ВОДЯНЫЕ ЭКОНОМАЙЗЕРЫ ИЗ ОРЕБРЕННЫХ ТРУБ

Внедрение оребренных экономайзерных поверхностей нагрева в целом началось с конца семидесятых годов на ряде котлов угольных электростанций России и Казахстана; в ОАО «Свердловэнерго» -с 1986г. Основной целью ставилось уменьшение абразивного воздействия золы, находящейся в дымовых газах, путем уменьшения их скорости.

На сегодняшний день оребренные экономайзеры работают на многих электростанциях СНГ (котлы производительностью 200÷1650 т/ч): Нижнетуринская ГРЭС, Серовская ГРЭС, Верхнетагильская ГРЭС, Красногорская ТЭЦ, Богословская ТЭЦ («Свердловэнерго»); Троицкая ГРЭС, Южно-Уральская ГРЭС, Аргаяшская ТЭЦ («Челябэнерго»); Кураховская ГРЭС (Украина);  Экибастузская ГРЭС, Карагандинская ГРЭС-2, Павлодарская ТЭЦ-1, Рудненская ТЭЦ (Казахстан) и др.

Топливо для котлов — экибастузский, кузнецкий и др. каменные угли; челябинский, богословский бурые угли.

На всех электростанциях экономайзеры обеспечивают необходимый теплосъем и надежно работают в течение длительного периода (отсутствует золовый износ, не требуется очистка от золовых отложений).

В 2003÷2005 гг. (помимо котлов «Свердловэнерго») нами поставлены поперечно — оребренные экономайзеры вместо:

—               гладкотрубных (Первомайская ТЭЦ «Тулаэнерго», Аргаяшская ТЭЦ, Южно-Уральская  ГРЭС «Челябэнерго»);

—               мембранных (Яйвинская ГРЭС «Пермьэнерго», котел ТП-92, ст. №1; Бийская ТЭЦ-1,  котел ТПЕ-430 «А», ст. №13, 14).

Прорабатывается вопрос о поставке оребренных ВЭ на ряд электростанций «Иркутскэнерго» и «Кузбассэнерго».

Установка оребренного экономайзера вместо гладкотрубного (рассчитанного на одинаковый теплосъем) позволяет:

—         снизить массу используемых труб в 2÷2,5 раза, заменяя высвобождающуюся их часть гораздо более дешевой лентой оребрения;

—         снизить в 2÷2,5 раза количество сварных стыков труб;

—         снизить аэродинамическое сопротивление поверхности;

—         значительно снизить золовой износ.

При этом оребренный экономайзер легко вписывается вместо существующего без изменения габаритных размеров конвективной шахты.

Как правило, установка оребренных экономайзеров выполняется на одинаковый с существующими теплосъем – т.е. без изменения температурного режима по газам и воде; хотя нами модернизировано 6 котлов с «глубоким» снижением температуры уходящих газов (на 30¸40°С), но, при этом, для сохранения оптимальных режимов по температуре перегретого пара и горячего воздуха выполняется реконструкция как экономайзеров, так и воздухоподогревателя (т.е., по сути дела, реконструкция «хвоста»).

Относительно сравниваемости поперечно-оребренных экономайзеров с мембранными можно сказать следующее:

1 Пакеты мембранных экономайзеров неремонтопригодны («жесткие» пакеты) — при необходимости восстановления их можно только глушить (пример: Бийская ТЭЦ, где на котле ТПЕ-430А из-за золового износа одновременно вышли из строя ~20% мембранных пакетов, и экономайзер, не выработавший свой ресурс, заменили на поперечно — оребренный; сейчас поэтапно меняются мембранные экономайзеры на всех котлах).

2 Установка мембранного экономайзера не всегда решает вопрос золового износа, т.к. поперечный шаг пакетов, как правило, остается как у существующих гладкотрубных (соответственно, скорость газов не уменьшается).

3 При одинаковом теплосъеме масса мембранного ВЭ в 1,4¸1,6 раза больше массы поперечно-оребренного ВЭ (проверено на многих котлах), т.е. при практически одинаковой удельной (за одну тонну) стоимости изготовления мембранной и поперечно-оребренной поверхности — стоимость мембранного ВЭ всегда выше стоимости поперечно-оребренного, как минимум, в те же 1,4¸1,6 раза.

4 Поперечно-оребренные ВЭ показали абсолютную сходимость расчетных и эксплуатационных показателей с точки зрения температурных режимов, в то время как установка мембранных экономайзеров вместо гладкотрубных (при их реконструкции), неоднократно приводила к увеличению температуры уходящих газов (Усть-Каменогорская ТЭЦ, Рудненская ТЭЦ, Вильнюсская ТЭЦ-3, Гомельская ТЭЦ-2, Назаровская ГРЭС, Беловская ГРЭС……). Сейчас на ряде электростанций ставится вопрос об увеличении поверхности нагрева новых мембранных ВЭ (т.е. проведение реконструкции после реконструкции).

Для составления общей картины сравниваемости гладкотрубного и поперечно — оребренного экономайзера, приводим техническую характеристику  этих поверхностей применительно к существующему экономайзеру Iступени котла ТП-10, рассчитанных на одинаковый теплосъем (за основу брался конкретный котел и данные завода – изготовителя: черт. 07.05.004-00.000 СБ, тепловой расчет ТКЗ №К-108669).

 

Наименование существующий

гладкотрубный ВЭ I

поперечно –

оребренный ВЭ I

Поверхность нагрева, м2 2230 3354
Тип трубы Ø32х4 Ø32х4 (ст.20)

с оребрением из ленты 1х12

(Sрб=9)

ШагтрубS1/S2, мм 89/50 118/60
Число труб по ходу газов Z2, шт 64 32
Количество секций по высоте, шт 4 2
Расход основных

материалов

труба Æ32х4 ~66,3т

коллектора — 219х16 ~1,2т

лист, ст.3 ~6,9т (стойки, подвески)

 

 

труба Æ32х4 — 25,3т

лента 1х12 — 11,2т

лист d5 (ст.3) ~5,1т

(стойки)

лист d3 (ст.3) ~0,95т

золозащита

труба 219х16 ~1,2т

(коллектора)

 

Скорость газов, м/с 6,32 5,6
Температурный режим по газам: u¢/u²,°С 326/247 326/247
Температурный режим по воде: t¢/t²,°С 218/244 218/244
Аэродинамическое

сопротивление, мм вод. ст.

29,5 19,2
Гидравлическое

сопротивление, кгс/см2

1,16 1,04

 

Как видно из таблицы, при практически одинаковом температурном режиме:

а) Снижается общая металлоемкость, а, главное, снижается расход трубы (как самой дорогой по стоимости составляющей) в 2,6 раза; в теплообмене ее заменяет более дешевая лента.

б) Несколько снижается аэродинамическое сопротивление.

в) Значительно упрощаются компоновочные решения, т.к. вместо 4-х секций по высоте устанавливается две (Z2=32 вместо 64) — см. рисунок.

г) Упрощаются монтажные работы и значительно снижается количество сварных соединений.

д) Из-за снижения скорости газов – снижается золовой износ (минимум в 1,5 раза).

 

Рис. 1: Существующий ВЭ Iступени котла ТП-10 (черт. 07.05.004-00.000 СБ):

 

 

Рис. 2: Поперечно-оребренный ВЭ Iступени котла ТП-10 (предлагаемый вместо существующего гладкотрубного ВЭ, рассчитанный на одинаковый теплосъем):

 

 

Относительно стоимостных показателей можно сказать следующее: в связи с тем, что удельная стоимость изготовления одной тонны оребренной поверхности несколько выше стоимости изготовления одной тонны штатной (гладкой) поверхности, но общий тоннаж оребренного ВЭ значительно ниже гладкотрубного — общая стоимость поперечно-оребренного экономайзера на 10¸15% ниже стоимости штатного гладкотрубного экономайзера, рассчитанного на одинаковый теплосъем (включая материалы, изготовление, проектные работы), и на 40¸50% ниже стоимости мембранного экономайзера такого же теплосъема.