PL240182B1 - Sposób i instalacja trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i instalacja trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni.

W wyniku spalania paliw w komorach spalania kotłów powstają spaliny które na d rodze promieniowania i konwekcji przekazują ciepło w procesie produkcji użytkowego stłumienia ciepłej pary salto wody), którego wynikiem jest obniżenie temperatury spalin. W kotłach parowych, niezależnie od spalanego paliwa i sposobu jego spalania, nasycona para wodna jest wytwarzana w zasobniku, w którym poziom lustra wody jest utrzymywany dopływem strumienia odgazowanej wody indukowanym przez główną pompę zasilającą, która jednocześnie zapewnia w zasobniku wody ciśnienie, które odpowiada nominalnemu ciśnieniu pary wytwarzanej w kotle. Generowana w zasobniku wody para nasycona przepływa do odbiorcy wynosząc energię cieplną, której ubytek w zasobniku wymaga uzupełnienia energią dostarczaną z paliwem. Chwilowa nierównowaga mocy dostarczanej z paliwem i odbieranej z parą znajduje odbicie w chwilowej wartości ciśnienia nasycenia pn panującego w zasobniku wody - przykładowo przy zwiększonym poborze pary utrzymanie ciśnienia nasycenia pary pn wymaga zwiększenia strumienia paliwa. W szczególności, w kotłach pary przegrzanej, stosowany jest przegrzewacz pary. który podnosi temperaturę pary przy obniżeniu jej ciśnienia o opory hydrauliczne przegrzewacza. Para z zasobnika kotła o ciśnieniu pn pomniejszonym o opory hydrauliczne przegrzewacza i rurociągu, dopływa do kolektora pary o ciśnieniu pr, z którego rozdzielana jest na strumienie wymagane przez odbiory pary, a parametry robocze pary(pr, tr) w kolektorze mogą wymagać aplikacji stacji redukcyjno-schładzających w celu dostosowania parametrów pary do wymagań odbioru (po, to).

Większość kotłowni przemysłowych lub komunalnych zrealizowana była w perspektywie rozwoju zakładu i nie uwzględniała wprowadzonych progresywnych standardów emisyjnych dla kotłowni zaszeregowanych do źródeł małej, średniej i dużej mocy ze względu na dostarczaną moc paliwa. W ostatnich kilku latach obserwuje się silny nacisk na obniżenie mocy źródła - zwłaszcza kotłowni, do górnych granicznych wartości wynikających z podziału na źródła małej, średniej i dużej mocy tak by kotłownia została zaszeregowana jako źródło o mniejszej mocy.

Oczywistą metodą dostosowania kotła do eksploatacji w warunkach ograniczonej mocy cieplnej jest usuniecie części powierzchni ogrzewalnej kotła, co prowadzi do utrwalonych zmian konstrukcji i utrudnia przywrócenie początkowej mocy źródła w przypadku hipotetycznej perspektywy rozbudowy Zakładu lub Miasta. Natomiast w przypadku typowego źródła mocy cieplnej tj, kotłowni wyposażonej w kilka kotłów, ze wspólnym emitorem spalin, to rozwiązanie rokuje kłopoty z konfiguracją kotłów w warunkach eksploatacyjnych, która spełni zaliczenie do źródeł o obniżonej mocy.

Stwierdzono nieoczekiwanie, że quasi trwałe obniżenie mocy kotłowni w paliwie można zrealizować zabudowując w kolektorze (rurociągu) za kotłami, mechaniczny ogranicznik strumienia pary i utrzymując niezmienne parametry eksploatacyjne kotłów i kotłowni.

Sposób trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kilku kotłów parowych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t pary wodnej polega na tym, że maksymalną przepustowość kolektora pary limituje się za pomocą mechanicznego ogranicznika strumienia pary, stanowiącego część łącznika kolektora pary, przy czym podczas eksploatacji, poza łącznikiem w obu częściach kolektora pary utrzymuje się stałą różnicę ciśnień pomiędzy ciśnieniem roboczym p r i ciśnieniem zasilania po, pary a w kotłowni zachowuje się stałą eksploatacyjną sprawność kotłów.

Inny sposób trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kilku kotłów wodnych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t wody obiegowej polega na tym, że maksymalną przepustowość kolektora wody obiegowej limituje się za pomocą mechanicznego ogranicznika strumienia wody, stanowiącego część łącznika kolektora wody, przy czym podczas eksploatacji, poza łącznikiem w obu częściach kolektora wody, utrzymuje się stałą różnicę ciśnień pomiędzy ciśnieniem roboczym pr i ciśnieniem zasilania po wody a w kotłowni zachowuje się stała eksploatacyjna sprawność kotłów.

Instalacja trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kotłów parowych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t pary wodnej, charakteryzuje się tym, że rurociągi pary z kotłów połączone są do kolektora dopływowego pary wyposażonego w króciec do pomiaru ciśnienia, króciec do pomiaru temperatury oraz zawór nadmiarowy ciśnienia pary, który łącznikiem wyposażonym w mechaniczny ogranicznik strumienia pary przechodzi w kolektor odpływowy pary wyposażony w króciec do pomiaru u ciśnienia i króciec do pomiaru temperatury, rozdzielający się na

PL 240 182 B1 rurociągi pary zasilające odbiory technologiczne, a korzystnie jest jeśli mechaniczny ogranicznik strumienia pary jest elementem dławiącym o niezmiennym przekroju przepływu tj, zaworem regulacyjnym pary o ograniczonym stoku i pozbawionym napędu lub kryzą.

W innym rozwiązaniu instalacja trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kotłów wodnych o zbliżonych nominalnych parametrach wody ciśnienia p i temperatury t obiegowej charakteryzuje się tym, że rurociągi wody z kotłów połączone są do kolektora dopływowego wody wyposażonego w króciec do pomiaru ciśnienia, króciec do pomiaru temperatury oraz zawór nadmiarowy ciśnienia wody, który łącznikiem wyposażonym w mechaniczny ogranicznik strumienia wody przechodzi w rurociąg odpływowy wody, wyposażony w króciec do pomiaru ciśnienia i króciec do pomiaru temperatury, zasilający odbiory technologiczne, a korzystnie jest jeśli mechaniczny ogranicznik strumienia wody jest elementem dławiącym o niezmiennym przekroju przepływu tj. zaworem regulacyjnym wody o ograniczonym skoku i pozbawionym napędu lub kryzą.

Wynalazek zapewnia, że w warunkach niezmienności parametrów eksploatacyjnych kotłów (spadek ciśnienia na mechanicznym ograniczniku strumienia pary / lub strumienia wody oraz sprawność kotła) jest jednoznacznie ograniczona maksymalna moc źródła w paliwie.

Przeprowadzenie modernizacji według rozwiązania tj. aplikacja instalacji trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, umożliwia ograniczenie mocy źródła ciepła - kotłowni parowej lub wodnej, przy zachowaniu elastyczności eksploatacji kotłowni pod względem doboru konfiguracji kotłów, z uwzględnieniem ich charakterystyki mocy i uzyskiwanych sprawności. Modernizacja ta pozwala także na usunięcie lub wymianę elementu dławiącego tj. zmianę konfiguracji konstrukcji kolektora.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku na którym, Fig. 1 przedstawia instalację trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni parowej a Fig. 2 instalację trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni wodnej.

W rozwiązaniu przedstawionym na Fig. 1, kotłownia wyposażona jest w kotły patowe KP1 ... KPx, a każdy kocioł produkuje parę nasyconą (lub przegrzaną) o ciśnieniu nasycenia p_n. Kotły KP1. KPx połączone są rurociągami pary 1 z kolektorem pary 2-1 w którym panuje ciśnienie robocze pr (miernik ciśnienia 3-1) i temperatura tr miernik temperatury (5-1), przy czym górna dopuszczalna wartość ciśnienia roboczego p’r jest ograniczona zaworem nadmiarowym 4 Obciążenie (produkcja strumienia pary) każdego kotła KP1 . KPx wynika z algorytmu sterowania kotłowni lub ustalane jest ręcznie przez oper atom kotłowni. Odpływowy kolektor pary 2-2, w którym utrzymywane jest eksploatacyjne ciśnienie zasilania po (miernik ciśnienia 3-2) i temperatura to (miernik temperatury 5-2), zasila rurociągami pary 7 odbiory o technologicznie wymaganych ciśnieniach pary po1 ... poy. Kolektory pary - dopływowy 2-1 i odpływowy 2-2, połączone są łącznikiem w którym zabudowany jest mechaniczny ogranicznik 6 strumienia pary - element dławiący o niezmiennym przekroju przepływu tj. zawór regulacyjny (prefabrykacja u wytwórcy) o ograniczonym skoku i bez napędu ręcznego lub siłownika.

W rozwiązaniu przedstawionym na Fig. 2, kotłownia wyposażona jest w kotły wodne KW1 .KWx a każdy kocioł produkuje wodę obiegową o ciśnieniu pn. Kotły KW1 ... KWx połączone są rurociągami wody obiegowej 11 z kolektorem wody 12, w którym panuje ciśnienie robocze pr (miernik ciśnienia 13-1) i temperatura tr (miernik temperatury 15-1), pry czym górna dopuszczalna wartość ciśnienia roboczego p’r jest ograniczona zaworem nadmiarowym 14. Obciążenie (produkcja strumienia wody obiegowej) każdego kotła KW 1 . KWx wynika z algorytmu sterowania kotłowni lub ustalane jest ręcznie przez operatora Odpływowy rurociąg wody 17, w którym utrzymywane jest eksploatacyjne ciśnienie zasilania po (miernik ciśnienia 13-2) i temperatura to (miernik temperatury 15-2), zasila odbiór grzewczy, a po układach podmieszania (gorącym i zimnym) odbiorców o wymaganych ciśnieniach zasilania po1, po2 . poy. Kolektor dopływowy wody 2 i rurociąg odpływowy 17 połączone są łącznikiem, w którym zabudowany jest mechaniczny ogranicznik 16 strumienia wody - element dławiący o niezmiennym przekroju przepływu tj. zawór regulacyjny (prefabrykacja u wytwórcy) o ograniczonym skoku i bez napędu ręcznego lub siłownika.

Dobór ciśnień w kolektorze dopływowym 2-1 (ciśnienie robocze pr) i kolektorze odpływowym 2-2 / rurociągu odpływowym 17 (ciśnienie zasilania po) wynika z analizy parametrów eksploatacyjnych kotłowni i jednoznacznie wyznacza stratę ciśnienia (ciśnienie robocze pr - ciśnienie zasilania po) na zaworze, więc wyznacza max przepustowość zaworu mechanicznego ogranicznika 6 i/lub odpowiednio 16, strumienia pary / lub wody ξ elementu dławiącego o niezmiennym przekroju przepływu.

Strumienie masy i entalpie właściwe wytwarzanej pary (lub wody) oraz wody zasilającej kocioł (typowe wielkości mierzone w kotłowni) określają moc cieplną kotła, która po uwzględnieniu sprawności

PL 240 182 B1 eksploatacyjnej kotła wyznacza moc cieplną kotła wyrażoną w dostarczanym paliwie. Dla każdej kotłowni, wymagane jest przedmodernizacyjne wyznaczenie sprawności i dbałość o jej utrzymanie na wyznaczonym poziomie, bowiem obniżenie sprawności zmniejsza dyspozycyjną moc cieplną kotła.

Kolejnym niezbędnym warunkiem poprawnego działania instalacji trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni parowej (Fig. 1) są sprawne układy regulacji poziomu lustra wody i ciśnienia nasycenia w zasobniku każdego kotła przydzielonego do eksploatacji, a w kotłowni wodnej (Fig. 2) są sprawne układy regulacji strumienia i temperatury wody obiegowej za kotłem .

Claims (6)

1. Sposób trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kilku kotłów parowych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t pary wodnej znamienny tym, że maksymalną przepustowość kolektora pary Iimituje się za pomocą mechanicznego ogranicznika (6) strumienia pary, stanowiącego część łącznika kolektora pary, przy czym podczas eksploatacji, poza łącznikiem w obu częściach (2-1) i (2-2) kolektora pary utrzymuje się stałą różnicę ciśnień pomiędzy ciśnieniem roboczym pr i ciśnieniem zasilania po pary a w kotłowni zachowuje się stałą eksploatacyjną sprawność kotłów.

2. Sposób trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kilku kotłów wodnych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t wody obiegowej znamienny tym, że maksymalną przepustowość kolektora wody obiegowej limituje się za pomocą mechanicznego ogranicznika (16) strumienia wody stanowiącego część łącznika kolektora wody, przy czym podczas eksploatacji, poza łącznikiem w obu częściach (12) i (17) kolektora wody, utrzymuje się stałą różnicę ciśnień pomiędzy ciśnieniem roboczym pr i ciśnieniem zasilania po wody a w kotłowni zachowuje się stałą eksploatacyjną sprawność kotłów.

3. Instalacja trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kilku kotłów parowych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t pary wodnej znamienna tym, że rurociągi pary (1) z kotłów połączone są do kolektora dopływowego (2-1) pary wyposażonego w króciec do pomiaru ciśnienia (3-1), króciec do pomiaru temperatury (5-1) oraz zawór nadmiarowy ciśnienia (4) pary, który łącznikiem wyposażonym w mechaniczny ogranicznik (6) strumienia pary przechodzi w kolektor odpływowy (2-2) pary wyposażony w króciec do pomiaru ciśnienia (3-2) i króciec do pomiaru temperatury (5-2) rozdzielający się na rurociągi pary (7) zasilające odbiory technologiczne.

4. Instalacja według zastrz. 2 znamienna tym, że mechaniczny ogranicznik (6) strumienia pary jest elementem dławiącym o niezmiennym przekroju przepływu tj. zaworem regulacyjnym pary o ograniczonym skoku i pozbawionym napędu lub kryzą.

5. Instalacja trwałego obniżenia mocy w paliwie kotłowni, która składa się z kilku kotłów wodnych o zbliżonych nominalnych parametrach ciśnienia p i temperatury t wody obiegowej znamienna tym, że rurociągi (11) wody z kotłów połączone są do kolektora dopływowego (12) wody wyposażonego w króciec do pomiaru ciśnienia (13-1), króciec do pomiaru temperatury (15-1) oraz zawór nadmiarowy ciśnienia (14) wody, który łącznikiem wyposażonym w mechaniczny ogranicznik (16) strumienia wody przechodzi w rurociąg odpływowy (17) wody, wyposażony w króciec do pomiaru ciśnienia (13-2) i króciec do pomiaru temperatury (15-2); zasilający odbiory technologiczne.

6. Instalacja według zastrz. 4 znamienna tym, że mechaniczny ogranicznik (16) strumienia wody jest elementom dławiącym o niezmiennym przekroju przepływu tj. zaworem regulacyjnym wody o ograniczonym skoku i pozbawionym napędu lub kryzą.