Переводы котлов на водогрейный режим

Во многих промышленных отопительных котельных в связи с изменением структуры производства отсутствует паровая нагрузка и они работают исключительно на теплоснабжение, горячее водоснабжение. Как правило, в таких случаях рассматривают возможность перевода паровых котлов ДКВр, ДЕ, КЕ в водогрейный режим. При этом существенно упрощается эксплуатация:

– котельных за счет вывода из работы всего парового контура: пароводяных подогревателей, атмосферных деаэраторов, охладителей конденсата, питательных насосов и т.д;

– исключается необходимость контроля уровня воды в барабане и качества котловой воды;

– позволяет снизить удельный расход топлива на выработку тепла, а также уйти от потерь тепла в теплообменниках сетевой воды и с непрерывной продувкой.

Так же востребованы вновь изготовленные барабанные котлы в водогрейном режиме из-за простаты ремонты поверхностей нагрева во время отопительного сезона из внутрибарабанного пространства, быстрая замены изношенных труб, устанавливаемых на вальцовочных соединениях.

Наибольший опыт в разработке и реализации схем перевода паровых котлов на водогрейный режим накоплен применительно котлам ДКВр, ДЕ, КЕ.

При температурном графике питания котлов 70/115 град. теплопроизводительность и расход воды для котлов составляет, соответственно:

- для ДЕ-2,5, ДСЕ-2,5, ДКВр-2,5, КЕ 2,5 – 1,8 МВт и 34 т/ч;

- для ДЕ-4, ДКВр-4, КЕ 4 – 2,9 МВт и 55 т/ч;

- для ДЕ-6,5, ДКВр-6,5, КЕ 6,5 – 4,65 МВт и 88 т/ч;

- для ДЕ-10, ДКВр-10, КЕ 10 – 7,2 МВт и 140 т/ч;

- для ДЕ-25, КЕ 25 – 17,9 МВт и 340 т/ч;

- ДКВр-20 – 14,3 МВт и 274 т/ч.

Ранее в паровых котлах, которые использовали в качестве водогрейных, размещали дополнительные поверхности нагрева, при неизменной тепловая схеме котла. Для отопления и горячего водоснабжения от паровых котлов использовался пар как промежуточный теплоноситель, получаемый в паровых котельных агрегатах, работающих как парогенераторы с естественной циркуляцией. Тепло пара к горячей воде, в этом случае передавалось посредством специальных пароводяных поверхностных теплообменников (бойлеров). В одной из таких установок дополнительный теплообменник размещен внутри верхнего барабана котла (рис. 1).

Рис. 1. Схема подогрева воды в поверхностном теплообменнике, размещенном внутри верхнего барабана котла ДКВР:

1 – верхний барабан котла; 2 – по­верхностный теплообменник; 3 – поток транспортируемой воды в тепловую сеть; 4 – то же, из сети; 5 – экономайзер.

Во второй схеме поверхностный теплообменник расположен над верхним барабаном котла на высоте 1,5—2 м, что обеспечивает свободный возврат конденсата самотеком в котел (рис. 2).

Рис.2. Схема подогрева воды в поверхностном теплообменнике, размещенном над котлом:

1 – верхнии барабан котла; 2 – наружный поверхностный теплооб­менник (бойлер); 3 – экономайзер

Практикой показано, что экономичней реконструировать ко­тельный агрегат с тем, чтобы перевести его циркуляционную схему на прямоточный режим и использовать как модернизированный во­догрейный котел. При этом отпадает необходимость в дополнитель­ном теплообменнике, не требуется реконструкция здания котельной, значительно упрощается и удешевляется эксплуатация.

Одна из первых схем реконструкции разработана и реализована трестом Уралэнергочермет (рис. 3).

Рис. 3. Схема перевода котла ДКВР на водогрейный режим:

1 – коллектор бокового экрана; 2 – верхний барабан; 3 – сплошная перегородка; 4 – трубопровод потока воды в тепловую сеть;

5 – экономайзер. 6.– трубопровод потока воды из тепловой сети.

В схеме предусмотрена сплошная вертикальная перегородка в средней части верхнего барабана. При такой схеме рекомендуемые минимальные количества воды, прокачиваемой через циркуляционный контур котлов типа ДКВР, должны составлять соответственно 50 м3/ч для ДКВР — 2,5; 65 м3/ч для ДКВР-4 и 80 м3/ч для ДКВР — 6,5.

При указанном количестве воды средние расчетные скорости в подъемных трубах конвективного пучка составляют 0,03 м/с, в трубах экранного контура – 0,19 м/с и в трубах экономайзера — 1,06 м/с. Компоновка труб чугунного экономайзера обеспечивает параллельное движение воды по 3-6 секциям труб.

Схема циркуляции с более высокими скоростями воды в трубах конвективного пучка котлов ДКВР-10-13 была разработана и осуществлена на одной из ростовских ТЭЦ (рис. 4).

Рис. 4. Схема перевода котлов ДКВР на водогрейный режим на одной из Ростовских ТЭЦ:

1 – коллектор бокового экрана; 2 – верхний барабан котла; 3 – трубопровод потока воды в тепловую сеть; 4 – перегородка с. отверстием;

5 и 6 – сплошные перегородки; 7 – экономайзер; 8 – трубопровод потока воды из тепловой сети.

Средние расчетные скорости в трубах конвективного пучка составляли 0,07— 0,14 м/с. Для получения повышенных скоростей воды в подъемных трубах конвективного пучка в барабанах котла было увеличено число сплошных перегородок.

Переоборудование котлов ДКВР с парового на водогрейный режим при использовании описанной циркуляционной схемы способствовало их совершенствованию. При одинаковом количестве транспортируемой воды скорость в подъемных трубах конвективного пучка повысилась вдвое (0,07.– 0,14 м/с) и обеспечивалась повышенная скорость потока воды в опускных трубах этого пучка до 1,5 – 1,8 м/с.

Дальнейшее усовершенствование циркуляционной схемы котлов типа ДКВР-4-13 осуществлено в проекте его переоборудования, разработанном кафедрой теплотехники КИСИ (рис. 5).

Рис. 5. Схема перевода котлов ДКВР-4 на водогрейный режим завода «Ирпеньмашторф»:

1 – трубопровод воды из тепловой сети: 2— экономайзер; 3 — коллекторы боковых экранов; 4 — верхний барабан; 5 — поток воды в тепловую сеть: 6 и 7 – сплошные перегородки.

По этой схеме поток воды направляется вначале в экономайзер, а затем в нижние коллекторы боковых экранов. После транспортировки воды через экранные трубы и переднюю часть верхнего барабана котла поток воды по необогреваемому трубопроводу направляется в тыльную часть нижнего барабана котла, откуда поднимается по трубам конвективного пучка.

Расчетные средние скорости составили: для подъемных труб экономайзеров – 0,695 м/с, экранного контура – 0,235 м/с и конвективного пучка – 0,088 м/с. Расчетная скорость в опускных трубах конвективного пучка может иметь значения в пределах 1 – 3 м/с в зависимости от количества заглушаемых труб 9-го ряда.

Аналогично этой схеме были реконструированы котельные агрегаты типа ДКВР-10-13 (рис.6)

Рис. 6. Схема перевода котлов ДКВР-10 на водогрейный режим:

1 – трубопровод потока воды из тепловой сети; 2 – экономайзер; 3 – распределительный коллектор перед экранными контурами; 4 – верхний барабан котла;

5 – трубопровод потока воды в тепловую сеть; 6 и 7 – сплошные перегородки.

По этой схеме поток воды, поступающей из тепловой сети, направляется в экономайзер котлоагрегата, а затем в нижние коллекторы топочных экранов. Сопротивление экранов подбирается таким образом, чтобы величина его у всех экранов был приблизительно одинаковой, в результате чего вода в каждом из четырех параллельных контуров распределится равномерно. После прохождения через кранные трубы вода собирается в передней части верхнего барабана, откуда по необогреваемому трубопроводу направляется в тыльную часть нижнего барабана котлоагрегата.

Сравнительный анализ схем движения воды по контурам реконструированных отопительных котлов типа ДКВр показывает, что схемы (см. рис. 5 и 6) имеют некоторые преимущества перед другими. В этом случае обеспечивается достаточно высокая скорость движения воды, как в опускных, так и в подъемных трубопроводах, что увеличивает надежность работы реконструированного котельного агрегата. Кроме того, подача обратной сетевой воды после экономайзера в трубы топочных экранов гарантирует интенсивное охлаждение наиболее напряженных поверхностей нагрева котельного агрегата и, в то же время, весьма эффективную передачу тепла от факела пламени к теплоносителю при подъемном движении последнего.

1119