Сводка лекций

41

Рис.15. Принципиальная схема промышленно-отопительной паровой котельной с отпуском тепла при закрытой системе теплоснабжения: ПК – паровой котел, РОУ – редукционно-охладительная установка, РНП – расширитель непрерывной продувки, ПОВ – подогреватель обессоленной воды, ХВО – химическая водоочистка, ПСВ - подогреватель сырой воды, НСВ – насос сырой воды, ДА – деаэратор атмосферный, ПН – питательный насос, ППН – подпиточный насос, ПВП – паровой водоподогреватель сетевой воды, ОК – отвод конденсата, СН – сетевой насос.

42

Вопрос 23. Тепловая схема отопительной водогрейной котельной. (2, с.40)

Схема отопительной водогрейной котельной (рис. 16).

Рис.16. Принципиальная тепловая схема отопительной котельной с водогрейными котлами: РН – рециркуляционный насос, РТ – регулятор температуры, СН – сетевой насос, ВК – водогрейный котел, ХВО – химическая водоочистка, ПСВ - подогреватель сырой воды, НСВ – насос сырой воды, Под.Н – подпиточный насос.

43

Вопрос 24. Тепловая схема промышленно-отопительной котельной с паровым и водогрейным котлами. (2, с.41..42)

Промышленно-отопительный котельные отпускают потребителям пар и горя-

чую воду. Могут быть паровые (котлы) с паро-водогрейными установками и паро-

водогрейными с паровыми котлами (технологическое пароснабжение) и водогрей-

ными котлами (сантехнические нужды). Выбор типа зависит от соотношения расхо-

дов тепла в паре и горячей воде. Учитывается:

-водогрейные котлоагрегаты дешевле паровых (монтаж);

-надежность паровых газо-мазутных котлов выше (нет коррозии);

-схема с водогрейными котлами проще;

-в чисто водогрейных котельных нет пара и необходимо применять вакуум-

ную деаэрацию;

-в мазутных водогрейных котельных сложно разогревать мазут (нет пара);

-в паровых котельных проще схема отпуска теплоты.

Схема с двумя котлами ПК (паровым), ВК (водогрейным) (рис. 17).

Схемы с комбинированными паро-водогрейными котлами (производящими пар и воду) значительно проще и дешевле. Эти котлы могут работать в чисто водо-

грейном режиме, очень просты, безбарабанной конструкции паровых контуров, вы-

рабатывают пар 0,5-2,3 МПа количеством до 30-35% теплопроизводительности кот-

ла. Схема с комбинированным котлом при закрытой системе теплоснабжения пара Р=1,0-2,3 МПа.

,котельной мощности овойтепл Расчет	.котельной мощности тепловой Расчет .25 Вопрос 46)..44.с (2, .котлоагрегатов
	мощности и типа Выбор

44

Рис.17. Принципиальная тепловая схема промышленно-отопительной котельной с двумя котлами: ПК – паровой котел, ВК – водогрейный котел, РОУ – редукционно-охладительная установка, РНП – расширитель непрерывной продувки, ПОВ - подогреватель обессоленной воды, ХВО 1 ст. (2 ст.) – химическая водоочистка 1 (2) ступени, СН – сетевой насос, ДА – деаэратор атмосферный, ППН – подпиточный насос, ПН – питательный насос, НСП – насос сырой воды, РЦ – рециркуляционный насос.

45

т.е. максимальной суммарной мощности, отпускаемой по всем теплоносите-

лям, выражаемой в МВт или ГДж/ч. Различают установленную, резервную и рабо-

чую мощности котельной. Например, рабочая мощность водогрейной котельной на мазуте для закрытых систем: Qкв 1,0526(Qов Qгв), где Qов - отопление + венти-

ляция, Qгв - горячее водоснабжение.

Выбор типа и мощности котлоагрегатов.

Тип котлов зависит от вида и способа сжигания топлива, требуемой произво-

дительности, от вида и параметров теплоносителя.

Количество и теплопроизводительность выбирают по максимальному расходу тепла так, чтобы при отказе одного котла оставшиеся обеспечивали:

Qтехmax - максимальный отпуск на технологические нужды;

Qовср.нхм - средний по наиболее холодному месяцу отпуск на отопление и вен-

тиляцию;

Qгвср.ч - среднечасовой отпуск на горячее водоснабжение;

Qсн - на собственные нужды котельной.

Средняя нагрузка наиболее холодного месяца:

Qнхмср

Qтехmax

Qовср .нхм

Qгвср .ч

Qсн .

Относительное допустимое снижение нагрузки котельной при выходе (отказе)

одного котла Qср

Qр

, или иначе Q р

z Q

к

,

но Qср

(z 1) Q ,

нхм

max

max

нхм

к

где z - число котлов. Следовательно,

z 1

1

1

или z

1

, 1.

z

z

1

Однако должно быть z 2.

Оптимально: паровые/водогрейные котельные -

z 3..4, пароводогрейные -

z 6..8.

Вопрос 26. Методика расчета тепловой схемы и режимы работы котельной. (2, с.46..47)

Расчет тепловой схемы проводят при следующих режимах:

- максимально зимний (при tн tнр - расчетная для отопления);

46

-контрольный зимний (при tн tнср.нхм - наиболее холодный месяц);

-среднеотопительный зимний (при tн tнср.от - средняя за отопительный пе-

риод); - летний (нет отопительно-вентиляционной нагрузки).

Расчет тепловых схем котельных:

1 этап: определят мощность котлоагрегатов только по внешним потребителям исходя из заданных тепловых нагрузок;

2 этап: находят мощность котлов с учетом расхода тепла (пар, горячая вода)

на собственные нужды (деаэратор, пароводяные подогреватели), который сам зави-

сит от мощности (метод приближений или сразу задают суммарную теплопроизво-

дительность);

3 этап: определяют действительную теплопроизводительность по котельной.

Невязка должна быть менее 3 %, если больше, то повторяют второй этап, приняв за исходную величину результат первого расчета.

Расчет идет параллельно на 4 режима. Необходимо учитывать, что:

- утечки в теплосети примерно 0,5% объема воды в трубопроводах (магист-

ральных и местных систем);

- величина непрерывной продувки котлов Dпр=5% (Р менее 4 МПа) и

Dпр=10% (Р менее 1,4 МПа) от Dном ;

- котлов должен быть 3% (потери в котельной).

Вопрос 27. Выбор сетевых, подпиточных, питательных, рециркуляционных насосов котельной. (2, с.48..49)

Сетевые насосы обеспечивают циркуляцию воды в тепловой сети. Выбирают

по расходу G	исходя из нагрузки Qр	и температурного перепада	р		р	. Насосов
св	тс		1		2

должно быть не менее двух, чтобы при выходе (отказе) одного оставшиеся обеспе-

чили максимальный расход. При выборе совмещают характеристику насоса (совме-

стную насосов) и тепловых сетей и определяют рабочую точку работы системы (с

учетом гидравлического сопротивления сети). Насосы включаются параллельно.

47

При наличии летней нагрузки горячего водоснабжения выбор производится с уче-

том летнего режима работы сети.

Подпиточные насосы, числом не менее двух (один - резервный) восполняют утечки в тепловой сети. Их производительность в закрытых системах равна удвоен-

ной утечке в сетях, а в открытых системах также удвоенной утечке плюс макси-

мальный расход на горячее водоснабжение. Напор равен статическому напору в се-

ти + потери в линии подпитки – уровень воды в подпиточном баке:

HППН Hст Hп z.

Питательные насосы числом не менее двух устанавливают в котельных с па-

ровыми котлами. Бывают центробежные с электроприводом и поршневые с паро-

вым приводом. Общая производительность их должна быть такая, чтобы при отказе самого мощного насоса производительность остальных была не менее 110% номи-

нальной производительности всех рабочих котлов (без учета резервного).

Рециркуляционные насосы устанавливают для повышения температуры воды на входе в котлоагрегат. Их напор определяется сопротивлением тракта водяного котла и трубопроводов (примерно 0,2-0,3 МПа).

Вопрос 28. Принцип термической деаэрации воды. Основные типы и устройство деаэраторов. (2, с.50..52)

В воде растворены корродирующие газы О2, СО2 (как катализатор ускоряет окисление О2), хлориды, сульфаты. Их эффективно удалять термической деаэраци-

ей. Движущая сила деаэрации – разность равновесного парциального Рр и действи-

тельного давления газа у поверхности.

Вакуумные деаэраторы (ВД) применяют для водогрейных котлов (подпиточ-

ная вода). В колонку ВД подают воду с температурой на 4-8оС выше температуры кипения при давлении в нем. Деаэраторы атмосферного типа паровые (рис. 18). В

колонку ДА греющий пар поступает под небольшим избыточным давлением, а так-

же в барабан и над водой в бак-аккумулятор.

48

Вопрос 29. Тягодутьевые машины и дымовые трубы. (2, с.58..59)

При тепловой мощности котлов более 1 МВт устанавливаются индивидуаль-

ные вентиляторы и дымососы на каждый котел. Если мощность меньше, допускает-

ся устанавливать групповые машины (несколько котлов), которые должны дублиро-

ваться (два вентилятора и два дымососа). Машины выбирают по необходимой про-

изводительности и напору (разрежению), учитывая их характеристики, т.е. зависи-

мость между полным давлением и производительностью и сопротивление газовоз-

душного трата котла.

Производительность вентилятора Qв (м3/ч):

Q

k B

(

т пу

) Vо

273 tв

760

,

в

р

т

вп

в 273

B

б

где k =1,05 – коэффициент учета колебаний нагрузки котла,

Bр

- расчетный

расход топлива, кг/ч, Vо - теоретический объем воздуха, м3/кг, t

в

и B

- температу-

в

б

ра и барометрическое давление воздуха,

оС и мм рт.ст., т -

коэффициент избытка

воздуха, т пу - присосы в топке и пылеприготовительной установке,

вп - утеч-

ки в воздухоподогревателе. Производительность дымососа Q

(м3/ч):

дс

Q

k B

р

(V

гп

Vо)

273 tг

,

дс

г

в

273

где V - теоретический объем продуктов сгорания, м3/кг,

t

г

-

температура

г

уходящих газов перед дымососом, оС, гп

- присосы в газоходах от топки до ды-

мососа. Потребляемая мощность, кВт, при полной нагрузке Q=Qв

или Qдс .

49

Дымовые трубы необходимы для отвода вредных выбросов котельной в верх-

ние слои атмосферы и их рассеяния. Имеют высоту до 100 м (кирпич) и до 250 м (железобетон). Все котлы имеют дымососы, поэтому естественная тяга труб лишь помогает работе тягодутьевых машин. Размеры труб и их стоимость обратно про-

порциональны скорости газа в выходном сечении. Оптимальная скорость газов (ды-

мовых) 20-25 м/с (на ТЭЦ – 30-35 м/с). Диаметр устья трубы: dтрвых 4Q wвых ,

где wвых - выходная скорость, Q - объемный расход в выходном сечении, м3/с. Ды-

мовые газы охлаждаются примерно на 0,3 оС на 1 м высоты трубы, соответственно

Q уменьшается.

Вопрос 30. Требования к конструкции котла. (2, с.60..62)

Конструкция элементов котла должна обеспечивать надежность и безопас-

ность обслуживания и должна удовлетворять требованиям:

-низший уровень воды в барабане должен обеспечить надежную подачу в циркуляционные контуры;

-верхний уровень должен исключать попадание воды в пароперегреватель или паропровод;

-элементы, не являющиеся элементами нагрева, должны быть теплоизолиро-

ваны;

-обеспечивать возможность свободного термического расширения элементов

иих равномерного прогрева при растопке;

-ввод питательной воды и химикатов в барабаны не должен вызывать местно-

го охлаждения стенок;

-возможность осмотра, очистки и ремонта котла и его частей с внутренней и наружной сторон (лазы в барабанах, в обмуровке – овал 300-400 мм);

-в газовых переходах (трактах) устанавливаются взрывные клапаны (удаление избыточных газов при газовых хлопках).

Котел присоединяется к главному паровому коллектору котельной через глав-

ный парозапорный вентиль (задвижку). Котлы производительностью более 4 т/ч

должны иметь две независимые питательные линии подпиточной воды номиналь-

ной пропускной способности, причем на питательных трубопроводах должен быть запорный орган (вентиль, задвижка) и обратный клапан. Если экономайзер отклю-

чаемый, то запорные органы и клапаны устанавливаются также и на входе в эконо-

50

майзер. Продувочные и запорные органы должны обеспечивать возможность удале-

ния воды (конденсата) и осадков из самых нижних точек котла, экономайзера и па-

роперегревателя. За первым запорным органом должен дополнительно располагать-

ся второй для обеспечения надежности и контроля плотности первого. Манометры устанавливаются для измерения давления в барабане котла, на питательной линии,

на выходе из пароперегревателя до главной задвижки, на входе и выходе экономай-

зера. Котел должен иметь не мене двух предохранительных клапанов для парового пространства барабанов котла, на выходных коллекторах пароперегревателя.

Клапаны должны иметь отводные трубы.

Вопрос 31. Противокоррозионная защита систем горячего водоснабжения. (1,

с.46..49)

В природной воде, контактирующей с воздухом и земными породами, раство-

рены вещества (соли) и газы, среди которых имеются газы (особенно кислород и уг-

лекислый газ), вызывающие интенсивную коррозию металла оборудования трубо-

проводов (скорость 0,1-0,3 мм/год). Углекислота особенно агрессивна при темпера-

туре более 40оС. меры защиты от коррозии:

1. Антикоррозионные покрытия (цветные металлы, стеклоэмалевые, цинко-

вые) – сложно; 2. Деаэрация; 3. Стабилизация воды.

В соответствии со СНиП П-34-76 «Го-

рячее водоснабжение»

втепловых пунктах

(новых или малоизно-

шенных) систем ГВ на-

до выполнять антикор-

розионную силикатную обработку воды вводя в

воду SiO2 (жидкое на-

триевое стекло) в коли-

честве	не	более
40 мг/кг	(санитарная