Особенности перевода паровых котлов ДКВР-20-13 и ДКВР-10-13 в водогрейный режим на предприятии тепловых сетей г. Набережные Челны

А.Х. Гафаров, первый заместитель генерального директора,

ГУП РПО «Таткоммунэнерго», г. Казань

Во многих промышленных отопительных котельных в связи с изменением структуры производства в настоящее время отсутствует паровая нагрузка и они работают исключительно на теплоснабжение, горячее водоснабжение. Как правило, в таких случаях рассматривают возможность перевода паровых котлов 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, пароконден-сатной арматуры);
  • самих котлов (в частности, исключается необходимость контроля уровня воды в барабане и качества котловой воды).

Часто, когда у котлов уже закончился расчетный срок эксплуатации и потребителям не нужна высокая температура теплоносителя, паровые котлы переводят в водогрейный режим работы при максимальной температуре подогрева воды 115 ОС. Это дает возможность сделать работу котлов более безопасной, существенно повысить эффективность, теплопроизводитель-ность и снять с учета в Управлении по технологическому и экологическому надзору. После перевода паровых котлов в водогрейный режим по современным схемам (как правило, с частичным использованием естественной циркуляции) они могут эффективно эксплуатироваться еще длительное время.

Различные авторы неоднократно упоминали в статьях о наличии парка котельных с паровыми котлами, введенными в эксплуатацию в 60-80 гг. прошлого столетия и отработавших нормативный срок эксплуатации. В полной мере это относится и к предприятию тепловых сетей (ПТС) г. Набережные Челны.

Наличие только отопительной нагрузки, отсутствие достаточных средств для реконструкции, а также благоприятные условия работы котлоагре-гатов, к которым относятся: использование газового топлива, стационарный режим работы по основным параметрам, соблюдение норм по качеству сетевой и подпиточной воды, невысокая

температура сетевой воды (до 115 ОС), явились теми условиями, которые дали основание ПТС г. Набережные Челны выполнить в двух котельных перевод котлов ДКВР-10-13 и ДКВР-20-13 в водогрейный режим (всего 10 котлов) [1, 2].


Несмотря на то, что первоначально мероприятия носили вынужденный характер, практические результаты подтвердили правильность выбора схемы, предложенной НПО ЦКТИ им. И.И. Ползу-нова в указанных котельных. Предложенная схема (рис. 1, 2) по ряду показателей выгодно отличается от схем специализированных водогрейных котлов [3]:

  • универсальностью конструкции, т.е. возможностью работы в паровом и водогрейном режимах (в данном случае исключена работа котлов в паровом режиме);
  • доступностью внутреннего осмотра, контроля, ремонта, механической очистки внутренних поверхностей нагрева;
  • улавливанием и удалением шлама путем периодической продувки из нижнего барабана;
  • более гибким регулированием теплопроиз-водительности (качественным - по температуре прямой воды и количественным - по изменению расхода сетевой воды в определенных допустимых пределах);
  • невысокой стоимостью процесса перевода котлов в водогрейный режим.

В водогрейный режим можно перевести практически любой промышленный паровой котел. Есть примеры такой работы с котлами типа ШБ (в том числе экранированными), Е-1/9 (двухбарабанными и вертикальными), ДКВР и ДЕ всех типоразмеров. Схемы реконструкции котлов могут быть самыми разными [4]. В качестве примера на рис. 1 приведена одна из возможных схем перевода парового котла ДКВР-10-13 в водогрейный режим. При реконструкции по этой схеме котел имеет минимальное гидравлическое сопротивление по сравнению со схемами с перегородками в барабане.

Существующие две основные схемы перевода паровых котлов в водогрейный режим с движением воды в котле (принудительно-прямоточная и с естественной циркуляцией) были отвергнуты из-за несовершенства и наличия отрицательных отзывов Управления по технологическому и экологическому надзору. Негативность оценок связана с быстрым выходом из строя котлов ДКВР-20-13 после перевода в водогрейный режим. Поэтому в целях интенсификации процесса циркуляции вся сетевая вода в данной схеме вводится в котел только через сопла специальных побудителей -струйных насосов, располагаемых на вводе во все необогреваемые опускные трубы и частично подъемные (первые три ряда труб конвективного пучка), что позволило достичь:

  • многократную принудительную циркуляцию с расходом, в 3-4 раза превышающим расход сетевой воды, и повышенными скоростями воды в наиболее теплонапряженных поверхностях нагрева;
  • интенсивную естественную циркуляцию воды в остальных трубах конвективного пучка, имеющих относительно невысокие тепловые нагрузки;
  • сохранение схемы с принудительно-прямоточным движением воды в экономайзере;
  • уменьшение гидравлического сопротивления котлов ДКВР-20-13 до 1,0?1,1 кгс/см 2 при работе только в водогрейном режиме и повышение запаса надежности наиболее теплонапряженного первого топочного блока за счет реконструкции верхней части выносных циклонов путем демонтажа закручивающей улитки и «дырчатого» потолка, имеющих малые проходные сечения.

Перевод паровых котлов ДКВР-20-13, ДКВР-10-13 в водогрейный режим выполнен по одному и тому же принципу. На рис. 2 в качестве примера приведена схема циркуляции воды в котле ДКВР-20-13 котельной № 2, т.к. представляется наиболее сложной.

В рассматриваемом котле установлены четыре группы струйных насосов:

  • в переднем торце верхнего барабана на входе в опускные трубы фронтового экрана (1);
  • в переднем торце нижнего барабана на входе в опускные трубы боковых и заднего экранов (2);
  • в том же торце нижнего барабана на входе в первые три ряда труб конвективного пучка (3);
  • в верхние участки опускных труб выносных циклонов, которые специально реконструированы с увеличением диаметра (4).

Из всех труб рециркуляции, которых в котле 39 шт. (9 шт. во фронтовом экране, по 6 шт. в боковых экранах первого блока и по 9 шт. в боковых экранах второго блока), являются «струйными» только 12 труб первого блока (контур второй ступени, замкнутый на выносные циклоны).

На основании гидравлического расчета, выполненного НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова, значения скоростей воды во всех соплах струйных насосов выбраны в соответствии с необходимым расходом сетевой воды через котел 235 т/ч и 15 т/ч через экономайзер, где предусмотрена возможность увеличения общего расхода до 310 т/ч с сохранением температурного графика работы котла 115/70 ОС.

Распределение расхода сетевой воды по контурам проверялось переносным расходомером и было отрегулировано при проведении стендовых испытаний котла за счет корректировки диаметра сопел (табл.).

Основные проблемы, выявленные после ввода котлов в эксплуатацию:

  • забивание отверстий струйных насосов (№ 3) конвективного пучка взвешенными элементами в сетевой воде из-за небольшого отверстия трубок диаметром 8?1 0 мм (снижение расхода сетевой воды в первых трех рядах конвективного пучка);
  • недостаточный расход сетевой воды (15 т/ч) через экономайзер при увеличении производительности котла до 120% и повышении температуры обратной сетевой воды (Т2 ) при температуре наружного воздуха -15 ОС и ниже (повышение температуры уходящих дымовых газов, снижение КПД котла);
  • снижение температуры уходящих дымовых газов ниже температуры точки росы (менее 75 ОС) за экономайзером при работе котельной в летнее время на ГВС и весной-осенью на отопление при Т2 =32?50 ОС и малых расходах сетевой воды.
  • Учитывая перечисленные выше недостатки, выявленные в начале эксплуатации котлов, была проведена работа по их устранению путем внесения изменений в проект котла и котельной:
  • на вводе в котел и экономайзер установлены фильтры тонкой очистки и организована ревизия фильтров один раз в месяц (в начале отопительного сезона), а также проводится ежегодная промывка тепловых сетей;
  • был осуществлен перенос точки подключения трубопроводов экономайзера, а именно: ввод сетевой воды в экономайзер перенесен из точки 5 в точку 5', где подающая труба вставлена внутрь сетевого трубопровода в виде трубки Вентури, а выход воды из экономайзера - из точки 6 в точку 6' (рис. 2). В результате расход воды через экономайзер увеличился до 26 т/ч и появилась возможность регулирования температуры уходящих дымовых газов за экономайзером;
  • выполнен монтаж трубопровода - перемычки от точки 1 до точки 2 и установлен регулятор температуры (рис. 3), что позволило регулировать: температуру Т2 в сторону повышения; расход и давление сетевой воды в тепловых сетях; рециркуляцию сетевой воды внутри котельной.

Таблица. Распределение расхода сетевой воды по контурам циркуляции (по данным переносного расходомера): К - котел, ЭК - экономайзер.

По материалам сайта: http://www.rosteplo.ru