Котельные установки

Назначение  и конструкция  котельных установок  

Котельная установка  служит для выработки пара с заданными  параметрами для паровых двигателей (турбин, поршневых машин), а также  для нужд производства или отопления. В зависимости от назначения котельные  установки бывают энергетические (обслуживающие электрические станции), производственные, производственно-отопительные и отопительные. Назначение котельной установки обусловливает ее производительность и параметры вырабатываемого пара.

Исходным рабочим  телом для получения пара в котельной установке является вода, а исходным носителем энергии - топливо. Теплота, выделяющаяся при сжигании топлива, передается через металлические поверхности теплообменных аппаратов воде и пару. Основными составляющими процесса производства пара в котельных установках являются горение топлива, теплообмен между продуктами горения и рабочим телом и образование пара.

Котельная установка  состоит из котельных агрегатов  и вспомогательных устройств. 

 
 
 

Рисунок 1. Котельная установка

1 - вагонетка для подвоза топлива; 2 - металлическая решетка; 3 - бункер для топлива; 4 - механизм подачи топлива в топку; 5 - колосниковая решетка; 6 - топка; 7 - вертикально-водотрубный паровой котел; 8 - пароперегреватель; 9 - паропровод насыщенного пара; 10 – паропровод перегретого пара; 11 - пылезолоуловитель; 12 - водяной экономайзер; 13 - трубопровод питательной воды; 14 - воздухоподогреватель; 15 - дутьевой вентилятор; 16 - питательный насос; 17- дымовая труба; 18 - молниепровод; 19 - сборный боров; 20 - боров от других котлов; 21 - поворотная заслонка регулирования тяги; 22 - золовой бункер; 23 – шлаковый бункер; 24 - вагонетка для удаления шлака и золы.

К основным элементам  оборудования котельной установки (рис. 1) относятся:

1. Паровой котел 7 - обогреваемый топочными газами закрытый теплообменный

аппарат, служащий для получения насыщенного пара давлением более 1 МПа, используемого  вне самого аппарата;

2. Топка 6 - топливосжигающее устройство, в котором происходит выделение

теплоты в процессе горения топлива;

3. Пароперегреватель 8 - обогреваемый топочными газами теплообменный аппарат,

предназначенный для перегрева насыщенного пара;

4. Экономайзер 12 - теплообменный аппарат для подогрева питательной воды (до ее

поступления в  котел) за счет использования теплоты  продуктов сгорания;

5. Воздухоподогреватель 14 - теплообменный аппарат для подогрева воздуха (перед

его поступлением в топочное устройство) за счет использования  теплоты продуктов сгорания.

Совокупность  перечисленных выше основных элементов  оборудования представляет

собой котельный агрегат (сокращенно котлоагрегат).

К вспомогательным  элементам оборудования котельной  установки относятся:

1. Тяговая установка, отсасывающая дымовые газы из газоходов котлоагрегатов и

выбрасывающая их через дымовую трубу 17 в атмосферу;

2. Дутьевая установка, представляющая собой вентилятор 15, который нагнетает

воздух по воздухопроводам  в топку;

3. Питательная установка, состоящая из питательных насосов 16 и трубопроводов,

предназначенных для питания котлоагрегатов водой;

4. Водоподготовительная установка, предназначенная для химической очистки

питательной воды (на рис. 1 не показана);

5. Паропроводы - стальные трубопроводы 9 и 10 для транспортирования пара

соответственно  между элементами котлоагрегатов и  от котлоагрегатов к потребителям;

6. Топливоподающее устройство (вагонетка) 1 - для подачи топлива с топливного

склада в котельную;

7. Топливный бункер 3 (топливохранилище) - для образования некоторого запаса

топлива в котельной;

8. Золоудаляющее устройство (элементы 22...24) - для удаления из котлоагрегатов

золы и шлаков и транспортирования их из котельной  на отвалы;

9. Золоулавливающее устройство - аппараты 11 для улавливания летучей золы из

дымовых газов  на выходе их из котлоагрегатов в целях  борьбы с засорением окружающей среды  частицами золы, вылетающими из дымовых труб.

Производительность  котельной установки складывается из

паропроизводительности  отдельных котлов, входящих в ее состав.

Паропроизводительностъ  котла - это количество пара (в тоннах или килограммах),

производимого котлом в единицу времени. Этот параметр обозначают буквой D и измеряют в т/ч, кг/ч или кг/с.

Важной характеристикой  котла является его поверхность  нагрева F, измеряемая в 

квадратных метрах (м²).

Поверхностью  нагрева котла называют площадь  всех поверхностей металлических 

стенок, омываемых с одной стороны горячими газами, а с другой, - рабочим телом (водой или пароводяной смесью). Поверхность нагрева обычно подсчитывают со стороны, обогреваемой газами.

Поверхность нагрева, получающая теплоту главным  образом в результате

излучения пламени или горящего слоя топлива, носит название радиационной. Радиационные поверхности нагрева, воспринимающие теплоту исключительно за счет излучения в топке, называют топочными экранами. Поверхность нагрева, которой теплота передается главным образом в результате соприкосновения с этой поверхностью горячих движущихся газов, носит название конвективной.

Водогрейные котлы устанавливают на ТЭЦ для  покрытия пиковых нагрузок в 

теплофикационных  системах, а также в районных и  заводских котельных в качестве основных источников теплоты в системах централизованного теплоснабжения. Котлы представляют собой прямоточные агрегаты, подогревающие непосредственно воду, циркулирующую в тепловых сетях. В пиковом режиме осуществляется подогрев сетевой воды до температуры от 104 до 150 °С, а в основном режиме - от 70 до 150 °С.

Для теплоснабжения отдельных коммунально-бытовых зданий или их группы

выпускают чугунные секционные котлы. Максимальное рабочее  давление в таких котлах - 0,6 МПа, температура воды - до 115 °С. Котлы работают на каменных углях и антрацитах. При оборудовании котлов соответствующими топливосжигающими устройствами могут использоваться природные газы и топочный мазут, тепловая мощность котлов в этих случаях возрастает.

Комплекс устройств, расположенных в специальных помещениях,

предназначенных для выработки пара или горячей  волы, называется котельной установкой.

По характеру  обслуживания потребителей котельные установки подразделяются на отопительные, отопительно-производственные и энергетические, а по виду вырабатываемого теплоносителя — на паровые и водогрейные.

Котельные, обслуживающие  системы отопления и работающие только в течение 

отопительного периода, называют отопительными. Эти котельные чаще всего бывают водогрейными.

Котельные, вырабатывающие тепло не только для целей отопления, но и для

вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов, называют отопительно-производственными. Они работают круглый год.

К энергетическим котельным относятся установки, вырабатывающие помимо

тепла электроэнергию с помощью паровых турбин и электрогенераторов. Если тепло от котельной получают несколько зданий, то необходимо отрегулировать расход воды по каждой системе, начиная с того здания, которое находится ближе всего к котельной. Для теплоснабжения зданий и небольших групп домов применяют котельные низкого давления. Монтируют котельные установки слесари-сантехники.

Отопительные  котельные это устройства на основе закрытого сосуда, в котором

теплоноситель (чаще всего вода) нагревается до заданной температуры или пара  и служит для обеспечения теплом и горячей водой потребителей.

По радиусу  действия отопительные котельные могут быть домовыми, групповыми, квартальными, районными, а по месту расположения — встроенными в здания или отдельно стоящими.

Каждая котельная  установка состоит из следующих  основных элементов: котлов, заполняемых водой и обогреваемых горячими дымовыми газами, поступающими из топок; газоходов, по которым перемещаются дымовые газы и, соприкасаясь со стенками котла, отдают им свое тепло; дымовых труб, по которым дымовые газы после охлаждения удаляются в атмосферу; питательных устройств (насосов), обеспечивающих подачу воды в котлы. Воздух в топки котлов подается дутьевыми вентиляторами.

Котлы, в которых  вырабатывается пар или горячая  вода, называются соответственно паровыми или водогрейными. Они различаются по материалу (чугунные, стальные), по месту расположения топки и другим особенностям. В домовых и групповых котельных устанавливают чугунные котлы. Наибольшее распространение получили чугунные секционные котлы. Они рассчитаны, в основном, на сжигание твердого топлива. Чтобы обеспечить нормальную циркуляцию воды, в котельной устанавливают центробежные насосы, которые монтируют па фундаментах. Монтаж трубопроводов в котельной выполняют из готовых узлов, собранных в заготовительных мастерских.

Если тепло  для отопления, горячего водоснабжения и технологических нужд

поступает от теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), то такую систему теплоснабжения называют теплофикационной. ТЭЦ способны отапливать здания не только отдельных районов, но и целых поселков и городов. Отопление здания по теплофикационной системе наиболее дешевый способ по сравнению с теплоснабжением от мелких котельных. Ведь ТЭЦ одновременно вырабатывает и тепловую, и электрическую энергию, т.е. даст населению и свет, и тепло, и горячую воду для бытовых нужд. Обычно ТЭЦ размещают за пределами жилых кварталов, чтобы их выбросы не попадали в атмосферу и не загрязняли воздушный бассейн микрорайона. Устройство ТЭЦ позволяет ликвидировать мелкие разрозненные котельные, а также способствует улучшению состояния воздушной среды в городе, поселке, селе.

В настоящее  время широкое распространение  получила система теплоснабжения

жилых домов, при которой в каждом из них устраивают отопительный ввод, а воду для горячего водоснабжения нагревают в отдельно расположенном здании центрального теплового пункта (ЦТП). В ЦТП установлены приборы для учета расхода тепла, для очистки воды и автоматического регулирования давления с последующей подачей теплоносителя в отдельные здания.

Местная система  отопления может быть присоединена к тепловой сети при 

наличии ЦТП  по одной из следующих схем: а) со смешением воды в элеваторах (водоструйных насосах); б) со смешением воды с помощью насоса; в) с промежуточным водо-водяным бойлером; г) с непосредственной подачей перегретой воды в местную систему. Чаще всего применяется схема с использованием элеватора. Такое присоединение легко монтировать и оно удобно в эксплуатации. Благодаря конусообразной форме сопла элеватора вода из него поступает в камеру смешения с большой скоростью, создавая при этом разрежение в кольцевом пространстве между соплом и камерон смешения. Под влиянием разрежения охлажденная вода из обратного трубопровода системы отопления подсасывается в камеру смешения, откуда через диффузор элеватора направляется в подающий трубопровод местной системы отопления. При работе водоструйного элеватора давление на конце диффузора больше, чем в камере всасывания. Разность этих давлений и обеспечивает циркуляцию воды в системе отопления.

Система трубопроводов, по которым тепло от ТЭЦ или  районных котельных 

подается к  потребителю, называется тепловой сетью. Они могут быть подземными и надземными (воздушная, открытая и канальная прокладки). Канальная прокладка выполняется в проходных, полупроходных и непроходных каналах.