2.2.2.2 Піковий водогрійний котел типу птвм-180

Піковий водогрійний котел ПТВМ-180 газомазутний проектною тепловою продуктивністю 180 Гкал/г призначена для покриття піків теплового навантаження станції[12].

Котел працює на природній тязі на трубу енергетичних котлів.

Котел постачений пристроєм для очищення конвективных поверхонь нагрівання від забруднень, цілком автоматизований.

Котел ПТВМ-180 баштового типу, водотрубний, радіаційний, прямоточний, із примусовою циркуляцією. Обладнаний 20-ю газо-мазутними пальниками з індивідуальним дутєвими вентиляторами типу Ц-13-50 на кожнім пальнику. Підігрів повітря здійснюється в калориферах перед дутєвими вентиляторами.

Зміна тепло продуктивності котлаздійснюється зміною кількості працюючих пальників при постійній витраті води і перемінному температурному перепаді. Межарегулювання продуктивності від 15% до 100%. Зміна навантаження котлавиробляється за рахунок зміни температури води, витрата якоїпідтримується постійно.

Основні технічні характеристики котла ПТВМ-180 наведено нижче.

Технічні характеристики котла ПТВМ-180 [12]

Номінальна теплова потужність, МВт 210.06

Температура води на вході, С

на газу 70

на мазуті 104

Температура води на виході, С 150

Максимальна витратаводы, т/год 3860

Мінімальнавитратаводы, т/год 3000

КПД котла при номін. нагрузці, на газу 89

на мазуті 89,6

Витратипалива, т/год

на мазуті 22,3

на газі 25,3

Температура уходящих газів,С

на мазуті 225

на газі 210

2.3 Газотурбінна надбудова, на базі турбіни гтг-25, з викидом газів в топку котла тгм-96а

При виборі турбіни були покладені наступні умови:

• застосування ГТУ вітчизняного виробництва;

• забезпечення прийнятного балансу по окислювачу, що надходить у пальники котла зі зкидним газом ГТД і додатковим повітрям.

Турбоустановка ГТГ-25 цілком задовольняє умови вибору.

Характеристики турбіни приведені в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4– характеристика турбіни.

Найменування параметра	ГТГ-25
Потужність, Мвт Витрата газів на вихлопі ГТД, кг/з Температура газів на вихлопі ГТД, °З ККД Коефіцієнт надлишку повітря Витрата природного газу в ГТД, нм3/год (при Qрн=8525ккал/м3)	26,7 85,5 475 36,5 3,5 7175

2.3.1 Котельна частина

Зкидні гази ГТД, використовувані при спалюванні природного газу в котлі, значною мірою покривають його потреби в окислювачі. Частка кисню, що надходить у зону горіння зі зкидними газами при номінальній паропродуктивності котла, складає від необхідної кількості:

• для ГТГ-25 - 55 % узимку і 70 % улітку.

Відсутня частина окислювача надходить у зону горіння з додатковим повітрям.

При розвантаженні котла частка додаткового повітря зменшується і, дійшовши по навантаженню до зазначених вище величин, котелпереходить на роботу назкидномугазі. Подальше розвантаженнякотлаприводить до необхідності байпасуваннякотла по зкидному газу і подачі його надлишків у газохід перед економайзером.

Істотне зменшення витрати повітря на котел при роботі енергоблоку в режимі ПГУ обумовлює необхідність реконструкції існуючого газовоздушного тракту.

Ця задача спрощується в зв'язку з роботою котла тільки на природному газі.

Пропонується:

• демонтувати усі РВП;

• установити газоводяные теплообмінники (ГВТ) у тракті газів, що уходять;

• змінити схему газовоздушного тракту, привівши її у відповідність з новими умовами експлуатації котла.

Реконструктивні заходи розроблялися виходячи з роботи блоку як у парогазовом режимі (ПГУ), так і паросиловому режимі (ПСУ).

ГТГ-25 розміщається в димососномувідділенні на місці демонтованихРВП. Приведені нижче розрахункові дані визначені для номінального навантаження енергоблоку в зимовий час.

При роботі в режимі ПГУ повітря в кількості 46,7 м³/з подається до вузла зсуву з вихлопними газами газової турбоустановки одного з дутьевых вентиляторів по перемичці, що з'єднує напірні тракти вентиляторів.

Від цієї перемички повітря подається в збірний короб, що поєднує повітряний і газовий потоки.

Вихлопні гази ГТУ в кількості -180 м³/сз температурою 475 °С змішуються з повітрям у змішувачі, від якого суміш з температурою ~300 °С приділяється для подачі в пальники по сліду колишньої траси гарячого повітря.

Зважаючи на те, що на знижених навантаженнях до пальників подаються тільки високотемпературні зкиднігази, від газової турбіни до пальників тракт виконується зі сталі 15ГС і використовувати існуючі короби гарячого повітря не представляється можливим.

У режимі ПСУ газотурбінна установка відключається, і до пальників подається холодне повітря від двох дутьевых вентиляторів.

Існуючий газовий тракт зберігається до колишньої зони розміщення РВП. Після цього три існуючих газоходи поєднуються, і гази загальним потоком підводяться в існуючий короб перед димососами. На опускній частині об'єднаного газоходу перетином 3700х9200 мм розміщається новий газоводяной теплообмінник (ГВТ) для утилізації тепла димових газів, що відходять від котла. У цей теплообмінник чи подається основний конденсат, що відбирається із системи регенерації парової турбіни, чи мережна вода.

Для забезпечення автономної роботи і пуску ГТУ, а також можливості подачі частини зкидних газів у топку при прогріві котла перед пускомпередбачений відвід газів на існуючийдимар.

Уведення води здійснюється в нижні колектора ГВТ, розташовувані на бокових стінках газоходу з двох сторін з розташуванням змійовиків паралельно фронту котла. Вихідні колектора розташовуються у верхній частині ГВТ.

ГВТ виконується з труб діаметром 42х4 мм із повздошно-стрічковим оребрением і включається по противоточной схемі.

В обсязі роботи виконаний комплекс теплогидравлических розрахунків, що включає в себе розрахунки існуючого котла, розрахунки реконструйованого котла в режимі ПГУ і ПСУ з використанням ГВТ, включеного на основний конденсат чи мережну воду. Котел обрахований при роботі на двох навантаженнях - 460 т/ч (зимовий період) і 380 т/ч (літній період).

Зведені дані теплогидравлических розрахунків приведені в таблиці 2.5, 2.6і додатку 1.

Таблиця 2.5- Результати теплових розрахунків ГВП при використанні тепла вихлопних газів ГТУ для підігріву основного конденсату [13]

Характеристика	Розмір-ність	ПГУ
Витрата вихлопних газів ГТ	кг/з	85,5
Температура вихлопних газів за ГТ	°С	475
Коефіцієнт надлишку повітря у вихлопних газах за ГТ	-	3,4
Витрата основного палива на ГТ	(м3/год)	7,185
Режим роботи	-	Літній період	Зимовий період
КПД	%	74,19	72,84
Поверхня нагрівання ГВП	м2	7158
Діаметр і товщина труб	мм	42х4
Кількість рівнобіжна включених труб	шт.	60х2=120
Витрата середовища через ГВП	т/год	328,11	398
Температура газів на виході з ГВП	°С	124,5	131,0
Температура середовища на вході в ГВП	°С	60,0	72,4
Температура середовища на виході з ГВП	°С	144,8	141,0

Таблиця 2.6 - Результати теплових розрахунків ГВП при використанні тепла вихлопних газів ГТУ для часткового підігріву мережний воли [13]

Характеристика	Розмір-ність	ПГУ
Витрата вихлопних газів ГТ	кг/з	85,5
Температура вихлопних газів за ГТ	кг/з	475
Коефіцієнт надлишку повітря у вихлопних газах за ГТ	°З	3,4
Витрата основного палива на ГТ	-	7,185
Режим роботи	(тм3/ч)	Літній період	Зимовий період
КПД	-	80,28	83,81
Поверхня нагрівання ГВП	%	10988
Діаметр і товщина труб	м2	42х4
Кількість рівнобіжна включених труб	мм	76х2=152
Витрата середовища через ГВП	шт.	530	560
Температура газів на виході з ГВП	т/год	95	82
Температура середовища на вході в ГВП	°З	65	50
Температура середовища на виході з ГВП	°З	122	106,5

Попередній аналіз роботи котла можна зробити на прикладі зимового періоду експлуатації (Д=460 т/ч).

У порівнянні з існуючим котлом корисне тепловиділення в топці на реконструйованому котлі зменшується.

Це обумовлено надходженням у топку більш холодного повітря (у режимах ПГУ і ПСУ) і внесенням у топку тепла зкидних газів (режим ПГУ).

У зв'язку з цим адіабатична температура знижується з 2064 °С на існуючому котлі до 1830-1860 С в режимі ПГУ і до 1946 °С в режимі ПСУ. Відповідно зменшується температура газів на виході з топки з 1230 °С до 1205-1210 °С в режимі ПГУ і 1220 °С в режимі ПСУ.

Збільшення витрати димових газів по газовому тракті реконструйованого котла в зв'язку з надходженням у топку зкидних газів (режим ПГУ) чи збільшенням витрати палива, що спалюється, (режим ПСУ) приводить до активізації конвективного теплообміну і збільшенню тепловосприятия другого ряду ширм на 3 і 5-7 %, а КПП - на 8 і 13-16 % у режимах ПГУ і ПСУ відповідно.

Відсоток кипіння в економайзері збільшується з 8 до 18-20 % у режимі ПГУ і до 14 % у режимі ПСУ.

Ці дані практично не залежать від того, яке середовище використовується в ГВТ: основний конденсат чи мережна вода. Відмінність полягає тільки в температуріуходящіх газів, що на реконструйованому котлі при роботі на основному конденсаті така ж, як на існуючому котлі, а на мережній воді - може бути зменшена на °20 С с відповідним ростом коефіцієнта корисної дії котла.

У таблиці 2.5 приведені дані по витратах палива і коефіцієнт корисної дії, що дозволяють оцінити економічну сторону реконструкції з надбудовою енергоблоку різними газовими турбоустановками.

Дані теплогідравлічних розрахунків дозволяють зробити попередню оцінку надійності роботи елементів реконструйованого котла, що працюють під тиском.

Температура димових газів у зоні поверхонь нагрівання на реконструйованому котлі змінюється в порівнянні з існуючим котлом і стає:

• у ширмовом перегрівнику 1 ступіні - нижче на 20-25 °С;

• у ширмовом перегрівнику 2 ступіні - нижче на 3-5 °С;

• у КПП – вище на 8-13 °С.

Температура середовища в поверхнях нагрівання реконструйованого котла чи стає нижче, ніж на реконструйованому котлі (у ШПП), чи залишається такоюж (КПП).

Усереднена по змійовиках температура середовища в реконструйованому котлі нижче припустимої в разверенном змійовику, встановленою інструкцією з експлуатації котла:

• по ШПП-1 – на 40 °С;

• по ШПП-2 – на 45 °С;

• по КПП-1 – на 35 °С;

• по КПП-2 – на 20°С.

Таким чином, порівняльний аналіз показує, що реконструкція котельноїустановки не робить істотного впливу на роботу перегревательных поверхонь нагрівання.

У результаті реконструкції котелової установки істотно змінюються аеродинамічні характеристики газовоздушного тракту.

Це обумовлено зміною повітряного балансу в зв'язку з використанням у пальниках зкидногогазу ГТУ, ліквідацією РВП з подачею в пальники холодного повітря в режимі ПСУ й установкою ГВТ у трактіуходящих газів.

При роботі котла в режимі ПГУ витрата холодного повітря в порівнянні з існуючим котлом зменшується з 129 до 46,7 м³/з і один дутьевий вентилятор повинний бути відключений. Перепад тиску по напірному тракті зменшується в зв'язку з відсутністю калориферної установки і РВП. Це зменшення частково компенсується збільшенням на -10 % витрати суміші в порівнянні з витратою гарячого повітря, однак, загальне зниження опору повітряного тракту має місце.

У режимі ПСУ в роботі повинні бути обоє дутьевих вентилятора. При цьому витрата холодного повітря на котел зменшується на величинуперетоківу РВП і близький до існуючого котла.

Опір напірного тракту до пальників різко зменшується (приблизно в 6-8 разів), що визначає загальне зменшення опору цього тракту не менш, ніж у два рази.

Аналіз роботи повітряного тракту показує, що існуючі дутьевые вентилятори в режимі ПГУ можуть забезпечити необхідні параметри. У режимі ПСУ вони мають наднормативні запаси по продуктивності і напору навіть при роботі на першій швидкості.

Необхідні швидкості в пальниках можуть бути забезпечені шляхом відключення їхньої частини чи шляхом виділення при реконструкції пальників окремого каналу під холодне повітря, що надходить у режимі ПСУ.

Опір газового тракту котла і ділянки до зони РВП збільшується з 91 до 125 кгс/см²у зв'язку зі збільшенням витрати газів після скидання вихлопних газів ГТУ в котел.

У зв'язку зі зменшенням витрати газів у порівнянні з існуючим котлом через відсутність РВП зі своїми перетокамиповітря, опір наступного газового тракту до димаря зменшується з 54 до 31 кгс/м².

Додатковий опір від установки нового ГВТ частково компенсується ліквідацією РВП. Підрахунок опору ГВП виконаний на основі двох методик. При цьому сумарний опір газового тракту реконструйованого котла не буде перевищувати 230 кгс/м²при витраті газів 328300 м³/год (на існуючому котлі 170 кгс/м²при витраті газів 407000 м³/ч).

Ці параметри тракту забезпечуються існуючими дымососами, причому нормативні запаси по напоруі продуктивності забезпечуються при їхній роботі на першій швидкості.