Топливо для котельных агрегатов

Жидкое топливо (котельный мазут)

Твердое топливо и его классификация

Газовое топливо

Экономия топлива в котельных установках

Снижение выбросов окислов серы

 

Котельные установки с паровыми и водогрейными котлами и их компоновка

Состав котельной установки

Технологическая схема производства тепла в котельной

Устройство котельных помещений

 

Вода для питания паровых и водогрейных котлов

Требования к качеству питательной воды

Подготовка воды для питания котлов

Деаэрация питательной и подпиточной воды для питания котлов

Водный режим котельных агрегатов

Коэффициент избытка воздуха

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

 

Тепловой баланс котельных агрегатов

Коэффициент полезного действия КПД котельных агрегатов

Составные части теплового баланса котельного агрегата

 

 

Экономия топлива в котельных установках.

 

Хвостовые поверхности нагрева в котельных установках

 

Развитие и рациональное устройство водяных экономайзеров и воздухоподогревателей являются эффективным способом снижения потерь тепла с уходящими газами. Дополнительные затраты, связанные с увеличением хвостовых поверхностей нагрева, окупаются в короткие сроки, поскольку экономия топлива в котельных установках составляет не менее 4—7%.

 

Хвостовые поверхности нагрева котельных установок - водяные экономайзеры и воздухоподогреватели - следует устанавливать за всеми паровыми котлами с производительностью по пару 2,5 т/ч и более при температуре газов за котлами 250 °С и выше (см. гл. 2).

 

В табл. 4-5 приведены температуры газов перед хво­стовыми поверхностями нагрева котлов ДКВР. Верхний предел температур относится к котлам с пароперегревателями.

 

Таблица 4-5. Температура газов за паровыми котлами ДКВР, °С (по данным ЦКТИ).

Производительность котлов, т/ч

Твердое топливо

Газ

Мазут

От 2,5 до 10 20 и 35

310—345

365 — 385

300—325

350—400

 

 

Примечание. Увеличение паропроизводительности котлов при работе на газе и мазуте принято для котлов с паропроизводительностью от 2,5 до10 т/ч на 50%, для котлов с паропроизводительностыо 20 и 35 т/ч на 40%.

 

 

На основании технико-экономических расчетов [Л. 4] получены оптимальные значения температурных напоров на холодной стороне водяного экономайзера D tхк и на горячей стороне воздухоподогревателя D t’гк.

При противоточной схеме водяного экономайзера питательной воды оптимальные значения D t’’хк

составляют [Л. 4]:

Для котельных с произведением годового
числа часов использования на стоимость
1 тонны условного топлива в рублях более 25 000........................................ 30—50 °С

Для котельных с величиной этого произве­дения от 25000 до 10000 ............ 50—80 °С

Оптимальные значения D tгк для воздухоподогревате­ля в зависимости от величины рассмотренного показа­теля соответственно составляют   D tгк = 35-70°С и D tгк  = 70-140 °С [Л. 4]. При указанных величинах Д/"х.к и D t’гк окупаемость затрат на реконструкцию хвостовых поверхностей нагрева не превышает нормативного срока.

В общем случае температура уходящих газов является функцией температуры питательной воды или температуры воздуха. Исходя из этого размеры поверхностей нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя выбирают экономически наиболее выгодными в зависимости от значения температуры питательной воды и воздуха.

Оптимальная температура уходящих газов за водяным экономайзером определяется по уравнению

 

                                             

tух  =  tпв + D t’’хк , °С

где tпв   температура питательной воды, °С; D t’’хк минимально допустимый температурный напор на хо­лодном конце водяного экономайзера, т. е. разность меж­ду температурой газов на выходе и воды па входе в эко­номайзер, °С.

 

В условиях эксплуатации при отклонении нагрузки котлоагрегата от номинальной температура уходящих газов может быть определена по эмпирической форму­ле [Л. 24]

            н

tух = tух + 80 * D D / Dн

 

 

 

 

Где   Dн  - номинальная     паропропроизводительность, т/ч;

D Dотклонение нагрузки от номинальной, т/ч, вводится с соответствующим знаком;

 н

tух – температура уходящих газов при нагрузке котлоагрегата Dн, °С;

tух - температура уходящих газов при нагрузке Dн + D D, °С;

 

80 – величина нагрузки котла в процентах от номинальной.

 

Оптимальная температура уходящих газов за возду­хоподогревателем определяется по уравнению

tух  = t’’в + Dtгк, °С                   (4-5)

где  t’’ - в температура воздуха на выходе из воздухопо­догревателя, °С;

Dtгк - температурный напор на горя­чем конце воздухоподогревателя, т. е. разность между температурой газов на входе и воздуха на выходе из воздухоподогревателя, °С.

 

В небольших котельных применяются, как правило, водяные экономайзеры из чугунных ребристых труб кон­струкции ВТИ. Стальные экономайзеры применяют при сжигании топлива, не вызывающего опасность коррозии. Наиболее целесообразно применение блочных водяных экономайзеров с изоляцией и обшивкой, которые ком­пактны, малогабаритны и обеспечивают хорошую плот­ность газового тракта. Применяют индивидуальные во­дяные экономайзеры для каждого котла независимо от его теплопроизводительности. Опыт эксплуатации под­твердил нецелесообразность применения обводных газо­ходов, еще нередко встречающихся в старых котельных и являющихся источниками больших протечек газа и потерь тепла.

В современных типовых проектах котельных устано­вок обводные газоходы, позволяющие выключить чугун­ные водяные экономайзеры из тока газов, не применяют. Это продиктовано требованиями повышения экономично­сти установок.

Как показало обследование, в некоторых котельных обслужи­вающий персонал «исправляет ошибки» проекта, устраивая обвод­ные газоходы у индивидуальных чугунных водяных экономайзеров. По данным ЦКТИ величина постоянной протечки газов из-за не­плотности отключающих заслонок составляет 20—40% и выше от общего расхода газов, что приводит к увеличению потерь тепла с уходящими газами на 2,2—4,4% и более.

 

К тому же «Правила устройства и безопасной экс­плуатации паровых и водогрейных котлов» не требуют обязательного устройства обводных газоходов у инди­видуальных отключаемых экономайзеров при наличии сгонных линий, позволяющих прокачивать воду через экономайзер помимо котла, что и предусматривается в со­временных типовых проектах котельных.

Экономию топлива от уменьшения температуры ухо­дящих газов можно определить из выражения

 

                      6

DB=    Q * 10         Vг Cг ( t'ух t" ух )  - q4 Vг Cг ( t'ух t" ух )

            p      бр                                          p            

         Qн  * ήк.а.                                                   Qн

(4-6)

где Q -  теплопроизводительность котлоагрегата, Г кал./ ч;

Vг — объем продуктов сгорания на 1 кг топлива для соответствующего коэффициента избытка воздуха, м3/кг или м33\

Cг — средняя теплоемкость продуктов сгора­ния, ккал/ (м3 • °С) ;

t'ух  , t" ух - температура уходящих газов соответственно до их уменьшения и после уменьшения, °С.

 

При сжигании газа или мазута   q4 Vг Cг ( t'ух — t" ух ) = 0

Количество воды, которое может быть подогрето в во­дяном экономайзере, находится из теплового баланса

 

 

Wг  = Vг рг Cг ( t'ух t" ух )

                     ( t2  - t1 ) св

 

Где Vг — средний объем продуктов сгорания, м3/ч;

 рг -средняя плотность продуктов сгорания, кг/м3

Cгсред­няя массовая теплоемкость продуктов сгорания, ккал/(кг-°С)',>

t'ух  , t" ух — температура продуктов сгора­ния на входе и выходе из экономайзера, °С;

t1 , t2 - на­чальная и конечная температуры воды, °С;

св — средняя теплоемкость воды при температурах t1 и t2,  ккал/(кг*°С) ; для температур до 100°С можно принять св= 1 ккал/ (кг -*С)..

 

Пример 4-3.Определить экономию топлива от уменьшения температуры уходящих газов со 180 до 140 °С при следующих условиях: D=10

                                                                                                                                                                                                                           р

т/ч;  i п = 66б,2   ккал/кг;  i п.в = 100°С; q4 =4%;  аух=1,8;  сг =  0,32 ккал / (кг • °С) ;  топливо — донецкий уголь марки Г;   Qн

 = 5900 ккал/кг; ήк.а.=0,78; Vг =12,31 м3/кг [Л. 63].

Экономия топлива по формуле (4-6):

DB=_ 10 000 * ( 666,2— 100 ) * 12 ,31 * 0,32 * ( 180— 140 ) — 0,04 * 12,31  *  0,32 * ( 180 - 140)   =  32 кг/ч,
                                                    5900 * 0,78                                                                                    5900

 

или в процентах

                            p     бр

        DB  = DB Qн   ήк.а * 100 =  32 * 5900 * 0,78 * 100  =  2,6%

                                   Q                             10 000 * (666,2 - 100)

 

 

 

Водяные экономайзеры применяют для нагрева как питательной воды, так и сетевой; выбор типа экономай­зера решается на основании технико-экономических рас­четов.

В табл. 4-6 приведены типы серийно изготавливаемых блочных экономайзеров питательной воды.

 

Таблица  4-6.  Экономайзеры для питательной воды

 

Тип экономайзера

Поверхность нагрева, м2

Число труб в горизонтальном ряду, шт

Число труб по вертикали, шт.

Число труб в пакетах,  

Число колонок, шт.

Длина труб, мм.

Количество обдувочных аппаратов, шт.

Примечание

ВЭ-1-16П

94,4

2

16

4+4

4+4

2

2000

2

Для   котлов

ДКВР-2,5

ВЭ-П-16П

141,6

3

16

4+4

4+4

2

2000

2

Для котлов

ДКВР-4

ВЭ-ХП-16П

236

5

16

4+4

4+4

2

2000

2

Для котлов

ДКВР-6,5

ВЭ-Х1И-16П

236

5

16

4+8+4

1

2000

2

То же

ВЭ-УП-16П

330,4

7

16

4+8+4

1

2000

2

Для котлов

ДКВР-10

ВЭ-1Х-16П

646

9

16

4+8+4

1

3000

4

Для котлов

ДКВР-20

ВЭ-1Х-20П

808

9

20

8+8+4

1

3000

6

То же

При установке экономайзера для подогрева сетевой воды необходимо предусматривать ее рециркуляцию для обеспечения температуры воды на входе в экономайзер по условию точки росы.

Применение комбинированных экономайзеров для по­догрева питательной и сетевой воды не рекомендуется ввиду сложности схемы.

Комбинированные хвостовые поверхности нагрева, со­стоящие из водяного экономайзера и воздухоподогрева­теля, находят применение при сжигании углей для кот­лов паропроизводительностью 20 т/ч и выше.

В существующих котельных, где еще сохранились групповые экономайзеры, целесообразно рассмотреть во­прос о замене их на индивидуальные. Выбор и расчет водяного экономайзера производится по [Л. 5].

Поверхностные водяные экономайзеры имеют ограни­чения по температуре уходящих газов. По эксплуата­ционным и экономическим соображениям нижний пре­дел температуры уходящих газов за водяным экономай­зером при сжигании газа составляет 120—130 °С. Потери тепла q2 даже при оптимальном коэффициенте избытка воздуха составляют в этом случае более 5%.

 

Эффективным средством снижения тепловых потерь с уходящими газами для котлов, работающих на газе, является установка за котлом или за хвостовыми поверх­ностями нагрева контактных водяных экономайзеров, предназначенных для подогрева воды на производствен­ные нужды.

В контактном экономайзере наибольшая доля тепла от уходящих газов к воде передается не через метал­лические стенки, как в поверхностном экономайзере, а при непосредственном контакте нагреваемой воды с дымовы­ми газами. При этом газы могут быть охлаждены до температуры порядка 30—35°С, т. е. ниже точки росы, а теплота конденсации водяных паров используется для нагрева воды. Температура нагрева воды в контактных экономайзерах, устанавливаемых после хвостовых по­верхностей нагрева, при температуре газов на входе в контактный экономайзер в пределах 120—180 °С со­ставляет 55—65 °С.

Установка контактного экономайзера особенно целе­сообразна с увеличением количества подогреваемой во­ды и со снижением ее температуры, так как при этом снижаются температура и влагосодержание уходящих газов. Контактный экономайзер малоэффективен для по­догрева питательной воды и циркуляционной воды в си­стеме теплоснабжения водяного отопления. Поэто­му главной областью применения контактных эконо­майзеров является нагрев воды для производственных нужд.

Для бытового горячего водоснабжения подогрев воды в контактном экономайзере может быть допущен только по согласованию с санитарными органами. Поте­ря тепла с уходящими газами при установке контактно­го экономайзера может быть снижена до 2%. Срок паемости первоначальных затрат обычно не превышает 1 года.

Экономия топлива при температуре исходной воды до 15—20 °С и количестве ее, в 2—3 раза превышающем паропроизводительность подключенного к экономайзеру котла, составляет:

Температура   газов   на   входе

в экономайзер, С............ 100      150     200     300

Экономия топлива, %    .. 10       12       15       20

На рис. 4-14 приведен блок контактного экономайзе­ра конструкции НИИСТ (РСН 183-70).

Экономайзер состоит из корпуса 1, представляющего собой стальную обечайку толщиной 4—6 мм к нижнему плоскому днищу которой привариваются опорная рама 2 и четыре опоры 3.


В корпусе имеются две опорные решетки 4 и 6. На нижней помещается рабочий слой насадки 5 из керамических колец 50X50X5 мм высотой

1200 мм, а на верхней — слой капле улавливающей насадки 7 из тех же колец высотой 200 мм. Кольца рабочей насадки укла­дывают послойно через загру­зочный люк; керамические кольца капле улавливающей насадки загружают через люк — взрывной клапан. Дымовые га­зы поступают в экономайзер че­рез патрубок 8 и выходят из экономайзера через патрубок 9. Холодная вода поступает в экономайзер через водорас­пределитель 10, который состо­ит из подводящей трубы и вось­ми радиально расположенных горизонтальных перфорирован­ных труб с отверстиями диа­метром 5 мм шаг отверстия — 50 мм. Отбор горячей воды про­изводится через штуцер 11. Штуцер 12 служит для продув­ки и дренажа водяного объ­ема. Корпус экономайзера со­стоит из верхней секции 13, средней 14 и нижней 15. Сек­ции сваривают между собой при изготовлении экономайзера по различным схемам расположения патрубков отводов газов и го­рячей воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4-14.  Блок контактного экономайзера ЭК-Б.

 

В табл. 4-7 приведено количество блоков контактных экономайзеров, устанавливаемых к котлам ДКВР.

Уста­новка контактных водяных экономайзеров может быть осуществлена только для котлов, постоянно работающих на газообразном топливе (т.к. топливные газы с высоким содержанием серы разрушат всё).

Таблица 4-7

Количество блоков контактных водяных экономайзеров, устанавливаемых к котлам ДКВР (по РСН 183-70)

 

Тип экономай-

зера

Тепло производительность, Г 'кал /ч

Количество нагре-

ваемой воды, т/ ч

Тип котла

ДКВР-2,5

 

ДКВР-4

ДКВР-6,5

 

ДКВР-10

ДКВР-20

 

ЭК-Б-1

До 0,3

5—10

1

2

3

 

 

ЭК-Б-2

До 1,2

20—40

1

1

2

Примечание. Количество блоков учитывает возможность   работы котла при нагрузке 150% номинальной.

 

 

 

4-9. оценка эффективности мероприятий для повышения экономичности котловых агрегатов.

 

Методы повышениея экономичности котлоагрегатов отличаются большим разнообразием, и правильная оценка эффективности выбранного метода применительно к конкретным условиям имеет большое значение. В табл. 4-8 приведены ориентировочные данные для предварительной оценки эффективности ряда мероприятий по повышению экономичности котлоагрегатов.

 

Таблица 4-8.

Ориентировочные данные об эффективности мероприятий по повышению экономичности котлоагрегатов.

 

Наименование мероприятий

Экономия топлива, %

Перерасход топлива, %

Снижение присосов воздуха по газовому тракту на 0,1 ...

0,5

-

Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке на 0,1...

-

0,7

Увеличение температуры питательной воды на входе в барабан котла на 10 ºС, р=13 кгс/см2 и ήк.а=0,8

2,0

-

Увеличение температуры питательной воды на входе в водяной экономайзер 10 ºС, р=13 кгс/см2 и ήк.а=0,8

-

0,23 – 0,24

Подогрев питательной воды в водяном экономайзере на 6 ºС

1,0

-

Уменьшение температуры уходящих газов на 10 С:

Для сухих топлив

Для влажных топлив

 

 

0,6

0,7

 

 

-

-

Установка водяного поверхностного экономайзера

 

4-7

 

-

Установка контактного водяного экономайзера при температуре газов на входе в экономайзер:

200 ºС

150 ºС

 

 

 

15,0

12,0

 

 

 

-

-

Применение вакуумного деаэратора для котельных на газообразном топливе

1-1,5

-

Отклонение содержания СО2 в дымовых газах от оптимальной величины на 1%

 

 

-

 

 

0,6

Снижение горючих веществ в уносе дымовыми газами на 1%

 

0,3 – 0,7

 

-

Возврат уноса в топку

2-3

-

Применение острого дутья

2,1 – 2,7

-

Отклонение нагрузки котла в сторону уменьшения от номинальной на 10% изменяет потерю в окр. Среду (для котла D=10т/ч)

 

 

 

 

-

 

 

 

 

0,2

Отклонение нагрузки котла в сторону увеличения от номинальной на 10%  увеличивает потерю тепла с уходящими газами

 

 

 

 

-

 

 

 

 

0,5 – 0,6

Отложение накипи на внутренних поверхностях нагрева  1 мм

 

 

-

 

 

2

Расход пара на распыление мазута в форсунках

 

-

 

2 - 4

Невозвращение конденсата 1 т

 

0,02 т условного топлива

Наличие неизолированного паропровода с давлением пара 5 кгс/см2

 

 

-

 

 

0,4 кг/ч условного топлива

Парение через отверстие 1мм при Р=7 кгс/см2

 

-

 

3,6 кг/час условного топлива

Забор теплого воздуха из верхней зоны котельного зала на каждые 10 000 м3

 

 

0,013 т условного топлива

 

 

-

Уменьшение размера продувки (при отсутствии использования тепла продувочной воды)

 

 

0,3

 

 

-

Установка обдувочного устройства для очистки наружных поверхностей нагрева

 

 

2-3

 

 

-

Работа котлоагрегата в режиме пониженного давления (с 13 до 5 кгс/см2)

 

-

 

6

Автоматизация процессов горения и питания котлов

 

1 - 4

 

-

Наладка котлоагрегата по контрольно-измерительным устройствам, не менее

 

 

3 - 5

 

 

-

 

Переведите % и тонны условного топлива в деньги и вы всё поймете!

Используемая литература: Е.Г.Волковыский, А.Г.Шустер «Энергия». Москва 1973 год.

 

 

                    

 

 



 

 
Hosted by uCoz