Котельные установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

29

Котельная - комплекс технологически связанных тепловых энергоустановок, расположенных в обособленных производственных зданиях, встроенных, пристроенных или надстроенных помещениях с котлами, водонагревателями (в том числе установками нетрадиционного способа получения тепловой энергии) и котельно-вспомогательным оборудованием, предназначенный для выработки теплоты.

Котельная- наиболее распространенный вид теплогенерирующей установки. Современная котельная представляет собой сооружение, в котором собраны самые передовые идеи в области теплотехники, металлообработки, электроники, а также опыт эксплуатации предыдущих поколений. Создать котельную - это не только произвести покупку котлов. Тепловая система должна точно соответствовать обслуживаемому объекту и не доставлять собственнику дополнительных проблем.

Котельные Установки -- это самый широко применяемый ряд современных котельных, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения жилых, административных, производственных, торговых зданий, сооружений, комплексов, населенных пунктов

Область распространения:

Опыт эксплуатации и технико-экономические расчеты показывают, что теплоснабжение от ТЭЦ при малой мощности их нерентабельно из-за больших капитальных затрат на их сооружение и неэкономичной работы в период отсутствия отопительной нагрузки. ТЭЦ становятся рентабельными только при мощности 100-150 МВт(325-500 Гкал/час) и выше, а теплофикация ТЭЦ оправдывает только при высокой концентрации потребления тепла.

Наряду с этими успехи, достигнутые в изготовлении промышленных паровых котлов на давление 14атм, паропроизводительностью 10-50 т/ час, а также стальных водогрейных котлов теплопроизводительностью 12,5- 100 Гкал/час с КПД 0,85 и выше, привели к значительному снижению капитальных затрат на сооружение котельных с такими котлами, а также к снижению удельного расхода топлива на выработку тепла. В связи с этим котельные с названными котлами во многих случаях становятся конкурентоспособными с ТЭЦ.

Выбор производительности и типа котельной:

Проектирование котельной начинают с выявления характера потребителей и определения количества потребного для них тепла или пара, а также вида и параметров теплоносителя. При этом производственные котельные обычно вырабатывают пар для технологических нужд, отопления и вентиляции производственных цехов, отопительные котельные приготовляют горячую воду для отопления жилых и общественных зданий, а также для хозяйственных нужд, производственно-отопительные котельные вырабатывают пар и приготовляют горячую воду для всех перечисленных видов потребления.

Потребность в тепле на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжения жилых, общественных и промышленных здания определяют по проектам местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При отсутствии таких проектов потребность в тепле может быть посчитана по укрупненным показателям.

Отпуска пара на технологические нужды промышленных предприятий и горячей воды для их горячего водоснабжения определяют по технологическим проектам этих предприятий. Когда вид и параметры теплоносителя, а также полный отпуск тепла или пара выявлены, можно установить профиль и производительность проектируемой котельной. Если все тепло отпускается в виде горячей воды, проектирует котельную с водогрейными котлами, если в виде пара- с паровыми котлами. Когда же тепло отпускается и в виде и пара, и в виде горячей воды, то в зависимости от количественного соотношения отпусков пара и воды можно спроектировать паровую котельную с установкой для подогрева сетевой воды, либо комбинированную котельную с паровыми и водогрейными котлами.

Современная котельная паровая установка

Паровой котел (А2). В нем осуществляется превращение воды в насыщенный пар. Подробное описания парового котла и его механизмов будет рассмотрено ниже. В настоящее время собственно паровой котел, с целью повышения экономичности котельной установки дополняется следующими элементами:

- пароперегреватель (А4) . Предназначается для повышения температуры и энтальпии пара, полученного в котле, с целью повышения экономичности всей паросиловой установки.

- водяной экономайзер (А6). Здесь используется тепло дымовых газов, уходящих из котла, для подогрева воды, подаваемой в котел.

- воздухоподогреватель (А7). Здесь используется тепло для подогрева воздуха, поступающего в его топку(А1), что существенно улучшает процесс горения топлива.

В котельных установках небольшой производительности устанавливаются либо водяной экономайзер, либо воздухоподогреватель. В установках средней и большой производительности устанавливают и то, и другое.

Собственно, котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, а также топка, связанные в единое органическое целое. Совместно с примыкающими к ним паро- и водопроводами, соединительными газо- и воздуховодами, арматурой, образуют в целом котельный агрегат (парогенератор). Котельный агрегат имеет каркас с лестницами и помостами для обслуживания и заключается в обмуровку. Более подробно с котельным агрегатом ознакомимся позднее.

Металлические поверхности элементов котельного агрегата, которые с одной стороны соприкасаются с дымовыми газами. А с другой - с водой, паром или воздухом и, таким образом, служат для передачи тепла от дымовых газов к вое, пару и воздуху, называют поверхностями нагрева.

Современный котельный агрегат оснащен рядом вспомогательных механизмов и устройств, которые могут быть индивидуальными, когда они предназначены для обслуживания только одного агрегата, и групповыми, когда они обслуживают группу агрегатов. К вспомогательным механизмам и устройствам относят: дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные и водоподготовительные установки, пылеприготовительные установки, топливоподачу, системы золоулавливания и золоудаления - при сжигании твёрдого топлива, мазутное хозяйство - при сжигании жидкого топливо, газорегуляторную станцию - при сжигании газообразного топлива.

Дымососы (Б2) предназначаются для удаления дымовых газов из котельной установки, т.к при наличии в котельном агрегате водяного экономайзера и воздухоподогревателя общее газовое сопротивление становится настолько большим, что естественная тяга, создаваемая дымовой трубой (Б3) даже очень большой высоты становится недостаточной для его преодоления.

Дутьевые вентиляторы (Б1) устанавливают для того, чтобы при подачи воздуха в топку преодолеть сопротивление горелок или слоя топлива на решётке, а также сопротивления воздухоподогревателя.

При сжигании твёрдого топлива образуется зола и шлак. Зола уносится из топки дымовыми газами в газоходы котельной установки, а из них через дымовую трубу - в атмосферу, что приводит к загрязнению воздушного бассейна и окружающей территории. Кроме того, зола, проходя через дымососы, сильно изнашивает их, что приводит к необходимости частого ремонта. Во избежание всего этого котельные установки, предназначенные для работы на твёрдом топливе, оснащают золоуловителем (В1), в котором дымовые газы очищаются от золы, унесенной из топки. Золоуловитель устанавливается перед дымососами. Зола, уловленная в нем, удаляется через золоспускное устройство (ВЗ). Шлак из топки удаляется через шлакоспускные устройства (В2). Уловленная в золоуловителе зола, так же как и шлак, спущенный из топки, поступает в систему шлакозолоудаления (В4) для отвода в золовой отвал.

Для подачи в котел воды, подлежащей испарению, служит питательная установка. Основной частью ее являются питательные насосы с электрическим (ДЗ) и паровым (Д2) приводами, развивающие давление, необходимое для преодоления давления пара в котле и сопротивления всей системы питательных линий. Питательные насосы являются ответственным элементом котельной установки. Поэтому число, производительность и вид привода питательных насосов, подлежащих установке в котельных различного назначения, строго регламентированы. Другой частью питательной установки являются питательные баки (Д1), назначение которых -- принять и хранить некоторое количество питательной воды, с тем чтобы исключить опасность перерыва в питании котлов из-за ее отсутствия. В котельных установках электростанций предусматривается подогрев питательной воды отборным паром от турбин в подогревателях (Д4).

Природная вода содержит механические и коллоидальные примеси, растворенные соли и воздух. Некоторые соли выделяются из воды в процессе ее нагревания и испарения в котле и оседают на внутренних стенках поверхностей нагрева в виде плотной, трудно отделимой накипи, которая ухудшает передачу тепла через стенку и может вызвать разрушение металла в результате его перегрева. Другие соли выпадают в объеме котловой воды в виде мелкодисперсных взвешенных частиц, что приводит к появлению в котле подвижного осадка, называемою шламом, который также может послужить причиной аварии котла. Поэтому воду, предназначенную для подачи в котел, приходится предварительно осветлять и умягчать, доводя содержание в ней солей, образующих накипь и шлам, до технически возможного минимума. Для этого сооружают специальную водоподготовительную установку, в которую входят устройства для осветления (ГЗ) и умягчения (Г4) воды. Исходная вода подается в водоподготовительную установку насосом (Г2) из бака (Г1).

Кислород растворённого в воде воздуха, попадая в котел, вступает в реакцию с металлом и вызывает коррозию (ржавление) его. Это приводит к необходимости освобождать питательную воду от растворенного в ней воздуха, что осуществляют в особом устройстве, называемом деаэратором (Г5). Подробнее с деаэратором ознакомимся позднее.

Оставшееся в умягченной питательной воде минимальное количество солей накапливается в котловой воде в процессе ее испарения и может привести к образованию накипи и шлама в котле. Поэтому в паровом котле для удаления проникших в него солей предусматривают особую продувочную систему, в которую входит сепаратор непрерывной продувки (Е1), продувочные линии и барботер (Е2) для приема продувочной воды.

Пар, образующийся в паровом котле, выносит капельки влаги, в которых содержится некоторое количество растворенных солей. Попадая в пароперегреватель, эти капли влаги испаряются, а содержащиеся в них соли оседают на внутренних стенках его труб, что может привести к их пережогу; эти соли попадают также в паровую турбину (если котел установлен на электростанции), где они оседают во входном клапане турбины и на ее лопатках, нарушая нормальную работу турбины. В связи с этим в паровых котлах устанавливают сепарационные устройства (А3), предназначенные для отделения капель влаги от пара, выходящего из котла.

Bo многих элементах котельной установки (паропроводы, теплообменники и т. п.) в результате теплоотдачи происходит охлаждение пара с образованием конденсата. В связи с этим возникает необходимость создания дренажной системы для удаления этого конденсата, который собирают в дренажный (конденсатный) бак (Ж1); конденсатными насосами (Ж2) конденсат возвращается в деаэратор и питательный бак.

Тепловые, гидродинамические и аэродинамические процессы, протекающие в котельной установке, необходимо регулировать и контролировать. В связи с этим ее оснащают регулирующими устройствами, такими, как например, регулятор температуры перегретого пара (А5), запорными регулирующими и предохранительными органами, а также контрольно-измерительными приборами. Наряду с этим в котельных установках осуществляют комплексную автоматизацию регулирования всех основных происходящих в них процессов. Автоматика обеспечивает более точное и быстрое регулирование процессов, происходящих в котельной установке, по сравнению с ручным регулированием, и приводит к повышению ее экономичности.

Котельные установки, расположенные в одном здании или на общей площадке (при открытом размещении их), в совокупности со всем комплексом вспомогательных механизмов и устройств называют котельной. В соответствии с назначением и родом производимого теплоносителя различают энергетические, производственные, отопительные и производственно-отопительные котельные, а также котельные с паровыми и водогрейными котлами.



Размещено на http://www.allbest.ru/

29

Выбор числа и типа котлов.

Число и тип котлов при проектировании котельной выбирают, исходя из годового графика отпуска тепла котельной. На этом графике строят кривые отпуска тепла или пара для отопления и подогрева вентилирующего воздуха и для горячего водоснабжения и технологических нужд. Для котельных с паровыми котлами целесообразно строить годовые графики отпуска пара, производя перерасчет отпуска тепла на отопление и вентиляцию на отпуск пара по формуле

Где i" -- энтальпия пара, поступающего в сетевой подогреватель поды, ккал/кг;

i2 - энтальпия конденсата, выходящего из охладителя конденсата сетевого подогревателя, ккал/кг

?вп - к.п.д. сетевого подогревателя воды, составляющий приблизительно 0,95 -0,98.

Над суммирующей кривой отпуска тепла или пара надстраивают кривую собственного расхода тепла или пара котельной и потери тепла или пара в ней. Расход пара на другие нужды принимают в процентах к его выработке: на обдувку поверхностей нагрева 1,0%, на распыление мазута в паровых форсунках 2--3%, на разогрев мазута в мазутохранилище -- до 3%, на паровые питательные насосы 1,0%. Потери тепла и пара в котельной принимают равными 1--2% отпущенного тепла или пара.

Переходя к определению числа и производительности котлов, подлежащих установке в котельной, исходят из того, что котлы должны быть однотипными и одинаковой производительности. Предпочтительнее выбирать меньшее число более крупных котлов; желательно, чтобы в котельной было два-три работающих котла. Резервного котла, как правило, не предусматривают, за исключением тех случаев, когда по условиям производства недопустимо даже кратковременное сокращение отпуска тепла или пара.

Производительность котлов выбирают из такого расчета, чтобы они полностью обеспечивали требуемую выработку пара в зимний максимум, и чтобы в летний период можно было по очереди выводить все котлы в капитальный ремонт.

Тепловые схемы котельных.

Тепловая схема котельной представляет собой схему движения и распределения теплоносители в ее пределах; для паровой котельной это схема движения и распределения воды и пара, для водогрейной котельной -- схема движения и распределения холодной и горячей воды.

Тепловая схема показывает каким образом соединены котельные агрегаты, теплообменники для отпуска тепла потребителям (сетевые подогреватели), установки для подготовки добавочной и питательной воды, деаэраторы, питательные насосы котлов, насосы сетевых подогревателей. Основное и вспомогательное тепловое оборудование объединяется в принципиальной тепловой схеме линиями трубопроводов для воды и пара в соответствии с последовательностью движения теплоносителя в установке.

Составление тепловой схемы является одним из важных этапов проектирования котельной. Тепловая схема котельной должна быть по возможности наиболее простой, с тем, чтобы предельно упростить эксплуатацию и полностью устранить возможность неправильных переключений. Арматуру трубопроводов, в соответствии с ее назначением, разметают либо непосредственно на приемных и выдающих патрубках того оборудования, которое соединяется трубопроводом, либо на самом трубопроводе.

Тепловые схемы паровых нагельных довольно стабильны и мало отличаются друг от друга. Схему обычно составляют, исходя из следующих общих принципов. Питательную линию (магистраль) обычно выполняют двойной с целью повысить надежность питания котлов. У напорного патрубка насоса по ходу воды последовательно устанавливают: запорный клапан или задвижку; автоматически запирающийся от давления в питательной магистрали обратный клапан, имеющий назначение исключить возможность обратного прохода воды из питательной линии в насос при аварийной остановке последнего; автоматический регулятор давления, имеющий назначение поддерживать постоянство давления воды в питательной магистрали; два параллельно расположенных запорных органа (вентили или задвижки), имеющих назначение полностью отъединить насос от одной или обеих питательных магистралей.

К каждому котлу выполняют независимый подвод воды or каждой питательной магистрали. На каждом подводе устанавливают в непосредственной близости от питательных магистралей два параллельных запорных органа, имеющих назначение отключать подвод от одной или обеих питательных магистралей. У самого котельного агрегата (при входе в водяной экономайзер) по ходу воды устанавливают регулирующий клапан, автоматически запирающийся от давления в котле обратный клапан, имеющий назначение предотвратить обратный проход воды и пара из котла в питательную магистраль при аварийном падении давления в ней; запорный орган, имеющий назначение полностью отъединить котел от питательных линий. Запорный орган устанавливают в непосредственной близости от приемного патрубка водяного экономайзера. Обратный клапан присоединяют непосредственно к запорному органу. Регулирующий клапан обычно связан с автоматическим регулятором писания. У котлов с чугунным водяным экономайзером обратный клапан устанавливают также на линии, соединяющей экономайзер с котлом.

На всасывающих водопроводах обычно устанавливают запорные органы перед каждым насосом и у каждого бака питательной воды, с тем, чтобы иметь возможность отключить от питательной линии любой насос и любой питательный бак.

Главный паропровод, как правило, выполняют одинарным. На паропроводах, соединяющих котел с главным паропроводом, устанавливают как можно ближе к котлу или пароперегревателю парозапорный орган (вентиль или задвижку). Для удаления из главного паропровода сконденсировавшегося пара предусматривают дренаж этого паропровода. Главный паропровод подводит пар к распределительному коллектору, от которого отходят паровые линии к местам потребления его вне котельной и внутри ее (паровые питательные насосы, деаэратор и др.).

Каждый котел, пароперегреватель и водяной экономайзер имеет арматуру и систему трубопроводов для периодических продувки и спуска воды, которые обеспечивают возможность удаления воды и шлама из самых нижних точек названного оборудования. На каждой продувочной линии устанавливают непосредственно один за другим два запорных органа, причем первый из них присоединяют непосредственно к штуцеру самой нижней точки продуваемого элемента (нижний барабан котла, нижние коллекторы экранов и т. п.). Линии от всех продувочных точек котельного агрегата собирают в общую магистраль, которую присоединяют обычно к продувочному баку (барботеру), работающему без давления. Все продувочные линии выполняют из бесшовных труб.

Устройства для непрерывной продувки имеют отдельные продувочные линии от каждого котла, на которых последовательно со специальным устройством, регулирующим величину продувки, устанавливают запорный орган.

В тепловых схемах современных производственных котельных обязательно предусматривают химическое умягчение добавочной воды и деаэрацию питательной воды. Деаэраторы выбирают атмосферного типа. При паропроизводительности котельной до 75 т/ч устанавливают один деаэратор, при большей производительности -- не менее двух. Емкость деаэраторных баков (баков-аккумуляторов) выбирают из условия возможности создать в них запас деаэрированной воды не менее как па 20--30 мин работы котельной при расчетной паропроизводительности ее.

Тепло непрерывной продувки используют полностью; пар из расширителей непрерывной продувки подают в деаэратор; тепло воды используют па подогрев сырой воды, подаваемой в водоумягчительную установку.

Целесообразно устанавливать не менее двух питательных насосов с электрическим приводом и двух насосов с паровым приводом, так как при установке только одного питательного насоса в летнее время, когда нагрузка котельной обычно снижается, насос работает с большой недогрузкой, т. е. неэкономично. При наличии двух насосов меньшей производительности в летнее время можно останавливать один из насосов, питая котлы другим насосом, который работает при хорошей загрузке, т. е. экономично. Кроме того, при установке двух насосов улучшаются условия ремонта их.

Для сбора конденсата технологического пара, возвращаемого с производственных потребителей, а также дренажей котельной устанавливают конденсатный бак, в который также подают часть химически очищенной воды от водоподготовительной установки, с тем чтобы снизить температуру конденсата и чем самым предотвратить испарение из бака. Воду из конденсатного бака перекачивают в деаэратор, вводя ее в водопаровой цикл котельной и тем самым, уменьшая количество добавочной воды.



Размещено на http://www.allbest.ru/

29

В паровых производственно-отопительных котельных для централизованного получения горячей воды для отопления и вентиляции сооружают бойлерную установку для подогрева сетевой воды, работающую па паре, вырабатываемом котлами. Циркуляцию воды в тепловой сети осуществляют сетевыми насосами, которые также размещают в котельной. Воду для подпитки сети умягчают и деаэрируют, причем эти операции можно производить как в основных водоумягчительной установке и деаэраторе котельной, так и в особых устройствах.

Обратная сетевая вода, пройдя грязевик , сетевыми насосами подается в сетевые подогреватели воды , работающие на насыщенном паре, производимом в котельной. До этого сетевую воду пропускают через охладители конденсата этих подогревателей, с тем, чтобы частично использовать его тепло и вместе с тем снизить его температуру во избежание парения после слива в конденсатный бак. За сетевыми подогревателями воды установлены конденсатоотводчики , которые предотвращают выход пара вместе с конденсатом. Чтобы предотвратить недопустимое повышение давления воды в сетевых подогревателях, перед ними установлены предохранительные клапаны. Такой же клапан установлен на паровой линии перед подогревателями. Подпиточная вода подается в сеть из деаэратора насосами . Для учета количества сетевой и подпиточной воды установлены расходомеры .

Тепловые схемы водогрейных котельных довольно разнообразны, причем наиболее заметное влияние на них оказывает принятая система горячего водоснабжения; при открытой системе тепловая схема котельной получается более сложной, чем при закрытой.

При закрытой системе горячего водоснабжения, когда горячую воду получают путем подогрева водопроводной воды в водоводяных подогревателях, устанавливаемых на месте потребления воды, в тепловой сети циркулирует одна и та же вода. Часовая потеря ее из сети не превышает 0,5--1,0% объема воды, заполняющей трубопроводы сети и непосредственно присоединяемые к ней местные системы зданий. Поэтому производительность водоумягчительной и деаэрационной установок для подготовки подпиточной воды получается небольшой, а сами установки -- компактными.

При открытой системе горячего водоснабжения, когда горячую воду отбирают непосредственно из тепловой сети, потери воды из нее намного увеличиваются и для восполнения их приходится сооружать водоподготовительную и деаэрационную установки большой производительности, а кроме того, часто предусматривать установку особых водяных баков-аккумуляторов для выравнивания суточной неравномерности потребления горячей воды на бытовые нужды.

В тепловой схеме предусматривают устройства для поддержания температуры обратной сетевой воды перед подачей ее в котлы па уровне 60-- 70?С во избежание газовой коррозии труб котла. Этого достигают различными путями: перепуском части воды, подогретой в котлах, во всасывающую линию сетевых насосов, установкой особых теплообменников или рециркуляционных насосов. Наряду с этим предусматривают возможность снижения температуры воды, подогретой в котлах, перед поступлением ее в тепловую сеть, что позволяет выдерживать температурный график работы сети независимо от температурного графика работы котлов. Этого достигают перепуском части воды из напорной линии сетевых насосов в магистраль горячей воды, выходящей из котлов.

Подпиточиую воду деаэрируют обычно в вакуумных деаэраторах. В сеть ее подают подпиточными насосами, которые включают во всасывающую линию сетевых насосов.

Общее понятие о паровом котле и его работе

Паровыми котлами называются устройства, предназначенные для выработки за счет сжигания топлива потребных количеств пара определенного качества для тех или иных производственно-технических или отопительных целей.

В любом производстве расход пара изменяется во времени в пределах от нуля до некоторого максимума и регулируется в зависимости от характера производства. В случае потребления пара для выработки механической или электрической энергии расход пара регулируется автоматически весьма точно, в соответствии с колебаниями нагрузки паровых двигателей.

Таким образом, именно потребитель пара, расходуя его на те или иные производственные нужды в необходимом для производства количестве, определяет условия расходования пара, а отсюда и условия выработки пара котлом. Одновременно с этим потребитель обычно предъявляет весьма жесткие требования в отношении неизменности качества производимого котлом пара (его давления и температуры).

Регулирование выработки пара по его расходу, зависящему только от характера потребления этого пара и не зависящему от персонала, обслуживающего котел, делает работу по обслуживанию котлов не простой.

В самом деле, котел должен давать пар определенного качества, т. е. каждый килограмм пара, получаемый в котле, должен содержать и выносить с собою из котла совершенно определенное количество тепла; если же в каждый момент времени из котла будут выводиться разные количества пара, то, очевидно, с ними будут отводиться также разные количества тепла. Для возмещения этих разных количеств тепла, выводимых из котла с паром, с целью непрерывного воспроизводства процесса получения пара определенного качества, необходимо внутрь котла вводить тоже разные, но соответствующие расходу пара, количества тепла из топочно-огневой системы котла.

Сущность работы по обслуживанию котла сводится к непрерывному поддержанию равновесия между отводом тепла из котла с паром и приходом тепла в котел из того источника теплоты, который используется для выработки пара. Чаще всего этим источником теплоты является сжигаемое под котлом топливо.

Наиболее прост котел цилиндрический, в свое время широко применявшийся в промышленности.

Он представляет собой цилиндрический сосуд с водой, снабженный сверху широким патрубком (сухопарником), из которого отбирается пар. Сбоку котла имеются лапы, которыми он опирается на кладку боковых стен. В пространстве между кладкой боковых стен под передней частью цилиндра располагается топка, состоящая из топочной и поддувальных камер. Эти камеры отделены одна от другой колосниковой решеткой, т. е. составленной из брусьев (колосников) решетчатой поверхностью, на которой производится сжигание топлива.

Отверстия в решетке предназначены для равномерного распределения воздуха, поступающего из поддувала, по слою топлива, лежащего на решетке. Для регулирования притока воздуха в поддувало, а оттуда в топку, служат поддувальные дверцы.

Топочная камера ограничена с боковых сторон кладкой, сверху -- поверхностью нагрева котла, а сзади -- порогом, через который горячие газы из топки переваливают в дымоходы, образуемые кладкой и поверхностью нагрева котла. По дымоходам газы движутся под действием тяги, создаваемой дымовой трубой.

Тяга регулируется опускной или поворотной заслонкой, причем усиление тяги влечет за собой более энергичное движение газов по дымоходам и более энергичный засос воздуха через поддувало в топку, вызывающий увеличение интенсивности процесса горения.

Во время работы котла в нем поддерживается определенный уровень воды, близкий к показанному пунктиром на схеме простейшего цилиндрического котла. Для непрерывного наблюдения за уровнем воды на фронте котла устанавливается водоуказательное стекло, выполняемое в виде сообщающейся с котлом трубки, присоединенной к котлу как в части, заполненной водой, так и а части, заполненной паром.

В передней части котла имеется приемный патрубок, предназначенный для ввода питательной воды, пополняющей убыль воды в котле. В верхней же части котла устанавливается патрубок, снабженный предохранительным клапаном, предупреждающим путем стравливания пара повышение давления в котле выше известного предела. В нижней части котла располагается спускной кран (на фигуре не показан), через который спускают воду из котла в случае ее загрязнения и остановки котла для ремонта, чистки и т. п.

Этот простейший котел в настоящее время практически не применяется.

Вода для паровых котлов.

Влияние качества воды на работу паровых котлов

В современных котельных установках основным источником воды для питания паровых котлов должен быть чистый от производственных загрязнений конденсат ранее полученного в котлах пара, который потребители пара возвращают обратно в котельную.

Возврат чистого конденсата никогда не может покрыть весь расход питательной воды, который должен строго соответствовать количеству получаемого в котлах пара. В зависимости от характера потребления пара, количество возвращаемого конденсата может составлять большую или меньшую часть расхода пара из котельной, никогда не равняясь этому расходу как из-за отказа от использования загрязненного конденсата, так вследствие различного рода неизбежных утечек воды и пара в схеме установки.

Источником недостающей части необходимого расхода питательной воды (источником восполнения потерь воды в схеме установки) является гак называемая техническая вода, обычно содержащая в себе растворенные газы, соли я даже механические примеси (муть, органические вещества и т. п.).

Наличие различных примесей к питательной воде (не свободен от них и конденсат) неблагоприятно сказывается в работе паровых котлов, Из числа неблагоприятных последствий, которые вызываются наличием примесей к питательной воде, основными являются накипеобразование, коррозия котельного металла и загрязнение получаемого в котле пара.

Накипь представляет собой прикипающий к стенкам котла осадок солей и других примесей, выпадающих, из раствора при кипении воды в котле.

В прошлое время в котлах простейших конструкций, питавшихся ч основном технической водой, предусматривались специальные приспособления (грязевики, отстойники) для осаждения механических примесей к воде. Накипь при этом все же отлагалась на поверхностях нагрева и периодически удалялась при остановках и чистках котла. В некоторых небольших котельных этот порядок сохраняется и сейчас.

Однако подобное решение вопроса об использовании технической воды для питания котлов нельзя считать в какой бы то ни было мере удовлетворительным. Накипь, отлагающаяся на стенках, обогреваемых дымовыми тазами, не только препятствует теплопередаче, но, как будет показано в дальнейшем, вызывает появление опасности пережога металла стенок. Помимо этого, при высоких температурах (в котлах высокого и среднего давления) соли, содержащиеся в воде, и газы могут быстро разъедать металл и портить котел. Эти обстоятельства заставляют во всех современных установках осуществлять очистку или, как ее иначе называют, предварительную подготовку воды для питания котлов.

Характер накипи, образующейся в котлах, весьма различен и зависит б основном от качества воды, идущей для питания.

В зависимости от содержания в воде, а отсюда и в накипи тех или иных солей, накипь относят к одной из следующих трех групп:

]. Карбонатные накипи -- наиболее пористые, вызывающие наиболее резкое ухудшение передачи тепла. В результате пористости и рыхлости структуры эти накипи легко отделяются от стенок котла при его очистке.

Сульфатные накипи ----- более плотные, прочно пристают к стенкам котла. Трудно удаляются, но сравнительно хороню проводят тепло, в результате чего слабее влияют на теплопередачу.

Силикатные накипи, содержащие кремний в виде Si02 и его соединений, прочны, плотны, обладают очень малой теплопроводностью и легко вызывают перегревы металла котельных стенок.

Появление накипи любого типа на поверхности нагрева котла всегда нежелательно, так как по мере отложения накипи все более ухудшаются хсловия передачи тепла от металлических стенок котла к кипящей в нем воде и возникает опасность нарушения прочности котла вследствие перегрева его стенок.

ТОПЛИВО

Общие вопросы топливоиспользовання

Топливом для паровых котлов может служить любой материал, который целесообразно сжигать и использовать для получения тепла в большом количестве.

Кроме критерия целесообразности использования, топливо должно удовлетворять другому требованию: оно должно при сгорании давать возможно безвредные и легко удаляемые продукты горения.

Все виды ныне потребляемого топлива более или менее удовлетворяют этому второму требованию, так как в основной своей части представляют собой продукты органического растительного происхождения, при полном сгорании которых образуется углекислота (газ) и пары воды, достаточно безвредные и легко удаляемые в горячем виде действием тяги через дымовые трубы. Черная или серая окраска дыма, наблюдающегося часто над дымовыми трубами, является следствием неполноты горения топлива, причем некоторые продукты неполного сгорания небезвредны. Причинами неполноты сгорания могут быть конструктивные недостатки топочного устройства или же неумелое обращение с топливом при его сжигании.

Вредные газы встречаются и среди продуктов полного горения, но обычно в весьма небольшом количестве. Эти вредные продукты полного горения получаются при использовании топлив, содержащих серу (в небольших количествах встречающуюся в каменных и бурых углях).

В условиях капиталистической экономики собственники котельных установок используют из числа доступных им видов топлива те виды, которые им обходятся дешевле, не обращая внимания на возникающие при этом нарушения целесообразности использования природных ресурсов страны, на появление крайней неравномерности экономического развития отдельных ее районов и, наконец, на то, что при таком подходе топливный рынок под влиянием политики различных государств попадает в кабальную зависимость от поставщиков топлива.

Эти руководящие принципы были установлены при составлении, по указанию и под руководством В. И. Ленина, исторического плана ГОЭЛРО; они полностью учитывались при выполнении этого плана и последовавших затем планов сталинских пятилеток и были вновь очень четко подтверждены в постановлениях XVIII съезда ВКП(б).

В основном эти принципы сводятся к следующему.

В качестве топлива для энергетических установок должны использоваться только такие его сорта, которые не допускают иного целесообразного использования, кроме непосредственного сжигания.

Таким образом, обеспечивается наиболее разумное использование природных топливных ресурсов, так как при этом не подвергаются быстрому истощению запасы топлив, допускающих прямое технологическое применение (коксующиеся угли) или являющихся ценным сырьем для переработки в иные продукты,, или необходимых для специальных областей применения (например, для различных видов транспорта) и, наконец, обеспечивается использование отходов топливодобывающей и топливоперерабатывающей промышленности.

Каждый промышленный район должен базироваться на свои, местные виды топлива. Таким образом, существенно уменьшается загрузка транспорта перевозками топлива, обеспечивается равномерность освоения, природных ресурсов всей страны и комплексный характер развития отдельных ее районов.

Сопоставления элементарного состава и теплоценности горючей массы основных видов топлива

Современные котлы малой мощности

Прогрессивное развитие конструкций паровых котлов, опирающееся в нашей стране на всесторонний научный анализ рабочих процессов в котельных агрегатах, строгую методику их расчетов и широко проводимые экспериментальные работы, находит свое отражение не только в создании весьма совершенных конструкций мощных котельных агрегатов, предназначаемых для работы на электрических станциях, но также и в разработке конструкций котлов малой мощности, необходимых для различных нужд промышленности.

К этой категории котлов принято в настоящее время относить котлы с паропроизводительностью до 10 т/час.

Особенности условий работы котлов малой мощности делают невозможным непосредственное применение к ним без соответствующих изменений целого ряда конструктивных решений, вполне целесообразных для крупных котельных агрегатов.

Правильный учет этих особенностей и определяет значительное своеобразие конструкций котлов малой мощности.

Котлы малой мощности предназначаются для работы при невысоком давлении пара, не выше 13 кг/см2, в соответствии с потребностями различных технологических процессов, на нужды которых обычно этот пар используется.

При таком давлении в котле требования к качеству питательной и котловой воды относительно невысоки, что делает вполне возможным поддержание требуемых норм качества воды путем применения одной лишь внутрикотловой ее обработки. Использование громоздких устройств предварительной водоподготовки, требующих дополнительных затрат на их сооружение и эксплуатацию и всегда нежелательных в мелких котельных, при этом оказывается нецелесообразным.

Однако для возможности применения внутрикотловой обработки воды конструкция котла должна быть подчинена вполне определенным требованиям: в котле должно быть предусмотрено сооружение какого-либо шламоотстойника и должна быть исключена возможность осаждения выделяющегося шлама в трубах поверхности нагрева. Удовлетворить этим требованиям при одновременном стремлении разместить достаточную поверхность нагрева в ограниченных габаритах проще всего путем сооружения малых котлов в виде котлов двухбарабанных, при вертикальном расположении труб поверхности нагрева, соединяющих верхний и нижний ба рабаны. Применение второго (нижнего) барабана решает в этом случае задачу создания шламоотстойника в конструкции котла.

Применение двух барабанов в конструкции водотрубных котлов малой мощности, необходимое по условиям возможности использования внутрикотловой обработки воды, вызывает одновременно с этим увеличение относительного водяного объема котла и, как следствие этого, повышение его аккумуляционной способности.

Для котлов малой мощности это является весьма желательным, поскольку такие котлы часто работают в условиях сильно колеблющегося расхода пара. Увеличение аккумуляционной способности котла в этом случае, как известно, значительно облегчает задачу поддержания заданных параметров пара.

Применение пылесожигания в мелких котельных установках оказывается нецелесообразным из-за больших капитальных затрат на устройство систем пылеприготовления и по соображениям о всемерном упрощении остановки.

Поэтому котлы малой мощности должны снабжаться слоевыми топками--ручными или полумеханическими. Задача создания рациональных конструкций механизированных топочных устройств для котлов малой мощности в настоящее время еще полностью не решена.

При использовании ручных топок, что вызывает соответствующее ограничение глубины топочной камеры, количество продуктов горения, образующихся в топке в расчете на единицу ширины ее фронта, оказывается небольшим. Вместе с тем для повышения интенсивности работы поверхностей нагрева необходимо обеспечить движение газов по газоходам с достаточно большой скоростью.

Этим определяется необходимость искусственных ограничений ширины газоходов в котлах малой мощности, что может быть легко обеспечено путем выпуска газов из топки лишь по части ширины ее фронта.

Выходное окно топки при этом следует устраивать вплотную к одной i3 ее боковых стен и с высотой, почти равной высоте пучка труб конвективной поверхности нагрева. Путем устройства вертикальных перегородок в пределах трубного пучка может быть обеспечено движение газов по газоходам с достаточно большой скоростью, в поперечном направлении относительно труб поверхности нагрева и без поворотов в вертикальной плоскости. Такой характер движения газового потока благоприятствует повышению интенсивности работы конвективной поверхности нагрева и исключает возможность появления значительных отложений летучей золы в газоходах.

Стремление уменьшить дополнительные капитальные затраты, не оправдывающиеся при малой мощности установки, а также стремление уменьшить габариты этой установки и упростить ее обслуживание вызывают во многих случаях отказ от устройства при котлах малой мощности водяных экономайзеров и воздухоподогревателей.

При этом оказывается необходимым иметь в таких котлах значительно развитую конвективную поверхность нагрева собственно котла с тем, чтобы обеспечить снижение температуры уходящих газов и соответствующей потери тепла до приемлемых пределов.

Предел этот устанавливается по соображениям о возможности работы котла на естественной тяге (с помощью дымовой трубы). Поскольку с уменьшением температуры уходящих газов интенсивность естественной тяги падает, то снижение этой температуры в таких котлах ниже 300° С обычно оказывается нецелесообразным.

В тех случаях, когда использование вспомогательных поверхностей нагрева при котлах малой мощности оказывается все же желательным, целесообразно, прежде всего, использовать установку воздухоподогревателей, поскольку применение горячего дутья облегчает сжигание в топках таких котлов низкосортных видов топлива. При этом температура уходящих газов может быть снижена до 180-200° С.

Наличие сильно развитой конвективной поверхности нагрева не исключает целесообразности достаточно полного экранирования топок котлов малой мощности даже при отсутствии горячего дутья.

Указанное обстоятельство, как бы странным это ни казалось, связано с низким качеством воды в таких котлах.

При отсутствии экранирования тепловая нагрузка первого ряда труб конвективного пучка будет значительно большей, чем в случае экранированной топки.

Большая тепловая нагрузка этих труб создает опасность их пережога, если в них появятся заметные отложения накипи, возможные при низком качестве котловой воды. Применение достаточно полного экранирования существенно понижает температуру газов на выходе из топки и устраняет эту опасность. Удельный тепловой поток, падающий на трубы самих экранов при большой их поверхности, будет относительно невелик, а значит, л надежность работы этих труб -- достаточна.

При этом необходимо только предусматривать такую схему питания экранов, которая исключила бы возможность засорения их шламом.

Значительный ряд конструкций паровых котлов, рассмотренных ранее в главах X и XI, по диапазону возможных мощностей, параметрам пара, достаточно большой аккумуляционной способности и наличию возможности применения внутри котловой обработки воды, казалось бы, может быть использован в качестве котлов малой мощности.

Котлы типа ДКВ выпускаются в настоящее время грех размеров с производительностью 2, 4 и 6,5 т. пара в час. при давлении до 13 кг/см2.

Конструкция котлов типа ДКВ создана на основе конструкции транспортабельного котла ЦКТИ, который был построен Таганрогским котельным заводом еще в 1941 г. (автор проекта Н. С. Рассудов).

Характерной особенностью транспортабельного котла ЦКТИ были его весьма ограниченные габариты и применение облегченной обмуровки, чем обеспечивалась возможность его перевозки с завода по железной дороге к месту установки в полностью собранном виде, включая обмуровку, изоляцию и обшивку.

Используемая литература

котельная тепловой паровой

1. Р.Г. Зах - Котельные установки

2. В.Н. Шретер- Паровые котлы

Размещено на Allbest.ru