Устройство и принцип работы котла КВГМ-100

Котлы серии КВГМ (расшифровка аббревиатуры – котёл водогрейный газомазутный) используется для теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий различного назначения. В качестве топлива для данной разновидности котлов могут использоваться газ и мазут.
Котлы КВГМ являются водотрубной тепловой установкой с принудительной циркуляцией, имеют широкую линейку по мощности. Наиболее распространены: КВГМ-10-150, КВГМ-20-150, КВГМ-30-150, КВГМ-50-150, КВГМ-100-150, КВГМ-140-150 КВГМ-180-150.
В зависимости от мощности данные виды водогрейных котлов предназначаются для разных тепловых станций. Например, КВГМ 20 используют на квартальных тепловых станциях, а КВГМ 100 – на районных.

Устройство котла КВГМ-100

КВГМ тепловой мощностью 100 Гкал/час изготавливается по П-образной схеме и используется в двух режимах: основном (70-1500С) и пиковом (100-1500С).

Схема Котла КВГМ-100

В камере сгорания топлива КВГМ и конвективном дымоходе расположены экраны (смотреть чертёж) из труб диаметром 60x3 мм на дистанции в 64 мм друг от друга. Конвективная поверхность котла представляет собой три пакета, которые собираются из U-образных элементов, изготовленных из трубы 28x3 мм.

Боковая же поверхность конвективного газохода закрыта трубами 83х3,5 мм на расстоянии 128 мм друг от друга. Все трубы, формирующие экран, приварены к коллекторам 273х11 мм.
На верхних коллекторах смонтированы воздушные клапана для удаления ненужного воздуха из системы при подаче воды в котел. Вверху топочной камеры устанавливаются взрывные предохранительные клапаны.
Во избежание образования накипей на внутренних поверхностях нагрева в КВГМ предусмотрена дробеочистительная установка.
Проект КВГМ предусматривает отсутствие каркаса. Нижние экранные и конвективные коллекторы части имеют жёсткую опору в виде портала.
На передней стенке котла монтируются три газомазутные горелки, каждая из которых снабжена автоматическим оборудованием.

Эти системы необходимы для выполнения следующих операций:

1. Контроль и регулирование температуры теплоносителя.
2. Регулирование подачи воздуха для поддержания горения.
3. Обеспечение безопасности при аварийных ситуациях (погасание пламени, выход из строя насосного оборудования, прекращение электроснабжения и другие).

Схема движения воды в КВГМ-100 не сложная. Вода поступает в водогрейный котёл и заполняет его в соответствии с расположением поверхностей. Она поступает в нижний фронтовой экранный коллектор. После прохождения через контур отопления нагретая вода выходит через нижний коллектор заднего экрана.

Прежде чем теплоноситель попадёт в систему отопления и сам КВГМ, необходимо провести процедуру химической очистки. Это условие обязательно как для ТЭЦ, так и для РТС и КТС. Помимо химводоочистки важны плановые промывки систем отопления и использование средств очистки котла (грязевики, шламоотделители), так как возможно попадание в них продуктов коррозии, образовавшихся в трубах за межсезонный период. Это напрямую влияет на гидравлическое сопротивление котла КВГМ, которое может за короткий период времени увеличиться на 1-2 кгс/кв.см.

Технические характеристики котлов серии КВГМ

КВГМ-100 имеют тепловую мощность 100 Гкал/час, что в показателе тепловой мощности соответствует 116 МВт. Избыточное давление воды должно составлять 2,50 Мпа, при минимальном в 1,03 Мпа.
Учитывая два режима работы данного котла разнятся температурные показатели теплоносителя. В основном режиме работы температура воды меняется от 70 oC на входе до 150 oC на выходе. При пиковом режиме работы температура воды меняется от 110 oC на входе до 150 oC на выходе.

• расход воды в основном режиме составляет 1236 тонн/час, в пиковом режиме – 2461 тонн/час;
• расход топлива следующий: газ – 12510 куб.м/час, мазут – 11540 кг/ч;
• температура исходящих газов от 138 до 180 oC (в зависимости от топлива);
• конвективная поверхность нагрева составляет 2386 кв.м., радиационная – 326 кв.м.;
• объём камеры сгорания топлива – 388 куб.м.;
• гидравлическое сопротивление в основном режиме –2,4-2,8 кгс/кв.см., в пиковом режиме – 1,2-1,4 кгс/кв.см.

КВГМ поставляется в следующих габаритных размерах: длина – 18 м, ширина – 18 м, высота – 15 м, его масса составляет 127 тонн.
Коэффициент полезного действия при работе на газе составляет около 93%, при работе на мазуте – около 91%.

Причины снижения КПД

В процессе работы котла нужно избегать следующих явлений:

• нестабильное пульсирующее горение в топке, приводящее к нарушению баланса нагрева экранной системы котла;
• остутствие резонанса давления воздуха по горелкам на КВГМ-50 и КВГМ-100;
• эжекция воздуха низкого давления в высокоскоростные потоки горелки.

Указанные недостатки работы усугубляются нарушением целостности обмуровки и ребер жесткости. Также чрезмерно нагревается конвективная зона котлов, уменьшается коэффициент полезного действия, а энергозатраты на тягу и дутьё наоборот возрастают.

Комплектация котла

КВГМ-100 оснащаются газомазутными горелками в количестве 3 штук.
Горелки на КВГМ-100 монтируются на воздушный короб, закреплённый на фронтовом экране. Ротационные горелки комплектуются вентиляторами. Воздуховоды крепятся на конструкции горелок, которые привариваются к жёстким конструкциям котла.

Вентилятор подбирается исходя из рекомендуемой производительности Q=162500 куб.м./ч. с электродвигателем n = 1000 об/мин для всех трёх горелок. Рекомендуемый дымосос для удаления отработанных газов n = 750 об/мин.
В комплектацию входят так же устройства для отбора проб теплоносителя.

Обмуровка котла КВГМ-100

Благодаря обмуровочным работам обеспечивается защита окружающей среды от воздействия дымовых газов.
Перед установкой котла КВГМ-100 производится его обмуровка. Экраны котлов, оснащённых РГМГ- 10,20,30 и ПГМГ-30, 40, обмуровываются перед установкой воздушного короба.
Перед нанесением бетонного раствора необходима проверка надежности монтажа арматуры и укрепляющей сетки.
Шамотобетон наносится следующим образом:

• 20 мм для нагревающих поверхностей с трубами диаметром 60 мм;
• 30 мм для стояков конвективного газохода диаметром 83 мм;

При обмуровке КВГМ-100 на расстоянии 50 мм от края блоков бетон не кладётся.

После достаточного, но неполного затвердевания бетона укладывается теплоизоляция, которую закрепляют привариваемой к стальной основе проволокой диаметром 5 мм.
Коллекторы, направленные в топочную камеру, покрываются шамотобетоном поверх арматуры из проволочных скоб, если это предусматривает чертёж.

Недостатки

Учитывая, что основные элементы КВГМ являются стальными, то главным недостатком выступает подверженность их коррозии. Поэтому обследования и гидравлические испытания котла необходимо проводить регулярно.

Преимущества

Основной плюс котла КВГМ-100 заключается в высокой теплопроизводительности. Стоит отметить также малошумную работу и безопасную эксплуатацию. Благодаря теплоизоляции снаружи котёл не нагревается выше 50-60С, что исключает получение ожогов работниками тепловой станции. Данная разновидность котлов весьма экономичная в расходе топливных ресурсов и практически не оказывает пагубного влияния на атмосферу своими выбросами.

Нормативная документация

Требования, обеспечивающие соблюдение техники безопасности при эксплуатации котлов КВГМ-100 регулируются «Правилами безопасности в газовом хозяйстве».