Как устроен котёл ПТВМ: расшифровка марки и схема работы

ПТВМ — пиковый теплофикационный водогрейный котёл, который греет сетевую воду до 150 °C при постоянном расходе воды через трубы. Мощность регулируют числом горелок, а не дросселированием потока. Это котёл теплосети, а не увеличенный вариант КВа для отопительной котельной. Серия выпускается от 30 до 180 Гкал/ч в двух компоновках: П-образной (ПТВМ-30) и башенной (ПТВМ-50, 100, 120, 180). Производство котлов ПТВМ ведут в Бийске, поставки охватывают РФ и страны СНГ.

Содержание

1. Расшифровка ПТВМ и соответствие КВ-ГМ-…-150
2. Прямоток и правило постоянного расхода воды
3. ПТВМ-30: П-образная компоновка и шесть горелок
4. Башенные ПТВМ-50, 100, 120, 180
5. Экраны, конвективные пакеты, каркас и подвеска
6. Основной и пиковый режимы
7. Частые вопросы

Расшифровка ПТВМ и соответствие КВ-ГМ-…-150

Аббревиатура ПТВМ расшифровывается как «пиковый теплофикационный водогрейный мазутный». Каждая буква описывает роль и топливо котла на момент создания серии: котёл проектировался для работы в пиковом режиме теплосети на мазуте. Фактически современные исполнения — газомазутные: основное топливо природный газ, резервное — мазут.

В современной классификации серия ПТВМ соответствует обозначению КВ-ГМ-X-150, где:

• КВ — котёл водогрейный;
• ГМ — газомазутный;
• X — тепловая мощность в Гкал/ч (число в марке ПТВМ);
• 150 — температура воды на выходе, °C.

Таким образом, ПТВМ-30 и КВ-ГМ-30-150 — это одна и та же машина, записанная по разным стандартам. Буква «М» в ПТВМ не означает, что котёл работает только на мазуте, — это историческое наименование. В паспорте и карточке завода смотрят строку «топливо», а не только аббревиатуру.

Число в марке — тепловая мощность в Гкал/ч. ПТВМ-30 выдаёт 30 Гкал/ч, что соответствует примерно 34,9 МВт. ПТВМ-180 работает на 180 Гкал/ч, что по паспорту составляет 209 МВт. Перевод: 1 Гкал/ч = 1,163 МВт. Эту связь используют при сравнении с другими марками водогрейных котлов в документации на теплосеть.

Чем ПТВМ отличается от КВ-ГМ смежных серий по конструкции — разобрано в статье ПТВМ и КВ-ГМ: чем отличаются.

Прямоток и правило постоянного расхода воды

ПТВМ — прямоточный котёл: вода проходит через поверхности нагрева от входа до выхода без промежуточного барабана-сепаратора. Нет барабана — нет свободного зеркала испарения, нет запаса воды, нет запаса пара. Вода движется непрерывно под давлением сети.

Из прямоточной схемы вытекает главное эксплуатационное правило: расход воды через котёл должен оставаться постоянным вне зависимости от текущей нагрузки. Снизить расход ниже допустимого минимума — значит снизить скорость воды в трубах. Если скорость упадёт до критического значения, плёнка воды у стенки трубы начнёт закипать: возникает плёночное кипение, температура металла резко растёт, это ведёт к пережогу трубы.

Именно поэтому мощность ПТВМ не регулируют дросселем на водяном трубопроводе. Регулирование идёт со стороны горелок: часть горелок отключают, остальные работают на полную нагрузку. Температуру воды на выходе снижают числом работающих горелок, а поток воды не трогают. Диапазон регулирования ПТВМ-30 — 30-100% от номинальной мощности.

Это принципиально отличает ПТВМ от водогрейных котлов с естественной циркуляцией (КВ с барабаном), где поток воды связан с разницей температур и можно регулировать нагрузку иначе. При составлении схемы котельной это влияет на выбор циркуляционных насосов и их защит.

ПТВМ-30: П-образная компоновка и шесть горелок

ПТВМ-30 — самая распространённая модель серии с П-образной сомкнутой компоновкой топочной камеры. «П-образная» означает, что топочные газы проходят два хода: сначала вниз по первому опускному газоходу, затем разворачиваются и поднимаются вверх по конвективному газоходу. Если смотреть на разрез сбоку, траектория газового потока образует букву «П».

Топка экранирована трубами Ø60×3 мм с шагом 64 мм. Экраны поглощают основную долю лучистого тепла от факела. Конвективные пакеты собраны из труб Ø28×3 мм; через конвективный газоход газы отдают остаточное тепло перед уходом в дымовую трубу. Стояки, соединяющие коллекторы, выполнены трубами Ø83×3,5 мм.

Горелки МГМГ-6 установлены встречно — попарно с противоположных стен топки. На ПТВМ-30 их шесть: три пары, направленных навстречу друг другу. Встречное расположение обеспечивает равномерный прогрев объёма топки и сокращает длину факела, необходимую для полного сгорания. Каждая горелка работает со своим индивидуальным вентилятором — подробнее о горелочном оборудовании и его обслуживании в статье горелки котлов ПТВМ: неисправности и обслуживание.

Рама котла устанавливается на отметке 5,14 м. Это означает, что корпус котла поднят на несущую металлоконструкцию, а под ним остаётся пространство для трубопроводов, арматуры и обслуживания нижних коллекторов.

Регулировочный диапазон ПТВМ-30 — от 30 до 100% номинальной мощности. Минимальная нагрузка 30% соответствует работе одной-двух горелок. Технические характеристики модели с карточки завода — в статье котёл ПТВМ-30: технические характеристики.

Башенные ПТВМ-50, 100, 120, 180

Начиная с ПТВМ-50 серия переходит на башенную компоновку. В башенном котле газы движутся снизу вверх через весь объём: от горелок у основания — через радиационную топку — затем через конвективные поверхности, расположенные над топкой. Разворота газового потока нет. Котёл вытянут вертикально и занимает меньшую площадь в плане при той же мощности, чем П-образный вариант.

В таблице — сводка по основным моделям серии на основе карточек завода. Паспортные значения сверяют с актуальной карточкой перед проектом.

Модель	Мощность, Гкал/ч	Мощность, МВт (ориентир)	Компоновка	Число горелок	Тип горелок
ПТВМ-30	30	35	П-образная	6 встречно	МГМГ-6
ПТВМ-50	50	58,2	Башня	12	МГМГ-6
ПТВМ-100	100	116,3	Башня	16	МГМГ-8
ПТВМ-120	120	139,6	Башня	16	МГМГ-8
ПТВМ-180	180	209	Башня	20	МГМГ-10

Переход на более крупные горелки МГМГ-8 и МГМГ-10 при росте мощности связан с необходимостью сохранить управляемый факел в увеличившемся объёме топки. Чем крупнее горелка, тем выше единичная тепловая мощность одной горелки и тем крупнее «шаг» при регулировании числом горелок.

ПТВМ-180 — крупнейшая модель серии с паспортной мощностью 209 МВт. Помимо увеличенного числа горелок, здесь применены двухсветные экраны — они делят топку на несколько радиационных зон и повышают плотность теплосъёма. Конвективные пакеты ПТВМ-180 оснащены системой обмывки сетевой водой: при работе на мазуте конвективные трубы обрастают сажей и отложениями с внешней стороны, поэтому периодическая обмывка поддерживает теплопередачу.

Экраны, конвективные пакеты, каркас и подвеска

Поверхности нагрева ПТВМ делятся на радиационные (экраны топки) и конвективные (пакеты за топкой). Экраны топки — трубы, расположенные по периметру и, в крупных моделях, внутри топочной камеры. Они поглощают тепло излучением от факела: это основная зона нагрева воды, здесь температура труб максимальна.

Конвективные пакеты стоят за зоной горения и поглощают тепло омывающих газов конвекцией. Трубы конвективных пакетов мельче экранных — это типовое решение для повышения скорости газов в межтрубном пространстве и улучшения теплообмена.

Обмуровка всей серии ПТВМ — облегчённая: вместо традиционной кирпичной кладки применены лёгкие огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Снижение массы обмуровки уменьшает нагрузку на каркас и фундамент. Дополнительный слой тепловой изоляции снаружи обмуровки ограничивает потери тепла через стены котла.

Каркас ПТВМ-30 — металлоконструкция с рамой на отметке 5,14 м. Котёл подвешен или опирается на каркас сверху, что позволяет трубным поверхностям свободно удлиняться вниз при нагреве (тепловые расширения). Нижние коллекторы остаются доступными для обслуживания под котлом. В башенных моделях принцип тот же: каркас несёт всю нагрузку, трубы развешаны на подвесках и могут деформироваться при нагреве без сдвига каркаса.

При работе на мазуте конвективные трубы покрываются внешними отложениями — продуктами горения мазута. Для их удаления без останова котла применяют газоимпульсную очистку (ГИО): короткие импульсы давления встряхивают слой отложений с внешней стороны труб.

Ошибки при ремонте обмуровки, которые выводят котёл из строя раньше срока, разобраны в материале обмуровка котла ПТВМ-30: типовые ошибки.

Основной и пиковый режимы

«Пиковый» в названии ПТВМ описывает место котла в схеме теплоснабжения, а не режим самого агрегата. Теплосеть строится ступенями: котлы основной нагрузки покрывают базовый спрос при температуре обратной воды 70 °C, а пиковые котлы ПТВМ включаются при похолодании, когда входная температура воды поднимается и сеть требует догрева.

По паспорту ПТВМ-50 и ПТВМ-100 работают в двух диапазонах:

• основной режим: вход воды 70 °C, выход 150 °C;
• пиковый режим: вход воды 110 °C, выход 150 °C.

В пиковом режиме котёл обрабатывает уже частично нагретую воду — он только догревает её до 150 °C. Сетевая вода с обратного коллектора сначала проходит через котлы основной нагрузки (КВ-ГМ, ДКВр или ПТВМ на малой нагрузке), затем поступает в пиковый ПТВМ с температурой около 110 °C.

Котёл ПТВМ может работать и как основной, принимая воду прямо из обратного трубопровода сети. В этом режиме весь перепад температур — от 70 до 150 °C — покрывает ПТВМ. Это актуально для котельных, где ПТВМ единственный тип котла или где пиковые и базовые котлы входят в одну группу.

Регулировочный диапазон по числу горелок позволяет поддерживать заданный температурный график сети в широком диапазоне наружных температур. При снижении нагрузки горелки отключают последовательно, при росте — подключают. Минимальная допустимая нагрузка — 30% (ПТВМ-30): ниже этого порога расход воды уже нельзя скомпенсировать числом горелок, и безопасная работа нарушается.

Сравнение ресурса и регламента обслуживания ПТВМ с другими водогрейными котлами серии КВ-ГМ — в статье ресурс и регламент обслуживания котлов КВ-ГМ и ПТВМ.

Частые вопросы

Что означает аббревиатура ПТВМ?

ПТВМ — пиковый теплофикационный водогрейный мазутный. Исторически котёл разрабатывался под мазут как основное топливо. Современные исполнения — газомазутные (ГМ): природный газ основной, мазут резервный. В классификации по ГОСТ серия соответствует обозначению КВ-ГМ-X-150, где X — мощность в Гкал/ч, 150 — температура на выходе в °C.

Почему нельзя сильно снижать расход воды через ПТВМ?

ПТВМ — прямоточный котёл без барабана. При снижении расхода воды падает скорость течения в трубах экрана. Если скорость опускается ниже минимально допустимой, плёнка воды у раскалённой стенки трубы начинает кипеть — возникает плёночное кипение. Теплоотвод от металла резко ухудшается, температура трубы растёт, стенка прогорает. Поэтому мощность регулируют числом горелок, а расход воды сохраняют постоянным.

Чем ПТВМ-30 отличается от ПТВМ-50 по компоновке?

ПТВМ-30 — П-образная сомкнутая компоновка: газовый поток делает разворот, проходя два хода внутри корпуса. ПТВМ-50 и крупнее — башенная компоновка: газы движутся снизу вверх без разворота, конвективные пакеты расположены над топкой. Башня занимает меньшую площадь в плане, П-образный вариант ниже по высоте. Число горелок и их тип также различаются: 6 горелок МГМГ-6 у ПТВМ-30 против 12 горелок МГМГ-6 у ПТВМ-50.

ПТВМ работает только как пиковый котёл?

Нет. «Пиковый» в названии описывает исходное место котла в схеме теплосети — догревать воду в часы пика. Конструктивно ПТВМ может работать и как котёл основной нагрузки, принимая обратную воду с 70 °C и нагревая её до 150 °C. Режим (основной или пиковый) определяет тепловая схема котельной, а не конструкция котла. Паспорт ПТВМ-50 и ПТВМ-100 прямо указывает оба диапазона входной температуры.

Зачем индивидуальный вентилятор на каждую горелку?

Каждая горелка ПТВМ (МГМГ-6, МГМГ-8, МГМГ-10) работает со своим вентилятором, потому что горелки отключают и подключают по одной при регулировании нагрузки. Если бы все горелки питались от одного вентилятора, при отключении части горелок изменялось бы давление воздуха у всех остальных — баланс сгорания нарушался бы. Индивидуальный вентилятор позволяет каждой горелке сохранять заданное соотношение газ/воздух независимо от того, сколько соседних горелок включено.

Паспорт котла ПТВМ содержит разделы, на которые опираются при заказе и при составлении проекта котельной. Три строки, которые нужно зафиксировать до начала переговоров с заводом: тепловая мощность в Гкал/ч, диапазон температур входной и выходной воды, расход воды через котёл. Без этих цифр нельзя правильно подобрать циркуляционный насос, тепловую изоляцию трубопроводов и защиту от минимального расхода. Компоновку (П-образная или башня) и число горелок смотрят позже — они следуют из мощности.