МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА ПТВМ-100
ПРИ СЖИГАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

ТХ 34-70-014-85

Москва

СОСТАВЛЕНО предприятием «Уралтехэнерго» Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей «Союзтехэнерго»

ИСПОЛНИТЕЛИ Н.Ф. ОВСЯННИКОВ, В.Д. СОЛОМОНОВ

УТВЕРЖДЕНО Главным техническим управлением по эксплуатации энергосистем 17.07.85 г.

Заместитель начальника Д.Я. ШАМАРАКОВ

Типовая энергетическая характеристика котла ПТВМ-100 составлена на основании результатов испытаний и фактических показателей работы котлов, на которых не внедрялись реконструктивные мероприятия по повышению надежности и экономичности, и отражает технически достижимую экономичность котла.

Типовая энергетическая характеристика может служить основой для составления нормативных характеристик котлов ПТВМ-100 при сжигании природного газа.

Условия построения характеристики

Топливо: природный газ

G к

t вх

t х.в

33,3

МДж/м 3

7950

ккал/м 3

2140 т/ч

104 ° C

5 ° C

Поправки к (%)

на ± 10 °C t х.в

на ± 10 ° C t в х

на ± 100 т/ч G к

Основной режим Поправка к КПД брутто Тип ПТВМ-100 t х.в = 5 ° C t вх = 70 ° C G к = 1235 т/ч ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА Основной режим Тип ПТВМ-100 t вх = 70 ° C G к = 1235 т/ч ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА Пиковый режим Поправка к КПД брутто Тип ПТВМ-100 а) на отклонение температуры холодного воздуха от t х.в = 5 ° C б) на отклонение температуры воды на входе от t вх = 104 ° C в) на отклонение расхода воды через котел от G к = 2140 т/ч ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА Пиковый режим Поправка к температуре уходящих газов Тип ПТВМ-100 а) на отклонение температуры воды на входе от t вх = 104 ° C б) на отклонение расхода воды через котел от G к = 2140 т/ч в) на отклонение избытка воздуха от принятого в расчете Приложение

Значение характеристики

1. Котел ПТВМ-100:

площадь поверхности нагрева, м 2:

конвективной

2999

радиационной

184,4

водяной объем, м 3

номинальная теплопроизводительности, Гкал/ч

пределы регулирования производительности, %

25 - 100

температура воды на входе, °C:

в основном режиме

в пиковом режиме

температура воды на выходе, ° C

расход воды, т/ч:

в основном режиме

1235

в пиковом режиме

2140

гидравлическое сопротивление котла, кПа (кгс/см 2):

в основном режиме

215 (2,15)

в пиковом режиме

96 (0,96)

2. Комбинированная газомазутная горелка:

количество, шт.

0,25 (900)

3. Дутьевой вентилятор Ц9-57:

количество, шт.

производительность по газу, м 3 /с (м 3 /ч)

2,8 (10000)

давление, МПа (кгс/см 2)

15 (150)

мощность электродвигателя, кв т

частота вращения, об/мин

1460

2 . ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА ПТВМ-100

2.1 . При составлении характеристики использовались материалы испытаний, проведенных в разное время Уралтехэнерго, Южтехэнерго, МГП Союзтехэнерго, а также фактические показатели работы котлов ПТВМ-100 в 1983 - 1984 гг.

Характеристика соответствует руководящим документам и методическим указаниям по нормированию технико-экономических показателей котлов и отражает технически достижимую экономичность котла при нижеприведенных условиях, принятых за исходные.

2.2 . Исходные условия составления характеристики:

2.2.1 . Котел работает в основном режиме по четырехходовой схеме и в пиковом режиме по двухходовой схеме без предварительного подогрева воздуха.

2.2.2 . Котел работает на естественной тяге (без дымососа) на индивидуальную дымовую трубу.

2.2.3 . Топливо - природный газ. Низшая теплота сгорания МДж/м 3 (7950 ккал/м 3).

2.2.4 . Температура холодного воздуха (t х.в ) на входе в дутьевые вентиляторы 5 ° C .

2.2.5 . Температура сетевой воды (t вх ) на входе в котел:

В основном режиме 70 °C;

В пиковом режиме 104 °C.

2.2.6 . Общая площадь конвективных поверхностей нагрева равна проектной. Отглушенные змеевики отсутствуют.

Водогрейные котлы типа ПТВМ.

Рис. 7.22. Водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30- 150М) :
1 - дробеочистительное устройство; 2- конвективная шахта; 3- конвективная поверхность нагрева; 4- газомазутная горелка; 5- топочная камера; 6- поворотная камера
Котлы данного типа выпускаются средней и большой тепловой мощностью 35; 58 и 116 МВт (30; 50 и 100 Гкал/ч), работают на газообразном и жидком топли- вах. Эти котлы бывают с П-образной компоновкой и башенной конструкции. Давление воды на входе в котел составляет 2,5 МПа (25 кгс/см2). Температура воды на входе в котел в основном режиме 70 °С, в пиковом режиме 104 °С. Температура воды на выходе 150 °С.
Водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М) (рис. 7.22) - пиковый теплофикационный водогрейный газомазутный котел тепловой мощностью 35 МВт (30 Гкал/ч), имеющий П-образную компоновку, состоит из топочной камеры 5, конвективной шахты 2 и соединяющей их поворотной камеры 6.
Все стены топочной камеры котла, а также задняя стена и потолок конвективной шахты экранированы трубами 060x3 мм с шагом S = 64 мм. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами 84 x 4 мм с шагом 128 мм.


Рис. 7.23. Циркуляционная схема водогрейного котла ПТВМ-30
Конвективная поверхность 3 нагрева котла, выполненная из труб 028 х 3 мм, состоит из двух пакетов. Змеевики конвективной части собраны в ленты по шесть-семь штук, которые присоединены к вертикальным стойкам.
Котел оборудован шестью газомазутными горелками 4, установленными по три встречно на каждой боковой стенке топочной камеры. Диапазон регулирования нагрузки котлов - 30... 100% номинальной производительности. Регулирование производительности осуществляется путем изменения числа работающих горелок. Для очистки внешних поверхностей нагрева от загрязнений предусмотрено дробеочистительное устройство 1. Дробь поднимается в верхний бункер пневмотранспортом от специальной воздуходувки. Тяга в котле обеспечивается дымососом, а подача воздуха - двумя вентиляторами.
Трубная система котла опирается на рамку каркаса. Облегченная обмуровка котла общей толщиной 110 мм крепится непосредственно к экранным трубам. При работе на газе КПД котла 91 %, а при работе на мазуте - 88 %. Схема циркуляции водогрейного котла ПТВМ-30 приведена на рис. 7.23.

Водогрейные котлы ПТВМ-50 и -100 (рис. 7.24) имеют башенную компоновку и выполнены в виде прямоугольной шахты, в нижней части которой находится полностью экранированная камерная топка 3. Экранная поверхность изготовлена из труб 060 х 3 мм и состоит из двух боковых, фронтального и заднего экранов. Сверху над топкой размешается конвективная поверхность нагрева 2, выполненная в виде змеевиковых пакетов из труб 28 х 3 мм. Трубы змеевиков приварены к вертикальным коллекторам.
Топка котла ПТВМ-50 оборудована двенадцатью газомазутными горелками 4 с индивидуальными дутьевыми вентиляторами 5. Горелки расположены на боковых стенах (по шесть штук на каждой стороне) в два яруса по высоте. Котел ПТВМ-100 имеет шестнадцать газомазутных горелок с индивидуальными вентиляторами.


Рис. 7.24. Водогрейные котлы ПТВМ-50 и -100:
1 - дымовая труба; 2 - конвективные поверхности нагрева; 3 - камерная топка; 4 - газомазутная горелка; 5 - вентилятор


Рис. 7.25. Схема движения воды в котле ПТВМ-50:
а - основной режим; б - пиковый режим;
1 - подводящие и отводящие коллекторы; 2 - соединительные трубы; 3 - фронтальный экран; 4 - конвективный пучок труб; 5, 6 - левый и правый боковые экраны; 7- задний экран; 8 - коллекторы контуров; - - движение воды

Над каждым котлом устанавливают дымовую трубу 1, обеспечивающую естественную тягу. Труба 1 опирается на каркас. Котлы
устанавливаются полуоткрыто: в помещении размещаются только горелки, арматура, вентиляторы и т.д. (т.е. нижняя часть котлоагрегата), а все остальные элементы котла расположены на открытом воздухе.
Вода в котле циркулирует с помощью насосов. Расход воды зависит от режима работы котла: при работе в зимний период применяется четырехходовая схема циркуляции воды по основному режиму (рис. 7.25, а), а в летний - двухходовая по пиково¬му режиму (рис. 7.25, б).
При четырехходовой схеме циркуляции вода из теплосети подводится в один нижний коллектор и последовательно проходит через все элементы поверхности нагрева котла, преодолевая подъемы и опуски, после чего вода также через нижний коллектор отводится в тепловую сеть.
При двухходовой схеме вода поступает одновременно в два нижних коллектора и, перемещаясь по поверхности нагрева (см. рис. 7.25, б), нагревается, после чего отводится в тепловую сеть. При двухходовой схеме циркуляции через котел пропускается почти вдвое больше воды, чем при четырехходовой схеме. Это объясняется тем, что при летнем режиме работы котла нагревается большее, чем в зимний период, количество воды и она поступает в котел с более высокой температурой (110 вместо 70 °С)

Описание котлоагрегата, характеристика оборудования

Пиковый теплофикационный водогрейный котел типа ПТВМ-100 тепловой производительностью 100 Гкал/час, рабочее давление от 10 до 16 ата, предназначен для покрытия тепловых теплофикационных нагрузок ТЭЦ.

(В случае необходимости, пиковый котел может быть использован в качестве основного источника тепла)

Котел башенный, всас трубный, радиационного типа, прямоточный с принудительной циркуляцией. (циркуляционными насосами служат сетевые насосы) Тип насоса 18-СД-13.

Изменение теплопроизводительности котла осуществляется изменением количества работающих горелок, при постоянном расходе сетевой воды, в зависимости от расхода воды котел может работать по 2-х ходовой, либо по 4-х ходовой схеме.

Переключение котла с двухходовой схемы на 4-ходовую осуществляется путем установок заглушек на линиях соединяющих котел с прямой и обратной магистралями.

Описание двухходовой схемы (пиковый режим)

Пиковые теплофикационные водогрейные котлы ПТВМ-100 ТЭЦ в настоящее время работают по 2-х ходовой схеме, при этом вода по циркуляционному контуру проходит следующим образом:

Вода, подогретая в основных бойлерах турбин, по трубопроводу  600 через входную задвижку № 1640 поступает к котлу от трубопровода  600, двумя магистралями  400 вода подводится во входные камеры котла, на которых по двум трубопроводам  250 направляется в нижние коллектора боковых экранов.

Из нижних коллекторов боковых экранов по экранным трубам вода поднимается в верхний кольцевой коллектор, который посредине боковых экранов разделен глухими перегородками.

По кольцевому коллектору вода подается в коллекторы конвективной секции, проходит через них в верхние коллекторы фронтового и заднего экранов, и оттуда по экранным трубам поступает в нижние коллектора. Из нижних коллекторов по 4-м трубопроводам 250 вода поступает в выходные камеры котла, а из них 2-мя трубопроводами400, соединяющихся далее в один трубопровод600, через выходные задвижки № 1641 направляется в теплосеть.

Температура воды

а) при пиковом режиме (2-х ходовая схема) - Т­ вх = 104 0 С

Т вых = 150 0 С

б) при основном режиме (4х-ходовая схема) - Т­ вх = 70 0 С

Т вых = 150 0 С

Расход воды

а) при пиковом режиме D макс – 2140т/час, D мин – 1650 т/час;

б) при основном режиме D макс – 1235 т/час, D мин – 800т/час.

Гидравлическое сопротивление котла

а) при пиковом режиме – 0,96 ата

б) при основном режиме – 2,15 ата

При работе котла в пиковом режиме вода проходит вначале через основные бойлера турбинного цеха, где подогревается до 104 0 С и после их направляется в пиковый водогрейный котел, где догревается до более высоких температур (но не свыше 150 0 С).

При работе котла в основном режиме (4-х ходовая схема) обратная сетевая вода, минуя основные бойлера, направляется сразу в водогрейный котел, где и подогревается от температуры 70 0 С до необходимой, но не свыше 150 0 С.

При работе на газе минимальная тепловая нагрузка допускается не ниже 25 Гкал/час (в работе 4 газовые горелки).

Котел работает на естественной тяге, создаваемой дымовой трубой высотой 120 м.

Котел оборудован 16-ю газомазутными горелками и 16-ю дутьевыми вентиляторами типа «ЭВР-6».

Схема расположения горелок

1 3 5 7 9 11 13 15

2 4 6 8 10 12 14 16

Горелки: 1,2,3,4,13,14,15,16 - дистанционные;

7,8,9,10 – автоматизированные;

5,6,11,12 – растопочные;

Для каждой растопочной горелки устанавливается:

А) на мазутопровод – задвижка с электроприводом;

Б) на воздухопроводе – шибер с электрическим исполнительным механизмом, ручной шибер.

Для остальных горелок устанавливаются:

А) на мазутопроводе – задвижка с электроприводом;

Б) на газе и воздухопроводах – кран и шибер, сочлененные между собой механически с общим электроприводом.

Журавов А.А.- Генеральный директор МГП «Мостеплоэнерго»

В последние годы развитие теплоснабжения г. Москвы происходит, в основном, за счет строительства новых районных тепловых станций и реконструкции действующих РТС МГП «Мостеплоэнерго». При этом, в связи с ростом жилищного строительства и увеличения теплопотребления в городе, наиболее остро встала задача увеличения единичной тепловой мощности водогрейных котлов.

Принятая в середине 90-х годов ориентация на установку котлов КВГМ-100 не оправдала себя прежде всего из-за их низкой ремонтопригодности, большой энергоемкости и трудностей с достижением проектной мощности после их наладки.

В начале 1996 года МГП «Мостеплоэнерго» совместно с котельным заводом «Дорогобужкотломаш» разработали проект и выполнили реконструкцию водонагревательного котла ПТВМ-100 РТС «Коломенская», которая заключалась в изменении конфигурации топки, снижении на 1400 мм верхнего и нижнего яруса горелочных устройств, увеличении мощности индивидуальных вентиляторов, установке дымовой трубы высотой 69 метров, заключенной в трубный каркас. Новый котел целиком вписывался в существующую котельную ячейку котла ПТВМ-100, что позволило максимально использовать каркасные конструкции, а увеличение объема топки позволило сохранить прежние значения температурных напряжений при общем росте тепловой мощности котла на 20Гкал/час. В марте 1997 года новый котел ПТВМ-120 был принят междуведомственной комиссией для промышленного производства.

В следующем году была проведена реконструкция котлаПТВМ-50 РТС«Чертаново», которая заключалась в увеличении высоты дымовой трубы до70 метров, увеличении высоты топочной камеры, увеличении конвективной поверхности нагрева котла и монтаже новой конструкции в существующих старых котельных габаритах.

При пусконаладочных испытаниях котла ПТВМ-60 РТС «Чертаново» достигнута тепловая мощность - 63 Гкал/час (73,2 МВт/ч), т.е. прирост, как и у котла ПТВМ-120, составил -20%. Кроме отмеченного выше, внедрение новых котлов позволяет:

• существенно снизить приземные концентрации вредных выбросов в атмосферу (более высокая дымовая труба);
• снизить, в среднем, выбросыNOx на 20 мг/м 3 ;
• получить максимальный КПД при работе на газе - 93%;
• снизить, за счет реконструкции, теплонапряженность топки;
• продолжить модернизацию оборудования в условиях недостатка финансовых средств.

На 01.01.2001 года в МГП «Мостеплоэнерго» будет эксплуатироваться 32 единицы реконструированных котлов ПТВМ-120 и ПТВМ-60. Учитывая положительный опыт работы этих котлов МГП «Мостеплоэнерго» при поддержке Управления топливно-энергетического хозяйства г. Москвы, при строительстве новых РТС, ориентируется сегодня исключительно на их установку.