КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ.

Пар находит широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе на заводах, фабриках пищевой промышленности. Производство пара является одним из наиболее развитых производств. Пар используется для выработки электроэнергии, отопления, вентиляции промышленных предприятий и прочих нужд. Пар получается в специальных устройствах – котельных установках.

Котельной установкой называется совокупность различных аппаратов и приборов, предназначенных для получения пара заданных параметров за счет химической энергии топлива.

Рабочими телами в котельных установках являются: топливо, окислитель (кислород воздуха), вода. В котельных установках происходит преобразование химической энергии топлива в физическое тепло продуктов сгорания, которое через металлические поверхности нагрева передается воде для выработки пара, для его перегрева, т.е. в котельных установках происходят следующие процессы:1) горение топлива, 2) теплообмен между продуктами сгорания, водой и паром, 3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и перегрева пара.

Котельные установки классифицируются: по назначению, по паропроизводительности, по параметрам вырабатываемого пара.

По назначению котельные установки подразделяются на энергетические, производственно-отопительные и смешанного типа.

По паропроизводительности котельные установки подразделяются: на установки малой мощности (0,7÷5,5 кг/с) или (2÷20 т/час); средней мощности (до 20 кг/сек или до 75 т/час) и большой мощности (свыше 30 кг/с или 100т/час).

По параметрам вырабатываемого пара установки бывают: низкого давления (до 1,4мПа), среднего давления (до 4,0мПа) и высокого давления (до 10,0 мПа).

В энергетических котельных вырабатывается перегретый пар, который используется в паротурбинных цехах теплоэлектростанций.

Производственно-отопительные котельные установки обслуживают производственные предприятия, снабжая их паром на отопление и вентиляцию, и для технологических аппаратов.

Котельные установки смешанного типа предназначены для выработки пар, как на производство электроэнергии, так и для технологических целей производства и отопления.

Все крупные современные заводы и фабрики пищевой промышленности, как правило, имеют свои котельные установки.

По характеру теплового потребления предприятия пищевой промышленности можно разбить на три большие группы.

I. Предприятия, использующие пар для выработки электроэнергии (в турбогенераторах) для технологических нужд, отопления, вентиляции зданий. Предприятия первой группы расположены обычно на местах получения сырья. К ним нет подвода электроэнергии из вне, и поэтому они имеют свои тепловые установки, оборудованные котельными установками смешанного типа. К первой группе относятся сахарные заводы, спиртовые предприятия, консервные заводы и т.д.

II. Ко второй группе предприятий относятся предприятия, использующие пар только для технологических и отопительных нужд. Эта самая многочисленная группа предприятий включает предприятия хлебопекарной, макаронной, кондитерской, молочной отраслей промышленности. Предприятия расположены в городах и поселках городского типа и имеют производственно-отопительные котельные.

С развитием крупных теплоэлектроцентралей наблюдается тенденция перехода предприятий на внешнее теплоснабжение от ТЭЦ.

III. К третьей группе предприятий относятся предприятия, использующие в качестве теплоносителя, главным образом, горячую воду (табачные фабрики и пр.).

2.1.Элементы котельной установки.

Основным устройством котельной установки является котельный агрегат и ряд вспомогательного оборудования. В котельной имеется несколько котельных агрегатов. Современный котельный агрегат является сложным устройством. Он состоит из топки, генератора пара, называемого обычно паровым котлом, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя, обмуровки, каркаса, арматуры и прочее. К вспомогательному оборудованию котельной установки относятся аппараты и механизмы, предназначенные для подготовки и транспортировки топлива и воды, тягодутьевые устройства, золоулавливающие аппараты, гарнитура, приборы теплового контроля и автоматического регулирования.

Топливоподача – механизированные устройства для подготовки и подачи топлива в котлоагрегатах.

Водоподготовительная установка – система различных аппаратов, обеспечивающих очистку воды от всевозможных примесей и накипеобразующих солей, а также деаэрацию воды.

Питательная установка включает в себя бак и насосы для подачи питательной воды в котельный агрегат.

Дутьевая установка состоит из воздуховода и дутьевого вентилятора, подающего воздух в топку.

Тяговая установка служит для удаления дымовых газов из котлоагрегата и состоит из дымососа и дымовой трубы.

На рис.1 представлена схема котельного агрегата

Золоулавливающее устройство – предназначено для удаления золы и шлаков из котельной. Контрольно-измерительная аппаратура обеспечивает безопасность и бесперебойную работу по выработке пара заданных параметров.

Топка служит для сжигания топлива. Топки классифицируются как слоевые, камерные, циклонные.

Генератор пара (паровой котел) – представляет собой закрытый металлический теплообменный аппарат, служащий для превращения поступающей в него воды в пар с давлением выше атмосферного. Котлы бывают различных конструкций.

На рис. 1 генератор пара (котел) состоит из барабана, экрана и опускных труб, коллекторов, конвективной поверхности нагрева.

Пароперегреватели предназначены для перегрева пара, выдаваемого котлом. Выполняются в виде змеевиков из бесшовных труб. В газоходах котла они размещены горизонтально или вертикально.

Экономайзеры служат для подогрева питательной воды перед ее поступлением в испарительную часть котла. Они подразделяются на кипящие и не кипящие. Экономайзеры представляют собой систему чугунных или стальных труб, гладких или ребристых, внутри которых циркулирует вода. Снаружи трубы обогреваются дымовыми газами, уходящими из котлоагрегата.

Воздухоподогреватели предназначаются для подогрева воздуха, подаваемого в топку для сжигания топлива, а при пылевидном сжигании еще для подсушивания топлива в мельницах. Наибольшее распространение получили трубчатые воздухоподогреватели. Воздух движется внутри труб, а снаружи трубы омываются горячими газами. При подогреве воздуха до 300 о С устанавливаются одноступенчатые подогреватели, а при более высоких температурах – двухступенчатые.

Обмуровка представляют собой наружные и внутренние кирпичные стены котла. Выполняется из красного кирпича (строительного).

Футеровка выполняется огнеупорным кирпичом.

Каркас – металлическая конструкция, служащая опорой для элементов котлоагрегата.

Арматура обеспечивает безопасную работу. К ней относятся: предохранительные клапана (2 шт.), питательный запорный клапан (2 шт.), манометры (1 шт.), водомерные стекла (2 шт.), парозаборный клапан и другие.

К числу основных требований, предъявляемых к котельным установкам, относятся надежность и долговечность работы при заданных параметрах, безопасность работы, легкая регулируемость, низкая стоимость вырабатываемого пара и изготовление котлоагрегата.

2.1..Топки.

Топочное устройство или топка является как топливосжигающим, так и теплообменным устройством, воспринимающим до 50% теплоты, выделенной в топке и переданной излучением поверхности нагрева.

Существуют три основные способа сжигания топлива: в слое, факеле и вихре (циклоне). В соответствии с этим топки квалифицируются на слоевые и камерные.

Сжигание кускового топлива в слое на колосниковых решетках называется слоевым сжиганием, соответственно топки называют слоевыми.

Сжигание топлива во взвешенном состоянии (в виде тонкоизмельченного твердого топлива, газа, жидкого топлива) называется факельным, а топки называют камерными. Сжигание мелкоизмельченного топлива в сильном тангенциальном вздуваемом потоке воздуха называется вихревым сжиганием. Видом таких топок являются циклонные камерные топки.

Слоевые топки.

По степени механизации слоевые топки подразделяются на топки с ручным обслуживанием, полумеханизированные, полностью механизированные топки.

При ручном обслуживании загрузка топлива на колосниковую решетку, шуровка топлива и выгрузка золы и шлака осуществляется вручную.

В полумеханизированных топках какая либо из указанных выше операций механизирована.

В полностью механизированных топках все операции сжигания топлива механизированы. Топки с ручным обслуживанием имеют распространение в установках малой мощности (0,5 ÷ 2 т/час). В установках средней мощности они находят весьма редкое применение. В установках средней и большой мощности имеют распространение топки полумеханизированные и полностью механизированные.

Камерные топки для сжигания угольной пыли, газа и мазута.

Тонкоизмельченная угольная пыль с первичным воздухом вентилятором подается в горелку, куда также подается горячий воздух, обеспечивающий полное сгорание топлива.

Сгорание угольной пыли в топке производится во взвешенном состоянии в факеле. Зола топлива частично осаждается в золовом бункере и удаляется из него. Некоторая часть золы улавливается в циклонах, устанавливаемых перед дымовой трубой. Основная часть золы 80% вместе с дымовыми газами выбрасывается в атмосферу.

Вместо пылеугольных горелок камерные топки могут быть оборудованы при сжигании газа газовыми горелками, а при сжигании мазута – мазутными форсунками. Кроме того, камерные топки для сжигания газа и мазута, в отличие от пылеугольных топок, не имеют золового бункера и золоулавливающих устройств.

Тепловые характеристики топок.

Работа топочных устройств характеризуется следующими показателями:

Удельная тепловая мощность зеркала горения (показатель характеризующий работу слоевой топки):

КВт/м 2 (13)

где: В – расход топлива, кг/с

Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг

R - площадь зеркала горения, то есть видимая сверху поверхность горящего топлива, м .

Численно R считается равной площади колосниковой решетки, т.к. R=F.

Оптимальные значения тепловых напряжений зеркала горения зависят от типа топки и характеристик топлива. Они колеблются в пределах 800 – 2000кВт/м . С возрастанием величины q R по сравнению с этим номинальным значением увеличивается потеря тепла (q 4) от механической неполноты сгорания.

Второй характеристикой является удельная тепловая мощность топочного пространства

, кВт/м 3 (14)

где - объем топочной камеры, м . -низшая теплота сгорания газообразного топлива кДж/м 3 .

Эта величина характеризует работу камерной топки.

Достаточный объем топочной камеры и достаточная ее высота обеспечивают эффективное сжигание летучих веществ, выделяющихся из топлива. Величины тепловых напряжений топочной камеры колеблются от 140 до 500 кВт/м . С возрастанием этой величины увеличиваются потери тепла (q 3) от химической неполноты сгорания и (q 4) от механической неполноты сгорания.

Величины q R и q v являются важными показателями, необходимыми для расчета размеров топок.

Для всех видов топок (слоевых и камерных), определяющих их экономичность и эффективность работы, является коэффициент полезного действия топки:

% (15)

где: q 3 - потери от химической неполноты сгорания, %,

q 4 - потери от механической неполноты сгорания, %.

Чем лучше процесс сжигания, тем меньше q 3 и q 4 , тем совершеннее топка.

КПД камерных топок выше, чем у слоевых, так как у них меньше величина q 4 .

Последним показателем, определяющим работу топок, является коэффициент избытка воздуха в топке :

где: - теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива, м /кг;

Действительное количество воздуха, поступившего в топку, м /кг.

Величина зависит от вида сжигаемого топлива и типа топочного устройства.

ПАРОВЫЕ КОТЛЫ.

В современных котлоагрегатах под собственно паровым котлом понимают всю совокупность элементов (барабаны, экраны, фестоны, ширмы, кипятильные трубы), предназначенных для образования и сбора насыщенного водяного пара.

Барабан до определенного уровня заполнен водой образующий водяное пространство. В верхней части (паровое пространство) барабана собирается образующийся влажный насыщенный пар. В паровом пространстве барабана размещаются сепарационные устройства, служащие для отделения воды и пара. С насыщенным паром, покидающим барабан котла, уносится некоторое количество влаги в виде мелких капелек котловой воды. Соли, содержащиеся в этих капельках, после испарения капелек в пароперегревателе отлагаются на внутренней поверхности змеевиков вследствие чего в них ухудшается теплообмен и возникает нежелательное повышение температуры труб пароперегревателя. Соли могут также откладываться в арматуре паропроводов, что может привести к нарушению ее плотности, а попав в проточную часть паровой турбины соли снижают экономичность ее работы.

Осложнения, вызываемые уносом котловой воды, требуют снижения влажности и солесодержания пара, выходящего из барабанов. Снижение влажности пара достигается установкой специальных сепараторов, предназначенных для отделения капелек воды от пара. Конструкции сепараторов построены на использовании различных механических факторов гравитации, инерции, пленочного эффекта и других.

Инерционная сепарация осуществляется созданием резких поворотов потока паровой смеси, поступающей в барабан котла из экранных или котельных труб (отбойные щиты, циклоны).

Пленочная сепарация основана на том, что при ударе влажного пара о твердую увлажненную поверхность мельчайшие частицы влаги, содержащиеся в паре, пристают к этой поверхности, образуя на ней сплошную водяную пленку.

Паровые котлы выполняются как однобарабанными, так и двухбарабанными.

Экранные трубы, размещенные в топочном пространстве, служат для нагревания и испарения воды в основном за счет поглощения лучистой энергии.

Передние, менее обогреваемые экранные трубы являются опускными трубами контура естественной циркуляции воды и пароводяной смеси, а так как плотность воды в них больше, чем в более нагретых задних трубах, являющихся подъемными.Кипятильные трубы, омываемые снаружи горячими дымовыми газами, образуют развитую конвективную (испарительную) поверхность нагрева котла. Последние ряды кипятильных труб по ходу газов являются опускными. Дымовые газы между пучками кипятильных труб могут двигаться вертикально или в горизонтально-поперечном направлении с несколькими поворотами (котлы DE).

Под циркуляцией понимают процесс многократного обращения испаряемой воды в экранах и кипятильных трубах барабанных котлов. Она может осуществляться под действием гравитационных сил (из-за разности плотности воды и пароводяной эмульсии). Это так называемая естественная циркуляция. Но она может осуществляться и принудительно, под действием специального циркуляционного насоса (многократная принудительная циркуляция).

В прямоточных котлах циркуляционный контур отсутствует. Полное испарение воды в испарительной поверхности нагрева происходит за время однократного, прямоточного прохождения воды в ней (под действием питательного насоса).

Отношение количества воды, вошедшей в испарительную систему, к количеству пара, который вырабатывается за то же время этой системой, называется кратностью циркуляции. Для котлов с естественной циркуляцией кратность циркуляции колеблется в пределах m=8÷50 и больше. В котлах с многократно-принудительной циркуляцией m=5÷10. В прямоточных котлах m=1.

Основным типом котлоагрегатов являются вертикально-водотрубные котлы. Конструктивно они выполняются без барабанов, двухбарабанные и однобарабанные.

Безбарабанные цилиндрические вертикально-водотрубные котлоагрегаты выпускаются паропроизводительностью от 0,2 до 10 т/ч для производства влажного насыщенного пара с давлением 0,88 МПа (9 ата). Эти котлы устанавливаются на небольших предприятиях (хлебопекарни, кондитерские предприятия).

Двухбарабанные вертикально-водотрубные котлоагрегаты выпускаются производительностью от 0,4 до 50 т/ч для производства влажного насыщенного или перегретого пара низкого и среднего давления. Этот котел состоит из двух горизонтальных барабанов (верхнего и нижнего), расположенных на одной вертикальной оси. Стены топочный камеры покрыты трубами. Верхние концы труб в вальцованы в верхний барабан, а нижние- в коллекторы. Коллектор также соединен необогреваемой опускной трубой с верхним барабаном, причем, труба замурована в обмуровке.

Трубы, покрывающие стены топочных камер, называются экранами илиэкранной поверхностью нагрева котла.

Трубы, находящиеся в газоходах котла и омываемые продольным или поперечным потоком дымовых газов, которые отдают конвекцией свое тепло воде, циркулирующей по трубам, составляяют конвективную поверхность нагрева.

Питание котла осуществляется через верхний барабан через питательные трубы. Для поддержания нормального солесодержания применяют продувку котла. Продувка бывает непрерывная и периодическая. Непрерывная продувка производится из верхнего барабана, откуда непрерывно удаляется вода в количестве 3÷5 % от паропроизводительности котла. Периодическая продувка производится из нижнего котла один раз в смену и служит для удаления шлама (грязи) из котла. При работе котла на твердом топливе на конвективных трубах осаждается зола. Удаление золы с труб производится с помощью обдувочной трубы, соединенной с паровым пространством барабана.

В пищевой промышленности широкое применение находят двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы типа ДЕ (2,5; 4; 6,5; 10; 20 т/час) с давлением 1,4 МПа, выпускаемые Бийским котельным заводом. Другие марки двухбарабанных вертикально-водотрубных котлоагрегатов: Е-0,4/9т, Е-1/9-1 Г,М, ГМ 50-14, DЕ-25-2,4ГМ, Е-1/9 г.м. паропроизводительность 1000 кг/ч, рабочее давление 0,9 мПа, топливо – газ, мазут.

Однобарабанные вертикально-водотрубные котлоагрегаты паропроизво-дительностью от 50 т/час и выше, предназначенные для производства перегретого пара среднего и высокого давления, выполняются с сильно развитыми экранными поверхностями нагрева, камерной топкой и с компоновкой элементов в виде буквы П. Они работают с естественной циркуляцией воды, в их топках сжигают твердое пылевидное, жидкое и газообразное топлива. В этих котлоагрегатах экранирование топки настолько значительно, что отпадает необходимость в развитых кипятильных конвективных поверхностях нагрева (поэтому эти котлы иногда называют экранными). Конвективными поверхностями нагрева в котлоагрегатах этого типа остаются только пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Однобарабанные котлоагрегаты производи-тельностью до 75 т/час БКЗ-75-3,9,ГМ устанавливаются на сахарных заводах. Кроме котлов с естественной циркуляцией существуют котлы с принудительной циркуляцией. В котлах такого типа движение воды и пароводяной смеси в трубах котла производится за счет давления, создаваемого питательным насосом. Наибольшее распространение из котлов с принудительной циркуляцией имеют котлы Рамзина Л.К. так называемые прямоточные котлы.

Прямоточные котлы не имеют барабанов, состоят из одних труб, и получение пара в них производится за один проход воды по трубам.

Прямоточные котлы изготавливаются в виде мощных котельных агрегатов и предназначены для получения пара сверхвысокого давления и высокой температуры.

ВОДОПОДГОТОВКА.

В качестве питательной воды котлов используется конденсат, возвращающийся из конденсаторов турбин, теплообменников технологических аппаратов и умягченная добавочная вода. В природной (сырой) воде, используемой в качестве добавочной воды для питания котлов, всегда содержатся взвешенные и растворенные твердые вещества, и растворенные газы. Основными показателями, характеризующими качество воды, являются: содержание взвешенных веществ, сухой остаток, солесодержание, жесткость воды, щелочность, содержание коррозионноагресивных газов О 2 и СО 2 (в мг/кг). Содержание взвешенных веществ определяет загрязненность воды твердыми нерастворимыми примесями (песок, глина) и выраженная в миллиграммах на кг.

Сухой остаток – показатель, характеризующий коллоидных и растворенных неорганических и органических примесей в воде (в мг/кг).

Жесткость воды общая Ж 0 - суммарная концентрация находящихся в в растворе ионов кальция и магния, выраженная в эквивалентных единицах измеряется в мг – экв/кг.

Щелочность воды общая Щ 0 - выраженная в мг – экв/кг суммарная концентрация содержащихся в воде анионов ОН – (Гидроксильные ионы) (бикарбонатные ионы), - (карбонатные ионы), (фосфатных ионов). В природных водах из перечисленных ионов, как правило, присутствуют в заметных количествах бикарбонатные ионы. Содержащиеся в сырой воде взвешенные и растворенные твердые вещества, а также растворенные коррозионноагресивные газы делают ее непригодной для подачи в котлы, так как при наличии в воде твердых минеральных примесей котельный агрегат быстро зарастает накипью и забивается шлаком, а коррозионноагрессивные газы вызывают коррозию металлических поверхностей. Поэтому добавочная вода очищается от грубодисперсных коллоидных примесей и накипеобразующих солей, а также от растворенного воздуха. Удаление из воды грубодисперсных примесей достигается осветлением е путем отстаивания и фильтрования.

Осветление вводы путем фильтрования заключается в пропускании воды через фильтры, загруженные зернистым фильтрующим материалом (дробленый антрацит, мраморная крошка, кварцевый песок), задерживающим грубодисперсные примеси из-за малых размеров.

Коллоидные примеси в воде удаляются путем введения воду коагулянтов (сульфаты алюминия и железа). В результате чего коллоидные примеси превращаются в грубодисперсные хлопья, отделяемые потом от воды отстаиванием или фильтрацией.

Для снижения жесткости и щелочности воду подвергают предварительной обработке методом осаждения. При этом обрабатывают известью или другими реагентами, в результате этого в воде выделяются (осаждаются) труднорастворимые соединения кальция и магния, которые отделяются от умягченной воды осветлением.

В настоящее время наиболее полное умягчение природной воды достигают методом ионного обмена. При этом способе воду, подлежащую умягчению, пропускают через слой особых зернистых материалов – ионов, которые поглощают из воды катионы (Mg, Ca) накипеобразующих веществ, а взамен в эквивалентном количестве поступают ионы веществ, не нарушающих водный режим котлов. Это так называемая химическая очистка воды в катионитовых фильтрах.

В этих фильтрах, заполненных на 3/4 своего объема сульфуглем (катионитом) протекает реакция замещения содержащихся в воде катионов кальция Ca 2+ и магния Mg 2+ катионами натрия (Nа – катионирование).

Освобождение воды от растворенных в ней коррозионноактивных газов осуществляется в деаэраторах. Деаэрация всей обращающейся в цикле воды осуществляется термическим способом.

Поддержание водного режима паровых котлов.

Даже при самой тщательной обработке добавочной воды удалить из неевсе растворенные минеральные вещества не представляется возможным. Попадая в котел эти остаточные примеси, постепенно накапливаются в котловой воде, так как в процессе испарения воды они почти не переходят в пар. С наступлением состояния насыщения избыточное количество примеси выпадает из раствора в виде кристаллов.

Вещества, которые кристаллизуются непосредственно на поверхности нагрева, образуют накипь.

Вещества, кристаллизующиеся в объеме котловой воды (вокруг взвешенных коллоидных частиц), образуют взвешенные частицы, называемые шламом. В связи с этим эксплуатацию (барабанного) парового котла следует вести так, чтобы концентрация накипеобразующих солей в котловой воде была ниже критической концентрации, при которой начинается их выпадение из раствора. Для этого прибегают к продувке котла, то есть к спуску из него некоторого количества котловой воды, чтобы вместе с этой водой удалить из котла то количество солей, которое поступает в него вместе с питательной водой. Так как солесодержание котловой воды во много раз выше солесодержания питательной воды, то поддержание допустимой концентрации солей в котловой воде достигается путем удаления из котла продувочной воды в количестве составляющем всего 0,5÷6% от его паропроизводительности.

Продувка осуществляется за счет разности давлений в котле и устройстве, куда направляется продувочная вода (расширитель). Применяется непрерывная и периодическая продувка паровых котлов.

Непрерывная продувка служит для удаления растворимых в котловой воде примесей и в барабанных котлах производится с помощью водозаборных труб, размещенных в барабане в месте максимальной их концентрации – при выходе пароводяной смеси из кипятильных труб вблизи уровня воды в верхнем барабане котла (или из выносных циклонов). Периодическая продувка применяется, в основном, для удаления шлама и поэтому производится из нижних точек циркуляционного контура, где наиболее вероятно оседание более тяжелых шламовых частиц, т.е. их нижнего барабана и коллекторов экранов.

Эта статья посвящена обзору котельных, классификации, их характеристикам, объектному назначению и другим вопросам, так или иначе связанным с проектированием, строительством а также с использованием и эксплуатацией котельных.

Котельные установки

На фото только котельные, построенные нашими специалистами

Основой любой котельной является котел или каскад котлов. Давайте разберемся какие котлы бывают и какие функции они выполняют. Сразу оговорюсь, здесь речь пойдет о промышленных котлах, использующихся в системах отопления зданий, групп зданий, различных сооружений, промышленных предприятий, крупных складов и т.п. Здесь мы не будем затрагивать тему малых котлов и котельных для отопления коттеджей, частных домов, теннисных кортов и пр. Это отдельная, тоже довольно интересная тема, со своими тонкостями и нюансами.

Все котлы можно подразделить по различным категориям.

Так по виду потребляемого топлива котлы могут быть:

Твердотопливными,
Жидкотопливными,
Электрическими,
Газовыми,
Комбинированными.

Твердотопливные котлы топятся бурым и каменным углем, дровами, топливными брикетами, высушенным брикетированным торфом. Являясь самыми старшими по возрасту, до сих пор применяются в традиционно промышленных, угольно-добывающих районах. То есть там, где применение твердого топлива экономически оправдано, потому что, в большинстве своем, эти котлы требуют строительства подающих и измельчающих устройств, золоуловителей и много других специфических устройств и даже сооружений. Чтобы не так сильно загрязнять окружающую среду требуются большие капитальные вложения. Поэтому, несмотря на небольшие цены на твердое топливо, новое строительство, и даже реконструкция, обходится довольно дорого. Поэтому ученые разных стран сейчас ищут пути более рационального и экологичного сжигания угля, разрабатывают новые системы котельных установок, так как запасов угля, в отличие от нефти и газа, должно хватить на несколько сотен лет. И к использованию угля в качестве топлива, но уже на другом уровне, человечество еще несомненно вернется.

Жидкотопливные котлы потребляют дизельное топливо, мазут, другие углеводородные жидкие продукты. Эти котлы находят широкое применение в районах, где нет магистрального природного газа, угля, в отдаленных районах Севера, где использовать другое топливо затруднительно. Для таких котлов требуются огромные, часто подогреваемые, емкости для топлива, сооружение огнеупорных стен. Принято считать, что жидкие топлива загрязняют окружающую среду своими выбросами, но это не так. Так при использовании жидкотопливных котлов, хорошо зарекомендовавших себя производителей, и при хорошей наладке, можно добиться вполне приемлемых результатов по вредным выбросам в атмосферу.

Электрические котлы потребляющие электроэнергию, могут применяться там, где ресурсов электроэнергии достаточно, а тариф не такой большой. Часто они применяются в качестве временной меры, так как их можно быстро смонтировать и запустить в эксплуатацию. Также по той же причине, применяются и в аварийных ситуациях, или там где нет других (или они невыгодны) энергоресурсов. Так или иначе, но их применение ограничено, хотя с экологической точки зрения, если не затрагивать первичное производство электроэнергии, это самые «чистые» производители тепла.

Газовые котлы работают на природном газе из газовой магистрали, на, сжатом до высокого давления, баллонном природном газе, сжижином газе типа пропан-бутан, могут работать на «доработанном» попутном газе, на биогазе. В США есть котлы, работающие на водороде. В России и Европе природный газ - это самое востребованное топливо в промышленности, а главное, в системах отопления жилых зданий, производственных объектов, различных сельскохозяйственных сооружений. Ведущие европейские компании по производству газовых котлов и горелок, отточили их конструкции для обеспечения высокого КПД (достигает 98%) а также эргономики и безопасности при эксплуатации.

Это топливо является, само по себе, безопасным продуктом сгорания. Если пренебречь сгоранием примесей, например, серы, то продукты сгорания состоят из углекислого газа и воды. Правда есть одно «но». При горении с высокими температурами в воздухе (а воздух это не только кислород, но и другие газы, прежде всего, азот), образуются некоторые концентрации окислов азота NOx, что, при сильных отклонениях от нормы, может привести к выпадениям кислотных дождей. Поэтому всегда предъявляются повышенные требования как к газосжигающему оборудованию, а также к качеству наладочных работ.

При грамотно проведенных пуско-наладочных работах, количество NOx в отработанных газах составляет мизерную величину (не более 50-60 ppm). А если еще максимально снизить температуру горения газа, например использовать беспламенное каталитическое горение, в специальных решетках, то можно достичь температуры сжигания не более 6000С, а концентрация NOx не более 20 ppm. И проблема становится практически решаемой. Так что, если сравнивать газ с другими видами энергоресурсов, исключая электричество (а это отдельная тема), то он является самым экологически чистым и, наверное, самым удобным, топливом из всех ныне применяемых.

Комбинированные котлы сделаны таким образом, что могут потреблять, после некоторых переключений, разные комбинации топлив, например, газ-солярка, газ-мазут, газ-солярка-твердое топливо. Платой за это становится усложненная конструкция котлов и горелок, а также гораздо более сложная наладка горелочных устройств. Однако, котлы с такими горелками пользуются спросом там, где необходимо зарезервировать аварийное топливо (обычно - легкое топливо (солярка). Жилищно-коммунальные службы департаментов городов требуют при новом строительстве, да и часто при реконструкции, использовать оборудование, работающее как на газе, так и на резервном топливе, чтобы можно было использовать его в случае нехватки магистрального газа для обогрева жилого сектора при сильных морозах.

По теплоносителю котлы делятся на

Паровые,
Водогрейные.

Паровые котлы, совсем недавно, занимавшие лидирующие позиции, ввиду того, что пар более широко использовался на производстве, сейчас применяются куда более редко. Их по прежнему используют в легкой, пищевой и некоторых других отраслях промышленности. При новом строительстве или модернизации, сейчас ставят новые паровые котлы, которые на несколько уровней превосходят прежние и по безопасности, и по производительности, и автоматизированы они на самом высоком уровне.

Стоимость таких котлов немаленькая, поэтому их и применяют только в промышленности, где пар действительно необходим, для обогрева объектов ЖКХ - это не рентабельно.

Для систем отопления жилых зданий, используются только не выработавшие свой ресурс старые паровые котлы, которые год за годом заменяют на водогрейные.

Есть еще причины отказа от паровых котлов, они заключается в том, что,

Во-первых, для подачи пара в качестве теплоносителя, в домах должны устанавливаться, специально для этого разработанные, приборы отопления, в которых происходит конденсирование пара и обязательный отвод конденсата. Два, три десятилетия назад из этой ситуации выходили, установив в котельной или в ЦТП, скоростной паро - водяной теплообменник, в котором и конденсировали пар, а нагретая паром вода шла уже в дома, в обычные отопительные приборы. В любом случае система теплоснабжения получалась более громоздкой, чем при использовании водогрейных котлов.
Во-вторых, система котельной, оснащенной паровыми котлами более потенциально опасная. Высокие давления, обжигающие свойства пара, старение металла паропроводов под высоким давлением (металл становится более хрупким) - вот причины, о которых задумываются при выборе котельной.
Котельную при аварии трудно остановить. Требуется немало времени.
Моральное старение при более низком КПД, чем у водогрейной котельной.

Современные водогрейные котельные обеспечивают высокий КПД до 95%, технология процесса, особенно у европейских фирм отработана, можно сказать, отточена. Котлы работают в штатном режиме, при необходимости система отопления легко останавливается, так как нет, как у паровых котлов перегретого под давлением пара высокой температуры.

Все современные котлы и комплектуемые для них горелки достаточно автоматизированы. Не требуют постоянного присутствия персонала. При любой неисправности, например, загазованности помещения котельной по угарному газу или метану, повышении или понижении давления теплоносителя в системе, отключения электроэнергии, и др., система автоматики просто прекратит подачу газа (т.е. выключит котельную) и «вызовет» специалиста (подаст в диспетчерскую сигнал) для выяснения поломки. В то же время циркуляция теплоносителя не прекратится, так что «размораживание» системе не грозит. Жилье и котельная вместе с тепловыми сетями будет мелено остывать. По опыту не менее 12 часов для котельной мощностью 4…6 МВт. За это время можно провести любой, даже очень сложный ремонт (хотя доводить до такого не стоит).

Все котельные можно услоновно разделить на:

Промышленные,
Отопительные.

К промышленным относятся котельные, которые участвуют в производственном цикле какого-либо предприятия, например, обсушивают, или наоборот, увлажняют сырье, создают атмосферу повышенных температур для протекания какой-либо реакции, стерилизуют и пастеризуют продукты. Весь этот список можно продолжать бесконечно. Как выше упоминалось, в производственных целях часто требуется технологический пар. Для этих целей разарботаны самые современные автоматизированные паровые котельные. Ценность промышленных котельных трудно преувеличить, так они необходимы в народном хозяйстве.

К отопительным относятся котельные, которые участвуют в системе отопления производственных и жилых помещений.

Отопительные котельные можно подразделить на:

Районные, входящие в состав районных тепловых станций. Мощность этих котлов обычно составляет десятки мегаватт. Они отапливают целые районы, десятки, а порой сотни тысяч человек Такие укрупненные схемы теплоснабжения имеют как неоспоримые достоинства, такие как концентрация в одном месте всех материальных и кадровых ресурсов, комплексное управление всей системой, единая аварийная служба, единый расчетный центр и др. Но есть и огромные недостатки, диаметры труб тепловых сетей стали достигать и превышать метровую величину, а линии теплосетей - десятки километров. Стали весьма ощутимыми теплопотери при передаче теплоэнергии, огромные расходы на ремонт теплотрасс, очень дорого стали стоить ошибки при эксплуатации многомегаватного оборудования.
Автономные источники теплоснабжения АИТ. Такие котельные отапливают здание, группу зданий, микрорайон, квартал. Раньше такие котельные назывались центральными или квартальными. В Москве, на Северо-Западе, есть экспериментальный жилой район «Куркино». Здесь нет централизованного отопления от единой теплоцентрали. Здесь весь район поделен на микрорайоны, порядка 5...10 многоэтажных домов. Каждый из этих микрорайонов отапливаются от одной небольшой своей газовой котельной. Тепловые сети здесь короткие и небольших диаметров, поэтому тепловые потери минимальны. То есть выигрыш в эффективности очевиден.
Все чаще на крышах многоэтажных жилых зданий можно увидеть индивидуальную крышную котельную, которая обеспечивает дом собственным теплом. ТСЖ занимаясь эксплуатацией такой котельной экономит средства жильцов, так как там нет, кроме внутридомовых, тепловых потерь в сетях, при этом каждый житель может настроить в своей квартире микроклимат специальным терморегулятором, а не открывая форточку, выпуская тепло на улицу, а «умный» котел перейдет на более низкую мощность. Но это, несмотря на удобства, также и ответственность, и необходимость участвовать в процессах самоуправления, к чему далеко не все жители еще готовы.

Еще хотелось бы отметить, что сегодня строительство новой котельной - дело весьма дорогостоящее. Поэтому стоимость котельной стараются каким-либо образом снизить. Это можно сделать, например за счет удешевления строительной части. Так все реже стали делать стационарные котельные, имеющие капитальное здание, с сильным фундаментом, стали переходить на технологии сборки блочно-модульных зданий, которые просто ставятся на плоскую плиту. Вторым шагом является то, что гораздо выгоднее и быстрее установить основное и вспомогательное теплотехническое оборудование котельной в это блочно-модульное здание прямо на заводе-изготовителе, а на месте только соединить с подводящими коммуникациями и установить систему дымовых труб. Такая котельная называется блочно-модульной и может состоять изодного или нескольких блоков, удобных и проходящих по габаритам при перевозке.

Кстати о дымовых трубах. Ранее трубы изготавливались из кирпича, имели большой до 2,0 м диаметр устья и по всей высоте обтягивались крепящими бандажами - хомутами. Обычно к такой дымовой трубе подсоединялось несколько котлов, стояли специальные дымососы, которые создавали тягу в трубе. К строительству трубы предъявлялись повышенные требования к чистоте отделки внутренней поверхности и футеровке. Такие дымовые трубы долго вводились и выводились из работы, потому что требовалось много времени на разогрев (остывание) трубы.

1. Котельные установки

1.1 Общие сведения и понятия о котельных установках

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки – котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котел – теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные предназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.

Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

Котельные средней и большой мощности - 3,5 МВт и выше - отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Объемно-планировочные решения этих котельных должны удовлетворять требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий (СИ 245-71), СНиП П-М.2-72 и 11-35-76.

1.2 Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплом одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплом группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

На рис. 1.1 представлена схема котельной установки с паровыми котлами. Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой, а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой.

Рис. 1.1. Схема паровой котельной установки

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо из топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы – горячие продукты сгорания.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 5 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане.

Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

На рис. 1.2 приведена схема районной отопительной котельной с водогрейными котлами 1 типа ПТВМ-50 теплопроизводительностью 58 МВт. Котлы могут работать на жидком и газообразном топливе, поэтому они оборудованы горелками и форсунками 3.

Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 4, приводимыми в действие электродвигателями. На каждом котле установлено 12 горелок и столько же вентиляторов.

Вода в котел подается насосами 5, приводимыми в действие электродвигателями. Пройдя через поверхность нагрева, вода нагревается и поступает к потребителям, где отдает часть тепла и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Дымовые газы из котла удаляются в атмосферу через трубу 2.

Рис. 1.2. Схема районной отопительной котельной установки с водогрейными котлами

Компоновка котельной полуоткрытого типа: нижняя часть котлов (примерно до высоты 6 м) расположена в здании, а верхняя их часть - на открытом воздухе. Внутри котельной размещаются дутьевые вентиляторы, насосы, а также щит управления. На перекрытии котельной установлен деаэратор 6 для удаления воздуха из воды.

Котельная установка с паровыми котлами (рис. 1.1) имеет компоновку закрытого типа, когда все основное оборудование котельной размещено в здании.

В современной энергетике работают самые различные виды котельных. Они могут быть классифицированы по типу топлива, типу теплоносителя, типу размещения, уровню механизации. Определенный вид котельной выбирается в зависимости от целей и задач, условий эксплуатации и требований заказчика.

1. По виду топлива

Газовые. Преимущество такого типа котельных заключается в том, что газ - один из самых экономичных и экологичных видов топлива. Газовые котельные не требуют сложного и громоздкого оборудования топливоподачи и шлакоудаления и могут быть полностью автоматизированы.
Жидкотопливные. Эти котельные могут работать на отработанном масле, мазуте, дизельном топливе, нефти. Они достаточно быстро вводятся в эксплуатацию, не требуют специальных разрешений, согласования подключения, получения лимитов на газ (в отличие от газовых).
Твердотопливные . К твердому топливу относится уголь, торф, дрова, пеллеты и брикеты из отходов лесопереработки и сельского хозяйства. Преимуществом этого вида котельных является доступность и низкая цена топлива, но требуется установка систем топливоподачи и золошлакоудаления.

2. По типу теплоносителя

Паровые. В такой котельной теплоносителем является пар, который используется преимущественно для обеспечения производственных процессов на промышленных предприятиях.
Водогрейные. Этот вид котельных предназначен для отопления и горячего водоснабжения жилых зданий, промышленных и коммунальных объектов. Теплоносителем является вода, нагреваемая до +95 +115 °С.
Комбинированные. В таких котельных размещаются как паровые, так и водогрейные котлы. Горячая вода используется для покрытия нагрузки на горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию, а пар поступает для обеспечения технологических нужд предприятия.
На диатермическом масле. В этой котельной в качестве теплоносителя используются органические высокотемпературные жидкости, температура которых может достигать +300 °С.

3. По типу размещения

Блочно-модульные. Этот вид котельных становится все более популярным в России в последние годы благодаря множеству преимуществ в сравнении со стационарными котельными: быстрые сроки монтажа и пуска в эксплуатацию, заводская готовность модулей, возможность увеличения мощности за счет добавления блоков, автономность работы, высокий КПД, мобильность. В зависимости от места размещения блочно-модульные котельные могут быть отдельностоящими, пристроенными, встроенными, крышными, подвальными.
Стационарные. Стационарные котельные, как правило, строятся, когда требуемая мощность превышает 30 МВт либо строительство блочно-модульной котельной по каким-то причинам невозможно. Стационарные котельные отличает капитальный характер строительства (фундаменты, стены и перегородки, кровля). Монтаж оборудования выполняется на месте.

4. По уровню механизации

В зависимости от степени механизации/автоматизации процессов выделяют следующие виды котельных:

Ручные. Небольшие котельные могут быть оборудованы котлами, подача топлива в которые производится операторами вручную. В помещение котельной топливо подается тележкой или в некоторых случаях через бункер с наружной загрузкой. Зола и шлак из зольного бункера также удаляются оператором вручную и вывозятся за пределы котельной с помощью вагонетки.
Механизированные. Современные твердотопливные котельные оборудуются средствами механизации, значительно облегчающими труд оператора котельной. Топливоподача осуществляется с помощью транспортеров или скиповых подъемников. Уголь проходит предварительную обработку на угледробилках, метало- и щепоуловителях. Зола и шлак могут удаляться различными методами - механическим, гидравлическим, пневматическим или их комбинацией.
Автоматизированные. Этот вид котельных предполагает полную автоматизацию и минимальное присутствие человеческого фактора. Полностью автоматизируются, как правило, газовые котельные.

УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра общеинженерных дисциплин

По теме «Котельные установки. Классификация. Состав котельных установок, основные конструктивные решения. Компоновка и размещение котельных установок»

Выполнил: Воронов В.Н.

Студент группы ФЭФ 54-21 «__»________2012г.

Проверил: Карманчиков А.И.

Доцент «__»________2012г.

Ижевск 2012г.

Котельные установки

Котельные установки предназначены для нагрева рабочей жидкости, которая затем поступает в системы теплоснабжения и системы водоснабжения. Рабочей жидкостью, как правило, является простая вода. Передача нагретой рабочей жидкости от котельной установки к системе теплоснабжения осуществляется при помощи теплотрассы, представляющей собой систему труб.

Котельные установки в своей основе имеют водогрейный или паровой котел, в котором осуществляется непосредственный подвод и нагрев рабочей жидкости. Выбор параметров котла зависит от многих характеристик. Объем котла рассчитывается, исходя из размеров и особенностей работы системы теплоснабжения.

Котельные установки могут располагаться как внутри объекта, так и за его пределами. Внутри объекта они могут устанавливаться в подвале, отдельном помещении и даже на крыше. Если здание представляет собой большой по размерам объект, то котельные установки выполняют в виде отдельно стоящих построек с собственной инженерной системой, подключенной к общей инженерной системе объекта.

В работе котельных установок используют различные виды топлива. Наибольшее распространение сегодня приобрели котельные, работающие на природном газе. Поскольку наша страна является лидером по запасам этого вида топлива, можно не опасаться того, что энергоресурсы могут закончиться. Помимо газа, котельные установки используют в качестве топлива нефтепродукты (мазут, дизельное топливо), твердое топливо (уголь, кокс, древесина). Ряд котельных могут использовать комбинированные виды топлива.Важной характеристикой любой котельной является категория надежности теплоснабжения потребителей.

Все существующие котельные установки можно условно разделить на отдельные тракты, каждый из которых выполняет свою функцию, обеспечивая нормальную безопасную работу котла и котельной в целом. Итак, котельные установки состоят из следующих трактов: воздушного, топливного, газового, золошлакооудаляющего и пароводяного.

Главным же элементом любой котельной установки является котёл. Его главными элементами являются экраны, состоящие из гнутых труб, которые служат для передачи тепла пароводяной смеси, пару, воды или воздуху, которые так же называются рабочими телами. Вода, которая поступает в котельную установку, нагревается в топке до температуры кипения, проходя через экраны она плавно нагревается до температуры насыщения, преобразовывается в пар, который, в свою очередь, перегревается до необходимой температуры.

В зависимости от преобразования рабочего тела различают три процесса поверхности нагрева котла: испарительный, нагревательный и пароперегревательный. Поверхности нагрева, в свою очередь, так же различаются в зависимости от способа передачи тепла рабочему телу, на три группы:

конвективные - получение тепла от источника с помощью конвективных процессов;

радиационные - получение тепла от теплового излучения продуктов сгорания топлива;

радиационно-конвективные - получение тепла как за счёт конвекции, так и за счёт теплового излучения топлива.

Нагревательными поверхностями в котельных установках служат экономайзеры, в которых происходит подогрев или частичное парообразование питательной воды, которая поступает в паровой котёл. Соответственно экономайзеры бывают кипящего и не кипящего типов. Они располагаются в зонах относительно низких температур в конвективных опускных шахтах. Испарительные поверхности чаще всего располагаются непосредственно в топке котлов либо в газоотходе непосредственно за топочной камерой, где устанавливаются наиболее высокие температуры.

Испарительные поверхности бывают нескольких типов: фестоны, котельные пучки и топочные экраны. Топочные экраны состоят из труб, расположенных в одной плоскости. Они располагаются у стен топочной камеры и защищают их от перегрева. Если экраны установлены внутри топки и подвергаются двухстороннему облучению, то они называются двухсветными.

Прямоточные котлы докритического давления имеют топочные экраны, расположенные в нижней части топки, благодаря чему они называются нижней радиационной частью. Котельные пучки и фестоны используются в котлах котельных установок небольшой производительности среднего давления. Фестоны образованны трубами заднего экрана, которые разведены между собой на значительное растояние образованием многорядных пучков и представляют собой полурадиационные поверхности нагрева.

Котельными установками называется комплекс оборудования, предназначенного для превращения химической энергии топлива в тепловую с целью получения горячей воды или пара заданных параметров. Существуют различные классификации котельных, среди которых можно выделить классификацию по вариантам исполнения (здесь выделяют крышные, стационарные, встроенные, пристроенные и модульные котельные). Котельные по способу отпускаемого тепла также делятся на паровые, водогрейные, термомасляные; если говорить об использованном топливе, то котельные можно подразделить на твердотопливные, мазутные, газовые и комбинированные, по своему же предназначению они делятся на отопительные и технологические. Котельная установка состоит из котельного агрегата, вспомогательных механизмов и устройств

Под каждую из этих классификаций подходят лишь транспортабельные котельные установки, спрос на которые постоянно увеличивается. В первую очередь это, безусловно, связано с их многофункциональностью. Из всех существующих на сегодняшнем рынке автономных котельных лишь данные котельные включают в себя четыре системы: отопительную, газовую, водонагревную и паровую. Это позволяет покупателям с помощью одной установки решить сразу несколько вопросов, что значительно уменьшает расходную часть бюджета. Экономию можно извлечь и при покупке котельной с такими горелками, которые способны работать от комбинированного вида топлива.

Модульные котельные экономичны и в своей транспортировке, установке и эксплуатации. Расходы сокращаются и из-за высокой автоматизированности котельной, которая долгое время способна работать в автономном режиме, заданном при ее запуске. Если на огромных ТЭЦ работает большой штат, то для контроля за работой блочно-модульной котельной достаточно одного оператора. Его работа станет еще менее трудоемкой, если в котельную встроить микропроцессор, наиболее точно считывающий и передающий всю информацию со всех устройств котельной на специальный пульт.

Стоит отметить, что блочная котельная установка имеет наибольший КПД из всех возможных, это сочетается с минимальными затратами на ее обслуживание и непосредственную ее работу. Таким образом, приобретая блочную котельную установку, ее владелец довольно быстро окупит ее стоимость и сможет получать доход (это если мы говорим о владельцах производств и строительных фирм); а если же блочно-модульную котельную приобрел обычный человек, владелец собственного дома, то он может быть уверен в том, что в течение всего эксплуатационного срока котельной установки он не останется без тепла и горячей воды.

Котельное оборудование

Котельное оборудование, входящее в состав котельных установок, обеспечивает выполнение технологического процесса нагрева рабочей жидкости в котле. В состав котельного оборудования входят:

котлы водогрейные и паровые

водоподготовительные установки
котельные трубы, запорная арматура
теплогенераторы
указатели уровня воды
датчики и контроллеры
и многое другое

Котельное оборудование подбирают, исходя из условий эксплуатации и требуемых технических характеристик, предъявляемых к данной котельной установке.

Газовые котельные

Газовые котельные являются наиболее распространённым видом котельных установок на сегодняшний день. Очевидными преимуществами является их низкая себестоимость строительства и эксплуатации по сравнению с котельными установками других типов. Разветвленная газопроводная сеть страны, находящаяся в постоянном развитии, позволяет подвести газ практически в любую точку. Это приводит к снижению затрат на доставку рабочего топлива обычным транспортом. Кроме того, газ обладает более высокой теплоёмкостью и теплоотдачей по сравнению с другими видами топлива, он оставляет меньше вредных веществ после сгорания.

На промышленных предприятиях газовые котельные являются основным источником теплоснабжения технологических процессов и обеспечения теплом рабочего персонала. Вместе с тем, в частных жилых домах также чаще стали появляться газовые котельные. Люди по достоинству оценили преимущества таких установок.

Газовые котельные - незаменимый источник энергии, более дешевый по сравнению с электроэнергией.

Модульные котельные

Модульные котельные представляют собой готовые инженерные системы, которые легко можно транспортировать и устанавливать в любом месте. Используя модульные котельные, можно существенно сэкономить на проектировании и монтаже, так как эти системы, как правило, монтируются в готовом виде в контейнере и оснащены всем необходимым оборудованием для работы и автоматизации процесса.

В состав модульных котельных входит следующее оборудование:

водогрейные котлы

технологическое оборудование

системы автоматики

системы водоподготовки

и многое другое

Состав оборудования, входящего в модульные котельные, зависит от требуемой мощности котельных установок.Очевидным преимуществом, которым обладают модульные котельные, является их мобильность и более дешевая себестоимость установки и эксплуатации.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Классификация .

Блок модульные котельные мощностью от 200 кВт до 10000 кВт (модельный ряд)

Есть индивидуально спроектированные котельные разных типов:

Крышные котельные

Отдельно стоящие котельные

Блочные и модульные котельные

Встроенные котельные

Пристроенные котельные

Транспортабельные и мобильные котельные

Каждая котельная разработана на основе СНиП II-35-76 «Котельные установки». Расчет и проект котельной выполняется аттестованными специалистами, прошедшими обучение на заводах-изготовителях котельного оборудования.

Контроль всех параметров работы осуществляют автоматизированные системы управления без присутствия человека.

Состав котельных в базовом исполнении:

Котлы водогрейные Надежность отпуска тепла гарантируется наличием в составе котельных не менее двух котлоагрегатов, представленных стальными жаротрубными котлами надежных и успешно зарекомендовавших себя на Российском рынке немецких фирм Buderus , Viessmann .

Горелки Weishaupt В котельных применяются горелки немецкой фирмы Weishaupt . Для сжигания природного газа используются горелки в исполнении LN , обеспечивающие низкое содержание вредных примесей в продуктах сгорания.

Внутреннее газоснабжение Оборудование системы газоснабжения котельных регулирует расход газа и контролирует уровни минимального и максимального давления газа. В случае нештатных ситуаций поступление газа в котельную прекращается автоматически.

Регулирование температуры сетевой воды Применяются микропроцессорные программируемые контроллеры, которые автоматически управляют системой регулирования температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха и потребности Потребителя.

Насосное оборудование Насосы котлового контура обеспечивают независимую работу котлов . Сдвоенные циркуляционные насосы сетевого контура гарантируют 100% резервирование.

Водоподготовка и поддержание давления в системе теплоснабжения Установка водоподготовки обеспечивает снижение жесткости котловой воды и препятствует образованию накипи на теплообменных поверхностях оборудования. Устройство поддержания давления автоматически подпитывает водой котловой и сетевой контуры, обеспечивая необходимый уровень давления в системе теплоснабжения.

Гидравлический разделитель Оборудование гидравлической развязки котлового и сетевого контуров позволяет обеспечить стабильную работу котельной в системах с большим объемом воды при интенсивной динамике изменений расходов, температуры и давления.

Сигнализация В котельных установлены системы пожароохранной сигнализации и сигнализации загазованности по метану и угарному газу.

Приборы учета Применяются контрольно-измерительные приборы, зарегистрированные в Государственном реестре средств измерений, позволяющие осуществлять: – учет отпускаемой тепловой энергии – учет расхода холодной воды – учет расхода газа – учет потребляемой электроэнергии – контроль параметров работы оборудования котельной.

Комплексная автоматизация Система комплексной автоматизации обеспечивает стабильную работу котельных без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Дистанционный контроль работы основного оборудования котельной осуществляется посредством выносного диспетчерского пульта сигнализации (входит в объем поставки).

Модемная связь для дистанционной диспетчеризации Котельные в момент установки или любой период дальнейшей эксплуатации могут быть подключены к современным дистанционным системам диспетчеризации. Комплексная система автоматизации имеет встроенный блок-модем для передачи данных о работе оборудования котельных по телефонным каналам связи или сети Internet.

Дымовые трубы Наружные и внутренние стенки дымовых труб изготовлены из нержавеющей стали и утеплены жесткой минераловатной изоляцией. Применяемые дымовые трубы имеют сертификат соответствия нормам пожарной безопасности. На каждый отопительный котел устанавливается отдельная труба. Дымовые трубы высотой 6 метров входят в объем поставки для котельных от 200 кВт до 10 МВт. По желанию Покупатель может отказаться от дымовой трубы, а также имеет возможность установить дымовые трубы другой высоты.

Конструктивные решения Котельные , в зависимости от типоразмеров и количества котлов , состоят из одного или нескольких блоков. В зависимости от климатических условий, металлокаркас модулей утеплен жесткими трехслойными сэндвич-панелями с минераловатной изоляцией толщиной от 80 до 150 мм. Характеристики ограждающих конструкций модулей соответствуют нормативным требованиям по огнестойкости и пожаробезопасности.

Классификация котельных установок

котельная установка с паровыми котлами. Установка состоит из парового котла, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой, а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой.

Котельные установки располагаются в специально отведенных помещениях, куда посторонним нет доступа. А уже теплотрассы и теплопроводы соединяют котельные и потребителей.

Классификация котельных.

Современные котельные установки имеют различную классификацию. В основу каждой из них ложится определенный принцип или определенные значения. На сегодняшний день существуют несколько основных разграничений:

Расположение.

В зависимости от того, где располагается установка, выделяются:

Встроенные в здание;
Блочно-модульные;

В системе каждого отопления главным ее элементом является котел. Он выполняет основную функцию – нагревание. В зависимости от того, на какой основе работает вся система и котел в частности, существуют следующие типы котлов :

Паровые котлы

Водогрейные;

Смешанные;

Котлы на диатермическом масле.

Любая отопительная система работает, как ранее было замечено, от того или иного типа сырья, топлива или природного ресурса. В зависимости от этого котлы делятся на:

Твердотопливные. Для этого используются дрова, уголь и другие виды твердого топлива.

Жидкотопливные – масло, бензин, мазут и другие.

Смешанные или комбинированные. Предполагается использование различных видов и типов топлива.

Классификация котельных агрегатов

Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Вместе с тем по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

Котлы с естественной циркуляцией;

Котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией выполняются из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (барабанами). Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», обогревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.

В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар. В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.

По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, т.е. теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла - паропроизводительность, давление и температура.

Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.

Паровой котёл - установка, предназначенная для генерации насыщенного или перегретого пара, а также для подогрева воды (котёл отопительный).

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть подразделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.

По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.

В качестве подпитывающего насоса как правило применяется трех-плунжерный насос высокого давления серий P21/23-130D либо P30/43-130D.

Котлы сверх критического давления (СКД) - давление пара свыше 22.4МПа.

Основные элементы паровых и водогрейных котлов

Топки для сжигания газообразных, жидких и твердых топлив. При сжигании газа и мазута, а также твердого пылеугольного топлива используются, как правило, камерные топки. Топка ограничена фронтальной, задней, боковыми стенами, а также подом и сводом. Вдоль стен топки располагаются испарительные поверхности нагрева (кипятильные трубы) диаметром 50...80 мм, воспринимающие излучаемую теплоту от факела и продуктов сгорания. При сжигании газообразного или жидкого топлива под камерной топки обычно не экранируют, а в случае угольной пыли в нижней части топочной камеры выполняют «холодную» воронку для удаления золы, выпадающей из горящего факела.

Верхние концы труб ввальцованы в барабан, а нижние присоединены к коллекторам путем вальцовки или сварки. У ряда котлов кипятильные трубы заднего экрана перед присоединением их к барабану разводят в верхней части топки в несколько рядов, расположенных в шахматном порядке и образующих фестон.

Для обслуживания топки и газоходов в котельном агрегате используется следующая гарнитура: лазы, закрываемые дверцы, гляделки, взрывные клапаны, шиберы, поворотные заслонки, обдувочные аппараты, дробеочистка.

Закрываемые дверцы, лазы в обмуровке предназначены для осмотра и производства ремонтных работ при останове котла. Для наблюдения за процессом горения топлива в топке и состоянием конвективных газоходов служат гляделки. Взрывные предохранительные клапаны используются для защиты обмуровки от разрушения при хлопках в топке и газоходах котла и устанавливаются в верхних частях топки, последнего газохода агрегата, экономайзера и в своде.

Для регулирования тяги и перекрытия борова служат чугунные дымовые шиберы или поворотные заслонки.

При работе на газообразном топливе, чтобы предотвратить скопление горючих газов в топках, дымоходах и боровах котельной установки во время перерыва в работе, в них всегда должна поддерживаться небольшая тяга; для этого в каждом отдельном борове котла к сборному борову должен быть свой шибер с отверстием в верхней части диаметром не менее 50 мм.

Обдувочные аппараты и дробеочистка предназначены для очистки поверхностей нагрева от золы и сажи.

Барабаны паровых котлов. Следует отметить многоцелевое назначение барабанов паровых котлов, в частности, в них осуществляются следующие процессы:

Разделение пароводяной смеси, поступающей из подъемных обогреваемых труб, на пар и воду и сбор пара;

Прием питательной воды из водяного экономайзера либо непосредственно из питательной магистрали;

Внутрикотловая обработка воды (термическое и химическое умягчение воды);

Непрерывная продувка;

Осушка пара от капелек котловой воды;

Промывка пара от растворенных в нем солей;

Защита от превышения давления пара.

Барабаны котлов изготовляют из котельной стали со штампованными днищами и лазом. Внутреннюю часть объема барабана, заполненную до определенного уровня водой, называют водяным объемом, а заполненную паром при работе котла - паровым объемом. Поверхность кипящей воды в барабане, отделяющая водяной объем от парового, называется зеркалом испарения. В паровом котле горячими газами омывается только та часть барабана, которая с внутренней стороны охлаждается водой. Линия, отделяющая обогреваемую газами поверхность от необогреваемой, называется огневой линией.

Пароводяная смесь поступает по подъемным кипятильным трубам, ввальцованным в днище барабана. Из барабана вода по опускным трубам подается в нижние коллекторы.

На поверхности зеркала испарения возникают выбросы, гребни и даже фонтаны, при этом в пар может попасть значительное количество капелек котловой воды, что снижает качество пара в результате повышения его солесодержания. Капли котловой воды испаряются, а соли, содержащиеся в них, осаждаются на внутренней поверхности пароперегревателя, ухудшая теплообмен, в результате которого повышается температура его стенок, что может привести к их пережогу. Соли могут также откладываться в арматуре паропроводов и привести к нарушению ее плотности.

Для равномерного поступления пара в паровое пространство барабана и снижения его влажности используются различные сепарационные устройства.

Для снижения возможности отложения накипи на испарительных поверхностях нагрева применяется внутрикотловая обработка воды: фосфатирование, щелочение, использование комплексонов.

Фосфатирование имеет целью создать в котловой воде условия, при которых накипеобразователи выделяются в форме неприкипающего шлама. Для осуществления этого необходимо поддерживать определенную щелочность котловой воды.

В отличие от фосфатирования обработка воды комплексонами может обеспечить безнакипный и бесшламовый режимы котловой воды. В качестве комплексона рекомендуется использовать натриевую соль «Трилон Б».

Поддержание допустимого по нормам солесодержания в котловой воде осуществляется продувкой котла, т.е. удалением из него некоторой части котловой воды, всегда имеющей более высокую концентрацию солей, чем питательная вода.

Для осуществления ступенчатого испарения воды барабан котла делят перегородкой на несколько отсеков, имеющих самостоятельные контуры циркуляции. В один из отсеков, называемый «чистым», поступает питательная вода. Проходя через контур циркуляции, вода испаряется, а солесодержание котловой воды в чистом отсеке повышается до определенного уровня. Для поддержания солесодержания в этом отсеке часть котловой воды из чистого отсека самотеком направляют через специальное отверстие - диффузор в нижней части перегородки в другой отсек, называемый «солевым», так как солесодержание в нем существенно выше, чем в чистом отсеке.

Непрерывная продувка воды осуществляется из места с наибольшей концентрацией солей, т.е. из солевого отсека. Пар, образующийся на обеих ступенях испарения, смешивается в паровом пространстве и выходит из барабана через ряд труб, расположенных в его верхней части.

С повышением давления пар способен растворять некоторые примеси котловой воды (кремниевую кислоту, оксиды металлов).

Для снижения солесодержания пара в некоторых котлах применяется промывка пара питательной водой.

Пароперегреватели котлов. Получение перегретого пара из сухого насыщенного осуществляется в пароперегревателе. Пароперегреватель - один из наиболее ответственных элементов котельного агрегата, так как из всех поверхностей нагрева он работает в наиболее тяжелых температурных условиях (температура перегрева до 425 °С). Змеевики пароперегревателя и коллекторы выполняются из углеродистой стали.

По способу тепловосприятия пароперегреватели подразделяются на конвективные, радиационно-конвективные и радиационные. В котельных агрегатах низкого и среднего давлений используются конвективные пароперегреватели с вертикальным или горизонтальным расположением труб. Для получения пара с температурой перегрева более 500 °С применяют комбинированные пароперегреватели, т.е. в них одна часть поверхности (радиационная) воспринимает теплоту за счет излучения, а другая часть - конвекцией. Радиационная часть поверхности нагрева пароперегревателя располагается в виде ширм непосредственно в верхней части топочной камеры.

В зависимости от направлений движения газов и пара различают три основные схемы включения пароперегревателя в газовый поток: прямоточную, при которой газы и пар движутся в одном направлении; противоточную, где газы и пар движутся в противоположных направлениях; смешанную, в которой в одной части змеевиков пароперегревателя газы и пар движутся прямоточно, а в другой - в противоположных направлениях.

Оптимальной по условиям надежности работы является смешанная схема включения пароперегревателя, при которой первая по ходу пара часть пароперегревателя выполняется противоточной, а завершение перегрева пара происходит во второй его части при прямоточном движении теплоносителей. При этом в части змеевиков, расположенных в области наибольшей тепловой нагрузки пароперегревателя, в начале газохода будет умеренная температура пара, а завершение перегрева пара происходит при меньшей тепловой нагрузке.

Температуру пара в котлах с давлением до 2,4 МПа не регулируют. При давлении 3,9 МПа и выше температуру регулируют следующими способами: впрыском конденсата в пар; использованием поверхностных пароохладителей; с помощью газового регулирования путем изменения расхода продуктов сгорания через пароперегреватель либо перемещения положения факела в топке с помощью поворотных горелок.

Пароперегреватель должен иметь манометр, предохранительный клапан, запорный вентиль для отключения пароперегревателя от паровой магистрали, прибор для измерения температуры перегретого пара.

Водяные экономайзеры. В экономайзере питательная вода перед подачей в котел подогревается дымовыми газами за счет использования теплоты продуктов сгорания топлива. Наряду с предварительным подогревом возможно частичное испарение питательной воды, поступающей в барабан котла. В зависимости от температуры, до которой ведется подогрев воды, экономайзеры подразделяют на два типа - некипящие и кипящие. В некипящих экономайзерах по условиям надежности их работы подогрев воды ведут до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в паровом котле или температуры кипения воды при имеющемся рабочем давлении в водогрейном котле. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное (до 15 мае. %) ее испарение.

В зависимости от металла, из которого изготавливают экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры используют при давлении в барабане котла не более 2,4 МПа, а стальные могут применяться при любых давлениях. В чугунных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Для очистки поверхности нагрева водяные экономайзеры имеют обдувочные устройства.

Воздухоподогреватели. В современных котельных агрегатах воздухоподогреватель играет весьма существенную роль, воспринимая теплоту от отходящих газов и передавая ее воздуху, он уменьшает наиболее заметную статью потерь теплоты с уходящими газами. При использовании подогретого воздуха повышается температура горения топлива, интенсифицируется процесс сжигания, повышается коэффициент полезного действия котельного агрегата. Вместе с тем при установке воздушного подогревателя увеличиваются аэродинамические сопротивления воздушного и дымового трактов, которые преодолеваются созданием искусственной тяги, т.е. путем установки дымососа и вентилятора.

Температура подогрева воздуха выбирается в зависимости от способа сжигания и вида топлива. Для природного газа и мазута, сжигаемых в камерных топках, температура горячего воздуха составляет 200...250 °С, а для пылеугольного сжигания твердого топлива - 300...420°С.

При наличии в котельном агрегате экономайзера и воздухоподогревателя первым по ходу газа устанавливается экономайзер, а вторым - воздухоподогреватель, что позволяет более глубоко охладить продукты горения, так как температура холодного воздуха ниже температуры питательной воды на входе в экономайзер.

По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху происходит непрерывно через разделительную стенку, по одну сторону которой движутся продукты сгорания, а по другую - нагреваемый воздух.

В регенеративных воздухоподогревателях передача теплоты от продуктов сгорания к нагреваемому воздуху осуществляется путем попеременного нагревания и охлаждения одной и той же поверхности нагрева.

Газопоршневые установки. Газопоршневая установка (ГПУ) предназначена для питания электроэнергией потребителей трехфазного (380/220 В, 50 Гц) переменного тока. Газовые электростанции используются в качестве источника постоянного и гарантированного электроснабжения больниц, банков, торговых комплексов, аэропортов, производственных и нефтегазодобывающих предприятий. Моторесурс газового двигателя выше, чем у бензогенераторов и дизельных электростанций, что приводит к уменьшению срока окупаемости. Использование газовых электрогенераторов позволяет владельцу быть независимым от плановых и аварийных отключений электроэнергии, а зачастую и вовсе отказаться от услуг поставщиков электроэнергии.

В основе работы газопоршневых двигателей (далее ГПД) лежит принцип действия двигателя внутреннего сгорания. ДВС – это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

На данный момент в промышленности выпускаются два типа поршневых двигателей, работающих на газе: газовые двигатели - с электрическим (искровым) зажиганием, и газодизели - с воспламенением газовоздушной смеси впрыском запального (жидкого) топлива. Газовые двигатели получили широкое применение в энергетике за счет повсеместной тенденции использования газа как более дешевого топлива (как природного, так и альтернативного) и относительно экологически более безопасного с точки зрения выбросов с выхлопными газами.

Из ГПУ с теплообменниками в принципе всё аналогично, но дополнительно используется система утилизации тепла.

Установка работает на нескольких видах топлива, имеет относительно низкий уровень начальных инвестиций за 1 кВт и обладает широкой линейкой выходной мощности.

Топливо для газопоршневых установок. Одним из важнейших моментов при выборе типа ГТУ является изучение состава топлива. Производители газовых двигателей предъявляют свои требования к качеству и составу топлива для каждой модели.

В настоящее время многие производители проводят адаптацию своих двигателей под соответствующее топливо, что в большинстве случаев не занимает много времени и не требует больших финансовых затрат.

Помимо природного газа, газопоршневые установки могут использовать в качестве топлива: пропан, бутан, попутный нефтяной газ, газы химической промышленности, коксовый газ, древесный газ, пиролизный газ, газ мусорных свалок, газ сточных вод и т. д.

Применение в качестве топлива перечисленных специфических газов вносит важный вклад в сохранение окружающей среды и кроме того позволяет использовать регенеративные источники энергии.

Газорегуляторный пункт. Газорегуляторный пункт – система устройств для автоматического снижения и поддержания постоянного давления газа в распределительных газопроводах. Газорегуляторный пункт включает регулятор давления для поддержания давления газа, фильтр для улавливания механических примесей, предохранительные клапаны, препятствующие попаданию газа в распределительные газопроводы при аварийном давлении газа сверх допустимых параметров, и контрольно-измерительные приборы для учёта количества проходящего газа, температуры, давления и телеметрического измерения этих параметров.

Газорегуляторные пункты сооружаются на городских распределительных газопроводах, а также на территории промышленных и коммунально-бытовых предприятий, имеющих разветвленную сеть газопроводов. Пункты, монтируемые непосредственно у потребителей и предназначенные для снабжения газом котлов, печей и др. агрегатов, обычно называют газорегуляторными устройствами. В зависимости от давления газа на входе газорегуляторные пункты бывают: среднего (от 0,05 до 3 кгс/см 2) и высокого (до 12 кгс/см 2) давления (1 кгс/см 2 =0,1Мн/м 2).

Предохранительные устройства и контрольно-измерительные приборы. Для водогрейных котлов предохраняющим устройством от повышения в них давления могут служить обводные линии с обратными клапанами (рис.), пропускающие воду в направлении от котла к трубопроводу системы отопления. При таком несложном устройстве, если задвижки, установленные у котла, почему-либо окажутся закрытыми, то все равно связь с атмосферой через расширительный, сосуд не нарушится.

Если на трубопроводе между котлами и расширительным сосудом кроме указанных задвижек имеется другая какая-либо запорная арматура, то должны быть установлены рычажные предохранительное клапаны.

Паровые котлы при до 70 кПа снабжаются предохранительным устройством в виде гидравлического затвора

Для безопасной и правильной эксплуатации паровые котлы кроме предохранительных устройств снабжают водоуказательными приборами, пробочными кранами и манометрами.

Для учета расхода питательной воды, подаваемой в паровой котел, или воды, циркулирующей в системе водяного отопления, устанавливают водомер или диафрагмы. Для измерения температуры воды, поступающей в систему водяного отопления и возвращающейся в котел, предусматривают в специальных футлярах термометры.

Оборудование котельной в доме. Общие сведения о котельных установках, типы котлов для теплоснабжения здания

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ.

Котельные установки

1. По виду топлива

2. По типу теплоносителя

3. По типу размещения

4. По уровню механизации

Котельное оборудование

Газовые котельные

Модульные котельные

Как приготовить желе из персиков с желатином

Кабачковое варенье с апельсином и лимоном в мультиварке