Общие положения работы теплогенерирующих установок
При сжигании органического топлива горючие химические элементы (углерод, водород, сера), входящие в состав топлива, соединяются с кислородом воздуха, выделяют теплоту и образуют продукты сгорания (двуокись углерода, водяные пары, сернистый газ, окислы азота). От продуктов полного сгорания органического топлива тепловая энергия передается рабочему телу, которым обычно служит вода, сжатая до давления, выше атмосферного. Для превращения химической энергии топлива в тепловую энергию существует комплекс устройств, называемых котельной, или теплогенерирующей установкой.
Котельной установкой называют комплекс устройств и механизмов, предназначенных для производства тепловой энергии в виде водяного пара или горячей воды. Водяной пар используется для технологических нужд промышленных предприятий и получения электроэнергии, в сельском хозяйстве, а также для нагрева воды, направляемой на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Горячую воду используют для отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для коммунально-бытовых нужд населения.
В котельную установку необходимо подать некоторое количество топлива и окислителя (воздуха); обеспечить сгорание топлива и отдачу теплоты от продуктов сгорания топлива рабочему телу и удалить продукты сгорания топлива; подать рабочее тело – воду, сжатую до необходимого давления, нагреть эту воду до требуемой температуры или превратить ее в пар, отделить влагу из пара, а иногда и перегреть пар, обеспечив надежную работу всех элементов установки.
Для осуществления перечисленных процессов котельная установка должна включать в себя теплогенератор – паровой или водогрейный котельный агрегат (котел), хвостовые поверхности нагрева (водяной экономайзер, воздухоподогреватель, пароперегреватель), горелочные устройства, а также различные дополнительные устройства. Производительность теплогенератора определяется количеством теплоты или пара, получаемого в процессе сжигания в агрегате органического топлива.
Радиационные поверхности нагрева размещены в топочной камере и воспринимают теплоту от продуктов сгорания топлива, одновременно защищая стены топки от прямого воздействия излучающей среды. Конвективные поверхности нагрева установлены за топкой, в газоходах котла. К конвективным или хвостовым поверхностям нагрева также относят пароперегреватели, водяные экономайзеры, контактные теплообменники, воздухоподогреватели, которые предназначены для снижения потерь теплоты с уходящими топочными газами, увеличения КПД котельного агрегата или установки и в конечном итоге для снижения расхода топлива.
Котельная или теплогенерирующая установка также включает в себя: горелочные устройства для подачи и подготовки топлива к сжиганию; дутьевой вентилятор для нагнетания воздуха, необходимого для горения топлива; дымосос для удаления продуктов сгорания; дымовую трубу для отвода дымовых газов; оборудование для химической очистки воды от вредных примесей и деаэрации; питательные насосы для увеличения давления воды и подачи ее в котельный агрегат. При сжигании твердого топлива в котельных, кроме того, имеются системы шлако- и золоудаления для удаления очаговых остатков топлива, а также золоуловители – отделяющие золу из дымовых газов. Все эти устройства размещаются в специальном здании, называемом котельной, включающей в себя котельные установки, а также помещения для различных вспомогательных служб и мастерских.
Технологическая схема производственно-отопительной котельной:
1-воздухозаборный короб; 2-паросборный коллектор; 3-редукционная установка; 4-паропровод к бойлеру; 5-деаэратор; 6-пароводяной бойлер; 7-потребитель; 8-сетевой насос; 9-система химической подготовки воды; 10-подпиточный насос; 11-охладитель деаэрированной воды; 12-дымовая труба; 13-питательный насос; 14-подогреватель сырой воды; 15-дымосос; 16-расширитель непрерывной продувки; 17-водяной экономайзер; 18-насос; 19-трубопровод непрерывной продувки; 20-конвективные поверхности нагрева; 21-пароперегреватель; 22, 26-нижний и верхний барабаны; 23-дутьевой вентилятор; 24-горелка; 25-топка котельного агрегата; 27-ГРП котельной; 28-мазутохранилище; 29-фильтр; 30-насос.
Производственно-отопительная котельная, предназначена для выработки отопительным котлом пара с необходимыми параметрами качества, который используется технологическими потребителями, а также для выработки горячей воды для обеспечения систем отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения.
Система отопления в котельной обеспечивает заданный тепловой режим в помещениях в холодное время года, компенсируя теплопотери через наружные ограждения зданий.
Система вентиляции в котельной создает требуемую чистоту воздуха в рабочей зоне производственных зданий, необходимый воздушный и тепловой режимы в общественных зданиях путем организации воздухообмена в помещениях.
Система кондиционирования воздуха в котельной применяется для создания в помещении микроклимата, удовлетворяющего повышенным санитарно-гигиеническим или технологическим требованиям, путем обеспечения строго заданных температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха в рабочей зоне.
Система горячего водоснабжения в котельной предназначена для подогрева и транспортирования воды к местам водоразбора на хозяйственно-бытовые или производственные нужды.
Теплотехнологическое оборудование в котельной является потребителем тепловой энергии в виде подогретой воды или водяного пара и включает в себя как специальные теплопроводы, так и разные теплообменные аппараты.
Природный газ в отопительном котле по газопроводу поступает на территорию предприятия в газорегуляторный пункт (ГРП) 27 (Рис. 1.3) или газорегуляторную установку (ГРУ), где давление городского газа снижают до рабочего и поддерживают его на заданном уровне. Из ГРП газ подается к горелкам 24 котельного агрегата.
Устройства для снижения давления газа перед котельной, магистрали для отвода газа и разводка трубопроводов в котельной должны быть выполнены в соответствии с указаниями «Правил безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора.
Вода, предназначенная для подачи в паровые и водогрейные котлы или в тепловые сети, должна удовлетворять ряду технических, санитарных и экономических требований. В случае поступления воды в котельную из городского водопровода обработка сводится к ее умягчению и снижению щелочности в специальных фильтрах, а при использовании воды из открытых водоемов к этому добавляется еще и очистка от взвешенных веществ.
До поступления в устройства для химической очистки вода должна быть нагрета в теплообменниках. Загрязненный конденсат, возвращаемый от технологических потребителей, также подвергается очистке. Подготовленные тем или иным способом вода и конденсат направляются в устройства (деаэраторы) для удаления из них растворенных газов. После деаэраторов с помощью питательных насосов вода направляется в котельный агрегат или подпиточными насосами в тепловые сети.
В промышленных котельных с паровыми котлами, как правило, используются центробежные насосы с электрическим приводом и с приводом от паровой турбины. Для подпитки водой тепловых сетей, когда в качестве источника теплоснабжения установлены стальные водогрейные котлы, применяются центробежные насосы, обычно с электрическим приводом. В небольших котельных иногда для подачи питательной воды используют поршневые паровые насосы или инжекторы.
Отопительный котел имеет топку (25) с расположенными в ней испарительными поверхностями нагрева (кипятильными трубами), верхний (26) и нижний (22) барабаны, конвективные поверхности нагрева (20), пароперегреватель (21), водяной экономайзер (17).
Воздух в отопительном котле, необходимый для сжигания газа, забирается из верхней части котельной и по воздухозаборному коробу (1) поступает на вход дутьевого вентилятора (23), откуда под давлением подается в горелки (24). Продукты горения проходят последовательно через все теплоиспользующие элементы и с помощью дымососа (15) выбрасываются в дымовую трубу (12).
Пар в отопительном котле поступает в общий сборный коллектор (2), откуда направляется к технологическим потребителям. Часть пара после снижения давления в редукционной установке (3) подается в деаэратор (5), где происходит удаление из питательной воды растворенных в ней агрессивных газов для предотвращения коррозии поверхностей нагрева.
Для получения горячей воды, расходуемой на технологические нужды и теплоснабжение, в котельной установлен пароводяной бойлер (6). Пар в бойлер поступает из общего паросборного коллектора (2) по специальному паропроводу (4). Сетевая вода сетевым насосом 8, установленным на обратной линии, подается для нагрева в бойлер, из которого поступает в прямую линию системы теплоснабжения к потребителям (7) теплоты. Конденсат пара из бойлера поступает в деаэратор 5. Подпитка тепловой сети осуществляется подпиточным насосом (10), забирающим воду из деаэратора, общего для системы теплоснабжения и питания котла. Для уменьшения солесодержания котловой воды из барабана (26) по трубопроводу (19) производится непрерывная продувка.
Вода в отопительном котле направляется в расширитель непрерывной продувки (16), где в результате снижения давления вскипает. Образующийся при этом пар поступает в паровую линию к деаэратору, а горячая вода — в подогреватель сырой воды (14), которая насосом (18) подается в систему 9химической подготовки воды. Химически очищенная вода перед поступлением в деаэратор подогревается в охладителе 11 деаэрированной воды. Деаэрированная вода питательным насосом 13 направляется в водяной экономайзер (17) котла.
Водогрейные котлы.
Водогрейный котел - устройство, имеющее топку, обогреваемую продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды находящейся под Р выше атмосферного и используемой вне самого устройства. |
Водогрейные котлы делятся:
1. секционные
2. теплофикационные.
1. Секционные котлы - котлы малой мощности для отопления одного или нескольких зданий ("Универсал", "Минск", "Тула" и т.д.). Эти котлы могут быть чугунными или стальными.
2.Теплофикационные - предназначены для отопления и горячего водоснабжения квартала, микрорайона. К теплофикационным котлам относятся котлы типа ПТВМ и КВ-ГМ.
КОТЛЫ ВОДОГРЕЙНЫЕ КВ-ГМ
Котлы водогрейные газомазутные КВ-ГМ предназначены для получения горячей воды, давлением до 25кгс/см2 с температурой до 200°С. Расчетная температура воды на входе в котел +70°С, на выходе из котла 150°С. Число после буквенного обозначения марки котла - тепло-производительность в Гкал/ч. Конструктивно делятся на 3 схемы:
4; 6,5 -1 модификация
10, 20, 30 - П модификация
50, 100, 180 - Ш модификация.
Выпускаются Дорогобужским котлостроительным заводом, а котлы
теплопроизводительностью более 100 Гкал/ч выпускает Барнаульский завод.
Теплопроизводительность - 10 Гкал/ч.
Температура воды на входе +70°С, на выходе - 150°С.
Котлы не имеют несущего каркаса, обмуровка облегченная натрубная 3-х слойная
Трубная система котла состоит из 2-х блоков: топочного и конвективного.
Топка экранирована со всех сторон: фронтовой, задний экраны, 2 боковых экрана, которые образуют подовой и потолочный экраны и промежуточный экран отделяет от топки камеру догорания. Экраны выполнены из труб Д = 60x3 мм, приваренных к коллекторам.
В верхней части фронтовой стены установлены взрывные предохранительные клапаны. Коллекторы фронтового экрана образуют квадрат, в котором размещена амбразура горелки.
Промежуточный экран выполнен из труб Д = 60x3 мм расположенных в два ряда.
Конвективный блок, находится в вертикальной шахте, экранированной со всех сторон. Задний экран камеры догорания выполнен в виде газонепроницаемой перегородки. Для прохода дымовых газов в нижней части конвективного блока трубы фронтового экрана разведены в фестон.
Боковые стены конвективного блока экранированы трубами Д =83x3,5 мм, к которым привариваются 2 конвективных пучка, набранных из V-образных труб, Д = 28x3 мм, расположенных параллельно фронту котла.
В конвективной шахте также есть задний экран из труб Д = 60x3 мм.
Внутри коллекторов имеются глухие перегородки, создающие направление движения воды со скоростью, обеспечивающей надежную работу котла (секционирование). В каждой секции имеется воздушник и дренажный трубопровод.
Котел оборудован дробеочистительной установкой для очистки конвективной поверхности нагрева. Транспортировка дроби в бункер с помощью воздуходувки.
Котел оборудован дробеочистительной ротационной газомазутной РГМГ-10. Давление мазута перед форсункой 2 кгс/см2 (при 8°ВУ), давление газа перед горелкой 0,3кгс/см2, аг = 1,05, ам = 1,2.
ДВИЖЕНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
топка -> камера догорания -> фестон -> нижняя часть конвективной шахты -> верхняя часть конвективной шахты -> сборный газоход.
Циркуляция воды принудительная (обеспечивает сетевой насос) прямоточное многоходовое за счет глухих перегородок в коллекторе и трубах стояка..
Вход воды в нижний коллектор фронтового экрана, выход воды из нижнего левого коллектора конвективного блока.
Боковые экраны имеют Г-образную
форму и образуют подовый
потолочный экран
Вода в котел поступает одновременно в оба нижние боковые коллекторы последовательно проходит по циркуляционным трубам топочного экрана промежуточного экрана далее по трубам конвективного блока включая два пакета конвективных труб нагревается до заданной температуры и выходит из нижних коллеторов левого и бокового экрана конвективного блока котла.
Движение воды в котле КВ-ГМ-10-150
Обратная сетевая вода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в дальнюю (от фронта) часть нижнего коллектора левого бокового топочного экрана и распределяется по нему до заглушки.
После ряда подъемно-опускных движений по левому боковому экрану вода из нижнего коллектора по перепускной трубе переходит в фронтовой верхний коллектор переднего (фронтового) экрана.
По левой стороне фронтового и подового экрана вода поступает в нижний, дальний коллектор, откуда после ряда подъемно-опускных движений по правой стороне экрана вновь возвращается в фронтовой верхний коллектор. По перепускной трубе вода поступает в нижний коллектор правого бокового топочного экрана и после ряда подъемно-опускных движений по нему, из нижнего коллектора, по перепускной трубе, переходит в нижний коллектор поворотного (промежуточного) экрана. После ряда подъемно-опускных движений по промежуточному экрану вода из нижнего коллектора, по перепускной трубе переходит в нижний коллектор фестонного экрана, проходит его, поднимаясь и опускаясь, и из верхнего коллектора фестонного экрана поступает в верхний коллектор правой боковой стены конвективной шахты.
По стоякам и U-образным пакетам секций вода проходит сверху вниз правую боковую стенку шахты и из нижнего коллектора переходит в нижний коллектор задней стены конвективной шахты. После ряда подъемно-опускных движений из верхнего коллектора заднего экрана вода переходит в верхний коллектор левой боковой стены конвективной шахты и, проходя по стоякам и U-образным ширмам сверху вниз, вода из нижнего коллектора с температурой 150°С идет в теплосеть.
Котел ПТВМ.
Котлы ПТВМ предназначены для нагрева сетевой воды от 70 до 150°С.
В зависимости от теплопроизводительности делятся: ПТВМ-30М, ПТВМ-50, ПТВМ-100, ПТВМ-180.
Условное обозначение котла
ПТВМ-50-2 (ПТВМ-50-4):
П - пиковый
Т - теплофикационный
В - водогрейный
М - мазутный
50 - теплопроизводительность в Гкал/час
2 - котел для пикового режима
4 - котел для основного режима
Водогрейные отопительные котлы ПТВМ имеют башенную компоновку и выполнены в виде прямоугольной шахты, в нижней части которой находится полностью экранированная камерная топка 3. Котлостроительный заводная поверхность отопительного котла изготовлена из труб Ø60 х 3 мм и состоит из двух боковых, фронтального и заднего экранов. Сверху над топкой размещается конвективная поверхность нагрева 2, выполненная в виде змеевиковых пакетов из труб Ø28 х 3 мм. Трубы змеевиков приварены к вертикальным коллекторам.
