Топка и поверхности нагрева

Горизонтальная топочная камера окружена водоохлаждаемыми экранами. Здесь трубы получают тепло преимущественно излучением от горящего слоя и факела. Затем продукты сгорания проходят через вертикальную конвективную шахту: оставшееся тепло передаётся воде при обтекании U-образных трубных ширм.

Трубная система опирается на нижние коллекторы; отдельного несущего каркаса у этого исполнения нет. Облегчённая натрубная обмуровка закрывает поверхности нагрева и ограничивает подсос холодного воздуха в газовый тракт. Для осмотра и ремонта нужен доступ к коллекторам, лючкам и конвективному блоку.

Сжигание угля

Для типовой компоновки применяется Топка ТЛЗМ-2-1,87-3,0. Подачу топлива, движение решётки и дутьё настраивают совместно: слой должен успеть выгореть до сброса шлака. Угольную мелочь, осевшую в бункерах под конвективной шахтой, устройство возврата уноса направляет обратно в топку для дожигания.

Расчётный расход угля составляет 875 кг/ч, КПД — 81 %. Фактический расход зависит прежде всего от низшей теплоты сгорания, влажности и зольности топлива. Увеличение подачи влажного угля само по себе не гарантирует номинальные 4,65 МВт: одновременно возрастает нагрузка на решётку и газовый тракт.

Водяной контур и котельная

Для графика 70–150 °С номинальный расход воды составляет 49,5 т/ч. Снижение тепловой нагрузки выполняют регулированием горения, сохраняя допустимый расход через поверхности нагрева. При недостаточном протоке ухудшается охлаждение труб, даже если температура в общем выходном коллекторе ещё не достигла предельного значения.

Подпитку контура организуют через водоподготовительное оборудование: накипь на внутренней стенке трубы повышает температуру металла. На стороне дымовых газов нужны тяга и золоуловитель, рассчитанные на расход газов и свойства угля. Общие требования к водогрейным котлам приведены в ГОСТ 21563-2016.

Для подбора исполнения КЗ «Сибкотломаш» нужны тепловая нагрузка, анализ угля, температурный график сети и схема подключения котельной.

Устройство котла

Топочная камера расположена горизонтально. Её стенки защищены трубными экранами: движущаяся внутри них вода охлаждает металл и воспринимает тепловое излучение от слоя топлива. За топкой находится вертикальная экранированная шахта с U-образными конвективными ширмами. В этой части нагрев происходит за счёт теплообмена с проходящими дымовыми газами.

Топочный и конвективный участки образуют трубную систему с опорами на нижних коллекторах. Натрубная обмуровка крепится к элементам системы. При размещении котла необходимо оставить проходы для ремонта обмуровки, обслуживания решётки и очистки газохода; одних габаритов блока для планировки котельной недостаточно.

Топочное устройство и топливо

Типовое топочное устройство — Топка ТЛЗМ-2-1,87-4,0. По сравнению с меньшим типоразмером этой серии увеличена длина решётки: топливу требуется достаточное время для прогрева, выхода летучих и выгорания коксового остатка.

Для расчётного угля расход составляет 1420 кг/ч при КПД 82 %. Эти значения относятся к заданным характеристикам топлива. Влажный бурый уголь, более зольный уголь и уголь с высокой долей мелочи требуют разных настроек подачи и воздуха. Система возврата уноса возвращает осевшие под конвективной шахтой частицы в топку, но не заменяет подготовку топлива.

Работа в составе котельной

Водяной тракт работает с принудительным движением теплоносителя. Насос должен обеспечивать требуемые 80 т/ч с учётом сопротивления котла и внешних трубопроводов. Тепловую нагрузку регулируют количеством сжигаемого угля и подачей воздуха; уменьшать проток воды пропорционально мощности нельзя без проверки допустимого режима.

Перед котлом предусматривают подготовку подпиточной воды, а в газовом тракте — улавливание золы и тяговое оборудование. Присосы через обмуровку увеличивают объём уходящих газов и нагрузку на дымосос. Общие технические требования к водогрейным котлам устанавливает ГОСТ 21563-2016.

В заявке КЗ «Сибкотломаш» указывают марку и фракционный состав угля, расчётную нагрузку, давление и температурный график сети.

Топочный и конвективный блоки

Котёл имеет горизонтальную топку и отдельную вертикальную конвективную шахту. В топке водяные экраны воспринимают излучение горящего слоя и факела. Далее дымовые газы проходят между трубами U-образных конвективных ширм, отдавая им тепло. Разделение этих участков позволяет последовательно использовать радиационный и конвективный теплообмен.

В описанном исполнении экранные трубы имеют размер 60×3 мм, коллекторы — 219×10 мм, трубы конвективных ширм — 28×3 мм. Трубная система несёт облегченную натрубную обмуровку и опирается на нижние коллекторы. При ремонте геометрию экранов и ширм восстанавливают по чертежу установленного котла: изменение проходного сечения меняет распределение воды и газов.

Уголь, дутьё и возврат уноса

Для механического сжигания используется Топка ТЧЗМ-2-2,7-4,0 с решёткой обратного хода. Настройка забрасывателей определяет распределение угля по площади решётки, а подача воздуха — полноту его сгорания. Мелкие частицы, осевшие под конвективной шахтой, возвращаются в топку на дожигание.

Расход расчётного угля — 2160 кг/ч. На влажных бурых углях требуется отдельно рассматривать подогрев дутьевого воздуха: затраты теплоты на сушку топлива возрастают. Данная карточка описывает котёл без встроенного воздухоподогревателя; необходимость внешнего подогрева определяется характеристиками угля и проектом топки.

Гидравлика и эксплуатация

Гидравлическое сопротивление указанного исполнения — не более 0,25 МПа. Это потеря давления при проходе воды через котёл; её прибавляют к сопротивлению трубопроводов и арматуры при выборе насоса. Допустимый диапазон тепловой нагрузки составляет 30–100 %, но проток воды поддерживают в пределах режимной карты.

Для подпитки необходима водоподготовка; на газовой стороне — золоуловитель и дымосос по аэродинамическому расчёту. При росте температуры уходящих газов проверяют загрязнение ширм и состояние обмуровки. Общие требования к этому классу оборудования приведены в ГОСТ 21563-2016.

КЗ «Сибкотломаш» подбирает исполнение по тепловой нагрузке, характеристикам топлива и условиям размещения топочного и конвективного блоков.

Компоновка и теплообмен

Горизонтальная топочная камера имеет водяные экраны, воспринимающие лучистую теплоту от зоны горения. За ней расположена вертикальная конвективная шахта с U-образными ширмами. Топочные экраны и конвективные поверхности соединены коллекторами в водяной тракт с принудительным движением теплоносителя.

У этого типоразмера увеличена глубина топочной камеры и конвективной части. В описанном исполнении используются экранные трубы 60×3 мм, коллекторы 219×10 мм и конвективные трубы 28×3 мм. Опоры находятся на нижних коллекторах; обмуровка — облегчённая натрубная. Монтажная схема должна обеспечивать предусмотренное конструкцией тепловое расширение блоков.

Работа механической топки

Типовое топочное устройство — Топка ТЧЗМ-2-2,7-6,5. Уголь распределяют по решётке забрасывателями. От толщины слоя, скорости решётки и расхода воздуха зависят выгорание топлива и содержание горючих в шлаке. Устройство возврата уноса подаёт осевшую угольную мелочь из бункеров конвективной шахты обратно в топку.

Расчётный расход угля составляет 4320 кг/ч при КПД 83 %. Для хозяйства топливоподачи это означает работу с несколькими тоннами угля в час: производительность транспортёров и запас в бункере принимают по рабочему топливу, с учётом его насыпной плотности и влажности. Для влажного бурого угля отдельно решают вопрос подогрева дутьевого воздуха.

Включение в тепловую схему

Диапазон тепловой нагрузки — 30–100 %, гидравлическое сопротивление — не более 0,25 МПа. Расход 247 т/ч относится к номинальному нагреву воды на 80 °С. Снижение протока требует проверки охлаждения отдельных экранов; усреднённая температура на выходе не показывает состояние каждой трубы.

Подготовка подпиточной воды ограничивает образование внутренних отложений. Золоуловитель, дымосос и дутьевой вентилятор рассчитывают по газовому и воздушному трактам котельной. Очистка конвективных ширм поддерживает теплопередачу и уменьшает рост сопротивления дымовым газам. Нормативные требования к водогрейному оборудованию приведены в ГОСТ 21563-2016.

Для заказа в КЗ «Сибкотломаш» передают анализ угля, расчётную нагрузку, параметры сети и план котельного зала.

Поверхности нагрева

В горизонтальной топке уголь сгорает на решётке. Экранные трубы охлаждают стенки камеры и воспринимают излучение от зоны горения. Дымовые газы затем поступают в вертикальную конвективную шахту, где проходят между U-образными трубными ширмами. Вода движется внутри труб и коллекторов принудительно.

Для описанного исполнения размеры экранных труб составляют 60×3 мм, коллекторов — 219×10 мм, конвективных труб — 28×3 мм. Отдельного несущего каркаса нет: опоры связаны с нижними коллекторами трубной системы. Натрубная обмуровка ограничивает тепловые потери и подсосы воздуха. При монтаже нельзя нарушать предусмотренные опорной схемой перемещения нагревающихся блоков.

Топливный режим

Расход на номинальной нагрузке составляет 6400 кг/ч каменного или 9580 кг/ч бурого расчётного угля. Разница связана с теплотой сгорания и влажностью топлива. Она существенна для выбора топливоподачи: оборудование, достаточное для одного угля, может не обеспечить требуемую массовую подачу другого.

Механическую топку подбирают по характеристикам угля и нагрузке решётки. Устройство возврата уноса направляет мелочь из бункеров под конвективным блоком обратно в зону горения. Для топлива с большой влажностью нужно оценить подогрев воздуха; он влияет и на сушку угля, и на температурный режим колосников.

Гидравлика и обслуживание

Котёл рассчитан на регулирование тепловой нагрузки в пределах 30–100 %. Гидравлическое сопротивление водяного тракта — не более 0,25 МПа. При нагрузке ниже номинальной сохраняют проток, необходимый для охлаждения экранов; управление подачей угля и воздуха не заменяет контроль расхода воды.

Габариты компоновки — 12870×6006×10410 мм. В котельном зале дополнительно нужны зоны обслуживания решётки, коллекторов и конвективных ширм. Водоподготовка защищает трубы от внутренних отложений, золоуловитель очищает продукты сгорания. Для поддержания расчётного КПД важны чистые поверхности нагрева и исправная обмуровка. Общие требования приведены в ГОСТ 21563-2016.

КЗ «Сибкотломаш» нужны характеристики рабочего угля, расчётная нагрузка и условия подключения котла к сети.

Топка, конвективная шахта и подогрев воздуха

Горизонтальная топочная камера с водяными экранами воспринимает излучение от горящего угля. После топки продукты сгорания поступают в отдельную вертикальную конвективную шахту. Здесь тепло передаётся воде при обтекании трубных поверхностей дымовыми газами.

Следующая ступень газового тракта — трубчатый воздухоподогреватель на отдельной опорной раме. В нём теплота уходящих газов используется для нагрева дутьевого воздуха. Подогретый воздух облегчает сушку топлива и меняет условия горения в слое; его температуру выбирают с учётом угля и допустимого нагрева колосников.

Механическая топка указанного исполнения имеет цепную решётку ТЧЗ-4,98/8. Движение решётки обеспечивает прохождение топлива через зоны подготовки, горения и выгорания. Обслуживание топочного оборудования требует доступа к приводам, колосникам и участкам удаления шлака.

Расход топлива и воды

Расчётный расход кузнецкого угля составляет 8,8 т/ч, бурого — 14,9 т/ч; КПД — 85,2 %. При такой подаче производительность транспортёров, вместимость бункеров и пропускная способность золоудаления определяют работоспособность всей котельной. Для рабочего угля расход пересчитывают по его теплоте сгорания, влажности и зольности.

Объёмный расход воды составляет 625 м³/ч в основном и 1250 м³/ч в пиковом режиме. В пике перепад температур уменьшается с 80 до 40 °С, поэтому для передачи той же тепловой мощности требуется примерно вдвое больший проток. Эти расходы указаны именно в м³/ч; при расчёте массового расхода учитывают плотность воды при рабочей температуре.

Включение в котельную

Поверхности нагрева нуждаются в чистой подпиточной воде и устойчивом протоке. Водоподготовку рассчитывают по расходу подпитки и анализу исходной воды. Тяговое оборудование должно преодолевать сопротивление котла, воздухоподогревателя, золоуловителя и газоходов. Загрязнение любого из этих участков сказывается на разрежении в топке.

Параметры этой компоновки приведены в эксплуатационной документации А-25380 РЭ. Для привязки нового или ремонтного исполнения КЗ «Сибкотломаш» использует паспорт котла и проект котельной. Общие требования к водогрейным агрегатам изложены в ГОСТ 21563-2016.