EPD89

теплофикационный, водогрейный). Однако впоследствии выяснилось, что они с успехом могут быть использованы не только на ТЭЦ в целях покрытия пиковых тепловых нагрузок, но и в качестве основного оборудования котельных, служащих источником тепла в средних и крупных системах централизованного теплоснабжения.

Внастоящее время водогрейные котлы выпускаются согласно разработанной в 1968 1969 гг. ЦКТИ Дорогобужским котельным заводом и трестом «Центроэнергомонтаж» унифицированной серии П-образных водогрейных котлов теплопроизводительностью от 4,6 до 210 МВт для сжигания мазута, газа и твердого топлива.

Из этой серии до настоящего времени освоен выпуск газомазутных водогрейных котлов типа КВ-ГМ (котел водогрейный, газомазутный) теплопроизводительностью: 4,6; 7,5; 11,6; 23; 35; 116 МВт. Из серии водогрейных котлов на твердом топливе пока освоен выпуск только котлов типа КВ-ТС (котел водогрейный на твердом топливе со слоевым сжиганием) теплопроизводительностью 4,6; 7;5; 11,6; 23 МВт. По пылеугольным водогрейным котлам типа КВ-TK (котел водогрейный на твердом топливе с камерным сжиганием) разрабатываются технические проекты.

Одновременно заводами выпускаются газомазутные водогрейные котлы старых конструкций: типов ПТВМ-100 и ПТВМ-50 башенной конструкции и ПТВМ-ЗОМ П-образной конструкции.

Башенные котлы типа ПТВМ в котельных, сжигавших мазут, устанавливать не следует, так как на этом топливе они длительно не дают номинальной теплопроизводительности и подвержены быстрым коррозионным разрушениям. Котлы типа ПТВМ-30м зарекомендовали себя как надежные, устойчиво работающие агрегаты. Имеются типовые проекты котельных с котлами ПТВМ-ЗОМ.

Всвязи с тем, что выпуск пылеугольных котлов теплопроизводительностью 58 и 116 МВт типа KВ-TK пока заводами не освоен, Барнаульский котельный завод (БКЗ) в настоящее время выпускает несерийные пылеугольные водогрейные котлы типа ЭЧМ по проекту Свердловского проектно-конструкторского бюро треста «Энергочермет». В соответствии с профилем рассматриваемых котельных уста-

новок в табл. 2.1 2.3 представлены основные технические характеристики рассматриваемых водогрейных котлов.

Основная особенность водогрейных котлов, отличающая их от паровых, состоит в том, что они не допускают образования в них пара хотя бы в виде пузырьков на внутренней поверхности труб. Обра-

21

зование пузырьков пара может привести не только к гидравлическим ударам, но и к отложению на внутренней поверхности труб солей из циркулирующей по ним воды, а следовательно, к перегреву металла и пережогу стенок труб. Для обеспечения отсутствия парообразования в трубах этих котлов необходимо соблюдение следующих требований:

1. Давление воды на выходе из водогрейного котла должно соответствовать температуре кипения воды, превышающей максимально возможную температуру воды на выходе из котла не менее чем на

10 15 °С.

22

Таблица 2.2

Технические характеристики котлов типа ЯВ-ТС

23

Таблица 2.3

Технические характеристики котлов треста «Энергочермет»

*С слоевая, ШМ – шахматно-мельничная топка; ** в числителе – при оптимальной нагрузке, в знаменателе – при максимальной.

2. Скорости воды в обогреваемых трубах водогрейных котлов не должны опускаться ниже определенного уровня, определяемого тепловыми нагрузками. Наибольшими должны поддерживаться скорости воды в трубах экранов не менее 1,0 1,2 м/с.

Следующая существенная особенность водогрейных котлов связана с тем, что в их хвостовые поверхности, выполненные из стальных труб, поступает вода низкой температуры, что приводит к опасности появления на наружной поверхности труб температур, более низких, чем соответствующая температура точки росы газов. Наиболее высокими оказываются значения температуры точки росы при сжигании природного газа или мазута с малым избытком воздуха: они составляют 56 58 °С. Поэтому в случае сжигания газа в качестве минимальной температуры воды на входе в стальные водогрейные котлы оговаривается температура 60,°С, а в случае сжигания мазута 70 °С. Между тем при подаче в водогрейные котлы воды из обратной

24

линии двухтрубных водяных тепловых сетей ее температура в течение почти всего отопительного периода существенно ниже 60 °С.

В летний период эта температура снижается до 30 35 С. Чтобы поддерживать температуру воды в обратной линии сетей на уровне 60 70 С, необходимо предварительно подогревать эту воду, используя в качестве греющей воду, уже нагретую в водогрейных котлах. Такой подогрев может осуществляться либо в специальных поверхностных теплообменниках-водоподогревателях, либо, что значительно дешевле и проще в эксплуатации, за счет смешения воды из обратной линии сетей с частью воды, уже нагретой в водогрейных котлах (рециркуляция). Однако одной только рециркуляцией нагретой в котлах воды нельзя обеспечить требуемые тепловые и гидравлические режимы котлов. Для такого обеспечения необходимо использовать, наряду с рециркуляцией, перепуск части сетевой воды в обход котлов. Это дает возможность поддерживать на выходе из котлов более высокие температуры воды, чем требуемые по графику температур подающей линии сетей, и за счет этого пропускать через котлы в течение всего отопительного сезона примерно одинаковые расходы воды.

Третья группа требований, предъявляемых водогрейными котлами, относится к свойствам питательной воды для этих котлов, которая, как правило, представляет собой смесь воды из обратной линии двухтрубных водяных сетей и подпиточной воды. Следует отметить, что качество сетевой воды в обратных линиях сетей может заметно отличаться от качества подпиточной воды, главным образом за счет попадания в нее продуктов внутренней коррозии труб, а иногда и взвешенных частиц, ила и грязи из плохо промытых систем потребления тепла, особенно сразу после их присоединения к сетям.

Вместе с тем стальные водогрейные котлы предъявляют повышенные требования к воде как в части минимального содержания в ней кислорода не более 0,05 мг/кг, так и солей карбонатной жесткости не более 0,5 мг-экв/кг. Выполнение первого требования возможно за счет термической деаэрации всей подпиточной воды при исключении попадания кислорода в тепловые сети. Выполнение второго требования связано с умягчением подпиточной воды.

Таким образом, обязательным элементом тепловой схемы котельных со стальными водогрейными котлами являются термические деаэраторы. Чаще в водогрейных котельных, в которых выработка пара отсутствует, используются вакуум-деаэраторы. В тепловой схеме котельной с такими деаэраторами деаэрируемая вода должна предва-

25

рительно подогреваться в поверхностных водоводяных теплообменниках, в которых греющей водой является вода, поступавшая из водогрейных котлов. Конечная температура такого подогрева должна на 6 8 °С превышать температуру кипения воды при ее давлении в деаэраторе. Обычно для вакуумных деаэраторов это давление принимается равным 0,03 МПа, что соответствует температуре кипения 69 °С.

Применение в водяных тепловых сетях закрытой или открытой системы теплоснабжения не влияет на выбор типа деаэратора водогрейной котельной и схему его включения, но резко сказывается на его потребной производительности по деаэрированной воде. Действительно, даже в очень мощных водогрейных котельных, обслуживающих закрытые системы тепловых сетей, можно обойтись одним деаэратором малой производительности. В противоположность этому даже в небольших водогрейных котельных, но при открытой системе тепловых сетей потребуются деаэраторы большой производительности.

Еще большее значение имеет наличие открытой или закрытой системы для решения вопросов аккумулирования деаэрированной воды. В закрытых системах величина расхода подпиточной воды зависит не от гидравлических и тепловых режимов сетей, а только от их герметичности. Поэтому для обеспечения необходимого запаса деаэрированной воды при закрытой системе сетей достаточно объема бака, установленного под деаэрированной колонкой, емкость которого соответствует обычно 1/4 1/3 от расчетной часовой производительности деаэратора.

Иначе обстоит дело при открытой системе сетей, когда расход подпиточной воды определяется графиками потребления разбираемой сетевой воды на нужды бытового горячего водоснабжения. Коэффициент неравномерности разбора воды, представляющий собой отношение ее максимального часового разбора к среднему за сутки, в крупных системах может принимать значение 2. Это означает, что при расчете оборудования, связанного с подпиткой тепловых сетей при открытой системе, на максимально-часовой расход подпиточной воды потребная производительность этого оборудования должна быть в 2 раза больше, чем при его расчете на среднечасовой расход воды за сутки максимального водопотребления.

По этим признакам источники теплоснабжения при открытых системах тепловых сетей оборудуются специальными бакамиаккумуляторами подпиточной воды, емкость которых должна быть

26

достаточной для полного выравнивания графика подачи в эти баки воды, по крайней мере, в суточном разрезе. Появление при открытой системе сетей крупных баков-аккумуляторов деаэрированной воды усложняет тепловые схемы водогрейных котельных, поскольку при этом, помимо собственно подпитки сетей, должны быть обеспечены процессы зарядки и разрядки этих баков.

Необходимость применения в водогрейных котельных в подавляющем большинстве случаев установок по умягчению исходной воды влияет на тепловые схемы этих котельных. Такое влияние обусловливается необходимостью предварительного подогрева сырой воды до температуры 20 30 °С во избежание запотевания фильтров химводоочистки. В каждой водогрейной котельной небольшая часть вырабатываемого ею тепла по нормам [10] до 3% расходуется на собственные нужды котельной: отопление и вентиляцию помещений, горячее водоснабжение для бытовых целей и т.п.

В котельных, работающих на мазуте, дополнительной составляющей расхода тепла на собственные нужды является расход тепла на подогрев мазута до 55 75 °С в запасных и расходных мазутохранилищах и до 80 100 °С в подогревателях мазута перед форсунками. Такой подогрев в чисто водогрейных котельных осуществляется горячей водой из котлов, температура которой должна составлять не менее 100 110 °С, что накладывает дополнительные ограничения на температурный режим водогрейных котлов.

При доставке мазута в котельную в железнодорожных цистернах требуется его разогрев в этих цистернах до 55 75 °С, на что тратится большое количество тепла. Использование для этой цели горячей воды из водогрейных котлов затруднительно. Поэтому водяной подогрев мазута в цистернах, как правило, не применяется.

При подаче мазута хотя бы в качестве резервного топлива в котельную железнодорожными цистернами в ней наряду с водогрейными устанавливаются служебные паровые котлы небольшой производительности, пар от которых используется для подогрева мазута, а также для покрытия остальных собственных нужд котельной. Тепловые схемы таких комбинированных пароводогрейных котельных будут описаны ниже. С учетом всех особенности на рис. 2.6 представлена тепловая схема чисто водогрейной котельной в наиболее сложном варианте, а именно: для открытой системы теплоснабжения с применением вакуум-деаэраторов перегретой воды.

27

ваться либо непосредственно во всасывавший коллектор сетевых насосов, либо в часы малого водоразбора в баки-аккумуляторы подпиточной воды 14.

Сетевые насосы подают воду в водогрейные котлы 1. При этом часть воды перепускается в обвод котлов и смешивается с водой, нагретой в котлах. Основной поток воды из котлов, смешиваясь с водой из перепускной линии, поступает в подающую линию тепловых сетей. Другой поток этой воды забирается рециркуляционными насосами 10 и подается в напорный коллектор сетевых насосов.

2.5. Тепловые схемы для паровых и пароводогрейных котельных

Паровые котлы это наиболее универсальный тип котлов, пригодный для любых систем теплоснабжения: как паровых, так и водяных. Вместе с тем при отпуске тепла в виде горячей воды применение паровых котлов связано с усложнением тепловой схемы из-за необходимости включения в эту схему пароводяных сетевых подогревателей. Однако и при этом паровые котлы сохраняют свое значение не только в паровых системах, но и в тех часто встречающихся случаях, когда потребителям требуются как пар, так и горячая вода, что является обычным для производственных и смешанных производственноотопительных котельных. В подобных случаях наряду с паровыми получили заметное распространение комбинированные пароводогрейные котельные, в которых установлены как паровые, так и водогрейные котлы.

Паровые котлы на давление пара до 2,4 МПа обычно называют котлами низкого давления. Пар от котлов низкого давления используется, как правило, для отпуска тепла на технологические или отопи- тельно-бытовые нужды. В связи с этим такие паровые котлы иногда называют технологическими или отопительными. Как правило, котлы низкого давления изготовляются без пароперегревателей, так что ими вырабатывается только насыщенный пар. Наряду с этим ГОСТ 3619 59 предусматривает изготовление паровых котлов паропроизводительностью 15 20 т/ч с пароперегревателями при давлении пара 1,38 МПа и его температуре 250 °С. Перегретый пар может потребоваться для обеспечения подачи потребителям сухого насыщенного пара, если дальность транспорта пара по сетям такова, что за счет их

29

тепловых потерь температура перегретого пара снижается на величину, соответствующую начальному перегреву пара.

Основной тип паровых котлов, используемых в настоящее время в котельных крупного и среднего масштабов, это котлы на давление 1,37 МПа без пароперегревателей или с перегревом пара до 250 °С.

Такие котлы марки ДКВР (двухбарабанный котел водотрубный реконструированный) изготовляются Бийским котельным заводом. Кот-

лы паропроизводительностью 25 и 50 т/ч производятся Белгородским котельным заводом. Основные технические характеристики по этим котлам приведены в табл. 2.4. В обозначении по ГОСТ 3619 69 в числителе указывается паропроизводительность в т/ч, в знаменателе рабочее давление в котле в ат. В заводском обозначении первые две цифры указывают паропроизводительность в т/ч, вторые давление в барабане в ат, третьи температуру перегрева пара в градусах.

Паровые котлы марок 25-15 и 50-14 с приставкой буквы К для каменных углей, Б для бурых углей и ГМ для газа и мазута, паропроизводительностью соответственно 25 и 50 т/ч, изготовляются вер-

тикально-водотрубными с одним верхним барабаном.

Для питательной воды водотрубных паровых котлов низкого дав-

ления нормами устанавливается верхний предел общей жесткости 0,02 0,03 мг-экв/кг. Но даже и при снижении до нормы общей жест-

кости, питательной воды ее содержание все же остается достаточно высоким. Это обстоятельство влечет за собой, с одной стороны, унос солей из барабана котла с паром, а с другой накопление солей в водяном объеме котла. Оба эти процесса регламентируются нормами.

Так, насыщенный пар при наличии перегревателей должен содержать не более 1 мг/кг солей при давлении пара 1,37 МПа и 0,3 мг/кг при давлении 2,36 MПа. Расчетный сухой остаток в котловой воде не должен превышать 3 10 г/кг в зависимости от типа применяемых уст-

ройств для сепарации воды из насыщенного пара.

30