Модернизация водогрейных котлов

МОДЕРНИЗАЦИЯ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ типа ПТВМ  С ПОВЫШЕНИЕМ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ

Учитывая возраст и состояние тепломагистралей, качество подготовки  теплоносителя ,количество наработки котлов типа ПТВМ, учитывая  технологические недостатки конструкции данных котлов (высокое теплонапряжение  в топке, перегрев нижних труб конвективной части ) сегодня тепловая мощность всех котлов данного типа  находится на уровне    70-55 % от номинала.

Ежегодные выборочные замены  поврежденных полусекций котла  приносят только временное (2- 4года )улучшение работы .Основная причина выхода труб из строя –занос шламом с размером частиц  менее размера ячеек сеток грязевиков котельных и прогиб трубок пучка в средней части .

Специалисты Группы Компаний  «Энергостройсервис»      предлагают  разработать  рабочую документацию по замене конвективного пучка котла ПТВМ-50 или       ПТВМ-100 на мембранный пучок из трубы диаметром 38х3,5мм с установкой магнитных необслуживаемых шламоотводителей.

Замена конвективного пучка  на пучок из труб диаметром 38х3,5мм с варкой мембран  рекомендуется  специалистами ЦКТИ и позволяет реализовать следующие преимущества;
-увеличение жесткости панелей за счет  применения мембран и увеличения диаметра труб;

-выравнивание поля скоростей газов по ширине пучка, уменьшение аэродинамического сопротивления и тепловой разверки труб;
-повышение скорости воды в трубах обеспечит снижение температуры стенки и повышения срока службы труб  и т.д.

Данная разработка была реализована специалистами Группы Компаний «Энергостройсервис»     при реконструкции поверхностей нагрева котла ПТВМ-100 в котельной ОАО «Никопольский завод ферросплавов »

Выполнение реконструкции котла с заменой конвективного пучка  и установкой в тракте обратной сетевой воды магнитных необслуживаемых шламоотводителей. позволяет поднять производительность котла практически до номинального значения и обеспечивает повышение срока службы пучка до 2,5-3 раз.

Магнитные шламоотводители характеризуются следующими редко сочетающимися характеристиками — высокой эффективностью по очистке сетевой воды от отложений, большой производительностью и низким гидравлическим сопротивлением.
Другим очень важным свойством магнитных шламоотводителей, улавливающих частицы загрязнений размером 0,5 мкм и более, является сохранение высокой эффективности по очистке теплоносителя в течение всего периода эксплуатации, а не только в его начале. Обычные грязевики (фильтры) ячейка сетки, которых имеет размер от 1х1 мм и более, могут эффективно очищать воду лишь в самом начале периода теплоснабжения (в течение первых 1-2 суток), когда более 85% от общей массы  загрязнений имеют размер частиц более 1х1 мм. В дальнейшем эффективность этих аппаратов по очистке воды снижается до нуля, поскольку через 3-7 суток с момента начала теплоснабжения более 80% загрязнений имеет размер частиц менее 0,05 х 0,05 мм.
Кроме этого магнитные шламоотводители обладают рядом дополнительных качеств, отсутствующих у обычных грязевиков (фильтров):
— высокой грязеемкостью при низком сопротивлении и длительном рабочем цикле;
-высокими магнетизирующими свойствами, обеспечивающими (наряду со способностью эффективно очищать сетевую воду) дополнительные возможности:
а) способность эффективно защищать от отложений внутренние поверхности котлоагрегатов, теплообменников (в том числе и пластинчатых), расходомеров и др.
дорогостоящего оборудования, что позволяет увеличить его КПЛ и эксплуатационный ресурс;
б) способность создавать на поверхности металла плотную магнетитовую пленку и тем самым снижать интенсивность коррозии оборудования, что позволяет существенно продлить время его безаварийной эксплуатации;
в) способность очищать систему теплоснабжения от ранее образовавшихся отложений.
Все отмеченные качества этого оборудования подтверждены в ходе эксплуатации.
В наибольшей степени преимущества МШО (по отношению к средствам очистки сетевой воды, представленных на рынке) реализуются при значениях циркуляции теплоносителя 500 м3/ч и выше.
Наилучшие результаты получены при установке на котельных с целью защиты крупных водогрейных котлов (КВГМ-180, ПТВМ- 100) и теплообменников (прежде всего пластинчатых) от отложений и коррозии. Применение данного оборудования позволяет практически полностью уйти от технологической очистки оборудования.
Так, например, за 3 отопительных сезона внутреннее гидравлическое сопротивление водогрейного котла ПТВМ 100 увеличилось не более чем на 0,2 кгс/см2.

При работе на отопительную сеть пар, генерируемый в котлоагрегатах, служит промежуточным теплоносителем, теплота которого используется для нагрева воды в специальных поверхностных пароводяных теплообменниках (бойлерах). Эксплуатация бойлерных установок требует значительных капитальных затрат, наличия дефицитных труб и других материалов.

Перевод котлоагрегатов на водогрейный режим даст возможность без значительных затрат повысить тепловую мощность котельной на 15-20% или повысить КПД на 2-25% при сохранении номинальной теплопроизводительности при работе на газе. Отпадает необходимость в дорогостоящей бойлерной установке и питательных насосах, упрощается общая схема котельной. Снижаются затраты топлива и электроэнергии на собственные нужды, не требуется производить непрерывную продувку. Также существенно снижаются затраты на обслуживание химводоподготовки.

Перевод паровых  котлов типа ДКВР и ДЕ на водогрейный режим

Имеющийся к настоящему времени опыт эксплуатации котельных установок, переоборудованных для работы в водогрейном режиме, показывает, что реконструкция котлов и перевод их на пониженные параметры работы обеспечивает высокоэффективную, устойчивую и надежную работу, а также создает благоприятные условия работы для обслуживающего персонала.

Реконструкция паровых котельных установок приводит к уменьшению себестоимости единицы отпускаемой потребителю теплоты. При переоборудовании котлов удается значительно продлить срок их службы, осуществляя эксплуатацию при пониженных значениях давления и температуры рабочей среды, водохимический режим котла должен соответствовать РТМ 108.131.101.76.

Существует несколько схем перевода паровых котлов на водогрейный режим работы , различающихся, в основном, схемой циркуляции воды.

При принудительной схеме циркуляции движение воды осуществляется сетевыми насосами. Существенным недостатком этой схемы является значительное гидравлическое сопротивление водяного тракта и сложная система трубопроводов обвязки. При естественной циркуляции движение воды осуществляется за счет разности плотности воды по высоте обогреваемой трубы. Основными недостатками схемы являются : недостаточное обеспечение надежности работы котла, особенно при розжиге, и повышенные требования к качеству подпиточной воды.

В настоящем проекте реализуется схема НПО ЦКТИ для водогрейного котла с естественно-принудительной циркуляцией, что позволяет существенно уменьшить гидравлические потери в водяном тракте и снизить расход электроэнергии на привод сетевых насосов.

При переводе котла ДЕ-25-14 на водогрейный режим работы поверхности нагрева котла не изменяются. Сохраняется без изменений газовоздушный тракт котла, горелки, экономайзер. Водяной экономайзер включен по байпасной линии. Расход воды через него 25 м3/час.

В барабанах котла демонтируются сепарационные устройства, линия непрерывной продувки, линия отбора проб пара и воды, питательная труба, линия прогрева барабанов, водоуказательные колонки.

Гидравлическое сопротивление котла ниже допустимого . Достаточная надежность обеспечивается при растопке и эксплуатации за счет установки в барабане котла инжекционных сопл и раздающих трубопроводов, подающих сетевую воду в подъемные трубы передней части боковых экранов топки и опускные трубы котельного пучка.

Циркуляция воды осуществляется следующим образом: сетевая вода из раздающего коллектора диаметром 273х4 мм поступает в район нижнего барабана котла. Далее часть воды (30%) подается к верхнему барабану через трубу диаметром 108х4 мм и раздающий коллектор, диаметром 159х4,5 мм. Из коллектора тремя инжекционными трубками диаметром 57х3,5 мм вода принудительно подается в опускные трубы котельного пучка.

В нижнем барабане вода из двух коллекторов диаметром 159х4,5 мм подается в 60 подъемных труб левого и правого боковых экранов (по 30 труб каждого экрана) посредством инжекторов из труб диаметром 18х2 мм. Коэффициент инжекции n=3..5, что позволяет значительно увеличить скорость воды в подъемных трубах и предохраняет их от пережога.

.          Существующие предохранительные клапаны обеспечивают пропуск необходимого расхода воды, согласно расчету.

Верхние точки котла оснащаются воздушниками, нижние – дренажами.

Подвергается частичной реконструкции система КИП и А. Автоматика безопасности водогрейного котла при уменьшении расхода должна обеспечить прекращение подачи топлива в случае  повышения температуры воды на выходе из водогрейного котла (в дополнение к существующим защитам).

Техническая характеристика котла после реконструкции

  1. Теплопроизводительность 13,5Гкал/ч

2.Температура воды на входе в котел                                                      70С

  1. Температура воды на выходе из котла 90С
  2. Давление воды за котлом 8 кгс/см2
  3. Расход сетевой воды через котел 680м3/ч

Эффективным мероприятием, для повышения эффективности работы котлов типа ДКВР является замена существующих горелок  типа ГМГ  на новые щелевые подовые горелки  третьего поколения .Такие горелки  МПИГ-З прошли Государственные испытания  и рекомендованы к использованию.

Горелки  обеспечивают равномерность тепловых потоков по глубине  топки ,работают с низкими значениями коэффициента избытка воздуха( менее 1,05) и отличаются от предыдущих модификаций сниженным выходом  токсичных веществ  (NOХ=60-100 мг/м3; CO=30-50 мг/м3).
Группа  Компаний Группы «Энергостройсервис» выполнила ряд реконструкций котлов ДКВР и ДЕ в 1999-2004 г.г. на следующих объектах:

-ДКВР-10 на Запорожском заводе кранового оборудования ;

-ДЕ-25 на Изюмском  Казенном приборостроительном заводе ;

-ДКВР-6,5 на ЧАО « Днепротеплоэнерго»;

-ДЕ-25 на Кировском кузнечном заводе «Центрокуз».

 

Перевод водогрейного котла  ПТВМ-30М в паровой режим и создание мини ТЭС на основе реконструированных котлов

Специалистами Группы Компаний  «Энергостройсервис» разработаны технические мероприятия  по реконструкции водогрейного котла  ПТВМ-30М с  переводом   в паровой режим с естественной циркуляцией. Из-за отсутствия потребителей отопительной нагрузки  в виде горячей воды  на многих отопительных котельных  водогрейные котлы не работают в течение  нескольких  лет. Использование  водогрейных котлов для выработки пара  позволило бы создать мини-ТЭЦ  с установкой паровых турбогенераторов  для обеспечения собственных нужд предприятия  и в качестве резервных источников электроснабжения .

Основные мероприятия по реконструкции котла :

-экранные поверхности нагрева топки, горелочные устройства, тягодутьевые машины ,система подвода топливного газа ,обмуровка остаются без изменений ;

-на котле монтируется  барабан внутренним  диаметром 1500мм с толщиной стенки  20 мм  и длиной цилиндрической части 7600мм, устанавливаемый на двух опускных стояках,по которым осуществляется питание топочных экранов ;

-демонтируются  конвективные поверхности опускной шахты ;

-в конвективной шахте  устанавливается зубчатый конвективный пучок  с естественной циркуляцией из труб диаметром 60х3 мм .Питание  конвективного пучка осуществляется из торцевых отсеков барабана второй ступени испарения .Пароводяная смесь  из пучка отводится  по пароотводящим трубам в торцевые отсеки ;

-пароперегреватель  выполняется из газоплотных панелей  из труб 38х4м .Поверхности нагрева пароперегревателя располагаются на боковых и задней стенах конвективной шахты

-первая ступень водяного экономайзера выполнена   змеевиковой из труб  диаметром 28х3 мм со спирально-ленточным оребрением  , расположенных в шахматном порядке .Вторая ступень водяного экономайзера  изготавливается из мембранных змеевиков ;

-схема испарения котла –двухступенчатая , в первую ступень испарения включены все экранные поверхности нагрева топки , во вторую-зубчатый конвективный пучок  ;

-в качестве    первичных сепарационных устройств котла  устанавливаются  внутрибарабанные  циклоны диаметром 290мм .Горизонтальные  жалюзийные сепараторы и и дырчатые  перфорированные потолочные листы размещаются на выходе пара из барабана в качестве  вторичных сепарационных устройств .

Техническая характеристика котла ПТВМ-30  реконструированного с переводом на паровой режим работы

Номинальная паропроизводительность  ,т/ч                                           40;

Давление  в барабане , Мпа                                                                         2,5;

3.Давление перегретого пара , Мпа          2,3;

4.Температура перегретого пара ,°С        280;

  1. Коэффициент полезного действия ,% 94,3;
  2. Теплонапряжение топочного объема ,кВт/м3 368,7.

При работе реконструированного котла в диапазоне нагрузок 15-45 т/ч обеспечивается устойчивая  циркуляция теплоносителя в трубной системе котла ,надежное охлаждение элементов котла под давлением и выдача котлом пара  с солесодержанием не более 410 мкг/кг.

Укрупненная оценка  двух вариантов- установки  двух паровых котлов ДЕ-25-24-25 или перевода котла ПТВМ-30  в паровой  режим показала ,что второй вариант по затратам приблизительно в 2 раза дешевле.

В зависимости от мощности отборов пара от паровой турбины количество производимого реконструированным котлом может обеспечить выработку от3 до 5 МВт электроэнергии .

По желанию Заказчика реконструкция котла может быть выполнена с переводом на сжигание альтернативных видов топлива.