Котельные установки. 2

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.

Тепловые сети состоят из теплопроводов, подвижных  направляющих и 

неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей арматуры. При монтаже тепловых сетей необходимо учитывать, что наполненный водой теплопровод с изоляцией имеет весьма значительный вес 1 м трубы диаметром 250 мм весит 140 кг. При таком весе требуются наделенные опоры или основания, на которые укладывается теплопровод. Кроме того, при прохождении по трубам горячей воды или пара трубы удлиняются. Эти температурные изменения вызывают значительные перемещения трубопровода, причем характер этих перемещений зависит от величины трения между трубой и се опорами и основанием. Для беспрепятственного перемещения труб используют скользящие, катковые и роликовые подвижные опоры. Температурные удлинения труб компенсируются установкой специальных компенсаторов. Чаще всего для этой цели применяют П-образные компенсаторы.

При укладке и монтаже тепловых сетей необходимо соблюдать ряд

конструктивных  требований. Уклон прокладываемых теплопроводов  должен быть не менее 0,002 в сторону  дренажных устройств. Подающие теплопроводы, как правило, укладывают с правой стороны по движений теплоносителя. Все соединения теплопроводов, за исключением фланцевого, выполняются сваркой. Для фланцевой арматуры используют прокладки из паронита толщиной 3 мм, промазанные графитом или суриком. Перед установкой узлов на место их тщательно очищают и размещают таким образом, чтобы обеспечить к ним свободный доступ. После окончания монтажных работ теплопроводы испытывают на прочность и герметичность обычно гидравлическим способом. Зимой для этой цели применяют сжатый воздух. Гидравлическое испытание тепловых сетей проводится при давлении в 1,25 раза больше рабочего, но не более 16 кгс/см² (1,6 МПа) для подающих трубопроводов и 10 кгс/см² (1 МПа) для обратных. Результаты гидравлического испытания считаются удовлетворительными, если во время его проведения манометр не покажет падения давления, а в сваренных швах труб и корпусах установленной арматуры не будет признаков разрывов, течи или запотевания.

Регулировка систем отопления — последний  обязательный этап работы для 

монтажников. Ведь система должна обеспечить во всех комнатах жилого дома или производственного помещения температуру воздуха 18°С в местностях, где морозы могут достигать -30°С. Задача монтажника — проверить, не возникают ли недогревы или перегревы. При снабжении зданий теплом от котельных регулировку отопительной системы проводят при тех температурах воды в подающей и обратной магистралях, которые поддерживаются при средней температуре наружного воздуха в течение отопительного периода. Прежде всего открывают все задвижки у котлов и на тепловых вводах в здание, а также задвижки и краны на магистралях, ветвях, стояках и у нагревательных приборов. Если от котельной тепло поступает к нескольким зданиям, то нужно отрегулировать расходы воды по отдельным системам, наминая от ближайшего к котельной здания. Из-за большого избыточного давления в систему отопления этого здания будет поступать расход воды больше расчетного. Регулирование отопительной системы по отдельным стоякам должно обеспечить примерно одинаковую разность температур воды у входа и выхода ее во всех стояках. Дефекты монтажа системы — засорение поперечного сечения труб расплавленным металлом во время сварки и чрезмерно большое фактическое гидравлическое сопротивление отводов, тройников, крестовин — могут привести к перераспределению количества воды, перемещающейся по отдельным стоякам. Причиной недогрева одной части помещений может быть перегрев другой части. Причинами непрогрева нагревательных приборов бывают коптруклоны, «мешки» и «горбы» на трубах, засорение твердыми предметами или льняной прядью мест входа воды в сгон или на обратной подводящей трубе, длинная резьба которой ввернута в пробку прибора. Причинами непрогрева отдельных стояков могут быть неполное открытие крана, установленного на стояке, воздушные пробки, засоры в местах входа или выхода воды из стояка.