4.3. Характеристика тепловых схем котельных установок

Эффективность всей системы теплоснабжения зависит от выбранной тепловой схемы котельной установки, отражающей технологический процесс преобразования рабочих веществ в производстве теплоты. На тепловых схемах с помощью условных графических изображений показывается основное и вспомогательное оборудование котельной, объединяемое линиями трубопроводов для подачи воды, топлива, воздуха и теплоносителей. Тепловые схемы могут быть принципиальными, развернутыми и монтажными. На принципиальной тепловой схеме указывается только главное оборудование и основные трубопроводы, без арматуры и второстепенных устройств, без уточнения количества и расположения оборудования.

При проектировании тепловых схем, оборудование, обеспечивающее технологические процессы в котельной установке разбивают на группы: 1) подготовки топлива; 2) подготовки (подачи воздуха и удаления продуктов горения); 3) подготовки питательной воды; 4) генерации теплоносителя; 5) теплоснабжения потребителей. Основными техническими элементами тепловой схемы котельной являются:

• паровые и водогрейные котлоагрегаты - теплообменные аппараты, в которых теплота, получаемая при сжигании топлива, используется для нагрева воды и получения пара;

• фильтры и баки (механические, Na-катионовые, питательные, конденсатные, аккумулирующие и др.), а также деаэраторы, обеспечивающие нормальное питание котлов и потребителей водой заданных параметров и качества;

• вентиляторы, насосы и дымососы с паровым и электрическим приводом для подачи воздуха, топлива и воды, а также удаления продуктов горения;

• различные теплообменные аппараты, включая воздухоподогреватели и калориферы, экономайзеры, поверхностные и контактные подогреватели, предназначенные для утилизации теплоты вторичных энергоресурсов - пара, горячей воды, конденсата и уходящих газов;

• золоуловители и дымовые трубы, предназначенные для улавливания летучей золы, очистки дымовых газов и рассеивания их в окружающей среде.

При проектировании тепловой схемы котельной необходимо учитывать реальные условия эксплуатации: 1) качество исходной воды; 2) вид используемого топлива, 3) подключенную тепловую нагрузку; 4) вид и параметры теплоносителей; 5) возможный состав основного и вспомогательного оборудования; 6) режим отпуска теплоты и другие факторы.

При тепловой нагрузке системы теплоснабжения до 100 Гкал/час и отпуске потребителям насыщенного или слабо перегретого пара с давлением 1,4-2,4 МПа при температуре 180-250С, в котельных устанавливают паровые котлы производительностью 2,5-25 т/час типа КЕ или ДЕ, при более мощной системе и необходимости отпуска пара с давлением до 4 МПа и температурой до 450С - устанавливают котлы паропроизводительностью 25-75 т/час типа КЕ, ДЕ, ГМ и ТП. По назначению эти котельные могут быть производственными или производственно-отопительными, отпускающими потребителям пар одного или нескольких давлений и горячую воду, приготовленную с использованием выработанного пара.

Тепловые схемы отопительных котельных проектируются для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей, теплоносителем для которых служит горячая вода с температурой 150-70С для систем отопления 65-75С для систем горячего водоснабжения. Районные отопительные котельные проектируются с паровыми котлоагрегатами низкого (КЕ, ДЕ) и среднего давления (ГМ, ТП) производительностью 25-75 т/час и водогрейными котлами типов ПТВМ и КВ-ГМ теплопроизводительностью 30-100 Гкал/час.

Квартальные отопительные котельные проектируются с паровыми котлоагрегатами низкого давления типов ДКВр, ДЕ, КЕ, производительностью от 4-25 т/час и водогрейными котлами типа КВ-ГМ теплопроизводительностью от 4 до 20 Гкал/час. На рис. 4.2 изображена принципиальная схема производственно-отопительной котельной и показаны пути движения воды, топлива, воздуха, рабочего тела и продуктов сгорания топлива. Вода из внешнего источника или водопровода насосом сырой воды 10, через подогреватель 9 подается на химводоочистку 8 и через подогреватель 7 подается в деаэраторы 3,16. В рассматриваемой схеме деаэратор обеспечивает подогрев воды до температуры насыщения и отделение растворенных газов, которые удаляются в атмосферу через охладители выпара 4.

Вода из деаэратора 3 подается питательным насосом 5 в экономайзер, а затем в поверхности нагрева котлоагрегата. В паровых котлах 1 пароводяная смесь поступает в коллектор (барабан), где происходит отделение пара от воды. Вода снова поступает в парообразующие поверхности нагрева, пар - в пароперегреватель, а затем в паровой коллектор, из которого по паропроводам направляется потребителям и на собственные нужды котельной. В водогрейных котлах 14 вода поступает в поверхности нагрева:

• из деаэратора 16 для подпитки сети, т. е. компенсации потерь воды, вызванных утечками и непосредственным водоразбором из тепловых сетей;

• из тепловой сети с помощью сетевых насосов 12, и по рециркуляционной линии с помощью рециркуляционных насосов 15, а после нагрева в водогрейных колах 14 до расчетной температуры горячая вода поступает в баки аккумуляторы 11 и к потребителям.

Топливо, после специальной подготовки в системе топливо приготовления, поступает в топливо сжигающие устройства и топку котлоагрегатов.

Воздух, необходимый для горения (подсушки и транспортировки твердого топлива), вентилятором направляется в воздухоподогреватель, а затем к топочному устройству котла, откуда вместе с топливом поступает в топку.

Рис. 4.2. Принципиальная схема промышленно-отопительной котельной

c отпуском тепла при открытой схеме теплоснабжения:

1 - паровой котел; 2 - редукционно-охладительное устройство;

3,16 – деаэраторы; 4 - охладители выпара; 5,13 – питательные

насосы; 6 - сепаратор пара; 7,9,17,18 – подогреватели питательной воды;

8,19 – химводоочистка; 10 - насос сырой воды; 11 - бак аккумулятор;

12 - сетевой насос; 14 - водогрейный котел; 15 - рециркуляционный насос

Образовавшиеся при сгорании топлива дымовые газы отдают часть теплоты радиационным и конвективным поверхностям нагрева, пароперегревателю, экономайзеру и воздухоподогревателю. После этого они поступают на очистку в золоуловитель, а затем дымососом подаются в дымовую трубу и удаляются в атмосферу. Зола и шлак, образовавшиеся в процессе горения твердых топлив, поступают из топки котла и золоуловителей на золошлакоотвалы.

При выборе между паровой и водогрейной котельной учитываются следующие особенности котлоагрегатов и тепловых схем:

• удельные капитальные вложения в водогрейные котлоагрегаты и их вспомогательное оборудование ниже затрат в паровую котельную той же производительности;

• надежность паровых котлов выше, чем водогрейный из-за меньших коррозийных повреждений низкотемпературных поверхностей нагрева;

• тепловые схемы котельных с водогрейными котлоагрегатами проще, чем паровых котельных, в которых пар является промежуточным теплоносителем.

Выбор производится в зависимости от соотношения нагрузок в паре и горячей воде, единичной мощности котлоагрегатов и состава вспомогательного оборудования по капитальным и эксплуатационным затратам на производство теплоты.