Котел КВ-ГМ-30 входит в серию стальных водогрейных котлов тепло-производительностью 10, 20 и 30 Гкал/ч.
Котлы этой серии оборудованы одной горелкой типа РГМГ с ротационной форсункой и предназначены для работы на топочном мазуте и природном газе. Они представляют собой прямоточные агрегаты, подогревающие непосредственно воду тепловых сетей, и устанавливаются в районных отопительных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.
Расчетные технико-экономические показатели котла КВ-ГМ-30 на номинальной нагрузке
Рабочее давление воды в котле в кгс/см:
Температура воды в °С:.....................10-25
на входе в котел .............................70
на выходе из котла.....................................................................................................................................................150
Расход воды через котел в т/ч....................................................................................................................................................... 370
Гидравлическое сопротивление котла вкгс/см2............... 1,9
Коэффициент избытка воздуха за котлом................. 1,15
Тепло-напряжение топочного объема котла в ккал/м3-ч ........................................... 438 ООО
Диапазон регулирования в %.......................... 20 — 100
Сопротивление воздушного короба котла (с горелкой) в кгс/м2.......................................... 280
Резрежение в топке в кгс/м*................................ 2
Топливо..................................Природный газ, мазут Низшая теплота сгорания в ккал/нм3:
Природный газ
Мазут
8620
3870
185 &9, 8
9240
3680 250 87, 7
природного газа......................
мазута...............................
Расход топлива:
природного газа в им8/ч..............
мазута в кг/ч........................
Температура уходящих газов в °С . . .
КПД брутто в %..........................
Сопротивление газового тракта котла в
кгс/м2 .................................
Средние воспринятые тепловые потоки в топочной камере в ккал/м**ч ..........
Трубная система котла КВ-ГМ-30 состоит из топочного и конвективного блоков. Топочный блок включает в себя фронтовой, боковые и промежуточный экраны, поверхности которых образованы из труб 0 60X3 мм, вваренных непосредственно в камеры диаметром 219Х Х10 мм. Трубы фронтового и боковых экранов расположены в одни ряд с шагом 64 мм, а]промежуточного экрана — в два ряда с шагами 128 и 182 мм.
Конвективный блок представляет собой вертикальную шахту, передняя и задняя стены которой выполнены из труб 0 60X3 мм с шагом*64 мм, а боковые стены — из труб 0 83X3,5 мм с шагом 128 мм. Передняя стена конвективного блока, являющаяся одновременно задней стеной топочной камеры, выполнена цельносварной и отделяет топочную камеру от конвективной поверхности нагрева. Трубы в нижней части стены разведены в четырехрядный фестон с шагами 256 н 180 мм. Трубы боковых стен конвективного блока являются коллекторами для ширм из труб 0 28X3 мм. Ширмы размещены таким образом, что трубы образуют шахматный пучок с шагами 64 н 40 мм. Все трубы, образующие переднюю, заднюю н боковые стены, вварены в камеры 0 219X10 мм. Ограждающие поверхности топочного н конвективного блоков образуют топочную камеру шириной 2,8|м, длиной 7,7 м н высотой 3,4 м. Часть пространства топки отделена промежуточным экраном н является камерой догорания.
Трубная система котла может поставляться объемными транспортабельными блоками или отдельными панелями. Масса топочного блока составляет 8660 кг, а конвективного — 18 395 кг. Несущего каркаса котел не имеет. Вся нагрузка передается на нижние продольные камеры, имеющее опоры. Неподвижными являются опоры, расположенные на стыке топочного н конвективного блоков.
Обмуровка котла выполнена облегченной с креплением на шпильках, приваренных непосредственно к экранным трубам. Натрубная обмуровка состоит из' трех слоев теплоизоляционных материалов; огнеупорного шамотобетона, армированного металлической сеткой, минеральной ваты в виде матрацев в металлической сетке н уплотнительной газонепроницаемой обмазки, обеспечивающей гидроизоляцию поверхности котла. Общая толщина обмуровки 110м.
В воздушном коробе котла установлена одна горелка типа РГМГ-30 с ротационной форсункой; Эта горелка предназначена для раздельного сжигания топочного мазута н природного газа. Первичный воздух к ротационной форсунке подается отдельным вентилятором типа ЗОЦС-85, работающим с подпором от котельного вентилятора. При остановке котла или переходе на .сжигание природного газа ротационная форсунка выдвигается из корпуса горелки, а взамен ее устанавливается специальная заглушка.
Для очистки конвективной поверхности котла используется дробе-очистительная установка. Дробь диаметром 5—7 мм поступает из дробе-уловителя по дробевой течке н вводится над конвективным пучком. Сбивая отложення на трубках, дробь поступает в бункер конвективной шахты вместе с измельченной золой, откуда попадает в сепаратор. Отвеянная от золы дробь стекает из сепаратора в приемный патрубок инжектора н возвращается сжатым воздухом в дробеуловитель.
Для пневмотранспорта используется воздух, подаваемый от газодувки ГРМК-4, или сжатый воздух от станции. Котел оборудован двумя предохранительными газовыми клапанами, установленными в верхней неэкранированной части фронтовой стены,-тремя лазами диаметром 500 мм, один из которых расположен на боковом топочном экране, а два других — на задней стенке конвективного блока, и лючками для осмотра Топки.
Движение воды в трубной системе котла КВ-ГМ-30 организовано следующим образом. Сетевая вода подводится двумя параллельными потоками и проходит по трубам фронтового и боковых экранов. Камеры этих экранов разделены, перегородками так, чтобы обеспечить двухходовое движение воды в трубах фронтового экрана и шести-ходовое — в каждом боковом топочном экране.
Далее вода направляется одним потоком по трубам промежуточного экрана, передней стенки конвективного блока, правой секции конвективного пучка, задней стенки конвективного блока и левой секции конвективного пучка, после прохождения которого выходит из котла. Все верхние камеры имеют штуцера для отвода воздуха при заполнении трубной системы водой, а нижние — штуцера для дренирования воды из котла.
Котел с площадками и лестницами имеет длину 1)3,5 м., ширину 6 м и высоту 7,9 м. После монтажа элементов дробеочистки вертикальный габарит котла увеличивается н составляет 9,8 м вверх от нулевой отметки и 1,8 м вниз.
После опробования котла на мазуте в конструкцию горелочного устройства и амбразуры были внесены некоторые изменения, обеспечившие стабилизацию -факела на малых нагрузках и прекращение утечки масла из картера ротационной форсунки. В штуцерное соединение на входе мазута в гибкий шланг форсунки была поставлена красномедная шайба с внутренним диаметром 8 и толщиной 3 мм. Установка этой шайбы произведена с целью повышения давления мазута перед форсункой для обеспечения возможности контроля его расхода на малых (15—40%, от номинального значения) нагрузках с помощью манометра 0—4 кгс/см2, соединенного с мазутопроводом через разделитель типа РМ.
Наладка и испытания котла КВ-ГМ-30 проводились на мазуте и природном газе. Мазут по вязкости соответствовал марке М40 и имел теплоту сгорания в пределах 9250—9480 ккал/кг, .а теплота сгорания природного газа в среднем составляла 8530 ккал/м3. В результате проведенных пусконаладочных работ определены параметры растопочного режима, оптимальные значения коэффициента избытка воздуха за котлом и минимально возможные нагрузки котла.
Факел газового запальника получался достаточно мощным и устойчивым при давлении природного газа перед отсечным клапаном запально-защитного устройства не менее 0,5 кгс/см2 ц минимальном расходе вторичного воздуха через горелку, Надежное воспламенение и устойчивое горение мазута достигалось при доведении расхода топлива на горелку до значения, соответствующего 40% нагрузке котла. Температура воздуха перед горелкой при этом должна быть не менее 10°С, а температура мазута — не ниже 85—90°С. После непродолжительной (5—7 мин) работы котла на этом режиме его нагрузка может быть плавно снижена до 20% от номинальной.
На природном газе растопку, рекомендуется производить при расходе топлива, соответствующем 20% нагрузки котла. Оптимальные значения коэффициента избытка воздуха за котлом при его работе на мазуте в диапазоне нагрузок 50—100% от номинальной составили 1,12—1,15 и не превышали расчетной величины. На пониженных нагрузках значение этого параметра увеличивалось, достигая величины 1,5 при нагрузке 20%. На природном газе оптимальные значения ак в расчетном диапазоне нагрузок котла были в пределах 1,1 —1,14. Указанные значения ак приведены без учета присосов по конвективной шахте котла, относительная величина которых на нагрузках, близких к номинальной, не превышала 0,07. Минимальная нагрузка котла КВ-ГМ-30 ограничивалась устойчивостью горения топлива и составила: на мазуте — 14%, на природном газе— 13% от номинальной нагрузки.
Результаты испытаний котла на мазуте и природном газе показали, что при нагрузках, близких к номинальной, и налаженном процессе горения топлива КПД котла был не ниже проектных значений, а коэффициент избытка воздуха за котлом, сопротивление газового тракта и гидравлическое сопротивление трубной системы близки к расчетным величинам. Испытания котла на мазуте показали также, что при включении дробеочистительной установки один раз в сутки температура уходящих газов на стационарном по расходу топлива и воздуха режиме снижается на 13—16°С и устанавливается на новом уровне через 30—35 мин после начала очистки конвективной поверхности.
При выполнении обмуровки и изоляции в соответствии с инструкцией температура наружной поверхности котла во всем диапазоне нагрузок не превышала 45°С. Высокую температуру имела крышка бокового лаза (около 110°С) из-за отсутствия охлаждения, предусмотренного проектом, и поверхность нижних бункеров конвективной шахты (до 360—400°С), на которую не была нанесена изоляция со стороны газов, также заложенная в проекте.
Вибрация элементов котла после установки ребер жесткости на воздуховоде, доводки конструкции горелки и наладки процесса горения мазута и природного газа была незначительной и не превышала уровня вибрации, наблюдавшейся при вентиляции газо-воздушного тракта котла.
Визуальная оценка горения мазута в топке на нагрузках, близких к номинальной при ак—1,15, показала, что факел располагается симметрично относительно оси горелки с некоторым отклонением к правому боковому экрану и практически полностью заполняет объем топочной камеры. Хвостовая часть факела отклоняется промежуточным экраном вверх, огибает верхний коллектор и направляется в камеру догорания. Видимая часть факела не выходит за пределы камеры догорания.
После того, как котел проработал на мазуте 998 ч и на газе 295 ч, был произведен осмотр состояния поверхностей нагрева, обмуровки амбразуры и камер топочного блока. Трубы топочного блока были покрыты слоем золовых отложений светло-бурого цвета толщиной 1 —1,5 мм без следов кокса. Обмуровка амбразуры, нижних камер фронтового и боковых экранов, а также верхней камеры промежуточного экрана сохранилась в удовлетворительном состоянии. На верхних камерах боковых экранов обмуровка растрескалась и частично осыпалась. Обмуровка и изоляция наружных поверхностей котла сохранилась в удовлетворительном состоянии. Выводы
Водогрейный котел КВ-ГМ-30 с горелкой РГМГ-30 и конической расширяющейся амбразурой обладает хорошими маневренными качествами и может устойчиво работать на топочном мазуте и природном газе в диапазоне нагрузок от 20% до номинальной без пульсации горения и видимой вибрации элементов. При работе в этом диапазоне нагрузок с оптимальными избытками воздуха КПД котла составляет не менее 90%.
