Obniżenie oporów przepływu wody kotłów wodnych typu WR, WLM

Kotły wodne typu WR ( WLM ) z ceramicznym obmurzem posiadają w komorach zabudowane dysze La Monta, które są powodem dużych spadków ciśnienia przepływającej przez kotły wody, a w konsekwencji zwiększonego zużycia energii elektrycznej związanej z pracą pomp na pokonanie tych oporów. W pierwotnym zamyśle, dysze miały zapewniać odpowiedni rozpływ wody przez poszczególne rury części ciśnieniowej.

Jak wykazały obliczenia dla WR 25, źle dobrane otwory dysz La Monta powodują, że przepływ wody w niektórych rurach ekranowych komory paleniskowej i grodzi jest zbyt mały w stosunku do przejmowanego ciepła w wyniku czego temperatura wody przekracza miejscowo 150 oC. Szczególnie wysokich temperatur należy się spodziewać w rurach ekranu tylnego leżących naprzeciwko wlotu wody z grodzi do komory ekranu tylnego. Temperatury w nich mogą przekraczać temperaturę nasycenia i może tam występować zjawisko odparowywania wody!

Duże zakłócenia w rozpływie wody mogą wprowadzać też osady powstające na krawędziach otworów dysz co może prowadzić do uszkodzeń rur o czym pisano w Ciepłownictwie, Ogrzewnictwie, Wentylacji nr 11/2009 w artykule "Wpływ jakości wody na awaryjność kotłów rusztowych typu WR"

Dodatkowo dysze La Monta wymagają okresowego czyszczenia co jest pracochłonne i kłopotliwe ze względu na utrzymanie szczelności króćców i zużywanie się ich gwintów.

Przedsiębiorstwo Solve oferuje wykonanie odpowiedniej dokumentacji uzgodnionej z UDT pozwalającej na usuniecie wszystkich dysz La Monta z komór lub znaczne ograniczenie ich liczny. Przykładowo w kotle WR 25 z 372 dysz pozostaje 28 szt.

Efekty modernizacji układu dyszowego kotłów typu WR:
  • zmniejszenie zużycia energii elektrycznej przez pompy obiegowe. Efekty ekonomiczne z tytułu zmniejszenie prawdopodobieństwa uszkodzenia części ciśnieniowej powierzchni ogrzewalnych komory paleniskowej kotła;
  • zmniejszenie pracochłonności związanej z okresowym czyszczeniem dysz
  • lepsze dopasowanie układu hydraulicznego do współpracy z pozostałymi kotłami
Opory przepływu wody przez wodnorurowe kotły rusztowe typu WR ( WLM ) wielkości 1,45 ÷ 29 MW (1,25 ÷ 25 Gcal/h ) wynoszą od 0,7 do 0,35 MPa. Przy czym im większy kocioł tym większe opory przepływu przez niego.

Różnica ciśnienia pomiędzy wysokością podnoszenia pomp obiegowych a oporami przepływu wody przez kocioł i sieć rurociągów wewnętrznych kotłów stanowi ciśnienie na pokonanie oporów przepływu wody w zakładzie a jego niska wartość utrudnia prawidłowy rozdział gorącej wody między poszczególne odbiorniki.

Obniżenie oporów przepływu wody jest możliwe, odpowiednio do wielkości kotła, od 40 do 90%.

Szczególnie zaleca się modernizację układu przepływu wody w ciepłowniach wyposażonych w kotły WR25 ( WLM25 ), w których katalogowy spadek ciśnienia wody wynosi 0,3 ÷ 0,35 MPa. W praktyce ten spadek ciśnienia jest nawet większy. Opory przepływu wody w tym kotle można zredukować o ok. 0,1 MPa co prowadzi do powstania rezerwy ciśnienia dyspozycyjnego w pompach obiegowych w wysokości18 m słupa wody. Można wtedy tą nadwyżkę wykorzystać na lepszą regulację sieci lub przez obniżenie obrotów pompy dzięki zabudowie falownika lub jej wymianę na mniejszą ( o większej sprawności ), zaoszczędzić energię elektryczną.

Przykład 1 Kocioł WR 25. Przepływ wody 365 t/h. Obniżenie oporów o 0,1 MPa.
Obniżenie mocy pobieranej przez silnik pompy
ΔN = 365000 * 1 * /( 102 * 3600 * 0,70 ) = 14,2 kW
Zmniejszenie zużycia energii elektrycznej i jej kosztu w sezonie grzewczym
ΔE = 14,2 * 24 godz * 5 mies * 30 dni = 51120 kWh
ΔK = 51120 * 0,5 zł/kWh = 25560 zł
Przykład 2 Kocioł WR 10. Przepływ wody 125 t/h. Obniżenie oporów o 0,6 MPa.
Obniżenie mocy pobieranej przez silnik pompy
ΔN = 125000 * 6/( 102 * 3600 * 0,70 ) = 2,9 kW
Zmniejszenie zużycia energii elektrycznej i jej kosztu w sezonie grzewczym
ΔE = 2,9 * 24 godz * 5 mies * 30 dni = 10440 kWh
ΔK = 10440 * 0,5 zł/kWh = 5220 zł


Poniesione niewielkie nakłady na modernizację układu przepływu wody przez kocioł i sieć rurociągów wewnętrznych zwracają się w krótkim czasie w postaci zaoszczędzonej energii elektrycznej do napędu pomp obiegowych.

Zawsze przed modernizacją pompowni należy przeprowadzić modernizację układu przepływu wody przez kocioł, wymienić armaturę na niskooporową, zlikwidować zbędne zawory zwrotne lub je wymienić na niskooporowe.

W przypadku występowania w kotłowni różnych typów kotłów należy modernizować układy przepływowe we wszystkich kotłach jednocześnie.

Efekty modernizacji układu przepływu wody to:
  • poprawa rozpływu wody w rurach
  • zwiększenie żywotności rur powierzchni ogrzewalnej
  • niższe opory przepływu wody na drodze między pompami obiegowymi a wylotem wody gorącej z kotłów, powoduje że łatwiej obieg wody radzi sobie z brakiem stabilizacji ciśnienia
  • doprowadzenie do w miarę właściwego rozdziału ciśnienia w całym obiegu wody. Właściwy rozkład ciśnienia w całym obiegu wody uznaje się sytuację gdy opory przepływu wody wewnątrz kotłowni nie są większe od oporów sieci zewnętrznych
  • oszczędność energii elektrycznej na napęd pomp obiegowych
  • możliwość uzyskania większego ciśnienia na pokonanie oporów przepływu wody przez zład
  • zmniejszenie prawdopodobieństwa uszkodzenia rur w wyniku ich przegrzania spowodowanych występowaniem odparowania.

Obniżenie oporów przepływu kotła WR (WLM) 25