Котельные установки. Классификация, устройство парового котла

Министерство образования и науки Российской Федерации

Марийский Государственный Технический  Университет

 

 

 

 

 

 

                                           Кафедра энергообеспечения предприятий

 

 

 

 

Реферат

 

по теплотехнике на тему:

 

Котельные установки.

Классификация, устройство парового котла.

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. НМ(б)-31 Полянин А.О.

 

Проверил: Егошин Е.В.

 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола

2011

 

Содержание:

 

Введение………………………………………………………………………….3Элементы котельных установок……………………………………………..…5

Классификация котельных установок……………………………………….....7

Принципиальные  схемы котельных установок…………………………..….13

Устройство  и принцип работы паровых котлов………………………….…15

Заключение………………………………………………………………………22

Список используемой литературы……………………………………………24

 

Введение

 

Высокие темпы промышленного производства и социального прогресса требуют  резкого увеличения выработки тепловой энергии на базе мощного развития топливно-энергетического комплекса  страны.

Централизованные  системы теплоснабжения от тепловых электрических станций (ТЭС) наиболее эффективны. В настоящее время, централизованное теплоснабжение крупных городов осуществляется на базе мощных атомных станций теплоснабжения.

Для небольшихтеплопотребителей источником теплоты служат промышленные и отопительные котельные. Удельный вес их в балансе теплоснабжения составляет значительно большую часть. Несмотря на строительство крупных тепловых электростанций, с каждым годом увеличивается выпуск и улучшаются конструкции котлоагрегатов малой и средней мощности, повышаются надежность и экономичность котельного оборудования, снижается металлоемкость на единицу мощности, сокращаются сроки и затраты на производство строительно-монтажных работ.

В качестве топлива для котельных установок  используют угли, торф, сланцы, древесные  отходы, газ и мазут. Газ и мазут  – эффективные источники тепловой энергии. При их применении упрощаются конструкция и компоновка котельных  установок, повышается их экономичность, сокращаются затраты на эксплуатацию.

Практическое  использование паросиловых установок  дало новый источник энергии и  сыграло большую роль в развитии промышленного производства. Ряд  теоретических и экспериментальных  работ по исследованию рабочих процессов  котельных установок был проведен в конце XVIII и начале XIX вв. учеными В.В.Петровым и Я.Д. Захаровым.В теплоснабжении крупных городов, районных центров, поселков котельные играют важнейшую роль. Городская сеть теплоснабжения обычно разделена на районы питания по числу ТЭЦ. В системе теплоснабжения подача тепла в жилые кварталы и промышленным предприятиям осуществляется от районных тепловых станций - крупных котельных с водогрейными котлами.

 

 

Элементы котельных установок

 

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных  помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в  тепловую энергию пара или горячей  воды. Каждая котельная установка состоит из отдельных элементов – устройств. Одни устройства являются основными и без них котельная функционировать не может, другие – можно назвать дополнительными и без них установка будет работать, но с большим расходом топлива, а следовательно, с меньшим коэффициентом полезного действия; третьи – механизмы и устройства, выполняющие вспомогательные функции.

К основным элементам котельной относятся:

• котлы, заполняемые водой и обогреваемые теплом от сжигания.

Котел - это теплообменное устройство, в  котором теплота от горячих продуктов  сгорания топлива передается воде. В результате этого в паровых  котлах вода превращается в пар, а  в водогрейных котлах нагревается  до требуемой температуры.

• топки, в которых сжигают топливо и получают нагретые до высоких температур дымовые газы.

Топочное  устройство служит для сжигания топлива  и превращение его химической энергии в теплоту нагретых газов. Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в  котел.

• газоходы, по которым перемещаются дымовые газы и, соприкасаясь со стенками котла, отдают последним свою теплоту;
• дымовые трубы, с помощью которых дымовые газы перемещаются по газоходам, а затем после охлаждения удаляются в атмосферу.

Без перечисленных  элементов не может работать даже самая простая котельная установка.

 

К вспомогательным  элементам котельной относят:

• устройства топливоотдачи и пылеприготовления;
• золоуловители, применяемые при сжигании твердых видов топлива и предназначенные для очистки отходящих дымовых газов и улучшающих состояние атмосферного воздуха вблизи котельной;
• дутьевые вентиляторы, необходимые для подачи воздуха в топку котлов;
• дымососы-вентиляторы, способствующие усилению тяги и тем самым уменьшению размеров дымовой трубы;
• питательные устройства (насосы), необходимые для подачи воды в котлы;
• устройства по очистки питательной воды, предотвращающие накипеобразование в котлах и их коррозию.
• водяной экономайзер служит для подогрева питательной воды до ее поступления в котел.
• воздухоподогреватель предназначен для подогрева воздуха перед его поступлением в топку горячими газами, покидающими котлоагрегат.
• приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Кроме того, в котельных, работающих на жидком топливе, имеется мазутное хозяйство, а при  сжигании газа – газорегуляторные станции[2, c. 306].

 

 

 

 

 

Классификация котельных установок

 

Котельные установки в зависимости от типа потребителя 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, горячего водоснабжения и вентиляции производственных и жилых помещений.

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

Местные отопительные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более или паровыми котлами с рабочим давлением до . Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.

Групповые отопительные котельные обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большейтеплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специальных зданиях.

Районные  отопительные котельные предназначены для теплоснабжения крупных жилых массивов; их оборудуют сравнительно мощными водогрейными и паровыми котлами.

 

Рис. 1 - Схема районной отопительной котельной установки.

На рис. 1 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 12горелок 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 теплоты, и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Дымовые газы из котла удаляются в атмосферу через трубу 2. Эта котельная имеет компоновку полуоткрытого типа: нижняя часть котлов (примерно до высоты 6 м) расположена в здании, а верхняя их часть – на открытом воздухе. Внутри котельной размещают дутьевые вентиляторы, насосы, а также щит управления. На перекрытии котельной устанавливают деаэратор 6 для удаления кислорода и из воды.

В котельных  установках с паровыми котлами (рис. 2) паровой котел 4 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 части насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого и газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами - обмуровкой.

Рабочий процесс в котельной протекает  следующим образом. Топливо с  топливного склада подается транспортером  в бункер, откуда оно поступает  на колосниковую решетку топки, где  и сгорает. В результате сгорания топлива образуются дымовые газы - горят 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 пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухонагреватель, где они охлаждаются вследствие подачи теплоты воде, поступающей в котел,и воздуху,подаваемому втопку. Охлажденные дымовые газы с помощью дымососа 8 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги со встраиваемойдымовой трубой.

Вода  из источника водоснабжения к  питательному трубопроводу насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после нагрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабанакотла водойконтролируется поводоуказательному стеклу, установленному на барабане.

 

Рис. 2 -Схема паровой котельной установки.

 

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 теплотой дымовых газов он полностью подсушивается, в результате чего 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 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.

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

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.

Рис. 3- Котельная с чугунными водогрейными котлами:

1-бункер  для сбора золы и шлака; 2-скрепер; 3-лебедка привода скрепера; 4-золоуловители  циклонного типа; 5-дымосос; 6-кирпичная  дымовая труба; 7-котел; 8-дутьевой  вентилятор; 9-установка химической  очистки воды (фильтр); 10-скреперный  канал для удаления шлака и  золы

 

Водогрейная котельная имеет один теплоноситель  – воду в отличие от паровой  котельной, у которой два теплоносителя  – вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для  пара и воды, а также бака для  сбора конденсата[1, c. 78].