Стальные водогрейные котлы типа ПТВМ (конструкция, особенности работы в пиковом режиме). Котлы унифицированной серии КВ (ГМ, ТС, ТК).

Кроме чугунных водогрейных котлов существует ряд модифика­ций стальных водогрейных котлов малой теплопроизводительности. В последние 20—25 лет в связи с быстрым ростом числа городов и поселков городского типа появи­лась потребность в водогрейных котлах с большой теп­ловой производительностью для целей централизованно­го теплоснабжения. Для покрытия пиковых тепловых на­грузок были созданы крупные водогрейные котлы типа ПТВМ (П - пиковый, Т - теплофикационный, В - во­догрейный, М - мазутный) теплопроизводительностью 35—209 МВт.

При их разработке была принята башенная компо­новка, которая имела ряд преимуществ:

1) малую пло­щадь пола для котла;

2) малый объем здания котельного помещения;

3) при полуоткрытой установке котла мак­симальные удобства в эксплуатации и при проведении летних ремонтов;

4) простую симметричную гидравли­ческую схему, обеспечивающую перевод котла с пиково­го режима работы на основной без переделок;

5) малое количество коллекторов;

6) отсутствие водоперепускных и других необогреваемых труб;

7) малую массу металла, работающего под давлением;

8) наименьшие гидравли­ческие сопротивления котла;

9) наименьшие сопротивле­ния газового тракта, обеспечивающие работу котла на естественной тяге с относительно низкой металлической дымовой трубой;

10) возможность опирания металличе­ской дымовой трубы непосредственно на каркас котла.

Вынос конвективной части котла в отдельную шахту при П-образной компоновке поверхностей нагрева агре­гата дает выигрыш в высоте не менее 2 м по сравнению с размещением этой поверхности непосредственно над топкой для котлов мощностью 58,2 и 116,3 МВт, но при этом требуется создание поворот­ной камеры, соединяющей топку с конвективной шахтой. Площадь пола, занимаемая П-образным котлоагрегатом больше, чем площадь, занимаемая башенным, в 1,6 ра­за, что приводит к увеличению площади и объема здания котельной. Число и масса коллекторов при П-образной компоновке больше примерно в 1,35 раза, а гидравличе­ское сопротивление при одинаковых скоростях движе­ния воды в трубах больше примерно в 1,5 раза. Общий расход металла, площадь оборудованных стен и аэроди­намические сопротивления при П-образной компоновке при прочих равных условиях также больше. Несиммет­ричное расположение поверхностей нагрева вызывает необходимость применения необогреваемых водоперепускных труб для организации надежной гидравлической схемы. Для полуоткрытой установки П-образная компо­новка котлоагрегата не приспособлена. Здание котельной должно быть выше котлов, чтобы обеспечить возмож­ность замены змеевиков конвективной части котла.

Стальной водогрейный котел ПТВМ-50-1

1, 4 и 6 — экраны; 2 - дымовая труба; 3 — конвективные поверхности нагрева; 5 — горелки

Башенные котлы типа ПТВМ-50-1, ПТВМ-100, ПТВМ-150 и ПТВМ-180 в основном аналогичны между собой по конструкции и собираются или из одинаковых, или из подобных элементов, что обеспечи­вает унификацию их производства. Конструк­ция этих агрегатов допускает полуоткрытую их установ­ку. В помещение заключена только нижняя часть котла где расположены горелочные устройства, арматура ав­томатика и дутьевые вентиляторы. Это снижает затраты на строительство здания теплостанции и создает удобст­ва для летних ремонтов.

Для всех котлов, кроме ПТВМ-180, предусмотрена возможность их установки как со стальной дымовой тру­бой, непосредственно опирающейся на каркас котла так и с отдельно стоящей железобетонной или кирпичной ды­мовой трубой. Трубы экранов для всех котлов приняты диаметром 60X3 мм; трубы конвектив­ной части —диаметром 28x3 мм. Вся трубная система подвешена к каркасной раме и свободно расширяется вниз вместе с облегченной натрубной обмуровкой. Конструкция котлов предусматривает их поставку крупными блоками, соби­раемыми на заводе-изготовителе. Обмуровка монтирует­ся в единое целое с блоками котла.

Топочная камера агрегатов производительностью 116,3 МВт (116,3 МДж/с) разделена на 8 пространственных блоков, в состав которых входят экранные камеры и каркас. Для получения котла мощностью 58,2 МВт используют лишь 4 угловых топочных блока. Конвективная часть разделена на 6 блоков. Масса каж­дого из них для котлов производительностью 58,2 МВт составляет примерно 4,7 т, а мощностью 116,3 МВт — около 10 т. Собираются эти блоки из секций, представ­ляющих собой трубу (стояк) размером 83x3,5 мм, раз­деленную перегородками на 3 участка, в которую вва­рены своими концами V-образные змеевики, расположен­ные в 2 ряда в шахматном порядке. Трубы змеевиков каждой секции сварены между собой и образуют жест­кую ферму. Змеевики такой конвективной части не тре­буют промежуточных опор или подвесок.

Водогрейные котлы ПТВ-50, ПТВМ-50-1 и ПТВМ-50 имеют по 12 газомазутных горелок с индивидуальными дутьевыми вентиляторами типа П-13-50 № 4, а котлы ПТВМ-100—16 горелок с вентиляторами ЭВР-6 произ­водительностью по 9000 м³/ч. Каркасы башенных котлов выполнены из профильного проката и рассчитаны на на­грузку от массы агрегата и ветровой нагрузки дымовой трубы в районах с сейсмичностью до 9 баллов, а также на нагрузку от перекрытия здания котельной массой до 15 т на каждую угловую колонну. Облегченная обму­ровка котлов типа ПТВМ и ПТВП укреплена непосред­ственно на экранных трубах и состоит из трех слоев: шамотобетона на глиноземистом цементе, который нано­сится на трубы по металлической сетке; минеральной ва­ты в виде матрацев в металлической сетке или плит; уплотнительной газонепроницаемой обмазки, которая обеспечивает гидроизоляцию поверхности котла от атмосферных осадков (общая толщина обмуровки 115 мм, масса 1 м² 100 кг). При такой обмуровке потери тепло­ты в окружающую среду при максимальной нагрузке составляют не более 0,1%.

Пиковые и отопительные котлы, предназначенные для работы на газе и мазуте, полностью автоматизиро­ваны и не требуют постоянного дежурного персонала. В целях защиты котлов от аварийных случаев в схемах автоматики предусмотрено автоматическое отключение подачи топлива в топку: при повышении давления и тем­пературы воды в котле выше допустимого предела; то же при снижении давления; при снижении расхода воды ниже минимально допустимого предела; при снижении давления газа или мазута ниже допустимого предела; при потере давления воздуха после дутьевых вентиля­торов, а также ряд других автоматических защит и бло­кировок.

В последнее время стали производить котлы новой унифицированной серии, рассчитанные на теплопроизводительность от 4,6 до 209 МВт в трех модификациях: 1) КВ-ГМ (К — котел, В — водогрейный, ГМ—газома­зутный); 2) КВ-ТС (котел водогрейный, Т — твердое топ­ливо, С — слоевой способ сжигания); 3) КВ-ТК (котел водогрейный, Т — твердое топливо, К—камерный способ сжигания).

С целью максимальной унификации водогрейные кот­лы мощностью от 4,6 до 209 МВт разделяют на 4 груп­пы. К. первой группе относятся водогрейные котлы мощ­ностью 4,6 и 7,5 МВт, которые предназначены для сжи­гания газа, мазута и твердого топлива. Трубная система котлов поставляется единым блоком. Во вторую группу входят котлы мощностью 11,6; 23,2 и 35 МВт, предназ­наченные для работы на газе, мазуте и твердом топливе. В третью группу входят котлы мощностью 58, 116 и 209 МВт, предназначенные для работы на газе и мазуте. Четвертую группу составляют котлы, входящие в 3-ю группу, но работающие на твердом топливе. Водогрей­ные котлы, входящие в 4-ю группу, могут использовать­ся в качестве основных в котельных и взамен пиковых подогревателей сетевой воды на ТЭЦ.

Котлы КВ-ГМ теплопроизводительностью 11,6; 23,2; 34,9 МВт имеют единый профиль и различаются лишь глубиной топочной камеры и конвективной шахты; они оборудованы одной газомазутной горелкой типа РГМГ. Котел КВ-ГМ-50 имеет две горелки РГМГ-20, а котел КВ-ГМ-100—три горелки РГМГ-30. В котлах КВ-ТС и КВ-ТСВ (с воздухоподогревателем) применены топки с пневмозабрасывателями и цепными решетками ПМЗ-ЛЦР и ПМЗ-ЧЦР. Эти топки отличаются универсаль­ностью при сжигании различных сортов топлива и рабо­тают при относительно высоких тепловых нагрузках. На слоевых котлах применены устройство возврата уноса угольной мелочи и острое дутье. Трубная система топоч­ной камеры слоевых котлов отличается от аналогичной системы газомазутных котлов только отсутствием подо­вого экрана. Камеры полностью экранируются трубами диаметром 60X3 мм. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранирован­ная стенка, образующая камеру догорания. Экраны про­межуточной стенки выполнены также из труб диаметром 60X3 мм, но эти трубы установлены в два ряда.

Конвективная (водогрейная) поверхность нагрева у всех котлов расположена в вертикальной шахте с пол­ностью экранированными стенками. Задняя и передняя стенки выполнены из труб диаметром 60X3 мм. Боко­вые стенки экранированы трубами диаметром 83x3,5 мм и являются коллекторами для U-образных ширм из труб диаметром 28X3 мм. Ширмы расставлены таким обра­зом, что трубы образуют шахматный пучок. Передняя стена шахты, являю­щаяся одновременно задней стеной топки, выполнена цельносварной и отделяет топочную камеру от конвек­тивной поверхности нагрева. В нижней части стены тру­бы разведены в че­тырехрядный фестон. Все трубы, образующие переднюю, боковые и заднюю стены, вварены непосредственно в камеры диаметром 219x10 мм. Воздухоподогреватель котлов КВ-ТСВ выполнен из труб диаметром 40x1,6 мм одноходовым по воздуху. Трубы расположены в шахмат­ном порядке. Расход воды через котел составляет: для КВ-ГМ-10—123,5 т/ч; КВ-ГМ-20—247; КВ-ГМ-30—370; КВ-ГМ-50—618 и ВВ-ГМ-100—1235 т/ч.

Несущего каркаса у котлов нет. Каждый блок котла (топочный и конвективный) имеет опоры, приваренные к нижним коллекторам. Число опор зависит от теплопро-изводительности котла. Опоры, расположенные на стыке конвективного блока и топочной камеры, являются не­подвижными. Водогрейные котлы рассматриваемой серии спроектированы таким образом, что при наличии необхо­димых грузоподъемных средств поставка трубной части котлов может осуществляться объемными транспорта­бельными блоками или отдельными панелями (независи­мо от теплопроизводительности котла). Обмуровка котла облегченная, натрубная, толщиной приблизительно НО мм. Она состоит из трех слоев: шамотобетона, совелитовых плит или минераловатных матрацев и уплот-нительной магнезиальной обмазки.

Разработана серия и начат выпуск котлов КВ-ГМ-4 и КВ-ГМ-6,5. В отличие от кот­лов КВ-ГМ-10, 20, 30 в этих котлах отсутствует камера дожигания, а газы, как и в котлах ПТВМ-12,5, в кон­вективной шахте двигаются сверху вниз.