Перевод промышленных паровых котлов в водогрейный режим работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перевод промышленных паровых котлов в водогрейный режим работы

Акопьянц Б.Е. - к. т. н., ведущий

научный сотрудник НПО ЦКТИ

Санкт-Петербург

Выбор гидравлической схемы перевода и вида циркуляции целиком определяется конструктивной схемой котла, а не приверженностью к какому-то одному варианту

Сложившаяся примерно два десятилетия назад тенденция к увеличению доли тепловой энергии, вырабатываемой непосредственно в виде горячей воды, первопричиной которой послужило изменение топливного баланса страны в сторону большего сжигания газа, привело к целесообразности перевода паровых котлов в водогрейный режим работы.

В настоящее время это направление все более усиливается, в основном, по экономическим соображениям, поскольку выработка тепла в виде горячей воды упрощает тепловые схемы котельных, сокращает количество теплообменного оборудования, а главное, решается все нарастающая проблема в продлении срока службы выработавших ресурс паровых котлов, актуальная в настоящее время.

Несмотря на то, что переоборудование паровых котлов чаще всего бывает вынужденным мероприятием, тем не менее, при правильном подходе к решению поставленной временем задачи, переведенные в водогрейный режим паровые котлы в эксплуатации не уступают специализированным водогрейным, а по ряду показателей и возможностям превосходят их, например, в части: топливный баланс газ вода

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

· возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности (качественного по температуре сетевой воды и количественного по ее расходу, в допустимых пределах);

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

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

· повышения КПД котлоагрегатов с переводом в водогрейный режим на 1-1,5 % и др.

Схемы перевода в водогрейный режим.

Наблюдающийся сейчас массовый перевод паровых котлов в водогрейный режим, разными организациями и авторами, породил большое разнообразие конструкций и схем перевода.

Первоначально были опробованы схемы с прямоточным движением воды, с естественной циркуляцией, а затем с многократной принудительной циркуляцией путем установки в контурах специальных побудителей - струйных насосов [1,2].

Все эти схемы имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Последнее в меньшей степени относится к схеме НПО ЦКТИ с многократной принудительной циркуляцией со специальными побудителями - струйными насосами, обеспечивающими повышенные расходы воды, циркулирующей по контурам, которые в 2-3 раза и более превышают расходы сетевой воды, направляемой в сопла струйных насосов.

Обычно струйными насосами задействуются наиболее теплонапряженные "поверхности нагрева", например, экраны и первые ряды конвективных пучков, однако, за счет их действия, значительно интенсифицируется циркуляция в остальных, незадействованных трубах пучков, обеспечивая в них при меньшей интенсивности обогрева достаточно надежный температурный режим. При этом не требуется никакого секционирования и установки поперечных перегородок, т.е. сохраняется схема движения потоков воды, характерная для парового режима, обеспечивающая надежность работы как труб, так и барабанов, благодаря мощным продольным токам циркулирующей воды.

Положительным в прямоточной схеме является определенность в значении выбранных скоростей воды, достаточно легко поддающихся расчету.

Отрицательным:

· необходимость секционирования поверхностей нагрева, включая барабаны, даже в моноблочных котлах;

· использование опускного движения при достаточно высоком обогреве и, в связи с этим, повышенные гидравлические сопротивления.

Установка поперечных перегородок в барабанах, особенно в верхнем, полностью нарушает схему циркуляции парового режима, достаточно отработанную и всесторонне проверенную годами длительной эксплуатации в тысячах котлах.

В ряде выполненных проектов перевода по прямоточной схеме, барабаны моноблочных котлов превращаются в систему обогреваемых шламоотстойников, что таит в себе потенциальную опасность серьезных повреждений.

Схема с чисто естественной циркуляцией предельно проста по конструкции (ввод сетевой воды в барабаны открытыми сечениями труб, либо перфорированными их участками). Однако, скорости циркуляции в таких схемах чрезмерно малы (менее 0,1 м/с, что не поддается даже измерению обычными методами). Скорости же роста внутренних отложений при этом весьма значительны.

Почти пятнадцатилетний опыт переоборудования паровых котлов в водогрейные и универсальные (пароводогрейные), накопленный в НПО ЦКТИ, показывает, что выбор гидравлической схемы перевода и вида циркуляции целиком определяется конструктивной схемой котла, а не приверженностью к какому-то одному варианту. Например, для серийных котлов, в которых полностью, или почти полностью отсутствуют раздающие и собирающие коллекторы (моноблочные котлы типа ДЕ новых и прежних выпусков) целесообразна схема с многократной принудительной циркуляцией в собственно котле и прямоточной схемой в экономайзере и пароперегревателе (если таковой имеется), соединенных последовательно друг с другом и параллельно котлу.

То же для котлов, имеющих только нижние раздающие коллекторы (котлы типа ДКВр производительностью до 10 т/ч включительно).

Для блочно-транспортабельных котлов (котлы ДКВр-20-13; KE -25 - 14, ГМ - 50 - 14 и др.) целесообразно применение всех трех схем:

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

Сказанное выше относится также к котлам старых и зарубежных конструкций, водотрубным, жаротрубным и дымогарным. В последних случаях применяются выносные побудители циркуляции, подключаемые сверху и снизу к корпусу котла.

Предлагаемый подход к переоборудованию паровых котлов позволяет использовать только положительные стороны имеющихся схем и обеспечивает оптимальные условия работы переведенных паровых котлов, даже выработавших ресурс еще на длительный период эксплуатации.

Список литературы

1. Акопьянц Б.Е. и др.

Перевод паровых котлов в водогрейный режим работы с применением струйных насосов. Сборник Труды ЦКГИ, Вып. 250, с.83-89, 1989 г.

2. Акопьянц Б.Е.

Переоборудование серийных паровых котлов в универсальные паро-водогрейные.

Размещено на Allbest.ru