 4-экономайзер; 5-байпас; 6-боковой экран; 7-кипятильный пучок.

Схема, приведенная на рис. 3.5.3, увеличивает надежность работы котла в в0догрейном режиме и снижает затраты на проведение реконструкции. В предлагаемой схеме обратная сетевая вода поступает в чугунный экономайзер. При этом часть воды пропускается по байпасному трубопроводу, после чего оба потока смешиваются и направляются в тыльную часть верхнего барабана. Далее вода совершает многократное подъемно-опускное движение в трубах котельного конвективного пучка и экранных трубах. Для организации этого движения в верхнем и нижнем барабанах установлены перегородки. Для удобства монтажа и проведения ремонта перегор0дки имеются съемные крышки (люки), через которые осуществляется допуск во все отсеки верхнего и нижнего барабанов во время ремонта или осмотра котла.

Доказано, что в испарительном конвективном пучке котла должно быть три подъемных и три опускных хода движения воды. По мере увеличения температуры газов скорость движения воды увеличивается как при опускном, так и при подъемном ее движении. В верхнем барабане устанавливаются 4 перегородки, в нижнем - 2. При этом скорость воды в разных отсеках колеблется от 0,174 м/с (второй ход воды) до 0,882 м/с (седьмой ход воды). В боковых экранах организуется два хода – один ход с подъемным движением воды, другой - с опускным движением.

Нижние отверстия в перегородках служат для организации периодической продувки и удаления шлама из верхнего и нижнего барабанов. Для продувки из верхнего барабана можно использовать отключенные опускные трубопроводы в передней части котла. В нижнем барабане используется штатный трубопровод периодической продувки Ду 32.

В работе [3] показано, что перевод котла ДКВр-6,5/ 13 по предлагаемой схеме позволил, при сохранении штатных горелок, дымососа и вентилятора, увеличить тепловую мощность котлов с 4,5 МВт до 6,2 МВт и обеспечить КПД котла при этой максимальной нагрузке 93,5%.

Для избежания кислородной коррозии труб конвективных пучков температура воды на входе в котел должна быть не менее 50 °С. Для этого необходимо предусмотреть насос рециркуляции, обеспечивающий подачу части воды из прямой магистрали на вход в котел при снижении температурного графика сети.

При работе котла на максимальной нагрузке в 6,2 МВт и температуре воды на входе и выходе из котла соответственно равной 70 и 110°С коэффициент избытка воздуха в топке должен быть равным 1,1, а при температуре воды‚ соответственно, равной 50 и 90°С коэффициент избытка воздуха в топке должен быть равным 1,2.

При работе на минимальной нагрузке 3,1 МВт и температуре воды на входе и выходе из котла, coответственно равной 60 и 80 °С коэффициент избытка воздуха в топке должен быть равным 1,5. Увеличение коэффициента избытка воздуха до 1,2 и даже до 1,5 объясняется необходимостью поддержать температуру уходящих газов не ниже 90-80 °С для избежания интенсивного выпадения конденсата на трубах экономайзера и далее в газох0де до дымовой трубы.

При переводе паровых котлов на водогрейный режим работы, в результате чего повышается КПД котлов, годовая экономия энергоресурсов т у. т., определяется:

, (3.5.4)

где: , – соответственно КПД парового котла и котла, переведенного на водогрейный режим, отн. ед.

Величина КПД котла зависит от температуры питательной воды. При повшении температуры питательной воды снижается расход топлива кг у.т.:

, (3.5.5)

где: D – расход пара, кг/с; – энтальпия питательной воды, кДж/кг; - энтальпия пара, кДж/кг; - расход продувочной воды, кг/с; - энтальпия котловой воды, кДж/кг; - КПД котлоагрегата, отн. ед.