Отопительные водогрейные котлы серии КВГМ выпускаются Бийским Котельным Заводом уже не первый год. За это время они укрепили свой авторитет на отечественном рынке газогорелочного оборудования, став одними из наиболее практичных и доступных решений в своем ценовом сегменте.
Несмотря на то, что производитель поставляет на российский рынок широкую линейку оборудования, наибольшей популярностью пользуются котлы КВГМ 100, поскольку их номинальная мощность идеально подходит для отопления самых разных помещений.
Данный агрегат довольно активно устанавливается как на промышленных объектах, так и в частных жилых домах и квартирах, являясь при этом универсальным и очень выносливым оборудованием. Помимо этого, котел КВГМ, характеристики которого говорят о его высокой производительности, может применяться в качестве агрегата для технологических нужд предприятий в самых разных отраслях экономики.
Котлы идеально сочетаются с закрытыми системами теплоснабжения, в которых осуществляется принудительная циркуляция воды. Агрегация с подобными системами позволяет увидеть максимальную эффективность от использования модели КВГМ 100.
Аппарат отличается горизонтальной компоновкой и имеет два основных блока – топочный и конвективный. При этом арматура и гарнитура для техники поставляется в комплекте с котлом.
Среди особенностей модели КВГМ 100 стоит отметить следующие:
- Монтаж агрегата можно производить в сжатые сроки, поскольку котел предлагается в максимальной заводской готовности.
- За счет того, что обмуровка оборудования производится непосредственно на месте установки, масса поставочной конструкции заметно сокращается. Это облегчает транспортировку аппарата.
- Большая часть комплектующих и узлов унифицированы и стандартизированы, что дает возможность применять их на аналогичных водонагревательных аппаратах, поставляемых другими производителями.
- Блоки могут оснащаться различными горелками, что также является дополнительным доказательством универсальности техники.
- В конструкции предусмотрена система острого дутья и уноса, за счет чего существенно сокращается расход топлива и снижается уровень вредных выбросов в атмосферу. Это говорит о соответствии оборудования существующим экологическим стандартам.
- Котлы КВГМ 100, благодаря простоте конструкции, долговечны и легко ремонтируются в случае возникновения поломки. Все комплектующие также отличаются демократичной ценой, что особенно актуально для практичных потребителей.
- Конструкцией модели КВГМ 100 предусмотрен легкий доступ для осмотра и чистки труб, предназначенных для вывода продуктов горения, что очень удобно. Вы можете обслуживать технику без особых усилий и без вмешательства специалиста.
- Аппарат серии КВГМ 100 может быть дополнительно укомплектован так называемым генератором ударных волн. Данное оборудование позволяет эффективно удалять отложения с труб, что влечет за собой снижение температуры отработанных газов и уменьшение расхода топлива.
- В котлах предусмотрена качественная автоматика, которая обеспечивает стабильную работу техники при любых условиях.
- Дополнительный плюс котла КВГМ 100 – возможность монтажа в сейсмически нестабильных регионах. Оборудование способно функционировать при сейсмической активности, равной 9 баллам.
Технические особенности отопительных котлов серии КВГМ 100
Данное оборудование способно функционировать на газе или дизельном топливе, что говорит о его универсальности. Исходя из типа топлива, техника оснащается газовыми, жидкотопливными или комбинированными горелками.
Работа котла автоматизирована, что позволяет ему работать с различной интенсивностью. Комбинация возможных режимов дает возможность существенно сократить уровень потребления топлива. КВГМ 100 могут похвастаться отменной производительностью притом, что их габариты довольно малы. Это исключает необходимость обустройства специального фундамента для установки оборудования. Котел может быть монтирован в любом здании, будь то котельная на производственном объекте или подсобное помещение в жилом доме.
Модель КВГМ 100 производится в форме призмы. Ограждающие поверхности конструкции образуются топочным и подовым экраном, которые изготавливаются из трубы, диаметр которой составляет 51 миллиметр. Передняя часть конструкции заполняется термоустойчивым бетоном. В верхней части переднего коллектора оборудован подвод и отвод горячей воды. Кроме того, производитель предусмотрел качественную теплоизоляцию котла, выполнив ее из первоклассных волокнистых материалов, которые замаскированы под металлической обшивкой.
Котлам серии КВГМ 100 свойственна экономичность и экологическая безопасность. Кроме того, техника Бийского Котельного Завода отличается высоким КПД, который достигает 93%. Явным плюсом модели можно считать простоту эксплуатации и неприхотливость в обслуживании.
Техника КВГМ 100 идеально подходит для российского потребителя, которому в первую очередь важна долговечность, выносливость и надежность. Подтверждением этих отменных технических характеристик может служить тот факт, что огромное число котлов данного типа, введенных в эксплуатацию еще во времена Советского Союза, функционирует по сегодняшний день.
Естественно, модель с момента ее вывода на рынок много лет назад подверглась серьезным модификациям. В первую очередь изменения претерпела конструкция горелки, что позитивно отразилось на экономии топлива. После модернизации расход энергии существенно снизился, и надежность оборудования значительно улучшилась.
Одним из недостатков оборудования серии КВГМ 100 можно считать подверженность конструкции процессам коррозии. Агрессивные внешние факторы и активный режим эксплуатации со временем может привести к образованию ржавчины. Тем не менее, если вовремя провести реконструкцию оборудования – есть возможность избежать подобных проблем, тем самым продлив срок службы техники.
Подробнее о характеристиках
Котел КВГМ 100 способен удивить своего покупателя высокой производительностью. Для этого достаточно подробнее изучить технические характеристики оборудования.
Номинальная теплопроизводительность котла КВГМ 100 составляет 116 МВт. При этом техника обеспечивает температуру теплоносителя на входе на уровне 70 градусов, в пиковом режиме – 110 градусов, а на выходе – 150 градусов.
Котел КВГМ 100 отличается серьезным рабочим ресурсом, который составляет 20 лет или 100 тысяч часов непрерывной эксплуатации. В процессе работы техника практически не издает шума (80 ДБа). Безопасность также является одним из преимуществ котла КВГМ 100 – наружная стенка конструкции не нагревается выше 55 градусов, что исключает возможность получить ожог.
Таким образом, если вы ищите надежное и очень продуктивное водонагревательное оборудование отечественного производства за относительно небольшие деньги – выбор в пользу КВГМ 100 вполне обоснован. Данный котел прослужит вам много лет без каких-либо «сюрпризов» и будет дарить тепло даже при весьма агрессивной эксплуатации. Технике не страшны неблагоприятные климатические условия, что выгодно отличает ее от продукции многих азиатских и европейских брендов.
МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОМАЗУТНОГО
ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА
ТИПА КВГМ-100
РД 34.26.507-91
СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЭС
Москва 1993
РАЗРАБОТАНО фирмой по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС
ИСПОЛНИТЕЛИ И.М. ГИПШМАН, И.В. ПЕТРОВ
УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации бывшего Минэнерго СССР 24.12.91 г.
Заместитель начальника А.П. БЕРСЕНЕВ
Срок действия установлен
с 01.01.93 г.
до 01.01.98 г.
. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
|
Карбонатный индекс И к (мг∙экв/л) 2 при температуре сетевой воды, °С |
|||||
|
Открытая |
|||||
|
Закрытая |
|||||
И к - предельное значение произведения общей щелочности и кальциевой жесткости воды, выше которого в водогрейном котле протекает интенсивное карбонатное накипеобразование.
|
Значение показателя для системы теплоснабжения |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
открытой |
закрытой |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Растворенный кислород, мг/л |
Не более 0,05 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Свободная углекислота, мг/л |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Показатель рН |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Взвешенные вещества, мг/л |
Не более 5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Масла и нефтепродукты, мг/л |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конструкция и обмуровка водогрейных котлов КВГМ-100
Водогрейные стационарные котлы КВГМ-100 (116,3/150) теплопроизводительностью 116,3 МВт предназначены для получения горячей воды с номинальной температурой 150°С, используемой в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также для технологических целей.
Котлы КВГМ-100 теплопроизводительностью 116,3 МВт имеют П-образную компоновку, топочную камеру (L=6208мм) и конвективную шахту (L=3200мм).
Топочная камера экранирована трубами диаметром 60×3 мм с шагом 64 мм, которые соответственно образуют:
Передний (фронтовой) экран (90 труб, D60х3) – вертикальные трубы, приваренные к верхнему, нижнему, а также двум (верхнему и нижнему) промежуточным коллекторам; промежуточные коллекторы по краям соединены между собой перепускными трубами, а между коллекторами установлены горелки;
Левый боковой экран (97 труб, D60х3) – вертикально-изогнутые трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, которые экранируют левую боковую стенку и потолок топки до середины, причем верхний коллектор длиннее нижнего на 1/3 и эта удлиненная часть коллектора находится в конвективной шахте, являясь одновременно верхним коллектором бокового экрана конвективной поверхности нагрева;
Правый боковой экран (97 труб, D60х3)– выполнен аналогично левому;
Промежуточный экран (88 труб, D60х3) – вертикальные (укороченные) трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, которые выполнены в виде газоплотного экрана, разделяющего топку от конвективной шахты; причем промежуточный экран не доходит до потолка топки, оставляя окно для прохода топочных газов из топки в конвективную шахту.
В соответствующих местах верхнего и нижнего коллекторов боковых топочных экранов установлены заглушки для обеспечения многоходового движения воды по экранным трубам – вниз и вверх.
Конвективный блок (конвективная шахта) котла КВГМ-100 имеет:
Правую боковую стенку шахты – вертикальные стояки-трубы диметром 83 х 3,5 мм, установленные с шагом 128 мм, приваренные к верхним и промежуточным коллекторам, а в эти стояки вварены три пакета горизонтально расположенных U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм; кроме того, все стояки сдвинуты относительно друг друга поперек продольной оси экрана на 64 мм, что обеспечивает размещение U-образных пакетов ширм в виде гребенок – в шахматном порядке с шагом s1 = 64 и s2 = 40 мм;
Правый потолочный экран конвективной шахты – изогнутые трубы, которые экранируют правую стенку и потолок до середины конвективной шахты, и приварены соответственно к промежуточному и верхнему коллекторам конвективной шахты;
Левую боковую стенку и левый потолочный экран конвективной шахты – выполнены аналогично правой стенки;
Заднюю стенку (90 труб, D60х3)– вертикальные трубы диаметром 60 х 3 мм, установленные с шагом 64 мм, которые приварены к верхнему и нижнему коллекторам задней стенки шахты.
Все экранные трубы топки и стояки конвективной шахты приварены непосредственно к коллекторам-камерам диаметром 273 х 11 мм. Все верхние коллекторы топки и конвективной шахты имеют воздушники для выпуска воздуха, а нижние – спускные вентили.
Агрегаты не имеют каркаса. Обмуровка котла КВГМ-100 (116,3/150) облегченная, натрубная, толщиной 110 мм, состоит из трех слоев: шамотобетона, совелитовых плит, минераловатных матрацев и магнезиальной обмазки.
Взрывные предохранительные клапаны установлены на потолке топочной камеры. Нижние коллекторы фронтового, промежуточного и заднего экранов, а также боковых стен конвективной шахты опираются на портал.
Опора, расположенная в середине нижнего коллектора промежуточного экрана, является неподвижной, а остальные опоры – скользящие. На фронтовой стенке котлов установлены три газомазутные горелки с ротационными форсунками.
Газовоздушный тракт котла КВГМ-100 - Топливо и воздух подаются в горелки, а в топке образуется факел горения.
Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), и от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам.
Из топки, огибая сверху промежуточный газоплотный экран, топочные газы входят в конвективную шахту, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций (ширм), и, пройдя шахту сверху вниз, топочные газы дымососом удаляются в дымовую трубу, а затем в атмосферу.
Для удаления загрязнений, летучей сажи и отложений с наружной поверхности труб конвективной шахты агрегата оборудуются очистительной установкой, использующей чугунную дробь, которая подается в конвективную шахту сверху – дробеочистка.
Принудительная циркуляция воды в котле КВГМ-100 (116,3/150) возможна в основном (70…150 °С) и пиковом (100…150 °С) режимах работы.
Боковые стены конвективного газохода закрыты трубами D83х3,5 мм с шагом S=128 мм и являются одновременно стояками конвективных полусекций. С целью повышения газоплотности котлоагрегата экранные трубы с внешней стороны обшиты стальным листом толщиной 2 мм.
Котлы КВГМ-100 в зависимости от теплопроизводительности и модификации оборудованы: тремя газомазутными горелками РГМГ-30 или тремя газомазутными горелками с паромеханическими форсунками типа ПГМГ-40.
Агрегаты могут быть оборудованы зарубежными и отечественными газовыми горелками соответствующей производительности. Обслуживание горелочного устройства, его описание и технические характеристики даны в документации, прилагаемой к горелочным устройствам.
На котлах КВГМ-100 (116,3/150) горелки устанавливаются на воздушном коробе котла, который крепится на фронтовом экране к горизонтальным коллекторам. Каждая горелка типа РГМГ имеет вентилятор первичного воздуха.
Для горелки РГМГ-30 устанавливается вентилятор 30ЦС85. На фронтовой стене устанавливаются три горелки с шиберами и индивидуальным подводом воздуха. Короба воздуховодов крепятся на рамы горелок, которые в свою очередь привариваются косынками к поясам жесткости трубной системы.
Рекомендуемый вентилятор центробежный дутьевой правого вращения ВДН-20 с производительностью Q=162500 м//ч. и электродвигателем ДА 304-400У-6МУ1 n = 1000 об/мин - один на все горелки. Рекомендуемый дымосос ДН-22х0,62ГМ с двигателем ДА304 450УК-8МУ1 n = 750 об/мин.
Фронтовой, промежуточный, задний экраны, а также боковые стены конвективного газохода опираются на портал. Нижние камеры указанных экранов имеют опоры. Опора, расположенная посредине нижней камеры промежуточного экрана, является неподвижной.
Котлы КВГМ-100 имеют облегченную обмуровку и теплоизоляцию. Обмуровочные и изоляционные материалы в поставку завода не входят. Котлы комплектуются устройством отбора проб пара и воды.
Обмуровка котла КВГМ-100
Обмуровка элементов котла КВГМ-100 производится до установки их в рабочее положение. На котлах, оборудованных горелками РГМГ- 10,20,30, а также горелками ПГМГ-30, 40 экраны, на которых располагаются амбразуры, должны быть обмурованы до установки на них коробов воздушных. При этом следует обратить особое внимание на формирование профиля амбразуры.
В отверстия планок, приваренных к экранным трубам, вставляются и привариваются штыри.
На штыри экранов накалывается крафт-бумага, покрытая жидким стеклом. Затем натягивается стальная сетка № 20-2,0. Допускается проводить обмуровку без использования крафт-бумаги.
В местах установки лазов, гляделок и пр. к трубам приваривается арматура из проволоки диаметром 5 мм, с размером ячеек не более 100х100 мм.
Между стояками конвективной шахты проволокой крепятся полосы из фанеры или другого материала с тем, чтобы зазоры были полностью закрыты. В местах закрытых плавниками, полосы не устанавливаются.
Подвижные крепления змеевиков конвективного блока плотно изолируются асбестовым шнуром или другим теплоизоляционным материалом.
По поверхности стояков конвективного блока натягивается сетка №45 - 3,0. Допускается использование сетки №20-2,0.
Перед укладкой бетонной смеси должна быть проверена правильность установки и надежность закрепления сеток и арматуры.
По поверхности нагрева из труб D60 шамотобетон укладывается толщиной 20мм. На поверхности стояков Ø83 конвективной шахты бетон укладывается толщиной 30 мм.
При выполнении обмуровки котлов КВГМ-100 отдельных блоков до их монтажа по краям блоков (по их длине) бетон не укладывается. Ширина не забетонированных краев сетки должна составлять около 50 мм.
Приготовление жароупорного шамотобетона рекомендуется производить в бетономешалке принудительного действия, в барабан которой загружают все сухие материалы, тщательно их перемешивают в течение 1 минуты.
Дозировка цемента производится с точностью ± 1% по массе, а заполнителей с точностью ± 2%. После этого заливают затворитель (воду) и перемешивают бетонную смесь до полной однородности, но не менее 5 мин.
При температуре окружающего воздуха +25С и выше вода для затворения должна быть холодной. Время с момента изготовления бетонной смеси до момента её укладки не должно превышать 45 мин. Приготовление и укладку жароупорного бетона на глиноземистом цементе следует производить при температуре не ниже 7°С.
Укладка бетонной смеси, в том числе и в районе амбразур горелок котла КВГМ-100, должна проводиться равномерным слоем. Бетонирование должно вестись непрерывно (перерыв между окончанием уплотнения одной и подачей следующей порции бетона не должен превышать 1 часа).
Уплотнение шамотного бетона производится при помощи поверхностных и внутренних вибраторов или па виброплощадках. В местах недоступных для уплотнения вибраторами допускается уплотнение жароупорного бетона ручным трамбованием.
Сушка бетона требует определенного температурного режима. Благоприятной по условию твердения является температура воздуха от +15 до +25ºС, а минимальная температура воздуха, при которой допускается твердение бетона, не должно быть ниже 7ºС. Если температура воздуха превышает +15ºС, то поверхность уложенной бетонной смеси должна быть покрыта увлажненными рогожей, мешковиной, слоем опилок или песка.
Поверх шамотобетона устанавливается маты минераловатные прошивные по ГОСТ 211880-94 допускается замена матов на другие теплоизоляционные материалы с соответствующими теплотехническими свойствами. Перед установкой матов необходимо проверить качество слоя шамотобетона и устранить все дефекты (трещины, выкрашивание кусков и др.).
Установка теплоизоляционного материала производится после достижения бетоном 70% его окончательной прочности.
Наружная поверхность полос теплоизоляционного материала тщательно выравнивается, и оно сшиваются проволокой. Пустоты между полосами плотно забивают минеральной ватой или ватой из другого теплоизоляционного материала.
В местах установки гарнитуры теплоизоляции разрезается по месту. Края сетки подгибаются и сшиваются. Крепление теплоизоляции осуществляется при помощи проволоки D5 мм, привариваемой к стальным деталям гарнитуры.
Поверхности коллекторов, обращенные в топку, торкретируются шамотобетоном, если этого требует чертеж.
Арматура из проволоки D5мм. в виде скоб длиной 150-200 мм. приваривается
к коллекторам таким образом, чтобы образовывались ячейки размером
100х100 мм.
__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
|
Наименование | ||
|
Теплопроизводительность, МВт (Гкал/ч) | ||
|
Давление воды, МПа: расчетное изб. минимальное на выходе абс. | ||
|
Температура воды, ºC: на входе: в пиковом режиме в основном режиме, не менее на выходе на мазуте, не менее на выходе на газе, не более | ||
|
Расход воды, т/ч, не менее: в пиковом режиме в основном режиме | ||
|
Расход топлива: газа, м 3 /ч мазута, кг/ч | ||
|
Температура уходящих газов (газ/мазут), ºC | ||
|
Площадь поверхности нагрева, м 2: радиационная конвективная | ||
|
Объем топочной камеры, м 3 | ||
|
Габаритные размеры, м: | ||
|
Масса в объеме поставки, т | ||
|
КПД котла, %: на мазуте |
Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, расположены в вертикальном газоходе. Каждый пакет набирается из П-образных ширм, выполненных из труб Ø 28×3 мм. Ширмы пакетов расположены параллельно фронту котла и установлены таким образом, что из трубы образуют шахматный пучок с шагами S 1 = 64 мм иS 2 = 40 мм. Боковые стены конвективного вертикального газохода закрыты трубами Ø 83×3,5 мм с шагомS = 128 мм, являющимися коллекторами для П-образных ширм конвективных пакетов.
Котлы полностью унифицированы между собой и отличаются только глубиной топочной камеры и конвективного газохода.
При работе на мазуте котлы по воде должны включаться по прямоточной схеме (подвод воды осуществляется в поверхности нагрева топочной камеры, а отвод воды – из конвективных поверхностей нагрева). При работе только на газообразном топливе включение котлов по воде выполняется по противоточной схеме (подвод вода – в конвективные поверхности нагрева, а отвод воды – из поверхностей нагрева топочной камеры).
Продукты горения выходят из топки через проход между задним экраном и потолком топочной камеры и движутся сверху вниз через конвективную шахту.
Техническая характеристика котлов типов КВ-ГМ-50-150, КВ-ГМ-100-150 приведена в табл. 3.14.
Водогрейные котлы типа ПТВМ предназначены для работы на газообразном (основное) и жидком (для кратковременной работы) топливе. Эти котлы имеют башенную компоновку, т.е. конвективные поверхности нагрева располагаются непосредственно над топочной камерой, выполненной в виде прямоугольной шахты. Топочная камера котлов полностью экранирована трубами Ø 60×3 мм, расположенными с относительным шагомS /d = 1,07. Топка котлов типа ПТВМ-180 помимо фронтового, заднего и двух боковых экранов имеет два ряда двухсветных экранов, которыми она разделяется на три сообщающиеся камеры.
Конвективные поверхности нагрева котлов типа ПТВМ различной теплопроизводительности однотипны и отличаются только длиной П-образных змеевиков и числом параллельных змеевиков, составляющих одну секцию. Змеевики выполнены из труб Ø 28×3 мм. Поперечный шаг труб равен S 1 = 64 мм, а продольный –S 2 = 33 мм. Трубы располагаются горизонтально, в шахматном порядке и омываются перпендикулярно к ним направленным газовым потоком.
Принципиальной особенностью котлов башенной компоновки является применение большого числа сравнительно мелких горелок с подводом воздуха от индивидуальных дутьевых вентиляторов. В качестве горелочных устройств на котлах типа ПТВМ используются газомазутные горелки с периферийным подводом газа и механическим распыливанием мазута. Число устанавливаемых горелок в зависимости от теплопроизводительности котла различно, но располагаются они во всех типоразмерах на двух противоположных сторонах поровну. Регулирование тепловой производительности котлов осуществляется изменением числа работающих горелок без изменения режима остальных при постоянном расходе воды и переменном температурном перепаде. Котлы работают на естественной тяге, и каждый котел имеет собственную дымовую трубу, высота которой от уровня земли должна быть не менее 55 м; как правило, трубы располагаются непосредственно над котлами и крепятся к их каркасу.
На рис. 3.21 показан котел ПТВМ-50. Газовые горелки размещаются на боковых стенах, поэтому трубы боковых экранов в местах установки горелок разведены. Фронтовой и задний экраны выполнены одинаково. Конвективные поверхности размещены по высоте в два ряда.
А. Жигурс, председатель правления, А. Церс, член правления,
С. Плескачев, инженер-теплотехник, АО «Ригас Силтумс», г. Рига, Латвия
Предисловие
АО «Rigas siltums» (АО «Ригас Силтумс») является главным поставщиком тепловой энергии в г. Риге. Оно производит, доставляет и реализует тепловую энергию, а также обеспечивает техническое обслуживание внутренних отопительных систем потребителей.
Тепловая энергия производится на принадлежащих АО «Ригас Силтумс» 5 крупных котельных (далее - теплоцентрали - ТЦ) и 37 небольших автоматизированных газовых котельных, а также закупается у принадлежащих АО «Латвэнерго» теплоэлектроцентралях ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. Объем закупаемой тепловой энергии составляет 70% от общего объема реализации. Остальные 30% производятся собственными источниками тепла.
На территории бывшего СССР, как и в других странах, в системах централизованного теплоснабжения (ЦТ) получили широкое применение водогрейные котлы КВГМ-50 и КВГМ-100 с номинальными мощностями 58 и 116 МВт соответственно.
Моральное и физическое устаревание используемого оборудования, а также ужесточение норм уровня вредных выбросов в атмосферу явились главными причинами проведенной реконструкции.
Одним из наиболее успешных мероприятий по реконструкции источников тепла является замена существующих горелок на современные, которые обеспечивают:
■ стабильную работу котлов в расширенном диапазоне нагрузок от 5 до 100%;
■ существенное снижение уровня вредных выбросов в атмосферу: NO x - 150 мг/нм 3 , CO - 60 мг/нм 3 при сжигании природного газа и NO x - 400 мг/нм 3 при сжигании жидкого топлива, что соответствует Латвийским и Европейским нормам и правилам;
■ продление срока эксплуатации котельных агрегатов.
Для обеспечения надежной работы котлов в автоматическом режиме и дистанционного управления с диспетчерского пульта, параллельно с заменой горелок были реконструированы автоматизированные системы управления (АСУ) с интеграцией в существующие системы.
Вышеупомянутые модернизации были проведены на принадлежащих АО «Ригас Силтумс» теплоисточниках ТЦ «Vecmilgravis» (один котел КВГМ-100), ТЦ «Imanta» (три котла КВГМ-100), а также ТЦ «Ziepniekkalns» (два котла КВГМ-50).
В предлагаемой статье изложена общая информация о приобретенном опыте и методике процесса модернизации.
Реконструкция котла КВГМ-100 на ТЦ «Vecmilgravis» с использованием современной горелки для работы на природном газе и дизельном топливе
Информация о ТЦ. Теплоцентраль «Vecmilgravis» была сдана в эксплуатацию в 1980 г. для обеспечения теплоснабжения прилегающих промышленных предприятий и жилых районов. На данный момент тепловая мощность ТЦ составляет 157 МВт, годовой объем производимой тепловой энергии достигает 155 тыс. МВт-ч. Основным видом топлива является природный газ, аварийным - дизельное топливо (до реконструкции - мазут).
Основное оборудование ТЦ «Vecmilgravis»: котел № 1 ПТВМ-30М мощностью 40,7 МВт и котел № 2 КВГМ-100 мощностью 116,3 МВт.
На данный момент установленная тепловая мощность водогрейных котлов более чем в 3 раза превышает максимальную нагрузку в зимний период, что вынуждает работать в, так называемом, режиме пониженных нагрузок: средняя тепловая нагрузка зимой составляет 25,8 МВт или около 22,2% от номинальной мощности котла КВГМ-100, а средняя тепловая нагрузка летом - всего 5,4 МВт (4,6% от номинальной мощности котла КВГМ-100).
Мощность и количество котельного оборудования оказывает непосредственное влияние на надежность работы ТЦ, что соответственно уменьшает возможность резервирования - в случае неисправности котла КВГМ-100 зимой, в период наиболее низких температур, ТЦ не сможет обеспечить тепловую нагрузку в 50 МВт (при расчетной температуре -22 О С), в свою очередь летом мощность обоих котлов слишком велика для обеспечения стабильной работы в период минимальных тепловых нагрузок.
Принимая во внимание вышеупомянутые причины, в 2003 г. было принято решение о модернизации котла КВГМ-100 с заменой одной из горелок. Было проведено тщательное исследование предлагаемой продукции, в результате которого наиболее оптимальным был признан вариант с установкой горелки производства одной из немецких фирм.
До реконструкции котел был оснащен тремя комбинированными газомазутными горелками ротационного типа РГГМ-30 со следующими характеристиками: производительность каждой горелки на газе - 4175 нм 3 /ч, на мазуте - 3835 кг/ч; давление газа перед горелками - 3000 кг/м 2 , давление мазута - 2 кг/см 2 .
В процессе модернизации третья горелка была заменена на новую автоматизированную, оборудованную собственным вентилятором, комбинированную горелку фирмы ELCO Ktockner RPD-70 GL-RD (рис. 1), способную работать на природном газе и дизельном топливе.
Одним из главных критериев выбора горелки типа RPD-70 был диапазон регулировки эффективной мощности - от 3 до 20 МВт, а также наиболее приемлемая для котлов КВГМ конфигурация пламени - ограниченная длина факела и его развертывание.
Когда тепловая нагрузка превышает 19 МВт, в работу задействуют остальные 2 горелки. Котел ПТВМ-30М, оборудованный шестью нерегулируемыми горелками, задействуется только в случае остановки котла КВГМ-100, находясь остальное время в состоянии резерва.
Выводы. Главное достижение проведенной модернизации - уникальная способность современной горелки работать при минимальных нагрузках, что в свою очередь благоприятно сказывается на уровне комфорта работы обслуживающего персонала. Учитывая то, что модернизация котла КВГМ-100 на ТЦ «Vecmilgravis» рассматривалась как экспериментальный вариант, в дальнейшем использовались другие технологии.
Реконструкция котлов КВГМ-100 на ТЦ «Imanta» с ипользованием современных газомазутных горелок, обеспечивающих низкий уровень вредных выбросов NO x в атмосферу Информация о ТЦ. Теплоцентраль «Imanta» была сдана в эксплуатацию в 1974 г. для обеспечения тепловых нагрузок Рижского левобережья. Функциональное размещение зданий и строений ТЦ соответствует технологическим требованиям производства тепловой энергии с использованием двух видов топлива - природного газа и мазута.
До реконструкции основное производство обеспечивали три водогрейных котла КВГМ-100 (установленные в 1974, 1976 и 1980 гг.) с номинальной мощностью 116 МВт каждый и два паровых котла ДКВР-20-13/250 с номинальной мощностью 16 МВт каждый.
Описание процесса модернизации. Модернизация ТЦ «Imanta» была разбита на несколько этапов:
■ строительство когенерационного блока с реновацией существующих зданий;
■ реконструкция железобетонной дымовой трубы - в существующей трубе, используемой как несущая конструкция, было установлено три теплоизолированных, изготовленных из высококачественной нержавеющей стали марки 10 HNAP (COR-TENA) ствола с внутренним диаметром Ду 1,7 м по одному на каждый из водогрейных котлов КВГМ-100 № 3, 4, 5;
■ демонтаж паровых котлов ДКВР;
■ установка нового парового котла VAPOR TTK-300 SH;
■ модернизация водогрейных котлов КВГМ-100 № 3, 4 и 5 с заменой фронтальных экранов и горелок;
■ реализация мероприятий по снижению уровня шума, который заметно возрос после модернизации котлов КВГМ; учитывая географическое расположение станции, плотно окруженной со всех сторон жилыми районами, было принято решение об установке звукоизолирующих экранов;
■ оборудование системы мониторинга вредных выбросов - была установлена современная система непрерывного мониторинга уровня вредных выбросов в атмосферу с использованием технологии абсорбционной спектроскопии «in situ» (по месту), которая осуществляет замеры состава дымовых газов непосредственно в канале, тем самым обеспечивая наиболее приближенный к реальности результат (рис. 2);
■ установка на котле № 3 конденсационного экономайзера;
■ реконструкция системы водоснабжения;
■ установка промышленного теплового насоса для повышения эффективности работы когенерационного энергоблока.
Водогрейные котлы КВГМ-100. В 2006 г. были произведены следующие работы по реконструкции водогрейного котла КВГМ-100 № 3.
1. Разработаны проекты реконструкции фронтального экрана (рис. 4) и замены горелок, которые были согласованы с заводом-изготови- телем и другими организациями. После консультаций с изготовителями котла, были выбраны горелки фирмы JOHN ZINK типа Dynaswirl Low NO x , которые доказали свою надежность в течение длительного периода эксплуатации. Принимая во внимание технические характеристики устанавливаемых горелок, для сохранения параметров установленной мощности котла с одновременным понижением уровня вредных выбросов, было принято решение осуществить замену трех старых горелок на четыре современные.
2. Как подготовительный этап для установки горелок, была осуществлена надлежащая реконструкция фронтального экрана.
3. Была осуществлена доставка и установка четырех газомазутных горелок аксиального типа фирмы «TODD Combustion» (рис. 3), которые обеспечивают стабильную работу котельного агрегата (в диапазоне нагрузок от 5 до 100% при работе на природном газе, от 15 до 100% - на
мазуте), а также высокий КПД (до 92%) при номинальных нагрузках.
4. Были проведены ремонтные работы элементов котла с частичной заменой конвективной части, в том числе: перестройка металлоконструкций, лестниц и фронтальных площадок обслуживания; установка ультразвуковой системы очистки поверхностей нагрева; замена системы освещения площадок котла.
5. Была осуществлена доставка и установка газового оборудования и газопроводов.
6. В необходимом объеме были произведены реконструкция и подключение электрооборудования.
7. Была реконструирована автоматизированная система управления (АСУ) котла с интеграцией в существующие системы.
8. Был проведен комплекс пуско-наладочных работ, оформление рабочей документации и обучение обслуживающего персонала. Следует отметить, что по причине относительно низкокачественного мазутного топлива, а также недостаточно отработанной технологии, пуско-нала- дочные работы на жидком топливе заняли несколько более длительное время, нежели предполагалось изначально.
9. Отдельно была произведена установка системы мониторинга уровня вредных выбросов.
В 2007 г. была осуществлена аналогичная реконструкция водогрейных котлов КВГМ-100 № 4 и 5.
Реконструкция АСУ. В процессе модернизации была осуществлена полная реконструкция системы управления горелками, а также частичная реконструкция системы управления котлами. Автоматика управления водогрейными котлами состоит из программируемого контроллера S7-300, который собирает информацию, поступающую с датчиков котельного оборудования, обрабатывает ее для последующей визуализации, обеспечивает коммуникацию с сервером котельной и осуществляет процесс управления оборудованием теплоцентрали.
В свою очередь автоматика управления горелками состоит из четырех автоматов зажигания DURAG D-GF 150, которые оснащены лампами контроля пламени D-LE 603 UA-CG. Согласно определенному алгоритму, автомат зажигания горелки обеспечивает полностью автоматические режимы розжига и тушения.
График потребления и обеспечения тепловых нагрузок на ТЦ «Imanta». Для обеспечения тепловых нагрузок на ТЦ «Imanta» используются четыре теплоисточника: когенерационный энергоблок (КЭ) и три водогрейных котла КВГМ-100 № 3, 4 и 5. Работая в базовом режиме, когенерационный энергоблок обеспечивает тепловую нагрузку от 15 до 45 МВт. КЭ работает в круглосуточном режиме, за исключением периода проведения ремонтно-профилактических мероприятий.
Когда тепловая нагрузка превышает 45 МВт, в работу постепенно включаются водогрейные котлы КВГМ-100 № 3, 4 и 5 соответственно. В случае останова КЭ, всю тепловую нагрузку обеспечивают водогрейные котлы.
График обеспечения тепловых нагрузок с постепенным подключением водогрейных котлов отображен на рис. 5.
Проводимая и планируемая реконструкция ТЦ «Imanta». В данный момент на ТЦ «Imanta» начата реализация нового проекта - оборудование водогрейного котла КВГМ-100 № 3 конденсационным экономайзером. Используемые в производстве экономайзера износостойкие материалы позволят осуществлять его эксплуатацию в конденсационном режиме в течение 20 лет. Целью проекта является значительное повышение эффективности работы котла за счет снижения потребления природного газа и достижения более высокого КПД. Установка экономайзера позволит дополнительно снизить объем закупок предприятием эмиссионных квот.
В процессе разработки находится проект реконструкции системы водоснабжения, а также для повышения эффективности когенерационного энергоблока разработка проекта установки промышленного теплового насоса мощностью до 5 МВт.
Выводы. Поставленная цель реконструкции ТЦ «Imanta» - установка современных автоматизированных горелочных устройств для улучшения экологических показателей в отношении уровня вредных выбросов в атмосферу, расширение диапазона регулирования рабочих нагрузок котельных установок, а также автоматизация процесса управления - была успешно достигнута. Надежная работа реконструированных котлов КВГМ-100 безусловно является главным позитивным моментом проведенной модернизации.
К сожалению, следует отметить, что в процессе реконструкции не была полностью модернизирована система управления гидравликой котла.
В обозримом будущем предусматривается разработка компьютерной программы симуляции работы теплоцентрали, которая позволит существенно усовершенствовать процесс обучения обслуживающего персонала. Благодаря моделированию работы станции при различных режимах, станет возможным достижение оптимальных технологических решений.
Реконструкция котлов КВГМ-50 на ТЦ «Ziepniekkalns» с использованием современных газомазутных горелок, обеспечивающих низкий уровень вредных выбросов NO x в атмосферу
Информация о теплоцентрали. Теплоцентраль «Ziepniekkalns» была сдана в эксплуатацию в 1988 г. для обеспечения тепловых нагрузок промышленных предприятий и жилых зданий Рижского микрорайона Ziepniekkalns.
Тепловая схема ТЦ «Ziepniekkalns» включает в себя работавшее до начатой в 2008 г. реконструкции следующее оборудование:
■ два водогрейных котла типа КВГМ-50 с номинальной мощностью 58 МВт каждый, а также два паровых котла марки ДЕ-25-14ГМ с максимальной теплопроизводительностью 16 МВт каждый и параметрами пара P=14 бaр и t=191 О С;
■ система питательного водоснабжения паровых котлов с атмосферным деаэратором производительностью до 20 м 3 /ч и питательными насосами; паровые котлы также обеспечивают собственные нужды котельной включая поставку пара для мазутного хозяйства; потребление пара мазутного хозяйства составляет до 3 т/ч, другим потребителям пар не поставляется.
В связи с существенной степенью износа паровых котлов ДЕ-25-14ГМ и вспомогательного оборудования, в ближайшее время предусмотрено их отключение. Вместо них планируется установить один автоматизированный паровой котел производительностью до 3 т/ч с использованием существующей дымовой трубы. Для сохранения технической возможности обратного подключения демонтаж существующих паровых котлов не предусмотрен.
На данный момент паровые и водогрейные котлы подсоединены к отдельным дымовым трубам - паровые к металлической трубе высотой 43 м и диаметром 1 м, а водогрейные к металлической трубе высотой 50 м и диаметром 1,6 м.
Сейчас, после реконструкции с заменой горелок котла КВГМ-50 № 1, тепловая мощность ТЦ составляет 126 МВт и производится до 155 тыс. МВтч тепловой энергии в год.
Основным видом топлива является природный газ, резервным - мазут.
Описание процесса модернизации. После успешно проведенной модернизации ТЦ «Imanta»,15 мая 2008 г был подписан договор о первой очереди модернизации ТЦ «Ziepniekkalns» - реконструкции водогрейных котлов КВГМ-50 № 1 и 2 с заменой горелок. Договор предусматривает распределение объема работ на два основных этапа - поочередную реконструкцию каждого водогрейного котла.
Принимая во внимание фактическое снижение спроса на поставляемую тепловую энергию в районе Ziepniekkalns, было принято решение в процессе модернизации снизить установленную мощность котлов, что в отличие от ТЦ «Imanta» позволило оставить неизменным количество горелок. Возможность котлов работать в режиме пониженной мощности позволяет обеспечить стабильную работу теплоцентрали в летний период пониженных тепловых нагрузок. Снижение уровня вредных выбросов в атмосферу, в свою очередь, дает дополнительный экономический эффект - уменьшение объема закупок эмиссионных квот.
В конце 2008 г. были успешно завершены реконструкционные работы котла КВГМ-50 № 1 (рис. 6).
Работая на природном газе, был достигнут КПД котла 93%, а работая на мазуте с низким содержанием серы (1%) - 89%, что отвечает нормативным требованиям. На данный момент проводятся работы второго этапа проекта - аналогичная реконструкция котла КВГМ-50 № 2.
Вторая очередь модернизации предусматривает реализацию когенерационного цикла с использованием в качестве топлива древесной щепы с электрической мощностью 4 МВт и тепловой мощностью до 22 МВт. Планируется, что когенерационный энергоблок будет производить до 21 тыс. МВт.ч электрической энергии в год и теплоцентраль в целом до 173 тыс. МВт.ч тепловой энергии в год.
Выводы. Надежная работа реконструированного котла КВГМ-50 № 1 на ТЦ «Ziepniekkalns» очередной раз доказывает полезность проводимой модернизации. К сожалению, также как и на ТЦ «Imanta», автоматика управления гидравлики котла не была полностью модернизирована. Также следует отметить, что проект модернизации не предусматривает реконструкции системы отвода дымовых газов. На данный момент дымоходы обоих котлов выведены в ствол общей дымовой трубы, что, разумеется, не является наилучшим решением.
Проведенная АО «Ригас Силтумс» реконструкция водогрейных котлов КВГМ-50 и КВГМ-100 на ТЦ «Imanta» и ТЦ «Ziepniekkalns» с установкой современных горелок за период эксплуатации доказала свою эффективность:
■ экономией природного газа;
■ расширением диапазона нагрузок котлов от 5 до 100%;
■ существенным уменьшением уровня вредных выбросов в атмосферу - NO x - 150 мг/нм 3 , CO - 60 мг/нм 3 , сжигая природный газ и NO x - 400 мг/нм 3 , сжигая жидкое топливо, что соответствует Латвийским и Европейским нормам и правилам. Для дальнейшего понижения уровня вредных выбросов в будущем предусматривается установка системы рециркуляции дымовых газов, которая не потребует каких-либо изменений воздушного короба или горелок;
■ продлением срока надежной эксплуатации котлов.
Планируемая модернизация автоматизированной системы управления котельных и теплоцентралей необходима для обеспечения надежности непрерывного технологического процесса, а также по экономическим соображениям - существенно снижаются затраты на обслуживающий персонал.
Литература
1. TODD Combustion A Koch Industries/ John Zink Company, Справочники 2001-2002 гг., США.
2. DURAG Industrie Elektronik GmbH & Co KG, Справочники 2001-2004 гг., Германия.
3. ООО «Торговый дом Дорогобужкотломаш», Справочники, Россия.
4. Ежемесячный журнал «Новости теплоснабжения», 2002 г., Россия.
5. Ежемесячный журнал «Теплоэнергетика», Россия.
6. Ежемесячный журнал «Мировая Энергетика», Россия.
7. Новые методы диспетчеризации и управления объектами теплоснабжения в современных условиях, АО «RlGAS SILTUMS», 2008 г.
8. Годовые отчеты АО «RlGAS SILTUMS» за 2000-2007 гг.
