Подогрев воды в квгм 100. Модернизация горелок на котлах квгм с целью повышения их безопасности и надежности эксплуатации

Техническое задание
на выполнение работ по капитальному ремонту котлоагрегата

КВГМ-100 №3 с заменой боковых экранов, промежуточных

экранов и коллекторов

для нужд ОСП «Чебоксарские тепловые сети»

ООО «Коммунальные технологии»

в 2015 году.

Согласовано:
Зам. генерального директора -

главный инженер

ООО «Коммунальные технологии» _____________ Р.Р. Бухарин
Начальник ОПРР ИА _____________ В.В. Перепечко
Начальник ИТН ИА _____________ И.А. Алексеева

г. Чебоксары, 2015

1. 
   Объект:

1. 
   Котел КВГМ-100 ст. №3, рег. № 6180, зав. № 4887 находящийся в ведении ОСП «Чебоксарские тепловые сети» ООО «Коммунальные технологии» (далее – ОСП «ЧТС»).

Водогрейный котел типа КВГМ-100 был произведен в 1982 и введен в эксплуатацию в 1986 году, изготовлен Дорогобужским котельным заводом.

Газо-мазутный водогрейный котел типа КВГМ-100 производительностью 100 Гкал/час, предназначен для установки на ТЭЦ и в отопительных котельных в целях покрытия пиков тепловых нагрузок и в качестве основного источника теплоснабжения.

Котел водотрубный, прямоточный, П-образной компоновки, спроектирован для работы на газе и мазуте.

Котел оборудован тремя комбинированными газо-мазутными горелками с ротационными форсунками РГМГ-30.

Обмуровка котла натрубная.

Последний капитальный ремонт данного водогрейного котла проводился в 2001 году в период, которого была произведена замена труб боковых экранов котла. Наработка с начала эксплуатации составляет 61824 часа.

Техническая характеристика котла КВГМ-100

Тепловая производительность 100 Гкал/час

Расчетное давление воды 25 кгс/см 2

Разрешенное давление воды 16 кгс/см 2

Температура воды на входе в основном режиме 70 0 С

Температура воды на выходе 150 0 С

Гидравлическое сопротивление 1,65 кгс/см 2

Расход воды при основном режиме 1235 т/ч

Температура уходящих газов 180 0 С

Сопротивление газового тракта 120 мм. в. ст.

Расход воздуха 136800 м 3 /ч
Габаритные размеры котла

Высота от уровня пола до верхней отметки 14400 мм

Ширина по осям колонн каркаса (по фронту) 5700 мм

Ширина с учетом выступающих частей 14000 мм

Глубина с учетом выступающих частей 9850 мм
Топочная камера

Размер топочной камеры в плане 5696х6208; высота призматической части 9540 мм; объем топочной камеры 388 м 3 ; лучевоспринимающая поверхность экрана 325 м 2 , топочная камера котла экранирована трубами диаметром 60х3 мм с шагом 64 мм.

Все трубы экранов соединены камерами  273х10.

Для создания жесткой и прочной конструкции, топочная камера снаружи обвязана горизонтальными поясами жесткости.

Фронтовой, промежуточный, задний экран, а также боковые стены конвективной шахты опираются на портал. Нижние камеры указанных экранов имеют опоры. Опора, расположенная посередине нижней камеры промежуточного экрана, является неподвижной.

Обмуровка, которая крепится к экранным трубам или стоякам конвективной шахты, выполнена облегченной.

Общая толщина обмуровки приблизительно – 110мм.
Конвективная часть котла

Конвективные поверхности нагрева котла расположены в опускном газоходе, образованным боковыми, промежуточными и задними экранами.

Три пакета конвективной части набираются из секций, состоящих из вертикальных стояков 83х3,5 мм, в которые входят расположенные горизонтально в шахматном порядке U-образные змеевики из труб  28х3 с шагом 64мм и 40мм.

Вертикальные стояки приварены с шагом 228мм в верхние и нижние камеры, расположенные на боковых стенах конвективной части.

Поверхность нагрева конвективной части 2385м 2 .
Газо-мазутные горелки

Котел КВГМ-100 оборудован тремя комбинированными газо-мазутными горелками с ротационными форсунками РГМГ-30, установленными на фронтовой стене треугольником вершиной вверх. Горелки предназначены для сжигания газа и мазута. Производительность одной горелки по природному газу 3950 нм³/ч и по мазуту- 3800 кг/ч. Давление газа перед горелками 5000 кгс/м², давление перед форсункой – 2 кгс/см².

В каждой газо-мазутной горелке установлено запально - защитное устройство типа ЗЗУ-4 предназначенное для дистанционного розжига горелок. Эксплуатация горелок должна производиться в соответствии с инструкцией по эксплуатации газо-мазутных горелок с ротационными форсунками, разработанной Дорогобужским котельным заводом.
Тягодутьевые устройства

Для подачи воздуха в топку котельный агрегат оборудован двумя дутьевыми вентиляторами типа ВД-18 с характеристикой при рабочем режиме: производительность одного вентилятора с 5% запасом -6910 м 3 /час, полный напор при температуре рабочей среды в указанной производительности- 372 кг/м 2 .

Привод вентилятора осуществляется от электродвигателя с числом оборотов 759 об/мин. Потребляемая мощность-160кВт.

Регулирование производительности дутьевого вентилятора осуществляется направляющим аппаратом.

Для отсоса дымовых газов установлен один дымосос типа ДН-18х2-0,62ГМ с характеристикой при рабочем режиме: производительность дымососа-289х10 3 м 3 /час, полный напор при температуре рабочей среды 200 о С и указанной производительности- 330 кг/м 2 .

Привод дымососа осуществляется от электродвигателя с числом оборотов - 750 об/мин. Потребляемая мощность-325кВт.

Регулирование производительности дымососа осуществляется направляющим аппаратом.

1. 
   Объем работ:

Все материалы и запасные части, подверженные замене в процессе капитального ремонта и не пригодные для дальнейшего использования, складируются в специально отведенных местах на территории котельной на улице. Утилизация материалов и запасных частей, не пригодных к вторичному использованию, производится силами Подрядчика.

1. 
   Сроки выполнения работ:

Подрядчик приступает к работе на объекте Заказчика в течение двух дней после получения письменной заявки Заказчика.

1. 
   Основные требования к Подрядчику:

4.2. Должен обладать опытом выполнения аналогичных работ не менее 5 лет.

4.3. Иметь лицензии и сертификаты, действующие на территории Российской Федерации, необходимые для выполнения работ.

4.4. Располагать специалистами, обладающими соответствующей квалификацией для осуществления проектных, строительных, монтажных, специальных, ремонтных, пуско-наладочных работ, поставки оборудования и прочих работ и услуг по ремонту основных фондов (дипломированные производители работ с опытом работы не менее 3-х последних лет по указанному профилю, сварщики 5-6 разряда, слесари по ремонту тепломеханического оборудования 4-6 разряда, слесари по ремонту электротехнического оборудования 4-6 разряда);

4.5. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, обеспеченные спецодеждой и индивидуальными средствами защиты: при работе на открытом воздухе рекомендуется применять средства индивидуальной защиты: перчатки, очки, маску-респиратор, прошедшие медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний к выполнению вышеуказанных работ, работ на высоте, прошедшие обучение, имеющие допуск на выполнение специальных работ (электрогазосварочные работы, пневмоинструментом, абразивным инструментом, пескоструйные работы и т.д.), III группу по электробезопасности.
4.6. При использования сварки при выполнении работ иметь свидетельство НАКС (Национальный аттестационный комитет сварки) о производственной аттестации технологии сварки в соответствии с требованиями РД 03-615-03 «Порядок применения сварочных технологий при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов» и аттестованных сварщиков;

4.7. Персонал должен быть обучен и аттестован по охране труда, пожарной безопасности и промышленной безопасности энергообъектов (руководители работ в соответствии с Положением о порядке подготовки и аттестации работников организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов);

4.8. Иметь в наличии обученных и аттестованных ИТР (руководителей работ) с опытом работы не менее 3-х лет, имеющих право выдачи промежуточных нарядов, распоряжений, быть производителем работ, руководителем работ по промежуточному наряду;

4.9. Досконально знать технологию ремонта и особенности ремонтируемого оборудования;

4.10. Осуществлять весь комплекс технологических решений и их согласование, позволяющий обеспечить необходимое качество работ и выполнение гарантийных обязательств;

4.11. Иметь все необходимые для ремонта инструменты и специальные приспособления;

4.12. Место работ после ремонта должно быть чистым, мусор должен быть убран;

4.13. Обеспечить выполнение работ в сроки, указанные в согласованном графике проведения работ по ремонту;

4.14. Обеспечить оформление и ведение ремонтной, исполнительной документации, составление Проекта производства работ, графика проведения работ;

4.15. Сметный расчет выполнять по справочникам «Базовые цены на работы по ремонту энергетического оборудования, аккредитованные условиями конкурентного рынка услуг по ремонту и техперевооружению» ЦКБ «Энергоремонт» 2003 г.

4.16. Вспомогательные запасные части, (расходные) материалы для выполнения заявляемых объемов работ, требующиеся дополнительно по результатам дефектации, могут быть поставлены Подрядчиком по письменному согласованию с Заказчиком.

1. 
   Материально-техническое обеспечение:

5.2. Объем материалов и запасных частей, необходимых для выполнения данных работ может быть изменен Заказчиком в связи с фактическим осмотром и проведением капитального ремонта энергетического оборудования.

1. 
   Требования к выполнению работ:

1. 
   Проведение работ по договору и приемка выполненных работ производится в соответствии с СО 34.04.181-2003 «Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей», действующими санитарно-эпидемиологическими, пожарными, строительными нормами и правилами, государственными стандартами.
2. 
   Положение о производственном контроле за соблюдением требований промышленной безопасности на опасных производственных объектах (СО 34.03.125-2002);
3. 
   Правил пожарной безопасности для энергетических предприятий (СО 34.03.301- 00);
4. 
   Правил безопасности при работе с инструментом и приспособлениями (СО 153-34.03.204);
5. 
   Инструкции по организации и производству работ повышенной опасности (СО 34.03.284-96);
6. 
   Межотраслевой инструкции по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве;

Для выполнения данных ремонтных работ Подрядчик должен руководствоваться следующей нормативно-технической документацией и выполнять следующие требования Заказчика:

1. 
   Работы должны быть организованы согласно пп. 2.7…2.9 Правил организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей (СО 34.04.181-2003);
2. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 34.17.302-97 «Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения»;
3. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.17.207 «Руководящий нормативный документ. Инструкция по оформлению технической документации на сварочные работы при ремонте оборудования ТЭС»;
4. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 34.17.310-96 «Сварка, термообработка и контроль при ремонте сварных соединений трубных систем котлов и паропроводов в период эксплуатации»;
5. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.26.203 «Инструкция по производству обмуровочных работ при монтаже котельных и энерготехнологических установок»;
6. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.26.601 «Инструкция по ремонту обмуровки паровых котлов электростанций»;
7. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.26.201 «Временная инструкция по сушке обмуровок стационарных котлов ТЭС»;
8. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.26.714 «Типовая энергетическая характеристика водогрейного котла КВГМ-100 при сжигании природного газа»;
9. 
   Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.26.603 «Руководство по эксплуатации лесов, подмостей и люлек для ремонта паровых котлов»;
10. 
    Подрядчик должен руководствоваться СО 153-34.15.003-01 «Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования»;
11. 
    Подрядчик должен руководствоваться ТУ 34-38-20188-94 «Каркасы, лестницы и площадки стационарных котлов. Общие технические условия на капитальный ремонт»;
12. 
    Подрядчик должен руководствоваться ТУ 34-38-20191-94 «Гарнитура стационарных котлов. Общие технические условия на капитальный ремонт»;
13. 
    При заключении Договора на выполнение работ в сроки, установленные СО 34.04.181-2003, Заказчик представляет Подрядчику- победителю конкурса уточненную «Ведомость планируемых работ».
14. 
    Обеспечить ведение ремонтной, исполнительной и отчетной документации согласно СО 34.04.181-2003.
15. 
    Руководители работ Подрядчика совместно с представителями ОСП «ЧТС», Инспекции технического надзора ООО «Коммунальные технологии» должны:

Проводить оперативный контроль качества выполняемых работ и соответствия выполненных работ требованиям нормативно-технической документации и рабочим чертежам;

При выполнении работ вызывать представителя Инспекции технического надзора Заказчика для осуществления контроля за качеством и объемом выполняемых работ;

Проверять соблюдение технологической дисциплины (качества применяемой оснастки, приспособлений и инструмента);

Обеспечивать соблюдение сроков, предусмотренных в заявке;

6.22. Выполнение работ осуществляется по наряду-допуску.

6.23. Подрядчик должен согласовать список специалистов и спецтехники (марка, гос.номер), участвующих в ремонтных работах, для обеспечения допуска на объект ремонта.

6.24. Подрядчик приступает к работе на объекте Заказчика в течение двух дней после получения письменной заявки Заказчика.

6.25. Подрядчик обеспечивает прибытие на объект работников, которые непосредственно должны выполнять работы на объекте.

6.26. Подрядчик, после окончания работ, представляет исполнительную документацию, включающую в себя комплект актов, заполненные формуляры; техпаспорта или сертификаты, удостоверяющие качество материалов, деталей и конструкций, примененных при производстве работ, акты скрытых работ.

6.27. При выполнении работ по договору Заказчик имеет право изменять номенклатуру и объем выполняемых по договору работ в пределах 10% стоимости работ.
7. Приемка выполненных работ:

7.1. Приемка выполненных работ осуществляется в соответствии с требованиями настоящих Технических заданий, СО 34.04.181-2003 «Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей», путем подписания Сторонами Акта о приемке выполненных работ (КС-2) и справки о стоимости выполненных работ и затрат (КС-3).
9. Гарантии Подрядчика:

9.1. Подрядчик гарантирует соответствие выполненных работ и конструктивных

элементов требованиям нормативно-технической документации (НТД) и устранить за

свой счет дефекты, выявленные в процессе эксплуатации в течение гарантийного срока – 24 месяца.

9.2. Если в период гарантийной эксплуатации обнаружатся дефекты, допущенные по вине

Подрядчика, то Подрядчик обязан их устранить за свой счет в согласованные с Заказчиком сроки.

Директор-главный инженер ОСП «ЧТС» ____________________________ В.Е. Кадыков

Начальник ОПРР ОСП «ЧТС» _____________________________________ С.П. Голощук

И.А. Урманов, главный инженер, А.В. Мамошкин, технический директор,
ЗАО «ИЦ АВЕЛИТ», г. Белгород

Журнал «Новости теплоснабжения» №2, 2010 г., www.ntsn.ru

Постановка вопроса

Водогрейные котлы (ВК) серии КВГМ тепловой мощностью 20, 30, 50 и 100 Гкал/ч с типовыми горелочными устройствами (ГУ) ГМГ на 20, 30 и 40 МВт и РГМГ на 20 и 30 МВт имеют широкое применение на территории республик бывшего СССР для нагрева воды в пиковых и основных режимах отопительных и промышленных котельных, со второй половины XX в. по настоящее время.

За прошедший период эксплуатация ВК и ГУ практически не изменилась и сегодня, в XXI веке, абсолютно не удовлетворяет современным требованиям по надежности, эффективности, экономичности и экологичности генерации тепловой энергии.

При эксплуатации:

• имеют место нестабильные режимы горения с пульсацией в топке и как следствие раскачка экранной системы котла, а также элементов газового оборудования по фронтовому экрану;
• на КВГМ-50 и КВГМ-100 возникает противофазная резонансная раскачка давления воздуха по горелкам с усилением амплитуды колебания разрежения;
• наблюдается эжекция в аксиальные аппараты с локальным обгоранием лопаток.

Указанные недостатки приводят к:

• разрушениям обмуровки и (на котлах КВГМ-50 и КВГМ-100) ребер жесткости каркаса;
• непрерывным нарастаниям присосов (за осенне-зимний период в среднем на 20-30%);
• тепловой перегрузке конвективной части котлов (из-за низкой светимости в топке и больших разрежений);
• снижению КПД котлов и дополнительным энергозатратам на тягу и дутье.

Для снижения пульсации (вибрации котла) наладочный персонал вынуждено организует режимы горения, с давлением воздуха отвечающее значениям a=1,3-1,5 за топкой. При этом в режимных картах, как правило, по «экономическим» соображениям показаны фиктивные значения a=1,3-1,4 за дымососом.

Проблемы ГУ хронические и не решаются по двум основным причинам.

1. Теплоэнергетический рынок ВК и ГУ инерционен, у производителей (поставщиков) отсутствует посыл и потребность к оптимизации ГУ, да и зачем что-либо менять, если продукция находит сбыт.

2. В значительной степени утрачен инженерный потенциал. На уровне НИОКБ или в ВУЗах поиска решений также нет по причине отсутствия государственных программ и соответственно финансирования проектов.

Такое положение дел, вернее, их отсутствие, сегодня не устраивает ни владельцев ВК и ГУ, ни реальных потребителей услуг по отоплению и горячему водоснабжению. Последние задаются вопросом: «Как соответствуют «хронические проблемы ВК и ГУ» требованиям времени в области энергосбережения, энергоэффективности и техногенной безопасности с инновационными подходами к решению технологических проблем?!».

И все же «разрубить гордиев узел» можно и нужно, в одном, довольно простом и эффективном варианте – создания консорциума наладочно-монтажной организации с собственником генерации тепловой энергии. Первые, если это профессионалы, обязаны по роду деятельности, организовать и обеспечить модернизацию ГУ. Вторые заинтересованные в минимизации эксплуатационных затрат, повышении экологичности и экономичности генерации тепла и горячей воды должны обеспечить необходимый уровень эксплуатации и обслуживания энергетического оборудования.

Проведенное нами детальное обследование состояния энергетического оборудования (более 20 котлов серии КВГМ), выяснение опыта ведения режимов и объемов обслуживания этого оборудования, а также изучение отчетов наладочных организаций, проводивших пусконаладочные работы, и проведенные по фактическому состоянию оборудования аэродинамические и теплотехнические испытания подтверждают повсеместное наличие вышеназванных проблем этой серии котлов.

Решение проблем при работе котла КВГМ-100 с тремя горелками ГМГ 40

В качестве примера приводим установленные причины пульсаций и других негативных факторов работы КВГМ-100, оборудованного тремя горелками ГМГ 40, как наиболее проблемного котла.

1. Наличие блуждающей эжекции высокотемпературных продуктов в аксиальные аппараты горелок с обгоранием лопаток.

«Блуждающая» эжекция в горелки объясняется тем, что воздушные короба горелок «ломают» высокоскоростной поток воздуха (10-25 м/с), создавая зоны высоких и низких давлений. В местах сопряжений этих зон, под действием сил, возникающих при обтекании лопаток аксиального аппарата происходит подсос высокоскоростными потоками, истекающими из напорных участков воздуха из зон низкого давления, создавая тем самым обратные токи из топки в горелки. Этим и объясняется обгорание лопаток. Зона эжекции зависит от нагрузки. Очаги обгорания лопаток определяются долговременностью использования определенных нагрузок.

2. Наличие сильной пульсации во всем диапазоне нагрузок, которая незначительно снижается при увеличении подачи воздуха до a=1,3-1,5 за топкой.

Попробуем разобраться в причинах пульсации горения. Нижние две горелки по подводу воздуха схожи с горелками с улиткообразным подводом воздуха. Известно, что тангенциальные и улиткообразные горелки грешат той же эжекцией, причем, нарастающей по силе пропорционально нагрузке их воздухом. Проведем расчеты, предполагая, что все три горелки улиткообразные и влияние аксиальных аппаратов незначительно. Тогда вместо хаотичной эжекции мы получаем концентрическую, степень фокусировки которой в меньшей степени зависит от изменения нагрузки; она зависит от степени крутки:

где a – полувысота; b – ширина воздушного короба; d – диаметр амбразуры горелки.

При увеличении расхода воздуха, т.е. скорости, геометрия обратных токов не меняется. Меняется лишь глубина разрежения пропорционально квадрату скорости потока.

При существующем аксиальном аппарате средняя скорость воздуха из горелки: V ср. =Q/S, где Q – расход воздуха, принимаемый как 10Q газ ·a. Здесь a (избыток воздуха в горелке) можно принять 1,1, а Q газ – это расход газа через горелку. Не вся площадь сечения амбразуры горелки S при улиткообразном подводе пропускает воздух, а лишь S–S обр. токов. Чтобы определить площадь обратных токов S обр. токов необходимо рассчитать степень крутки b. В нашем случае b=0,6·0,4/0,7 2 =0,49. Для такой степени крутки площадь обратных токов составляет 16,7%, а доля радиуса обратных токов – 41%. Есть также незначительная зона (5%), где воздух стоит, которой в данном случае пренебрежем.

Тогда среднюю по сечению осевую скорость воздуха определим по уравнению V ср =10Q газ ·a/[(pd 2 /4)·(1–0,167)3600] и получим для минимальной и максимальной нагрузок горелки: V min =1,1·10·2000/[(3,14·0,7 2 /4)·(1–0,167)3600]=19,1 (м/с); V max =1,1·10·4175/[(3,14·0,7 2 /4)·(1–0,167)3600]=39,8 (м/с).

Понятно, что равномерность скорости в нашем случае весьма условна. При такой скорости воздуха и при наличии аксиального аппарата приходится иметь дело с форсированной турбулентной горелкой, обладающей неустойчивым корнем факела.

Рассчитаем глубину проникновения газовых струй в поток воздуха на минимальной и максимальной нагрузке. Скорости воздуха на этих нагрузках уже рассчитаны, необходимо рассчитать скорость газовых струй, которую усреднено можно принять:

W газ =Q газ /(3600s),

где s=21·p·0,016 2 /4=0,00422 м 2 , при количестве отверстий n=21, диаметром d отв =16 мм.

W min газ =Q min газ /(3600·0,00422)=2000/(3600·0,00422)=131,65 (м/с);

W max газ =Q max газ /(3600·0,00422)=4175/(3600·0,00422)=274,82 (м/с).

Теперь можно рассчитать глубину проникновения струи газа со средней скоростью W газ по сечению отверстия в поток воздуха со средней осевой скоростью V ср по рекомендуемой формуле для перпендикулярного проникновения газа в поток:

h=2,2(W газ /V ср)(r г /r в) 0,5 d отв,

где r г, r в – плотность газа и воздуха соответственно; d отв – диаметр газового отверстия.

h min =2,2·(131,65/19,1)·0,84·16=203,8 (мм);

h max =2,2·(274,82/39,8)·0,84·16=204,2 (мм).

Данный расчет показывает, что на любой нагрузке газ попадает в зону эжекции, т.к. 204/350=58,3% (здесь 350 мм – радиус газового коллектора), а мы имеем 41% радиуса обратных токов, прилегающую 5% зону нулевых скоростей и однозначно неравномерность обеспечения воздухом по образующей горелки. Тогда можно предположить, что проблема больших пульсаций не связана с всасыванием продуктов сгорания в горелку. Она связана с образованием локальных зон, где происходит всасывание в горелку газа, смешивания его до взрывных концентраций, хлопков с выбросами больших энергий, что и является причиной сильных пульсаций.

Для подтверждения этой гипотезы был проведен эксперимент. Чтобы отсечь газ от проникновения в горелку, было принято решение установить обечайку на расстоянии 1/2h+10 (мм) от газовых отверстий. Здесь 10 мм – запас, необходимый для возможных зон недостаточных скоростей воздуха, для рассеяния струй газа и воспрепятствования после «отражения» от обечайки, обволакиванию образующей горелки газом с последующим примыканием его к фронтовому экрану. В результате получили снижение пульсации и измененный ее характер.

Причина больших пульсаций определена, а остаточная пульсация, очевидно, результат хаотично блуждающих корней факелов.

При условиях, имеющих место в условно холодной топке, с использованием для горения холодного воздуха неустойчивость горения закономерность. Так как скорость распространения пламени в зоне воспламенения значительно меньше скорости газо-воздушной смеси. К тому же сама смесь неоднородна и не повсеместно находится в необходимом для стабильного горения диапазоне 5-15%. Для обеспечения существования стационарного факела при указанных условиях, необходимо наличие в топке непрерывного мощного источника зажигания, от которого пламя может распространиться по всему сечению горючей смеси.

Итак, произведенные расчеты и опыты позволяют сделать заключение, что пульсация устранима, причем достичь этого можно при хороших экономических показателях работы котлов. Для этого необходимо провести модернизацию горелок с устранением всех вышеизложенных негативных факторов объясняющих первопричины пульсаций.

Практический опыт внедрения комплексной модернизации горелок на котлах серии КВГМ подтвердил возможность устранения пульсаций во всем диапазоне нагрузок с одновременным повышением экономической эффективности работы котлов.

Положительные результаты модернизации горелок, устраняющие вышеперечисленные недостатки работы типовых горелок, позволили нам подать заявку на изобретение горелочного устройства.

Рационализацию и модернизации эксплуатируемых сегодня горелок целесообразно проводить на рабочих местах в соответствии с авторскими решениями и под авторским надзором.

Литература

1. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Н.В. Кузнецов.

2. Методические указания по испытаниям котельных агрегатов работающих на природном газе. Минхимпром СССР.

3. Теплотехнические испытания котельных установок. В.И. Трембовля.

4. Методические указания по составлению режимных карт котельных установок и оптимизация управления ими. РД 34.25.514-96.

5. Теплотехнические расчеты по приведенным характеристикам топлива. Я.Л. Пекер.

6. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. Н.Б. Равич. М.: «Наука».

7. Экономия топлива на электростанциях и в энергосистемах. А.С. Горшков. М.: «Энергия», 1967.

8. Опыт сжигания газа на электростанциях и в промышленных котельных. БТИ «ОРГРЭС», М.,1962.

9. Теория горения и топочные устройства. Под ред. Д.М. Хзмаляна. М.: «Энергия», 1976.

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.

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.

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.

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.

__________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________