Основні і допоміжні елементи котельних установок
Парові і водогрійні котли
Зображення парового котла
Зображення водогрійного котла
Схема циркуляції води в водогрійному котлі
Котельні установки малої та середньої потужності широко застосовуються для різних технологічних процесів, теплопостачання, систем опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлових, громадських і промислових будівель і споруд, об'єктів промислового і сільськогосподарського будівництва, підприємств громадського харчування, технологічних споживачів теплоти в лазнях, пралень, на будівельних майданчиках. У сільському господарстві пар, що виробляється котлами, використовується на тваринницьких фермах для запарювання кормів, а також для опалення теплиць і сушки зерна. У зв'язку з освоєнням малообжитих і важкодоступних районів Півночі і Сходу значимість котельних установок різних потужностей зростає.
В якості палива для котельних установок використовуються вугілля, торф, деревні відходи, газ і мазут. Газ і мазут - ефективні джерела теплової енергії. При їх застосуванні спрощуються конструкція і компоновка котельних установок, що підвищує економічність, що скорочує витрати на експлуатацію.
Збільшується випуск і поліпшуються конструкції котлоагрегатів, підвищується надійність і економічність котельного обладнання, знижується металоємність на одиницю потужності, скорочуються терміни будівельно-монтажних робіт і витрати на них.
Основні і допоміжні елементи котельних установок
Котельня установка є комплексом пристроїв, призначений для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію гарячої води або пари необхідних параметрів.
Залежно від призначення розрізняють такі типи котельних установок:
енергетичні, що виробляють пар для паротурбогенератор;
виробничо-опалювальні, що виробляють пар і нагрівають воду для задоволення технологічних потреб виробництва, опалення, вентиляції та гарячого водопостачання;
опалювальні, що виробляють теплоту для опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлових і громадських будівель, а також для промислових і комунальних підприємств;
змішаного призначення, що виробляють пар для постачання одночасно парових двигунів, технологічних потреб, опалювально-вентиляційних установок та гарячого водопостачання.
Котельні установки по виду вироблюваного теплоносія поділяють на три основні класи: парові котельні установки для виробництва водяної пари, водогрійні котельні установки для отримання гарячої води і змішані котельні установки, обладнані паровими та водогрійними котлами, використовуваними для отримання пари і гарячої води одночасно або поперемінно.
Котельна установка складається з котельного агрегату і допоміжного обладнання.
Паровим котлом називається пристрій, що складається з топки, випарних поверхонь для випаровування пара. споживаного поза цього пристрою, з тиском вище атмосферного за рахунок теплоти, що виділяється при спалюванні палива. Водогрійним котлом називається теплообмінний пристрій, в якому за рахунок джерела енергії (палива) нагрівається вода, що знаходиться під тиском вище атмосферного і використовується як теплоносій поза самим пристроєм.
Топковий пристрій котлоагрегату призначене для спалювання палива та перетворення його хімічної енергії в теплоту. Обмуровка котла - це система вогнетривких і теплоізоляційних огороджень або конструкцій котла, призначених для зменшення теплових втрат і забезпечення газової щільності. Несучу металеву конструкцію, що сприймає вага котла з урахуванням тимчасових і особливих навантажень і забезпечує необхідне взаємне розташування елементів котла, називають каркасом.
Пароперегрівач - пристрій для підвищення температури пари вище температури насичення, яка відповідає тиску в котлі. Він являє собою систему змійовиків. Сполучених на вході насиченої пари з барабаном котла і на виході - з камерою перегрітої пари.
Воздухоподогреватель - пристрій для підігріву повітря продуктами згоряння палива перед подачею його в топку котла.
Арматура - спеціальні пристрої, призначені для регулювання витрати речовини, що транспортується, відключення і включення потоків газу, пара і води. У напрямку арматуру підрозділяють на запірну, регулюючу, запобіжну, контрольну та спеціальну. Запірна арматура (вентилі, засувки і крани) призначена для періодичного включення або відключення окремих ділянок трубопроводів. Регулююча арматура (регулюючі вентилі і клапани) служить для зміни або підтримки в трубопроводах тиску і витрати речовини, що транспортується. Запобіжну арматуру (вантажні, пружинні і зворотні клапани) застосовують для автоматичного відкриття проходу, якщо тиск перевищить допустиме значення, а так само для запобігання зворотного руху рідини або газу. Контрольну арматуру (контрольні крани, покажчики рівня, триходові крани для манометрів) використовують для перевірки наявності речовини в трубопроводі і визначення його рівня. Спеціальна арматура (конденсатоотводчики і вологомастиловідділювачі) служить для видалення конденсату, відділення масла та інших продуктів від газу.
До гарнітурі котла для апаратного забезпечення для обслуговування газотходов і топки котла: лази, баньки, затвори шлакових і золових бункерів, газові і повітряні клапани і заслінки, вибухові клапани, а так само обдувальні апарати. Лази призначені для огляду і ремонту поверхонь нагріву, баньки - для візуального огляду топки і газоходів з зовнішньої сторони котла, затвори шлакових і золових бункерів - для періодичного видалення золи та шлаку з бункерів, газові і повітряні клапани і заслінки - для відключення газотходов, регулювання тяги і дуття. Вибухові клапани випускають димові гази при підвищенні тиску в топці або газоході котла, оберігаючи їх від руйнування. Обдувальні апарати застосовують для видалення з поверхонь нагріву золи та шлаку (струменем пари або стисненого повітря).
Живильні і підживлювальні пристрої (насоси, баки, трубопроводи) призначені для подачі води в котел або теплову мережу (систему огрівання)
Тягодуттьові пристрої призначені для підведення в топку котла повітря, необхідного для згоряння палива, і відведення з котла продуктів згоряння. Складаються вони з дуттєвих вентиляторів, повітроводів, газоводів, димососів і димової труби, за допомогою яких забезпечуються подача необхідної кількості повітря в топку, рух продуктів згоряння по газоходу і видалення їх в атмосферу.
Водопідготовчі пристрої служать для підігріву і пом'якшення живильної води і складаються з апаратів і пристосувань, що забезпечують очистку від механічних домішок і розчинених в ній накипеобразующих солей, а також для видалення з неї газів.
Топливоподготовительное пристрій в котельних, робота на пилоподібному паливі, призначений для подрібнення палива до пилоподібного стану; його обладнають дробарками, сушарками, млинами, живильниками, вентиляторами, транспортерами і пилегазопроводамі.
Пристрій для видалення золи та шлаку складається з гідравлічних систем і механічних пристроїв: транспортерів, вагонеток тощо.
Паливний склад призначений для зберігання палива; його обладнають механізмами для розвантаження і подачі палива в котельню або в Топливоподготовительное пристрій.
До пристроїв топлвого контролю і автоматичного управління відносяться контрольно-вимірювальні прилади і автомати, що забезпечують безперебійну і злагоджену роботу окремих пристроїв котельної установки для вироблення необхідної кількості пара заданих параметром (температури, тиску)
При спалюванні пилоподібного палива застосовують пиловугільні пальника, газоподібного палива - газові пальники, топкового мазуту - мазутні форсунки, газоподібного палива і топкового мазуту - комбіновані газомазутові пальника.
Живильні насоси. Харчування котлів водою має бути надійним. При зниженні рівня води нижче допустимих меж кіпятільниетруби можуть оголитися і перегрітися, що в свою чергу може призвести до вибуху котла. Котли з тиском вище 0,07 МПа з паропродуктивністю 2 т / год і вище повинні мати автоматичні регулятори харчування.
Для живлення котлів встановлюють не менше двох насосів, з яких один повинен бути з електроприводом, а інший - з паровим приводом. Продуктивність одного насоса з електроприводом повинна становити не менше 110% номінальної продуктивності всіх робочих котлів. При установці декількох насосів з електроприводами їх загальна продуктивність повинна складати також не менше 110%.
Продуктивність насосів з паровим приводом повинна бути не менше 50% номінальної продуктивності котлів. Можна встановлювати все живильні насоси тільки з паровим приводом, а при двох або кількох джерелах живлення електроенергією - тільки з електричним приводом. Насоси з паровим приводом споживають від 3 до 5% виробленої пари, тому їх використовують як резервні.
Вихлопної пар поршневого прямодействующім насоса видаляється в атмосферу. Якщо цим паром підігрівають воду в особливому теплообміннику, то конденсат викидають. У казан його повертати не можна, так як він забруднений маслом, а плівка масла на трубках погіршує теплопередачу. У великих установках використовують паротурбонасоси, конденсат їх вихідного пара маслом не забруднений, тому його можна направляти в котел. Інжектори для живлення котлів в опалювально-виробничих котельних непридатні, так як вони погано засмоктують гарячу воду.
Мережевий насос системи опалення та вентиляції. Цей насос служить для циркуляції води в теплової мережі. Його вибирають по витраті мережної води з розрахунку теплової схеми. Мережеві насоси встановлюються на зворотній лінії теплової мережі, де температура мережної води не перевищує 70 ° С.
Підживлюючий насос. Призначені для заповнення витоку води із системи теплопостачання, кількість води необхідне для покриття витоків визначається в розрахунку теплової схеми. Продуктивність підживлювальних насосів вибирається рівної подвоєною величині отриманого кількості води для заповнення можливої аварійної підживлення.
Необхідний напір підживлювальних насосів визначається тиском води в зворотній магістралі і опором трубопроводів і арматури на лінії підживлення, число підживлювальних насосів повинно бути не менше 2-х, один з яких резервний.
Циркуляційний насос ГВП. Служить для подачі необхідної витрати і забезпечення необхідного напору гарячої води у споживача. Його вибирають по витраті гарячої води і необхідного напору.
Насос сирої води. Служить для забезпечення необхідного напору сирої води перед ХВО і подачі хім. очищеної води в деаератор, а також подачі сирої води в бак гарячої води.
Парові і водогрійні котли
За конструктивним пристрою котли діляться на дві групи: з природною і примусовою циркуляцією. До першої групи належать жаротрубні, локомобільних, вертикальні циліндричні, вертикально і горизонтально-водотрубні котли. До другої групи належать котли прямоточні і спеціальних конструкцій.
Найважливіші експлуатаційні показники роботи парових котлів - паропродуктивність і теплову напругу поверхні нагрівання, водогрійних котлів - теплова потужність і теплову напругу поверхні нагрівання.
Паропродуктивністю котла називається відношення маси пара, що виробляється котлом, до інтервалу його роботи. Визначається вона в кілограмах на годину або в тоннах на годину. Частина барабана котла, заповнена водою, називається водяним об'ємом. а простір над водою - паровимоб'емом. Поверхня, що розмежовує обсяг гарячої води і пара, називається дзеркалом випаровування. Поверхня, яка з одного боку омивається газоподібними продуктами згоряння, а з іншого боку водою, називається поверхнею нагріву котла. Ставлення паропродуктивності до поверхні нагрівання називається напругою поверхні нагрівання.
Поверхня нагріву, сприймає теплоту радіацією (випромінюванням) від розпеченого шару палива в топці, називається радіаційної поверхнею нагріву. Поверхня нагріву інших частин котла, що сприймає теплоту продуктів згорання шляхом зіткнення з ними, називається конвективної.
Гарячими газами омивається лише та частина котла, яка з боку охолоджується водою. Не можна допускати обігрів продуктами згоряння парового об'єму барабана котла, так як це призводить до перегріву металу його стінок і освіти на них отдулин. Лінія, яка відокремлює обогреваемую газами поверхню від не обігрівається, називається вогневої лінією.
Нижчий рівень води, при якому немає ще небезпеки виявлення стінок барабана котла, називається найнижчими допустимим рівнем води. Він повинен бути на 100 мм вище обігріваються газоподібними продуктами згоряння стінок барабана котла. Щоб утворюється пара не ніс із собою значну кількість вологи, рівень води не повинен перевищувати певний межа, званий верхнім рівнем води. Щонайнижчий допустимий рівень води повинен бути не менше ніж на 25 мм вище нижньої видимої кромки скла водовказівного приладу, а найвищий допустимий рівень - не менш ніж на 25 мм нижче верхньої видимої кромки скла приладу. Обсяг води, укладений між нижнім і верхнім рівнями води, називається живильним обсягом. Поживний обсяг визначає ту кількість води, яке може бути перетворено в пар без підживлення котла водою.
Теплопродуктивністю (тепловою потужністю) водогрійного котла називають величину, рівну відношенню кількості теплоти, яка сприймається водою в водогрійному котлі, до тривалості його роботи.
Для водогрійних котлів ділять теплопродуктивність на площу поверхні нагрівання котла і отримують теплову напругу нагріву.
Пароводяна суміш, образующіейся в кіпятільних трубах водотрубних котлів, надходить у верхній барабан, в якому пар відділяється від рідини. а рідина по опускним трубах надходить через колектор знову для нагріву в кіпятільних трубах. Система кіпятільних (обігріваються) труб, барабан, опускні труби і колектори для розподілу котельної води називається циркуляційним контуром котла.
Для надійної роботи котла велике значення має організація руху води в циркуляційному контурі, яке називається циркуляцією. Циркуляція може бути природною і примусовою природна циркуляція відбувається під дією сил, обумовлених різницею щільності води на обігріваються ділянках (опускних трубах) і пароводяної суміші на підігріваються ділянках (кіпятільних, екранних трубах). Витрата води через будь-який циркуляційний контур значно перевищує кількість утворює в ньому пара. Відношення кількості води, що увійшла в контур, до кількості утворюється в ньому пара, називається кратністю циркуляції. В котлах з примусовою циркуляцією рух води по випарного контуру здійснюється спеціальними насосами.
Список використаної літератури
1) Онищенко Н.П. О-58 Експлуатація котельних установок. - М. Агропромиздат, 1987, - 352с. мул.
2) Зиков А.К. З-96 Парові і водогрійні котли: Довідковий посібник. - М. Вища школа, 1987. - (Б-ка тепломонтажніка) .128 с. мул.
3) Вергазов В.С. В-31 Супутник машиніста опалювальних котелень. - 3-е изд. доп. і перераб. - М. Стройиздат, 1980. - 248 с.: Ил.