Водогрейные котлы с кипящей водой низкого давления со встроенными теплообменниками

Журнальчик «Новости теплоснабжения» № 10, 2006 г., www.ntsn.ru

К.А.Жидилов, главный конструктор по направлению, В.Ф. Киселев, заместитель головного конструктора, В.Б. Кулемин, ведущий инженер-конструктор, В.В. Проворов, главный конструктор, Н.М. Сергеенко, заместитель начальника отделения, ОАО «Нижегородский машиностроительный завод», г. Нижний Новгород

В течение многих лет на русском рынке доминировали два вида котлов — жаротрубные с горизонтальной топкой и водотрубные. При этом, железные котлы средней мощности, обычно, изготавливались по жаротрубной схеме, допускающей возможность осмотра главных соединений и ремонта в случае необходимости.

К огорчению, как указывает практика, условия работы котлов не всегда безупречны либо даже удовлетворительны, что и обуславливает требования по их ремонтопригодности. Это содействует проведению относительно нередких ремонтных работ, в то время как вернее было бы обеспечить высшую надежность и долговечность самих котлов. Следует отметить, что вместе с малозначительным количеством котлов, имеющих нехорошую конструкцию либо же просто заводской брак, большая часть котлов отличается как раз высочайшим качеством, а аварийные ситуации появляются вследствие тех неблагоприятных критерий, в каких эти котлы эксплуатируются.

В связи с тем, что почти всегда нужно рассчитывать конкретно на работу котлов в неблагоприятных критериях, основной целью при разработке нового котла было создание модели, удачно работающей в критериях, которые не выдерживают большая часть котлов:

• подготовка и подача подпиточной воды низкого свойства;

• резкие колебания температуры воды в котле;

• эксплуатация котла при низких температурах воды на входе (возникновение конденсата);

• неисправности фильтров чистки воды. Если подпиточная вода характеризуется завышенным содержанием кислорода, имеет высшую электропроводимость, щелочность либо содержание железа, то железные теплообменные поверхности котлов и трубопроводов подвергаются разрушению за счет коррозии. Возникающие при всем этом твердые частички (шлам) разносятся потоком циркулирующей воды по всей системе и аккумулируются в зонах с малой скоростью потока, т.е. в котле. В свою очередь, это приводит к перегреву металла, образованию трещинок и прогоранию труб и трубных досок. Эти же разрушительные процессы инициируются слоем накипи на жарких железных стенах котла. Данный эффект в наименьшей мере сказывается для жаротрубных котлов (жаротрубно-дымогарных), где отложения образуются на деньке барабана, но, и в данном случае более уязвимой является трубная доска со стороны входа жарких газов.

Двухконтурные котлы

Приведенные нехорошие причины эксплуатации свойственны для всех типов котлов с теплоносителем, который прокачивается конкретно через котел — проточных одноконтурных котлов.

В связи с этим в последние годы активно развиваются двухконтурные котельные с раздельными контурами греющей и нагреваемой в дополнительном сетевом теплообменнике воды.

1-ый контур составляют последующие элементы: котел, теплообменник (бойлер), насос и трубопровод с арматурой. 2-ой контур — это контур сетевой воды. Наличие бойлера, циркуляционных насосов и трубопроводных коммуникаций существенно наращивают цена производства и удорожают эксплуатацию двухконтурной системы. Но двухконтурная система более надежна в эксплуатации — это ее главное и очень принципиальное преимущество. Котел работает в безнакипном режиме в чистом гидравлическом контуре, что существенно наращивает его ресурс.

Совместно с тем известны конструкторские решения по совмещению бойлеров и жаровых частей котла в едином корпусе. При всем этом термообмен меж греющим и нагреваемым теплоносителями может осуществляться разными методами.

Более обычный в реализации, да и наименее действенной является схема работы котла по принципу свободной конвекции. Бойлер, обычно, размещается в высшей части котла над жаровыми трубами, в зоне наибольшей температуры теплоносителя греющего контура. Для температуры воды в котле около 115 ОС, ввиду малых перепадов температур меж греющим и нагреваемым теплоносителями, эта схема для передачи теплоты просит огромных поверхностей термообмена бойлера, организации работы котла под давлением и, как следствие, роста массогабаритных черт котла. В то же время она возможно окажется многообещающей при использовании особых теплоносителей в первичном контуре с более высочайшей температурой кипения.

Водогрейные котлы с кипящей водой низкого давления со встроенными теплообменниками

Труднее в эксплуатации, но существенно эффективнее — двухконтурный котел, работающий на принципе конденсации паров теплоносителя греющего контура на прохладных поверхностях встроенного бойлера. Таковой котел можно именовать пароконденсационным. При всем этом за счет понижения рабочего давления в таком котле до уровня, соответственного кипению теплоносителя и заслуги наибольших коэффициентов теплопотери при конденсации пара, существенно понижаются его массогабаритные свойства. Сразу увеличивается безопасность.

Спецами ОАО «Нижегородский машиностроительный завод» сотворен термический агрегат, представляющий из себя жаротрубно-газотрубный котел, в паровом (либо водяном) пространстве которого размещены трубы секционированного бойлера для нагрева сетевой воды и ГВС(рис. 1).

Таковой агрегат, который можно именовать двухконтурным котлом, обеспечивает возможность работы сходу в 2-ух, обрисованных выше, вариантах.

Режимы работы двухконтурного жаротрубного котла

1-ый режим работы котла — конвекционный, когда залитая в котел вода заполняет межтрубное место бойлера, дымогарных труб и топки за счет естественной конвекции.

2-ой режим — пароконденсационный, когда свободная от воды высшая часть котла, где размещены бойлеры, заполнена паром, образующимся при нагреве воды в котле до температуры кипения. С нагретых поверхностей тепло «снимается» за счет испарения воды. Котел работает как паровой без отдачи пара потребителю с рабочим (лишним) давлением менее 0,07 МПа (0,7 кг/см2), а пар играет роль промежного теплоносителя. Пар, поднимаясь ввысь, попадает на прохладные поверхности

бойлера и конденсируется. Капли конденсата падают вниз, смешиваясь с общей массой воды. Процесс пароконденсации идет безпрерывно, пока бурлит либо активно испаряется вода.

Расчетное давление для определения толщины главных частей корпуса (обечайки, днищ, жаровой трубы, трубных досок) такового котла, по последней мере, в пару раз ниже давления в проточном одноконтурном котле, что значительно сказывается на уменьшении его массы и цены.

При схожей температуре сетевой воды на выходе из котла (95 ОС) 2-ой, пароконденсационный режим, за счет значимого роста коэффициента теплопередачи от пара к сетевой воде в трубах, позволяет при схожих теплообменных поверхностях бойлера прирастить приблизительно в 1,5 раза «снимаемую» термическую мощность.

Как указывалось ранее в работе [1], одним из главных проблемных причин котла, работающего на принципе конденсации пара, является вероятное попадание воздуха в рабочую полость при работе котла на частичных нагрузках. Необходимость удаления воздуха появляется также при каждом запуске, что затрудняет работу котла в автоматическом режиме. В других котлах [5] это осуществляется с внедрением вакуумного насоса либо работающего по определенному методу сбросного клапана, вносящих не считая дополнительных процедур при эксплуатации к тому же элементы ненадежности.

В согласовании с изобретением [6], в этом случае задачка решается методом введения в состав котла дополнительной переливной емкости с клапаном Маевского, размещенной в его высшей части. Объем емкости равен объему паровой подушки теплообменника-конденсатора. При всем этом реализуется уникальный самонастраивающийся режим механического удаления воздуха и формирования паровой подушки зависимо от уровня нагрузки.

При нагрузке до 450 кВт (КВа-0,6Гн) котел стопроцентно заполнен водой и работает в режиме

Водогрейные котлы с кипящей водой низкого давления со встроенными теплообменниками

пристеночного кипения на жаровых поверхностях и теплопередачи в теплообменнике методом естественной конвекции. С повышением нагрузки котел перебегает в режим большого кипения. Пар накапливается в высшей части котла, отжимая теплоноситель через патрубок в свободную емкость. При заполнении этой емкости воздух автоматом стравливается через клапан Маевского и создается устойчивая паровая подушка. Наибольшая мощность достигается, когда паровая подушка заполняет все межтрубное место теплообменника, работающего при всем этом в режиме конденсатора. Соответственно, при работе на промежной мощности паровая подушка может заполнять только нужное для снятия текущей мощности количество рядов теплообменника. Наибольшее лишнее рабочее давление равно 0,07 МПа при температуре пара и котловой воды — 115 ОС.

Конструктивные особенности

Для обеспечения малых массогаба-ритных черт котлов выбрана схема с тупиковой топкой и с одним ходом труб дымогарной (конвективной) части котла (рис. 2). При всем этом для котла, к примеру, КВа-0,6 Гн температура дымовых газов на выходе из конвективной части может достигать 400 ОС, которую можно считать близкой к хорошей температуре для действенной работы хвостового утилизатора теплоты уходящих газов.

Топка представляет собой цилиндрическую обечайку с приваренными трубными досками. Котел имеет один пучок дымогарных труб, выполненных с кольцевой накаткой для интенсификации термообмена. Теплообменник котла выполнен из нержавеющих трубок с накатками, вваренных в трубные доски. Он разбит на две секции: 2/3 от общего числа трубок в секции ТС (контур термических сетей) и 1/3 в секции ГВС, которые могут работать как вместе, так и любая на собственный контур.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru