Назначение водогрейного котла заключается в нагреве воды для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий.
Водогрейный котел КВ имеет топочное устройство для сжигания органического топлива и конвективные поверхности нагрева, в которых происходит движение воды, ее нагрев и охлаждение потока горычих газов выходящих из котла.
Эффективность сжигания топлива и коэффициент полезного действия котла зависит от конструкции котла и организации топочного процесса. В данной статье рассмотрим конструктивные решения и общие правила организации эффективной работы водогрейного котла КВ.
Конструкция котла, обеспечивающая его эффективную работу
Топка котла должна иметь достаточный объем для сжигания загружаемого объема топлива. Объем топочной камеры это важный расчетный параметр, определяющий колличество механического нежега топлива. Топливные частицы, выдуваемые из слоя топлива потоками воздуха, направляемого в топку котла дутьевым вентилятором, при недостаточном объеме топочной камеры неуспевают полностью сгореть и выносятся в конвективные пакеты. Так увеличиваются потери с мехнедожегом и происходит забивание конвективных пакетов липкими частицами недосгоревшего топлива.
Конвективные пакеты котла КВ производят охлаждение топочных уходящих газов и снижают их температуру. Конвективная поверхность нагрева должна быть достаточно развитой и обеспечивать снижение температуры уходящих газов не ниже так называемой точки росы (для твердых топлив в пределах 180-200 °С). Ниже температуру уходящих газов охлаждать противопоказано, потому что возможно образование конденсата, который смешиваясь с зольными отложениями, в которых содержиться сера, может привести к сернистой коррозии поверхостей нагрева и быстрому выходу котла из строя.
Гидравлическая схема котла КВ также определяет надежность и эффективность работы котла. Многоходовое движение воды по экранам и панелям котла достигается установкой заглушек и перегородок в коллекторах, их колличеством также регулируется скорость движения теплоносителя в котле. Надежность работы всех труб котла обеспечивается при скорости воды в подъемных трубах - 0,8...1,6 м/с. Правильный подбор скоростей воды дает минимальное гидравлическое сопротивление всего контура водогрейного котла, и минимизирует отложение солей, шлама и процесс накипеобразования. Гидродинамический режим работы должен исключить снижение давления и расхода воды, проходящей через водогрейное котельное оборудование, ниже допустимого. Исключено и повышение давления выше допустимого во избежание разрыва труб.
Котельно вспомогательное оборудование, его правильный подбор и полное соответствие параметров работы, также один из существенных факторов, определяющих будет ли работа котла надежна и эффективна. Так правильно огранизованный режим тяги и дутья обеспечивает минимальный механический и химический недожег топлива в котле. Правильно подобранные насосы обеспечат оптимальные скоррости теплоносителя в котле, и исключат возможность накипеобразования, перегрева поверхностей нагрева и вывода котла из работы.
Работа котла КВ. Основные правила эксплуатации
Организация тяги и дутья котельного агрегата
Тягодутьевые устройства котельной состоят из дутьевых вентиляторов, системы воздуховодов, газоходов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания (топочных газов) по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. При настройке тяги и дутья необходимо следовать указаниям руководства по эксплуатации на котел. Подбор дутьевого вентилятора осуществляет завод изготовитель котла в зависимости от конструкции котла и типа сжигаемого топлива согласно напорным и расходным характеристикам вентилятора. Подбор и установка дымососа осуществляется на основании проекта котельной по аэродинамическим характеристикам котлов и газового тракта, с учетом особенностей сжигаемого топлива и эксплуатационного режима котельной. При эксплуатации котлов с принудительной тягой следует строго следовать указаниям завода изготовителя при подборе дымососа.
Нехватка тяги в котле приводит к нестабильности топочных процессов, неполному выгоранию топлива, задымленности в котельной, снижению вырабатываемой мощности котла, к забиванию поверхностей нагрева котла золовыми и сажистыми частицами, что, в свою очередь, приводит к частым остановкам котла на чистку, а также влечет увеличение затрат на изоляционные материалы в связи с их прогоранием.
Недостаточная подача воздуха в топку котла приводит к механическому и химическому недожегу топлива, снижает КПД котла. Даже временное выключение дутьевого вентилятора в процессе его работы может привести к прогару колосниковой решетки. С другой стороны избыток воздуха, подаваемого в топку котла, приводит к увеличению коэффициента избытка воздуха, присосам холодного воздуха и как следствие увеличению потерь с уходящими газами.
Правильно настроенные тяга и дутье позволяют эксплуатировать котел на максимальном, заложенным в его конструкцию КПД и обеспечивает его надежность и долговечность работы.
Настройка тяги и дутья начинается с растопки и продолжается вплоть до вывода котла на номинальную мощность. Последующая регулировка дутья производится при каждой загрузке топлива в топку. При загрузке топлива необходимо уменьшать дутье путем закрытия шибера, и по завершению загрузки топлива открывать шибер до прежнего положения. При смене вида сжигаемого топлива необходимо вновь производить регулировку тягодутьевого режима.
При отсутствии возможности произвести пусконаладочные работы по причине отсутствия тягонапоромера и газоанализатора, возможно произвести настройку напора и тяги и вывести котел на номинальную мощность путем визуальной оценки стабильности горения. Для этого необходимо произвести подготовку к работе и растопку котла согласно руководству по эксплуатации котла. Контроль вырабатываемой мощности во время наладки определяется при помощи теплосчетчика либо при его отсутствии по показаниям термометров установленных на входе и выходе котла при установленном расходе воды через котел. Расход воды через котел возможно установить по показаниям манометров входа и выхода, расход воды через котел при котором разница показаний манометров соответствует заводскому гидравлическому сопротивлению котла - номинальный расход, так как гидравлический расчет котла производится по номинальному расходу воды.
Работа котла КВ на номинальной мощности при уравновешенной тяге и дутье обеспечивает стабильное горение и полное выгорание топлива. При положении шибера на подаче воздуха в положении для достаточной подачи воздуха для работы котла на номинальной мощности, шибер на газоходе за котлом должен находится в таком положении при котором отсутствует выбивание дыма в зал котельной, пламя в топке принимает стабильное вертикальное положение без интенсивных колебаний, отсутствует вихрь мелких искр и при легком касании (поверхностном равнении слоя) не должно происходить выбивания пламени и дыма через загрузочную дверцу в зал котельной. При правильно организованном топочном процессе пламя должно быть соломенного цвета - это свидетельствует о полном выгорании топлива.
При работе котлов на естественной тяге разряжение на выходе из топки должно составлять 20-40 Па, а подобранная и установленная дымовая труба должна создавать тягу достаточную для создания данного разряжения при работе котла на всех режимах с учетом аэродинамического сопротивления котла и газового тракта от котла до дымовой трубы. Конечное значение для создания тяги имеет её высота, диаметр влияет на пропускную способность. В настоящее время существует запатентованная модель котла КВ без дымососа, работа которого эффективна и надежна, предусмотрены механизмы упрощающие пуск котла в переходные режимы при плюсовых температурах.
Работа котла КВ при сжигании топлива низкого качества
Работа котла при использовании топлива с низкой теплотой сгорания. Неоходимо увеличить температуру ядра горения, увеличить скорость сушки и зажигания топлива и стабилизировать горение за счет снижения теплопередачи к экранным поверхностям топки котла. Для этого создается пояс зажигания: производится футеровка из огнеупорного кирпича или огнеупорного раствора экранов по периметру топки на высоту до 500 мм.
Работа котла КВ при использовании топлива с высокой гигроскопической влажностью. Необходима организация закрытого склада для хранения топлива, сушка топлива. В механизированной котельной при условии подачи топлива ленточным транспортером организация закрытой отапливаемой галереи. Также рекомендуется создание пояса зажигания.
Работа котла с топливом с мелким и крупным фракционным составом. При наличии мелочи и отсева, кусков топлива менее 30 мм, рекомендуется применять топочное устройство беспровального типа - ОУР охлаждаемая колосниковая решетка. Для снижения величины провала, при использовании колосниковой решетки, организация топочного процесса производится следующим образом. Так как колосниковые решетки являются топочными устройствами провального типа (ширина просечек колосников 15-20 мм) необходимо снизить интенсивность шурования и производить только выравнивание слоя в период растопки котла и до образования слоя топлива необходимой высоты (образование стабильной шлаковой подушки), при котором будет идти стабильное горение с минимальным провалом. Интенсивность шурования стоит увеличивать (с целью увеличения провала) только при увеличении высоты слоя выше необходимой (рекомендуемой руководством по эксплуатации) и ухудшении горения по причине недостаточной и неравномерной подачи воздуха на горение (в периоды чистки топки). При наличии крупной фракции, кусков более 100 мм примененяютя дробильные устройства - ДО-1М, ВДП-15.
Работа котла с топливом с высоким содержанием серы. Для исключения сернистой коррозии держать температуру уходящих газов выше точки росы (точки начала конденсации водяных паров).
Работа котла с топливом в высоким и низким выходом летучих. При работе на данных видах топлива основное решение это приобретерие котла с определенной конструкцией. При сжигании топлива с большим выходом летучих газов необходимо иметь большой объем топки, который позволял бы сжигать в ней газообразные горючие летучие вещества. Наоборот, при сжигании твердого топлива с малым выходом летучих газов (антрацит), возможно иметь топку меньшего объема, но с развитой площадью поверхности колосниковой решетки, так как основное сгорание топлива будет происходить в слое топлива.
Влияние накипи и сажи на работу котлов КВ
Отложение сажи на поверхностях нагрева в котле нежелательно тем, что она, обладая малой теплопроводностью, затрудняет передачу теплоты от топочных газов к стенкам котла. Это приводит к перерасходу топлива, снижению выработки котлами пара или горячей воды. Накипь, также имея малую теплопроводность, значительно уменьшает передачу теплоты от стенки котла к воде, в результате чего стенки, сильно перегреваются и в некоторых случаях разрываются, вызывая аварии котлов. Поэтому эффективная работа котла КВ возможна только при регулярной очистке котла как от накипи, так и от сажи или золы.
Работа котла КВ в случае отсутсвия водоподготовки
При отсутствии водоподготовки, можно снизить интенсивность образования накипи, увеличивая скорость движения воды по поверхностям нагрева, увеличивая расход воды через котел. Это предусматривается конструктивными характеристиками котла при проектировании, но определяющее значение имеет насосное оборудование, обеспечивающее номинальный расход воды через котел во время его эксплуатации. Соответствие расхода воды через котел его паспортным характеристикам обеспечивает отсутствие застойных зон и минимизирует отложение накипи.
Наличие грязевого фильтра и частые продувки через дренажные и воздушные штуцера также позволяет снизить интенсивность образования накипи. Взвешенный шлам, грязь и пузырьки воздуха являются концентраторами накипеобразования, так как при контакте их с поверхностью труб снижается интенсивность теплообмена и увеличивается температура стенки, а при дальнейшем их движении и освобождении занятого участка трубы приводит к интенсивному нагреву воды с возможным вскипанием.
К мероприятиям по снижению интенсивности коррозии поверхностей нагрева котлов можно отнести и предварительный подогрев воды с последующим деаэрированием (удалением воздуха). Так как при нагреве воды выделяется растворенный кислород.
Следует помнить, что все перечисленные мероприятия и способы позволяют снизить интенсивность образования накипи, но не исключают на 100%, и при высокой жесткости воды являются малодейственными. Не стоит экономить на качестве воды, так как водоподготовка позволит вам увеличить срок службы котла и тепловых сетей, сохраняя на протяжении всего срока высокий КПД и позволяя экономить топливо.
Работа разнотипных котлов в одной котельной
Зачастую основной причиной нестабильной работы котлов, даже вновь установленных, является одновременная эксплуатация котлов разных производителей, разной модификации, конструкции и мощности. Так как в данной ситуации котлы могут иметь различные требования к расходу теплоносителя, а также различное гидравлическое и аэродинамическое сопротивление. Во избежание будущих проблем, необходимо произвести качественный монтаж оборудования - установить запорную, регулировочную арматуру по воде и установить шибера на воздушном и газовом тракте для регулировки и отсечения тяги и дутья в случае отключения котла, а также произвести пусконаладочные работы. Во время пусконаладочных работ необходимо произвести настройку оборудования согласно инструкциям по эксплуатации на каждое конкретное оборудование: отрегулировать расход воды через каждый котел, отрегулировать тягу и дутье на каждом котле. Пометить положения шиберов на подаче воздуха в топку котла и на газоходе за котлом. Котельно-вспомогательное оборудование должно удовлетворять эксплуатационным требованиям котла, а при необходимости их совместной работы и группе котлов.
