На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

О развитии котлостроения для промышленных и отопительных котельных малой мощности
  Журнальчик "Анонсы теплоснабжения", № 01 (05), январь 2001, 
С.А. Цейтлин, генеральный директор АОЗТ «40 2-ой трест»
«Для развития новейшей гипотезы нет ничего вреднее,
чем выход за границы ее применимости» М.Планк (1858-1947 гг. - германский физик, создатель квантовой теории, лауреат Нобелевской премии)
ТЭС высочайшего и сверхкритического давления пара укомплектованы, в отличие от малой энергетики, котлоагрегатами лишь российского производства. Опосля перехода большой энергетики на современные технологии (с 01.01.73 - на цельносварные мембранные экраны), котлоагрегаты по своим конструктивным решениям не только лишь стали соответствовать мировому уровню, да и в ряде решений приметно превосходить их, что подкреплено целым рядом авторских свидетельств на изобретения.
В малой же энергетике все нужно начинать фактически с нуля, ибо на нынешний день как не было, так и нет современных, отвечающих уровню развития ХХI века, паровых и водогрейных котлов малой мощности, российского и забугорного производства. Забугорные поставки котлов составляют в основном жаротрубные котлы, которые значительно уступают водотрубным котлам по вложенным в их техническим решениям и технико-экономическим показателям, но превосходят крайние по наружному дизайну и качеству комплектующего оборудования (автоматики, арматуры и т.д.).
Чувствуется отсутствие высококачественных агрегатированных российских короткофакельных горелок от 0,1 до 10,0 МВт, а приобретаемые по ввозу забугорные горелки, рассчитанные для установки лишь в жаротрубные котлы при большой длине факела, оказались неприемлемы к водотрубным котлам с относительно недлинной топкой. Укорочение длины факела быть может осуществлено в пределах лишь до 20% с значимым удорожанием горелки.
Наличие даже дорогих привезенных из других стран длиннофакельных газомазутных горелок вынуждает конструкторов проектировать котлы под горелку, а не напротив, компоновка котла при всем этом выходит неоптимальной, что не постоянно дозволяет выдерживать советы норм.
Количество котельных в Русской Федерации и в странах СНГ, оснащенных вышеперечисленным оборудованием, исчисляется тыщами и в их сжигается горючее, не нашедшее собственного внедрения в большой энергетике, что накладывает на малые котлы ряд специфичных требований, усложняющих их конструкцию. К таковым видам горючего могут быть отнесены: торф кусковой, торф фрезерный, древесное горючее (отходы леспромхозов - щепа, опилки, древесностружечная пыль) и т.д.
Разглядим, как развивалось котлостроение за рубежом и у нас в стране
В 60-е годы в США получили распространение транспортабельные вертикально-водотрубные паровые котлы низкого давления паропроизводительностью от 3,0 до 27,0 т/ч, сделанные известными котлостроительными фирмами США, таковыми как«Combustion Engineering», «Babcok Wilсoks», являющимися на сей день основными поставщиками котлов большой мощности на термо электростанции всего мира.
Водогрейные котлы малой мощности выпускались спец и не достаточно знакомыми в мире котлостроителей фирмами 2-ух типов: чугунные секционные, таковыми как, к примеру, «Smith» и т.д., и жаротрубные, разработанные сначала ХIХ века, тогда и же получившие распространение или с одной жаровой трубой (корнвалийские), или с 2-мя жаровыми трубами (ланкаширские). Эти котлы изготавливались из низкосортной стали и использовались в качестве водогрейных с температурой воды не выше 115 °С и паровые с давлением пара до 0,07 МПа; а в качестве горючего, для жаротрубных котлов, использовалось лишь высококалорийное - газ и легкое жидкое горючее, при сжигании которого мог бы быть получен наибольший КПД.
Следует отметить, что к примеру в США, в интересующем нас спектре паропроизводительности котлов низкого давления, отыскали исключительное применение вертикально-водотрубные двухбарабанные котлы как для сжигания твердого, так и для водянистого и газообразного топлив Жаротрубные котлы (как их в США именуют «котлы с прямыми трубами») известными котлостроительными фирмами не делаются не изготавливались.
В СССР паровые котлы малой мощности выпускались с барабанами, с естественной циркуляцией, основным образом, Бийским (БиКЗ) и в малой степени Белгородским (БелКЗ) котельными заводами, так, начиная с 1951 г., на БиКЗ было скооперировано поточное создание серии котлов ДКВ (двухбарабанный котел водотрубный) паропроизводительностью от 2 до 10 т/ч, давлением от 8 до 14 ати и температурой перегретого пара до 350 °С (размер производства таковых котлов на 1.01.58 года составил порядка 2000 штук в год с следующим ростом выше 4000), поставляемых поначалу россыпью, а позже и в сборе.
В 1956 году БиКЗ приступил к выпуску ограниченного количества котлов ДКВ в смонтированном виде (в сборе - трубы совместно с барабанами), также совместно с обшивкой и облегченной обмуровкой, сразу проведя реконструкцию котлов, получивших новое наименование - как котлы ДКВр, в каких, по сопоставлению с котлами ДКВ были изменены размеры барабанов, шаг кипятильных труб и наружные габариты котла.
Не считая паровых котлов ДКВ и ДКВр огромное применение получили такие котлы, как КРШ (Курочко, Рассудов и Шафран), ВВД и ГВД (В.В.Добрина) вертикально-водотрубные, двухбарабанные с естественной циркуляцией, паропроизводительностью от 2 до 10 т/ч и рабочим давлением от 8 до 14 ати.
В качестве водогрейных котлов использовались в основном чугунные секционные, кроме маленького количества железных вертикально-водотрубных как НР-17 и НР-18, это котлы Стреля, Стребеля, НР(ч) (Н.Н.Ревокатова), «Искитим - 1 ( ТКВЗ ), «Универсал - 3», «Универсал - 4», «Энергия -3» и Ча-1.
-   маленький КПД, из-за завышенных утрат с уходящими газами;
-   завышенные утраты со шлаком(при сжигании твердого горючего)и т.д.
Котлы имели огромные габаритные размеры, владели завышенной металлоемкостью, владели малой степенью автоматизации действий горения, подачи горючего, золошлакоудаления и т.д. Иными словами, наблюдался маленький уровень развития малой энергетики, усугубляющийся по времени.
Для того чтоб разобраться в причинах такового чертовского отставания в уровне развития котлов малой мощности сейчас, нужно сделать маленький экскурс в недалекое прошедшее. Начиная с 1964 г. два ведущих котлостроительных завода СССР по производству массивных (для ТЭС) котельных агрегатов - Подольский машиностроительный завод им. С. Орджоникидзе (ЗиО) и Таганрогский котельный завод «Красноватый котельщик» (ТКЗ) с привлечением ЦКТИ и Всесоюзного теплотехнического института (ВТИ), провели большой комплекс научно-исследовательских, проектноконструкторских и технологических работ с разработкой расчетных методик и программ к ним, конструкций принципиально новейших узлов, которых ранее не было, а так же совсем новейших технических решений по изготовлению для котельных агрегатов большой мощности так именуемых цельносварных мембранных ограждающих поверхностей нагрева. По заявлению профессионалов США внедрение этих поверхностей явилось специфичной «технической революцией в котлостроении», что позволило выйти на совсем новейший и современный путь развития и перенести все работы с огромным объемом сварки экранов с монтажа в цехи заводов.
К семидесятым годам все промышленно продвинутые страны мира (США, Франция, Великобритания, Германия) перебежали на эту технологию, потому, с целью сокращения сроков внедрения таковой совершенной технологии в нашей стране, в ФРГ было куплено у компании VKW (Vereinigte Kessel Werke) по представлению ведущих котельных заводов отрасли -ЗиО, ТКЗ, БКЗ (Барнаульский котельный завод) сварочное и гибочное (панелегибы) оборудование по изготовлению мембранных экранов.
Начиная с 01.01.1972 года все массивные котельные агрегаты СССР для ТЭС выпускаются лишь в мембранном цельносварном выполнении, т.е. неувязка перехода на отменно новейший уровень развития, соответственный мировому уровню, была на сто процентов решена в течение 8 лет (до реального времени не было зафиксировано ни одной трагедии с этими поверхностями).
В малой энергетике за эти годы конфигурации произошли лишь в худшую сторону. Возрос импорт забугорных котлов, в основном жаротрубных (паровых и водогрейных), для сжигания природного газа и легкого водянистого горючего, также возрос импорт агрегатированных газожидкостных горелочных устройств с большой длиной факела (наиболее 3-х метров). Также возрос импорт шведских и финских блочных котельных, созданных для сжигания калиброванных (размером 35-40 мм) древесных отходов, со шнековой подачей. Но основное событие тех лет - это отказ единственного монополиста в СССР по производству малых паровых котлов - БиКЗ от внедрения в малую энергетику цельносварных мембранных экранов и потому от выделенной ему Правительством СССР технологической полосы БиКЗ отказался и она была передана БелКЗ.
Это быть может объяснено последующим. Выпускаемые БиКЗ котлы ДКВр по собственной конструкции не были бы адаптированы без коренной переделки для установки в их мембранных поверхностей нагрева и потому требовалось создание принципиально новейшей конструкции котла, которая могла бы заменить собою котлы ДКВр. Сразу с сиим следовало решить большой комплекс заморочек по созданию научного задела и проведения комплекса научно-исследовательских и проектноконструкторских работ по разработкам новейших конструкций котлов малой мощности.
Разумеется, решение этих заморочек оказалось не под силу для конструкторов БиКЗ и потому, они представили: что обеспечение газоплотности в виде мембранного экранирования для котлов малой мощности неперспективно и быть может обеспечено за счет выполнения плотного шага экранирования (труба к трубе с зазором меж трубами 1,5 мм), с приваркой снаружи труб металлической обшивки, что и было выполнено заводом в следующем. Были разработаны паровые котлы серии КЕ от 4-х до 25 т/ч, 14 ата, созданные для сжигания твердого горючего. Топки были обустроены забрасывателями и моноблочными цепными сетками обратного хода типа ТЛЗМ. Индивидуальностью конструкции котлов КЕ (по заявлению БиКЗ) «является наличие плотных боковых экранов в области топочной камеры и ограждающих стенок в конвективном пучке(трубы 051 х2,5 мм с шагом 52,5 мм)». В качестве изоляции употребляется шамотобетон, шириной 30 мм, наносимый на сетку, натягиваемую на экраны, поверх которой инсталлируются теплоизоляционные плиты шириной 100 мм, закрываемые железной обшивкой. Аналогично выполнена и серия паровых котлов ДЕ с газомазутными топочными устройствами также от 4-х до 25 т/ч, т.е. конструкция новейших котлов принципиально не достаточно чем различается от ранее выпускаемых котлов ДКВр с таковой же конструкцией обмуровки.
Отечественные паровые котлы малой мощности выпускались БиКЗ в достаточном количестве, а на водогрейные ощущался явный недостаток. Это разъяснялось тем, что котлы Стреля, Стребля и НРч на физическом уровне и морально устарели и их массовый выпуск был прекращен. Перевод паровых котлов ДКВ и ДКВр в водогрейный режим также не решил делему. Возникновение цельносварных автоматизированных водотрубных прямоточных котлов ЦКТИ типа КВ-ГМ от 0,63 до 7,56 МВт, выпускаемых в умеренных количествах вручную, не совершило «техно революцию в малом котлостроении».
Хотелось бы несколько слов предназначить «дилемме» жаротрубных котлов, на которые нами нередко делаются ссылки в истинной статье. Сделанные еще в ХIХ веке конструкции жаротрубных котлов, имеющие ряд существенных недочетов, до этого времени делаются и до «дефолта» 1998 года фактически лишь одна эта конструкция ввозилась в Россию из почти всех государств.
Таковая «живучесть» жаротрубных котлов быть может объяснена тем, что жаротрубные котлы стали конкурентоспособными по отношению к хоть каким иным конструкциям из-за низкой стоимости сплава (низкосортной стали), используемого при изготовлении жаротрубных котлов, из-за простоты конструкции и отработанности технологического процесса производства, также поставкой на опорной раме единым блоком со всем нужным комплектом котельновспомогательного оборудования. Опосля «дефолта» закупка привезенных из других стран котлов фактически сократилась до нуля, чем пользовались отечественные производители, наладив серийный их выпуск, но с качеством производства, которое оставляет желать лучшего.
-          завышенная взрывоопасность, вызываемая внедрением толстостенных сварных частей, находящихся под давлением, где может быть появление и развитие трещин, а в котлах в огромных цилиндрических размерах находится несколько тонн кипяточка с температурой до 115 °С и при раскрытии трещин возможен его разлив;
-    маленький коэффициент теплопередачи в поверхностях нагрева, при их продольном омывании;
-    КПД котла (брутто) при сжигании газа не добивается рекламируемых 92%, а составляет, в лучшем случае, 86 - 88% при номинальной перегрузке;
-    завышенная металлоемкость, за счет использования толстостенных частей;
-    морально устаревшая конструкция, не содействующая увеличению прогресса;
-    завышенное гидравлическое и аэродинамическое сопротивления, увеличивающиеся с ростом теплопроизводительности котла;
-    наибольший КПД быть может получен только при сжигании газа и легкого водянистого горючего.
Разработкой конструкций котлов малой мощности в РФ занимаются почти все организации, крупная часть которых не обладает познаниями предмета разработки и употребляет кустарные способы их производства. Такие разработки пущены на самотек, без какого-нибудь контроля со стороны головного института ЦКТИ.
В данной связи вызывает удивление беспринципиальная позиция ЗиО, являющегося в РФ пионером внедрения самой передовой технологии ХХ века - цельносварных мембранных экранов в котлостроении, который «передал» свое имя фирме СаБ (арендующей несколько участков цехов завода ЗиО), назвав выпускаемые данной компанией морально устаревшие жаротрубные котлы «ЗиО Саб».
Из приведенных выше материалов становится ясным, что промышленные и отопительные котельные РФ находятся сейчас в закритичном состоянии и им нужна значимая помощь.
В 1995 году ведущими специалистами-котельщиками в вопросцах гидродинамики и сепарации пара котлов низкого давления, также обладающими вопросцами проектирования и расчетов сложнонапряженного и деформированного состояния цельносварных коробок котлов (почти все решения по котлам большой мощности могли отыскать свое применение и в конструкциях малых цельносварных котлов), была предложена конструкция котлов, получивших наименование АГ-42, конструктивно обычная и необыкновенная по вложенным в нее решениям современная конструкция унифицированных безбарабанных паровых и водогрейных вертикально-водотрубных котлов, выполненная в газоплотном цельносварном выполнении с мембранными ограждающими поверхностями нагрева.
Теоретические концепции, заложенные создателями в эти конструкции, ранее нигде ими не публиковались.
Потому что отдел промышленных котлов НПО ЦКТИ вместе с БиКЗ в свое время отказались от внедрения в малую энергетику цельносварных мембранных экранов, все научно-исследовательские и проектноконструкторские работы по котлам малой мощности с таковыми экранами ими не проводились и материалы каких-то разработок по ним на сто процентов отсутствует. Потому говорить серьезно о возникновении в НПО ЦКТИ и на БиКЗ современного, нетрадиционного в собственных решениях, парового и водогрейного котла малой мощности в ближнем будущем, ждать не приходится.
На эти котлы были получены свидетельства Роспатента РФ за № 543 с ценностью от 26.10.1986 г. на «Водотрубный котел» и № 5845 с ценностью от 10.01.1997 г. «Секционный водогрейный котел». Котлы типа АГ-42 - вертикально-водотрубные, секционные, цельносварные с мембранными ограждающими поверхностями нагрева, выполненные с большими шагами труб, с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ) воды, создаваемой струйными насосами (в водогрейных котлах) в каждой из прямоугольных секций, из которых (по длине) набирается котел. Секция набирается из горизонтальных потолочных и подовых труб большего поперечника, к примеру, 076 мм, меж которыми вварены две (топочные секции) прямые вертикальные трубы 057x3,5 мм, а в конвективных пучках - также ряд прямых вертикальных труб с определенными шагами образуют фактически конвективные пучки (в паровых и водогрейных котлах все трубы поверхностей нагрева как топки, так и конвективных пучков - прямые, схожей длины).
Горизонтальные (верхние потолочные и нижние подовые) трубы поперечником до 108 мм ввариваются в нижний раздающий и верхний собирающий коллекторы. Все внешние ограждающие (как вертикальные, так и горизонтальные) трубы по периметру соединены меж собой сваркой через железные пластинки (проставки) шириной до 4 мм в цельносварную коробку, закрываемую легкой 20-50 мм изоляцией типа «URSA» и декоративной железной обшивкой шириной до 1,0 мм.
Паровые котлы выполнены без обыденных барабанов, которые изменены камерами поперечником менее 426 мм. Цельносварная коробка парового и водогрейного котла - схожи, лишь в паровом котле она устанавливается под углом в 5° к горизонту (для надежности циркуляции), а снаружи котла установлены дополнительно вертикальные сепараторы пара с уравнительной емкостью меж ними (сепараторы пара и уравнительная емкость, с подходящим запасом воды в ней, могут устанавливаться не конкретно на котле, а в любом другом, комфортном для установки месте).
Так именуемые «струйные насосы» - это обыденные трубки малого поперечника (0вн от 10 до 30 мм), куда подается обратная сетевая вода, что делает в каждой секции котла увеличенный до 3-х раз расход воды по отношению к среднему, пропорциональный тепловосприятию каждой из секций.
-    котлы состоят лишь из 1-го типоразмера прямой трубы, безгибов;
-    употребляется малое количество труб, за счет увеличенных размеров проставок;
-          малое гидравлическое сопротивление водогрейного котла, не превышающее 0,08МПа (0,8 кгс/см
-    в котле отсутствуют перегородки в коллекторах для сотворения нужной массовой скорости среды в трубах, обеспечиваемой в котлах АГ-42 струйными насосами;
-    все мембранные поверхности нагрева предполагается делать из предварительно оребренных труб, выполненных или радиочастотной приваркой, или сваркой под слоем флюса;
-    паровые котлы АГ-42, единственные в мире котлы, допускающие работу на вспениваемой воде при обыкновенной продувке до 3-5%, заместо применяемой в этих котлах 35% продувки и поболее;
-    100%-ная ремонтопригодность конвективных поверхностей нагрева, осуществляемая или методом отрезки секций от коллекторов (раздающего и собирающего) и их выема наружу, или методом глушения секций;
-          котлы АГ-42 не имеют глобальных аналогов, которые по нашему мнению могут показаться не ранее чем через 30 - 50 лет (в лучшем случае).
Беря во внимание изложенное, новизну, нестандартность технических решений, технологичность производства, также перспективу по подмене морально и на физическом уровне устаревших котлов малой мощности, нами на одном из наших заводов сантехнического оборудования было скооперировано особое конструкторское и технологическое подразделения и налажено мелко-серийное создание котлов серии АГ-42 с персональными для каждого «Заказчика» габаритами.
В 1996 году нами, фактически кустарным методом, «вручную», был сделан и пущен в эксплуатацию
безбарабанный секционный паровой котел новейшего поколения АГ-42, паропроизводительностью 500 кг/ч, давлением 0,07 МПа, с температурой пара 114 °С, работающий на природном газе с отечественной газовой горелкой завода «Старорусприбор» (мы выражаем искреннюю благодарность основному инженеру Нарвского хлебокомбината г-ну Кессельману И.Н., давшему путевку в жизнь нашему котлу). Котел и сейчас накрепко работает без капремонта с высочайшими технико-экономическими показателями.
-          безбарабанный секционный цельносварной паровой котелD=500 кг/час, давлением 0,07МПа, температурой насыщенного пара 114 °С на природном газе, горелка агрегатированная «Старорусприбор», г. Санкт-Петербург;
-          два водогрейных секционных цельносварных котла теплопроизводительностью каждый по 1,1 МВт на интинском каменном угле при ручном его забросе с температурным графиком 95-115 °С, колосники чугунные, собственного производства (племхоз «Петровское», Выборгский р-н.); - 20 водогрейных секционных цельносварных котлов теплопроизводительностью 2,5 МВт, работающих на природном газе с температурным графиком 115-70 °С, горелки агрегатированные Борисоглебского котельно-механического завода, г. Волгоград.
Беря во внимание перспективность использования котельных, сжигающих древесные отходы, нами проводится большой размер проектно-конструкторских работ по разработке оборудования котельных «под ключ» с водогрейными секционными цельносварными котлами типа АГ-42 и с цельносварными предтопками, созданными для сжигания высоковлажных, выше 60%, древесных отходов с низкой теплотворной способностью (порядка 1400-1700 ккал/кг).
Нами разработана котельная в Псковской области с 3-мя водогрейными котлами типа АГ-42 и цельносварными предтопками мощностью каждого по 1,6 МВт для сжигания высоковлажных древесных отходов (см. рис. 1).
По нашему мнению из всех видов горючего, сжигаемого в малой энергетике, более многообещающим исходя из убеждений воспроизводства (дерево для промышленной переработки «созревает» в течение 80-120 лет) и более сложным в его сжигании, являются древесные отходы.
В заключение следует отметить последующее. Существует мировоззрение, что чем меньше стоимость самого котла, тем существенней это отражается на стоимостных показателях котельной в целом (хотя стоимость котла составляет всего 10-12% от стоимости котельной). С иной стороны, чем дешевле котел, тем ниже, при
иных равных критериях, его технико-экономические характеристики. Так, ежели сравнить, к примеру, водогрейный котел при сжигании природного газа Q=4,65 МВт, где КПД
/час по сопоставлению с котлом АГ-42, у которого КПД=94,0% и Вр=538 м
газа в 0,39 руб.), то за отопительный сезон, составляющий 199 суток, годовой экономический эффект лишь за счет различия в расходах газа на один котел составит 69476 рублей в год.
Рекомендуем еще поглядеть по теме .
      
Оценка юзеров 4.00
Метки: ,
,
,
,
,
Наши филиалы: Санкт-Петербург / Новосибирск / Екатеринбург / Нижний Новгород / Самара / Омск / Москва /