Паровые котлы – современный подход

А. Бондаренко

Современные компактные автоматические паровые котлы малой и средней мощности, которые могут работать на твердом топливе – серьезная альтернатива другим источникам тепловой энергии

Паровые котлы предназначены для обеспечения технологическим паром производственных предприятий различных отраслей: промышленных, сельскохозяйственных и предприятий пищевой промышленности. Пар используется для выработки электрической энергии, участвует в производстве конечного продукта, а так же в виде высокотемпературного теплоносителя, имеющего высокий коэффициент теплопередачи. Для каждого способа использования пара требуются разные параметры температуры, давления и степени «сухости».

Паровые котлы бывают жаротрубные, водотрубные, с барабанами и без них, а сам тип котла во многом зависит от производительности и параметров пара. Например, для выработки большого количества пара нецелесообразно использовать барабанный котел из-за большой толщины стенок, для чего расходуется много металла, что влияет на стоимость изделия и его вес. Поэтому для общепроизводственного назначения используются в основном жаротрубные котлы барабанного типа, которые вырабатывают насыщенный пар. Давление в таких котлах редко превышает 23 бар, а для производства перегретого пара (до 250°С), котел может быть оборудован пароперегревателем. Если жестких требований к качеству пара нет, т. е. пар используется для увлажнения конечного продукта, часто используют скоростные парогенераторы. Их недостаток в том, что они не могут стабильно работать на твердом топливе, потому что изготавливаются по принципу газовой колонки – имеют развитую поверхность из трубного змеевика и поэтому работа с инерционным твердым топливом затруднена, а использование газа приводит к увеличению затрат. Для производства электроэнергии требуется сухой перегретый пар высокого давления. В связи с этим изготавливаются водотрубные котлы с барабанами для сбора пара, а иногда – в гибридном исполнении: в них основная часть пара вырабатывается в водотрубной части котла (радиационная), а конвективная часть (жаротрубно-дымогарная) используется как экономайзер.

Большая часть промышленных паровых котлов, производящихся в Украине, за последние 30 лет конструктивно не изменилась (серии ДКВР, Е, БГМ и др.). В качестве топлива для таких котлов используется газ, а устаревшие технологии не позволяют уменьшить его расход, что приводит к увеличению затрат. Импортные котлы более экономичны, но у них высокая стоимость, а использование газа не снимает зависимость от дорогого топлива.

В последние годы возрастает потребность в паровых котлах, работающих на твердом топливе, – они могут быть установлены в самых отдаленных от газовых магистралей местах, а при переезде на другую площадку при смене места производства владелец такого котла относительно легко может забрать его с собой.

Современных разработок твердотопливных паровых котлов отечественного производства очень мало, в основном это те же устаревшие газовые котлы, которые оснащаются предварительными топками для использования твердого топлива. Такая модернизация не всем подходит, так как это требует дополнительных инвестиций, увеличивает размер самого котла, а в итоге потребитель получает тот же технологически устаревший котел.

Учитывая большой спрос на компактные автоматические паровые котлы малой и средней мощности (до 30 тонн пара в час), которые могут работать на твердом топливе с гранулометрическими показателями (пеллета, щепа, уголь), инженеры днепровского предприятия «Либератор» создали для рынка паровых котлов абсолютно новое изделие – паровой котел Liberator STM (рис. 1). Данные котлы отличаются своей компактностью, способностью работать на «агропеллете» (пеллеты из лузги подсолнечника), и не уступают по экологическим параметрам своим зарубежным аналогам.

Liberator-STM_Ris_1 Рис. 1. Внешний вид парового котла Liberator STM

Паровой котел Liberator STM – горизонтальный, гибридного типа. Котел состоит из водотрубной экранной топочной части и конвективной части дымогарного типа. Конвективная часть одноходового типа состоит из цилиндрического барабана, внутри которого установлен пучок дымогарных труб, закрепленных в трубной решетке. Количество труб рассчитано таким образом, чтобы осуществить эффективный теплообмен и выдержать скорость продуктов горения внутри дымогарных труб в пределах, обеспечивающих вынос золы, содержащейся в дымовых газах, без осаждения на внутренней поверхности труб. Водотрубная обрешетка топочного пространства воспринимает лучистую составляющую процесса горения и одновременно исполняет роль опорной конструкции для барабана котла. Трубы обмурованы специальным жаростойким составом, герметизирующим топочное пространство и служащим в качестве теплоизолирующего слоя. Для сбора пара на барабане установлен паровой колпак, который также служит для сепарации пара (сухопарник). «Обогреваемый» барабан с пучком конвективных труб установлен над топкой на водотрубной конструкции. В нижней части котла расположены левый и правый коллекторы водотрубных экранных поверхностей нагрева, торцы коллекторов имеют осевые патрубки с заглушками для ремонта/чистки – т. н. «срезаемые штуцера».

«Сердце» котла – механизированная топка с чугунными колосниками. Топка оснащена шамотной футеровкой и системой подвижных колосников, выполненных из специального жаропрочного и износостойкого сплава. Автоматический поджиг топлива осуществляется специальными нагревательными элементами, сквозь которые продувается воздух – воздух нагревается до высоких температур и воспламеняет топливо. Наддув первичного воздуха исключает перегрев нагревателей и их выход из строя. Такой способ розжига позволяет выполнить поджиг топлива в максимально короткое время и с минимальной стартовой порцией, что снижает уровень дыма при розжиге и обеспечивает плавное воспламенение начальной порции топлива, исключая эффект «пиролизного хлопка».

Liberator-STMТаблица. Основные технические характеристики котлов Liberator STM

Кроме того, этот способ подходит для разного топлива, включая агропеллеты из лузги подсолнечника. При работе на разных видах топлива также важно поддерживать соотношение топливо/воздух для обеспечения полного сгорания топлива. Регулирование разрежения в топке котла выполняется путём изменения частоты вращения (производительности) дымососа, управляемого частотным регулятором. Неполное сгорание топлива приводит к его коксованию и отложениям на стенках топки и дымоходов, что, в свою очередь, ведёт к снижению КПД котла и к последующей остановке для проведения мероприятий по чистке топки и дымохода. Точное поддержание соотношения топлива и воздуха, подаваемого в топку котла, производится регулятором на основе специального алгоритма, реализованного программой. Для безопасной эксплуатации котла в алгоритме работы системы управления предусмотрены предупредительная сигнализация и защита котла при выходе за допустимые пределы технологического параметра, влияющего на безопасность.

Все процессы работы котла автоматизированы (включая удаление золы и очистку жаропрочных труб), автоматизация выполнена на основе микропроцессорного устройства с программным обеспечением собственной разработки.

Отрадно, что в Украине в последнее время появляется все больше продукции, которая не уступает по качеству зарубежным аналогам, но значительно дешевле, и имеет полностью замкнутый цикл производства и обслуживания на территории Украины.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!



Оставьте комментарий

Telegram