Тепловые схемы котельных с паровыми котлами
Тепловые схемы котельных с паровыми котлами
Для покрытия чисто паровых нагрузок или для отпуска незначительного количества тепловой энергии в виде горячей воды от тепловых источников, предназначенных для снабжения потребителей паром, устанавливаются паровые котлы низкого давления — обычно 14 кгс/см2, но не выше 24 кгс/см2. Проектируемые в последнее время паровые котельные чаще всего предназначены для одновременного отпуска пара и горячей воды, поэтому в их тепловых схемах имеются установки для подогрева воды. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми котлами для потребителей пара и горячей воды представлены на рис. 5.5.
Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30 — 40 м вод. ст. Если напор сырой воды недостаточен, предусматривают установку насосов сырой воды 5. Сырая вода подогревается в охладителе непрерывной продувки из паровых котлов 11 и в пароводяном подогревателе сырой воды 12 до температуры 20 — 30°С. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ), и часть ее направляется в подогреватель химически очищенной воды 73 этого потока (часть проходит через охладитель выпара деаэратора 4) и поступает в головку деаэратора питательной воды 2. В этот деаэратор направлены также потоки конденсата и пар после РОУ (17) с давлением 1,5 кгс/см
Часть выработанного котлами пара редуцируется в РОУ и расходуется для подогрева сырой воды и деаэрации. Вторая часть потока химически очищенной воды подогревается в подогревателе 14, частично в охладителе выпара 4 и направляется в деаэратор подпиточной воды для тепловых сетей 3. Так как температура подпиточной воды обычно ниже 100°С, вода после этого деаэратора проходит водо-водяной теплообменник 14 и подогревает химически очищенную воду. Подпиточным насосом 7 вода подается в трубопровод перед сетевыми насосами 8, которые прокачивают сетевую воду сначала через охладитель конденсата 15 и затем через подогреватель сетевой воды 16, откуда вода идет в тепловые сети. Деаэратор подпиточной воды 3 также использует пар низкого давления.
Рис. 5.5. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми котлами.
1 — паровой котел; 2 — деаэратор питательной воды; 3 — деаэратор подпиточной воды; 4 — охладитель выпара; 5 — насос сырой воды; 6 — насос питательный; 7 — насос подпиточный; 8 — насос сетевой; 9 — насос конденсатный; 10 — бак конденсатный; 11 — охладитель продувочной воды; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — подогреватель химически очищенной воды; 14 — охладитель подпиточной воды; 15 — охладитель конденсата; 16 — подогреватель сетевой воды; 17 — РОУ; 18 — сепаратор непрерывной продувки.
При закрытой системе теплоснабжения расход воды на подпитку тепловых сетей обычно незначителен. В этом случае довольно часто не выделяют отдельного деаэратора для подготовки подпиточной воды тепловых сетей, а используют деаэратор питательной воды паровых котлов. Приведенные тепловые схемы котельных с паровыми котлами (рис. 5.5) предусматривютается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.
Для этой цели устанавливается сепаратор непрерывной продувки 18, в котором вода частично испаряется за счет снижения ее давления от 14 до 1,5 кгс/см2. Образующийся пар отводится в паровое пространство деаэратора, горячая вода направляется в водяной подогреватель сырой воды 11. Охлажденная продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец. Иногда предусматривают подачу продувочной воды для подпитки закрытых тепловых сетей. Подпитка тепловых сетей продувочной водой допускается только в том случае, когда общая жесткость сетевой воды не превышает 0,05 мг — экв/кг.
Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми котлами и отдельно стоящими пароводяными подогревателями для открытых систем теплоснабжения отличается от приведенной тепловой схемы паровой котельной при закрытой системе только установкой дополнительного деаэратора для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и установкой баков-аккумуляторов.
Конденсат от пароводяных подогревателей под давлением греющего пара во всех случаях рекомендуется направить прямо в деаэратор питательной воды паровых котлов 2, минуя конденсатные баки 10 и насосы 9. При работе паровой котельной на открытые системы теплоснабжения для деаэрации подпиточной воды устанавливают, как правило, атмосферные деаэраторы. Использование продувочной воды паровых котлов в качестве подпиточной для открытых систем теплоснабжения не разрешается.
Развернутые тепловые схемы котельных с паровыми котлами К — 50 — 14 показана на рис. 5.6. Из приведенной тепловой схемы видно, что потребители получают различные по параметрам теплоносители — перегретый пар с температурой 250°С и давлением 14 кгс/см2, перегретый пар с температурой 190°С и давлением 6 кгс/см2 и воду с температурой до 150°С.
Пар из котлов 1 поступает на редукционно — охладительные установки РОУ, где снижаются его давление и температура. Температура снижается за счет испарения поданной в РОУ питательной воды, которая распиливается в РОУ за счет снижения давления с 14 — 16 до 6 кгс/см
Рис. 5.6. Развернутые тепловые схемы котельных с паровыми котлами.
1 — котел паровой; 2 — насос питательный электрический; 3 — насос питательный паровой; 4 — насос сетевой; 5 — насос сетевой летний; 6 — насос подпиточный; 7 — насос конденсатный; 8 — насос сырой воды; 9 — сепаратор непрерывной продувки; 10 — бак конденсатный; 11 — охладитель продувочной воды; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — подогреватель химически очищенной воды; 14 — охладитель подпиточной воды; 15 — подогреватель сетевой воды; 16 — охладитель конденсата; 17 — РОУ; 18 — деаэратор питательной воды; 19 — деаэратор подпиточной воды; 20 — охладитель выпара.
Основная часть пара отпускается на производственные нужды из паропроводов котельной, часть редуцированного и охлажденного пара используется в пароводяных подогревателях 15 сетевой воды, откуда направляется в закрытую систему тепловых сетей. Конденсат от внешних потребителей собирается в конденсатные баки 10 н перекачивается конденсатными насосами 7 в деаэраторы питательной воды 18, конденсат от пароводяных подогревателей, установленных в котельной, подается прямо в деаэраторы 18.
Кроме того, имеется трубопровод для возможности слива его в конденсатные баки 10. Каждый паровой котел укомплектован центробежным питательным электронасосом 2. Для всех четырех установленных котлов предусмотрен один такой же резервный насос. Вода в паровые котлы может также подаваться двумя паровыми поршневыми насосами 3. Температура питательной воды после деаэратора равна 104°С, температура возвращаемого с производства конденсата 80 — 95°С.
Фактические напоры теплоносителей определяются исходя из рабочего давления пара в котлах и расчетов гидравлического сопротивлении системы трубопроводов, арматуры и теплообменников. Выбор типа и производительности питательных насосов приведен ниже в § 6.2.
Редукционно — охладительные установки выбираются по каталогам на котельно — вспомогательное оборудование или по номенклатуре изделий, выпускаемых заводами.
Производительность РОУ и расход питательной воды определяют по приведенному ниже методу. Расход охлаждающей воды на 1 кг первичного пара можно найти из уравнения, Кг/кг:
где i′роу и i″роу — энтальпия поступающего первичного и полученного вторичного пара, ккал/кг; i′2 — энтальпия кипящей воды при давлении вторичного пара, ккал/кг; i п.в — энтальпия охлаждающей воды, ккал/кг; φ — коэффициент, учитывающий долю воды, которая не испаряется в охладителе.
БКЗ, выпускающий РОУ для котельных, рекомендует принимать φ =0,9. Расход охлаждающей воды для получения расхода вторичного пара D′роу, т/ч, составит:
где D′роу
Расход вторичного пара D″роу определяется при составлении теплового баланса котельной. Расход первичного пара D′роу рассчитывают по формуле (5,39) исходя из требуемого количества D″роу и величины φ. Если φ = 0,9 энтальпию охлаждающей воды iп.в и воды уходящей в дренаж после РОУ принять одинаковыми то,
Методика определения поверхностей нагрева пароводяных подогревателей рассмотрена в § 6.6.
Котельный завод Энергия-СПБ производит различные модели паровых котлов, а так же парогенераторов:
Транспортирование паровых котлов и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.
Принцип работы парового котла и его устройство
Паровые котлы генерируют насыщенный или перегретый пар.Принцип работы парового котла позволяет такому агрегату функционировать на основе топливной или электрической энергии, а также посредством утилизации теплоты, выделяемой в котлах-утилизаторах.
Устройство парового котла
Первые конструкции парового котла имели шаровидную форму или предназначались для приготовления пищи, поэтому изготавливались на основе меди или чугуна.Конструктивные изменения современного агрегата произошли во второй половине девятнадцатого века, и предполагали повышение:
- газового потока в газотрубных агрегатах;
- водных и паровых потоков в водотрубном оборудовании.
Паровые котлы газотрубного типа имели относительно малые размеры и высокие показатели КПД, но уровень производительности пара, ограничивался габаритами.
В соответствии с конструктивными особенностями, паровые котлы бывают газотрубными и водотрубными.
Конструкция разных типов парового котла представлена:
- Цилиндрические модели — барабанным устройством и решеткой колосников.
- Жаротрубные агрегаты — барабанным устройством, жаровой трубой, газоходом и решеткой колосников.
- Жаротрубно-дымогарные системы — барабанным устройством, дымогарной и жаровой трубами;
- Камерного типа горизонтально-водотрубное оборудование — барабанным устройством, сборной камерой, решеткой колосников и паровым перегревателем.
- Двухсекционного типа горизонтальные водотрубные системы — барабанным устройством, сборного вида камерой и паровым перегревателем.
- Вертикальные водотрубные системы, имеющие гнутые трубы — барабанным устройством и паровым перегревателем.
- Вертикальный водотрубный паровой агрегат, имеющий П-образную компоновку — барабанным устройством, водяным экономайзером, паровым перегревателем и воздушным подогревателем.
- Вертикальные водотрубные паровые котлы, имеющие Т-образную компоновку — барабанным устройством, водяным экономайзером, паровым перегревателем и воздушным подогревателем.
- Прямоточная конструкция Рамзина — водяным экономайзером, паровым перегревателем и воздушным подогревателем.
Обобщенная схема устройства парового котла
По типу топлива, паровые котлы могут быть газовыми, угольными, мазутными и электрическими, а по предназначению такой агрегат бывает бытовым, промышленным, энергетическим или утилизационным. Современные паровые котлы представлены ёмкостями, внутри которых осуществляется нагрев и испарение воды с образованием достаточного количества пара.
Дополнительное оборудование, положительно сказывающееся на показателях эффективности функционирования системы, включает в себя паровые перегреватель, аккумулятор и сепаратор, а также устройство водоподготовки.
Различия и виды парового оборудования
Агрегаты, предназначенные для генерирования пара, представлены следующими основными разновидностями:
- паровое котловое оборудование для энергетического использования в условиях электрических станций и турбин;
- промышленное котловое оборудование, предназначенное для производственной выработки пара;
- паровые котлы, используемые для отопления, работы прачечных, а также применяемые в эксплуатации установок для дезинфекции;
- утилизационное котловое оборудование, производящее пар посредством теплового отбора от дымовых газов, которые образуются в металлургической и химической промышленности.
Паровой котел промышленного типа
Котловые агрегаты парового типа значительно отличаются от водогрейного оборудования, что обусловлено нагревом воды с доведением её до парообразного состояния.
Предпочтение следует отдавать безопасному в эксплуатации современному оборудованию, конструкция которых характеризуется максимально быстрым парообразованием в малых объемах, без аккумуляции пара – внутри системы.
Барабанная схема
Барабанный котел характеризуется перемещением воды посредством экономайзера, с последующей подачей жидкости в барабанное устройство, расположенное в верхней части агрегата. Сила тяжести в устройствах с естественной циркуляцией позволяет воде попадать в не обогретую трубную систему, после чего жидкость перемещается внутрь обогреваемых труб, где образуется пар. Низкая плотность пароводяной смеси способствует её забросу через экранные трубы в барабанное устройство, где происходит разделение на воду и пар.
Схема барабанного котла
Жидкость естественным образом поступает в опускной трубопровод, а насыщенный пар переходит в паровой перегреватель. Котлы, имеющие естественную циркуляцию, отличаются кратностью водяной циркуляции в пределах 5-30 раз. Котловое оборудование с циркуляцией принудительного типа оснащается насосным устройством, создающим напор. Показатели кратности такого циркуляционного контура составляет 3-10 раз.
Котел барабанного типа функционирует при давлении, показатели которого ниже критического уровня, поэтому такое оборудование относится к категории агрегатов, обладающие высоким коэффициентом полезного действия.
Прямоточная схема
Прямоточные агрегаты характеризуются полным отсутствием универсального барабанного устройства.В таком типе оборудования присутствует принудительное и однократное движение по замкнутому контуру, в процессе чего, вода становится перегретой паром.
Процесс парового образования останавливается в зоне перехода.
Пароводяная смесь, находящаяся внутри испарительного трубопровода, доставляется в паровой перегреватель.
Прямоточные котлы оснащаются паровым прогревателем промежуточного типа, нужным для вторичного нагревания пара, который поступает из турбины и туда же возвращается. Также особенностью любой разомкнутой гидросистемы, является сохранение работоспособности на докритическом давлении и сверхкритических показателях.
Преимущества представлены отсутствием необходимости монтировать тяжелые коллекторные установки, произвольной компоновкой нагревательных поверхностей, повышенными допустимыми тепловыми нагрузками и высоким КПД, а также максимально эффективной эксплуатацией при незначительном уровне теплоаккумулирующих возможностей.
Конструкционные особенности прямоточного котельного оборудования требуют максимально точного соответствия таких показателей, как выработка пара и топливная подача.
Принцип работы
Функционирование парового котлового оборудования любого типа – одинаково по своему принципу, сравнимому с системой, представленной сообщающимися сосудами. Нагретая пароводяная смесь обладает меньшей плотностью, по сравнению с холодной водой.
И именно такой температурной разницей обусловлено стабильное выталкивание пароводяной смеси по направлению к верхней части устройства, где посредством сепаратора происходит отделение пара от жидкости.
Принцип действия парового котла
Паровые котлы являются устройствами повышенной опасности, что обусловлено избыточным паровым давлением, способным стать причиной взрыва котлового оборудования.
Кроме всего прочего, высокий температурный режим и наличие открытого огня, часто провоцируют возгорание, поэтому безопасность эксплуатации обеспечивается высокотехнологичными жаропрочными материалами и обязательным наличием системы контроля.
Тепловые схемы котельных с паровыми котлами
Тепловые схемы котельных с паровыми котлами
Для покрытия чисто паровых нагрузок или для отпуска незначительного количества тепловой энергии в виде горячей воды от тепловых источников, предназначенных для снабжения потребителей паром, устанавливаются паровые котлы низкого давления — обычно 14 кгс/см2, но не выше 24 кгс/см2. Проектируемые в последнее время паровые котельные чаще всего предназначены для одновременного отпуска пара и горячей воды, поэтому в их тепловых схемах имеются установки для подогрева воды. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми котлами для потребителей пара и горячей воды представлены на рис. 5.5.
Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30 — 40 м вод. ст. Если напор сырой воды недостаточен, предусматривают установку насосов сырой воды 5. Сырая вода подогревается в охладителе непрерывной продувки из паровых котлов 11 и в пароводяном подогревателе сырой воды 12 до температуры 20 — 30°С. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ), и часть ее направляется в подогреватель химически очищенной воды 73 этого потока (часть проходит через охладитель выпара деаэратора 4) и поступает в головку деаэратора питательной воды 2. В этот деаэратор направлены также потоки конденсата и пар после РОУ (17) с давлением 1,5 кгс/см2 для подогрева деаэрируемой воды до 104°С. Деаэрированная вода при помощи питательных насосов 6 подается в водяные экономайзеры паровых котлов и к охладителю РОУ.
Часть выработанного котлами пара редуцируется в РОУ и расходуется для подогрева сырой воды и деаэрации. Вторая часть потока химически очищенной воды подогревается в подогревателе 14, частично в охладителе выпара 4 и направляется в деаэратор подпиточной воды для тепловых сетей 3. Так как температура подпиточной воды обычно ниже 100°С, вода после этого деаэратора проходит водо-водяной теплообменник 14 и подогревает химически очищенную воду. Подпиточным насосом 7 вода подается в трубопровод перед сетевыми насосами 8, которые прокачивают сетевую воду сначала через охладитель конденсата 15 и затем через подогреватель сетевой воды 16, откуда вода идет в тепловые сети. Деаэратор подпиточной воды 3 также использует пар низкого давления.
Рис. 5.5. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми котлами.
1 — паровой котел; 2 — деаэратор питательной воды; 3 — деаэратор подпиточной воды; 4 — охладитель выпара; 5 — насос сырой воды; 6 — насос питательный; 7 — насос подпиточный; 8 — насос сетевой; 9 — насос конденсатный; 10 — бак конденсатный; 11 — охладитель продувочной воды; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — подогреватель химически очищенной воды; 14 — охладитель подпиточной воды; 15 — охладитель конденсата; 16 — подогреватель сетевой воды; 17 — РОУ; 18 — сепаратор непрерывной продувки.
При закрытой системе теплоснабжения расход воды на подпитку тепловых сетей обычно незначителен. В этом случае довольно часто не выделяют отдельного деаэратора для подготовки подпиточной воды тепловых сетей, а используют деаэратор питательной воды паровых котлов. Приведенные тепловые схемы котельных с паровыми котлами (рис. 5.5) предусматривютается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.
Для этой цели устанавливается сепаратор непрерывной продувки 18, в котором вода частично испаряется за счет снижения ее давления от 14 до 1,5 кгс/см2. Образующийся пар отводится в паровое пространство деаэратора, горячая вода направляется в водяной подогреватель сырой воды 11. Охлажденная продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец. Иногда предусматривают подачу продувочной воды для подпитки закрытых тепловых сетей. Подпитка тепловых сетей продувочной водой допускается только в том случае, когда общая жесткость сетевой воды не превышает 0,05 мг — экв/кг.
Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми котлами и отдельно стоящими пароводяными подогревателями для открытых систем теплоснабжения отличается от приведенной тепловой схемы паровой котельной при закрытой системе только установкой дополнительного деаэратора для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и установкой баков-аккумуляторов.
Конденсат от пароводяных подогревателей под давлением греющего пара во всех случаях рекомендуется направить прямо в деаэратор питательной воды паровых котлов 2, минуя конденсатные баки 10 и насосы 9. При работе паровой котельной на открытые системы теплоснабжения для деаэрации подпиточной воды устанавливают, как правило, атмосферные деаэраторы. Использование продувочной воды паровых котлов в качестве подпиточной для открытых систем теплоснабжения не разрешается.
Развернутые тепловые схемы котельных с паровыми котлами К — 50 — 14 показана на рис. 5.6. Из приведенной тепловой схемы видно, что потребители получают различные по параметрам теплоносители — перегретый пар с температурой 250°С и давлением 14 кгс/см2, перегретый пар с температурой 190°С и давлением 6 кгс/см2 и воду с температурой до 150°С.
Пар из котлов 1 поступает на редукционно — охладительные установки РОУ, где снижаются его давление и температура. Температура снижается за счет испарения поданной в РОУ питательной воды, которая распиливается в РОУ за счет снижения давления с 14 — 16 до 6 кгс/см2.
Рис. 5.6. Развернутые тепловые схемы котельных с паровыми котлами.
1 — котел паровой; 2 — насос питательный электрический; 3 — насос питательный паровой; 4 — насос сетевой; 5 — насос сетевой летний; 6 — насос подпиточный; 7 — насос конденсатный; 8 — насос сырой воды; 9 — сепаратор непрерывной продувки; 10 — бак конденсатный; 11 — охладитель продувочной воды; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — подогреватель химически очищенной воды; 14 — охладитель подпиточной воды; 15 — подогреватель сетевой воды; 16 — охладитель конденсата; 17 — РОУ; 18 — деаэратор питательной воды; 19 — деаэратор подпиточной воды; 20 — охладитель выпара.
Основная часть пара отпускается на производственные нужды из паропроводов котельной, часть редуцированного и охлажденного пара используется в пароводяных подогревателях 15 сетевой воды, откуда направляется в закрытую систему тепловых сетей. Конденсат от внешних потребителей собирается в конденсатные баки 10 н перекачивается конденсатными насосами 7 в деаэраторы питательной воды 18, конденсат от пароводяных подогревателей, установленных в котельной, подается прямо в деаэраторы 18.
Кроме того, имеется трубопровод для возможности слива его в конденсатные баки 10. Каждый паровой котел укомплектован центробежным питательным электронасосом 2. Для всех четырех установленных котлов предусмотрен один такой же резервный насос. Вода в паровые котлы может также подаваться двумя паровыми поршневыми насосами 3. Температура питательной воды после деаэратора равна 104°С, температура возвращаемого с производства конденсата 80 — 95°С.
Фактические напоры теплоносителей определяются исходя из рабочего давления пара в котлах и расчетов гидравлического сопротивлении системы трубопроводов, арматуры и теплообменников. Выбор типа и производительности питательных насосов приведен ниже в § 6.2.
Редукционно — охладительные установки выбираются по каталогам на котельно — вспомогательное оборудование или по номенклатуре изделий, выпускаемых заводами.
Производительность РОУ и расход питательной воды определяют по приведенному ниже методу. Расход охлаждающей воды на 1 кг первичного пара можно найти из уравнения, Кг/кг:
где i′роу и i″роу — энтальпия поступающего первичного и полученного вторичного пара, ккал/кг; i′2 — энтальпия кипящей воды при давлении вторичного пара, ккал/кг; i п.в — энтальпия охлаждающей воды, ккал/кг; φ — коэффициент, учитывающий долю воды, которая не испаряется в охладителе.
БКЗ, выпускающий РОУ для котельных, рекомендует принимать φ =0,9. Расход охлаждающей воды для получения расхода вторичного пара D′роу, т/ч, составит:
где D′роу — расход первичного пара.
Расход вторичного пара D″роу определяется при составлении теплового баланса котельной. Расход первичного пара D′роу рассчитывают по формуле (5,39) исходя из требуемого количества D″роу и величины φ. Если φ = 0,9 энтальпию охлаждающей воды iп.в и воды уходящей в дренаж после РОУ принять одинаковыми то,
Методика определения поверхностей нагрева пароводяных подогревателей рассмотрена в § 6.6
Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами — КиберПедия
Принципиальная тепловая схема (ПТС) котельной с паровыми котлами для потребителей пара и горячей воды показана на рис. 8.
Паровые котельные чаще всего предназначены для одновременного отпуска пара и горячей воды, поэтому в их тепловых схемах имеются установки для подогрева горячей воды.
Обычно устанавливаются паровые котлы низкого давления 14 ата, но не выше 24 ата.
Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30–40 м. вод. ст. Если напор сырой воды недостаточен, предусматривают установку насосов сырой воды 5.
Сырая вода подогревается в охладителе непрерывной продувки паровых котлов 11 и в пароводяном подогревателе сырой воды 12 до температуры 20-30 ºС. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ), и часть ее направляется в подогреватель химически очищенной воды 13, часть проходит через охладитель выпара деаэратора 4 и поступает в деаэратор питательной воды (ДПВ) 2. В этот деаэратор направлены также потоки конденсата и пар после редукционно-охладительной установки (РОУ) 17 с давлением 1,5 ата для подогрева деаэрируемой воды до 104 0С. Деаэрированная вода при помощи питательного насоса (ПН) 6 подается в водяные экономайзеры котла и к охладителю РОУ. Часть выработанного котлами пара редуцируется в РОУ и расходуется для подогрева сырой воды и деаэрации.
Рис. 8. Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами
1– котел паровой, 2 – деаэратор питательной воды (ДПВ), 3 – деаэратор подпиточной воды, 4 – охладитель выпара, 5 – насос сырой воды, 6 – насос питательный (ПН), 7 – насос подпиточный, 8 – насос сетевой (СН), 9 – насос конденсатный (КН), 10 – бак конденсатный, 11 – охладитель продувочной воды (ОПВ), 12 – подогреватель сырой воды, 13 – подогреватель хим. очищенной воды (ПХОВ), 14 – охладитель подпиточной воды, 15 – охладитель конденсата, 16 – подогреватель сетевой воды, 17 – редукционно-охладительная установка (РОУ), 18 – сепаратор непрерывной продувки, 19 – продувочный колодец, ВПУ – водоподготовительная установка.
Вторая часть потока хим. очищенной воды подогревается в подогревателе 14, частично в охладителе выпара 4 и направляется в деаэратор подпиточной воды для тепловых сетей 3. Вода после этого деаэратора проходит водо-водяной теплообменник 14 и подогревает хим. очищенную воду. Подпиточным насосом 7 вода подается в трубопровод перед сетевыми насосами 8, которые прокачивают сетевую воду сначала через охладитель конденсата 15 и затем через подогреватель сетевой воды 16, откуда вода идет в тепловую сеть.
Деаэратор подпиточной воды 3 также использует пар низкого давления после РОУ. При закрытой системе теплоснабжения расход воды на подпитку тепловых сетей обычно незначителен. В этом случае довольно часто не выделяют отдельного деаэратора для подготовки подпиточной воды тепловых сетей, а используют деаэратор питательной воды паровых котлов.
На приведенной схеме предусматривается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов. Для этой цели устанавливают сепаратор непрерывной продувки 18, в котором вода частично испаряется за счет снижения ее давления от 14 до 1,5 ата. Образующийся пар отводится в паровое пространство деаэратора, горячая вода направляется в водо-водяной теплообменник сырой воды 11. Охлажденная продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец.
Непрерывная продувка обеспечивает равномерное удаление из котла накопившихся растворенных солей и осуществляется из места наибольшей их концентрации в верхнем барабане котла. Периодическая продувка применяется для удаления шлама, осевшего в элементах котла, и производится из нижних барабанов и коллекторов котла через каждые 12-16 часов. Иногда предусматривают подачу продувочной воды для подпитки закрытых тепловых сетей. Подпитка тепловых сетей продувочной водой допускается только в том случае, когда общая жесткость сетевой воды не превышает 0,05 мг-экв/кг.
ПТС котельной для открытых систем теплоснабжения отличается от приведенной только установкой дополнительного деаэратора для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и установкой баков-аккумуляторов.
Конденсат от пароводяных подогревателей под давлением греющего пара во всех случаях следует направлять в ДПВ, минуя конденсатные баки 10 и насосы 9. При открытых системах теплоснабжения для деаэрации подпиточной воды устанавливают, как правило, атмосферные деаэраторы. Использование продувочной воды котлов в качестве подпиточной для открытых систем не допускается. Температура питательной воды после деаэратора 104 °С. Температура возвращаемого с производства конденсата 80–95 °С.
Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения
ПТС котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения показана на рис. 9.
Вода из обратной линии тепловых сетей с небольшим напором 20–40 м. вод. ст. поступает к сетевым насосам 2. Туда же подводится вода от подпиточных насосов 5, компенсирующая утечки волы в тепловых сетях. К насосу 2 подается и горячая сетевая вода, теплота которой частично использована в теплообменниках для подогрева хим. очищенной воды 8 и сырой воды 7.
Для обеспечения температуры воды на входе в котел, заданной по условиям предупреждения коррозии, в трубопровод за сетевым насосом 2 подают необходимое количество горячей воды, вышедшей из водогрейных котлов 1. Вода подается рециркуляционным насосом 3.
При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально зимнего, часть воды из обратной линии после насосов 2, минуя котлы, подают по линии перепуска в количестве Gпер в подающую магистраль, где вода, смешиваясь с горячей водой из котлов, обеспечивает заданную расчетную температуру в подающей магистрали тепловых сетей.
Добавка хим. очищенной воды подогревается в теплообменниках 9, 8, 11 и деаэрируется в деаэраторе 10. Воду для подпитки тепловых сетей из баков 6 забирает подпиточный насос 5 и подает в обратную линию.
Для сокращения расхода воды на рециркуляцию ее температура на выходе из котлов поддерживается, как правило, выше температуры воды в подающей линии теплосети. Только при расчетном максимально зимнем режиме температура воды на выходе из котлов и в подающей линии будет одинаковой.
Для закрытых систем даже в мощных водогрейных котельных можно обойтись одним деаэратором подпиточной воды с невысокой производительностью. Уменьшается также мощность подпиточных насосов 5 и оборудование ВПУ, снижаются требования к качеству подпиточной воды по сравнению с открытыми системами.
Недостаток закрытых систем – некоторое удорожание оборудования абонентских узлов горячего водоснабжения.
Водогрейные котлы надежно работают лишь при условии поддержания постоянства количества проходящей через них воды. Расход воды должен быть постоянным, независимо от колебаний тепловых нагрузок. Поэтому регулирование отпуска тепловой энергии в сеть необходимо осуществить путем изменения температуры воды на выходе их котлов Gпер.
Для уменьшения интенсивности наружной коррозии трубных поверхностей стальных водогрейных котлов необходимо поддерживать температуру воды на входе в котлы выше температуры точки росы дымовых газов.
Минимальная допустимая температура на входе в котлы рекомендуется следующая: при работе на природном газе – не ниже 60 °С; при работе на малосернистом мазуте – не ниже 70 °С; при работе на высокосернистом мазуте – не ниже 110°С. Так как температура обратной сетевой воды почти всегда ниже 60 °С в тепловых схемах предусматривается линия рециркуляции.
Для определения температуры воды в тепловых сетях для различных расчетных температур наружного воздуха строятся графики, разработанные теплоэлектропроектом. Например, из такого графика видно, что при температурах наружного воздуха +3 ºС и выше вплоть до конца отопительного сезона температура прямой сетевой воды постоянна и равна 70 0С.
Среднечасовой расход в сутки теплоты на горячее водоснабжение обычно составляет 20% общей теплопроизводительности котельной:
3 % – потери наружных тепловых сетей;
3 % – расходы на собственные нужды от установленной теплопроизводительности котельной;
0,25 % – утечка из тепловых сетей закрытых систем;
0,25 % – объем воды в трубах тепловых сетей.
Рис. 9. Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлами для закрытой системы теплоснабжения
1 – котел водогрейный, 2 – насос сетевой (СН), 3 – насос рециркуляции, 4 – насос сырой воды (НСВ), 5 – насос подпиточной воды, 6 – бак подпиточной воды, 7 – подогреватель сырой воды, 8 – подогреватель хим. очищенной воды (ПХОВ), 9 – охладитель подпиточной воды, 10 – деаэратор, 11 – охладитель выпара, 12 – водоподготовительная установка (ВПУ).
4.5. Принцип работы парового барабанного котла с естественной циркуляцией
В общем случае технологический процесс получения пара в барабанном паровом котле осуществляется в следующей последовательности (рис. 4.6). Топливо при помощи горелочных устройств 1 вводится в топку, где и сгорает. Воздух, необходимый для сгорания топлива, подается в топку дутьевым вентилятором или подсасывается через колосниковую решетку – при естественной тяге.
Для улучшения процесса сгорания топлива и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку предварительно подогревается дымовыми газами в воздухоподогревателе 8.
Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу.
Сырая водопроводная вода проходит через катионитовые фильтры, умягчается и далее поступает в деаэратор, где из нее удаляются коррозионно-активные газы (O2 и CO2) и стекает в бак деаэрированной воды. Из бака питательная вода забирается питательными насосами и подается в экономайзер 7 парового котла. Нагретая теплом дымовых газов вода из экономайзера поступает в верхний барабан 4 котла, откуда по опускным трубам 3 направляется в коллектора экранов 10–12 или в нижний барабан. Возвращаясь по подъемным трубам 2 в верхний барабан, часть воды испаряется. В верхнем барабане происходит отделение пара от воды. Пар направляется в пароперегреватель 5 (если это необходимо), где он перегревается до требуемой температуры. Затем перегретый пар поступает в общий паровой коллектор, откуда подается потребителям.
Регулирование температуры перегретого пара может осуществляться применением поверхностных пароохладителей, впрыскиванием воды в пар, пропусканием части продуктов сгорания мимо пароперегревателя, рециркуляцией продуктов сгорания в топку, изменением аэродинамики или химической структуры факела, изменением излучательной способности факела.Чаще всего для поддержания температуры перегретого пара на заданном уровне используются впрыскивающие или поверхностные пароохладители6, устанавливаемые обычно в рассечку между отдельными частями пароперегревателя.
|
Рис. 4.6. Принципиальная схема парового котла: 1 – газомазутная горелка; 2 – подъемные (экранные) трубы; 3 – опускные трубы; 4 – барабан; 5 – пароперегреватель; 6 – поверхностный пароохладитель; 7 – водяной экономайзер; 8 – трубчатый воздухоподогреватель; 9 – линия рециркуляции воды; 10 – коллектор заднего экрана; 11 – коллектор бокового экрана; 12 – коллектор фронтового экрана; 13 – фестон; п.в – питательная вода; н.п – насыщенный пар; п.п – перегретый пар; х.в – холодный воздух; г.в – горячий воздух; т – топливо; у.г – уходящие газы |
С целью не допустить уноса паром капелек воды, что значительно ухудшает качество пара, в верхнем барабане 4 парового котла устанавливают сепарационные устройства (погружной дырчатый щит, внутрибарабанные или выносные циклоны).
Для уменьшения содержания веществ, загрязняющих котловую воду, производится продувка, т.е. удаление части котловой воды и замена ее питательной водой. Различают продувку непрерывную и периодическую. Непрерывная продувка осуществляется из верхнего барабана 4 и производится без перерывов в течение всего времени работы котла. С непрерывной продувкой из парогенератора удаляются растворенные в котловой воде соли. Периодическая продувка применяется для удаления шлама, осевшего в элементах парового котла, и производится из нижних барабанов и коллекторов 10–12 парогенератора через каждые 12–16 часов.
Эффективным методом снижения потерь котловой воды с продувкой (и, соответственно, уменьшения потерь тепла с ней) является ступенчатое испарение. Сущность ступенчатого испарения состоит в том, что испарительная система парового котла разделяется на ряд отсеков, соединенных по пару и разделенных по воде. Питательная вода подается только в первый отсек. Для второго отсека питательной водой служит продувочная вода из первого отсека. Продувочная вода из второго отсека поступает в третий отсек и т. д. Продувку парогенератора осуществляют из последнего отсека. Так как концентрация солей в воде этого отсека значительно выше, чем в воде при одноступенчатом испарении, для вывода солей из котла требуется меньший процент продувки.
Для обеспечения в процессе растопки котла поступления воды, испаряющейся в барабане, в экономайзер 7, что не допускает перегрева его труб, в паровых котлах обычно предусматривается линия рециркуляции9.
