Новые горелки для старых котлов

Низкий КПД, большой расход топлива, высокое содержание загрязняющих веществ в продуктах сгорания, низкий уровень автоматизации и высокая стоимость эксплуатации – таковы основные проблемы, связанные с использованием устаревшего котельного оборудования. В связи с этим в России в последние годы реализуется ряд проектов по установке современных автоматизированных горелочных устройств на котлы отечественного производства. Один из вариантов применяется ООО «Энерго Девелопмент» (г. Реутов, Московская обл.) при модернизации котельной в Ярославской области.

Метод модернизации, предложенный компанией «Энерго Девелопмент» для водотрубных котлов наиболее распространенных в нашей стране типов (ДЕ, ДКВР, КВ-ГМ, ПТВМ), основан на замене устаревших горелочных устройств отечественного производства современными короткофакельными горелками. В качестве партнера была выбрана итальянская фирма Industrial Burners Solutions (IBS), выпускающая горелочные устройства мощностью до 56 МВт.

Важными аргументами в пользу горелок IBS стали регулируемая геометрия факела, серийное производство моделей с низкими значениями оксидов азота в продуктах сгорания (исполнение Low-NOx), а также возможность комплектации дополнительным оборудованием для регулирования – частотного (вентилятор и дымосос) и по остаточному кислороду (электронносвязанное регулирование). Также предусмотрено применение системы управления работы котлоагрегатом с программируемым логическим контроллером (PLC) и группой безопасности котла.

Пилотный проект стартовал в прошлом году в Ярославской области. Объект – котельная с тремя паровыми котлами Бийского котельного завода (ДКВР-6,5-13 и ДКВР-20-13), служащая как для производственных нужд, так и для отопления жилого микрорайона. В качестве топлива использовался мазут М-100.

В течение декабря 2009 г. были завершены работы на одном из двух котлов ДКВР-20-13, в результате которых он был переведен на газообразное топливо. Два установленных на котле горелочных устройства ГМГ 5,5 были заменены двухблочными горелками IBSR 6 M единичной мощностью 9500 кВт. Длина пламени таких горелок с изменяемой геометрией факела при работе на максимальной мощности варьируется в пределах от 3,5 до 5,5 м благодаря лопаткам, установленным в воздушном тракте горелки (технология Flame Register). Применена горелочная автоматика Siemens (LFL 1.333 и LDU 11).

При проведении работ выполнен ряд требований заказчика. Одно из них – сохранение двухгорелочной компоновки фронта котла. Важно отметить, что фронтовой экран котла при этом не переделывался, в то время как многие зарубежные производители горелочного оборудования в аналогичных случаях выдвигают такое условие. (Отметим, что проект переоснащения отечественных водотрубных котлов горелками IBS предусматривает и такой вариант – с компоновкой одним горелочным устройством и переделкой фронта котла.)

Равномерное распределение тепловой нагрузки достигается благодаря синхронной работе обеих горелок котла. Для того чтобы обеспечить синхронную модуляцию горелок с минимальными затратами было принято решение установить общую газовую линию с регулирующим расход газа демпфером, связанным с воздушной заслонкой посредством тяг. Приготовление топливной смеси при этом происходит одновременно для обеих горелок. Модуляция обеспечивается сервомотором (механическая регулировка соотношения «топливо – воздух»).

Кроме того, по желанию заказчика была сохранена старая система воздуховодов с размещением вентилятора снаружи здания котельной (применены отдельностоящие пылевлагозащищенные вентиляторы в исполнении IP 55).

Все работы были выполнены в течение 2–2,5 месяцев. В результате КПД модернизированного котла увеличился до 93 % (до модернизации – 72 – 75 %). Содержание СО в продуктах сгорания снизилось со 100 до 3 ppm, NOx – со 170 до 63 ppm (при максимальной нагрузке). Уровень автоматизации работы котлоагрегата был повышен до максимально возможного. За счет повышения КПД и снижения стоимости топлива эксплуатационные расходы уменьшились приблизительно в 2,5 раза.

Следующий этап – переоснащение котла ДКВР-6,5-13 двумя горелками IBST 3 М (конец февраля 2010 г.). Ориентировочный срок окупаемости проекта – 1,5–2 года.

Актуальность проблемы, за решение которой взялись специалисты ООО «Энерго Девелопмент», не вызывает сомнений. В настоящий момент проект, аналогичный описанному, реализуется в Волгоградской области. Он предусматривает оснащение новыми горелками котлов типа ПТВМ.

Производственная программа фирмы Industrial Burners Solutions представлена несколькими линейками. В их числе – серии IBSM (номинальная мощность горелочных устройств – от 1600 до 9400 кВт), IBST (1600–19600 кВт) и IBSR (4700–26092 кВт). Горелки IBSM и IBST оснащаются вентилятором, жидкотопливным насосом и электрическим подогревателем для работы на мазуте.

Горелочные устройства предназначены для сжигания природного газа, легкого дизельного топлива вязкостью 1,2 °E на 20 °C и мазута. Вязкость последнего – менее 60 °E на 50 °C (менее 80 °E на 50 °C для мазутноводяной эмульсии и менее 300 °E на 50 °C – при подаче на горение с атомизацией паром). 

Диапазон модуляции – 1:5 для газа и 1:3 для жидкого топлива. Давление газа – 300 мбар. Шумность работы – 75–84 дБ. Класс электрозащиты в базовом исполнении – IP 40.

Содержание вредных веществ в продуктах сгорания: СО – 50 (печное топливо), 100 (мазут), 30 (природный газ) мг/м3; NOx – 200 (печное топливо), 500 (мазут), 200 (природный газ) мг/м3. Для газовых горелок в исполнении LowNOx содержание NOx в дымовых газах составляет 100 мг/м3.

Градус Энглера (градус ВУ) – внесистемная единица условной вязкости (ВУ) жидкостей. Число градусов Энглера определяется отношением времени истечения (в секундах) из вискозиметра Энглера 200 см³ испытуемой жидкости при данной температуре ко времени истечения из него же 200 см³ дистиллированной воды при 20 °C.