Для сжигания газа и мазута в облегчённой обмуровке

 

В коллекторы 2 и 3 поступает пароводяная смесь; отделившаяся от смеси вода в барабане по циркуляционным трубам допускается в нижние коллекторы, а пар с обильным количеством капелек воды по пароотводящим трубам поступает в два выносных вертикальных циклона 5. Отделившаяся в циклонах вода по водоотводящим трубам поступает в нижние коллекторы экранов. Пар из выносных циклонов по трубам 8 направляется в сепарационное устройство внутри барабана, а оттуда — в пароперегреватель котла или сразу к теплопотребителю (если пароперегреватель в котле отсутствует). Питательная вода поступает в котёл через клапаны 10. Монтируется котёл на опорной раме.

Котлы изготавливаются паропроизводительностью от 0,7 до 5 5 кг/с (от 2,5 до 20 т/ч) на давление пара 1,3 и 2,3 МПа (13 и 23 кгс/см²). В них сжигается газообразное, жидкое или твердое топливо В соответствии с этим котлы имеют различные типы топок а КПД их может изменяться в пределах от 75 до 91% в за­висимости от температуры уходящих газов, поскольку котлы ДКВР монтируются либо с экономайзерами, либо без них. Эко­номайзеры нагревают питательную воду до 138 - 165 °С за счет охлаждения уходящих газов до 140 - 180 °С.

Водогрейные котлы

Ранее указывалось, что на ТЭЦ с большой тепловой нагрузкой взамен пиковых подогревателей сетевой воды устанавливаются водогрейные котлы большой мощности для централизованного теплоснабжения крупных промышленных предприятий, городов и отдельных районов.

Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды заданных параметров, главным образом для целей отопле­ния. Они работают по прямоточной схеме с постоянным расходом воды. Конечная температура нагрева определяется условия­ми поддержания стабильной температуры в жилых и рабочих по­мещениях, обогреваемых отопительными приборами, через которые и циркулирует вода, нагретая в водогрейном котле. По­этому при постоянной поверхности отопительных приборов температуру воды, подаваемой в них, повышают при снижении тем­пературы окружающей среды. Обычно воду тепловой сети в котлах подогревают от 70-104 до 150-170 °С. В последнее время имеется тенденция к повышению температуры подогрева воды до 180 - 200 С.

Во избежание конденсации водяных паров из уходящих газов и связанной с этим наружной коррозии поверхностей нагрева температура воды на входе в агрегат должна быть выше точки росы для продуктов сгорания. В этом случае температура стенок труб в месте ввода воды также будет не ниже точки росы. Поэтому температура воды на входе не должна быть ниже 60 °С при работе на природном газе, 70 °С при работе на малосернистом мазуте и 110 °С при использовании высокосернистого мазута. Поскольку в теплосети вода может охлаждаться до температуры ниже 60 °С, перед входом в агрегат к ней подмешивается некоторое количество уже нагретой в котле (прямой) воды.

На рис.6. изображен общий вид газомазутного водогрейного котла типа ПТВМ-ЗОМ-4 теплопроизводительностью при работе на мазуте 41 МВт (35 Гкал/ч), хорошо зарекомендовавшего себя в эксплуатации.

Котел имеет П-образную компоновку и оборудован шестью газомазутными горелками (по три на каждой боковой стене) с мазутными форсунками механического распыливания.

а) б)

Рис.6. Газомазутный водогрейный котёл ПТВМ-30М-4:

а- продольный разрез; б-поперечный разрез

 

Топочная камера котла полностью экранирована трубами диаметром 60 мм. Конвективная поверхность нагрева выполнена из горизонтальных U - образных труб диаметром 28 мм. Конвективная шахта также экранирована. Облегчённая обмуровка котла крепится непосредственно на трубы, опирающиеся, в свою очередь, на каркасную раму. Котлы этого типа, предназначенные для работы на мазуте, оборудуются дробеочистительной установкой. Воздух на все горелки подаётся от одного вентилятора с двигателем мощностью 40кВт. Тяга осуществляется также одним дымососом с электродвигателем мощностью 95кВт.

Циркуляционная схема котла приве­дена на рис.7. Вода подводится к фронтовому крану топочной камеры, выводится — из бокового экрана топки.

Рис.7. Схема циркуляции котла ПТВМ-30М-4:

1 – фронтовой экран топки; 2 – боковые экраны топки; 3 – боковые экраны конвективной шахты; 4 – конвективные поверхности; 5 – задний экран конвективной части; 6 – задний экран топки

II-4. Основное оборудование котельной установки.

II-4.1. Пароперегреватели.

Пароперегреватель предназначен для повышения температуры пара, поступающего из испарительной системы котла. Он является одним из наиболее ответственных элементов котельного агрегата. С повышением параметров пара тепловосприятие пароперегревателей возрастает до 60% всего тепловосприятия котлоагрегата. Стремление получить высокий перегрев пара вынуждает располагать часть пароперегревателя в зоне высоких температур продуктов сгорания, что, естественно, снижает прочность металла труб. В зависимости от определяющего способа передачи теплоты от газов пароперегреватели или отдельные их ступени разделяются на конвективные, радиационные и полурадиационные (рис.8.).

Пароперегреватели выполняются обычно из труб диаметром 22—54 мм. При высоких параметрах пара их размещают в топоч­ной камере, и большую часть тепла они получают излучением от факела. Это — радиационный пароперегреватель.

 

 

Рис.8. Радиационный конвективный пароперегреватель:

1 - барабан; 2 – настенный радиационный перегреватель; 3 – ширмовый полурадиационный перегреватель; 4 – потолочный радиационный перегреватель; 5 – конвективный перегреватель; 6 – отвод перегретого пара; 7 – регулятор перегрева

 

Конвективные пароперегреватели располагаются в горизон­тальном газоходе или в начале конвективной шахты в виде плот­ных пакетов, образованных змеевиками с шагом по ширине газо­хода, равным 2,5—3 диаметра трубы.

Конвективные пароперегреватели в зависимости от направления движения пара в змеевиках и потока дымовых газов могут быть противоточными, прямоточными и со смешанным направлением потоков.

Температура перегретого пара должна поддерживаться постоянной всегда независимо от режима работы и нагрузки котлоагрегата, поскольку при ее понижении повышается влажность пара в последних ступенях турбины, а при повышении температуры сверх расчётной появляется опасность чрезмерных термических деформаций и снижения прочности отдельных элементов турбины. Поддерживают температуру пара на постоянном уровне с помощью регулирующих устройств — пароохладителей. Наиболее широко распространены пароохладители впрыскивающего типа, в которых регулирование производится путем впрыскивания обессоленной воды (конденсата) в поток пара. Вода при испарении отнимает часть теплоты у пара и снижает его температуру (рис.9. а).

а)

 

б)

Рис.9. Впрыскивающий и поверхностный пароохладители:

а – впрыскивающий:

1 – корпус пароохладителя; 2 – отверстия для распыления воды в паре; 3 – диффузор; 4 – цилиндрическая часть рубашки; 5 – лючок для измерительных приборов;

б – поверхностный с охлаждением пара питательной водой:

1 – головка пароохладителя; 2 – трубная доска; 3 – рубашка, препятствующая омыванию паром трубной доски; 4 – один из водяных змеевиков; 5 – коллектор; 6 и 7 – трубы, подводящие и отводящие пар из пароохладителя; 8 и 9 – трубы, подводящие и отводящие питательную воду; 10 – дистанционные перегородки; 11 – продольная перегородка, улучшающая омывание паром змеевиков 4

 

Обычно впрыскивающий пароохладитель устанавливают между отдельными частями пароперегревателя. Вода впрыскивается через ряд отверстий по окружности сопла и разбрызгивается внутри рубашки, состоящей из диффузора и цилиндрической части, защищающей корпус, имеющий более высокую температуру, от попадания из него брызг воды во избежание образования трещин в металле корпуса из-за резкого изменения температуры.

В котлах средней паропроизводителъности применяются поверх­ностные пароохладители (рис.9. б), которые обычно размеща­ют при входе пара в пароперегреватель или между его отдельны­ми частями.

К коллектору пар подводится и отводится через змеевики. Внутри коллектора расположены змеевики, по которым течет питательная вода. Температура пара регулируется количеством воды, поступающей в пароохладитель.

 

II-4.2. Водяные экономайзеры.

 

Водяные экономайзеры расположены в конвективном газохо­де и работают при относительно невысоких температурах продук­тов сгорания (дымовых газов).

Они предназначены для подогрева питательной воды перед ее поступлением в испарительную часть котлоагрегата за счет ис­пользования тепла уходящих газов. Наиболее часто экономайзе­ры выполняют из стальных труб диаметром 28 - 38 мм, согнутых в вертикальные змеевики и скомпонованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке довольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляет 2 - 2,5 диаметра трубы, вдоль потока – 1 - 1,5. Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными в большинстве случаев на полых (для воздушного охлаждения), изолированных со стороны горячих газов балках каркаса (рис.10.).

В зависимости от степени подогрева воды экономайзеры делят на некипящие и кипящие. В кипящем экономайзере до 20% воды может превращаться в пар. Общее число параллельно работающих труб выбирается исходя из скорости воды не ниже 0,5 м/с для некипящих и 1 м/с для кипящих экономайзеров.

 

 

 

Рис.10. Стальной змеевиковый экономайзер:

1 – нижний коллектор (вход воды); 2 – верхний коллектор (выход воды); 3 – опорная стойка; 4 – змеевики; 5 – опорные балки (охлаждаемые); 6 – спуск воды

 

Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха, способствующих коррозии, и предотвращения расслоения пароводяной смеси, что может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки трубы и ее разрыву. Движение воды в экономайзере - обязательно восходящее. Число труб в пакете в горизонтальной плоскости выбирается исходя из скорости продуктов сгорания 6-9 м/с. Скорость эта определяется стремлением, с одной стороны, предохранить змеевики от заноса золой, а с другой - не допустить чрезмерного золового износа. Коэффициенты теплопередачи при этих условиях составляют обычно несколько десятков Вт/(м²·К). Для удобства ремонта и очистки труб от наружных загрязнений экономайзер разделяют на пакеты высотой 1 - 1,5м с зазорами между ними до 800 мм.

В котлах малой мощности и низкого давления широкое распространение получили чугунные ребристые водяные экономайзеры. Чугунные экономайзеры бывают только некипящие. Они устанавливаются на котлах с рабочим избыточным давлением до 2 МПа. Чугунные экономайзеры, изготовленные из специального высококачественного чугуна. Могут применяться на давление до 6 МПа.

На рис.13. представлен общий вид чугунного ребристого экономайзера системы ВТИ. Он набирается из отдельных стандартных ребристых труб длиной 2 м с внутренним диаметром 50 и толщиной стенки 13 мм, форма ребер - квадратная 140 х 140 мм. Ребра на трубах служат для увеличения поверхности нагрева и лучшей передачи тепла горячих газов воде.

а) б)

Рис.11. Чугунный экономайзер:

а - компоновка в газоходе котла; б – элемент экономайзера; 1 – ребристые трубы; 2 – 6 – регулирующая и запорная арматура; 7 – соединительные калачи; 8 – водоохлаждаемая труба-балка

 

На конце каждой реб­ристой трубы имеется фланец прямоугольной формы размером 150 х 150 мм. Поверхность нагрева одной трубой составляет 2,95 м².

Ребристые трубы соединяются между собой калачами, распо­ложенными горизонтально и вертикально, чем обеспечивается проход воды последовательно через все трубы горизонтальных рядов экономайзера. Для уплотнения соединений калачей с реб­ристыми трубами применяются паронитовые прокладки. Обдув­ка экономайзеров для очистки налипшей золы и сажистых загряз­нений производится сжатым воздухом или перегретым паром дав­лением не менее 0,8 МПа.

II-4.3. Воздухоподогреватели.

Воздухоподогреватели устанавливаются с целью подогрева воз­духа, направляемого затем в топку для повышения эффективнос­ти горения топлив и в углеразмольные устройства, за счет исполь­зования тепла уходящих газов.

Оптимальная величина подогрева воздуха в воздухоподогрева­теле зависит от рода сжигаемого топлива, его влажности и типа топочного устройства и колеблется от 200°С для каменных углей, сжигаемых на цепной решетке (во избежание перегрева колос­ников), и 250°С для торфа, сжигаемого на тех же решетках, до 350 - 450°С при сжигании жидкого и пылевидного топлива в ка­мерных топках.

Для получения высокой температуры подогрева воздуха при­меняется двухступенчатый подогрев. Для этого воздухонагреватель делится на две части, между которыми («в рассечку») устанавли­вается часть водяного экономайзера.

Температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, должна быть не менее чем на 10 - 15 °С выше точки росы дымо­вых газов во избежание коррозии холодного конца воздухоподо­гревателя в результате конденсации водяных паров, содержащих­ся в дымовых газах (при их соприкосновении с относительно хо­лодными стенками воздухоподогревателя), а также забивания при этом проходных каналов для газов налипающей на влажные стенки золой. Эти условия можно соблюсти двумя путями: либо повыше­нием температуры уходящих газов и потерей теплоты, что эконо­мически невыгодно, либо установкой специальных устройств для подогрева воздуха перед его поступлением в воздухоподогреватель. Для этого применяются специальные калориферы, в которых воз­дух подогревается отборным паром от турбин или отработавшим паром от питательных насосов. В некоторых случаях подогрев воздуха осуществляется путем рециркуляции, т.е. часть нагретого в воздухоподогревателе воздуха возвращается через всасывающий патрубок к дутьевому вентилятору и смешивается с холодным воздухом.

На рис.12. показана схема рекуперативного воздухоподогревателя, в котором тепло от газов к воздуху передается через неподвиж­ную разделяющую их металлическую стенку трубы. Как правило, это стальные трубчатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 25 - 40 мм). Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них дви­жутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным пото­ком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных возду­ховодов (коробов) и промежуточных перегородок.

Газ в трубках движется со скоростью 8 - 15 м/с, воздух между трубками - вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно рав­ные коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы.

Тепловое расширение воздухоподогревателя воспринимается линзовым компенсатором 3, который устанавливается над возду­хоподогревателем. При помощи фланцев он прикрепляется болтами снизу к воздухоподогревателю, а сверху к переходной раме предыдущего газохода котлоагрегата.

 

II-5.1. Тягодутьевые устройства котельного агрегата

Для того чтобы в топке котельного агрегата могло происходить горение топлива, в нее необходимо подавать воздух. Для удале­ния же из топки газообразных продуктов сгорания и обеспечения их прохождения через всю систему поверхностей нагрева котель­ного агрегата должна быть создана тяга.

 

Рис. 12. Трубчатый воздухоподогреватель:

1 – стальные трубы 40х1,5 мм; 2,6 – верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20 – 25 мм; 3 – компенсатор тепловых расширений; 4 – воздухоперепускной короб; 5 – промежуточная трубная доска; 7,8 – опорные рама и колонны

 

В настоящее время различают четыре схемы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания в котельных установках:

а) с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой, и есте­ственным засасыванием воздуха в топку в результате разрежения в ней, создаваемого тягой трубы;

б) с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и засасы­ванием воздуха в топку в результате разрежения, создаваемого дымососом;

в) с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и принуди­тельной подачей воздуха в топку дутьевым вентилятором;

г) с наддувом, при котором вся котельная установка гермети­зируется и ставится под некоторое создаваемое дутьевым венти­лятором избыточное давление, которого хватает на преодоление всех сопротивлений воздушного и газового трактов, что снимает необходимость установки дымососа.

Дымовая труба во всех случаях искусственной тяги или рабо­ты под наддувом сохраняется, но при этом основным назначени­ем трубы становится вывод дымовых газов в более высокие слои атмосферы для улучшения условий рассеяния их в пространстве.

Минимальная допустимая высота трубы регламентируется на основе санитарных соображений. Диаметр трубы определяют по скорости истечения дымовых газов из нее при максимальной паропроизводительности всех подключенных к трубе котельных аг­регатов. При естественной тяге эта скорость должна находиться в пределах 6-10 м/с, не падая ниже 4 м/с во избежание нарушения тяги ветром (задувания трубы). При искусственной тяге скорость истечения дымовых газов из трубы обычно принимают равной 20-25 м/с.

К котельным агрегатам устанавливают центробежные дымосо­сы и дутьевые вентиляторы, а для парогенераторов производитель­ностью 950 т/ч и выше устанавливают осевые многоступенчатые дымососы.

Дымососы производительностью до 30 м³/с, а также все дутье­вые вентиляторы, выпускаемые отечественной промышленнос­тью, выполняют в виде центробежных машин одностороннего всасывания с консольным расположением крыльчатки. Дымосо­сы и дутьевые вентиляторы одного типоразмера имеют одинако­вую конструкцию и размеры. Дымососы большей производитель­ности, до 100 м³/с, выполняют с двусторонним всасом.

Дымососы размещают за котельным агрегатом, причем в ко­тельных установках, предназначенных для сжигания твердого топ­лива, дымососы устанавливают после золоудаления, чтобы умень­шить количество летучей золы, проходящей через дымосос, и тем самым снизить истирание золой крыльчатки дымососа.

Разрежение, которое должно быть создано дымососом, опре­деляется суммарным аэродинамическим сопротивлением газово­го тракта котельной установки, которое должно быть преодолено при условии, что разрежение дымовых газов вверху топки будет равно 20-30 Н/м² и будет создано необходимое скоростное дав­ление на выходе дымовых газов из дымовой трубы. В небольших ко­тельных установках разрежение, создаваемое дымососом, обычно составляет 1000-2000 Н/м², а в крупных установках 2500-3000 Н/м².

Дутьевые вентиляторы, устанавливаемые перед воздухоподо­гревателем, предназначены для подачи в него неподогретого воз­духа. Давление, создаваемое вентилятором, определяется аэроди­намическим сопротивлением воздушного тракта, которое долж­но быть преодолено. Обычно оно складывается из сопротивлений всасывающего воздуховода, воздухоподогревателя, воздуховодов между воздухоподогревателем и топкой, а также сопротивления решетки и слоя топлива или горелок. В сумме эти сопротивления составляют 1000-1500 Н/м² для котельных установок малой про­изводительности и возрастают до 2000-2500 Н/м² для крупных котельных установок.

II-5.2. Устройства топливоподачи.

При работе котельных на жидком топливе (мазуте), как на основном виде топлива или резервном, в состав топливного хозяйства входят приемо-сливные устройства, мазутохранилище, насосная станция и система мазутопроводов, расположен­ных как внутри котельной, так и за ее пределами.

В качестве мазутохранилищ обычно используют не менее двух резервуаров емкостью, примерно равной 15-20-суточному запасу топлива. Резервуары могут быть подземными, полуподземными и наземными. Для разогрева мазута в них устанав­ливают поверхностные теплообменники. Из резервуара мазут с помощью насоса подается в котельную. Применяют насосы поршневые, шестеренчатые и центробежные. Напор насоса при­нимается,из расчета преодоления всех сопротивлений в мазутопроводе с учетом обеспечения необходимого подпора перед форсунками. Для паровых и воздушных форсунок напор должен составлять не менее 50 кПа, а для форсунок с механическим распылением -2,0-3,5 МПа.

 

 

Рис.13. Схема газового ввода

Трубопроводы между мазутохранилищем и котельной можно, располагать над землей или под землей, в траншеях и тунне­лях. Скорость движения мазута в трубопроводах в зависимости от его вязкости принимается равной: во всасывающей линии 0,8-1 м/с, в нагнетательной 1-1,5 м/с и более.

Газообразное топливо - природный газ - в настоящее вре­мя широко используется в котельных самого разнообразного назначения. Большое преимущество газообразного топлива за­ключается в том, что при его сжигании заметно улучшаются показатели работы котла, отпадает необходимость в устройстве громоздких систем топливоподачи и золоудаления, существенно облегчается обслуживание котла. Однако при сжигании газа необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, не допуская его утечки, что может вызвать отравление обслу­живающего персонала, а при наличии источников огня —взрыв. Перед растопкой и после прекращения работы котла необходи­ма тщательная вентиляция газопроводов, топочной камеры и га­зоходов. Для предотвращения возможности взрыва газа котлоагрегаты оборудуют взрывными клапанами, устанавливаемыми в верхних точках газоходов котла и на боровах длиной более 20 м.

Газ поступает в котельные из городских газопроводов с дав­лением, зависящим от давления в сети, которое может быть низким - (до 5 кПа), средним (5-300 кПа) и высоким (более 300кПа). Газ от сети подается по газопроводу из стальных труб, соединяемых сваркой.

Схемы подсоединения котельной к газовой сети зависят от давления в ней газов, а также от мощности котельной. На тер­ритории котельной газопровод размещается в земле, а внутри котельной открыто.

На рис.13. приведена простейшая схема газового ввода с расположением необходимой арматуры — фильтра 4, предо­хранительного клапана 3, регулятора давления 2 и расходоме­ров 1.

Газовый ввод, особенно при присоединении к газовой сети низкого давления, можно размещать непосредственно в котель­ной или в смежном помещении. Расположение ввода должно обеспечивать легкодоступный подход к нему при эксплуатации котельной. Не рекомендуется размещать газовый ввод перед фронтом топок, в стесненных местах котельной. Наиболее же­лательно, а в крупных котельных обязательно размещать газо­вый ввод в отдельном помещении.

II-5.3. Питательные устройства котлов

Питательные устройства предназначены для бесперебойного обеспечения котла водой. Прекращение питания котла даже ни непродолжительное время может вызвать снижение уровня во­ды в нем и перегрев поверхности нагрева, что приведет к аварии котла.

К питательным устройствам относятся питательные баки и насосы, предназначенные для подач, и воды в паровой котел.

В паровых котельных низкого давления ( 70 кПа) в пи­тательный бак собирается конденсат от потребителей и добав­ляется вода, восполняющая его потери. Таким образом, пита­тельный бак является и конденсатным. Обычно устанавливают два бака или один бак, перегороженный пополам. Общая вме­стимость конденсационно-питательных баков рассчитывается на 1-2-часовой запас воды для работы котельной. Для питания котлов в таких котельных устанавливают центробежные или ручные насосы. Чаще применяют два центробежных насоса, один из которых является резервным. Производительность каж­дого насоса должна быть равна 110% паропроизводительности всей котельной. При паропроизводительности котлов менее 0,5 т/ч устанавливают центробежный насос и ручной (в каче­стве резервного).

Схема трубопроводов и питательных устройств паровой ко­тельной низкого давления показана на рис.18.

В котельных с котлами давлением >70 кПа конденсат собирается в специальных конденсационных баках, откуда на­сосами перекачивается в питательные баки, расположенные, как правило, на некоторой высоте (3-5 м) от пола. В эти баки подается также химически очищенная вода, восполняющая потери конденсата. Вода из питательных баков (вместимостью, равной 0,5-1-часовому запасу) насосами подается в котлы.

Рис.14. Схема трубопроводов и питательных устройств паровой котельной низкого давления

1 – питательный (конденсационный) бак; 2 -перегородка; 3 -деревянные (плавающие) крышки; 4 -центробежные насосы; 5 – ручной насос; 6 - спускная труба; 7 -переливная труба

 

В производственно-отопительных котельных часто питатель­ный бак совмещается с деаэратором. Котельные производитель­ностью до 75 т/ч оборудуются одним деаэратором, а при боль­шей производительности — не менее двух.

Для подачи воды в котлы устанавливают не менее двух пи­тательных насосов с независимым приводом (один насос дол­жен иметь паровой привод). Количество питательных насосов выбирается с таким расчетом, чтобы в случае остановки самого мощного насоса суммарная подача оставшихся насосов была не менее 110% производительности всех работающих котлов. Общая подача насосов с электроприводом должна быть не ме­нее 110%, а с паровым приводом — не менее 50% номинальной паропроизводительности действующих котлов.

Схемы присоединения питательных устройств к паровым и водогрейным котлам показаны на рис. 15 и 16.

В водогрейных котельных для перемещения воды в котле и системе применяются только центробежные насосы, причем устанавливают два насоса с электроприводом (один рабочий, второй резервный). Насосы желательно размещать на одном уровне с котлами, а при необходимости можно исходить из ме­стных условий.

Рис.15. Схема присоединения питательных устройств к паровой котельной повышенного давления

1 - теплообменник; 2 - бак-деаэратор; 3 - центробежный насос; 5 -спускная труба; 6 - переливная труба; 7 - воздушники.

 

Рис.20. Схема размещения насосов и их обвязка в водогрейной котельной установке

1 - сетевые насосы; 2 - котлы; 3 - подмешивающие насосы; 4 -подпиточные насосы

 

Подбор насосов как центробежных, так и с паровым приво­дом производится по специальным каталогам по производитель­ности и напору.

Центробежные насосы выполняются одно- и многоступенча­тыми в зависимости от производительности и давления. Насос и электродвигатель, соединяемые через муфту, располагают на общей раме, заливаемой бетоном. Центробежные насосы мо­гут иметь и паротурбинный привод. Чаще такие насосы при­меняют для питания котлов большой производительности. Пор­шневые насосы в большинстве случаев используют как резерв­ные для питания паровых котлов.

Центробежные насосы типов ЦВ, МС и МСГ, а также верти­кальные поршневые паровые насосы типа ПНП применяются для питания котлов, а насосы типа К — в качестве подпиточных и циркуляционных в системе теплоснабжения. Подпиточные насосы предназначены для подачи воды с целью восполнения уте­чек в системах теплоснабжения. Обычно устанавливают не ме­нее двух насосов (один резервный).

Подача и распределение воды, пара, мазута и газа в ко­тельных осуществляются по трубопроводам. В зависимости от назначения трубопроводы разделяются на водопроводы (для подачи и распределения воды), паропроводы (для отвода и рас­пределения пара), мазуто- и газопроводы (для подачи мазута и газа в котельных, работающих на жидком и газообразном топливе).

Каждый трубопровод состоит из системы труб и необходи­мой арматуры (задвижки, вентили и т. п.), которая обеспечива­ет нормальную и безопасную его работу. Трубопроводы, приме­няемые в котельных, изготовляют из стальных труб, соединяя их с помощью фланцев или сваркой. Трубопроводы монтируют на опорах, прикрепляемых к каркасам и стенам зданий, или на подвесках, прикрепляемых к фермам.

При прохождении теплоносителей (пара, горячей воды) тру­бопроводы от нагревания удлиняются. Для обеспечения воз­можности свободного удлинения не все крепления их на опорах устраиваются жесткими, на прямых участках трубопроводов ус­танавливают специальные компенсаторы, которые представляют собой гнутые трубы разнообразной формы. Наибольшее распро­странение получили П-образные компенсаторы. В коротких тру­бопроводах с наличием изгибов при поворотах удлинения ком­пенсируются за счет этих изгибов, поэтому специальные ком­пенсаторы не требуются.

Наиболее ответственными из трубопроводов являются па­ропроводы, отводящие от котла пар, и питательные трубопро­воды, по которым вода подается в котел. Скорость движения насыщенного пара в паропроводе в среднем принимается рав­ной 30 м/с, а перегретого пара — 50—80 м/с. Питательный тру­бопровод, как правило, дублируется, чтобы в случае неисправ­ности одной из питательных линий можно было немедленно пе­рейти на питание котла от другой линии. Скорость движения воды в основной питательной линии составляет примерно 1 - 1,5 м/с, а в ответвлениях – 0,5-1 м/с.

 

II-6. Расчёт Технико-экономических показателей и тепловой нагрузки котельной установки

Оценка работы котельной производится по ее технико-эко­номическим показателям, определяемым по данным технической отчетности. Эти показатели включают основные технологические, экономические и режимные данные.

К технологическим показателям относятся выработка ко­тельной тепла или пара и отпуск их потребителям, расход топ­лива и электроэнергии на собственные нужды, а также расход добавочной воды.

Экономичность работы котельной оценивается коэффициен­том полезного действия, удельным расходом условного топли­ва на выработку 1 т пара или 1 ГДж тепла.

Коэффициент полезного действия котельной (брутто) , %, равен:

(1)

где - годовая выработка тепла, котельной, ГДж; - годовой расход топлива, кг; - теплота сгорания топлива, ГДж/кг.

Удельный расход условного топлива , кг на 1 т вырабо­танного пара, составит

(2)

где - годовая выработка пара в котельной, т.

В водогрейных котельных удельный расход условного топли­ва обычно подсчитывается на 1 ГДж. При этом в формуле (2) вместо количества пара подставляется количество вы­работанного тепла за год.

Степень использования установленной мощности котельной оценивается коэффициентом использования установленной мощности , который представляет собой отношение количест­ва фактически выработанного тепла (пара) котельной за год к тому количеству, которое может быть выработано всеми кот­лами при работе их с номинальной производительностью, т. е.:

(3)

где 8760 — число часов в году.

Теоретически может быть равен единице при условии ра­боты всех котлов с полной нагрузкой в течение года, но обыч­но меньше единицы. Во многих случаях вместо коэффи­циента использования установленной мощности используют ве­личину, пропорциональную ему - число часов использования установленной мощности , ч

(4)

Одним из важных показателей, отражающих работу котель­ной, является себестоимость единицы вырабатываемого пара или тепла. Затраты на выработку пара (тепла) в котельной включают расходы на топливо, воду, электроэнергию, текущий и капитальный ремонты, заработную плату обслуживающему персоналу котельной и др.

Себестоимость 1 т вырабатываемого пара , руб., опреде­ляется по выражению

(5)

где суммарные годовые эксплуатационные затраты, руб/год; го­довой расход пара, т/год.

При определении себестоимости 1 ГДж тепла формула (5) принимает вид:

(6)

где - годовой расход (отпуск) тепла, ГДж/год.

Годовые эксплуатационные затраты для обоих случаев сос­тавят:

(7)

где - годовые затраты соответственно на топ­ливо, используемую воду, электроэнергию, заработную плату, текущий и ка­питальный ремонты, руб/год; годовые отчисления на восстановление капитальных вложений в котельную, руб/год.

Себестоимость вырабатываемой котельной единицы тепла существенно снижается с повышением КПД котельных агрегатов и вспомогательного оборудования, а также при применении комплексной механизации и автоматизации производственных процессов в котельной.

Для примера рассчитаем упрощенно паровую производствен­но-отопительную котельную, оборудованную котлами ВГД. Для сжигания топлива используются ручные топки с простыми ко­лосниковыми решетками. Питание котлов водой осуществляет­ся за счет возврата конденсата и добавочной химически обра­ботанной воды, поступающей из водопровода с температурой t=5°C Добавочная вода проходит докотловую водоподготовку по схеме Na-катионирования. Конденсат в котельную возвращает­ся самотеком и собирается в конденсационный бак, являющийся одновременно питательным баком. Количество возвращаемого конденсата составляет 80% при температуре =90°C.

Тепловая нагрузка котельной складывается из нагрузок на системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологические нужды и составляет в зимнее время =1310 кВт, в летнее время =930 кВт.

Вырабатываемый пар - сухой насыщенный с давлением р =0,8 МПа и энтальпией =2770 кДж/кг. Энтальпия питательной воды, представляющей собой смесь конденсата и добавоч­ной воды, равна:

,кДж/кг (8)

Полный расход вырабатываемого пара в зимний и летний периоды составит:

;

(9)

Зная расходы тепла и принимая для таких котлов при рабо­те на буром угле удельный теплосъем = 16,3 кВт/м², опре­деляем площадь поверхности котлов для обоих периодов:

;

(10)

Для определения количества устанавливаемых котлов ВГД, имеющих площадь поверхности нагрева 28 м², суммарную мак­симальную площадь поверхности нагрева делят на площадь по­верхности одного котла. Следовательно, нужно установить три котла (n=3); причем в зимний период в котельной будут рабо­тать три котла, а в летний - два; третий котел будет резервным на случай ремонта одного из котлов.