ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

КОТЛОВ

Ниже приведены эксплуатационные показатели ог­раждений отечественных котлов средней н большой мощности по данным обследований и испытаний, произ­водившихся ОРГРЭС и ЦКТИ (НПО ЦКТИ).

Котел ТП-70, установленный на Приднепровской ГРЭС, имеет натрубную конструкцию ограждений топочной камеры. Средние зна­чения температуры ограждения и окружающего воздуха /„ даны в табл. 2-1.

Котел ПК-41, установленный на Конаковской ГРЭС, имеет щи­товое ограждение из асбестодиатомовото бетона. По замерам епе-

Циалистов ЦКТИ тепловые потери и наружная температура поверх­ности ограждения составляют: 95—100-^-250 ккал/(ч-м2) при мест­ных отклонениях до 450 ккал/(ч-м2); /ос=40-г-50°С.

Котел П-50 Каширской ГРЭС с щитовым ограждением нз ша- мотобетонного слоя по замерам ЦКТИ имеет наружную температуру ограждения на некоторых участках до 75—85°С из-за недопустимо высокой температуры окружающего воздуха (60—65°С).- При этом тепловые потери составляют 250—300 ккал/(ч-м2).

Котел ТГМП-324 производительностью 1000 т/ч, установленный иа Киришской ГРЭС, имеет газоплотное ограждение нз цельносвар­ных экранов. Тепловые испытания ОРГРЭС показали, что из-за не­удачной с тепловой точки зрения конструкции ограждения (большое количество металлических штырей и креплений, проходящих сквозь изоляцию) средине тепловые потери большей части ограждения близки к предельно допустимым значениям, а в ряде случаев пре­восходят нх.

При правильно спроектированном и выполненном ограждении котла наружная температура ограждения не превышает 50°С, а тепловые потери 250 ккал/(ч*м2), в противном случае температура наружной поверхности ограждений и температура окружающего воздуха значительно превышают нормативные значения, создавай тем самым тяжелые условия эксплуатации.

Существует мнение, что основные тепловыделения в котельном помещении происходят вследствие потока теплоты через ограждаю­щие конструкции котла н недостаточной циркуляции воздуха в по­мещении. Однако анализ показывает, что суммарное тепловыделе­ние в котельной ячейке определяется и другими факторами. Основ-

Ное тепловыделение вдет от трубопроводов в пределах котла, газовоздухопроводов, от вспомогательного оборудования и т. д. Циркуляция воздуха при нормальном состоянии ограждений котлов н вспомогательного оборудования обеспечивается дутьевыми венти­ляторами в течение периода, исключающего холодное время года. Для выявления источников повышенных тепловыделений по. котлу необходимо в каждом конкретном случае иметь баланс тепловых потерь по котельной ячейке. Например, в табл. 2-2 приведены дан­ные ОРГРЭС по распределению тепловыделений для котла произво­дительностью 230 т/ч.

Из табл. 2-2 видно, что из всего количества теплопотерь уста­новки только около 67% приходится собственно на котел. Для этого котліа с параметрами р»110 кгс/см2; fnn=5I0°C; при температуре питательной воды? ПВ«2150С; при сжигании топлива АШ с «6000 ккал/кг при к. п. д тіка*«0,9 расход топлива составляет =24 500 кг/ч. Потери тепла собственно котла составляют:

«-iEiSsr-.»*

Т. е. значение, близкое к нормативному, приведенному выше для оте­чественных котлов. При этом следует отметить, что ограждения спроектированы по старым нормам ПТЭ. Воздух, нагретый тепловым потоком, через ограждения котла (QH —970 000 ккал/ч) удаляется дутьевыми вентиляторами. Для рассмотренного котла количество воздуха, необходимое для горения, составляет F*®200 000 мэ/ч. При­няв удельную объемную теплоемкость для воздуха Се— — 0,3 ккал/(м3'°С), температуру воздуха, поступающего в котель-
uoe помещение, f* = 10°C и удаляемого £=30°С, найдем, что количество отведенной теплоты с воздухом составит:

QB = VcB (i'B - Q = 200 000-0,3 (ЗО — 10> = 1,2-106 ккал/ч.

Этот подсчет показывает, что дутьевые вентиляторы справля­ются с эвакуацией тепловыделений через ограждения котла.

Более подробные тепловые испытания были проведены ОРГРЭС иа газоплотном котле ТГМГГ-324. В табл. 2-3 дано распределение тепловых потерь через отдельные элементы ограждений. Для опре­деления qt необходимо из суммарного значения тепловых потерь, указанных в таблице, вычесть потери теплоты, ие связанные с ограждениями собственно котла. Значение тепловых потерь, отнесен­ное к потерям через ограждения котла, включая его трубопроводы, составит:

QK = 3240,5-10s — (362 4- 375)• 10' = 2,5- 10" ккал/ч.

При расходе топочного мазута примерно 75 000 кг/ч н его рабо­чей низшей теплоте сгорания <2^=9800 ккал/кг значение со­ставит:

_2503^ 45 9800.75-105 /0'

Что значительно превосходит допускаемое значение.

Анализ тепловых потерь через отдельные поверхности котла (см. табл. 2-3) показывает, что очень большие потери [до 346 ккал/(ч-м2)] происходит за счет неудовлетворительной изоляции трубопроводов. Далее следует признать неудовлетворительной изо­ляцию перекрытий над топкой [338 ккал/(м2-ч)] и конвективной частью [380 ккал/(м-ч2)]. Значительны тепловые потери через ограждения стен н поясные балки жесткости, значение которых со­ставляет 251—285 ккал/(ч-м2).

Произведем далее оценку потери теплоты в тоннах условного топлива. Расход топлива в переводе иа условное составит: 9800

В = 757Ш=114Т/Ч-

Потери теплоты в окружающую среду через ограждения котла

=0,34% и в условном топливе

114-0,34-10~2 = 0,39 т/ч.

За год при эксплуатации котла в течение 6500 ч при полной на­грузке

Щ = 0,39-6500 = 2520 т/год.

При нормативных тепловых потерях q* ^0,2% ежегодный пере­расход топлива составит:

АВ = 2520 — 2520- — - 2520 — 1480 = 1040 т/год.

0,34

Прн цеие условного топлива около 20 руб/т годовой перерасход на эксплуатационные нужды может быть приближенно оценен в 20 ООО руб/год. Отметим, что расчеты проведены без учета амортиза­ционных отчислений на стоимость дополнительных мероприятий по повышению эффективности тепловой изоляции.

Конструкция ограждений стен котла ТГМП-324 состоит из стальной наружной обшнвкн, которая крепится при помощи штырей, проходящих через изоляцию н приваренных к экранным трубам, имеющих температуру в среднем 500°С. Эти штыри и отводят теп­лоту к наружной стальной обшивке, повышая ее температуру до 70°С [2-5]. Влияние крепежных шпилек на растечку теплоты по металлической обшивке значительно. Так, если в середине обшивоч­ного листа удельные тепловые потоки составляют 120— 150 ккал/{ч-м2). то в районе крепления они превышают 300 ккал/(ч-м2). Отсюда видно, что значения потерь теплоты во внешнюю среду через ограждения зависят от способа крепления изоляции ограждений н ее качества.

Металлические включения в ограждениях существенно повыша­ют тепловые потери, поэтому необходимо обращать внимание на их размещение н конструкцию. Проведенные исследования в этой об­ласти прн помощи моделирования и непосредственных измерений показывают, что в тех случаях, когда включения металла в виде ребер, штырей, шайб н т. д. выходят наружу изоляционного слоя, они могут увеличивать потери теплоты через ограждения на 30— 40%, а в некоторых случаях н больше.

По данным лаборатории тепловой изоляции Уральского филиа­ла ВТИ, металлические элементы включений дают примерно следу­ющее увеличение тепловых потерь через ограждения, %:

Швеллеры на трубах экрана (№ 20 через интервалы в 1 м

TOC o "1-3" h z по высоте)...................................................................................... j4f7

Штыри без шайб диаметром 12 мм с шагом'300X300 мм

Для креплений.............................................................................. 12,8

Шайбы, приваренные на штырях................................................................ 15

Металлические ребра толщиной 6=5-;-6 мм, шириной

60 мм, утопленные в изоляцию....................................................................... 6

Поясные двутавровые балки № 36 с интервалами (по вы­соте) около 3,0 м 10—1

Это увеличение тепловых потерь необходимо учитывать прн рас­четах ограждений, особенно в натрубных обмуровках. Практически можно считать, что утопленные в слой изоляции ребра дают увели­чение потерь до 6% и штыри с утопленными под покровный слой шайбами — до 20%. Более подробно влияние теплопроводных вклю­чений па тепловые потерн через ограждения в окружающую среду изложено в гл. 9 и Ю.

Из вышесказанного следует, что уменьшение тепловых потерь котлов является актуальной проблемой современной энергетики, особенно если учесть дефицит топлива.

Снижение тепловых потерь до экономически выгодных пределов должно обязательно сопровождаться обеспечением санитарно-гигие­нических условий для обслуживающего персонала.