Технологические схемы и конструкции паровых котлов: устройство, принцип работы, схема и эксплуатация

Содержание

устройство и классификация — ICI Caldaie Россия

Несмотря на стремительное развитие технологий, в производственных процессах целого ряда отраслей водяной пар не может быть эффективно заменен никаким другим теплоносителем. Поэтому каждый раз при проектировании и закладке новых производств инженерам придется решать задачу подбора подходящего котельного оборудования. В этом обзоре мы хотели бы разобрать основные классификации паровых котлов и соотнести их с моделями, представленными в продуктовом портфеле ICI Caldaie, чтобы обеспечить информацией специалистов, занятых выбором.

Устройство парового котла: как менялась конструкция

Принцип работы парового котла остается неизменным с момента его изобретения: тот или иной источник тепла нагревает воду, заключенную в большом или малом металлическом сосуде до температуры кипения и испарения. Скапливаясь в верхней части сосуда продукты испарения достигают необходимых величин давления и температуры, после чего направляются через паропровод потребителям или в пароперегреватель для достижения более высоких рабочих параметров. Эффективность процесса выработки пара определяется наиболее полным использованием теплоты, выделяемой источником. Развитие инженерной мысли в этом направлении можно отследить по тому, как менялась конструкция парового котла.

Схема первого парового котла с внешней топкой

цилиндрический котел с внешней топкой

Первые парогенераторы напоминали котлы для варки пищи. Дровяная или угольная топка располагалась снаружи, нагревая бак с водой снизу. При такой схеме значительная часть тепла расходовалась на обогрев окружающей среды, что и обуславливало крайне низкий КПД первых паровых котлов.

Схема первого парового котла с внутренней топкой

паровой котел с жаровыми трубами

Разумным решением стало размещение топки внутри водяного объема котла. Вкупе с теплоизоляцией внешней обшивки бака это значимо повысило КПД, позволив расходовать тепло преимущественно на нагрев воды.

Схема первого жаротрубно-дымогарного котла

жаротрубно-дымогарный котел

Поскольку высокой температурой обладало не только открытое пламя в топке, но и выделяющиеся при сгорании дымовые газы, следующей задачей усовершенствования конструкции парового котла стало удержание тепла уходящих газов внутри водяного объема. Задача была решена размещением в нем дымогарных труб малого диаметра. Перед удалением через дымоход газы проходили по этим трубам, ускоряя нагрев и испарение воды.

В принципиально ином направлении развивалась конструкция паровых водотрубных котлов, чаще всего используемых в качестве силовых установок в электроэнергетике, на железнодорожном и водном транспорте. В случае водотрубного котла не источники тепла – топка и газоходы – размещались внутри водяного объема, а наоборот: водяной объем, распределенный по трубам малого диаметра, размещался в газоходах, по которым движутся продукты сгорания.

Такая конструкция с высокой эффективностью позволяет вырабатывать пар критического давления, избыточного для технологических процессов большинства отраслей. Принципиальные различия в конструкции водотрубных и жаротрубных котлов легли в основу большинства классификаций котельного оборудования.

Классификации паровых котлов

Классификация по назначению

Данная классификация соотносит те или иные типы паровых котлов не с конкретными отраслями, а скорее с укрупненными сферами применения. В соответствии с ней, паровые котлы делятся на энергетические, промышленные (технологические) и отопительные (энерготехнологические).

Энергетические котлы используются на электростанциях для передачи вращения турбинам, генерирующим электричество. Вырабатываемый данным оборудованием пар характеризуется высоким и сверхвысоким давлением.

Промышленные или технологические паровые котлы вы­ра­ба­ты­ва­ют на­сы­щен­ный пар для технологических нужд. Давление получаемого пара редко превышает 3 МПа (30 бар). В общей классификации котлов по давлению данный класс оборудования относится к котлам низкого и сверхнизкого давления. Если же рассматривать технологические паровые котлы как отдельный сегмент, то разделение оборудования на котлы низкого и высокого давления привязано к нормативам Ростехнадзора, устанавливающим поднадзорность сосудов, работающих под давлением. Подробнее об этом – в статье «Производственные котлы высокого и низкого давления».

Отопительные или энерготехнологические котлы находятся на стыке промышленных и энергетических. В России их широкое применение было обусловлено повсеместным строительством моногородов и жилых районов при промышленных предприятиях. Энерготехнологические паровые котлы вырабатывали пар одновременно для производственных нужд и для отопления коммунального сектора. В настоящее время в соответствии с программами повышения энергоэффективности и реконструкции производств крупнотоннажные паровые котлы заменяются котлами меньшей паропроизводительности, а для теплоснабжения жилых районов строятся более экономичные водогрейные котельные.

Компетенция ICI Caldaie – производство экономичных производственных паровых котлов жаротрубного типа с проходной и реверсивной топкой, отвечающих высоким стандартам эксплуатационной и экологической безопасности.

Классификация паровых котлов по давлению

Сквозная классификация по давлению, объединяющая все виды паровых котлов выглядит следующим образом. Область высокого давления (энергетики) включает котлы высокого, критического и сверхкритического давления. Диапазон: от 3,9 МПа до 22,5 МПа (39-225 бар). Область низкого давления (промышленность) включает котлы серхнизкого (до 0,1 МПа), низкого (0,1-1 МПа) и среднего (1-39 МПа) давления. Котлы сверхнизкого давления не подлежат регистрации в территориальных органах Ростехнадзора.

В модельном ряду ICI Caldaie область сверхнизкого давления представлена сериями:

Область среднего и высокого давления (если рассматривать промышленные котлы как самостоятельный сегмент) представлена сериями:

Классификация паровых котлов по производительности

Рассматривая деление паровых котлов по производительности, нужно снова разграничить сферы энергетики и промышленности. Так, принятая в российской технической литературе классификация относит паровые котлы для технологических нужд с паропроизводительностью до 25 т/ч к категории малой производительности. Выработка пара котлами средней производительности находится в диапазоне от 35 до 160 т/ч. Это область водотрубных энерготехнологических котлов. Паровые котлы большой производительности – это оборудование с выработкой от 160 до 250 тонн пара в час. Подобная паропроизводительность востребована исключительно в энергетике.

В сегменте производственных паровых котлов классификация несколько иная. К категории малой производительности относятся паровые котлы и прямоточные генераторы с выработкой пара на уровне от 100 до 500 кг/ч; к средней категории – котлы с выработкой от 500 до 5000 кг/ч, к паровым котлам большой производительности относятся модели с выработкой от 10 т/ч.

ICI Caldaie предлагает решения во всех трех категориях:

Паровые генераторы малой производительности

Паровые котлы средней производительности

Котлы большой производительности

Классификация паровых котлов по видам топлива

Последний вид классификации — это деление котлов по видам сжигаемого топлива. До середины 20-го века паровые котлы были преимущественно твердотопливными и работали на угле, торфе или дровах. В 50-х гг. стали серийно выпускаться жидкотопливные и газовые горелки. Это позволило пересмотреть конструкцию котлов в направлении уменьшения водяного объема и габаритных размеров. Еще одним следствием использования горелок стала автоматизация работы котлов.

В настоящее время основную часть парка современных производственных генераторов пара составляют газовые и дизельные паровые котлы. Твердотопливные модели используются значительно реже, преимущественно в местностях, не имеющих доступа к магистральным газопроводам.

Паровое оборудование ICI имеет универсальную топку камерного типа, совместимую как с газовыми горелками, так и с горелками на дизеле или мазуте.

Классификация котлов по типу

Как было упомянуто в самом начале, совершенствование конструкции парогенераторов привело к появлению двух типов оборудования: жаротрубных и водотрубных котлов. Сравнительно небольшой объем паропотребления на малых и средних производствах не позволяет эффективно использовать водотрубные котлы, обладающие избыточными параметры по давлению и производительности. Поэтому основным типом паровых котлов для производственного применения становятся жаротрубные котлы. Все котельное оборудование, выпускаемое под маркой ICI Caldaie относится к жаротрубному типу.

Для полноты обзора стоит упомянуть о растущем предложении прямоточных парогенераторов, выпускаемых в качестве альтернативы паровым котлам с водяным объемом. Принцип их работы подразумевает непрерывное испарение воды, подаваемой на конвективные поверхности в виде труб или пластин. Прямоточные парогенераторы некоторых производителей могут рассматриваться в качестве альтернативы жаротрубным котлами в широком диапазоне производительности в процессах, не требующих особой точности поддержания поддержания рабочих параметров – температуры, давления и степени сухости пара.

Классификация паровых котлов по числу оборотов дымовых газов

У жаротрубных котлов имеются свои внутренние классификации. Одна из них – деление моделей на двух- и трехходовые по количеству прохождений дымовых газов через дымогарные трубы или поворотные камеры. Двухходовые паровые котлы имеют реверсивную топку и одну группу дымогарных труб, после прохождения которой газы удаляются через дымоход. Трехходовые котлы оснащаются проходной топкой и двумя группами дымогарных труб, заставляя продукты сгорания совершать дополнительный проход перед тем как покинуть контур котла. Более подробно их различия и технические особенности рассматриваются в отдельном материале – «Двухходовые и трехходовые паровые котлы».

В каталоге ICI Caldae представлены оба вида оборудования:

Двухходовые паровые котлы

Трехходовые паровые котлы

Классификация по компоновке дымогарных труб

Еще одна классификация, характерная исключительно для жаротрубно-дымогарных котлов – по схемам компоновки. Котлы различных производителей могут иметь отличающиеся схемы расположения жаровой трубы и дымогарных каналов друг относительно друга. Встречаются котлы с симметричной и ассиметричной компоновкой.

/фото примеров/

ICI Caldaie выпускает котлы с симметричной компоновкой.

Классификация паровых котлов по типу газовоздушного тракта

Еще один момент – тип газовоздушного тракта. По этому признаку котлы делятся на:

  • котлы с естественной тягой (движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе)
  • котлы с наддувом (сопротивление газовоздушного тракта преодолевается работой дутьевых вентиляторов, установленных на горелках)
  • котлы с уравновешенной тягой (когда давление в топке и начале горизонтального газохода (перед поверхностью нагрева) поддерживается близким к атмосферному совместной работой дутьевых вентиляторов и дымососов)

Котлы ICI как и большая часть котлов европейского производства относятся к котлам с наддувом.

Заключение

Мы рассмотрели наиболее распространенные классификации паровых котлов в разрезе технической компетенции компании ICI Caldaie.

Для проектов вновь возводимых и реконструируемых паровых котельных могут быть предложены экономичные двух- и трехходовые паровые котлы, вырабатывающие пар давлением от 0,7 до 25 бар. Диапазон прроизводительности от 50 кг до 32 т/ч. В зависимости от типа горелки котлы могут работать как на магистральном метане, сжиженных углеводородных газах, а также легком и тяжелом жидком топливе с соответствующей системой предварительной очистки.

По вашему запросу инженеры компании подготовят технико-коммерческое предложение с рекомендацией модели парового котла, наиболее полно отвечающего вашим технологическим задачам.

СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.: Принцип действия паровых котлов.
Паровой котел — это агрегат, предназначенный для непрерывного производства пара с определенными параметрами в результате превращения любого вида энергии в тепловую. Наиболее распространенным источником тепловой энергии, используемым на судах, является твердое и жидкое топливо. В последние годы все шире используется тепло газов, отходящих от двигателей внутреннего сгорания (в утилизационных котлах) и имеющих температуру 300—450 С. Иногда для производства пара используют электроэнергию (в электрокотлах) и атомную энергию (в судовых реакторах).
В большинстве паровых котлов пар образуется в результате передачи тепла, выделяющегося при сгорании топлива в топке, рабочему веществу — воде.
В паровом котле происходят следующие процессы, в результате которых осуществляется непрерывное производство водяного пара: топочный — горение топлива в топке котла; аэродинамический— подача в топку воздуха и удаление из газоходов продуктов горения топлива; теплопередача — передача тепла от газов к воде через поверхность нагрева; гидродинамический— движение (циркуляция) воды и пара внутри котла, вдоль его поверхности нагрева.
Эти процессы тесно связаны между собой и сопровождаются такими побочными явлениями, как коррозия металла, образование отложений, нарушение прочности элементов котла и другими, что отражается на безаварийной и экономичной работе паровых котлов.
Паровые котлы, установленные на судах, разделяются на огнетрубные, водотрубные и комбинированные. В огнетрубных котлах горячие дымовые газы проходят внутри дымогарных труб, снаружи омываемых водой. В водотрубных котлах по водогрейным трубам движется вода и пар, а снаружи они омываются горячими газами. В комбинированных котлах сочетаются элементы конструкции огнетрубного и водотрубного котлов — в одной части поверхности нагрева газы движутся внутри труб, а снаружи их омывает вода, в другой части по трубам циркулирует вода, а газы омывают их снаружи.
Современный котел состоит из следующих основных узлов: корпуса с развитой поверхностью нагрева; каркаса и фундамента; обмуровки; изоляции и обшивки; внутрибарабанного устройства; водяного экономайзера; пароперегревателя и пароохладителя; топки с топочным устройством; воздухоподогревателя с воздухопроводами; дымоходов с дымовой трубой; арматуры и контрольно-измерительных приборов.
В состав судовой котельной установки обычно входят несколько паровых котлов. Обеспечение их нормальной работы осуществляется при помощи следующих систем: питания, топливоподачи, воздухоподачи и удаления газов, продувки, водообработки, сажеобдувки, контроля, регулирования и управления. Работа каждой системы обеспечивается различными механизмами и устройствами, которые выполняют определенные функции.

На рисунке выше дана простейшая схема парового водотрубного котла, работающего на жидком топливе, с воздухоподогревателем, экономайзером и пароперегревателем. Котел состоит из водяного 2 и пароводяного 14 барабанов, соединенных между собой водогрейными трубами 3.
Топка котла предназначена для сжигания топлива Т в потоке воздуха В. Она состоит из топочного пространства (топочной камеры) / и топочного устройства 15. Тепло газов передается воде в топке и газоходах 5, которые предназначены также для направления потока газов в дымоход, расположенный за хвостовой поверхностью нагрева и заканчивающийся дымовой трубой, через которую газы Г отводятся в атмосферу. Хвостовые поверхности нагрева в виде экономайзера и воздухоподогревателя являются важными элементами современных судовых паровых котлов, позволяющими обеспечить высокий КПД котла за счет более полного использования тепла отходящих газов, а следовательно, снижения их температуры. При установке экономайзера или воздухоподогревателя температура отходящих газов доводится до 10—160 С, а в отдельных случаях до 125—130 С, поэтому поверхности нагрева экономайзера и воздухоподогревателя работают в условиях относительно низких температур дымовых газов.
Для подогрева воздуха В, расходуемого на горение топлива,служит воздухоподогреватель 7. Подогретый воздух подается по воздухопроводу 4 к топочному устройству 15. Во время работы котла пар непрерывно отводится через главный стопорный клапан 10. Для поддержания внутри котла определенного (рабочего) уровня воды последняя постоянно подается через питательный клапан 12. Падение уровня воды ниже допустимого может привести к перегреву стенок котла, не омываемых водой, и их разрыву. Уровень воды контролируется по водоуказательным приборам 13, установленным на передней части парового котла.
В паровом котле имеются два отдельных тракта — пароводяной и воздушногазовый. Поверхность воды, разделяющая паровое и водяное пространства в котле, называется зеркалом испарения.
В процессе эксплуатации может произойти повышение давления в котле сверх расчетного (допустимого). Для предотвращения аварии, которая может в этом случае произойти, на паровом котле устанавливается предохранительный клапан 11. Контроль за давлением пара в котле осуществляется по манометру 9.
Перечисленные выше элементы котла являются минимально необходимыми для обеспечения длительного производства пара.
Для повышения экономичности работы паросиловой установки используют перегретый пар, для получения которого служит пароперегреватель 6, расположенный в газоходе котла. С этой целью питательную воду, поступающую в котел, предварительно подогревают в экономайзере 5, для чего используют тепло дымовых газов. Экономайзер также устанавливается в газоходе котла. Питательная вода может предварительно подогреваться в водоподогревателях, в которых используется тепло отработавшего пара от судовых вспомогательных механизмов. Подогретая вода из водоподогревателя по трубопроводам направляется в экономайзер, где происходит дальнейший ее подогрев. Из экономайзера нагретая вода поступает в котел. Паровой котел устанавливается на фундаменте 16.
Принципиальная Схема Водогрейной Котельной — tokzamer.ru

Конечно, существуют тепловые схемы, в которых не происходит такое безобразие см. Воздух, необходимый для горения топлива на полотне цепной решетки, засасывается дутьевым вентилятором через возду-хозаборную шахту и подается через воздухоподогреватель 9 под слой топлива через специальные колосники.


Воздух, поступивший в топку вместе с топливом, называется первичным. После расширения в частях среднегодавления турбины , т.

Вода, удаляемая из котла с непрерывной продувкой, направляется в расширитель сепаратор и в дальнейшем используется в технологической схеме котельной установки для подогрева сырой или химически очищенной воды.
Автоматизация котельной с паровым котлом на газе

Одновременно для паро- и ТС применяются котлы с давлением пара 1,4 МПа.

При этой величине от 0,6 до 1,2 включительно — по двухступенчатой смешанной схеме, более 1, 2 — по параллельной схеме. Из деаэратора питательной воды питательным насосом вода поступает в паровые котлы и на впрыск в РОУ.

По надежности отпуска тепла потребителям котельные относятся: — к первой категории — котельные, являющиеся единственным источником тепла системы теплоснабжения и обеспечивающие потребителей первой категории, не имеющих индивидуальных резервных источников тепла; — ко второй категории — остальные котельные. У сдвоенного для ремонта одного из насосов необходимо останавливать оба электродвигателя и разбирать всё на месте.

В котельных с водогрейными котлами часто устанавливаются вакуумные деаэраторы.

По этой причине может быть разработана схема автоматизации котельной с выбором одного из популярных режимов.

Котельные установки

Подробнее о принципиальной схеме котельной

При выполнении рабочих монтажных схем котельных применяют общестанционную или агрегатную схему компоновки оборудования. На рис.


Так наверное, лучше сделать в котельной один щит со свободно программируемым контроллером, который и запрограммировать на выполнение всех требующихся действий.

Водогрейные котельные оборудуются стальными или чугунными водогрейными котлами, вырабатывающими горячую воду, и предназначены для обеспечения в основном жилищно-коммунальных тепловых нагрузок: отопления, вентиляции и горячего ВС. Часть воздуха подводится к месту поступления топлива в топку.

Далее продувочная вода сбрасывается в канализацию или поступает в бак подпиточной воды.

По графику видно, что при увеличении тепловой нагрузки то есть при открывании ДПЗ водоподогревателя монотонно растёт Kv.

Надежность и экономичность водогрейных котлов зависит от постоянства расхода воды через них, который не должен снижаться относительно установленного заводом-изготовителем. Важнейшими из них при компоновке по агрегатной схеме являются облегчение учета и регулирования расхода и параметров теплоносителя от каждого агрегата, уменьшения протяженности в пределах котельной сетевых трубопроводов большого диаметра и упрощения ввода в эксплуатацию каждого агрегата.

При выборе типа горелки желательно учитывать следующее: К опасным производственным объектам не относятся сети газораспределения и сети газопотребления, работающие под давлением природного газа или сжиженного углеводородного газа до 0, МПа включительно. Однако часть золы в виде жидких и тестообразных шлаков вместе с несгорев-шими частицами топлива топочные газы захватывают и выносят из топочной камеры.
Схемы котельных с теплоаккумулятором

Смотрите также: Энергетическое обследование объектов

Схемы котельных установок

Пароводяная смесь, удаляемая из деаэраторной головки, проходит через теплообменник — охладитель выпара.

В котельных с водогрейными котлами часто устанавливаются вакуумные деаэраторы. Составить схему отпуска тепла. Из деаэратора питательной воды питательным насосом вода поступает в паровые котлы и на впрыск в РОУ.


Если на внутренних стенках экранных труб образуется накипь, то это затрудняет передачу теплоты от раскаленных продуктов сгорания к воде или пару и может привести к перегреву металла и разрыву труб под действием внутреннего давления. Так как расходы воды при открытой системе неравномерны по времени, то для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение и уменьшения расчетной производительности котлоагрегатов и оборудования водоподготовки предусматривают установку баков-аккумуляторов деаэрированной горячей воды. Рециркуляция необходима для подогрева воды на входе в стальные котлы до темп-р выше темп-р точки росы, значения которых зависят от вида топлива, а также для поддержания постоянного расхода воды через котлы.

При периодических продувках воду, содержащую значительное количество шлама, направляют в расширитель периодических продувок барботер , откуда образовавшийся пар отводится в атмосферу, а остаток воды со шламом сливается в канализацию. При расчете тепловой схемы водогрейной котельной, когда не происходит фазовых превращений нагреваемой и охлаждаемой сред воды , уравнение теплового баланса в общем виде можно записать следующим образом , 3. Такие условия иногда диктуют необходимость использования в тепловых схемах котельных увеличенного количества насосов — сетевых зимних и летних , перекачивающих, рециркуляционных и подпиточных также зимних и летних.

Альтернативные возобновляемые источники, например, солнце, ветер, вода, дождевая вода и биомассы составляют лишь небольшую долю в общем объеме произ-ва энергопотребления, несмотря на то, что она стремительно увеличивается. Это минимизирует мех. Если давление воды снизить до 0,03 МПа, то при этом давлении воды будет кипеть при температуре 68,7 0С. В них пар отдает тепло питательной воде, конденсируется и конденсат вливается в общий поток питательной воды.

Общие положения по проектированию


Частицы золы из золоуловителя и шлак из бункера системой шлакозолоудаления выносятся из котельной. Автоматизация работы котельного оборудования Глупо было бы не воспользоваться возможностями, которые облегчают эксплуатацию отопительных систем.

Тепловые схемы, в которых расход воды через котёл изменяется. Далее нагретая сетевая вода поступает по трубопроводам к потребителю. В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла котлов и оборудования, включающего следующие устройства.

Если пароводогрейная котельная обслуживает открытые водяные сети, тепловой схемой предусматривается установка двух деаэраторов — для питательной и подпиточной воды. Установленный на обратной линии сетевой циркуляционный насос обеспечивает поступление питательной воды в котел и далее в систему теплоснабжения. Дата добавления: ; просмотров: ;. Принципиальная схема котельной с паровыми котлами, отпускающими пар и горячую воду 1 — котлы; 2 — РОУ, 3 — регулирующий клапан, 4 — пароводяной теплообменник, 5 — конденсатоотводчик, 6 — сетевой насос, 7 — фильтр, 8 — регулятор подпитки, 9 — деаэратор, 10 — питательный насос, 11 — аппараты химводоочистки, 12 — подпиточный насос Пароводогрейные котельные, называемые также смешанными, оборудуются указанными выше типами паровых и водогрейных котлов или комбинированными пароводогрейными котлами например, типа KTK и предназначаются для выработки пара на технологические нужды и горячей воды для обеспечения нагрузок отопления, вентиляции и горячего ВС.
Странная схема котельной

3.2.1. Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами и основы их расчета

Чтобы сократить расход питательной воды при непрерывной продувке, применяют двухступенчатое испарение.

Вода из обратной линии тепловых сетей поступает к сетевым насосам.

Для выравнивания режима приготовления горячей воды, а также для ограничения и выравнивания давления в системах горячего и холодного водоснабжения в отопительных котельных предусматривают установку баков-аккумуляторов. К ним же подпиточ-ными насосами из бака подводится вода, компенсирующая потери в сетях.

Задний топочный экран в верхней части топки разрежен и образует так называемый фестон. В данном случае величины пропускной способности соотносятся как 0,5 : 0,7 : 1 : 2. Как запорную арматуру их применяют при диаметрах прохода до мм.

Вместо показанной на схеме дроссельной диафрагмы желательно сделать переход трубопровода на меньший диаметр. Водяные тепловые сети бывают двух типов: закрытые и открытые.

Тепловые схемы могут быть принципиальные, развернутые и рабочие или монтажные. В зависимости от вида теплоносителя котельные подразделяются на водогрейные, паровые и пароводогрейные. Экранные трубы топки находятся в зоне высоких температур, поэтому необходимо интенсивно отводить теплоту с помощью циркулирующей в этих трубах воды. Качество подготовки воды для подпитки открытой системы теплоснабжения должно быть значительно выше качества воды для подпитки закрытой системы, так как к воде горячего водоснабжения предъявляются такие же требования, как к питьевой водопроводной воде. Установленный на обратной линии сетевой циркуляционный насос обеспечивает поступление питательной воды в котел и далее в систему теплоснабжения.

Схемы котельных установок

Схема пароводогрейной котельной состоит из двух контуров: 1 для выработки пара и 2 для выработки горячей воды. Строительство котельных с паровыми и водогрейными котлами экономически целесообразно только при общей теплопроизводительности котельной более 50 МВт. Можно значительно повысить живучесть котельной, если разделить управление. Однако часть золы в виде жидких и тестообразных шлаков вместе с несгорев-шими частицами топлива топочные газы захватывают и выносят из топочной камеры. Количество подмешиваемой воды регулируется клапаном 5 в зависимости от величины тепловой нагрузки.

Тепловые схемы водогрейных отопительных котельных можно разделить по технологии на два вида и несколько подвидов. Для приготовления питательной воды котлов и подпиточной воды тепловой сети предусмотрен один деаэратор. Вакуум в деаэраторе поддерживается за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси с помощью водоструйного эжектора. Предварительная обработка воды называется водоподготовкой, а обработанная вода, пригодная для питания котлов, — питательной. ПИД-регулятор путём плавного изменения температуры греющей воды поддерживает постоянной температуру воды на выходах скоростных водоподогревателей.
✅ Котельная в частном доме на 180 кв.м. И теплый водяной пол.

Классификация и типы паровых котлов. Принципы компоновки поверхностей парового котла — Студопедия

Энергетические котлы предназначаются для преобразования химической энергии топлива в физическую теплоту высокотемпературных газов для последующей передачи теплоты этих газов через по­верхности нагрева нагреваемой среде (воде, пару) и последующему преобразованию ее в электрическую в турбине.

Промышленные котлы служат для получения продуктов сгорания не только с высокой температурой, но и с повышенным дав­лением. Эти продукты сгорания используются непосред­ственно для силовых целей в газовых турбинах, соплах реактивных двигателей и т. п.

Котлы-утилизаторы — паровые котлы, не имеющие собственной топки и использующие тепло отходящих газов каких-либо промышленных или энергетических установок.

Энерготехнологические котлы – служат для различных технологических нужд.

Компоновка котлов – взаимное расположение газоходов и поверхностей нагрева.

Рис. Компоновка котлов.

а) П-образная компоновка: подача топлива в нижнюю часть топки и вывод продуктов сгорания из нижней части конвективной шахты. Недостаток – неравномерное заполнение газами топочной камеры и неравномерное омывание продуктами сгорания поверхностей нагрева, расположенных в верхней части котла, неравномерная концентрация золы по сечению конвективной шахты

б) Т-образная компоновка: 2 конвективные шахты по обе стороны топки, с подъемным движением газов в топке. Это позволяет уменьшить глубину конвективной шахты и высоту горизонтального газохода, но усложняет отвод газов.


в) Трёхходовая компоновка с 2 конвективными шахтами иногда применяется при верхнем расположении дымососов.

г) Башенная компоновка используется для пиковых котлов в целях использования самотяги газоходов. Трудности с опорной конструкцией.

д) U-образная компоновка с инверторной топкой с нисходящим в ней потоком продуктов сгорания и подъемным их движением в конвективной шахте. Обеспечивает хорошее заполнение топки факелом, низкое расположение пароперегревателей и минимальное сопротивление воздушного тракта из-за малой длины дымоходов. Недостаток – ухудшенная аэродинамика переходного газохода.

е) Четырехходовая. При сжигании очень зольных топлив, имеющих легкоплавкую золу (сланцы), применяют четырехходовую компоновку. Характерная особенность такой компоновки — на­личие промежуточных газоходов, в которых во избежание шлакования проходных сечений в зо­не высоких температур размещены разреженные поверхности нагрева (например, ширмы).


Потребители теплоты и их тепловые нагрузки. Сезонная и круглогодичная нагрузки. Основные виды и классификация теплообменного оборудования промышленных предприятий. Теплоносители и их свойства.

Основными потребителями тепловой энергии являются промышленные предприятия и коммунальное хозяйство.

Для промышленных предприятий используется тепловая энергия в виде горячей воды и пара для: силовых агрегатов имеющие в качестве привода паровые машины или турбины (паровые молоты, прессы, компрессора, насосы и т.д.). Параметры пара при этом: 8-35кгс/см2, 250-4500С; технологических аппаратов и устройств (подогреватели). Параметры пара: до 3,8 кгс/см2, до 3500С.

В ЖКХ основными потребителями теплоты являются системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Тепловую нагрузку можно разделить на сезонную и круглогодичную.

Сезонная нагрузка главным образом зависит от климатических условий – температуры наружного воздуха, его влажности, скорости ветра, солнечной радиации и т.п. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой. К сезонной нагрузке относят нагрузки отопления, вентиляции (зимние нагрузки), кондиционирования (летняя нагрузка).

Цель отопления – поддержание температуры внутреннего воздуха в помещении на заданном уровне. Температура воздуха в помещении зависит от назначения помещения, а в промышленных зданиях от характера выполняемых работ. Значения температуры воздуха в помещениях принимаются согласно СНиП и СанПин. В частности: — для жилых зданий — от 18 до 20 0С; — для промышленных зданий — от 16 до 20 0С; — для общественных зданий — от 14 до 25 0С.

Под вентиляционной нагрузкой понимают потребность в тепле для подогрева воздуха, подаваемого извне в помещения. В жилых зданиях без специальной приточной системы вентиляции расход тепла Qв = 0.

А Б

Рис. График теплопотребления сезонной нагрузки: А- годовой, Б- суточный.

К круглогодичной нагрузке относятся нагрузка горячего водоснабжения (ГВС) и технологическая нагрузка. График технологической нагрузки зависит от характера производства. График нагрузки ГВС зависит от благоустройства зданий, состава населения, графика рабочего дня, режима работы коммунальных предприятий. Технологическая и нагрузка ГВС слабо зависят от времени года.

Технологическая нагрузка задается технологами и зависит от вида производства.

Нагрузка ГВС имеет существенно неравномерный характер как в течение суток, так и по дням недели. Наибольший расход горячей воды наблюдается в утренние и вечерние часы, из дней недели – в субботу.

А Б

Рис. График теплопотребления круглогодичной нагрузки: А- годовой, Б- суточный.

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для обмена теплом между греющей и. обогреваемой рабочими средами. Последние в ряде случаев называются теплоносителями.

Необходимость передачи тепла от одного теплоносителя к другому возникает во многих отраслях техники: в энергетике, в химической, металлургической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности.

Тепловые процессы, происходящие в теплообменных аппаратах, могут быть самыми разнообразными: нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, плавление, затвердевание и более сложные процессы, включающие в себя несколько из перечисленных. В процессе теплообмена может участвовать несколько теплоносителей: тепло от одного из них может передаваться нескольким и от нескольких одному.

Классификация теплообменных аппаратов:

а) по назначению: подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т. п.

б) по схеме движения теплоносителя: а) прямоток, б) противоток, в) перекрестный ток, г) многократный перекрестный ток, д, е) сложные схемы.

в) по принципу действия: поверхностные и смесительные.

· смесительные (контактные) – теплообмен в них происходит при непосредственном соприкосновении и смешении теплоносителей (* элеваторы).

· поверхностные — в них теплоносители ограничены твердыми стенками (поверхностями нагрева), частично или полностью участвующими в процесс теплообмена между ними. Поверхностные делятся на: рекуперативные и регенеративные.

Рекуперативными называются такие теплообменные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происходи через разделительную стенку. При теплообмене в аппаратах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности разделительной стенки сохраняет постоянное направление.

Регенеративными называются такие теплообменные аппараты, в которых два или большее число теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. Во время соприкосновения с различными теплоносителями поверхность нагрева или получает тепло и аккумулируем его, а затем отдает, или, наоборот, сначала отдает аккумулированное тепло охлаждается, а затем нагревается.

В большинстве рекуперативных теплообменников тепло передается непрерывно через стенку от теплоносителя к другому теплоносителю. Такие теплообменники называются теплообменниками непрерывного действия.

Теплообменники, в которых периодически изменяются подача и отвод теплоносителей, называются теплообменниками периодического действия. Большинство регенеративных теплообменников работает по принципу периодического действия. Разные теплоносители поступают в них в различные периоды времени. Теплообменники такого типа могу работать и непрерывно. В этом случае вращающаяся насадка (или стенка) попеременно соприкасается с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносит тепло из одного потока в другой.

с бойлером, с 2 котлами

Тепловая схема котельной предназначена для графического изображения основного и вспомогательное оборудование, и взаимосвязи  с помощью инженерных сетей. Такие схемы являются обязательными при разработке проектной документации, их выполняют с использованием элементов, утвержденных СНИП.

На схеме отмечают потоки движения теплоносителя по трубам к приборам отопления, котлу, баку и насосу. На линиях указывают расположение регулирующей арматуры и приборов безопасности.

СодержаниеПоказать

Чем отличаются принципиальные и развернутые тепловые схемы

Тепловые схемы теплоснабжения бывают принципиальные, развернутые и монтажные. На принципиальной схеме котельной указывают только основное теплосиловое оборудование: котлоагрегаты, теплообменные аппараты, деаэрационные установки, фильтры химической очистки воды, питательные, подпиточные и дренажные центробежные насосы, а также инженерные сети, которые объединяют все это оборудование без конкретизации числа и месторасположения. На таком графическом документе обозначают расходы и характеристики теплоносителей.

На развернутой тепловой схеме отражается размещенное оборудование, а также трубы, с помощью которых они соединяются, с уточнением расположения запорно-регулирующей арматуры, приборов безопасности.
В случае, когда нанесение на развернутую теплосхему всех узлов невозможно, то такую ее разъединяют на составляющие части по технологическому принципу. Технологическая схема котельной дает развернутую информацию по установленному оборудованию.

Чем отличаются схемы с закрытой и открытой системой

Основным различием открытой или гравитационной системы отопления от закрытой, считается полное отсутствие устройств для принудительного перемещения теплоносителя по трубам. Этот процесс происходит только за счет температурного расширения нагреваемой жидкости.

Состав элементов в тепловой схеме котельной с открытой схемой теплоснабжения:

  • Источник отопления – водогрейный котел, работающий на твердом, жидком и газообразном топливе.
  • Расширительный бак, для термокомпенсации теплоносителя.
  • Переливная труба термокомпенсатора.
  • Подающая (горячая) магистраль со стояками отопления.
  • Отопительные приборы.
  • Обратная магистраль со стояками отопления.
  • Вентиль слива теплоносителя.
  • Вентиль подпитки тепловой сети.

Циркуляция отопления теплоносителя, в закрытой схеме котельной установки, осуществляется благодаря циркуляционному насосу (3), который устанавливается на линии выхода воды из котла (1), как правило, в его верхней части, здесь же размещен воздушник (4). Вода, нагреваясь в котле поступает в подающий трубопровод отопления и направляется к батареям (9) через терморегулирующий кран (8).

На подающей линии устанавливают расширительный бак (7), для температурной компенсации воды при нагреве, предохранительный клапан (6), для сброса аварийного давления в сети и манометр (5) для контроля рабочего давления среды.

На отопительном приборе устанавливаются кран маевского для спуска воздушной пробки (10). По ходу обратного движения теплоносителя установлен трехходовой кран (17), фильтр очистки воды (13), запорный вентиль (15) и дренажный вентиль (14).

Газ к котлу поступает через газовый кран (18) и фильтр (19) для очистки энергоносителя перед форсункой горелочного устройства. Вода для подпитки в схеме водогрейной котельной поступает из водопровода (11) через вентиль (16) на фильтр для очистки от взвешенных веществ и солей жесткости. Котел оборудован линией подачи горячей воды на собственные нужды (2).

Схема котельной при использовании твердого топлива

Твердотопливные котлы имеют определенный недостаток, который вызван высокой инертностью работы, из-за невозможности тонкой регулировки процесса горения твердого топлива.

Для того чтобы сгладить недостаток, в схеме устанавливают буферную емкость, которая набирает температуру для нагрева контура отопления и расходует тепло в течении продолжительного времени.

Такая тепловая схема котельной на твердом топливе состоит:

  • Источник теплоснабжения с первичным контуром нагрева: твердотопливный котел;
  • группа безопасности с предохранительным клапаном;
  • буферная емкость;
  • циркуляционный насос контура отопления;
  • циркуляционный насос котлового контура;
  • расширительный бак;
  • запорная арматура, дренажи, воздушники;
  • балансировочный вентиль;
  • смесительный узел контура отопления, для автоматического поддержания температуры в батареях;
  • смесительный узел котлового контура, для оптимального режима работы котла;
  • погодозависимая или настраиваемая автоматика с сигнализацией аварийного режима.

План с электрокотлом

Электрический котел — агрегат, нагревающий теплоноситель с помощью преобразования электричества в тепловую энергию. Он применяется в качестве источников теплоснабжения для небольших пригородных домов либо, как аварийный источник   с газовым или твердотопливным котлом.

Исходя из модификации таких устройств, используются разнообразные схемы подсоединения электрокотлов к отоплению. Наиболее популярной является многоуровневая система отопления с комбинацией приборов нагрева в виде радиаторов и системы «теплый пол».

Базовые элементы электронагрева частного дома:

  1. Источник отопления, электрокотел.
  2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном и манометром, для сбрасывания излишнего давления в сети.
  3. Коллектор для направления воды по контурам.
  4. Радиаторы.
  5. Теплообменник для ГВС.
  6. Расширительный бачок, для гидрокомпенсации системы.
  7. Коллектор для системы «теплый пол».
  8. Система теплый пол.
  9. Фильтр  очистки теплоносителя от взвешенных веществ.
  10. Обратный клапан.
  11. Циркуляционный электронасос.
  12. Сети электроснабжения.
  13. Автоматика безопасности с сигнализацией.

Схема с газовым котлом

Газовые котлы являются самыми экономичными и функциональными источниками отопления. В небольшом корпусе, по сути, размещается мини-котельная в частном доме.

Производители современных котлов обустраивают в корпусе все необходимое оборудование в виде насосов, расширительного бака, предохранительно сбросного клапана и воздушника. Собственнику такого оборудования остается только подключить агрегат к контуру отопления и ГВС, что существенно снижает затраты на монтаж.

Но главное преимущество комплексной сборки котла – это согласованность работы всех вспомогательных узлов, которые прошли проверку и наладку в заводских условиях.

Самая простая тепловая схема газовой котельной:

  1. Источник теплоснабжения – газовый котел.
  2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном, манометром и расширительным баком.
  3. Подача теплоносителя к нагревательным приборам.
  4. Обратка теплоносителя от нагревательных приборов
  5. Радиаторы отопления
  6. Подача водопроводной воды для подпитки тепловой сети с фильтром и запорно-предохранительной арматурой.
  7. Подача водопроводной воды в контур ГВС котла.
  8. Фильтр грубой очистки теплоносителя от взвешенных веществ на линии обратки.
  9. Обратный клапан на линии обратки.
  10. Циркуляционный насос на линии обратки.

Бойлер в схеме котельной

Существуют разнообразные варианты включения бойлера косвенного нагрева к котлоагрегатам, которые могут работать на любом виде топлива: газ, твердое и жидкое топливо.

В этой схеме с бойлером косвенного нагрева не установлена гидрострелка или распределительный коллектор. Монтаж данных элементов связан с определенными сложностями, так как создает очень сложную гидросистему.

В данной схеме используется 2 насоса циркуляции — на отопление и ГВС. Насос для отопления работает постоянно при работе котельной. Циркуляционный насос ГВС, запускается по электросигналу термостата, установленного в баке.

Термостат определяет падение температуры жидкости в баке и передает сигнал на включение насоса, который начинает циркулировать теплоноситель по контуру нагрева между агрегатом и бойлером, нагревая воду до заданной температуры.

Такая схема используется для всех модификаций источников нагрева, устанавливаемых и в водогрейной, и в паровой котельной.

Допускается определенное видоизменение схемы, когда в ней установлен маломощный котел. Электронасос отопления может отключаться тем же термостатом, который включает насос к бойлеру.

В таком варианте теплообменник греется быстрее, а отопление остановлено. При продолжительном простое, температурный режим в комнате будет падать.

Кроме того после завершения прогрева в бойлере, насос в контуре отопления включается в работу и начинает прокачивать в котел холодный теплоноситель, что вызывает образование конденсата на поверхностях нагрева котла и приводит к преждевременному выходу его из строя.

Процесс конденсатообразования также может проявляться в случае длинных трубопроводов, проложенных к батареям. При большом теплосъеме на приборах отопления, теплоноситель аналогично может сильно остыть, низкая температура обратки станет вредить работе котла.

Для защиты его от конденсата и гидравлического удара, возникающего при соприкосновении холодной воды с горячими поверхностями нагрева, в системе предусматривают защитный контур, оборудованный трехходовым клапаном.

На схеме изображена температура 55С. Интегрированный в схему терморегулятор автоматически выбирает требуемую интенсивность движения потока для поддержания температуры теплоносителя на обратке.

Обвязка с гидрострелкой

В сложных многоуровневых системах теплоснабжения для балансировки потоков жидкости на разнообразных участках схемы с индивидуальными циркуляционными электронасосами зачастую применяют гидромеханический распределитель — гидравлическую стрелку либо коллектор.

Подобная схема котельного агрегата предполагает включение бойлера косвенного нагрева через насос НБ и НР, радиаторное отопление через насос НК1 и НК2, теплый пол — через Н1.

Она имеет возможность работать и без наличия гидравлического модуля, в таком случае предусматривают установку балансировочных вентилей, чтобы компенсировать перепады давления в разнообразных «ветках» системы.

Комплектация тепломеханического оборудования:

  1. Источник теплоснабжения – 2.
  2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном, манометром и расширительным баком.
  3. Подача теплоносителя к нагревательным приборам.
  4. Обратка теплоносителя от нагревательных приборов
  5. Радиаторы отопления.
  6. Система теплый пол.
  7. Бойлер косвенного нагрева
  8. Фильтр грубой очистки котловой воды от взвешенных веществ на линии обратки.
  9. Обратный клапан на линии обратки.
  10. Циркуляционные насосы: по магистральному трубопроводу, в контуре теплого пола и бойлера косвенного нагрева.

Схема котельной с 2 котлами

Применение двух газовых агрегатов для одной системы теплоснабжения является достаточно востребованным решением среди владельцев автономного отопления при тепловой мощности системы выше 50 кВт.

Это может быть и большая обогреваемая площадь объекта, и наличие дополнительных тепловых нагрузок в виде горячей воды или установок с воздушным калориферным обогревом.

Применение двух агрегатов на одну тепловую схему обладает рядом преимуществ по сравнению с одним источником равноценной мощности. Прежде всего, потому, что несколько малогабаритных агрегатов меньшего веса, значительно проще и экономичнее разместить в котельной, что особенно актуально при возведении крышных либо полуподвальных топочных.

Кроме этого, установка 2-х агрегатов значительно увеличивает эксплуатационную надежность системы теплоснабжения. При аварийной остановке одного из агрегата, она будет продолжать функционировать с 50% тепловой нагрузкой.

Такая схема обвязки существенно увеличивает рабочий ресурс котлов, из-за того что они меньше нагружены в отопительный период года.

 

Тепловые схемы котельных установок — Студопедия

Общая характеристика котельных.Котельной установкой называется установка, состоящая из одного или нескольких котлов и вспомогательного оборудования (систем). Основным оборудованием котельных являются паровые и водогрейные котлы. Для обеспечения нормальной работы котлов используется вспомогательное оборудование, которое по своему назначению объединяется в следующие системы:

— топливное хозяйство, служащее для приема, хранения и подачи топлива к котлам;

— тягодутьевая система, обеспечивающая подачу воздуха в котлы для сжигания топлива и удаление продуктов сгорания в атмосферу;

— система водоподготовки, осуществляющая очистку воды от механических примесей, солей — накипеобразователей и коррозионно-агрессивных газов;

— система автоматики безопасности и автоматического регулирования, контроля, сигнализации и управления технологическими процессами;

— система электроснабжения оборудования и освещения котельной и др.

В зависимости от характера тепловых нагрузок котельные подразделяются на:

— отопительные, вырабатывающие тепло для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий и сооружений;

— отопительно-производственные, вырабатывающие тепло для систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических целей;

— производственные, вырабатывающие тепло для технологических целей.

Тепловая схема котельной со стальными паровыми котлами. На рис. 25 дана тепловая схема отопительно-производственной котельной с паровыми котлами, поскольку для технологических целей требуется влажный насыщенный пар давлением 0,9 МПа. С целью упрощения на схеме показан один котел.


Пар с котла 1 поступает в сборный паропровод. Часть пара используется на производстве (стрелка со словом «пар»). Другая часть пара потребляется в котельной для нагревания сетевой воды в водоподогревателях 5 и 6. Сетевая вода подается в водоподогреватели сетевым насосом 7. Перед пароводяным водоподогревателем 4 давление пара снижается до 0,6 – 0,7 МПа в редукционной установке 3. Пар в водоподогревателе 4 отдает свою теплоту сетевой воде и превращается в конденсат. Охлаждение конденсата до 80 – 85 0С производится в охладителе конденсата 5. Из него конденсат самотеком поступает а деаэратор 11. Конденсат с производства собирается в конденсатном баке 8 и перекачивается насосом 9 в деаэратор.


Потери воды, пара и конденсата восполняются подачей сырой водой из водопровода насосом 19. Насос прокачивает воду через пароводяной подогреватель 17, где ее температура увеличивается с 5 – 10 до 20 — 30 0С. Подогрев воды предотвращает образование конденсата на трубопроводах и на оборудовании химводоочистки 16.

Химводоочистка предназначена для снижения жесткости воды до нормируемых значений. Далее умягченная вода поступает в деаэратор 11 для удаления из нее кислорода и углекислого газа. Дегазация воды и конденсата происходит в процессе кипения при давлении 0,12 МПа и температуре кипения 104 0С.

Окончательно обработанная вода из деаэратора подводится к питательным насосам 12 и 13 и подпиточному насосу 10. Питательный насос 13 является рабочим и имеет электрический привод. Насос 10 осуществляет подпитку тепловой сети водой для поддержания в сети заданного статического давления.

При отсутствии электроэнергии котельная бездействует, однако котлы продолжают вырабатывать пар за счет аккумулированной теплоты. Поэтому в котлах необходимо поддерживать требуемый уровень воды, чтобы предотвратить перегрев поверхностей нагрева. С этой целью используется насос 12 с паровым приводом (паровой насос).

Для предотвращения образования накипи растворенные в котловой воде соли непрерывно выводятся из котла с водой, которая называется продувочной. Для утилизации теплоты и массы продувочной воды используется сепаратор непрерывной продувки 20 и охладитель продувочной воды (теплообменник) 15.

Давление в сепараторе находится на уровне 0,2 МПа, а в котле 0,8 – 1,4 МПа. Вследствие резкого понижения давления воды в сепараторе вода мгновенно вскипает и частично (до 10 %) превращается в пар. На образование пара используется часть теплоты воды, а потому температура продувочной воды снижается на 50 – 70 0С и на выходе из сепаратора имеет температуру порядка 120 0С.

Далее эта вода охлаждается в теплообменнике 15 до 60– 40 0С, подогревая в нем сырую воду. После теплообменника продувочная вода не используется в котельной и сливается в продувочный колодец 18. Вода периодической продувки котлов, выводящая из них шлам, напрямую поступает в продувочный колодец. Сюда также могут поступать и другие отработанные потоки воды и конденсата.

Если температура смеси воды в колодце превышает 60 0С, то она разбавляется холодной водопроводной водой и сбрасываются в систему канализации.

Рис. 25. Принципиальная тепловая схема котельной со стальными паровыми котлами:

1 – котел; 2 – главный паропровод; 3 – редукционная установка; 4 – пароводяной подогреватель; 5 – охладитель конденсата; 6 – перемычка; 7 – сетевой насос; 8 — конденсатный бак; 9 – конденсатный насос; 10 – подпиточный насос; 11 – деаэратор; 12 – паровой питательный насос; 13 – питательный насос с электроприводом; 14 – охладитель выпара; 15 – охладитель продувочной воды; 16 – ХВО; 17 – подогреватель сырой воды; 18 – продувочный колодец; 19 – насос сырой воды; 20 – сепаратор непрерывной продувки; 21 – экономайзер; 22, 23, 24 — редукционный клапан; 25 – паропровод собственных нужд.

Для подогрева воды перед ХВО, для работы деаэратора и парового насоса используется паропровод собственных нужд 25. Давление пара в нем такое же, как и в котлах, а потому для снижения давления пара на собственные нужды используются редукционные клапаны 22 – 24. Например, в деаэратор должен подаваться пар давлением порядка 0,15 МПа, так как рабочее давление в деаэраторе 0,12 МПа.

Тепловая схема котельной со стальными водогрейными котлами. На рис. 26 приведена тепловая схема котельной с двумя стальными водогрейными котлами, обеспечивающая теплотой открытую систему теплоснабжения.

Обратная сетевая вода сетевым насосом 6 прокачивается через водогрейные котлы, нагревается в них до требуемой температуры и поступает в подающий трубопровод теплосети. Температура сетевой воды может регулироваться подмесом обратной воды в подающий трубопровод по перемычке 3.

Чтобы снизить коррозию поверхностей нагрева котлов конденсатом паров серной кислоты, содержащейся в продуктах сгорания, вода на входе в котлы должна иметь температуру не ниже 70 0С. Подогрев воды производится горячей водой, подаваемой рециркуляционным насосом 2 на вход котлов.

Сырая вода умягчается в установке ХВО 9 и дегазируется в деаэраторе 11. Из-за отсутствия пара применяется вакуумный деаэратор, в котором кипящая вода имеет температуру 70 – 80 0С при давлении 0,03 – 0,04 МПа.

Умягченная и деаэрированная вода насосом 12 перекачивается в бак-аккумулятор 13, из которого производится подпитка тепловой сети.

Рис. 26. Тепловая схема котельной со стальными водогрейными котлами:

1 – котел; 2 – рециркуляционный насос; 3 – перемычка; 4 – подающий трубопровод; 5 – обратный трубопровод; 7 – насос сырой воды; 8 – подогреватель; 9 – ХВО; 10 – подогреватель; 11 – деаэратор; 12 – перекачивающий насос; 13 – бак-аккумулятор; 14 – подпиточный насос.

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).

 

паровой котел | Принцип работы и виды парового котла

Что такое паровой котел?

Паровой котел — это не что иное, как закрытая камера сгорания, которая генерирует пар при желаемом давлении путем сгорания топлива в воду. Пар подается в паровой котел в различных областях, таких как паровой двигатель, паровая турбина, тепловая электростанция, различные процессы отопления, различные хлопковые мельницы, сахарные заводы и т. Д.


Принцип работы парового котла

Принцип работы парового котла очень прост.Паровой котел представляет собой закрытый сосуд цилиндрической формы, который имеет достаточную емкость для содержания воды и пара. Обычно вода или другая жидкость хранятся в паровом котле для генерации пара. Эта вода или жидкость нагревается пламенем или горячими газами, которые образуются в результате сгорания топливо и, следовательно, пар генерируется в котле под разным давлением в зависимости от размера котла и его спецификации. Теперь этот пар пропускается через трубу и подается в другую производственную единицу, электростанцию ​​и т. д.Это очень базовый принцип работы парового котла .

Важный компонент парового котла

1. Корпус котла

2. Камера сгорания

3. Решетка

4. Печь

5. Поверхность нагрева

6. Монтаж

7. Котельные принадлежности

а) Указатель уровня воды

б) Манометр

в) Предохранительный клапан

г) Запорный клапан

д) Сдув петух

е) Подача обратного клапана

г) Фьюзинг вилка

Характеристики парового котла

Для идеального парового котла требуется много хороших характеристик.Но мы опишем некоторые важные моменты.

1. Производит максимальное количество пара с минимальным расходом топлива.

2. Он должен быть легким и занимать мало места.

3. Может выдерживать любые колебания нагрузки.

4. Он должен быть экономичным и требовать меньшего внимания.

5. Должен быть быстрый старт.

6. Соединение должно быть немногочисленным и доступным для осмотра.

Типы паровых котлов

Существуют различные типов паровых котлов , используемых в зависимости от их работоспособности —

1.По содержанию в тубе

По содержанию в трубе паровой котел бывает двух типов.

1. Котел с дымогарными трубами или дымогарными трубами

2. Водотрубный котел

Когда горячие газы и пламя пропускаются через трубы или многотрубные трубы, которые окружены водой, они называются жаротрубными или дымогарными трубами. Это очень простой котел небольшого объема и используется для различных отраслей промышленности для простоты. Пример: котел Cochran, котел Lancashire, котел Cornish и т. Д.

cochran boiler or fire tube boiler

В водогрейном котле вода циркулирует внутри труб, которые окружены пламенем или горячими газами. Пример: котел Babcock и Wilcox, котел La-mont

2. По положению печи

1. Котел внутреннего сгорания

2. Котел с внешним обогревом

Когда печь находится внутри котла, она называется котлом с внутренним обогревом, а печь, расположенная снаружи котла, называется котлом с внешним обогревом.Котел Lancashire является примером котла с внутренним обогревом, а котел Babcock и Wilcox — котлом с внешним обогревом.

3. По оси корпуса

1. Вертикальный котел

2. Горизонтальный котел

В вертикальном котле ось корпуса вертикальная. Пример: котел Coachran. В горизонтальном котле ось корпуса горизонтальна. Пример: котел Lancashire.

4. Согласно № таблицы

1. Однотрубные котлы

2. Многотрубные котлы

В однотрубном котле имеется только одна пожарная труба, а в многотрубных котлах присутствуют две или более труб. Котел Cornism — это однотрубный котел, а котел Lancashire и локомотив — это многотрубный котел.

5. По циркуляции котла и пара

Когда вода в котле циркулирует за счет естественных соединительных токов, создаваемых применением тепла, называемых котлами с естественной циркуляцией, а вода циркулирует принудительно с помощью центробежного насоса, называемого котлами с принудительной циркуляцией.Котлы Lancashire, Locomotive и Babcock Wilcox — это природные котлы и бенсоны, котлы полевок — это котлы с принудительной циркуляцией.

6. Согласно использованию

1. Стационарные котлы

2. Мобильный котел

Стационарный котел является стационарным котлом и не двигается и не слышно. Используется на различных электростанциях. Мобильный котел — это тот тип котла, который перемещает одно место в другое. Локомотивный и морской котел — это мобильные котлы.

КПД парового котла

КПД парового котла определяется как отношение тепла, используемого питательной водой для консервации в пар, к теплу, выделяемому при полном сгорании топлива в одно и то же время.Это известно как тепловой КПД парового котла.

В приведенном выше уравнении,

м a = Фактическое испарение в кг на кг сгоревшего топлива.

H = энтальпия 1 кг пара в кДж.

ч 1 = энтальпия 1 кг питательной воды, поступающей в котел в кДж.

C = Теплотворная способность топлива в кДж / кг.

Если котел оборудован экономайзером и перегревателем, то КПД известен как общий КПД парового котла .

Сравнение водогрейного и жаротрубного котла

Водотрубный котел Трубчатый котел
1) Может генерировать пар под высоким давлением (до 162 бара объявлений) 1) Может генерировать пар под высоким давлением (до 24 бара объявлений)
2) Скорость производства пара до 45☓10 4 кг / час. 2) Скорость производства пара до 9000 кг / час
3) Может производить пар до 560 0 C. 3) Может производить пар до 340 0 C.
4) Циркуляция воды хорошая. 4) Плохая циркуляция воды.
5) Используются крупные силовые установки и корабли. 5) Не используется на крупных электростанциях.
6) Эксплуатационные расходы больше. 6) Эксплуатационные расходы меньше.
7) Легко транспортировать и монтировать. 7) Это транспортировка и монтаж сложен.
7) Площадь, необходимая для этого типа котла меньше (5 м 2 на 1000 кг / час). 7) Площадь, необходимая для этого типа котла больше (8 м 2 на 1000 кг / час).
8) Его общая эффективность с экономайзером около 90 процентов. 8) Его общая эффективность с экономайзером около 75 процентов.
9) Предпочтителен для сильно колеблющихся нагрузок. 9) Используется для поднятия грузов, но на короткое время.
☛ Подробнее Вопросы Нажмите здесь ,

Конструкция котла и Green Steam Engine

Теперь я понимаю предназначение и должен разочаровать вас, извините, Сигурд, это не способ выбрать для вас.
Lamont — очень эффективная и проверенная система. Но, парень, ты собираешься установить бомбу прямо под тобой.

Вы имеете в виду сепаратор / стоячую трубу? Я думаю, что приличный сепаратор может быть сделан с Т-образным фитингом большого размера, как в одном из вышеупомянутых звеньев, или с трубой большего диаметра с резьбовыми соединениями с меньшим диаметром.Смысл в том, чтобы рециркулировать воду, чтобы использовать меньшее количество пробирок, и убедиться, что нет сухой пробирки, близкой к максимальному нагреву. Такой фитинг будет намного прочнее, чем труба котла, и не будет обязательно контактировать с внешним теплом. Вы все еще утверждаете, что это будет рискованно? Не могли бы вы уточнить.

Впрыск конденсата — это самый дешевый способ подачи в котел,

это также подойдет для рециркулятора? как бы вы отвесили это, особенно переполнение?

Насосы

намного дороже и тяжелее.Но вы уже знаете, что система, которую вы планируете здесь, в любом случае будет находиться в пределах 25 000 евро (чтобы назвать нижний уровень)?

нет, я понятия не имел. Я еще не нашел много частей, которые были бы необходимы. Краткое резюме: огнеупорный материал, длина оребренной трубы, необработанная труба, большой тройник, несколько маленьких тройников и некоторые другие фитинги, некоторые ручные клапаны, предохранительный клапан, манометр, термометр, измеритель уровня воды, один или два инжектора или насосы, и систему управления, действующую на указанные параметры для регулировки насоса подачи и подачи топлива.Мне трудно представить что-либо, даже в том порядке, который вы предлагаете. Время может сказать.

Вы уверены, что это то, что вы собираетесь?

Нет, я изучаю возможность. Я получаю документы для котла SES, чтобы узнать, что можно узнать, и можно ли сделать уменьшенную версию.

Двигатель около 250 € или около того! Котел большего размера (насыщенный пар, 14 бар) для 10 л.с. выходной сигнал на заводной рукоятке двигателя, в конечном итоге в 10.000 € уже. Уменьшение возможно только при перегреве, а это значит (как правило) вдвое меньше, вдвое больше! Это действительно только для котла! Насосы, трубопроводы и т. Д. Тоже должны стать более жесткими.
Это возможно, без сомнения, но ИМХО не стоит задумываться. Этот маленький двигатель находится дома в мире низкого давления, на суше и с простой в изготовлении, простой в обслуживании котельной системой.
Котел SES, показанный выше, выглядит довольно многообещающе, но я оцениваю стоимость такой системы (замкнутый контур) примерно в 50.000 € вверх.
И есть еще один пионт, никто не говорит вам заранее: время для нагрева такой системы, прежде чем вы сможете запустить ее на полную мощность, составляет несколько часов! Чем легче котел, тем плавнее (но немного быстрее) вы можете разогреть! В противном случае внутреннее напряжение сломает сантехнику с впечатляющим, но смертельным ударом.

взрыва меня интересуют. Насколько я видел, люди рекомендуют водотрубные котлы малого диаметра для безопасности. Получение рециркуляции для работы без большого сепаратора пара / воды уменьшит объем и, таким образом, уменьшит вероятность закипания при разрыве.Хуже всего было бы, если бы металлическая шрапнель разлетелась повсюду. Не следует помещать сантехнику во внешнее тепло, если это является проблемой.

Снова извините, с удовольствием предоставил бы лучший и более конструктивный совет.
С уважением
Ричард

Нажмите, чтобы развернуть …

.
Каковы преимущества паровых двигателей и других двигателей внешнего сгорания?

Основные ограничения или недостатки парового двигателя или двигателя внешнего сгорания приведены ниже:

1. Паровая машина огромная и тяжелая. (То есть двигатель внешнего сгорания огромен и тяжел). Из-за большого котла и печи паровой двигатель огромен, тяжел и неуклюж. Поскольку паровой котел очень тяжелый, паровой двигатель нельзя использовать для работы на небольших транспортных средствах, таких как автомобили и автобусы.

2. Паровая машина не запускается сразу. (То есть двигатель внешнего сгорания не запускается сразу). Прежде чем запустить паровой двигатель, мы должны развести угольный огонь, чтобы получить пар. Этот процесс занимает много времени и, следовательно, паровой двигатель не может быть запущен в любой момент.

3. Паровой двигатель небезопасен в использовании. (То есть двигатель внешнего сгорания небезопасен в использовании). Паровой двигатель не очень безопасен в использовании, потому что его котел может взорваться из-за чрезмерного давления пара.Чтобы получить максимальную работу от тепловой энергии, пар должен поддерживаться при высокой температуре и очень высоком давлении в котле. Если случайно давление пара слишком сильно возрастает, котел может взорваться, что приведет к потере жизни и имущества. Таким образом, наиболее опасной частью парового двигателя (или двигателя внешнего сгорания) является котел, в котором производится пар. На самом деле, в первые годы работы парового двигателя, хорошие материалы не были доступны для строительства котлов, которые могли бы выдерживать высокое давление пара.Даже строительные технологии не были идеальными. Так, много несчастных случаев было вызвано в первые дни работы парового двигателя из-за разрыва котлов, из-за плохих материалов, используемых при изготовлении котлов, и из-за неправильной конструкции котлов.

4. Паровая машина имеет низкий КПД. (То есть двигатель внешнего сгорания имеет низкий КПД). Тепловая эффективность парового двигателя составляет около 20 процентов, что означает, что паровой двигатель может преобразовывать в работу только около 20 процентов тепловой энергии.Одна из причин низкой эффективности парового двигателя заключается в том, что используемый в нем пар не имеет очень высокой температуры. Другой причиной низкой эффективности парового двигателя является потеря тепла из-за большой открытой площади поверхности парового двигателя, в частности котла и цилиндра.

Из-за этих ограничений (или недостатков) двигателя внешнего сгорания был изобретен другой двигатель, называемый двигателем внутреннего сгорания. Мы придем к этому через некоторое время. Теперь мы обсудим некоторые преимущества двигателя внешнего сгорания (парового двигателя) над ветряными и водяными мельницами.

Преимущества парового двигателя над ветряными и водяными мельницами:

1. Паровой двигатель (или двигатель внешнего сгорания) может быть расположен где угодно, потому что вода нагревается в отдельном котле для производства пара. Паровой двигатель с котлом можно доставить на любое место работы. С другой стороны, дующий ветер или проточная вода не везде доступны для запуска ветряных мельниц или водяных мельниц.

2. Паровой двигатель (или двигатель внешнего сгорания) можно использовать в любое время, потому что пар можно производить в любое время.С другой стороны, ветряная мельница или водяная мельница могут использоваться только при наличии ветра и проточной воды.

3. Паровой двигатель (или двигатель внешнего сгорания) может использоваться для движения поездов для перемещения из одного места в другое, но ветряные мельницы и водяные мельницы не могут быть использованы для этой цели.

4. Паровой двигатель (или двигатель внешнего сгорания) гораздо более мощный, чем ветряная или водяная мельница.

5. Паровой двигатель (или двигатель внешнего сгорания) может использовать практически любой горючий материал для дров, угля, масла, старой мебели и … всего, что можно положить в топку.Это делает его очень гибким источником энергии, поскольку можно использовать все, что находится поблизости.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о