Перегрев пара. Опции

[zeman]

Подброшу немного пищи для ума тем, кто занимается паровыми котлами. Был вчера на одном заводе, где стоят три паровых отечественных котла по 25 т/ч с пароперегревателями. Рабочее давление 2 МПа, температура пара 315°С. Все три котла работают на один коллектор, потом пар идет на потребителей, которых можно разделить по трем группам. Это паровая турбина со средним потреблением 8 т/ч, бойлера отопления и вентиляции - расход точно не узнавал, что то около 20 т/ч на максимальной нагрузке и технологические нужды - около 2 т/ч. Хотят установить паровой котел на 10 т/ч вместо одного старого котла бы была более высокая модуляция, соответственно боолее экономно расходовался газ. Летом будет работать только наш новый котел. Расход пара на турбину и технологию. Зимой будет включаться котел на 25 т/ч в базовом режиме , а "маленький" будет ловить давление пара своей более современной автоматикой.
Перехожу к вопросу. Жаротрубный котел выработывает влажный пар со степенью сухости примерно 0,9 и с необходимым давлением 2 МПа (больше - нежелательно, так как котел будет очень дорогой) , для достижения температуры пара необходим его перегрев примерно на 100 градусов. Как его осуществить? Сам имею две идеи поэтому поводу, но пока не буду их оглашать, чтобы не вести мысли других по проторенному руслу. Сегодня написал на завод-изготовитель, посмотрим, что они скажут по этому поводу. Если завяжется дискуссия конечно озвучу и свои мысли чуть позже. Ну, как говорится, веллкам.

[zeman]

Подброшу немного пищи для ума тем, кто занимается паровыми котлами. Был вчера на одном заводе, где стоят три паровых отечественных котла по 25 т/ч с пароперегревателями. Рабочее давление 2 МПа, температура пара 315°С. Все три котла работают на один коллектор, потом пар идет на потребителей, которых можно разделить по трем группам. Это паровая турбина со средним потреблением 8 т/ч, бойлера отопления и вентиляции - расход точно не узнавал, что то около 20 т/ч на максимальной нагрузке и технологические нужды - около 2 т/ч. Хотят установить паровой котел на 10 т/ч вместо одного старого котла бы была более высокая модуляция, соответственно боолее экономно расходовался газ. Летом будет работать только наш новый котел. Расход пара на турбину и технологию. Зимой будет включаться котел на 25 т/ч в базовом режиме , а "маленький" будет ловить давление пара своей более современной автоматикой.
Перехожу к вопросу. Жаротрубный котел выработывает влажный пар со степенью сухости примерно 0,9 и с необходимым давлением 2 МПа (больше - нежелательно, так как котел будет очень дорогой) , для достижения температуры пара необходим его перегрев примерно на 100 градусов. Как его осуществить? Сам имею две идеи поэтому поводу, но пока не буду их оглашать, чтобы не вести мысли других по проторенному руслу. Сегодня написал на завод-изготовитель, посмотрим, что они скажут по этому поводу. Если завяжется дискуссия конечно озвучу и свои мысли чуть позже. Ну, как говорится, веллкам.

[Машинист]

"Нужен пароперегреватель, однако" - любой чукча скажет
Либо в виде надстройки к котлу, если у производителя такие есть.
Либо в виде самостоятельного теплообменника парогазового, со своей горелкой и автоматикой.

И турбина... Средний расход 8 т/ч - а максимальный, минимальный, как меняется нагрузка по времени, с какой скоростью это происходит? Требования технологии к давлению какие ? - может быть, что турбина так будет всю схему дергать, что простоянно аварийные остановы на производстве из-за этого, или что еще хлеще - отключения котла.
Тип турбины неплохо бы знать, в параллели работает или автономно.

[zeman]

Турбина работает более менее равномерно, конечно электрическая нагрузка скачет, но не резко, завод достаточно большой. Можно говорить только о различии между дневным и ночным потреблением. Турбина работает автономно, насколько мне известно, хотя наверняка аварийное подключение быть должно. У производителя надстройки такой нет, да и какая может быть надстройка, если температуда отходящих газов после котла меньше 300 градусов, а мне нужно 315 -температура пара

[boiler]

To Zeman

Помните вопрос про паровой котел для парохода?
Так там такая же проблема.
Сейчас котел для него в процессе производства. Температура - 320 гр.С Давление - 17 бар.
Котел предназначен для производства перегретого и насыщенного пара одновременно (по техническим условиям)

[JJJJ]

В конструкцию топки можно вмешаться? Ну к примеру установить дополнительный пучок труб ПП.

[zeman]

В конструкцию котла не хотелось бы вмешиваться. Это увеличит его размеры и стоимость. Еще обязательно встанет вопрос о сертификации нового котла. На мой взгляд все таки серийные модели более предпочтительны в плане надежности. Хотя возможно, что завод предложит и такой вариант решения проблемы. Я больше думаю о выносном пароперегревателе.

[JJJJ]

А что если предподогрев за экономайзером отходящими газами (если там как Вы говорите где то около 300гр.) а далее во второй котел(газовый) на перегрев?

[zeman]

300 - это без экономайзера, с экономайзером будет меньше. По поводу экономайзера тоже тема, но пока ее не будем трогать. В любом случае пароперегреватель нужно ставить до экономайзера, а не после. И есть ли смысл городить пароперегреватель на выходе из котла, если все равно придется ставить догреватель на газу? Температурный напор на выходе из котла будет маленький, поэтому чтобы нагреть пар хотя бы до 280 градусов нужно будет большие теплопередающие поверхности, а это размеры и деньги. Если бы вопрос решался при этом, а так - все равно газовый котел то нужен. И потом, мощность экономазера упадет, так как часть тепла забирается пароперегревателем.

Сообщение отредактировал zeman - 8.2.2008, 17:48

[JJJJ]

... И есть ли смысл городить пароперегреватель на выходе из котла, если все равно придется ставить догреватель на газу? Температурный напор на выходе из котла будет маленький, поэтому чтобы нагреть пар хотя бы до 280 градусов нужно будет большие теплопередающие поверхности, а это размеры и деньги. Если бы вопрос решался при этом, а так - все равно газовый котел то нужен. И потом, мощность экономазера упадет, так как часть тепла забирается пароперегревателем.

Эксплуатационные расходы должны снизиться. Топливо нынче денег стоит, кап. вложения должны окупиться быстро.

[zeman]

Мы это тепло отберем в экономайзере, по любому. Так что увеличения экономичности не выйдет.

[JJJJ]

Сдаюсь. Больше идей нет. Может в понедельник.

[Машинист]

Есть еще предложение.
По жаротрубному котлу с х=0.9 уже решение принято?
Есть ведь агрегаты для выработки перегретого пара.

[Гость_PaulTibbbets_*]

У жаротрубного котла степень сухости будет около 0,98-0,99. Давление больше 20 атм (2 МПа) давать нельзя, это их верхний предел. По пароперегревателю - его в таких котлах размещали за жаровыми трубами перед вторым газоходом.

[zeman]

Есть ведь агрегаты для выработки перегретого пара.

Есть, то они есть, но не про нашу честь. Я вот и думаю как из этой ситуации выкрутьться.

У жаротрубного котла степень сухости будет около 0,98-0,99. Давление больше 20 атм (2 МПа) давать нельзя, это их верхний предел. По пароперегревателю - его в таких котлах размещали за жаровыми трубами перед вторым газоходом.

Вообще говорить о технических характеристиках жаротрубных котлов неправильно. Они определяются конструктивно каждым изготовителем. Почему нельзя размещать пароперегреватель за жаровыми трубами я писал в первом посте.

Сообщение отредактировал zeman - 9.2.2008, 14:47

[Гость_PaulTibbbets_*]

Вообще говорить о технических характеристиках жаротрубных котлов неправильно. Они определяются конструктивно каждым изготовителем. Почему нельзя размещать пароперегреватель за жаровыми трубами я писал в первом посте.

Да, паропроизводительность и параметры пара задаются при проектировании. Но такие величины, как максимальное давление диктуются самой конструкцией котла. Все газотрубные котлы (жаротрубные, паровозные, судовые, крановые итд) работали при давлении до 20 атм. при его дальнейшем повышении резко увеличивается вес котла. Так же и со степенью сухости. при небольшой паропроизводительности (до 3 т/ч) и большом зеркале испарения пар будет сухой. а вот при сильном бурлении воды (вертикально-водотрубные) такой сухой пар получить без сепарационных устройств невозможно.
По размещению перегревателя. Прочитал еще раз Ваш пост, но так и не понял, почему его там не поставить. Ведь именно такая компоновка была очень распостраненной. Могу выложить чертеж такого котла. кстати, а какая мощность котла по пару и давление? Мог бы сделать ориентироочный расчет.

[zeman]

Придется отвечать по пунктам:

По размещению перегревателя. Прочитал еще раз Ваш пост, но так и не понял, почему его там не поставить.

У производителя надстройки такой нет, да и какая может быть надстройка, если температуда отходящих газов после котла меньше 300 градусов, а мне нужно 315 -температура пара

а какая мощность котла по пару и давление?

Рабочее давление 2 МПа, температура пара 315°С. ... Хотят установить паровой котел на 10 т/ч вместо одного старого котла

Сообщение отредактировал zeman - 10.2.2008, 14:42

[JJJJ]

Есть еще одно решение из разряда экзотических - турбопарокомпрессионный тепловой насос. На всас - насыщенный пар, выхлоп - перегретый.

[boiler]

Хочеться добавить, что при такой температуре пара (300 гр.С) необходимо применять специльные материалы. Ведь при растопке, когда пар еще не поступает в пароперегреватель горячие газы с высокой температурой (выше 300 гр.С) уж больно сильно нагревают металл.

[Гость_PaulTibbbets_*]

Хочеться добавить, что при такой температуре пара (300 гр.С) необходимо применять специльные материалы. Ведь при растопке, когда пар еще не поступает в пароперегреватель горячие газы с высокой температурой (выше 300 гр.С) уж больно сильно нагревают металл.

Раньше делали перегреватель с обводным газоходом (отключаемым по газу. как чугунные экономайзеры), сейчас просто ставят вентиль со стороны перегретого пара и перегреватель охлаждается проходящим воздухом (а потом и паром).

[zeman]

Ведь при растопке, когда пар еще не поступает в пароперегреватель горячие газы с высокой температурой (выше 300 гр.С) уж больно сильно нагревают металл.

При растопке наверно температура отходящих газов будет ниже, так как при этом в котле находится вода с с более низкой температурой. В общем случае предпочтителен байпас для регулирования температуры перегрева пара, но не в банном случае. В моем случае температуры отходящих газов недостаточно для требуемого перегрева. Если бы позволяла, то не было бы ничего страшного, если бы температура пара стала не 315, а 320 °С. В крайнем случае можно было бы уменьшить мощность горелки.

[boiler]

Раньше делали перегреватель с обводным газоходом (отключаемым по газу. как чугунные экономайзеры), сейчас просто ставят вентиль со стороны перегретого пара и перегреватель охлаждается проходящим воздухом (а потом и паром).

В настоящее время существуют технологии, которые не требуют байпасов и других методов.
Современные материалы выдерживают высокие температуры. Поэтому пароперегреватель находиться без расхода пара, т.е. без охлаждения. 30 летний опыт доказывает надежность применяемых технологий.

Сообщение отредактировал boiler - 11.2.2008, 17:21

[zeman]

Сам имею две идеи по этому поводу, но пока не буду их оглашать, чтобы не вести мысли других по проторенному руслу.

Раз дискуссия затихла, подброшу дровишек.
Первая идея - решить проблему "в лоб", как уже предлагалось. Поставить газовый пароперегреватель на выходе пара из парового котла. Оборудование заказное, небезопасное и недешевое.
Вторая идея более мне по душе, но пока не получившее одобрение от завода-изготовителя. Поднять температуру отходящих газов после парового котла до 350 - 400°С для возможности установки пароперегревателя на хвосте газовоздушного тракта. Для этого необходимо настроить горелку на более высокую мощность (при необходимости поменять типоразмер горелки на более мощный) Все бы было замечательно, но при этом меняются температурные поля внутри топки, то есть энергонапряженность стенок. При давлении 2 МПа это чревато непредсказуемыми последствиями. Я уже не говорю про такие мелочи, как увеличение выбросов NOx и возможными другими эффектами о которых я и понятия не имею. Без гарантий производителя я конечно на такую авантюру не пойду.

[Гость_PaulTibbbets_*]

Вторая идея более мне по душе, но пока не получившее одобрение от завода-изготовителя. Поднять температуру отходящих газов после парового котла до 350 - 400°С для возможности установки пароперегревателя на хвосте газовоздушного тракта.

Но при этом на выходе будет невозможно получить температуру отходящих газов ниже температуры насыщенного пара+температурный напор. И как Вы правильно заметили, меняется весь тепловой режим работы котла. Возрастет количество испаряемой воды, и, соответственно расход пара через перегреватель. Замкнутый круг. Да и никто не ставил перегреватели на выходе из котла - мала температура газов. Так что первый путь ИМХО гораздо лучше.

[zeman]

Да, согласен - идея с увеличением мощности горелки бред полнейший. У нас ведь есть и переходные режимы, когда котел работает не на полной мощности. Сейчас вот подумал, может быть повысить температуру отходящих газов убрав турбулизаторы из жаровых труб. Вы правильно пишете про температурный напор, вот его мы и повысим.
Сейчас попробую прикрепить рисунок котла, а то может быть мы думаем про разные типы.

Прикрепленные файлы

 fb_c.jpg ( 377,53 килобайт ) Кол-во скачиваний: 71

 

[boiler]

А в чем вопрос то?
Что, уже есть котел, который завезли в котельную и его надо доработать?
На рынке есть котлы готовые выполнить такие задачи. Выбирай и ставь.
Профессионально эта задача решается установкой между вторым и третьим ходом пароперегревателя. Это делает завод изготовитель.

Сообщение отредактировал boiler - 18.2.2008, 12:36

Прикрепленные файлы

 THS_P.jpg ( 33,52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 55

 

[zeman]

Не совсем понял, "между вторым и третьим ходом" - это внутри котла ставится перегреватель или оттуда берется часть газа для нагрева наружного пароперегревателя?
P.S. Котла нет еще, пока думаю, ищу варианты.

Сообщение отредактировал zeman - 18.2.2008, 12:39

[boiler]

Чертеж можно посмотреть здесь
Если нужен котел с температурой до 300 гр.С могу помочь.

Сообщение отредактировал boiler - 18.2.2008, 13:17

[zeman]

Спасибо, Дмитрий, за предложение, но заказчик уже обращался к чехам - цена там неподъемная для него. Очевидно сказывается близость к еврозоне. Тем более, что нужна температура 320°С.
Я так понял из рисунка, что ПП встроенный, но несколько вынесен за пределы котла. Получается, что горячие газы поднимаются наверх, а охлажденные опускаются вниз только из-за разности плотностей? Как мне кажется теплообменник ПП будет из-за этого работать очень неэффективно. Хотя ответственность за его расчет понятное дело будет на заводе-изготовителе. Я бы сделал все таки выход части дымовых газов через пароперегреватель, чтобы увеличить поток через него, соответственно увеличилась бы и средняя температура нагревающей среды.

[boiler]

Котел, который изготавливают для парохода имеет температуру пара = 300 +/-20 гр.С . Пар идет на поршневую машину, и как говорят речные проектировщики, такой разброс вполне приемлем. Как я понимаю температура меняется в зависимости от мощности, развиваемая котлом.
Наверно та паровая машина не так требовательна к колебаниям температуры, как в проекте, поднятом на этом форуме.

[Гость_PaulTibbbets_*]

Посмотрел фотку и упал. Это не жаротрубный котел ! Это оборотный судовой (иногда называют адмиралтейским, но это уже мое мореманство проявляется). А я еще думал - как жаротрубник 10 т/ч даст. Жаротрубные котлы бывают ланкаширскими (с двумя жаровыми трубами) и корнваллийскими (с одной), до 3 т/ч пара, давление до 15 атм. Второй и третий газоход у них в кирпичной обмуровке котла, там же и перегреватель. А тут такого простого решения нет. Можно разместить трубки в дымогарных трубах котла (по паровозному типу), если позволяет их диаметр. Еще вариант - в огневой камере мержу 2-м и 3-м газоходом. А вообще такие котлы строились в основном на насыщенный пар.

Прикрепленные файлы

 image012.jpg ( 28,75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 85