Kotły w technologii ściań szczelnych

Opis kotła typu WRk

Przy konieczności wykonania remontu kapitalnego kotła wodnego typu WR (WLM) o mocy powyżej 3 MW obejmującego wymianę całej części ciśnieniowej nie ma uzasadnienia jego rekonstrukcja. Optymalnym rozwiązaniem jest postawienie na istniejącym fundamencie nowego kotła, skonstruowanego pod kątem racjonalnego wykorzystania istniejącej konstrukcji stalowej i pomostów, wentylatorów, instalacji odpylającej. Nowy typoszereg kotłów o oznaczeniu WRk z częścią ciśnieniową w rozwiązaniu ekranów z rur pionowych przylegających do siebie, z izolacją powłokową (ściany szczelne skin-casing a membranowa) jest nowoczesną jednostką zaprojektowaną przez Przedsiębiorstwo Solve w Koninie odpowiadającą trendowi światowemu w zakresie konstrukcji części ciśnieniowej. Posiada wiele rozwiązań technicznych różniących ją znacznie od dotychczasowych rozwiązań kotłów ze szczelnymi ścianami membranowymi. Wpływa to istotnie na koszty remontów i eksploatacji.

Ogólna charakterystyka kotła:
Wodny kocioł rusztowy z paleniskiem kaskadowym (dozownik bębnowy węgla w miejsce warstwownicy) na nominalne parametry wody 150/70 °C i ciśnienie obliczeniowe 1,6 MPa. Kocioł ma całkowicie samonośną konstrukcję z rur będących jednocześnie częścią ciśnieniową. Na szkielet nośny kotła składają się dwie wzdłużne komory dolne i jedna górna, połączone ze sobą dwoma rzędami rur.

Każdy rząd rur stanowi wyekranowanie ściany bocznej i połowy stropu komory paleniskowej. We wszystkich trzech komorach wzdłużnych znajduje się szereg poprzecznych przegród.

Przegrody te kierują przepływem wody doprowadzonej od tyłu komory górnej, kolejno rurami o dużej średnicy w dół, a rurami ekranowymi o małej średnicy w kierunku ku górze, z wylotem wody z kotła z przedniej części górnej komory.

Kocioł podparty jest od dołu na sześciu stalowych słupach spawanych do ścian bocznych szkieletu rusztu, natomiast tył ciągu konwekcyjnego wspiera się na ramie spawanej do istniejących tylnych słupów konstrukcji stalowej kotła WR.

Kocioł WRk jest zamontowany na dotychczasowym fundamencie kotła WR. Z poprzedniego kotła wykorzystuje się konstrukcję stalową wraz z pomostami oraz wzierniki i niektórą armaturę.

Na konstrukcje kotła WRk składają się następujące zespoły:
  1. Część ciśnieniowa kotła z armaturą i rurociągami łączącymi
  2. Palenisko
  3. Instalacja zasilania paleniska węglem
  4. Instalacja podmuchowa
  5. Instalacja powietrza wtórnego
  6. Instalacja wstępnego odpylania spalin
  7. Konstrukcja nośna i opancerzenie wewnętrzne kotła
  8. Izolacja cieplna i opancerzenie zewnętrzne kotła
  9. Gruby osprzęt
  10. Pomosty kotła
Ad. 1. Część ciśnieniowa kotła z armaturą i rurociągami łączącymi.
Część ciśnieniowa kotła WRk w rozwiązaniu ekranów z rur pionowych przylegających do siebie składa się z trzech zasadniczych bloków zmontowanych w fabryce: Wymiary gabarytowe pozwalają na transport tych bloków w całości z fabryki, jak również w przypadku zmiany użytkownika.
Ściany komory paleniskowej i ciągu konwekcyjnego wykonane są z rur pionowych przylegających do siebie z izolacją powłokową skin-casing. Rur tych nie ma jedynie na wysokości jego pęczków konwekcyjnych co pozwala na łatwą wymianę wężownic w przeciwieństwie do występujących kotłów w technologii ścian szczelnych membranowych. Przednia ściana ciągu konwekcyjnego tworząca tylną ścianę komory paleniskowej została wykonana jako szczelna ściana membranowa. Komora paleniskowa i ciąg konwekcyjny ustawione są nad rusztem, a ich komory górne i boczne dolne spawane są ze sobą na montażu.

Przód komory paleniskowej z przyspawanymi do niej na montażu (ze względów transportowych) komorami przednimi wspiera się na istniejącej konstrukcji stalowej kotła. W szkielecie ciągu konwekcyjnego już na montażu (również ze względów transportowych) wstawiane są wężownice pęczków konwekcyjnych, ustawione poprzecznie do osi wzdłużnej kotła, których kolana znajdują się przy ścianach bocznych.

Komora paleniskowa i ciąg konwekcyjny są ustawione w kotłowni za pomocą dźwigu po zdjęciu poszycia dachowego nad fundamentem kotła. W odróżnieniu od dotychczasowej techniki konstrukcyjnej w zakresie części ciśnieniowej kotła wchodzą wszystkie rurociągi łączące kocioł z głównym kolektorem zbiorczym i rozdzielczym kotłowni. Wynika to zarówno z konieczności równoległego doprowadzenia wody do kotła oraz oddzielnego do podgrzewacza wody, jak i objęcia obliczeniami wytrzymałościowymi od samego kotła.

Ad. 2. Palenisko
Na palenisko kotła WRk składa się nowy szkielet rusztu ze strefami wyposażonymi w klapy o stało procentowej charakterystyce, na bazie pokładu rusztu Rł oraz dotychczasowymi jezdniami podporowymi. Z przodu paleniska usunięto kosz węglowy z warstwownicą.

Ad. 3. Instalacja zasilania paleniska węglem
Funkcje dotychczas powszechnie stosowanej warstwownicy ustalającej grubością warstwy miału węglowego na ruszcie spełnia dozownik bębnowy tzw. kaskada. Podajnik zamontowany jest na dolnej części kosza węglowego. Z podajnika bębnowego na wysokości przedniego sklepienia miał węglowy jest dozowany na ruszt w wymaganej ilości poprzez napęd z płynną regulacją jego prędkości obrotowej.

Napór słupa węgla z zasobnika, szczególnie węgla o dużej zawartości wilgoci ubijający dotychczas warstwę na pokładzie rusztowym, przejmuje podajnik bębnowy. Podajnik umieszczony na wysokości przedniego sklepienia powoduje, że warstwa węgla na ruszcie jest spulchniana.

Ad. 4. Instalacja podmuchowa.
Instalacja podmuchowa składa się z nowego kanału podmuchowego o aerodynamicznym kształcie i obejmuje zmianę miejsca ustawienia wentylatora celem właściwego wprowadzenia powietrza do skrzyni rusztowej.

Ad. 5. Instalacja powietrza wtórnego.
Prawidłowo skonstruowana instalacja powietrza wtórnego to niezbędny warunek poprawy warunków spalania, zwłaszcza przy spalaniu węgli o dużej zawartości części lotnych. Dobrane odpowiednio prędkości strugi wtórnego powietrza powinny zapewnić przemieszanie spalin w całym przekroju komory paleniskowej.

Ad. 6. Instalacja wstępnego odpylania spalin
Instalacja wstępnego odpylania spalin składa się żeliwnego, osiowego odpylacza przelotowego (jedno lub dwustopniowego) oraz układu odprowadzania pyłu do odżużlacza. Dzięki wstępnemu oczyszczeniu spalin z pyłu, cyklony, wężownice podgrzewacza wody są zabezpieczone przed erozją i zanieczyszczeniem. Dodatkowo układ ten wpływa na zmniejszenie emisji pyłu.

Ad 7. Konstrukcje nośne i opancerzenie wewnętrzne kotła.
Konstrukcja nośna kotła ma charakter szczątkowy i składa się z sześciu krótkich słupów (po trzy z każdego boku kotła), które spawane są do ścian bocznych szkieletu rusztu wspierając się na fundamentach kotła. Wysunięte do przodu dolne komory boczne komory paleniskowej, wspierają się na przednich słupach dobudówki konstrukcji stalowej. Tylna ściana ciągu konwekcyjnego wspiera się na ramie spawanej do tylnych słupów konstrukcji stalowej kotła, bandaży spinających w trzech poziomych rzędach zewnętrzne ekrany komory paleniskowej i jednego poziomu bandaży tylnej ściany ciągu konwekcyjnego. Wszystkie zewnętrzne ekrany kotła szczelnie pokrywają blachy opancerzenia wewnętrznego. Blachy te pokrywają również rury stropu komory paleniskowej i ciągu konwekcyjnego gwarantując całkowitą szczelność kotła. Blachy opancerzenia wewnętrznego mocowane do płaskowników przyspawanych do rur o dużych średnicach i przyspawanych do grzebieni, a przy komorach wzdłużnych mocowane do tych komór.

Ad.8. Izolacja cieplna i opancerzenie zewnętrzne.
Kocioł pozbawiony jest typowego obmurza ceramicznego, którego zastosowanie ogranicza się do wykonania sklepienia przedniego i tylnego, płyty bocznej zamykającej ściany ciągu konwekcyjnego na wysokości pęczków konwekcyjnych. Są nim również wyłożone wzierniki i włazy. Zapewnia to bardzo małą bezwładność cieplną kotła.

Izolacja cieplna kotła ogranicza się do mat z wełny mineralnej pokrywających zewnętrzne ściany kotła, blach kanałów spalin, odpylacza przelotowego oraz obudowy podgrzewacza wody. Wełna mineralna osłonięta jest siatką stalową. Wykonanie izolacji cieplnej jest typowe jak dla kotłów ze ścianami membranowymi. Opancerzenie zewnętrzne stanowi blacha trapezowa mocowana śrubami do szkieletu z kątowników spawanych do istniejącej konstrukcji stalowej kotła.

Ad. 9. Gruby osprzęt.
W grubym osprzęcie kotła wykorzystano jedynie dotychczasowe wzierniki, stosując nowe typowe drzwiczki włazowe. Kocioł wyposażono w troje drzwiczek włazowych 450 x 450 usytuowane z boku i tyłu rusztu oraz kanału spalin przed odpylaczem. Drzwiczki włazowe pozwalają zarówno na dostęp do komory paleniskowej jak i na swobodną obsługę całej powierzchni rusztu. Okrągłe drzwiczki O 410 usytuowane z tyłu kotła umożliwiają dostęp do pęczków konwekcyjnych. Obserwacje samej komory paleniskowej zapewniają dwa wzierniki 150 x 300 zamontowane z boku kotła na wysokości przedniego sklepienia i w górnej części komory paleniskowej.

Ad. 10. Pomosty kotła.
Powyżej poziomu palacza wykorzystano w całości wszystkie dotychczasowe pomosty kotła WR10 wraz ze stalową konstrukcją kotła. Wszystkie włazy i wzierniki zaprojektowano przy założeniu wykorzystania istniejących pomostów.

Dane techniczne kotła

Moc maksymalna kotła projektowana do potrzeb inwestora z zakresu
3 - 20 MW
Temperatura wody na wlocie
70 °C
Temperatura wody na wylocie
150 °C
Ciśnienie obliczeniowe
1,6 MPa
Temperatura spalin
130 - 180 °C
Sprawność obliczeniowa przy spalaniu węgla klasy 31.2 i wartości opałowej 21000 kJ/kg i popiele 20 %
83-84 %


więcej (Nowe możliwości modernizacji kotłów wodnorurkowych) »