КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Специальные конструкции котлов

Кроме основных — паровых котлов высокого и сверхкритического дав­ления, — на ТЭС используются и другие типы котлов, некоторые из них могут стать прообразом для будущего развития теплотехники.

Пиковые водогрейные котлы (ПВК). Они широко ис­пользуются на большинстве ТЭЦ в период наиболее низких температур наружного воздуха (ниже — 12-15°С), когда возникает кратковременная потребность заметного увеличения отдачи тепла на отопление (от 500 до 1 200 час. в год). Это обычно достигается повышением температуры сетевой воды циркулирующей между ТЭЦ и городским районом от 100-1 10°С до 140~150°С, что возлагается на ГІВК. Мощность ПВК определяется количе­ством тепла, передаваемого воде, и называется теплопроизводителъностъю /JBK, значения которой составляют от 50 до 180 Гкал/ч (58-209 МДж/с). Во­догрейные котлы в основном работают на природном газе и мазуте (меньше выбросы загрязнений) и реже — на твердом топливе.

Специальные конструкции котлов

Рис. 1.10. Пиковый водогрейный котел КВ-ГМ-180-150: 1 — топка; 2 — газомазутные горелки; 3 — подвеска боковых экранов, 4 - г газоплотный разделительный экран; 5 — конвективные змеевиковые пакеты; 6 — газоход продуктов сгорания; 7 — вход­ная и выходная камеры сетевой воды; 8 — устройство для очистки конвективных поверхностей от загрязнений.

На рис. 1.10 представлен наиболее крупный котел этой серии — КВГМ-180-150 (котел водогрейный для газа или мазута, теплопроизводи - тельностью 180 Гкал/ч и нагревом воды до 150°С), имеющий Т-образную компоновку поверхностей нагрева (две опускные конвективные шахты с обеих сторон топки). Нагрев воды происходит сначала в экранных трубах топки, а затем в змеевиковых конвективных пакетах, расположенных в па­раллельных шахтах. Движение воды в поверхностях котла — прямоточное под напором сетевых насосов, давление воды до 2,4 МПа, максимальный расход — 123 кг/с (4 422 т/ч). Продукты сгорания покидают котел и уходят в дымовую трубу с температурой 195°С на мазуте и 170°С на газе. Столь высокая температура газов здесь оправдана малым временем их эксплуата­ции.

Настенные экраны топки и конвективных шахт — газоплотные, выпол­нены из труб диаметром 60 х 4 мм, змеевики в конвективных газоходах — из труб 32 х 3 мм. Топка котла имеет 6 газомазутных горелок (по 3 встречно на боковых стенах), воздух для горения не подогревается, подается вен­тиляторами непосредственно в горелки и зимой может иметь температуру ниже 0°С.

Котлы для сжигания углей в кипящем слое (КС). Ухудшение качества добываемых углей (повышение зольности и влажно­сти до значений выше 50-60% массы угля) вызывает затруднения при их сжигании факельным способом в топочной камере (срыв пламени, шлакова­ние экранов, затруднения с понижением нагрузки). Организация сжигания таких топлив в так называемом кипящем слое является развитием ранее известного способа слоевого сжигания (рис. 1.1, б, в). Для сжигания в КС поступает дробленый уголь с максимальным размером частиц до 25-30 мм.

На рис. 1.11 показаны наиболее характерные схемы КС, применяющи­еся сегодня в энергетике. Более широко распространено сжигание топлив ухудшенного качества в низкотемпературном кипящем слое (рис. 1.11, я). Топливо подается на слоевую решетку, под которую поступает воздух от высоконапорного вентилятора. В результате слой топлива взрыхляется (его высота 0,7-1,0 м и плотность частиц 250-400 кг/м3). При этом частицы раз­мером менее 6-10 мм выносятся воздухом в верхнюю часть слоя и образуют второй, так называемый разбавленный слой топлива (высотой до 1,5-2,0 м) с плотностью частиц в объеме не выше 20-30 кг/м3. Здесь более крупные частицы оказываются в возвратно-поступательном движении до тех пор, пока за счет горения не достигнут малых размеров (менее 1 мм) и будут выноситься далее в объем верхней части топочной камеры, где должны полностью сгореть. В нижнем плотном слое по мере сгорания топлива на­капливаются крупные золовые частицы, и массовая доля свежего топлива обычно составляет 5-1%. Верхняя граница этого слоя поддерживается за счет постоянного вывода золы за пределы топки.

Поддержание низкотемпературного горения с температурой 850~950°С обеспечивается размещением в плотном слое топлива поверхности нагрева

Специальные конструкции котлов

Рис. 1.11. Варианты схем топок с кипящим слоем: а — низкотемпературный кипя­щий слой, 6 — циркуляционный кипящий слой без охлаждения золы, в — то же, с охлаждением возврата золы в теплообменнике; 1 - питатель топлива; 2 — плот­ный слой топлива; 3 — разбавленный слой; 4 — короб высоконапорного воздуха; 5 — змеевиковая поверхность нагрева; 6 — горячий циклон; 7 — золопровод; 8 — теплообменник; 9 — сифон для разжижения золы.

Специальные конструкции котлов

Воздух 4

А)

Воздух в)

6)

В виде многотрубных змеевиков. Отвод тепла из горящего слоя к трубам происходит за счет прямого контакта раскаленных частиц топлива и золы с поверхностью труб (кондуктивный метод теплообмена), который характе­ризуется высокой интенсивностью — 250-400 Вт/м2К, что в 5-8 раз выше, чем конвективный теплообмен при омывании труб горячими газами. Однако недостаток такого способа охлаждения КС связан с довольно интенсивным износом поверхности труб частицами золы и топлива. В верхней части топ­ки тепловыделение от догорающих мелких частиц компенсируется отводом тепла к топочным экранам, и температура газов сохраняется примерно на том же уровне - 800-900°С.

В результате в кипящем слое можно сжигать топлива с очень низкой теплотой сгорания при большом содержании балласта в топливе, которые в обычной топке с факельным способом сжигания гореть не могут. Низ­кая температура горения исключает шлакование стен топки (температура начала шлакования обычно больше 950°С), резко снижает возможность об­разования оксидов азота. Для подавления выброса оксидов серы SO2 в слой горящего топлива вводят известняк в соотношении Mca/Ms — 2, где Мса и Ms — масса кальция в известняке и масса серы в поступающем на сжигание топливе. В результате связывания серы топлива в сульфаты кальция выброс SO2 с газами может быть снижен в 10 раз.

Топки с кипящим слоем нашли применение при. сжигании отходов уг­леобогащения (с повышенной зольностью), а также сильнозольных и высо­косернистых бурых углей на котлах производительностью 10-25 т/ч и выше. На рис. 1.12 показана конструкция котла, производительностью 75 т/ч при

Специальные конструкции котлов

IГ пптЙмиа

{ 22150

Давлении пара 3,9 МПа с низкотемпературным кипящим слоем в нижней части топки. В плотной зоне КС расположены испарительная и паропе - регревательная поверхности теплообмена. Движение воды и пароводяной среды в экранных трубах — принудительное за счет напора циркуляционно­го насоса. Воздух после высоконапорного дутьевого вентилятора подается под решетку и имеет расчетную скорость на сечение топки — 4-6 м/с.

Рис. 1.12. Конструкция парового кот­ла с низкотемпературным кипящим слоем: 1 —. разбавленный слой топ­лива; 2 — объем камерной топки; 3, 4 — змеевиковая паропарегрева-. тельная и испарительная поверхно­сти теплообмена; 5 — отвод золы из плотного слоя; 6 — подача топлива в слой; 7 — решетка кипящего слоя; 8 — насос принудительной циркуля­ции; 9 — короб подогретого воздуха.

Котлы с циркуляционным кипящим слоем (ЦКС). Основ­ное отличие зоны горения ЦКС от обычного КС связано с повышени­ем расчетной скорости воздуха в сечении топки до 6-8 м/с. При этом плотный слой топлива и золы еще более разрыхляется, а частицы зо­лы и топлива размером менее 4-6 мм уносятся в верхнюю часть топ­ки, и вторая зона горения размыта по высоте (рис. 1.11,6, в). В резуль­тате в потоке газов на выходе из топки оказывается заметная концен­трация твердых частиц (порядка 7 -10 кг/м3), включая несгоревшее топ­ливо (частицы кокса размером не более 1 мм), поэтому в газовом трак­те после топки устанавливается так называемый «горячий» циклон для улавливания уноса. Он работает при температуре газов 850-900°С и из­нутри футерован огнеупорным материалом. Циклон имеет КПД по улав-

4 5

Специальные конструкции котлов

Специальные конструкции котлов

Рис. 1.13. Конструкция парового котла с ЦКС: 1 - зона взрыхленного топлива; 2 — призматическая часть топки; 3 — ширмовая поверхность в объеме топки; 4 — барабан; 5 — горячий циклон; 6 — конвективный пароперегреватель; 7 — пакеты экономайзера; 8 — воздухоподогреватель; 9 — высокопапорный вентилятор; 10 — возврат золы в юпку; 11 — дымосос рециркуляции газов; 12 — подача свежего топлива в зону горения; 13 - дозатор известковой пульпы.

Специальные конструкции котлов

Рис. 1.14. Промышленный котел-утилизатор для использования тепла газов по­сле печи: 1 — вертикальный газоход; 2 — ленточный трубный теплообменник; 3 -- конвективный пароперегреватель; 4 — барабан; 5 — экономайзер; 6 — воздухоподо­греватель; 7 — предтопок с газовой горелкой.

Ливанию частиц около 99%, далее газы, содержащие только мелкие ча­стицы в количестве, равном поступающей с топливом массы золы, на­правляются в обычную конвективную шахту котла. Зола и коксовые ча­стицы после циклона возвращаются в зону горения топлива на слоевую решетку.

Схемы є ЦКС различаются наличием или отсутствием теплообменни - ка в тракте возврата горячей золы (рис. 1.11,6, в). Чаще используется схема по рис. 1.11, в, в которой зола после теплообменника и сифона для сме­шения с воздухом имеет температуру 650-700°С. При КПД циклона 99% возврат золы примерно в 100 раз превышает массу минерального состава поступающего топлива. Эта большая масса золовых частиц стабилизирует температуру горения свежего топлива на уровне 850-900°С, сохраняя пре­имущества низкотемпературного горения, которые отмечены выше для КС.

На рис. 1.13 приведен эскиз котла паропроизводительностью 230 т/ч с параметрами пара 10 МПа и 510°С, выполненного по схеме рис. 1.11,6. Нижняя зона взрыхленного топлива выполнена конусообразно и футеро­вана огнеупорным материалом, призматическая часть топки имеет сечение 9,95 х 4,8 м, стены топки экранированы испарительными трубами. Охла­ждение потока газов с горящими частицами обеспечивается установкой ширмовых поверхностей из пароперегревательных труб. Для регулирова­ния температуры газов дополнительно используется газовая рециркуляция. На выходе из топки установлены два циклона диаметром 5,1 м каждый. Из циклонов дымовые газы двумя трубопроводами направляются в опускную конвективную шахту, где располагаются конвективные трубные поверхно­сти котла! Зола из циклонов в количестве 4 700 т/ч поступает в сифоны, где разрыхляется первичным воздухом, возвращается в зону горения и стаби­лизирует температурный режим на низком уровне.

К о т л ы-у тилизаторы (К-У). Уже давно котлы этого типа получили распространение на промышленных предприятиях как дополнение к высо­котемпературным технологическим печам с целью полезного использования теплоты уходящих газов (утилизация тепла). Отличительная особенность такого типа котлов — отсутствие топочного устройства для сжигания топ­лива в топке, которая превращается в обычный газоход. В качестве примера на рис. 1.14 показан К-У, установленный за печами для производства тех­нической сажи. Газы после печи имеют температуру 1 260°С и поступают в нижнюю часть подъемного газохода котла. В нем находятся экранные на­стенные поверхности, W-образные трубные ленты и конвективный пакет перегревателя. За счет тепла газового потока здесь испаряется часть воды и перегревается пар. В экранных и ленточных поверхностях происходит естественная циркуляция воды и пароводяной смеси. Из К-У для выработ­ки электроэнергии поступает пар с расходом до 80 т/ч, давлением 4,5 МПа и температурой 440°С, что обеспечивает электрическую мощность около 8 МВт. Для поддержания постоянного теплового потенциала поступающих газов перед К-У установлен предтопок с газовой горелкой. Горячий воздух от котла в основном используется для работы промышленных печей.

В энергетике котлы-утилизаторы большой мощности появились в по­следнее время при разработке комбинированных схем ПГУ (см. рис. 1.15

Специальные конструкции котлов

Рис. 1.15. Принципиальная схема котла-утилизатора в системе ПГУ-ТЭЦ

И В. З), имеющих поверхности нагрева чаще всего двух давлений (высокое 8 МПа и низкое — 4 МПа). В этом случае К-У имеет только змеевиковые поверхности экономайзера и перегревателя пара, а испарение воды проис­ходит в трубных пакетах, подобных тем, которые изображены на рис. 1.11 ,в, при омывании их газами после ГТУ. В результате на утилизации тепла га­зов после газовых турбин вырабатывается до 30% полной мощности ПГУ, а КПД установки повышается до 50-52%.

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Требования к котельной (топочной) на твердом топливе: основные нюансы от специалистов компании Статус 24

Проектирование и сборка составляющих для системы обогрева должна быть четко согласовано со строительными стандартами к отопительным помещениям.

ТТ котлы, электричество и тепловой насос, как альтернатива газу.

Тарифы на центральное отопление постоянно растут, оплата этой коммунальной услуги отнимает большую часть платежей семьи. Отличным выходом может стать выбор альтернативного источника тепловой энергии, который должен стать энергосберегающим, недорогим и …

Подбор мощности твердотопливного котла.

Наиболее важным параметром, от которого зависит удобство и комфорт использования котла, является его мощность. Неправильно подобранная мощность грозит Вам целым рядом проблем и неудобств. Самой распространенной ошибкой является недостаточная мощность

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.