Техналогические способы реконструкции котла типа КВГ-6,5 с целью снижения потерь природного газаи улучшения экологических показателей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. акад. М.Д. Миллионщикова

Институт нефти и газа 
Кафедра: «Теплотехника и гидравлика»
     Допустить к защите в ГЭК
«____» __________ 2018 г.
Зав. кафедрой «Т и Г», к.х.н., 
доцент   Турлуев Р.А-В.
_________________________

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалавра по направлению подготовки
13.03.01 – Теплоэнергетика и теплотехника

Тема: Техналогические способы реконструкции котла типа КВГ-6,5 с целью снижения потерь природного газаи улучшения  экологических показателей 
		
Выполнил(а): студент(ка) гр. 	ТЭС-14 п                                                                  Бакаева А.С.
                        (подпись)

Руководитель ВКР:                                     к.х.н., доцент                                    Турлуев Р.А-В.
                                                                                    (подпись)

Нормоконтролер:                                                                        ассистент         Черная А.А.
                                                                                 (подпись)      

ВКР  защищена на оценку	
				 (протокол № 	 от «____» 				2018 г.)
Секретарь   ГЭК                                                                                 ассистент  Черная А.А.
                                                                                 (подпись)                                   (Ф.И.О.)                                                                                                                             


Грозный – 2018









КВГ-6,5














Разраб.
Бакаева А.С.


Пояснительная записка

лист
листов
Консул.
Турлуев Р.



Модернизация котла КВГ-6,5 с целью улучшения экологических показателей и повышения его энергоэффективности



Рук.
Турлуев Р.




ГГНТУ ИНГ
Кафедра «Т и Г»,
гр. ТЭС-14
Н. контр.
Черная А.




Зав. каф.
Турлуев Р.




ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Д.МИЛЛИОНЩИКОВА

Институт нефти и газа

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
	студента  - дипломника

1. _Институт нефти и газа ГГНТУ____________________________________
2. Профиль    Тепловые электрические станции ________________________________
3. Кафедра Теплотехника и гидравлика___________________________________
4. Фамилия, Имя, Отчество (полностью) _Бакаева Аминат Салманона
5. Тема выпускной квалификационной работы (ВКР)   Техналогические способы реконструкции котла типа КВГ-6,5 с целью снижения потерь природного газаи улучшения  экологических показателей
6. Руководитель ВКР      ___Турлуев Рамзан Абдул-Вахидович_______________________
7. Консультанты
Фамилия, Имя, Отчество
По какому разделу
Количество часов
1. Турлуев Р.А-В.
Литературный обзор  

2. Турлуев Р.А-В.
Расчетно-технологическая часть














	Сводка оценок для ГЭК
                                                                                       Отлично……………………..
	Хорошо………………………
	Удовлетворительно………

Зав. кафедрой _________________ /Турлуев Р.А-В./
Директор Института нефти и газа_________________________ /Махмудова Л.Ш./
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. акад. М.Д. Миллионщикова

Институт нефти и газа
      
      Кафедра  «Теплотехника и гидравлика»
      
Задание на выполнение бакалаврской работы

      Студент Бакаеа А.С.группа ТЭС-14
      (фамилия, имя, отчество)
      
     Тема ВКР: Модернизация котла КВГ-6,5 с целью улучшения экологических показателей и повышения его энергоэффективности
      Дата утверждения темы ВКР на заседании кафедры «Теплотехника и гидравлика » 
      от «20»     декабря       2017 года  протокол № 4  
      Срок предоставления ВКР к защите  «20»    «июня »     2018 г.
      Исходные данные к выполнению ВКР: 
      Топливо – природный газ из газопровода: «Камыш-Бурун-Ищерская-Моздок» (70 %), ОАО ЧНК "Югойлпродукт" - 30 %

Модернизация котла КВГ-6,5 с целью улучшения экологических показателей и повышения его энергоэффективности
                По заданию используем следующие данные:
Топливо - природный газ газопровода «Камыш-Бурун-Ищерская-Моздок»;
СН4 - 92,8%,  С2Н6 - 3,9%;  С3Н8 - 1,0%;  С4Н10 - 0,4%;  С5Н12 - 0,3%;  N2 - 1,5%; СО2 -0.05%;     Q_n^p= 37,3 МДж/кг
      Теплопроизводительность до 6,50 Гкал/ч
      Рабочее давление от 8 до 14 кгс/см?
      Температура воды на входе 70 °C
      Температура воды на выходе150 °C
      Расход воды через котел 80.40 т/ч
      Гидравлическое сопротивление котла 0,90 кгс/см?
      Длина  5520 мм
      Ширина 4186 мм
      Высота 4102 мм
      Масса металла котла 6,04 т
      Давление газа перед горелкой 0,05 кгс/см?
      Дополнительные данные: интернет ресурсы.  
      Перечень основных структурных элементов текстовой части (пояснительной записки) ВКР:

АННОТАЦИЯ
1
ВВЕДЕНИЕ
1.1
Развитие и становление водотрубных и жаротрубных котлов 
1.2
Котлы типа ДКВ  
1.3
 Котел прямоточный системы проф. Л.К. Рамзина.
1.4
Водогрейные котлы
1.5
Теплофикационные водогрейные котлы
1.6
Прямоточные Водогрейные котлы КВ-ГМ
1.7
Коэффициент полезного действия котельных установок
1.8
Топки котлов
1.9
Водоподготовка и водно-химический режим котельных установок
2
Расчетно-технологическая часть
2.1 
Определение параметров сгорания природного газа в топке котла типа КВГ-6,5
2.2 
Расчет теплового баланса и теплообмена  водогрейного котла типа КВГ-6,5
2.3
Расчет теплообмена в поверхностях нагрева
2.3.1
Расчет теплообмена в топке. 
2.3.2
Расчет теплообмена в котельном пучке
2.4
Расчет теплообмена в экономайзере
2.5
Расчет расхода топлива, сжигаемого в котельном агрегате 
2.6
Расчет теплового баланса котла КВГ–6,5 после реконструкции
3
Охрана труда
3.1
Мероприятия по обеспечению надежной работы котла
3.2
Обслуживание котельной установки
3.3
Приём и сдача смены. Режимная карта котла.
3.4
Мероприятия по розжигу газовых горелок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ  

Объем и перечень иллюстрационно-графического материала:  5 л.
      
      
      Задание выдал:	     Задание получил:
      Руководитель ВКР	     Студент
      Р.А-В.Турлуев                                                                              А.С.Бакаева  
             (подпись)      (И.О.Ф.)	             (подпись)     (И.О.Ф.)
      __________________                                                 _________________
                 (дата)	                    (дата)

КАЛЕНДАРНЫЙ  РАБОЧИЙ  ПЛАН

Дата выдачи задания
Срок начала  проектирования
май 2018 г.

Срок сдачи проекта на кафедру июнь 2018 г.
Срок защиты на ГЭК
Июнь 2018 г.
Утвержден зав.
кафедрой,
  май 2018 г.
Примечания

Этапы или  разделы
работы
Месяцы и недели



1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
1.
Лит.  обзор
X
X




















2.
Расчетно-технолог.
часть
X
X
X
X
X

















3.
Охрана труда


X
X
X





















X
X
X

















4.
Подписи




X


















На основании результатов просмотра дипломного проекта студента  А.С.Бакаева 
	
кафедра считает возможным допустить его к защите проекта в ГЭК «___» ___________2018 г.

                                                                                                                Зав. кафедрой…………………...(Р.А-В. Турлуев)




ГУП «ИПК «Грозненский рабочий» Заказ № 0508 Тираж 3000

СОДЕРЖАНИЕ






1
ВВЕДЕНИЕ

1.1
Развитие и становление водотрубных и жаротрубных котлов 
8
1.2
Котлы типа ДКВ  
12
1.3
 Котел прямоточный системы проф. Л.К. Рамзина.
14
1.4
Водогрейные котлы
14
1.5
Теплофикационные водогрейные котлы
15
1.6
Прямоточные Водогрейные котлы КВ-ГМ
19
1.7
Коэффициент полезного действия котельных установок
26
1.8
Топки котлов
29
1.9
Водоподготовка и водно-химический режим котельных установок
36
2
Расчетно-технологическая часть
47
2.1 
Определение параметров сгорания природного газа в топке котла типа КВГ-6,5
47
2.2 
Расчет теплового баланса и теплообмена  водогрейного котла типа КВГ-6,5
52
2.3  
Расчет теплообмена в поверхностях нагрева
53
2.3.1  
Расчет теплообмена в топке. 
54
2.3.2
Расчет теплообмена в котельном пучке
57
2.4
Расчет теплообмена в экономайзере
60
2.5
Расчет расхода топлива, сжигаемого в котельном агрегате 
63
2.6
Расчет теплового баланса котла КВГ–6,5 после реконструкции
64
3
Охрана труда
71
3.1
Мероприятия по обеспечению надежной работы котла
71
3.2
Обслуживание котельной установки
71
3.3
Приём и сдача смены. Режимная карта котла.
74
3.4
Мероприятия по розжигу газовых горелок.
77

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ  











ВВЕДЕНИЕ
    Котлы для производства тепла и пара известны с давних времен.
    Котел,  в основном состоит из цилиндрического барабана и расположенную под ним колосниковую решетку, с целью сохранения тепла в зоне горения, внутренние стенки котла обмуровывают специальным кирпичом. Если обычный котел работал в качестве водогрейного, то весь барабан заполнялся водой. При необходимости получать пар котел заполнялся водою только до середины для создания свободного парового пространства. Пар проходил через зеркало испарения в паровое пространство и затем через патрубок (или из сухопарника) в верхней части барабана поступал потребителю.
    Дальнейшая эксплуатация котельных установок внесло изменение в их конструкцию. Появились котлы с двумя и более жаровыми трубами внутри барабана. Топки, при этом, располагаются внутри этих труб. Затем конструкторы увеличивают количество жаровых труб и уменьшают их диаметр, что приводит к появлению нового вида котлов с так называемыми дымогарными трубами.  Производятся водотрубные колы,  основу которых составляют трубы малого диаметра, по которым течет вода, а снаружи они омываются топливными газами, т.е.  трубы становятся кипятильными и имеют, при диаметре 51?102 мм, довольно большую поверхность нагрева, значительно превосходящую первоначальный барабанный котел прямого действия.  Котел проф. Рамзина не имеет барабанов и состоит из труб небольшого диаметра [1].
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
  Литературный обзор
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    


    1.1 Развитие и становление водотрубных и жаротрубных котлов 
    
    В небольших котельных установках получили распространение жаротрубные котлы. Котлы имеют в основном один  барабан с одной или двумя жаровыми трубами.   Газы, выходящие из труб  обогревают боковые поверхности барабана и далее направляются в экономайзер, в отсутствии его, в прямо в дымовую трубу. Поверхность нагрева одножаротрубных котлов составляет   30?50 м2, двухжаротрубных - 80?100 м2.  Для улучшения циркуляции жаровая труба котлов смещалась в бок от оси котла, при этом в суженом пространстве между трубой и корпусом барабана  обогреваемом с двух сторон усиливалась циркуляция газовых пузырей. Обмуровка шамотным кирпичом предусматривала полный обогрев цилиндрического корпуса котла. Водогрейный котел фактически представляет собой экономайзер снабженный отдельной самостоятельной топкой, имеющий  температуру воды в разных частях его разную и постепенно повышающуюся по сравнению с температурой питательной воды.  Поступающая снизу  в водогрейный котел питательная вода постепенно подогревается и внизу барабана,  в зоне холодной воды наблюдается внешняя коррозия,  связанная с появлением росы вызванной смешением холодной и более теплой воды из верхних частей барабана. При подводе питательной воды в верхнюю часть котла  холодная вода лучше перемешивается  с теплой за счет возникающей конвекции и тепломассобмена возникающего между тяжелой (имеющей большую плотность) холодной водой и теплой (горячей водой с меньшей плотностью) находящейся в котле.
    Применялись также жаротрубные котлы, предназначенные для производства пара (паровые жаротрубные котлы). Топочные газы из жаровых труб попадали в поворотную камеру,  затем проходят по второму газоходу, не доходя до фронта котла, поворачиваются и поступают в третий газоход  и направляются к общему сборному борову. Снизу в газоходах установлены кирпичные перегородки (дефлекторы), которые повышают скорость газов в газоходах, за счет этого увеличивается коэффициент теплопередачи. Коэффициент теплопередачи возрастает с повышением скорости. 
    Топки в которых используется в качестве топлива мазут или газ футеруются огнеупорным кирпичом класса А (огнеупорность не ниже 1730 ?); при слоевом сжигании топлива требуется кирпич класса Б (огнеупорность не ниже 1670 ?); котельные газоходы футеруются кирпичом В (огнеупорность не ниже 1580 ?). На верхней части  парового жаротрубного котла устанавливают сухопарник, который в основном предназначен  для уменьшения влажности вырабатываемого пара. Из пара при высоких скоростях и большой высоте подъема выпадают капли воды, которые и создают влажность. Температура в паровом котле фактически одинакова (не ниже 100 ? в различных точках и соответствует давлению пара, при котором работает котел. Паровому котлу не страшно выпадение росы, выпадающей в отходящих газах при местном переохлаждении газов [1]. 
    Следует отметить, что жаротрубные котлы рационально использовать только при сжигании  в них газа или жидкого топлива  в других случаях при использовании твердого топлива возрастают расходы на организацию подготовки топлива и удаления золы и шлака.  В одножаротрубных котлах  диаметр барабана составляет 1600?2000 мм; двухжаротрубных – 2200?2400 мм. Довольно большой вес котла, который превышает в 2 раза вес водотрубного котла является основным недостатком жаротрубных котлов.
    В результате таких высоких тепловых потоков и малых скоростей движения воды на поверхности жаровых труб и трубных решеток наблюдается пристенное кипение. При кипении воды на поверхности металла образуются отложения, действующие как теплоизоляция и значительно затрудняющие передачу тепла от металла к воде. В среднем, один миллиметр отложений увеличивает температуру стенки примерно на 100-120 ОС и при толщине накипи в несколько миллиметров металл теряет свою прочность, «течет». В итоге, на жаровых трубах и трубных решетках в местах локального перегрева появляются вздутия, деформации металла, образованные давлением воды, трубные решетки коробятся, нарушается плотность сварных швов приварки дымогарных труб к трубным решеткам.
    В настоящее время наибольшее распространение получили водотрубные котлы, обладающие рядом достоинств по сравнению с жаротрубными. Водотрубные котлы имеют внешнюю топку и это одно из основных достоинств этих котлов, так как она размещается под котлом и может быть приемлема к любому составу топлива, включая низкосортное и многозольное. Водотрубные котлы менее металлоёмкие. В них отсутствуют детали большого диаметра. Котлы компактные и занимают мало места. детали котлов эластичны при неравномерном нагреве стенок. 
    Водотрубные котлы делятся на горизонтально-водотрубные и  вертикально-водотрубные в  зависимости от наклона труб к горизонту. У горизонтально-водотрубных котлов  угол наклона труб составляет всего 12-150,  у вертикально-водотрубных наклон в более 45 0. Важной особенностью работы водотрубных котлов является необходимость предварительной обработки и химической очистки питательной воды (водоподготовки) поступающей в котлы с целью обеспечения без накипного режима. Образовавшийся налет накипи периодически  очищают специальными системами дробеочистки.
    Горизонтально-водотрубные котлы подразделяются на две группы: камерные и секционные. Поверхность нагрева камерных котлов   состоит из наклоненных к горизонту труб ? 88,5?95 мм, длина труб - 5500 мм в стенках двух камер имеющих коробчатую форму  трубы развальцовываются. Передняя камера присоединятся непосредственно к барабану-паросборнику, задняя к барабану-грязевику, который при помощи циркуляционной трубы   ? 250?400 мм  (в зависимости от размеров котла)  сообщается с верхним барабаном. 
    Камерные котлы не нашли широкого применения так как котел оказался довольно громоздким металлоёмким (расходуется много металла, на увеличение толщины стенок котла при повышении рабочего давления),   отдельные детали не могут быть унифицированы.
    Секционные котлы. Вертикальные ряды труб секционных котлов объединены коллектором змеевиковой формы, который позволяет расположить трубы в шахматном порядке по ходу газов, что приводит к повышению коэффициента теплоотдачи. Коллекторы плотно примыкают друг к другу, имеющие щели уплотнены асбестовым шнуром, таким образом, образуются стенки газоходов. В торцах коллектора и в карманах паросборника  ввальцовываются трубы (? 94,5?102 мм, длиной 3500?5500 мм) тем самым создается замкнутая система, по которой циркулирует вода   и пар выносится в паросборник. В котлах с большой поверхностью нагрева  ставится дополнительный барабан. Размеры коллектора при этом невелики – 140?120 мм и повышение давление до высоких приемлемых для данного котла значения не оказывает влияния на увеличении толщины стенки. Основные элементы конструкции секционного котла стандартизированы и требуют минимального количества металла. Основным недостатком котла является наличие  в конструкции барабана-паросборника, что значительно увеличивает общий вес. В 60?80 годах прошлого века получили большое распространение легкие и простые в изготовлении горизонтально-водотрубные котлы   системы Шухова.  Конструкция состоит из отдельных секций труб образующих пучок (28 труб ? 76?70, длиной 4500 мм), концы труб завальцовываются в коллекторах-головках бочкообразной формы. Форма сборного коллектора цилиндрическая  и имеет относительно малый диаметр (?   670 мм), что позволяет работать с тонкими стенками труб при невысоких давлениях. Пучки труб располагаются один под другим и при помощи специально спрофилированных патрубков соединяются с барабаном-паросборником (внутренний  ? 640 мм). В конструкции предусмотрено установка нескольких комплектов состоящих из двух секций и барабаном-паросборником объединенных сверху трубой выполняющей роль сухопарника. Поверхность нагрева одного комплекта составляет 62,5 м2. Котлы Шухова достаточно удобно монтировать, собираются из стандартных деталей, компактны при перевозке,  имеют минимальное количество люков для обслуживания.  Недостатками являются:  котлы трудно очищать от золы и сажи; пучкообразное размещение труб усложняет условия их обдувки; ограниченное число газоходов (всего 2) понижает скорость движения отходящих газов (центральная часть пучка плохо омывается газами), в результате чего ухудшается теплоотдача. Частично эта задача была решена в конструкции  Шухова-Берлина за счет  снижения количества труб в пучке  до 24 штук,  что позволило осуществить боковую обдувку и установить обдувочную трубу между рядами труб и в результате организовать четыре газохода. Однако в котле Шухова-Берлина условия теплопередачи оказались недостаточно совершенными, возросла температура отходящих газов,  котел получился громоздким и соответственно металлоемким, и он был сняты с производства.
    1.2 Котлы типа ДКВ  
    ДКВ  (двухбарабанный котел водотрубный). Котлы имеют барабаны, установленные по длине обмуровки, причем верхний барабан  значительно длиннее нижнего. Барабаны соединяются  между  собой  пучками труб диаметром ? 51?46 мм и имеют шаг S1 = 80 мм, внизу привариваются к коллекторам, верху ввальцовываются в верхний барабан, который держится на кипятильных трубах. Для создания циркуляционного контура  в экранах  нижние коллекторы особо спрофилированными трубами присоединяются к нижнему барабану. Котел монтируется на общей раме. Удобен в транспортировке. Газоходы имеют камеру догорания  с целью уменьшения экранирования топочного пространства при сжигании низкосортного топлива и увеличения длины факела. Трубы в газоходах имеют шаг S1 = 130 мм в глубину S2 = 115 мм. Обдувка котлов осуществляется стационарным  обдувочным аппаратом, как и в предыдущем случае с котлами КРШ  при помощи трубы с отверстиями, которая проходит через третий и второй газоходы. Пароперегреватель (диаметры труб 32?38 мм) устанавливают за первым газоходом. Регулирование перегрева (частичное) достигается чугунной заслонкой   расположенной в верхней части газохода. Для обеспечения надежной работы котла ДКВ требуется предварительная водоподготовка питательной воды.  
    Отвод из котла отходящих газов осуществляется через сборный боров, который присоединяется к котлу подвесным коробом. При работе с экономайзером  котел с экономайзером подсоединяется также металлическим коробом сложной конструкции.
Таблица 2- Общая характеристика котлов ДКВ (выпуска 1960-1980 гг.) [2]
Характеристики котла
ДКВ
2/8
ДКВ
4/13
ДКВ
6,5-13
Производительность по нормальному пару,  т
2,0
4,0
4,0
4,0
4,0
6,5
6,5
6,5
6,5
Давление, ати
8
13
13
13
13
13
13
13
13
Поверхность нагрева котла и экрана, м2
124
202
167
177
183
288
223
239
258
Поверхность нагрева пароперегревателя, м2
-
-
58
42
24
-
99
75,4
40,4
Температура перегрева, град. 
-
-
350
300
250
-
350
300
250
Наружный диаметр барабана, мм

900
1032
Площадь колосниковой решетки, м2
3,84
5,13
6,94
Длина колосниковой решетки,  мм
1600
2136
2670
Внутренняя ширина топки по осям экранных труб, мм
2470
2470
2730
Расстояние между центрами барабанов, мм

2750
2750
Габариты котла по обмуровке, мм



Ширина обмуровки
3570
3570
3830
Длина в обмуровке
4205
5800
7680
Высота до парового штуцера
3850
3850
3982
Объем топочного пространства, м3
11,6
14,5
22,8

     1.3 Котел прямоточный системы проф. Л.К. Рамзина
     Наиболее простой в исполнении и легкий в эксплуатации котел разработан профессором Л.К.  Рамзиным. Прямоточный котел не имеет барабана-паросборника, и  в нем нет многократной циркуляции. Конструкцией котла предусмотрена  установка нескольких параллельно работающих змеевиков,  с одного конца вводится питательная вода, с другого выходит пар. Питательная вода предварительно нагревается до температуре 185 0С поступает в водяной экономайзер  где подогревается до 230 ? затем проходит в топочные экраны. Поток воды, двигаясь по трубам, идет снизу вверх (как бы по спирали) и в топочном экране доходит до кипения, в дальнейшем получается  пар (процесс парообразования). Котел Рамзина не имеет продувку, в связи с этим необходима тщательная водоподготовка питательной воды. Пар из переходной зоны с температурой перегрева 342 ? поступает снова в топочное пространство радиационной части перегревателя, затем во вторую конвекционную секцию пароперегревателя и на выходе из нее поступает потребителю [1].
     1.4 Водогрейные котлы
     Основным назначением водогрейных котлов, является получение горячей воды заданных параметров для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работают по прямоточному принципу с постоянным расходом воды. Водогрейные котлы имеют довольно широкий спектр применения: их устанавливают на тепловых электрических станциях (ТЭС), теплоэлектроцентралях  (ТЭЦ), в районных отопительных котельных, домовых котельных микрорайонов,  отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.
     В настоящее время промышленность выпускает широкий ассортимент унифицированных по конструкции водогрейных котлов. Основными показателями котлов является их теплопроизводительность, температура и давление воды, КПД, применяемое основное и резервное топливо,  а также типа металла, из которого они изготовлены. Чугунные котлы выпускаются теплопроизводительностью до 1-1,5 Гкал/ч, давление 0,7 МПа, с температурой горячей воды до 115 ?. Стальные водогрейные котлы производятся в зависимости от теплопроизводительности, которая может составлять 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180 Гкал/ч (4,5; 7,5; 11,6; 23,2; 35; 58; 116 и 210 МВт).
     Водогрейные котлы с теплопроизводительностью  до 30 Гкал/ч обеспечивают работу только в основном режиме с подогревом воды до 150 ? при давлении воды на входе в котел 1,6 МПа. Котлы мощностью свыше 30 Гкал/ч работают как в основном, так и в пиковых режимах с обеспечивая подогрев воды до 200 ? при максимальном давлении ее на входе в котел 2,5 МПа.
     В котлах серии «Смоленск» [3,4] применена трехходовая горизонтальная схема движения продуктов сгорания с оригинальной компоновкой внутреннего пространства конвективная часть расположена над топочной частью, что позволило применить современные длинофакельные горелочные устройства отечественных и импортных производителей без существенного увеличения длины котлов (котлы сопоставимы по своим габаритным размерам с жаротрубными реверсивными котлами такой же мощности). С фронта котлов расположена открываемая (на любую сторону) фронтовая камера, на которой устанавливается горелочное устройство. Данное решение позволило осуществить легкий доступ в топочное пространство котлов для внутреннего осмотра и технического обслуживания. Котлы могут эксплуатироваться двух режимах (95?70 ? и 115?70 ?) без изменения конструкции котла (изменяются только трубопроводы подвода/отвода сетевой воды). КПД котлов составляет 94,9% и 94,2%. 
     1.5Теплофикационные водогрейные котлы
     Теплофикационные водогрейные котлы (ТВГ) выпускаются теплопроизводительностью 4 и 8 Гкал/ч. Это секционные сварные котлы, предназначенью для работы на газе с нагревом воды не более 150 °С. На рисунке 1 приведен котел ТВГ-8. Радиационная поверхность топки 12и конвективная поверхность нагрева 11 состоят из отдельных секций, выполненных из труб ? 51?2,5 мм. Трубы в секциях конвективной поверхности расположены горизонтально, а в секциях радиационной поверхности - вертикально. Радиационная поверхность состоит из фронтально-потолочного экрана и пяти секций экранов, три из которых двойного облучения 14 (двухсветовые экраны). 
     Котел оборудован четырьмя подовыми диффузионными горелками 15, которые размещены между секциями радиационной поверхности (горелки устанавливаются в отсеках котла между двухсветовыми экранами).Воздух от дутьевого вентилятора поступает в воздушный канал 13, из которого подается в подподовые каналы 16, соединенные с горелками (без принудительной подачи воздуха к горелкам котлы удовлетворительно работают только при низких нагрузках до 40% от номинальной). Продукты сгорания топлива движутся вдоль труб радиационной поверхности, проходят через окно в задней части топки и поступают в опускную шахту, омывая конвективную поверхность поперечным потоком.
     Вода для подогрева поступает в два нижних коллектора 1 конвективной поверхности, пройдя последнюю, она собирается в верхних коллекторах 2 конвективной поверхности и далее по нескольким потолочно-фронтальным трубам 3 направляется в нижний коллектор 4 потолочного экрана, откуда по потолочно-фронтальным трубам 5 поступает в верхний коллектор 6 потолочного экрана. После этого вода последовательно проходит экраны: левый боковой экран 7, три двухсветовых экранов 8 и правый боковой экран 9. Нагретая вода через коллектор правого экрана выходит в теплосеть 10. КПД котлов этого типа составляет 90?91,5 %.

Рисунок 1- Водогрейный котел ТВГ-8:
а — схема циркуляции воды;б — устройство котла;
1, 2 — нижние и верхние коллекторы конвективной поверхности;  3, 5 — потолочно-фронтальные трубы;  4, 6 — нижний и верхний коллекторы потолочного экрана;  7 — левый боковой экран;  8, 14 — двухсветные экраны;  9 — правый боковой экран;  10— выход воды в теплосеть;  11 — конвективная поверхность нагрева;  12 — радиационная поверхность топки;  13— воздушный канал;  15— горелки;  16— подподовые каналы
   
   
Таблица 1- Характеристики котлов типа ТВГ

Характеристики котла
Тип котла


ТВГ-4Р
ТВГ-8М
ТВГ-10
1
Номинальная теплопроизводительность котла,  МВт
4,3
9,6
11,6
2
Давление воды: МПа

1,0


- на входе
1,4
1,4
1,6

- на выходе
0,8
0,8
1,0
3
Расход воды, м3/ч
53
104
127
4
Температура воды: 0С




- на входе
70
70
70

- на выходе
150
150
150
5
Габариты котла: мм




- длина
3420
4875
4975

- ширина 
3840
3840
3840

- высота
3970
4650
4650
6
Масса, кг 
5100
9500
10300
7
Топливо
газ
газ
газ
8
Расход газа Q НР =35 МДж/нм3
490
1095
1321
9
КПД, %
90
90,2
90,3
     ?
     Особенностью котлов ТВГ  является развитая радиационная поверхность, которая  состоит из пяти секций-экранов и потолочно-фронтовых экранов. Три средних экрана, облучаемые с двух сторон, делят топку на четыре отсека шириной по 740 мм. Конвективная поверхность, состоящая из трубчатых змеевиков диаметром 28 мм, вваренных в вертикальные коллекторы, расположена за разделительной перегородкой. 
     Отходящие газы поступают в конвективный газоход через проем высотой 800 мм над разделительной стенкой. Температура отходящих газов за котлом 190—210 ?. ? Для осмотра и ремонта экранов и топки, которые имеют данные газовые котлы, со стороны фронтовой стенки котла, между топочными экранами предусмотрены лазы. Для этой же цели используются, в отдельных случаях, два взрывных клапана, расположенные в задней стенке газохода. 
?? Вода проходит последовательно через конвективную часть, потолочно-фронтового экрана, топочные экраны и выходит в верхней части последнего экрана. 
?  Верхние коллекторы экранов, которыми оснащены данные газовые котлы, разделены на две части, и вода по трубам одной половины каждой из секций проходит сверху вниз, а по трубам другой половины поднимается. Между собой секции-экраны соединены с помощью перепускных труб, проходящих вне котла.
     Высокие скорости воды – около 1 м/с получены за счет деления пучка труб конвективного газохода на три части, а каждого экрана – на четыре части. Это привело до увеличения гидравлического сопротивления котла до 4 МПа (4 кгс/см2), что превышает рекомендованное типажом значение.
     Топочная камера теплонапряжением 4 кВт/м3 или 235·103 ккал/(м3·ч). Под огневыми каналами для распределения воздуха установлен металлический лист с отверстиями. Вентилятор имеет напор 0,5?1 кПа (50?100 кгс/см2), так как к горелкам подводится газ среднего давления.
     Значительная скорость дымовых газов и наличие пучка поперечно омываемых труб с большим числом рядов обеспечили необходимость установки дымососа с напором около 1 кПа (100 кгс/см2).
     Выпускаемые в настоящее время котлы ТВГ обычно  превышают заводской срок эксплуатации определенный в 14 лет,  работают исправно и далее, при надлежащем их обслуживании и обеспечении должной водоподготовки.  Котлы являются ремонтопригодными, срок службы ограничивается выходом из строя конвективной поверхности нагрева (в основном связанный с отложением накипи на стенках), изготавливаемой из труб ?28?3 мм и необходимостью замены горелочных устройств. После замены этих элементов на усовершенствованные котлы могут работать ещё 10-15 лет с повышенным КПД и уменьшенным расходом природного газа на 4-5%.
     1.6 Прямоточные Водогрейные котлы КВ-ГМ
     Водогрейные котлы КВ-ГМконструктивно подразделяются на четыре унифицированные серии в зависимости от теплопроизводительности: 4 и 6,5; 10; 20 и 30; 50 и 100; 180 Гкал/ч. Котлы не имеют несущего каркаса. Обмуровка у них облегченная трехслойная (шамотобетон, минераловатные плиты и магнезиальная обмазка), крепится к трубам топки и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 имеют единый профиль, как и котлы теплопроизводительностью 10, 20 и 30 Гкал/ч, и различаются глубиной топочной камеры и конвективной части.
     Котлы КВ-ГМ-50 и -100 по конструкции сходны с ними и отличаются только размерами.
     
     Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 и -6,5
      На рисунке 2 приведены водогрейные котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 [5], которые имеют топочную камеру 6 и конвективную часть 5 поверхности котла. Топка полностью экранирована трубами ? 60x3 мм. Боковые экраны, свод и под топочной камеры образованы Г-образными трубами. На фронтальной стене котла установлены газомазутная ротационная горелка 1 и взрывной предохранительный клапан 2. Неэкранированные поверхности фронта закрыты огнеупорной кладкой, примыкающей к воздушному коробу горелки.
     На левой боковой стороне котла имеется лаз 4 в топочную камеру. Часть труб заднего экрана своим верхом выдвинута в топку и сварена между собой при помощи вставок для устранения попадания в топку
     дроби при работе установки 3 дробеочистки, используемой для очистки конвективных поверхностей от загрязнения.
     Все трубы экранов выведены в верхние и нижние коллекторы ?  159?7 мм, внутри которых имеются глухие перегородки, направляющую воду. Топка отделена от конвективной части перегородкой из огнеупорной кирпичной кладки. Продукты сгорания поступают в верхнюю часть топки, откуда через фестон - в конвективную часть, проходят ее сверху вниз и через боковой отвод уходят из котельного агрегата.
     Конвективная поверхность 5 котла состоит из четырех пакетов, каждый из которых набирается из U-образных ширм, выполненных из труб?  28?3 мм. Ширмы расположены параллельно фронтальной стенке котла, образуя шахматный пучок труб. Боковые стены конвективной части экранированы трубами?  83?3,5 мм, имеющими плавники, и являются коллекторами (стояками) для труб конвективных пакетов. Потолок конвективной части также экранирован трубами ?83?3,5 мм. Задняя стена не экранирована и имеет лазы 4 вверху и внизу. Вес котла передается на нижние коллекторы, имеющие опоры.
     КПД котла КВ-ГМ-4 90,5 % при работе на газе и 86,4 % при работе на мазуте. КПД котла КВ-ГМ-6,5 91,1 % при работе на газе и 87 % при работе на мазуте.






Рисунок 3-  Водогрейные котлы КВ-ГМ-10, -20, -30:
1 - газомазутная горелка; 2 - взрывной клапан; 3 - топочная камера; 4 - промежуточный экран; 5 - камера догорания; б - фестон; 7 - установка дробеочистки; 8 - конвективная поверхность нагрева
     Водогрейные котлы КВ-ГМ-10, -20 и -30. Топочная камера 3 котлов КВ-ГМ-10, -20 и -30 (рисунок 3) экранирована трубами ?60?3 мм и имеет фронтальный, два боковых и промежуточный 4 экраны, которые полностью (за исключением части фронтальной стены, где установлены взрывной клапан 2 и газомазутная горелка 1 с ротационной форсункой) покрывают стены и под топки. Экранные трубы привариваются к коллекторам, имеющим размер?  219?10 мм. Промежуточный экран выполнен из расположенных в два ряда труб и образует камеру догорания 5.
     Конвективная поверхность нагрева 8 включает в себя четыре конвективных пучка и расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенками. Конвективные пучки набраны из U-образных ширм, расположенных в шахматном порядке, выполненных из труб?  28?3 мм. Задняя и передняя стены шахты экранированы вертикальными трубами?  60?3 мм, боковые стены - трубами ? 85?3 мм, которые служат стояками для ширм конвективных пакетов[5].
     
     Методы модернизации котлов ТВГ и КВГ
     Модернизация в основном направлена на частичное изменение конструкции котла: 
     - вместо конвективных труб ? 28?3 мм, заложенных в первоначальном проекте, монтируются трубы увеличенного диаметра ?32?3 мм или ?38?3 мм, в результате чего  уменьшается гидравлическое сопротивление в трубах и при условии недостаточной (некачественной)	 подготовки воды трубы служат дольше;  
     - за счёт увеличения поверхности наг.......................