Комбинированная выработка пара в поверхностях нагрева стальных водогрейных котлов

Опыт многолетней эксплуатации П-образных прямоточных водогрейных котлов (котлы Г1ТВМ‑30М, КВ-ГМ‑50, КВ-ГМ‑100), оборудованных экранными панелями с вертикальными трубами, позволил разработать ряд технических решений по использованию экранных поверхностей нагрева этих водогрейных котлов в качестве испарительных элементов безбарабанных паровых контуров [13].

На рис. 2,7 представлена предложенная ПКК ЦЭМ и ДКЗ схема перевода отдельных экранных панелей водогрейных котлов на выработку пара в безбарабанных экранных контурах с естественной циркуляцией. По указанной схеме в водогрейном котле может быть переведено на работу в паровом режиме любое количество экранных топочных панелей, для чего они отключаются из гидравлического контура водогрейного котла путем установки заглушек. Экранная панель на верхнем коллекторе снабжается трубой, отводящей пароводяную смесь в вертикальный циклон – сепаратор. Пар из верхней части циклона с небольшой влажностью направляется технологическим потребителям и на собственные нужды котельной.

Котловая вода из водяного объема циклона по опускным трубам поступает в нижние коллекторы экранов. Питательная вода от насосов поступает в уравнительную емкость и далее в циркуляционный контур котла.

Обратная сетевая вода поступает для подогрева в поверхности нагрева конвективной шахты и, пройдя оставшиеся в водогрейном режиме экранные панели, поступает в магистраль горячей воды. Перевод экранных панелей из одного режима в другой осуществляется снятием или установкой заглушек на отводящих и перепускных трубопроводах внутри котла.

Рис. 2.7. Комбинированный безбарабанный пароводогрейный котел (Г1КК ЦЭМ. ДКЗ):

1 выносной циклон-сепаратор; 2 – уравнительная емкость; 3 – вход питательной воды; 4 экранный паровой контур с естественной циркуляцией; 5 – отвод пароводяной смеси; 6 – опускная труба от циклона; 7 – экран водогрейного контура; 8 – поверхности конвективной водогрейной шахты; 9 – выход горячей воды; 10 – обратная сетевая вода; 11 – выход пара на технологические нужды

На рис. 2.8 представлена схема НПО ЦКТИ комбинированного пароводогрейного котла с горизонтальным барабаном для парового контура. В таком комбинированном котле какая-либо экранная панель с тепло – производительностью 12–15 % общей теплопроизводительности котла работает в паровом режиме с естественной циркуляцией. Пароводяная смесь по отводящим трубам подводится от верхнего коллектора экранной панели непосредственно в барабан, где устанавливаются те или иные сепарационные устройства, вплоть до внутрибарабанных циклонов.

5

Рис. 2.8. Комбинированный барабанный пароводогрейный котел (НПО ЦКТИ): 1 – барабан; 2 – экранный паровой контур; 3 – отвод пароводяной смеси; 4 – опускные трубы от барабана; 5 – выход пара к потребителям; 6 – вход питательной воды; 7 – экраны водогрейного контура; 8 – конвективная водогрейная шахта; 9 – подвод обратной сетевой воды; 10 – водоперенускные трубы; 11 – выход горячей сетевой воды; 12 – непрерывная продувка барабана

Котловая вода по опускным трубам из нижней части барабана направляется в нижние коллекторы экранной панели. Пар из барабана направляется на собственные нужды котельной и к небольшим технологическим потребителям. Питательная вода от питательных насосов подводится непосредственно в барабан. Продувочную воду из барабана при значительном ее количестве намечается направлять непосредственно в тепловую сеть в качестве подпиточной воды.

При работе котла на природном газе обратная сетевая вода поступает от сетевых насосов в конвективную шахту и затем, пройдя через отдельные топочные экраны, направляется в магистраль горячей воды.

Основным недостатком приведенной схемы является отсутствие необходимой гибкости в отношении использования поверхностей нагрева котла, так как перевод парового барабанного контура на работу в водогрейный режим практически исключается.

Дальнейшие исследования возможности комбинированной выработки пара и горячей воды в одном агрегате показали целесообразность перевода серийных водогрейных котлов или создания новых котлов для работы в трех различных режимах: чисто водогрейным, комбинированным и чисто паровом [11].

В отличие от схемы комбинированной выработки пара, показанной на рис. 2.7, в этом случае в паровой режим кроме топочных экранов переводятся также и поверхности нагрева конвективной шахты. Получение пара в поверхностях конвективной шахты возможно при переводе этих поверхностей нагрева в испарительный контур с многократной принудительной циркуляцией. На рис. 2.9 представлена такая схема.

Верхний пакет конвективной шахты, состоящий из горизонтальных трубных пучков, расположенный первым по ходу газов и связанный с задним и боковым экранами шахты, работает с многократной принудительной циркуляцией, для чего устанавливается специальный циркуляционный насос. Нижний пакет конвективной шахты работает в паровом и комбинированном режимах в качестве водяного экономайзера для подогрева питательной воды.

При переводе котла в чисто водогрейный режим этот пакет также переводится на подогрев сетевой воды, для чего снабжается соответствующими перепускными трубами с заглушками, которые устанавливаются или снимаются в зависимости от режима, указанного стрелками.

На рис. 2.10 представлена схема комбинированного пароводогрейного котла, в котором для создания многократной принудительной циркуляции в конвективной шахте водогрейного котла используются рециркуляционные насосы тепловой сети. Для этой цели задний экран конвективной шахты включается в контур с естественной циркуляцией аналогично топочным экранам. В контуре с принудительной циркуляцией оставляется не более двух горизонтальных пакетов и боковых экранов конвективной шахты, и этим обеспечивается значительное снижение гидравлического сопротивления контура многократной принудительной циркуляции. Переключение котла с одного режима на другой осуществляется установкой и снятием заглушек на соответствующих трубопроводах. В случаях, когда нельзя обеспечить необходимое качество обратной сетевой воды (наличие шлама, добавка сырой неочищенной воды), целесообразно наиболее теплонапряженные поверхности нагрева котла перевести в паровой режим с питанием этих поверхностей нагрева хорошо подготовленной питательной водой.

Рис. 2.9. Комбинированный безбарабанный котел для работы в чисто водогрейном, чисто паровом и в комбинированном режимах (ВЗПИ, ДКЗ, Союзтехэнерго):

1 – горизонтальный конвективный пакет, работающий в чисто водогрейном или в паровом режиме с многократной принудительной циркуляцией; 2 – нижний пакет конвективной шахты, работающей в водогрейном режиме или в качестве водяного экономайзера для подогрева питательной воды; 3 – топочная камера с экранами, работающими как в водогрейном, так и в паровом режиме с естественной циркуляцией; 4 – выносной циклон топочной камеры; 5 – уравнительная емкость топочной камеры; б – опускные трубы от циклона в нижние коллекторы топочных экранов; 7 – выход пара; 8 – водоперепускная труба между топочной камерой и конвективной шахтой; 9 – вход сетевой воды во фронтовой экран; 10 – циркуляционный насос; 11 – сетевая вода или котловая вода от циркуляционного насоса; 12 – вход питательной воды; 13 – питательная или сетевая вода; 14 – уравнительная емкость контура многократной принудительной циркуляции – МПЦ; 15 – выносной циклон контура МПЦ; 16 – выход пара; 17 – выход горячей сетевой воды; 18 – питательная вода от экономайзера; 19 – всасывающая линия циркуляционного насоса

На рис. 2.11 представлена схема комбинированного котла, предложенного ВЗПИ, ДКЗ и ПО ’’Белэнергомаш”.

Рис. 2.10. Комбинированный пароводогрейный котел с включением заднего экрана конвективной шахты в контуре с естественной циркуляцией и использованием для контура МПЦ рециркуляционных насосов тепловых сетей (ВЗПИ, ДКЗ, ПО «Белэнергомаш”):

1 – топочная камера–; 2 – выносной циклон; 3 – задний экран конвективной шахты; 4 – подвод пароводяной смеси; 5‑опускная линия; 6 – конвективные пакеты; 7 – боковые экраны шахты; 8 – отвод пароводяной смеси боковых экранов шахты; 9 – выносной циклон контура МПЦ; 10 – подвод к всасывающей трубе насоса; 11 – рециркуляционный насос тепловой сети; 12 – вход воды в конвективные пакеты; 13 – водяной экономайзер; 14 – вход питательной воды; 15 – уравнительная емкость; 16 – подвод питательной воды в контур МПЦ; 17 – автоматически регулирующий клапан подачи питательной воды в циклон 9; 18 – линия продувочной воды; 19 – вход сетевой воды во фронтовой экран; 20 – магистраль горячей воды; 21 – обратная вода от сетевых насосов; 22 – линия от рециркуляционных насосов; 23 – выход горячей воды из котла; 24 – уравнительная емкость парового контура с МПЦ; 25 – выход пара из котла; 26 – линия непрерывной продувки

Рис. 2.11. Комбинированный котел с пароводяным подогревателем (ВЗПИ, ВНИПИЭнергопром, ДКЗ и ПО Белэнергомаш):

1 – топочная камера; 2 – конвективная шахта; 3 – коллектор заднего экрана шахты; 4 – вход сетевой воды; 5 – вход сетевой воды в подогреватель; 6 – пароводяной подогреватель; 7,8 – выход горячей воды в магистраль; 9 – пиковый ввод сетевой воды; 10 – выносной циклон; 11 – вход пара в подогреватель; 12 – подвод конденсата в циклон; 13 – уравнительная емкость; 14 – подпитка парового контура; 15 – выход пара на производство

В указанном котле все топочные экраны всегда работают только в паровом режиме, конвективная шахта 2 работает постоянно в водогрейном режиме. Обратная сетевая вода, поступающая в конвективную шахту в основном режиме с температурой 70 °С, нагревается в ней до температуры 110 – 115 °С, а затем из верхних коллекторов боковых экранов шахты направляется по трубопроводу 5 для дальнейшего подогрева до 150 °С в пароводяной теплообменник 6, включенный в паровой циркуляционный контур котла. Пар из циклона 10 по трубопроводу 11 направляется в теплообменник. Конденсат из теплообменника по трубопроводу 12 возвращается в паровой циркуляционный контур. Горячая сетевая вода по трубопроводу 7 направляется в магистраль горячей воды.

При работе котла в пиковом режиме обратная сетевая вода с температурой около 110 °С поступает в котел двумя параллельными потоками: один поток по трубе 4 поступает в конвективную шахту, второй поток обратной сетевой воды по трубопроводу 9 подводится к пароводяному теплообменнику 6 через трубопровод 5, который в этом режиме отключен заглушками от конвективной шахты.

Горячая сетевая вода выхоцит в этом режиме двумя параллельными потоками по трубопроводам 7 и 5 и, смешиваясь в не показанном на схеме в сборном коллекторе котла, и с температурой 150 °С направляется в сеть. Пар, не используемый на подогрев сетевой воды, по трубопроводу 15 направляется к технологическим потребителям и на собственные нужды котельной.

Профессиональная бригада электромонтажников предоставляет услуги по ремонту и монтажу электросетей и сопутствующих работ. Если у Вас прохудилась электропроводка в доме – переходите по ссылке и становитесь нашим клиентом.