Широкое распространение в промышленной энергетике получили котлы ДКВР-20 паро-производительностью 20 т/ч со слоевыми топочными устройствами 1. Начиная с 1962 г. выпуск этих котлов непрерывно увеличивался, наряду с ростом использования газа и мазута в промышленной энергетике., В 1969 г. при выпуске ГОСТ 3619—69 на параметры паровых котлов был введен единый для всего ряда котлов переходной коэффициент по паро-производительности (1, 6), в связи с чем производительность 20 т/ч была заменена паро-производительностью 25 т/ч. С введением в действие этого ГОСТа ЦКТИ и БиКЗ взамен котлов ДКВР-20 со слоевыми топками разработали котел производительностью 25 т/ч.
Целью разработки явилось увеличение тепло-производительности топочного устройства и котельного агрегата, снижение удельной металлоемкости изделия. При разработке котла были учтены особенности эксплуатации котлов подобного типа и увеличена надежность работы отдельных элементов.
Слоевой котел КЕ-25-14С по своим компоновочным решениям близок к котлу ДКВР-20.
Топочная камера котла шириной 2730 мм полностью экранирована (степень экранирования Ил/Рсх « 0,8) трубами 0 51X2,5 мм. Трубы всех экранов приварены к верхним и нижним камерам 0 219 мм. Топочная камера по глубине разделена на два объемных блока. Каждый из боковых экранов (правый и левый) переднего и заднего топочных блоков в отличие от экранов котла ДКВР-20 образует самостоятельный циркуляционный контур.
Верхние камеры боковых экранов с целью увеличения сечения для прохода газов на входе в пучок расположены несимметрично относительно оси котла. Шаги труб боковых экранов — 55 мм, труб фронтового и заднего экранов — 75 мм. Трубы заднего экрана выделяют из объема топочной камеры камеру догорания. На наклонном участке труб уложен слой огнеупорного кирпича толщиной 65 мм. Объем топочной камеры — 61,67 м3. Для улучшения циркуляционных характеристик фронтового экрана на нем устанавливаются три ре-циркуляционных трубы 0 89X4 мм. Луче-воспринимающая поверхность нагрева составляет 92,10 м2.
Третьим поставочным блоком котла является блок конвективного пучка с двумя барабанами (верхним и нижним) внутренним 0 1000 мм. Длины верхнего и нижнего барабанов 7000 и 5500 мм соответственно. Толщина стенки барабана котлов с рабочим давлением 14 кгс/см2 — 13 мм, материал — сталь 16ГС; котлов с рабочим давлением 24 кгс/см2 — 20 мм, материал — сталь 20ГС.
В отличие от котла ДКВР-20 конвективный пучок котла КН-25-14С имеет ширину 2320 мм по осям крайних труб (у ДКВР-20 — 2730 мм) и в нем отсутствуют пазухи на впаде в пучок для размещения пароперегревателя, имевшиеся в пучке котла ДКВР-20. Наличие пазух при отсутствии пароперегревателя, как показал опыт эксплуатации котлов ДКВР-20, существенно ухудшало омывание конвективного пучка.
Конвективный пучок (за исключением наружных боковых рядов) набирается из тех же фасонов труб, что и пучки котлов ДКВР. Таким образом, поперечный шаг труб в пучке составляет 110 мм, а продольный — 95 мм. При этом полностью используются резервы прочности барабанов, имевшиеся в котлах ДКВР при продольном шаге труб 100 мм. Поверхность нагрева конвективного пучка равна 417,8 м2.
Первые три ряда труб на входе в пучок имеют шахматное расположение с увеличенными в два раза по сравнению с остальными рядами поперечными шагами (8Х — 220 мм) для увеличения проходного сечения на входе в пучок, частично перекрытого потолком топочной камеры. У котлов, вырабатывающих перегретый пар, за пятью первыми рядами труб пучка вместо части испарительных труб устанавливается змеевиковый пароперегреватель изтруб0 32X3 мм с камерами 0 159Х 6 мм. Средний поперечный шаг труб пароперегревателя приблизительно 70 мм, средний продольный шаг труб пароперегревателя = 75 мм.
Сепарационное устройство располагается в верхнем барабане и состоит из отбойных щитов и козырьков, осуществляющих осушение пара. Окончательная очистка пара от влаги производится горизонтальным жалюзийным сепаратором, состоящим из 17 пакетов жалюзи, расположенных на расстоянии около 300 мм от среднего уровня воды в барабане. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается размещенным над сепаратором дырчатым листом с отверстиями 0 8 мм. В качестве хвостовых поверхностей нагрева головного образца котла КЕ-25-14С использован чугунный экономайзер из ребристых труб длиной 3,0 м поверхностью нагрева 808 м2. Расчетные характеристики котла КЕ-25-14С и результаты его испытаний приводятся в табл. 1. С целью унификации компоновочных решений в типовых проектах котельных для каменных и бурых углей приняты комбинированные хвостовые поверхности нагрева, состоящие из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м2, обеспечивающего подогрев воздуха приблизительно до 145° С и установленного следом за ним по ходу газов чугунного экономайзера с поверхностью нагрева 646 м2.
Котельная установка комплектуется вентилятором ВДН-12,5 с электродвигателем А02-91-6 мощностью 55 кВт с частотой вращения 1000 об/мин и дымососом ДН-15 с электродвигателем АО-2-92-6 мощностью 75 кВт с частотой вращения 1000 об/мин. Для очистки дымовых газов применяется золоуловитель БЦ-2Х6Х7.
Для сжигания каменных и бурых углей под котлом устанавливается механическая топка ТЧ32,7/5,6, которая состоит из чешуйчатой цепной решетки обратного хода шириной 2,7 м и расстоянием между валами 5,6 м и двух пневмомеханических забрасывателей с пластинчатым питателем ЗП-600. Активная площадь зеркала горения равна 13,4 м2. Решетка приводится в движение при помощи привода ПТ-1200, обеспечивающего восемь ступеней регулирования скорости движения в пределах 2,7—17,6 м/ч.
Дутьевой короб под решеткой разделен на четыре воздушные зоны; регулирование подачи воздуха осуществляется при помощи поворотных заслонок на воздуховодах.
Котельная установка оборудована системой возврата уноса и острого дутья. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в четырех зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов по прямым трубам 0 76 мм через заднюю стенку. Трубы имеют уклон в сторону топки и введены в топочное пространство на высоте 900 мм от полотна решетки. Сопла острого дутья 0 29 мм в количестве 8 шт. расположены в задней стенке топки на высоте 1400 мм от решетки. Воздух в систему острого дутья и возврата уноса подается от высоконапорного вентилятора производительностью 2000 м3/ч и полным напором 380 кг/ма.
Испытания головного образца проводились на рядовом кузнецком угле марок 1СС и 2СС, основные химические характеристики которого приведены в табл. 1.
Максимальный размер куска превышал 100 мм, содержание кусков угля больше 50 мм составляло 8—21%, а содержание фракций 0—6 мм достигало 42—60%.
Работа головного образца исследована в диапазоне паровых нагрузок 12,3—25,6 т/ч; при этом нагрузка, давление пара и содержание Я02 в дымовых газах держится устойчиво, ручного вмешательства в процесс горения не требуется.
На всех нагрузках первая воздушная зона была прикрыта наполовину с целью уменьшения избытков воздуха, остальные зоны открыты полностью, а регулирование подачи воздуха под решетку производилось направляющим аппаратом вентилятора. Давление воздуха на острое дутье и возврат уноса составляло 315—325 мм вод. ст, а давление воздуха на пневмозаброс — около 40 мм вод. ст.
Основные теплотехнические характеристики, полученные при испытаниях, приведены на рис. 2 и в табл. 1.
В пределах исследованных нагрузок избыток воздуха в конце топки уменьшается с увеличением форсировки от 2,1 до 1,25, а за экономайзером соответственно от 2,6 до 1,6. Присос воздуха по котлоагрегату составляет в среднем 0,4. В этих условиях химический недожог отсутствует. Воздушный баланс котла КЕ-25-14С с топкой ТЧ32,7/5,6 на кузнецком угле при номинальной нагрузке представлен в табл. 2.
Необходимо отметить, что если избыток воздуха в топке соответствует расчетному значению, то присосы воздуха по газовому тракту выше проектных (0,4 вместо 0,15). В технической документации на серийное производство внесены конструктивные изменения, обеспечивающие плотность обшивки.
В результате некачественного дробления в топливе находилось значительное количество крупных кусков угля, которые не успевали выгорать. Поэтому в опытах получена довольно высокая потеря тепла со шлаком: она лежит на уровне 5% во всем диапазоне исследованных нагрузок. При условии дробления угля до размера не более 50 мм она должна уменьшиться примерно в два раза.
Потеря тепла с уносом увеличивается с повышением форсировки топки от 2 до 6%, а общая потеря тепла от механического недожога составляет при номинальной нагрузке около 11%.
Температуры газов на выходе из топки и по газоходам котло-агрегата близки к расчетным значениям. Потеря тепла с уходящими газами уменьшается с ростом нагрузки котла за счет снижения избытков воздуха и в области паровых нагрузок порядка 25 т/ч равна 8%. Потеря тепла в окружающую среду лежит на уровне 0,5—1,0%. КПД котельной установки при сжигании кузнецкого угля СС в пределах нагрузок 50—100% составляет величину 81%. При обеспечении дробления угля до максимального размера куска не выше 50 мм потеря тепла со шлаком не должна превышать 2% и соответственно КПД котлоагрегата будет достигать 84%, что соответствует расчетному значению. Сопротивление газового тракта собственно котла не превышает 20 кгс/м2, а с учетом экономайзера —75 кгс/м2.
Проверка циркуляционных характеристик котлоагрегата показала, что циркуляция достаточно надежна. Головной образец находился в эксплуатации три отопительных сезона и аварий, связанных с повреждениями труб, не зафиксировано. Тепло-химические испытания выявили, что качество пара при одноступенчатой схеме испарения находится в пределах нормативных значений при солесодержании котловой воды не выше 3000 мг/кг.
На основании выполненных испытании котел КН-25- 14С рекомендован междуведомственной комиссией к серийному производству после устранения выявленных при испытаниях недостатков Выпуск этих котлов БиКЗ начат в 1976 г. Котлы ДКВр-20-13 для сжигания угля полностью сняты с производства
В связи с этим котельные, в которых предусматривалась установка котлов ДКВр-20-13, будут комплектоваться котлами КЕ-25-14С. В старые типовые проекты котельных с котками ДКВр-20-13 внесены существенные изменения, которые отражены на рис. 3 В соответствии с этой компоновкой разработаны рекомендации по установке котлов КЕ-25-14С в котельной с котлами ДКВр-20-13; эти рекомендации рассылаются БиКЗ заинтересованным организациям.
