Какую температуру воды на входе в стальные водогрейные котлы необходимо поддерживать

Обновлено: 17.05.2024

Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной представлена на рис.3.1.

Котлы, устанавливаемые в системе централизованного теплоснабжения, выпускаются производительностью 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180 Гкал/ч.

Котлы до 20 Гкал/ч могут применяться только в качестве основных источников тепла. Нагрев воды до 150 0 С.

Котлы более 30 Гкал/ч могут использоваться как в качестве основного, так и пикового источника тепла. По особому согласованию с заводом – изготовителем котлы могут выпускаться с нагревом до 180 0 С.

1) газомазутные: ПТВМ, КВ-ГМ;

2) твердотопливные: КВ-ТК, КВ-ТС.

В водогрейных котлах недопустимо парообразование во избежание образования накипи, пережога труб и гидроударов. Для этого необходимо поддерживать постоянной скорость воды в трубной системе, т.е. водогрейные котлы работают нормально только при постоянном расходе. Давление на выходе из котла должно быть такое, чтобы t_нас превосходило на 10…15 0 С максимальную температуру в сети – это определяет расположение насоса в схеме.

Во избежание низкотемпературной коррозии в хвостовых поверхностях котла поддерживают температуру воды выше температуры точки росы.

Температура точки росы:

- при сжигании газа: 54…57 0 С;

- при сжигании низкосернистого мазута: около 60 0 С;

- при сжигании высокосернистого мазута: около 90 0 С.

Допустимая температура воды на входе в котел при сжигании:

- газа: не ниже 60 0 С;

- низкосернистого мазута: не ниже 70 0 С;

- высокосернистого мазута: не ниже 110 0 С.

Для поддержания заданной температуры делается узел рециркуляции с выхода котла на вход. При сжигании высокосернистого мазута расход воды через котел должен быть увеличен вдвое. Водогрейные котлы выпускаются с числом ходов по воде кратным двум и при сжигании высокосернистого мазута, а также при использовании котла в пиковом режиме число ходов воды сокращается вдвое. Для поддержания постоянного расхода воды в котле предусмотрен узел перепуска, то есть часть воды проходит мимо котла. Одновременно перепуском регулируется температура воды в подающем трубопроводе.

Рис.3.2. Схема рециркуляции и перепуска

Восполнение потерь воды в сети производится химочищенной деаэрированной водой, поэтому в котельной предусматривается установка химводоочистки и деаэратор.

Деаэратор предусмотрен вакуумного типа. Давление в деаэраторе может быть от 0,07 до 0,6 атм. Обычно деаэратор регулируется на давление 0,3 ата. Он может работать с обогревом и без обогрева. При работе без обогрева температура воды на входе в деаэратор должна быть на 5…10 0 С выше температуры насыщения по давлению в деаэраторе. При работе с обогревом температура воды на входе в деаэратор на 5…7 0 С ниже температуры насыщения по давлению в деаэраторе. Нагрев производится водой из котла.

Температура исходной воды зависит от места забора воды. Для нормальной работы водоочистки температура перед ней должна быть 25…40 0 С (зависит от схемы химводоочистки). Поэтому перед химводоочисткой вода должна быть нагрета горячей водой из котла в водоводяном теплообменнике. После ХВО температура воды на 0…5 0 С ниже температуры воды перед ней. Для нормальной работы деаэратора после ХВО устанавливают водоводяной теплообменник.

При использовании в котельной мазута в качестве основного или резервного топлива, температура воды на выходе из котла должна быть не ниже 100 0 С (если мазут поступает по трубопроводам разогретым). При поступлении мазута в цистернах для разогрева при его сливе и перед форсунками котла используется только пар. В этом случае в водогрейной котельной устанавливаются служебные паровые котлы. Схема котельной – по варианту паро-водогрейной.

Для нормальной работы ВПУ требуется большое количество реагентов. При работе водоочистки большое количество агрессивных растворов выбрасывается в окружающую среду. Поэтому при работе системы при температуре не выше 95…105 0 С для обработки воды применяются ИОМСы. Они вводятся через дозатор в трубопровод. При этом ионный состав воды не меняется, но сдерживается накипеобразование.

Вместо вакуумных деаэраторов в котельных небольшой производительности можно устанавливать центробежные деаэраторы (труба длиной 1,5 – 2 метра, завихритель. Вода внутри трубы движется по спирали. При этом за счет действия центробежных сил газы отделяются от воды и удаляются в окружающую среду через трубку малого диаметра, расположенной по оси). Недостаток: большие потери давления (до 3…4 атм), вода должна быть нагрета перед деаэратором до температуры не ниже 95 0 С.

При работе котельной на открытые системы в схеме источника тепла обязательно предусматривается установка бака - аккумулятора после деаэратора.

Влияние температуры обратной сетевой воды на эффективность работы районных отопительных котельных

Эффективность работы районных отопительных (водогрейных) котельных при производстве тепловой энергии и тепловых сетей при её передаче, как известно, в значительной степени зависит от температуры обратной сетевой воды, возвращаемой от потребителей.

Основные параметры, которые определяют эффективность работы котельных, кроме КПД, это тепловая мощность (Гкал), расход сетевой воды (т/ч) и температуры прямой и обратной сетевой воды (°С). Причём первые три параметра поддерживаются на нужном уровне специалистами котельных в соответствии с температурным графиком и заданием диспетчера.

Эффективность работы тепловой сети при транспортировке и систем теплопотребления при распределении и использовании тепловой энергии в настоящее время оценивается энергетическими характеристиками по следующим показателям:

– разность температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах или температура сетевой воды в обратных трубопроводах (°С);

– удельный расход электроэнергии на транспортировку (кВт·ч/Гкал);

– удельный расход сетевой воды (т/Гкал);

– тепловые потери (Гкал);

– гидравлические потери (МПа);

– производственные потери сетевой воды (м 3 ).

В качестве универсального общего показателя эффективности работы любой системы теплоснабжения, как единого комплекса [1], целесообразно принять отношение фактической разности температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах к нормативной (расчётной, согласно температурному графику) температуре. И, если этот показатель будет равен или выше единицы, то в первом приближении можно с уверенностью говорить об эффективной работе комплекса: источник теплоты – тепловые сети – потребитель.

Таким образом, основным контролирующим критерием эффективности работы систем теплоснабжения является температурный график, который определяет количество тепловой энергии, необходимое для обогрева объектов потребителей на уровне, соответствующем требованиям социальных стандартов, и поддержания в целом эффективности работы теплоисточника.

Взаимоотношения между теплоснабжающей организацией и потребителем

Как правило, температура сетевой воды в подающих тепломагистралях задаётся в соответствии с температурным графиком по усреднённой температуре наружного воздуха за промежуток времени в пределах 6-12 ч (инерционность системы), определяемый диспетчером тепловой сети в зависимости от длины сетей, способа их прокладки, диаметра трубопровода, скорости изменения климатических условий и других факторов.

Температура обратной сетевой воды является для районных отопительных котельных неуправляемым параметром и регламентируется только настройкой режимов работы всех систем теплопотребления, подключённых к данному теплоисточнику: ИТП с узлом учёта тепловой энергии, системы отопления помещений, системы теплоснабжения калориферов приточной вентиляции и тепловых завес, а также ГВС и теплоснабжения технологических процессов, подключённых к теплоисточнику через систему трубопроводов.

Общеизвестно, что на температуру обратной сетевой воды в основном оказывает влияние потребитель. Исключение составляют случаи нарушения гидравлического режима по вине теплоисточника, чаще всего связанные с некорректным (завышенным) расчётом сужающих устройств, что приводит к повышенному расходу сетевой воды, завышенной циркуляции теплоносителя, и, как следствие, – к росту расхода электроэнергии на привод сетевых насосов на теплоисточнике.

Задача потребителя – максимально полезно использовать температурный напор, предоставленный теплоисточником согласно величине подключенной нагрузки и социальному статусу объекта теплоснабжения (на рисунке схематично изображено распределение температурного напора в зависимости от температуры обратной сетевой воды). Другими словами, потребитель должен максимально использовать потенциал теплоносителя (параметр (температура или давление), характеризующий энергию сетевой воды). Причём, если верхний предел Т₁ (°С) обусловлен прочностью оборудования, то нижний Т₂ (°С) полностью зависит от степени его использования потребителем и является важным показателем, определяющим расход сетевой воды.

Рисунок. Схема распределения температурного напора в зависимости от температуры обратной сетевой воды.

В настоящее время взаимоотношения между энергоснабжающей организацией и потребителем в части соблюдения режимов теплопотребления в Республике Беларусь регулируются Гражданским кодексом РБ (§ 6 «Энергоснабжение», ст. 512-517); ТКП 458 «Правила технической эксплуатации теплоустановок и тепловых сетей потребителей»; Правилами пользования тепловой энергией; ТКП 411 «Правила учёта тепловой энергии и теплоносителя»; договорами на теплоснабжение и др.

Действующие правовые нормы допускают отклонение температуры сетевой воды в подающих тепломагистралях до +3 % от заданного режима и регламентируют отклонение фактической среднесуточной температуры обратной сетевой воды от температурного графика не более чем на 3 °С в плюсе. В то же время ими не оговорён предел снижения температуры сетевой воды в обратных тепломагистралях котельных по сравнению с температурным графиком (максимальное использование температурного напора), следовательно, этот фактор может быть рассмотрен как один из способов оптимизации работы теплоисточника.

Нормативными документами также определено, что, в случае превышения температуры обратной сетевой воды более чем на 3 °С при наличии у потребителя узла учёта тепловой энергии (теплосчётчика), расчёт отпущенной тепловой энергии осуществляется котельной по температурному перепаду, предусмотренному графиком при фактических величинах среднесуточной температуры прямой сетевой воды и её среднесуточному расходу.

Таким образом, теплоисточник вправе потребовать от потребителя плату не только за использованную тепловую энергию в соответствии с показаниями узла учёта тепла за расчётный ежемесячный период, но и дополнительную плату за «недоиспользованную» тепловую энергию, величину которой рассчитывает организация – владелец котельной по формуле:

где ∆W_{недоисп.} – величина «недоиспользованной» тепловой энергии за расчётный ежемесячный период, Гкал; М₂ – количество теплоносителя, возвращённого энергоснабжающей организации по обратному трубопроводу за расчетный ежемесячный период по показаниям узла учёта тепловой энергии, т; с – удельная теплоёмкость воды, принимается равной 1 ккал/кг · °С; Т_2факт. – фактическая среднемесячная температура в обратном трубопроводе по показаниям узла учёта тепловой энергии, °С; Т_{2график} – температура сетевой воды в обратном трубопроводе по температурному графику при фактической среднемесячной температуре сетевой воды в подающем трубопроводе по показаниям узла учёта тепловой энергии, °С; 3 °С – допустимая величина превышения температуры в обратном трубопроводе; 1000 – коэффициент для перевода в Гкал.

Дополнительная оплата за «недоиспользованную» тепловую энергию должна стимулировать потребителей на принятие дополнительных мер по строгому соблюдению температурного графика.

Температура обратной сетевой воды как фактор влияния на эффективность работы котельной

Рассмотрим характер влияния снижения температуры обратной сетевой воды на эффективность работы водогрейных котельных и тепломагистралей.

Большинство водогрейных котельных в настоящее время перешли на качественно-количественное регулирование отпуска теплоэнергии. При таком регулировании происходит изменение расхода (ступенчатое или плавное) и температуры сетевой воды в зависимости от величины отопительной нагрузки. В холодный период система теплоснабжения обеспечивает работу с расчётным расходом воды, а при повышении температуры наружного воздуха расход воды снижается. В диапазоне температур от – 6 °С до + 2 °С удельная циркуляция теплоносителя (т/ч/Гкал) резко снижается (от 30 до 40%).

В практике применяются два варианта работы отопительных котельных: с выделенной нагрузкой системы горячего водоснабжения (ГВС) на отдельный котёл и совмещённой нагрузкой отопления и ГВС.

В первом случае график отопительной нагрузки будет представлять собой прямо пропорциональную зависимость от температуры наружного воздуха, так как не привязан к социальному стандарту температуры горячей воды (50 °С). Во втором случае мы имеем стандартный температурный график с учётом требований к температуре горячей воды с нижней срезкой на уровне 55-63 °С.

Для снижения интенсивности наружной низкотемпературной кислородной и сернокислотной коррозии труб поверхностей нагрева стальных водогрейных котлов необходимо поддерживать температуру воды на входе в котлы выше температуры точки росы дымовых газов. Другими словами, во избежание выпадения конденсата из дымовых газов на поверхности нагрева котлов при низкой температуре обратной сетевой воды, её необходимо подогреть до температуры, превышающей температуру насыщения водяных паров, находящихся в дымовых газах. Минимально допустимая рекомендуемая температура воды на входе в котлы составляет: при работе на природном газе – не ниже 60 °С, на малосернистом мазуте – не ниже 70 °С. Учитывая, что мазут используется в основном как резервное топливо, температуру сетевой воды на входе в котёл необходимо поддерживать на уровне 60 °С.

В связи с тем, что в течение отопительного периода температура обратной сетевой воды изменяется в диапазоне от +55 °С (для температур наружного воздуха ниже минус 5-7 °С) до +35 °С (окончание отопительного сезона при температурах наружного воздуха +10 °С), что ниже минимально допустимой температуры (+60-65) °С, в теплотехнических схемах водогрейных котельных, работающих независимо от подключённой или отдельно выделенной нагрузки ГВС, предусматривается установка рециркуляционных насосов между подающей и обратной магистралями для поддержания требуемых параметров температуры на входе в водогрейный котёл. Конечно, при устойчивых температурах от –9 °С и –12 °С при температурных графиках 95/70 и 150/70 соответственно, температура «обратки» составляет более 60 °С, и, следовательно, включение в работу рециркуляционных насосов не требуется. Тем самым мы получаем определённую экономию электрической энергии на их привод.

Таким образом, можно сделать вывод, что повышенная температура обратной сетевой воды (выше температурного графика), возвращаемой в водогрейную котельную, способствует:

– снижению потребления топлива котлами, так как чем выше Т₂, тем меньше необходимо топлива для нагрева теплоносителя до Т₁;

– снижению потребления электроэнергии двигателями рециркуляционных насосов, так как для повышения температуры теплоносителя Т₂ до 60-62 °С надо перекачать меньше теплоносителя с температурой Т₁;

– увеличению потерь тепловой энергии через теплоизоляционные конструкции теплопроводов, так как интенсивность теплообмена в первую очередь зависит от разности температур между средами, и, чем она больше, тем интенсивнее идут процессы теплообмена;

– увеличению скорости внутренней кислородной коррозии трубопроводов, которая наиболее активно проявляется при 60 °С;

– возникновению упущенной выгоды от недореализованной продукции в виде тепловой энергии.

Несмотря на сложность расчёта влияния указанных критериев на экономическую составляющую работы теплоисточника в зависимости от состава оборудования, срока эксплуатации, подключённой нагрузки, протяжённости сетей и т.д., надо отметить, что в целом увеличение температуры обратной сетевой воды снижает эффективность работы тепловой сети по всем фактическим показателям и повышает удельные финансовые затраты (руб./Гкал) на выработку тепловой энергии.

В свою очередь, нормативное снижение температуры обратной сетевой воды водогрейных котельных приводит к следующим эффектам:

– повышению потребления топлива котлами;

– увеличению потребления электроэнергии двигателями рециркуляционных насосов;

– снижению потерь тепловой энергии через теплоизоляционные конструкции теплопроводов;

– получению финансовых средств за дополнительную реализацию тепловой энергии;

– уменьшению скорости внутренней кислородной коррозии трубопроводов.

Считается, что в целом нормативное снижение температуры обратной сетевой воды повышает эффективность работы тепловой сети по всем фактическим энергетическим показателям и снижает удельные финансовые затраты на выработку тепловой энергии.

Однако, сверхнормативное снижение температуры обратной сетевой воды для тепломагистралей водогрейных котельных может привести к росту удельного расхода электроэнергии на единицу вырабатываемой тепловой мощности из-за значительного увеличения потребления электроэнергии двигателями рециркуляционных и сетевых насосов и повышения удельного расхода топлива. Целесообразность такого снижения температуры обратной сетевой воды для водогрейных котельных требует дополнительного технико-экономического расчета.

Таким образом, можно сделать вывод, что определение экономического эффекта от снижения температуры обратной сетевой воды ниже температурного графика требует проведения определённого экономического анализа с учётом особенностей и характеристик оборудования теплоисточника и потребителя. Проведение такого анализа позволит оптимизировать работу систем теплопотребления и, как следствие, повысить эффективность и экономичность работы оборудования.

Одним из технических решений, позволяющих поддерживать нормативную температуру обратной сетевой воды для потребителей, подключённых к тепломагистралям водогрейных котельных, является установка и использование в ИТП систем автоматического регулирования температур, в которых должны использоваться нестандартные алгоритмы управления, учитывающие не только температуру наружного воздуха, но и фактическую температуру в подающей тепломагистрали сетевой воды, и обеспечивать точность поддержания температуры в обратном трубопроводе сетевой воды в пределах ±0,5 °С.

О решениях данной проблемы в системах теплоснабжения потребителей Гомельской области, подключённых к районным отопительным котельным, и их эффективность будет рассказано позднее.

Литература

По материалам научно-практического журнала «Энергетическая стратегия», № 6, 2016 г.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ СТАЛЬНЫХ ВОДОГРЕЙНЫХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ

Устройство, имеющее топку для сжигания органического топлива, обогреваемое продуктами сгора­ния, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного, называют водо­грейным котлом (теплогенератором). Горячая вода от водогрейных котлов - теплогенераторов идет на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий и со­оружений. Для унификации водогрейных котлов утверждена следующая шкала теплопроизводительно - сти в Гкал/ч: 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180.

В производственно-отопительных котельных с паровыми котлами для получения горячей воды ис­пользуется пар как промежуточный теплоноситель, что требует установки сетевых пароводяных подог­ревателей. Водогрейные котельные агрегаты осуществляют непосредственный подогрев сетевой воды, благодаря чему капитальные затраты на водогрейные котельные агрегаты и вспомогательное оборудо­вание ниже, чем при использовании паровых котельных агрегатов, а тепловые схемы проще. Однако при отсутствии пара усложняется процесс подогрева мазута, требуется вакуумная деаэрация воды и др.

Водогрейный котел состоит из топочного и конвективного блоков, и может иметь горизонтальную, П-образную или башенную компоновку. Топочный блок - это топка в виде параллелепипеда, полно­стью экранированная трубами, которые установлены на боковых экранах вертикально, а на подовом (внизу) и потолочном - горизонтально или с наклоном. Все эти экранные трубы приварены обычно к нижним и верхним коллекторам большего диаметра.

Конвективный блок устанавливается в шахте, где температура топочных газов ниже, чем в топке. Конвективная шахта состоит из экранов с нижними и верхними коллекторами, к которым приварены вертикальные стояки, а в эти стояки вварены горизонтально расположенные U-образные трубы диамет­ром 28 мм. Экраны топки и конвективной шахты всех водогрейных котлов выполняются с подъемным и опускным движением воды. Надежность работы всех труб котла обеспечивается при скорости воды в подъемных трубах - 0,6.1 м/с, а в опускных - 1.1,6 м/с. Многоходовое движение воды по экрану дос­тигается установкой заглушек и перегородок в коллекторах.

Правильный подбор скоростей воды обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление всего контура водогрейного котла, которое составляет 1,5.2 кгс/см2. Гидродинамический режим рабо­ты должен исключить снижение давления и расхода воды, проходящей через водогрейный котельный агрегат, ниже допустимого. Кипение воды в водогрейном котле недопустимо, так как это приводит к гидравлическим ударам, нарушению опускного движения, созданию замкнутых циркуляционных кон­туров, отложению накипи и пережогу отдельных труб. В соответствии с этим трубная часть водогрей­ных котлов до 20 Гкал/ч рассчитывается на давление 16 кгс/см2, а котлов 30 Гкал/ч и выше - 25 кгс/см2. Исключено и повышение давления выше допустимого во избежание разрыва труб.

Температура воды на выходе из экранов должна быть ниже температуры насыщения (кипения при соответствующем давлении) на 20.30 °С, что достигается выбором соответственного давления воды на выходе из водогрейного котла. Для стальных водогрейных котлов 20 Гкал/ч и ниже температура воды на выходе принимается до 150 °С, а для котлов 30 Гкал/ч и выше допускается повышение температуры воды до 200 °С. Котлы производительностью 4.20 Гкал/ч должны обеспечивать работу только в ос­новном режиме, а котлы 30 Гкал/ч и выше допускают работу как в основном, так и в пиковом режимах.

Во избежание низкотемпературной коррозии минимальная температура воды на входе в стальной водогрейный котел должна быть не ниже 70 °С при работе на газе и не ниже 90 и 110 °С при работе со­ответственно на сернистом и высокосернистом мазутах. Это достигается путем рециркуляции - подачи расчетного количества уже подогретой в котельном агрегате воды на ввод обратной сетевой воды водо­грейного котла с помощью рециркуляционных насосов.

После подогрева в котельном агрегате вода разделяется на три потока: в теплосеть, на рециркуля­цию, на собственные нужды котельной.

Для определения расхода воды, проходящей через котел, расчетов гидродинамических режимов и других характеристик вспомогательного оборудования водогрейные котельные агрегаты рассчитывают­ся на пять режимов [14, 16] для следующих температур наружного воздуха:

• максимально-зимнего - при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;

• наиболее холодного месяца - при температуре наружного воздуха в холодном месяце;

• при средней температуре за отопительный период;

• в точке излома температурного графика и летнего.

По расчетным температурам заданного города [16] выстраивается температурный график. При рас­четной температуре наружного воздуха для максимально-зимнего режима температура воды в подаю­щем и обратном трубопроводах принимается максимальной - 150 и 70 °С.

При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной, температура воды в подающем трубо­проводе регулируется путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий по подме­шивающей перемычке, на которой установлен регулятор температуры.

Зная расход воды через котельные агрегаты, установленные в котельной, определяются единичная теплопроизводительность водогрейного котла и расход воды через каждый агрегат.

На водогрейных котлах установлена автоматика регулирования и автоматика безопасности (блоки­ровки), которая прекращает подачу топлива в топку в следующих случаях [11]:

• при снижении давления воды ниже допустимого (так как при этом вода закипит);

• при повышении давления выше допустимого (во избежание разрыва труб на прочность);

• при снижении расхода воды через водогрейный котел ниже допустимого (так как это приведет к закипанию воды);

• при повышении температуры воды на выходе из котла до значения на 20 °С ниже температуры насыщения, соответствующей рабочему давлению воды в выходном коллекторе котла;

• при снижении давления газа или мазута перед горелками ниже допустимого и др.

На всех водогрейных котлах устанавливается следующая арматура:

• на входе воды в котел: запорная задвижка, манометр (с трехходовым краном), термометр;

• на выходе воды из котла: запорная задвижка, обратный клапан, манометр (с трехходовым кра­ном), термометры (показывающий и регистрирующий), два предохранительных клапана, расходомер воды.

Кроме того, в верхней части котла и перепускных трубах устанавливаются воздушные вентили для выпуска воздуха при заполнении котла в режиме пуска, а в нижней части котла и нижних коллекторах - спускные вентили для выпуска воды при остановке и ремонте котла.

Гарнитура: взрывной предохранительный клапан на топке и конвективной шахте, люки, гляделки и пр. в соответствующих местах.

Основные технические характеристики, профили стальных водогрейных котлов КВ-ГМ, ПТВМ, БЭМ и других приведены в справочной литературе [3, 6, 8, 12, 19, 20, 32, 33], а также в приложении.

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЦИОНАРНЫХ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ

Особенностью водогрейных котлов является работа их при постоянном расходе сетевой воды и включении не­посредственно в тепловую сеть. Нагрузка котлов регу­лируется изменением температуры входящей и выходя­щей воды путем изменения форсировки топки.

Номинальная теплопроизводительность котла —это наибольшая теплопроизводительность, которую котел должен обеспечивать в длительной эксплуатации при но­минальных значениях параметров с учетом допускаемых отклонений.

Пуск и обслуживание водогрейных котлов во время работы несколько отличается по эксплуатации паровых котлов. Поэтому машинист должен уметь эксплуатиро­вать водогрейные котлы, знать специфику их работы и обслуживание.

Каждый котел для нагрева воды под давлением обо­рудуется следующей запорной и регулирующей армату­рой и предохранительными устройствами. На линиях входа в котел и выхода горячей воды из котла устанав­ливаются задвижки или вентили. Если в котельной уста­новлен только один котел с нагревом воды до 115 °С, тогда установка запорных устройств на входе и выходе поды из котла не обязательна. У каждого котла, под­ключенного к общей магистрали горячей воды, на под­водящем и отводящем трубопроводах устанавливают по одному вентилю или задвижке.

Запорные устройства устанавливают также для уда­ления воды из котла на случай ремонта или очистки от накипи и других загрязнений в нижней его части и в местах возможного скопления воздуха. На котлах с но­минальной теплопроизводительностью менее 4,5 МВт (3,9 Гкал/ч) и с принудительной циркуляцией для пре­дотвращения резкого повышения давления и температу­ры воды в котле при случайной остановке циркуляцион­ных насосов необходимо на трубопроводе (или коллек­торе) отвода горячей воды из котла до запорного устройства врезать патрубок с внутренним диаметром не менее 50 мм с вентилем или задвижкой для сброса воды в водосток.

Для контроля давления воды в котле, в системе цент­рального отопления и контроля за работой насосов уста­навливают манометры: один из них—на котле или между ним и запорным устройством (на трубопроводе горя­чей воды), второй — на линии питательной воды, в пре­делах котельной или на общей магистрали обратной во­ды. Если котел работает с принудительной циркуляцией воды, тогда кроме манометров на каждом котле устанав­ливают дополнительно один манометр на всасывающей линии перед насосом и один на нагнетательной линии после циркуляционного насоса. При этом манометры обязательно располагаются на одном уровне по высоте. Для котлов номинальной теплопроизводительностью не более 5,8 МВт (5 Гкал/ч) обязательна установка ре­гистрирующего манометра.

При работе котлов постоянно встречается необходи­мость в температурном контроле процесса горения, под - питочной и сетевой воды и других рабочих сред. Этот контроль осуществляется приборами для измерения тем­пературы: ртутными термометрами и термометрами со­противления, термоэлектрическими пирометрами и тер­мопарами.

Под номинальной температурой горячей воды в котле принимается температура горячей воды, которая долж­на обеспечиваться на выходе из водогрейного котла при номинальной производительности с учетом допускаемых отклонений. На патрубках входа воды в котел и выхода воды из котла устанавливаются термометры для измере­ния температуры воды. На линии горячей воды их уста­навливают между котлом и задвижкой, а при установке в котельной более двух котлов термометр устанавлива­ется также на общих магистралях горячей и обратной воды. Тогда в этом случае установка их на входе воды в каждый котел не обязательна.

При работе котлов на жидком топливе на топливо­проводе устанавливается термометр для измерения тем­пературы топлива перед форсунками.

В котлах с номинальной теплопроизводительностью. более 1,16 МВт (1 Гкал/ч) прибор для измерения темпе­ратуры, установленный на выходе из котла, должен быть регистрирующим.

Для предупреждения повышения давления воды вы­ше рабочего каждый котел оборудуется предохранитель­ными устройствами.

В качестве предохранительных устройств на всех котлах номинальной теплопроизводительностью выше 0,4 МВт (0,34 Гкал/ч) устанавливается не менее двух не­зависимых друг от друга предохранительных клапанове минимальным диаметром 38 мм, на котлах с номиналь­ной теплопроизводительностью менее 0,4 МВт (0,34 Гкал/ч)—один предохранительный клапан. Регу­лировка предохранительных клапанов производится так, чтобы давление в котле не могло подниматься более чем на 0,019 МПа (0,2 кгс/см2) сверх суммарного давления, получающегося от статического и динамического на­поров.

В котлах с нагревом воды до 115СС допускается за­мена одного предохранительного клапана на устройство обводной линии с установкой обратного клапана. Обвод­ная линия задвижки выполняется из труб диаметром не менее 50 мм на выходе горячей воды из котла.

Гидравлическое сопротивление прямоточного водо­грейного котла согласно ГОСТ 21563-82 «Котлы водо­грейные стационарные. Основные параметры» при сдаче в эксплуатацию при номинальном расходе и температуре воды на выходе из котла 150°С не должно быть более 0,24 МПа (2,5 кгс/см2) в основном режиме и 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) в пиковом. Температура воды на выходе из котла при работе на топливах с приведенным содер­жанием серы S^0,05 %-кг/МДж (0,2 кг/Мкал) должна быть не менее 150°С на всех нагрузках и режимах. Тем­пература воды на входе в котел должна быть не менее 70 °С независимо от вида топлива.

Растопка водогрейного котла, пускаемого после ос­тановки, может производиться только по письменному распоряжению начальника котельной или лица его за­меняющего в соответствии с инструкцией для персонала котельной.

При подготовке котла к растопке обслуживающий персонал проверяет: исправность котла, топки, гарниту­ры, арматуры, взрывных предохранительных клапанов (если они имеются) и шибера; наличие и исправность манометров, термометров на котле и отопительной си­стеме, а также наличие масла в гильзах оправки термо­метров; отсутствие заглушек между фланцами на линии входа и выхода воды из котла, а также между котлом и предохранительными устройствами, на питательной, спускной и продувочных линиях горячей воды; отсутст­вие в топке, газоходе людей, а также посторонних пред­метов; заполнение котла водой.

При отсутствии воды в котле после проверки всего оборудования и приборов КИПиА приступают к запол­нению водой, для чего открывают задвижку на входе в котел и пробный кран для выпуска воздуха из котла. При появлении воды в пробном кране его необходимо закрыть, а задвижку на линии выхода воды из котла от­крыть; после включения котла в систему отопления или горячего водоснабжения его следует подпитывать водой. Наполнение системы (котла) водой требует значитель­ного времени, осторожности и внимания.

Наполнение котла следует производить водой с тем­пературой 40—70 °С в течение времени, указанного в рас­поряжении на растопку.

Во время наполнения котла необходимо проверить плотность люков, фланцев, продувочной арматуры. В случае появления течи следует подтянуть их.

Убедившись в наличии воды в отопительной системе, машинист проверяет действие циркуляционных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов и электродвигате­
лей, пустив каждый на короткое время в работу, доста­точность освещения котельного помещения и исправность аварийного освещения.

ВОДОГРЕЙНЫЕ И ПАРОВОДОГРЕЙНЫЕ ‘КОТЛЫ

Эксплуатация стальных прямоточных водогрейных и комби­нированных пароводогрейных котлов имеет свои особенности, обусловленные их конструкцией и режимом работы. Основной особенностью водогрейных котлов является работа их при по­стоянном расходе сетевой воды и включении непосредственно в тепловую сеть. Основной особенностью комбинированных паро­водогрейных котлов является необходимость регулирования паро­вой и водогрейной нагрузок, а также наличие двух различных циркуляционных контуров: одного для выработки перегретой воды, другого для выработки пара.

Надежность и долговечность работы водогрейных котлов вависит главным образом от условий циркуляции воды и стой­кости поверхностей нагрева к коррозии. '

В циркуляционном контуре водогрейного котла недопустимо закипание воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и может вывести котел из строя. Однако опасно не только общее закипание воды в отдельных обогреваемых трубах, но и поверх­ностное кипение. Под поверхностным кипением понимают обра­зование пузырьков пара на внутренней поверхности труб водо­грейного котла при средней температуре воды, меньшей темпера­туры кцпения. Образование паровых пузырей на стенках трубы возможно только в случае достижения стенкой температур, пре­вышающих температуру насыщения. Следовательно, во избежание поверхностного кипения необходим некоторый недогрев воды до температуры насыщения при давлении, равном давлению на выходе из котла.

Исследования и расчеты показали, что во избежание поверх­ностного кипения в трубах водогрейного котла необходимо под­держание определенных скоростей воды при недогреве ее до кипения на 30—35 °С в условиях максимальной нагрузки.

Опыт эксплуатации водогрейных котлов показал, что в трубах опускных панелей' при определенных скоростях и тепловых нагрузках происходит поверхностное кипение. Это приводит к гидравлическим ударам и отложению накипи на внутренних стенках труб. Исследования и расчеты показали, что на процесс поверхностного кипения оказывает влияние удельная нагрузка поверхности нагрева, а также гидравлические и тепловые не­равномерности. Увеличение удельной тепловой нагрузки труб и высоты экранной панели требует повышения минимальной допустимой скорости воды в трубах. Неравномерный обогрев труб продуктами сгорания способствует увеличению гидравли­ческой неравномерности и вынуждает повышать минимальные допустимые скорости воды в трубах.

На рис. 5-3 приведено изменение минимальной допустимой скорости воды в трубах поверхностей нагрева водогрейных кот­лов б зависимости от удельн. ой тепловой нагрузки при недогреве воды на входе 35—40 °С. Из графика ясно, что при движении воды в трубах снизу вверх скорость может быть значительно ниже, чем при движении сверху вниз.

Во избежание гидравлических ударов при эксплуатации водо­грейных котлов недопустимы тепловые перекосы в топке. Отсут­ствие тепловых перекосов достигается при работе всех установ­ленных горелок с одинаковой тепловой мощностью. Регулирование

Рис 5-3. График изменен!*3 минимальной допустимой скорости воды в трубах поверхН°стей нагрева подогрейных котлов / — подъемное движение воды; 2 — опускное движение воды

Форсировки топки следует производить одинаковым изменением тепловой мощности всех работающих горелок.

Водогрейные котлЫ в течение большей части отопительного сезона эксплуатируются с низкими нагрузками при низких тем­пературах обогреваемой среды и останавливаются на длительный срок в летнее время. Эти особенности работы котлов способствуют наружной и внутренней коррозии поверхностей нагрева. У водо­грейных котлов наблюдаются следующие виды коррозии наруж­ных поверхностей: нйзКОтемпеРатУРная сернокислотная, местная под неудаляющимися золовыми отложениями, низкотемператур­ная кислородная, стояночная.

Сернокислотная низкотемпературная коррозия вызывает износ труб экранных и конвективных поверхностей нагрева. Как пока­зал опыт эксплуатации, экранные трубы изнашиваются со сто­роны, обращенной в топку, а конвективные — со всех сторон. Толщина стенок труб уменьшается довольно равномерно. Опре­делить износ по вне1Иним признакам трудно. Трубы, подверга­ющиеся износу, имеют ровную, гладкую, как бы вороненую поверхность.

Опыт эксплуатации показал, что попытки снизить интенсив­ность низкотемпературна сернокислотной коррозии с помощью присадок, а также снижением коэффициента избытка воздуха оказались недостаточно эффективными. Наиболее эффективным способом борьбы с низкотемпературной сернокислотной и кисло­родной коррозией является повышение температуры стенки труб путем увеличения температуры воды на входе в водогрейный котеЛ - При кратковременной работе на мазуте (в пределах 1100 ч в год) рекомендуется поддерживать температуру воды на входе

Рис. 5-4. Схема включения водогрей«

Ного котла в сеть I — водогрейный котел; 2 — рециркуля­ционный насос; 8 ~~ перемычка; 4 — сете* вой касос

В котел не менее 70 °С, а при сжигании только сернистых ма­зутов— около 110°С. При сжи­гании природного газа или дру­гих топлив, не содержащих серы, температура воды на входе в ко­тел должна быть выше точки

Росы, т. е. не менее 60 °С. Поддержание указанных температур на входе в котел достигается смешением выходящей из котла воды с обратной сетевой водой, т. е. рециркуляцией горячей воды.

Схема включения водогрейного котла и рециркуляционного насоса в сеть показана на рис. 6-4. Горячая вода из выходного коллектора котла рециркуляционным насосом 2 подается во входной коллектор и, смешиваясь с обратной сетевой водой, подогревает ее, Заданная температура воды в теплосети при этом достигается направлением в нее обратной воды по перемычке 3.

Опыт эксплуатации водогрейных котлов показал, что при сжигании сернистых мавутов весьма опасна местная коррозия труб под неудаляемыми золовыми отложениями. Наличие в эоло­вых отложениях сернистых и других соединений вызывает местные язвы, выводящие из строя трубы конвективной поверхности на** грев а о Защита от местной коррозии заключается в систематической тщательной очистке поверхностей нагрева от золовых отложений.

Низкотемпературная кислородная коррозия появляется при ра­боте на природном газе и других топливах, не содержащих серы, вследствие конденсации водяных паров из продуктов сгорания:

Стояночной коррозии водогрейные котлы подвержены в летний период, особенно когда через них не пропускается горячая вода. Стояночная коррозия особенно заметно проявляется на котлах, в которых сжигаются сернистые мазуты, если поверхность нагрева при остановке была недостаточно хорошо очищена от золовых отложений. Для предотвращения стояночной коррозии произ­водят консервацию наружной поверхности нагрева. Для этого перед остановкой котла на лето необходимо очистить наружные поверхности нагрева, обратив особое внимание на удаление золо­вых отложений в межтрубном пространстве экранных труб. После удаления отложений в отдельных местах котла обмывкбй щелочной водой следует произвести сушку трубной системы и обмуровки котла. Сушка производится сетевой водой (с темпе­ратурой не ниже 70 °С), которая пропускается через котел. Вы- сушенный котел отключают от тепловой сети и после остывания все наружные поверхности обогреваемых труб покрывают ми­неральным маслом. Наиболее рационально использовать отра* ботанные масла: компрессорное, машинное, турбинное, трансфор-

Рис. 5-5. Принципиальная схема ком­бинированного пароводогрейного, котла

1 — конденсатопровод от бойлера; 2 бойлер; 3 — уравнительная емкость; 4 — выносной циклон; б — паропровод к по - требителям; 6 —■ паровой контур; / трубопровод горячей сетевой воды; 8 — конвективная поверхность нагрева водо­грейного контура; 9 — водогрейный кон­тур; 10 — дроссельная шайба; И — тру­бопровод от сетевые насосов

Маторное и т. д. В период «сто­янки» котла следует периодиче­ски проверять наличие масля­ной пленки на трубах и при вы­сыхании ее снова производить промасливание. Во избежание высыхания масла верхний ряд труб конвективной поверхности нагрева покрывают листами тол я.

Коррозия внутренних поверх­ностей труб водогрейных котлов происходит под действием кислорода и углекислоты. Деаэрация подпиточной воды вполне предохран-яет внутренние поверхности нагрева от коррозии. Для предотвращения стояночной коррозии внутренних поверхностей производится их консервация мокрым или сухим способом.

В СССР комбинированные пароводогрейные котлы создаются на базе серийных прямоточных водогрейных котлов. Перевод серийного водогрейного котла на комбинированную выработку пара и горячей воды осуществляется путем выключения экранных панелей из гидравлического контура водогрейного котла и обра - зования из них парообразующего контура с естественной цирку­ляцией. Для этого экранные панели включаются на выносные циклоны с уравнительной емкостью. Принципиальная схема комбинированного пароводогрейного котла показана на рис. 5-5. Питание парового контура от сетевого насоса, как показано на рис. 5-5, возможно при давлении пара, меньшем 1 МПа. Для получения пара с давлением более 1 МПа необходим специальный питательный насос, подающий воду в парообразующий контур. При включении части экранов в испарительный контур комбини­рованные котлы выдают 10—15% теплоты в виде пара, а осталь­ную теплоту в виде горячей воды. Использование всех топочных экранов как испарительных поверхностей нагрева серийных водогрейных котлов обеспечивает при номинальной нагрузке получение 40—45% теплоты в виде пара с давлением от 1 до 2,3 МПа и 60—55% теплоты в виде перегретой воды.

На рис. 5-6 показан комбинированный пароводогрейный котел КВ-ГМ-50 с дополнительной конвективной шахтой, в которой размещены пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухо-

Рис. 5-6. Комбинированный пароводогрейный котел КВ-ГМ-50 с дополнитель­ной конвективной шахтой

Рис. 5-7. Циркуляционная схема парообразующего контура комбинированного котла КВ-ГМ-50 с дополнительной конвективной шахтой 1 — фронтовой экран топки; 2 — трубопровод в расширитель непрерывной продувши 3 — выносной циклон; 4 — уравнительная емкость; б — пароперегреватель; 6 — водя­ной экономайзер; 7 — правый боковой экран топки; 8 — задний экран топки; 9 — левый

Боковой экран топки

Подогреватель. Это обеспечивает достаточно глубокое регулиро­вание расхода пара и горячей воды.

На рис. 5-7 показана циркуляционная схема парообразу­ющего контура комбинированного котла КВ-ГМ-50. Гидравличе­ская схема водогрейной части этого котла представлена на рис. 5-8. В парообразующий контур котла включены все экраны то­почной камеры. При этом два циклона, на которые включены бо­ковые и задний экраны, являются чистовым отсеком, а третий цик­лон с включенным на него фронтовым экраном является солевым отсеком. Непрерывная продувка производится из солевого циклона с использованием ее теплоты в расширителе непрерывной продувки.

Характеристики работы котла приведены на рис. 5-9. Из. них ясно, что при номинальной нагрузке котла максимальная паро - производительность составляет 57 т/ч (кривая /), а мощность по горячей воде 16 кВт. При этом режиме 40% продуктов сгорания пропускается через первую конвективную шахту и 60% —через дополнительную. Регулирование количества вырабатываемого

I — конвективные поверхности нагрева; 2 — эадннй экран первой поворотной камеры;

Я вторая поворотная камера

Котлом пара и горячей воды производится изменением расхода продуктов сгорания через первую и дополнительную конвективные шахты посредством шиберов, имеющихся в газовом тракте котло - агрегата. Увеличение мощности котла по горячей воде (при номи­нальной общей нагрузке котла) до 27 кВт (кривая 3) может быть достигнуто эа счет снижения его паропроизводительности до 45 т/ч (кривая 2) путем полного отключения дополнительной конвективной шахты и пропуска всех продуктов сгорания только через первую конвективную шахту.

При изменении общей нагрузки агрегата от 60 до 100% номи­нальной, паропроизводительность котла может поддерживаться постоянной 45 т/ч, а мощность по горячей воде регулироваться в пределах от 13 до 27 кВт путем изменения расхода продуктов сгорания черев дополнительную конвективную шахту. В случае уменьшения общей нагрувки агрегата ниже 60% номинальной

Приходится все продукты сгорания пропускать через дополнительную конвективную шахту, а паропроиз­водительность котла будет изменяться по кривой 1 в соответствии с измене­нием общей нагрузки агрегата. При

Рис. 5-9. Характеристики работы комбини­рованного котла КВ-ГМ-50 с дополнитель­ной конвективной шахтой 1 — паропроизводительность О = f ^N) при вклю­ченной второй конвективной шахте; 2— паро­производительность И =■ f ^N) при отключенной второй конвективной шахте; 3 — теплопронзво - дительность по горячей воде (ЛО при от­ключенной второй конвективной шахте; 4 — теплопроизводительность по горячей воде Q ~f (АО при включенной второй конвективной шахте

Пропуске всех продуктов сгорания через первую конвективную шахту паропроизводительность котла будет изменяться в зависи­мости от общей нагрузки агрегата по кривой 2.

При эксплуатации комбинированных пароводогрейных котлов с экранными контурами, включенными в выносн&е циклоны, во избежание нарушения циркуляции в этих контурах надлежит не допускать резкого снижения уровня воды в выносных циклонах и непосредственного обогрева экранных труб факелом.

Резкое снижение уровня воды в циклонах происходит при периодической продувке нижних коллекторов экранов. Это об­условлено тем, что поступление воды из уравнительной емкости меньше, чем сброс воды через периодическую продувку. В связи с этим диаметр продувочных трубопроводов нижних коллекторов экранов должен быть не более 25 мм, а кроме того, на каждом продувочном штуцере между продувочными вентилями должна устанавливаться ограничительная шайба диаметром 8—10 мм. Время периодической продувки должно быть ограничено. При продувке следует продувочный вентиль открыть и сразу же за­крыть.

В экранных парообразующих контурах, включенных на вынос­ные циклоны, естественная циркуляция заметно запаздывает по сравнению с остальными циркуляционными контурами. По­этому при растопке котла недопустим непосредственный обогрев экранных труб факелом. В топках, имеющих ширину около 3 м, возможен непосредственный обогрев факелом боковых экранов,, а в неглубоких топках — заднего экрана. В связи с этим необхо­дима тщательная регулировка положения факела, выдаваемого газомазутными горелками. В узких топках не следует устанавли­вать горелки с большим углом раскрытия факела, а в неглубоких топках — горелки с дальнобойным факелом.

Непосредственное обогревание труб экранов, включенных на выносные циклоны, при нормальной работе котла приводит к ин­тенсивному отложению на внутренних стенках труб «вторичных» накипей (железистых, железофосфатных и др.), вызывающих свищи и разрыв труб. Поэтому в процессе эксплуатации пароводо­грейных котлов должен быть усилен контроль над водным режи­мом агрегата.

Существенное влияние на надежность циркуляции в парообра­зующих поверхностях нагрева, включенных на выносные циклоны, оказывает расхождение уровня воды в циклоне и в уравнительной емкости, причем уровень воды в циклоне всегда ниже. Однако в условиях эксплуатации действительная разница в уровнях воды в циклоне и в уравнительной емкости не должна превышать рас­четную. Поэтому при пуске и наладке комбинированных паро­водогрейных котлов необходим контроль над уровнем воды в цик­лонах при различных нагрузках парообразующего контура. Если в результате первичного пуска агрегата выявляется расхождение между действительной и расчетной разницей уровней в циклонах

И в уравнительной емкости, то коррекция осуществляется уста­новкой дроссельных шайб на различные участки соединительных паропроводов (между циклонами и сборными коллекторами).

Посадка уровня воды в циклоне относительно уравнительной емкости при работе котла с различными нагрузками зависит от выбора схемы и размера соединительных трубопроводов по пару и воде. Значительное расхождение уровней воды в циклоне и в уравнительной емкости может привести к нарушению циркуля­ции в отдельных трубах, а также к кавитации в опускных трубах, что в конечном счете приведет к перегреву и выходу из строя отдельных экранных труб.

Комбинированные пароводогрейные котлы на базе серийных водогрейных котлов КВ-ГМ-100 и КВ-ГМ-180 предназначаются для работы в качестве пиковых котлов для ТЭЦ и крупных про­мышленно-отопительных котельных при значительных расходах пара на технологические нужды.

Комбинированные пароводогрейные котлы могут также изго­товляться на базе серийных водогрейных котлов, предназначенных для слоевого и камерного сжигания твердого топлива.

Читайте также:

  
• Как срастить стальной трос
  
• Варится ли сталь 30хгса
  
• Стальной шарик массой 50 г падает с высоты 15 м
  
• Задвижка стальная фланцевая чертеж
  
• Стальной тройник с пожарной подставкой вес