Современные водотрубные паровые котлы зарубежного производства
Опубликовано: 29 июня 2015 г.
1143
В промышленной и коммунальной энергетике России традиционно применяются водотрубные паровые котлы серий ДКВР, ДЕ и Е. В последние годы на российском рынке все чаще стали появляться аналоги зарубежных производителей, которые привлекают заказчиков набором приятных опций с точки зрения эксплуатации котлов, а также возможностью работы на нетрадиционных видах топлива.
Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.
На российском рынке теплоэнергетического оборудования водотрубные паровые котлы зарубежного производства сталкиваются с некоторыми затруднениями, во многом – из-за советского наследия в виде десятков тысяч паровых и водогрейных котельных, преимущественно на базе промышленных водотрубных котлов. С одной стороны, складывается благоприятная для продвижения ситуация ввиду выработки нормативных сроков у большинства отечественных котлоагрегатов. С другой стороны, на смену отработавшим котлам ДКВР и ДЕ зачастую приходят их модернизированные версии, что обусловлено сложившимися связями с тем или иным производителем, рабочими навыками персонала, имеющимися фундаментами под определенные габариты котлов и т.д. «Вписаться в рынок» удается немногим маркам зарубежных водотрубных парогенераторов. Это объясняется как их стоимостью, более высокой по сравнению с отечественными аналогами, так и менее развитой сетью сервисной и эксплуатационной поддержки. Не в каждом регионе России можно быстро достать запчасти для зарубежных установок, а в зимний период года хоть сколько-нибудь длительное простаивание, например, отопительной котельной из-за ожидания комплектующих (в случае их заказа у фирмы-производителя) недопустимо на большей части нашей страны. К тому же, при реконструкции городских и районных котельных основным трендом сегодня является замена громоздких водотрубных на компактные жаротрубные паровые котлы, как импортного, так и российского производства.
Тем не менее, за счет постоянного увеличения региональных представительств, гарантийных и сервисных центров некоторые зарубежные производители по отдельным направлениям находят заказчиков на свои водотрубники. Одним из таких перспективных направлений является строительство (или реконструкция) твердотопливных котельных, работающих не только на угле, но и на биомассе деревообрабатывающих и сельскохозяйственных производств. В этом сегменте за счет систем автоматизированной подачи мелкофрационного топлива (опилки, щепа, пеллеты и топливные гранулы, торф, уголь, лузга подсолнуха и пр.) и применения топок с конвейерным золоудалением зарубежные водотрубные парогенераторы оказываются более привлекательны, чем российские аналоги, требующие для подачи топлива большого штата обслуживающего персонала.
Так, например, компания Ferroli (Италия) предлагает в России твердотопливные многотопливные паровые котлы BI COMB вертикально-водотрубной конструкции (рис. 1), предназначенные для утилизации отходов первичной и вторичной обработки древесины, растительных отходов сельскохозяйственного производства, а также отходов первичной обработки пищевых продуктов. Сжигание топлива происходит в два этапа с разложением древесного топлива на колосниковой решетке и последующим сжиганием древесного газа в камере сгорания. Серия включает линейку котлов с неподвижной решеткой (BI COMB S) и с подвижно-переталивающей (BI COMB SGM), которая обеспечивает эффективный контроль толщины слоя топлива и осуществляет транспортировку золы в золоприемник для механической выгрузки. Каждая линейка включает 9 типоразмеров номинальной мощностью от 930 до 5815 кВт, имеющих исполнение под максимальное рабочее давление 12 и 15 бар, что позволяет использовать котлы для производства пара и перегретой воды. При давлении 12 бар и температуре питательной воды 65 °С паропроизводительность котлов BI COMB составляет от 1330 до 8313 кг/ч. Будучи газоплотными котлами, с повышенной безопасностью гидравлической части, присущей водотрубным котлам для производства пара или перегретой воды средних или высоких давлений и температур, парогенераторы Ferroli отличаются пониженной удельной тепловой нагрузкой в топке и трубной конструкцией, прошедшей гидравлическое испытание давлением 30 бар в соответствии с Европейским стандартом PED (97/23/CE). По специальным заказам могут быть изготовлены энергетические котлы для паровых турбин, для генерации пара высокого давления или перегретого пара.
Котлы BI COMB имеют много привлекательных свойств с точки зрения эксплуатации. Во-первых, для удобства монтажа все агрегаты котла размещены в одном компактном блоке, удобном для быстрого монтажа. Во-вторых, топки котлов оборудованы автоматически загружаемым шнековым питателем, что открывает большие возможности для автоматизации технологического процесса. Механический питатель с непрерывной модуляцией позволяет плавно уменьшить тепловую мощность со 100 до 50 %, или со 100 до 25 % для версии с моторами с независимым охлаждением, уменьшая, таким образом, число остановок котла и резкое повторяющееся снижение температуры в камере сгорания, с последующим ухудшением показателей эмиссии. Температурный или прессостатический контроллер управляет инвертором, изменяющим скорость вращения шнека подачи топлива, и вентиляторами дутьевого воздуха. Автоматическое удаление золы из золоприемника осуществляется с помощью шнекового конвейера. Он автоматически включается для непродолжительной работы, через установленные интервалы времени, которые определяются мощностью котла и природой топлива. Растопочная горелка позволяет выполнять автоматический розжиг твердого топлива, и необходима для подсветки топлива с повышенной влажностью. Этот одноступенчатый моноблок (~0.25 MВт) может работать на дизельном топливе или природном газе. Ввод горелки в котел и вывод ее при выключении котла производится автоматически при помощи пневматической системы. Трубный каркас и геометрия газохода дымовых газов гарантируют уменьшение операций чистки, а также полный доступ снаружи, через дверцы, при обслуживании. Также в конструкции котлов BI COMB предусмотрены сажедувки, которые используются для быстрой очистки трубного пучка без прекращения работы всей системы. Они могут работать от сжатого воздуха или пара, в ручном или автоматическом режиме. Тем не менее, парогенератор требует тщательной чистки при плановых, с установленными интервалами, остановках.
Конкуренция водотрубных и жаротрубных котлов
Основными преимуществами жаротрубных паровых котлов признанно являются компактность и меньший вес (сравнительно с водотрубными парогенераторами советской конструкторской школы), благодаря которым выигрывается полезная площадь в реконструируемых котельных, появляется возможность строительства крышных паровых котельных, не говоря уже о паровых БМК и транспортабельных аварийных парогенераторах (на шасси большинства производителей грузового транспорта). Но производители современных водотрубных котлов постоянно работают над повышением конкурентных преимуществ своей продукции. У ряда фирм габариты и вес агрегатов, сопоставимых по паропроизводительности с жаротрубными котлами, оказываются более привлекательны для создания блочно-модульных и крышных котельных. Так, например, прямоточные вертикально-водотрубные паровые котлы производства Miura Boiler (Южная Корея) составляют прямую конкуренцию жаротрубно-дымогарным котлам по таким параметрам, как вес, транспортабельность, эргономичность, что делает их оптимальным решением для комплектации блочно-модульных паровых установок и создания высокоэффективных каскадных систем на ограниченной площади (рис. 2).
Как и жаротрубные котлы в составе БМК, водотрубные парогенераторы Miura могут работать на природном газе и/или СПГ (модели GX-300 и EZ-G), на газе/дизельном топливе (модели EZ-GO и EZ-K), а также на мазуте (модели EZ-M). Производительность газовых и дизельных котлов по пару составляет от 0,3 до 3 т/ч, комбинированных – от 0,5 до 3 т/ч, мазутных – от 0,5 до 2,5 т/ч, что обеспечивает котлам Miura широкую востребованность в условиях мегаполиса (прежде всего, в сфере автономного пароснабжения малых и средних производств). В России котлы Miura наибольшим спросом пользуются на Дальнем Востоке, в Сибири и на Урале, что обусловлено как логистикой при отгрузке котлов, так и возможностью оперативной сервисной и эксплуатационной поддержки.
В связи с западными санкциями против России, видимо наложившими некоторые ограничения на продвижение европейских марок оборудования, на российском рынке теплоэнергетического оборудования стали активно продвигать свою продукцию производители промышленных котлов из стран, не примкнувших к санкциям. Так, на выставке Aqua Therm Moscow 2015 впервые в России представили свою продукцию компании Daeyeol Products (Южная Корея) и WENTA (Турция). Как и Miura Boiler, эти производители делают ставку на снижение веса и габаритов изделий, с тем чтобы продукция конкурировала на рынке. Водотрубная линейка WENTA WSPK-10… -35 включает 8 типоразмеров паровых котлов номинальной паропроизводительностью от 10 до 35 т/ч. Данные котлы характеризуются компактностью и быстрым выходом на полную производительность. Ассортимент водотрубных паровых котлов Daeyeol включает серии SAJ (парогенераторы малой производительности), DRS (промышленные паровые котлы без экономайзера) и DRH (водотрубные котлы с экономайзером). Типоряд SAJ 10-50 представлен 5 моделями номинальной паропроизводительностью от 0,1 до 0,5 т/ч, серия прямоточных водотрубных котлов DRS включает 8 моделей паропроизводительностью от 0,5 до 3 т/ч, линейка DRH также включает 8 моделей номинальной паропроизводительностью от 0,5 до 3 т/ч. Максимальное рабочее давление котлов Daeyeol составляет 10 бар, КПД – до 90 %. В паровых водотрубных конденсационных котлах серии DRH показатель энергоэффективности достигает 99 %, во-первых, за счет использования экономайзера с трубами из нержавеющей стали, а во-вторых, за счет полезного использования физического и скрытого тепла выхлопных газов.
В ряду зарубежных промышленных парогенераторов, поставляемых на российских рынок, наибольшей конкурентоспособностью по отношению к жаротрубным паровым котлам отличаются установки компании Clayton (США-Бельгия), предназначенные для всех отраслей, использующих технологический пар. Вертикальная конструкция этих прямоточных монотрубных парогенераторов с противотоком отходящих газов, предложенная еще в 30-х гг. прошлого века, с некоторыми усовершенствованиями в области энергосбережения воспроизводится до сих пор. Парогенератор Clayton представляет собой компактную установку по производству пара, работающую по принципу принудительной циркуляции и благодаря малому объему воды (в 5-6 раз меньше чем у жаротрубных котлов) способную выйти на номинальную мощность всего за 5 минут с начала работы. Большинство технологических узлов и комплектующих (насосы, сепараторы и т.д.), используемых в конструкции данных паровых котлов, является собственной разработкой Clayton. При помощи насоса вода закачивается в котел через единый спиральный трубчатый змеевик малого диаметра таким образом, что в один конец поступает холодная вода, а из другого выходит пар под высоким давлением, который поступает в высокоэффективный центробежный сепаратор Clayton. Благодаря принципу принудительной циркуляции в спиральном теплообменнике производится практически сухой насыщенный пар. Отделенная вода всегда поступает обратно в конденсатоприемник парогенератора.
По сравнению с другими водотрубными котлами, системы Clayton отличаются наиболее компактной конструкцией, благодаря чему легко вписываются в любую имеющуюся в наличии площадь на уже действующих объектах, причем малый вес установок допускает размещение даже на верхних этажах зданий. Благодаря внедренной системе безопасности и автоматизации любой парогенератор Clayton может работать в течение недели без обслуживающего персонала.
Компания Clayton предлагает стандартные размеры от 100 кВт до 20 МВт с давлением вплоть до 200 бар. Кипящие парогенераторы выдают пар с максимальной температурой 460 °С. Стандартные или индивидуально разработанные парогенераторные системы могут поставляться под ключ; в номенклатуре оборудования представлены котельные контейнерного типа, мобильные транспортабельные установки (рис. 3), многоступенчатые системы, версии для работы на шельфе и морские специсполнения. Также в ассортименте парогенерирующего оборудования Clayton имеются водотрубные котлы-утилизаторы, предназначенные для производства пара при использовании отработанных газов дизельных двигателей, газотурбинных установок малой мощности, мусоросжигательных установок, стеклоплавильных печей, печей для снятия напряжения и др. Их наибольшая эффективность достигается при работе с электрогенераторами мощностью до 15 МВт.
Статья из журнала "Промышленные котельные и мини-ТЭЦ" №3/30 2015г.
