УДК 621.18: 696.2

к.т.н Прохоров С.Г., Горбунов В.Н.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

МОДЕРНИЗАЦИЯ ГАЗООБОРУДОВАНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Информационный поиск показал, что в последние годы наметилась тенденция по замене существующих горелок на котлах ДКВР, ДЕ, Е и др. на современные отечественного и импортного производства. Это объясняется тем, что «родные» горелки не обеспечивают современные требования по энергоэффективности, охране окружающей среды, автоматизации и надежности работы котлов [1].

Характерной особенностью указанных котлов являются короткие топки. Поэтому установка длиннофакельных горелок может привести к прожиганию задней стенки котла, затягиванию факела в конвективные поверхности нагрева, увеличению уровня химнедожога, неравномерной тепловой нагрузке поверхностей в топке и т.д.

Серийные импортные горелки, как правило, являются длиннофакельными, так как разработаны применительно к наддувным жаротрубным котлам. Поэтому объективно требовалась их модернизация с целью установки на котлах с короткими топками, работающими под разрежением, при равномерном распределении факела по объёму.

Компания «Weishaupt» (Германия) совместно с Бийским котельным заводом разработала горелки ( исполнение SF) с коротким факелом для всех типов котлов, изготавливаемых заводом [2]. Установки горелки G5 на котле Е-1,0-0,9 приведена на рис. 1, а установка горелок G9 на котле ДЕ-4 и G40 на котле ДКВр-6,5 показана на рис. 2 и 3.

Рис. 1. Установка горелки G5 на котле Е-1,0-0,9.

Рис. 2. Установка горелки G9 на котле ДЕ-4.

Рис. 3. Установка горелки G40 на котле ДКВр-6,5.

Применение короткофакельных горелок на котлах Бийского завода даёт:

§ Увеличение КПД на 2,5-3% за счет снижения потерь теплоты с уходящими газами и с химнедожогом;

§ Применение систем плавного частотного и кислородного регулирования;

§ Увеличение диапазона регулирования ( в среднем 1:7);

§ Равномерное распределение факела по всей камере сгорания котла;

§ Максимум теплового излучения в топке котла составляет 105-110% от среднего, что существенно снижает требования к циркуляционнуму контуру котла;

§ Снижение содержания оксидов азота в продуктах сгорания в 1,5-2 раза, так как максимальная температура в «ядре» горения 1350-1480 ºС;

§ Повышение уровня автоматизации за счет применения систем микропроцессорного регулирования, поставки горелок со шкафами управления и безопасности котла, возможности передачи данных по цифровым каналам связи;

§ Удобство обслуживания и эксплуатации за счет блочного исполнения горелок ( в блок входят все элементы, необходимые для подготовки и подачи топлива в зону горения, приборы автоматического регулирования процессом горения и аварийной защиты).

Специалисты компании «CIB UNIGAS» также решали проблему адаптации своих горелок к котлам российского производства [4]. Отмечалось, что топки водотрубных котлов достаточно короткие для корректной работы горелок стандартного исполнения (рис.4). Поэтому были разработаны короткофакельные горелки типа DRAGO, которые образуют широкое, короткое и равномерно распределённое по объёму топки пламя (рис. 5 и 6).

Это обусловлено применением четырёх форсунок с целью формирования геометрии факела.

На котле устанавливается одна горелка, независимо от того сколько горелок стояло ранее. Выход на максимальную мощность горелки осуществляется постепенно, чтобы предотвратить напряжение на обмуровку котлов. В электрощите устанавливается автомат горения производства «SIEMENS», на котором задаются пределы регулирования давления пара или температуры воды, если котёл работает в водогрейном режиме, а в котле устанавливается соответствующий датчик, посылающий сигнал на этот прибор. В результате горелка способна автоматически поддерживать заданные при пуско-наладочных работах настройки.

При установке горелки на отечественный котёл делается проект привязки горелки к котлу и к котельной автоматике. Работа горелки, имеющей свой вентилятор, должна быть скоординирована с работой дымососа. Применение горелок согласовано на большинстве котлов российских производителей.

Рис. 4. Схема установки горелки стандартного исполнения на котле ДКВР

Рис. 5. Схема установки короткофакельной горелки типа DRAGO
на котле ДКВР

Рис. 6. Установка горелки типа DRAGO на котле ДКВР-10

ООО «Энергодевелопмент» (г. Реутов Московской области) совместно с итальянской фирмой «Industrial Burnes Solutions» реализовала пилотный проект по переводу котла ДКВР-20-13 с мазута на газовое топливо [ 5 ]. Две горелки ГМГ были заменены горелками IBSR 6M с изменяемой геометрией факела и горелочной автоматикой фирмы «Siemens» (Германия).

При проведении работ выполнен ряд требований заказчика, в том числе сохранение двухгорелочной компоновки фронта котла. Фронтовой экран также не переделывался. Отметим здесь, что проект переоснащения отечественных водотрубных котлов горелками IBS предусматривает и такой вариант – с компоновкой одной горелкой и переделкой фронта котла.

В результате:

– КПД котла увеличился до 93 %;

– Содержание оксида углерода в продуктах сгорания снизилось до 3 ppm;

– Содержание оксидов азота снизилось до 63 ppm (при номинальной нагрузке);

– Уровень автоматизации работы котла был повышен до максимально возможного;

– Эксплуатационные расходы уменьшились приблизительно в 2,5 раза;

– Срок окупаемости проекта 1,5 – 2 года.

ООО «норд Крафт» (г. Санкт-Петербург) был выполнен проект реконструкции двух котлов ДЕ-16-14ГМ в котельной спиртзавода (г.Буинск, Татарстан) [6]. Вместо грелок ГМ-10 были установленны горелки BGEC 1000 ирмы «Ray International» (Германия) в комплекте с автоматикой АСУ ТП «Nordvision», собственной разработки проектировщика. Управление агрегатами котла выведено в диспетчерскую котельной.

Реконструкция позволила:

– Реализовать программу полностью автоматической работы котла, в том числе режима пуска котла из холодного состояния до рабочих параметров и автоматический переход с основного топлива (газ) на резервное (печное топливо);

– Работу горелок в диапазоне регулирования 1:10;

– Обеспечить экономию средств заказчика за счет сокращения энергопотребления и уменьшения обслуживающего персонала.

ООО «Норд Крафт» имеет большой опыт по модернизации газооборудования котлов ДКВР, ДЕ, ПТВМ, КВГМ как по отдельным проектам, так и в составе полной реконструкции котельной.

Библиографический список литературы:

1. Прохоров С.Г. Модернизация водогрейных и паровых котлов малой мощности / С.Г. Прохоров. – Пенза: ПГУАС, 2015. – 120 с.

2. Рекламные материалы компании «Weishaupt».

3. Ионин А.А. Газоснабжение: учебник / А.А. Ионин, В.А. Жила, В.В. Артихович, М.Г. Пшоник. – М.: Изд-во АСВ, 2011. – 472 с.

4. Рекламные материалы компании «CIB UNIGAS».

5. Рекламные материалы ООО «Энергодевелопмент».

6. Рекламные материалы ООО «Норд Крафт».