А. Жигурс, председатель правления, А. Церс, член правления,
С. Плескачев, инженер-теплотехник, АО «Ригас Силтумс», г. Рига, Латвия
Предисловие
АО «Rigas siltums» (АО «Ригас Силтумс») является главным поставщиком тепловой энергии в г. Риге. Оно производит, доставляет и реализует тепловую энергию, а также обеспечивает техническое обслуживание внутренних отопительных систем потребителей.
Тепловая энергия производится на принадлежащих АО «Ригас Силтумс» 5 крупных котельных (далее - теплоцентрали - ТЦ) и 37 небольших автоматизированных газовых котельных, а также закупается у принадлежащих АО «Латвэнерго» теплоэлектроцентралях ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. Объем закупаемой тепловой энергии составляет 70% от общего объема реализации. Остальные 30% производятся собственными источниками тепла.
На территории бывшего СССР, как и в других странах, в системах централизованного теплоснабжения (ЦТ) получили широкое применение водогрейные котлы КВГМ-50 и КВГМ-100 с номинальными мощностями 58 и 116 МВт соответственно.
Моральное и физическое устаревание используемого оборудования, а также ужесточение норм уровня вредных выбросов в атмосферу явились главными причинами проведенной реконструкции.
Одним из наиболее успешных мероприятий по реконструкции источников тепла является замена существующих горелок на современные, которые обеспечивают:
■ стабильную работу котлов в расширенном диапазоне нагрузок от 5 до 100%;
■ существенное снижение уровня вредных выбросов в атмосферу: NO x - 150 мг/нм 3 , CO - 60 мг/нм 3 при сжигании природного газа и NO x - 400 мг/нм 3 при сжигании жидкого топлива, что соответствует Латвийским и Европейским нормам и правилам;
■ продление срока эксплуатации котельных агрегатов.
Для обеспечения надежной работы котлов в автоматическом режиме и дистанционного управления с диспетчерского пульта, параллельно с заменой горелок были реконструированы автоматизированные системы управления (АСУ) с интеграцией в существующие системы.
Вышеупомянутые модернизации были проведены на принадлежащих АО «Ригас Силтумс» теплоисточниках ТЦ «Vecmilgravis» (один котел КВГМ-100), ТЦ «Imanta» (три котла КВГМ-100), а также ТЦ «Ziepniekkalns» (два котла КВГМ-50).
В предлагаемой статье изложена общая информация о приобретенном опыте и методике процесса модернизации.
Реконструкция котла КВГМ-100 на ТЦ «Vecmilgravis» с использованием современной горелки для работы на природном газе и дизельном топливе
Информация о ТЦ. Теплоцентраль «Vecmilgravis» была сдана в эксплуатацию в 1980 г. для обеспечения теплоснабжения прилегающих промышленных предприятий и жилых районов. На данный момент тепловая мощность ТЦ составляет 157 МВт, годовой объем производимой тепловой энергии достигает 155 тыс. МВт-ч. Основным видом топлива является природный газ, аварийным - дизельное топливо (до реконструкции - мазут).
Основное оборудование ТЦ «Vecmilgravis»: котел № 1 ПТВМ-30М мощностью 40,7 МВт и котел № 2 КВГМ-100 мощностью 116,3 МВт.
На данный момент установленная тепловая мощность водогрейных котлов более чем в 3 раза превышает максимальную нагрузку в зимний период, что вынуждает работать в, так называемом, режиме пониженных нагрузок: средняя тепловая нагрузка зимой составляет 25,8 МВт или около 22,2% от номинальной мощности котла КВГМ-100, а средняя тепловая нагрузка летом - всего 5,4 МВт (4,6% от номинальной мощности котла КВГМ-100).
Мощность и количество котельного оборудования оказывает непосредственное влияние на надежность работы ТЦ, что соответственно уменьшает возможность резервирования - в случае неисправности котла КВГМ-100 зимой, в период наиболее низких температур, ТЦ не сможет обеспечить тепловую нагрузку в 50 МВт (при расчетной температуре -22 О С), в свою очередь летом мощность обоих котлов слишком велика для обеспечения стабильной работы в период минимальных тепловых нагрузок.
Принимая во внимание вышеупомянутые причины, в 2003 г. было принято решение о модернизации котла КВГМ-100 с заменой одной из горелок. Было проведено тщательное исследование предлагаемой продукции, в результате которого наиболее оптимальным был признан вариант с установкой горелки производства одной из немецких фирм.
До реконструкции котел был оснащен тремя комбинированными газомазутными горелками ротационного типа РГГМ-30 со следующими характеристиками: производительность каждой горелки на газе - 4175 нм 3 /ч, на мазуте - 3835 кг/ч; давление газа перед горелками - 3000 кг/м 2 , давление мазута - 2 кг/см 2 .
В процессе модернизации третья горелка была заменена на новую автоматизированную, оборудованную собственным вентилятором, комбинированную горелку фирмы ELCO Ktockner RPD-70 GL-RD (рис. 1), способную работать на природном газе и дизельном топливе.
Одним из главных критериев выбора горелки типа RPD-70 был диапазон регулировки эффективной мощности - от 3 до 20 МВт, а также наиболее приемлемая для котлов КВГМ конфигурация пламени - ограниченная длина факела и его развертывание.
Когда тепловая нагрузка превышает 19 МВт, в работу задействуют остальные 2 горелки. Котел ПТВМ-30М, оборудованный шестью нерегулируемыми горелками, задействуется только в случае остановки котла КВГМ-100, находясь остальное время в состоянии резерва.
Выводы. Главное достижение проведенной модернизации - уникальная способность современной горелки работать при минимальных нагрузках, что в свою очередь благоприятно сказывается на уровне комфорта работы обслуживающего персонала. Учитывая то, что модернизация котла КВГМ-100 на ТЦ «Vecmilgravis» рассматривалась как экспериментальный вариант, в дальнейшем использовались другие технологии.
Реконструкция котлов КВГМ-100 на ТЦ «Imanta» с ипользованием современных газомазутных горелок, обеспечивающих низкий уровень вредных выбросов NO x в атмосферу Информация о ТЦ. Теплоцентраль «Imanta» была сдана в эксплуатацию в 1974 г. для обеспечения тепловых нагрузок Рижского левобережья. Функциональное размещение зданий и строений ТЦ соответствует технологическим требованиям производства тепловой энергии с использованием двух видов топлива - природного газа и мазута.
До реконструкции основное производство обеспечивали три водогрейных котла КВГМ-100 (установленные в 1974, 1976 и 1980 гг.) с номинальной мощностью 116 МВт каждый и два паровых котла ДКВР-20-13/250 с номинальной мощностью 16 МВт каждый.
Описание процесса модернизации. Модернизация ТЦ «Imanta» была разбита на несколько этапов:
■ строительство когенерационного блока с реновацией существующих зданий;
■ реконструкция железобетонной дымовой трубы - в существующей трубе, используемой как несущая конструкция, было установлено три теплоизолированных, изготовленных из высококачественной нержавеющей стали марки 10 HNAP (COR-TENA) ствола с внутренним диаметром Ду 1,7 м по одному на каждый из водогрейных котлов КВГМ-100 № 3, 4, 5;
■ демонтаж паровых котлов ДКВР;
■ установка нового парового котла VAPOR TTK-300 SH;
■ модернизация водогрейных котлов КВГМ-100 № 3, 4 и 5 с заменой фронтальных экранов и горелок;
■ реализация мероприятий по снижению уровня шума, который заметно возрос после модернизации котлов КВГМ; учитывая географическое расположение станции, плотно окруженной со всех сторон жилыми районами, было принято решение об установке звукоизолирующих экранов;
■ оборудование системы мониторинга вредных выбросов - была установлена современная система непрерывного мониторинга уровня вредных выбросов в атмосферу с использованием технологии абсорбционной спектроскопии «in situ» (по месту), которая осуществляет замеры состава дымовых газов непосредственно в канале, тем самым обеспечивая наиболее приближенный к реальности результат (рис. 2);
■ установка на котле № 3 конденсационного экономайзера;
■ реконструкция системы водоснабжения;
■ установка промышленного теплового насоса для повышения эффективности работы когенерационного энергоблока.
Водогрейные котлы КВГМ-100. В 2006 г. были произведены следующие работы по реконструкции водогрейного котла КВГМ-100 № 3.
1. Разработаны проекты реконструкции фронтального экрана (рис. 4) и замены горелок, которые были согласованы с заводом-изготови- телем и другими организациями. После консультаций с изготовителями котла, были выбраны горелки фирмы JOHN ZINK типа Dynaswirl Low NO x , которые доказали свою надежность в течение длительного периода эксплуатации. Принимая во внимание технические характеристики устанавливаемых горелок, для сохранения параметров установленной мощности котла с одновременным понижением уровня вредных выбросов, было принято решение осуществить замену трех старых горелок на четыре современные.
2. Как подготовительный этап для установки горелок, была осуществлена надлежащая реконструкция фронтального экрана.
3. Была осуществлена доставка и установка четырех газомазутных горелок аксиального типа фирмы «TODD Combustion» (рис. 3), которые обеспечивают стабильную работу котельного агрегата (в диапазоне нагрузок от 5 до 100% при работе на природном газе, от 15 до 100% - на
мазуте), а также высокий КПД (до 92%) при номинальных нагрузках.
4. Были проведены ремонтные работы элементов котла с частичной заменой конвективной части, в том числе: перестройка металлоконструкций, лестниц и фронтальных площадок обслуживания; установка ультразвуковой системы очистки поверхностей нагрева; замена системы освещения площадок котла.
5. Была осуществлена доставка и установка газового оборудования и газопроводов.
6. В необходимом объеме были произведены реконструкция и подключение электрооборудования.
7. Была реконструирована автоматизированная система управления (АСУ) котла с интеграцией в существующие системы.
8. Был проведен комплекс пуско-наладочных работ, оформление рабочей документации и обучение обслуживающего персонала. Следует отметить, что по причине относительно низкокачественного мазутного топлива, а также недостаточно отработанной технологии, пуско-нала- дочные работы на жидком топливе заняли несколько более длительное время, нежели предполагалось изначально.
9. Отдельно была произведена установка системы мониторинга уровня вредных выбросов.
В 2007 г. была осуществлена аналогичная реконструкция водогрейных котлов КВГМ-100 № 4 и 5.
Реконструкция АСУ. В процессе модернизации была осуществлена полная реконструкция системы управления горелками, а также частичная реконструкция системы управления котлами. Автоматика управления водогрейными котлами состоит из программируемого контроллера S7-300, который собирает информацию, поступающую с датчиков котельного оборудования, обрабатывает ее для последующей визуализации, обеспечивает коммуникацию с сервером котельной и осуществляет процесс управления оборудованием теплоцентрали.
В свою очередь автоматика управления горелками состоит из четырех автоматов зажигания DURAG D-GF 150, которые оснащены лампами контроля пламени D-LE 603 UA-CG. Согласно определенному алгоритму, автомат зажигания горелки обеспечивает полностью автоматические режимы розжига и тушения.
График потребления и обеспечения тепловых нагрузок на ТЦ «Imanta». Для обеспечения тепловых нагрузок на ТЦ «Imanta» используются четыре теплоисточника: когенерационный энергоблок (КЭ) и три водогрейных котла КВГМ-100 № 3, 4 и 5. Работая в базовом режиме, когенерационный энергоблок обеспечивает тепловую нагрузку от 15 до 45 МВт. КЭ работает в круглосуточном режиме, за исключением периода проведения ремонтно-профилактических мероприятий.
Когда тепловая нагрузка превышает 45 МВт, в работу постепенно включаются водогрейные котлы КВГМ-100 № 3, 4 и 5 соответственно. В случае останова КЭ, всю тепловую нагрузку обеспечивают водогрейные котлы.
График обеспечения тепловых нагрузок с постепенным подключением водогрейных котлов отображен на рис. 5.
Проводимая и планируемая реконструкция ТЦ «Imanta». В данный момент на ТЦ «Imanta» начата реализация нового проекта - оборудование водогрейного котла КВГМ-100 № 3 конденсационным экономайзером. Используемые в производстве экономайзера износостойкие материалы позволят осуществлять его эксплуатацию в конденсационном режиме в течение 20 лет. Целью проекта является значительное повышение эффективности работы котла за счет снижения потребления природного газа и достижения более высокого КПД. Установка экономайзера позволит дополнительно снизить объем закупок предприятием эмиссионных квот.
В процессе разработки находится проект реконструкции системы водоснабжения, а также для повышения эффективности когенерационного энергоблока разработка проекта установки промышленного теплового насоса мощностью до 5 МВт.
Выводы. Поставленная цель реконструкции ТЦ «Imanta» - установка современных автоматизированных горелочных устройств для улучшения экологических показателей в отношении уровня вредных выбросов в атмосферу, расширение диапазона регулирования рабочих нагрузок котельных установок, а также автоматизация процесса управления - была успешно достигнута. Надежная работа реконструированных котлов КВГМ-100 безусловно является главным позитивным моментом проведенной модернизации.
К сожалению, следует отметить, что в процессе реконструкции не была полностью модернизирована система управления гидравликой котла.
В обозримом будущем предусматривается разработка компьютерной программы симуляции работы теплоцентрали, которая позволит существенно усовершенствовать процесс обучения обслуживающего персонала. Благодаря моделированию работы станции при различных режимах, станет возможным достижение оптимальных технологических решений.
Реконструкция котлов КВГМ-50 на ТЦ «Ziepniekkalns» с использованием современных газомазутных горелок, обеспечивающих низкий уровень вредных выбросов NO x в атмосферу
Информация о теплоцентрали. Теплоцентраль «Ziepniekkalns» была сдана в эксплуатацию в 1988 г. для обеспечения тепловых нагрузок промышленных предприятий и жилых зданий Рижского микрорайона Ziepniekkalns.
Тепловая схема ТЦ «Ziepniekkalns» включает в себя работавшее до начатой в 2008 г. реконструкции следующее оборудование:
■ два водогрейных котла типа КВГМ-50 с номинальной мощностью 58 МВт каждый, а также два паровых котла марки ДЕ-25-14ГМ с максимальной теплопроизводительностью 16 МВт каждый и параметрами пара P=14 бaр и t=191 О С;
■ система питательного водоснабжения паровых котлов с атмосферным деаэратором производительностью до 20 м 3 /ч и питательными насосами; паровые котлы также обеспечивают собственные нужды котельной включая поставку пара для мазутного хозяйства; потребление пара мазутного хозяйства составляет до 3 т/ч, другим потребителям пар не поставляется.
В связи с существенной степенью износа паровых котлов ДЕ-25-14ГМ и вспомогательного оборудования, в ближайшее время предусмотрено их отключение. Вместо них планируется установить один автоматизированный паровой котел производительностью до 3 т/ч с использованием существующей дымовой трубы. Для сохранения технической возможности обратного подключения демонтаж существующих паровых котлов не предусмотрен.
На данный момент паровые и водогрейные котлы подсоединены к отдельным дымовым трубам - паровые к металлической трубе высотой 43 м и диаметром 1 м, а водогрейные к металлической трубе высотой 50 м и диаметром 1,6 м.
Сейчас, после реконструкции с заменой горелок котла КВГМ-50 № 1, тепловая мощность ТЦ составляет 126 МВт и производится до 155 тыс. МВтч тепловой энергии в год.
Основным видом топлива является природный газ, резервным - мазут.
Описание процесса модернизации. После успешно проведенной модернизации ТЦ «Imanta»,15 мая 2008 г был подписан договор о первой очереди модернизации ТЦ «Ziepniekkalns» - реконструкции водогрейных котлов КВГМ-50 № 1 и 2 с заменой горелок. Договор предусматривает распределение объема работ на два основных этапа - поочередную реконструкцию каждого водогрейного котла.
Принимая во внимание фактическое снижение спроса на поставляемую тепловую энергию в районе Ziepniekkalns, было принято решение в процессе модернизации снизить установленную мощность котлов, что в отличие от ТЦ «Imanta» позволило оставить неизменным количество горелок. Возможность котлов работать в режиме пониженной мощности позволяет обеспечить стабильную работу теплоцентрали в летний период пониженных тепловых нагрузок. Снижение уровня вредных выбросов в атмосферу, в свою очередь, дает дополнительный экономический эффект - уменьшение объема закупок эмиссионных квот.
В конце 2008 г. были успешно завершены реконструкционные работы котла КВГМ-50 № 1 (рис. 6).
Работая на природном газе, был достигнут КПД котла 93%, а работая на мазуте с низким содержанием серы (1%) - 89%, что отвечает нормативным требованиям. На данный момент проводятся работы второго этапа проекта - аналогичная реконструкция котла КВГМ-50 № 2.
Вторая очередь модернизации предусматривает реализацию когенерационного цикла с использованием в качестве топлива древесной щепы с электрической мощностью 4 МВт и тепловой мощностью до 22 МВт. Планируется, что когенерационный энергоблок будет производить до 21 тыс. МВт.ч электрической энергии в год и теплоцентраль в целом до 173 тыс. МВт.ч тепловой энергии в год.
Выводы. Надежная работа реконструированного котла КВГМ-50 № 1 на ТЦ «Ziepniekkalns» очередной раз доказывает полезность проводимой модернизации. К сожалению, также как и на ТЦ «Imanta», автоматика управления гидравлики котла не была полностью модернизирована. Также следует отметить, что проект модернизации не предусматривает реконструкции системы отвода дымовых газов. На данный момент дымоходы обоих котлов выведены в ствол общей дымовой трубы, что, разумеется, не является наилучшим решением.
Проведенная АО «Ригас Силтумс» реконструкция водогрейных котлов КВГМ-50 и КВГМ-100 на ТЦ «Imanta» и ТЦ «Ziepniekkalns» с установкой современных горелок за период эксплуатации доказала свою эффективность:
■ экономией природного газа;
■ расширением диапазона нагрузок котлов от 5 до 100%;
■ существенным уменьшением уровня вредных выбросов в атмосферу - NO x - 150 мг/нм 3 , CO - 60 мг/нм 3 , сжигая природный газ и NO x - 400 мг/нм 3 , сжигая жидкое топливо, что соответствует Латвийским и Европейским нормам и правилам. Для дальнейшего понижения уровня вредных выбросов в будущем предусматривается установка системы рециркуляции дымовых газов, которая не потребует каких-либо изменений воздушного короба или горелок;
■ продлением срока надежной эксплуатации котлов.
Планируемая модернизация автоматизированной системы управления котельных и теплоцентралей необходима для обеспечения надежности непрерывного технологического процесса, а также по экономическим соображениям - существенно снижаются затраты на обслуживающий персонал.
Литература
1. TODD Combustion A Koch Industries/ John Zink Company, Справочники 2001-2002 гг., США.
2. DURAG Industrie Elektronik GmbH & Co KG, Справочники 2001-2004 гг., Германия.
3. ООО «Торговый дом Дорогобужкотломаш», Справочники, Россия.
4. Ежемесячный журнал «Новости теплоснабжения», 2002 г., Россия.
5. Ежемесячный журнал «Теплоэнергетика», Россия.
6. Ежемесячный журнал «Мировая Энергетика», Россия.
7. Новые методы диспетчеризации и управления объектами теплоснабжения в современных условиях, АО «RlGAS SILTUMS», 2008 г.
8. Годовые отчеты АО «RlGAS SILTUMS» за 2000-2007 гг.
Введение
В состав теплоэлектроцентрали ОАО «ЭнСер» входят следующие подразделения:
Котельный, турбинный цеха, электроцех, химцех, участок ТАИ,
Водогрейная котельная №1,
Водогрейная котельная №2,
Водогрейные котельные №1,2 обеспечивают выработку горячей воды на технологические нужды, для отопления и горячего водоснабжения ОАО АЗ «Урал», центральной части г. Миасса и других потребителей.
На водогрейной котельной №2 забор воздуха для подачи в котлы осуществляется снаружи, мероприятия по подогреву воздуха в зимний период не предусмотрены, вследствие чего, в котёл попадает воздух с низкой температурой, что отрицательно влияет на ряд факторов:
Увеличиваются потери с уходящими газами.
Увеличивается химический недожог.
Увеличивается механический недожог топлива, особенно в случае сжигания углей и мазута.
Предложение по использованию предварительного нагрева входящего воздуха, позволит в зимний период, за счёт пропуска части сетевой воды с входа котла КВГМ через калорифер, нагревать холодный воздух до положительных температур. В результате, в холодное время года, при работающих котлах КВГМ обеспечивается возможность постоянно подавать на горелки котла подогретый воздух, что повысит эффективность сжигания газа, а также предотвратит обмерзание воздушного тракта. Предложенные мероприятия улучшат экологические и экономические показатели котла.
Описание котла КВГМ-100
Котел имеет прямоточную П - образную бескаркасную компоновку с облегченной обмуровкой, укрепляемой на экранных трубах. Котел может использоваться как в режиме 150 - 100°С. Площадки для обслуживания котла крепятся к самостоятельным металлоконструкциям, опирающимся на портал котла. Конструкция котла представлена в графической части дипломного проекта на листах 1 и 2. Топочная камера котла и задняя стенка конвективной части поверхности нагрева котла состоит из трех пакетов. Каждый пакет набирается из U- образных ширм, выполненных из труб d = 283 мм. Ширмы в пакетах расположены параллельно фронту котла и расставлены таким образом, что их трубы образуют шахматный пучок с шагом S1 = 64 мм и S2 = 40 мм.
Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами d = 8335мм с шагом 128 мм служащие одновременно стояками ширм. Все трубы образующие экранные поверхности котла, вварены непосредственно в коллектор d = 27311 мм. Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники. Взрывные предохранительные клапана установлены на потолке топочной камеры.
Для удаления наружных отложений с труб конвективных поверхностей нагрева котла оборудована дробеочистительная установка. Подача дроби наверх производится с чистым воздухом, подаваемым ротационной воздуходувкой.
Обмуровка котла облегченная, натрубная, толщина около 110мм, состоит из трех слоев: шамотобетона, совелитовых плит, минераловатных матрацев и магнезиальной обмазки. На фронтальной стенке котла установлены три газомазутные горелки с ротационными форсунками, причем третья горелка размещена сверху во втором ряду.
Ротационные горелки РГМГ-30 - механические с мазутными форсунками механического распыления и водяным охлаждением.
Производительность горелки РГМГ-30 составляет:
По природному газу 4175м3/час
По мазуту 3855 кг/час.
Тепловой и аэродинамический расчеты котла представлены далее в пояснительной записке. На рисунке 1 показана схема движения воды в котле КВГМ-100 при работе в основном режиме. Вода с температурой 70°С и давлением 2,5 МПа подается во фронтовой экран топочной камеры, затем направляется в боковой экран, после чего поступает в промежуточный экран, откуда входит в конвективную часть и боковые экраны. Выход воды из котла с температурой 150°С происходит из заднего экрана конвективной шахты. Скорость движения воды по тракту котла лежит в пределах 1,6 - 1,8 м/с. Продувка котла из коллекторов экранов производится по специальным трубопроводам в коллектор дренажей.
Рисунок 1. Схема движения воды в котле КВГМ - 100
Технические характеристики котла КВГМ-100 приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технические характеристики котла КВГМ-100
|
Наименование |
Ед. измерения |
Значение |
|
1. Теплопроизводительность Гкал/час 100 2. Расход воды т/час 1235/2460 3. Расход топлива: Природный газ м3/час 12520 Мазут кг/час 11500 4. Температура уходящих газов: Работа на газу °С 120 Работа на мазуте °С 175 5. Лучевоспринимающая поверхность м2 325 6. Объём топочной камеры м3 388 7. Тип и число горелок шт. 3 РГМГ-30 8. Теплонапряжение топочного объёма Ккал/(м3 *час) 280*103 9. Тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей: Работа на газу; Ккал/(м3 *час) 116*103 Работа на мазуте Ккал/(м3 *час) 137*103 10. Поверхность нагрева: Радиационная; м2 325 Конвективная м 2385 11. Расчетная температура воды на выходе из котла °С 150 12. КПД котла: Работа на газ; % 92,7 Работа на мазуте % 91,3 |
Конструкция и обмуровка водогрейных котлов КВГМ-100
Водогрейные стационарные котлы КВГМ-100 (116,3/150) теплопроизводительностью 116,3 МВт предназначены для получения горячей воды с номинальной температурой 150°С, используемой в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также для технологических целей.
Котлы КВГМ-100 теплопроизводительностью 116,3 МВт имеют П-образную компоновку, топочную камеру (L=6208мм) и конвективную шахту (L=3200мм).
Топочная камера экранирована трубами диаметром 60×3 мм с шагом 64 мм, которые соответственно образуют:
Передний (фронтовой) экран (90 труб, D60х3) – вертикальные трубы, приваренные к верхнему, нижнему, а также двум (верхнему и нижнему) промежуточным коллекторам; промежуточные коллекторы по краям соединены между собой перепускными трубами, а между коллекторами установлены горелки;
Левый боковой экран (97 труб, D60х3) – вертикально-изогнутые трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, которые экранируют левую боковую стенку и потолок топки до середины, причем верхний коллектор длиннее нижнего на 1/3 и эта удлиненная часть коллектора находится в конвективной шахте, являясь одновременно верхним коллектором бокового экрана конвективной поверхности нагрева;
Правый боковой экран (97 труб, D60х3)– выполнен аналогично левому;
Промежуточный экран (88 труб, D60х3) – вертикальные (укороченные) трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, которые выполнены в виде газоплотного экрана, разделяющего топку от конвективной шахты; причем промежуточный экран не доходит до потолка топки, оставляя окно для прохода топочных газов из топки в конвективную шахту.
В соответствующих местах верхнего и нижнего коллекторов боковых топочных экранов установлены заглушки для обеспечения многоходового движения воды по экранным трубам – вниз и вверх.
Конвективный блок (конвективная шахта) котла КВГМ-100 имеет:
Правую боковую стенку шахты – вертикальные стояки-трубы диметром 83 х 3,5 мм, установленные с шагом 128 мм, приваренные к верхним и промежуточным коллекторам, а в эти стояки вварены три пакета горизонтально расположенных U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм; кроме того, все стояки сдвинуты относительно друг друга поперек продольной оси экрана на 64 мм, что обеспечивает размещение U-образных пакетов ширм в виде гребенок – в шахматном порядке с шагом s1 = 64 и s2 = 40 мм;
Правый потолочный экран конвективной шахты – изогнутые трубы, которые экранируют правую стенку и потолок до середины конвективной шахты, и приварены соответственно к промежуточному и верхнему коллекторам конвективной шахты;
Левую боковую стенку и левый потолочный экран конвективной шахты – выполнены аналогично правой стенки;
Заднюю стенку (90 труб, D60х3)– вертикальные трубы диаметром 60 х 3 мм, установленные с шагом 64 мм, которые приварены к верхнему и нижнему коллекторам задней стенки шахты.
Все экранные трубы топки и стояки конвективной шахты приварены непосредственно к коллекторам-камерам диаметром 273 х 11 мм. Все верхние коллекторы топки и конвективной шахты имеют воздушники для выпуска воздуха, а нижние – спускные вентили.
Агрегаты не имеют каркаса. Обмуровка котла КВГМ-100 (116,3/150) облегченная, натрубная, толщиной 110 мм, состоит из трех слоев: шамотобетона, совелитовых плит, минераловатных матрацев и магнезиальной обмазки.
Взрывные предохранительные клапаны установлены на потолке топочной камеры. Нижние коллекторы фронтового, промежуточного и заднего экранов, а также боковых стен конвективной шахты опираются на портал.
Опора, расположенная в середине нижнего коллектора промежуточного экрана, является неподвижной, а остальные опоры – скользящие. На фронтовой стенке котлов установлены три газомазутные горелки с ротационными форсунками.
Газовоздушный тракт котла КВГМ-100 - Топливо и воздух подаются в горелки, а в топке образуется факел горения.
Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), и от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам.
Из топки, огибая сверху промежуточный газоплотный экран, топочные газы входят в конвективную шахту, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций (ширм), и, пройдя шахту сверху вниз, топочные газы дымососом удаляются в дымовую трубу, а затем в атмосферу.
Для удаления загрязнений, летучей сажи и отложений с наружной поверхности труб конвективной шахты агрегата оборудуются очистительной установкой, использующей чугунную дробь, которая подается в конвективную шахту сверху – дробеочистка.
Принудительная циркуляция воды в котле КВГМ-100 (116,3/150) возможна в основном (70…150 °С) и пиковом (100…150 °С) режимах работы.
Боковые стены конвективного газохода закрыты трубами D83х3,5 мм с шагом S=128 мм и являются одновременно стояками конвективных полусекций. С целью повышения газоплотности котлоагрегата экранные трубы с внешней стороны обшиты стальным листом толщиной 2 мм.
Котлы КВГМ-100 в зависимости от теплопроизводительности и модификации оборудованы: тремя газомазутными горелками РГМГ-30 или тремя газомазутными горелками с паромеханическими форсунками типа ПГМГ-40.
Агрегаты могут быть оборудованы зарубежными и отечественными газовыми горелками соответствующей производительности. Обслуживание горелочного устройства, его описание и технические характеристики даны в документации, прилагаемой к горелочным устройствам.
На котлах КВГМ-100 (116,3/150) горелки устанавливаются на воздушном коробе котла, который крепится на фронтовом экране к горизонтальным коллекторам. Каждая горелка типа РГМГ имеет вентилятор первичного воздуха.
Для горелки РГМГ-30 устанавливается вентилятор 30ЦС85. На фронтовой стене устанавливаются три горелки с шиберами и индивидуальным подводом воздуха. Короба воздуховодов крепятся на рамы горелок, которые в свою очередь привариваются косынками к поясам жесткости трубной системы.
Рекомендуемый вентилятор центробежный дутьевой правого вращения ВДН-20 с производительностью Q=162500 м//ч. и электродвигателем ДА 304-400У-6МУ1 n = 1000 об/мин - один на все горелки. Рекомендуемый дымосос ДН-22х0,62ГМ с двигателем ДА304 450УК-8МУ1 n = 750 об/мин.
Фронтовой, промежуточный, задний экраны, а также боковые стены конвективного газохода опираются на портал. Нижние камеры указанных экранов имеют опоры. Опора, расположенная посредине нижней камеры промежуточного экрана, является неподвижной.
Котлы КВГМ-100 имеют облегченную обмуровку и теплоизоляцию. Обмуровочные и изоляционные материалы в поставку завода не входят. Котлы комплектуются устройством отбора проб пара и воды.
Обмуровка котла КВГМ-100
Обмуровка элементов котла КВГМ-100 производится до установки их в рабочее положение. На котлах, оборудованных горелками РГМГ- 10,20,30, а также горелками ПГМГ-30, 40 экраны, на которых располагаются амбразуры, должны быть обмурованы до установки на них коробов воздушных. При этом следует обратить особое внимание на формирование профиля амбразуры.
В отверстия планок, приваренных к экранным трубам, вставляются и привариваются штыри.
На штыри экранов накалывается крафт-бумага, покрытая жидким стеклом. Затем натягивается стальная сетка № 20-2,0. Допускается проводить обмуровку без использования крафт-бумаги.
В местах установки лазов, гляделок и пр. к трубам приваривается арматура из проволоки диаметром 5 мм, с размером ячеек не более 100х100 мм.
Между стояками конвективной шахты проволокой крепятся полосы из фанеры или другого материала с тем, чтобы зазоры были полностью закрыты. В местах закрытых плавниками, полосы не устанавливаются.
Подвижные крепления змеевиков конвективного блока плотно изолируются асбестовым шнуром или другим теплоизоляционным материалом.
По поверхности стояков конвективного блока натягивается сетка №45 - 3,0. Допускается использование сетки №20-2,0.
Перед укладкой бетонной смеси должна быть проверена правильность установки и надежность закрепления сеток и арматуры.
По поверхности нагрева из труб D60 шамотобетон укладывается толщиной 20мм. На поверхности стояков Ø83 конвективной шахты бетон укладывается толщиной 30 мм.
При выполнении обмуровки котлов КВГМ-100 отдельных блоков до их монтажа по краям блоков (по их длине) бетон не укладывается. Ширина не забетонированных краев сетки должна составлять около 50 мм.
Приготовление жароупорного шамотобетона рекомендуется производить в бетономешалке принудительного действия, в барабан которой загружают все сухие материалы, тщательно их перемешивают в течение 1 минуты.
Дозировка цемента производится с точностью ± 1% по массе, а заполнителей с точностью ± 2%. После этого заливают затворитель (воду) и перемешивают бетонную смесь до полной однородности, но не менее 5 мин.
При температуре окружающего воздуха +25С и выше вода для затворения должна быть холодной. Время с момента изготовления бетонной смеси до момента её укладки не должно превышать 45 мин. Приготовление и укладку жароупорного бетона на глиноземистом цементе следует производить при температуре не ниже 7°С.
Укладка бетонной смеси, в том числе и в районе амбразур горелок котла КВГМ-100, должна проводиться равномерным слоем. Бетонирование должно вестись непрерывно (перерыв между окончанием уплотнения одной и подачей следующей порции бетона не должен превышать 1 часа).
Уплотнение шамотного бетона производится при помощи поверхностных и внутренних вибраторов или па виброплощадках. В местах недоступных для уплотнения вибраторами допускается уплотнение жароупорного бетона ручным трамбованием.
Сушка бетона требует определенного температурного режима. Благоприятной по условию твердения является температура воздуха от +15 до +25ºС, а минимальная температура воздуха, при которой допускается твердение бетона, не должно быть ниже 7ºС. Если температура воздуха превышает +15ºС, то поверхность уложенной бетонной смеси должна быть покрыта увлажненными рогожей, мешковиной, слоем опилок или песка.
Поверх шамотобетона устанавливается маты минераловатные прошивные по ГОСТ 211880-94 допускается замена матов на другие теплоизоляционные материалы с соответствующими теплотехническими свойствами. Перед установкой матов необходимо проверить качество слоя шамотобетона и устранить все дефекты (трещины, выкрашивание кусков и др.).
Установка теплоизоляционного материала производится после достижения бетоном 70% его окончательной прочности.
Наружная поверхность полос теплоизоляционного материала тщательно выравнивается, и оно сшиваются проволокой. Пустоты между полосами плотно забивают минеральной ватой или ватой из другого теплоизоляционного материала.
В местах установки гарнитуры теплоизоляции разрезается по месту. Края сетки подгибаются и сшиваются. Крепление теплоизоляции осуществляется при помощи проволоки D5 мм, привариваемой к стальным деталям гарнитуры.
Поверхности коллекторов, обращенные в топку, торкретируются шамотобетоном, если этого требует чертеж.
Арматура из проволоки D5мм. в виде скоб длиной 150-200 мм. приваривается
к коллекторам таким образом, чтобы образовывались ячейки размером
100х100 мм.
__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОМАЗУТНОГО
ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА
ТИПА КВГМ-100
РД 34.26.507-91
СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЭС
Москва 1993
РАЗРАБОТАНО фирмой по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС
ИСПОЛНИТЕЛИ И.М. ГИПШМАН, И.В. ПЕТРОВ
УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации бывшего Минэнерго СССР 24.12.91 г.
Заместитель начальника А.П. БЕРСЕНЕВ
Срок действия установлен
с 01.01.93 г.
до 01.01.98 г.
. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
|
Карбонатный индекс И к (мг∙экв/л) 2 при температуре сетевой воды, °С |
|||||
|
Открытая |
|||||
|
Закрытая |
|||||
И к - предельное значение произведения общей щелочности и кальциевой жесткости воды, выше которого в водогрейном котле протекает интенсивное карбонатное накипеобразование.
|
Значение показателя для системы теплоснабжения |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
открытой |
закрытой |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Растворенный кислород, мг/л |
Не более 0,05 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Свободная углекислота, мг/л |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Показатель рН |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Взвешенные вещества, мг/л |
Не более 5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Масла и нефтепродукты, мг/л |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 Краткое описание водогрейного котла КВГМ-100
2 Технико-экономические показатели котла
3 Горелки
4 Конструкция
5 Металлоконструкции
6 Обмуровка
7 Гидравлическая схема.
8 Тепловая схема пиковой котельной
9 Перечень уставок технологических защит
10 Блокировка >
Г
11 Техсигаализация
12 Сигнализация котла
13 Подготовка котла к растопке
14 Растопка котла
15 Обслуживание котла во время работы
16 Остановка котла
17 Аварийное положение
18 Схема циркуляции пикового водогрейного котла КВГМ-100
19 Обслуживание вспомогательного оборудования
20 Пуск вспомогательного оборудования
21 Основные указания по технике безопасности и пожаробезопасности при эксплуатации котла
22 Вспомогательное оборудование
1. Краткое описание водогрейного котла КВГМ-100
Газомазутный водогрейный котел КВГМ-100 предназначен для установки на ТЭЦ с целью покрытия пиков теплофикационных нагрузок, и в качестве основного источника теплоснабжения на ТЭЦ или в районных отопительных котельных.
Котёл - прямоточный, П-образной компоновки, рассчитан для подогрева воды до 150°С, с температурными перепадами 40°С для пикового режима, 80°С для основного режима. Габаритные размеры котла: высота 14450 мм ширина 9600 мм глубина 14160 мм.
Топочная камера котла полностью экранирована трубами диаметром 60*3 мм с шагом S= 64 мм. Объем топочной камеры 388 м 3 лучевоспринимающая поверхность нагрева равна 325 м 2 .
Конвективные поверхности нагрева котла расположены в опускном газоходе, образованном боковыми, промежуточным и задним экранами. Они выполнены в виде пакетов высотой 1220 мм каждый.
Пакеты набираются из секций, состоящих из вертикальных стояков 83*4 мм (сталь 20), и горизонтально расположенных U-образных змеевиков из труб диаметром 28*3 мм, с шагами в шахматном пучке Sr= 64 мм и S2= 40 мм.
Вертикальные стояки имеют шаг S=128 мм. Они присоединены к верхним и нижним камерам, расположенным на боковых стенах конвективной части. Поверхность нагрева конвективной части F = 2385 м 2 .
2. Технико-экономические показатели котла
3. Горелки
Топочная камера котла КВГМ оборудована тремя форсунками паромеханическими типа ФПМ 6000/1000, предназначенными для распиливания топочного мазута по ГОСТ 10585-75 в стационарных паровых котлах.
Характеристика горелки:
Производительность 6000 кг/час
Давление мазута на номинальном режиме
перед форсункой 35 кгс/см 2
Давление распыливающего пара 4 кгс/см 2
При работе на режимах с производительностью более 0,8 номинальной в условиях, исключающих перегрев форсунок, допускается снижение давления распыливающего пара перед форсунками до 2 кгс/см 2
Топливо должно быть профильтровано. Допустимый размер частиц после фильтрации 0,5 (ТУ 108.1043-81).
При нагрузке свыше 60% от номинальной распыл топлива производится, в основном, механической ступенью форсунки и паровая часть в этом случае может быть отключена. При низких нагрузках и пусковых режимах подача пара обязательна.
4. Конструкция
Основными рабочими элементами форсунки являются ствол, колодки с соединительными деталями, распределитель топливный, гайка, сопло паровое и гайка накидная.
Ствол служит для транспортировки жидкого топлива и пара к головке форсунки и представляет собой две концентрические трубы.
Мазут, подводится по внутренней трубе, через отверстия распределителя в кольцевой канал и далее по тангенциальным каналам топливного завихрителя в камеру завихрения приобретая вращательно-поступательное движение.
Из камеры завихрения топливо вытекает через сопло в виде пленки, которая распадается на капли.
Паровое сопло имеет несколько тангенциальных каналов для закручивания парового потока, камеру завихрения и выходное отверстие. По наружной трубе пар подходит к каналам парового завихрителя и, выходя закрученным потоком рядом с топливным соплом, участвует в процессе распыливания мазута.
5. Металлоконструкции
Котлы унифицированной серии опираются нижними камерами всех экранов на металлический портал, представляющий собой сварную конструкцию, состоящую из колонн и балок, жестко связанных между собой.
Дополнительно боковые экраны нижним поясом жесткости опираются на опорные фермы, имеющиеся на портале. Для обслуживания имеется система площадок и лестниц.
6. Обмуровка
Обмуровка котлов выполнена облегченной, с креплением к экранным трубам. Натрубная обмуровка состоит из 3-х слоев теплоизоляционных материалов: огнеупорного шамотобетона на глиноземистом цементе (20 мм) армированного металлической сеткой, минеральной ваты в виде матрацев в металлической сетке (80 мм) и уплотнительной магнезиальной обмазки (12 мм). Общая толщина обмуровки 112 мм.
7. Гидравлическая схема.
1. Сетевая вода для питания котлов подается сетевыми насос турбинного цеха.
2. Конструкция котлов допускает работу как в основном режиме (температурный график 70150°С),так и в пиковом режиме (110-150°С).
8. Тепловая схема пиковой котельной
Сетевая вода по прямой линии от насосов 1-го подъема поступает на общий всасывающий трубопровод 01220 мм 4 сетевых насосов. После чего через задвижки 1СН-1, 2СН-1, ЗСН-1, 4СН-1 поступает на насосы. После сетевых насосов вода поступает в распределительный коллектор котлов 01220 мм. Из него сетевая вода через задвижки на входе 4КОС-Л, 4КОС-П,
5КОС-Л, 5КОС-П, 6КОС-Л, 6КОС-П, 7КОС-Л, 7КОС-П попадает в котлы, где нагревается до
150°С. Через задвижки 4КПС-Л, 4КПС-П, 5КПС-Л, 5КПС-П, 6КГ1С-Л, 6КПС-П, 7КПС-Л, 7КПС-П поступает в прямую линию теплосети.
Для создания циркуляции в теплосети с помощью сетевых насосов пиковой котельной (при отключении всех котлов) служит перемычка между распределительным коллектором котлов и прямой линией теплосети с задвижкой П-10.
9. Перечень уставок технологических защит
Перечень уставок технологических защит, действующих на останов котла КВГМ-100 при основном режиме работы с паромеханическими форсунками.
| № | Наименование Параметра | Величина защиты | Уставки сигнализации |
| 1 | Падение давления мазута | 5 кгс/см 2 | 8 кгс/см 2 |
| 2 | Падение давления вторичного воздуха в общем коробе | 40 мм. вод. ст. | 60 мм. вод. ст. |
| 3 | Повышение давления воды за котлом | 26 кгс/см 2 | 25 кгс/см 2 |
| 4 | Понижение давления воды за котлом | 8 кгс/см | 9 кгс/см 2 |
| 5 | Повышение температуры воды за котлом | 155°С | 150°С |
| 6 | Понижение расхода воды через котёл | 4 кгс/см 2 | 4 кгс/см 2 |
| 7 | Аварийный останов дутьевых вентиляторов | 4 кгс/см 2 | 4 кгс/см 2 |
| 8 | Аварийный останов дымососов | 4 кгс/см 2 | 4 кгс/см 2 |
Ю.Блокировка
10.1. Вентиля на подводе мазута к форсункам закрываются:
а) при останове котла;
б) при погасании 3-х форсунок.
а) при открытых задвижках на входе и выходе сетевой воды на котёл (1 и 2 нитка);
б) при открытой задвижке на продувочном паропроводе форсунок.
10.3. Задвижки на сетевой воде к котлу и от котла (1 и 2 нитка):
а) запрет на закрытие задвижки при открытом вентиле на подводе мазута к котлу;
б) при погасании форсунки (через время);
в) запрет на открытие мазутных вентилей при закрытых задвижках по сетевой воде.
П.Техсигнализация
11.1. Температура подшипников: дымососов, дутьевых вентиляторов №1 и 2 высока 70°С.
11.2. Температура газов конвективного пучка высока-800°С.
11.3. Температура дымовых газов высока-180°С.
12.Сигнализация котла
12.1. Давление мазута низко.
12.2. Падение разряжения в топке котла.
12.3. Давление вторичного воздуха в общем коробе низко-60 мм.вод.ст.
12.4. Температура подшипников дымососа высока-70°С.
12.5. Температура подшипников дутьевого вентилятора-70°С.
12.6. Температура воды перед котлом низка-70°С.
12.7. Отклонение температуры воды за котлом-150°С.
12.8. Понижение давления воды за котлом-8 кгс/см 2 .
12.9. Расход воды через котёл низок:
12.10. основной режим-1100 т/ч;
12.11. пиковый режим-2100 т/ч.
12.12. Температура газов в конвективном пучке-800°С.
12.13. Температура дымовых газов за котлом-180°С.
12.14. Аварийное отключение дутьевого вентилятора.
12.15. Аварийное отключение дымососа.
12.16. Аварийный останов котла.
12.17. Понижение давления мазута в котельной магистрали-1.5 кгс/см 2 .
12.18. Аварийное отключение паромеханических форсунок.
12.19. Отсутствие напряжения в цепях защиты.
13.Подготовка котла к растопке
13.1. Проверить наличие и исправность противопожарного инвентаря.
