РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ КОТЕЛЬНОЙ - А.С. Ненишев, В.В. Максимов

Страница создана Марьяна Романова
 
ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ КОТЕЛЬНОЙ - А.С. Ненишев, В.В. Максимов
А.С. Ненишев,
                      В.В. Максимов

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
КОТЕЛЬНОЙ

            Омск  2010

                71
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная
                 академия (СибАДИ)»

          А.С. Ненишев, В.В. Максимов

       РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
       И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
  ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ КОТЕЛЬНОЙ

                   Учебное пособие

                         Омск
                        СибАДИ
                         2010
                           71
УДК 697.32
ББК 31.38
  Н 51

                                  Рецензенты:
                канд. техн. наук, доц. А.Г. Михайлов (ОмГТУ);
                      канд. техн. наук, доц. А.Ф. Бакалов

        Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в каче-
стве учебного пособия для студентов специальностей 140501 «Двигатели внут-
реннего сгорания», 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

       Ненишев А.С., Максимов В.В.
Н 51 Расчет тепловой схемы и отдельных элементов производственной
котельной: учебное пособие.  Омск: СибАДИ, 2010.  100 с.

        Учебное пособие преследует цель углубленного изучения студентами
основных принципов составления и расчета тепловой схемы производственно-
отопительной котельной и отдельных ее узлов.
        Рационально составленная тепловая схема во многом определяет эко-
номичность работы и нормальные условия эксплуатации котельной. Расчет теп-
ловой схемы позволяет определить энергетические показатели котельной, рас-
ходы пара и воды, по которым производится выбор основного и вспомогатель-
ного оборудования котельной.
        В учебном пособии приведены конкретные примеры расчета тепловой
схемы производственно-отопительной котельной, выбора основного и вспомога-
тельного оборудования, расчета высоты дымовой трубы.

       Табл. 8. Ил. 19. Библиогр.: 18 назв.

                                                      ГОУ «СибАДИ», 2010
                                       3
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.............................................................................................................. 4

1. Основные положения теплоснабжения потребителей. ........................... 6
   1.1. Основные виды и системы потребления тепла ...................................... 6
   1.2. Системы тепловых сетей и схемы присоединения
   к ним потребителей тепла. ............................................................................. 8

2. Тепловые схемы котельных установок ................................................... 12
  2.1. Классификация котельных ...................................................................... 12
  2.2. Тепловые нагрузки ................................................................................... 13
  2.3. Общие сведения о тепловых схемах котельных .................................... 18
  2.4. Тепловые схемы с водогрейными котлами............................................. 19
  2.5. Тепловые схемы для паровых и пароводогрейных котельных.............. 28
  2.6. Пример расчета тепловой схемы котельной .......................................... 37
       2.6.1. Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ) .............. 39
       2.6.2. Расчет сепаратора непрерывной продувки .................................. 40
       2.6.3. Расчет расхода химически очищенной воды ............................... 41
       2.6.4. Расчет конденсатного бака............................................................ 42
       2.6.5. Расчет водоподогревательных установок ................................... 42
       2.6.6. Расчет деаэратора .......................................................................... 45
       2.6.7. Выбор типа котлоагрегатов и их количества ............................... 47

3. Топливо и его использование в котельных............................................. 48
  3.1. Виды топлива, сжигаемого в котельных в настоящее время
  и в перспективе. Основные виды топлива для крупных
  центральных котельных ................................................................................. 48
  3.2. Расчеты процесса горения топлива ......................................................... 49
  3.3. Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода
  топлива ............................................................................................................ 52
  3.4. Тепловой расчет экономайзера................................................................ 53
  3.5. Расчет высоты дымовой трубы................................................................ 57
  3.6. Определение стоимости израсходованного топлива
  одним котельным агрегатом ......................................................................... 63

Библиографический список................................................................................ 64

Приложение 1...................................................................................................... 65
Приложение 2......................................................................................................... 73

                                                              4
ВВЕДЕНИЕ

    Энергетика является ведущей отраслью народного хозяйства.
Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, быт потребляют
электрическую и тепловую энергию.
    Развитие промышленной энергетики РФ идет по пути централи-
зации как потребителей энергии (тепловой и электрической), так и
энергоисточников  тепловых электростанций, промышленных ко-
тельных.
    При этом роль крупных центральных промышленно-
отопительных котельных в системах теплоснабжения наряду с тепло-
выми электрическими станциями непрерывно возрастает. В перспек-
тиве им также будет принадлежать ведущее место в балансе тепло-
снабжения промышленности и жилых массивов.
    В связи с этим вопросы проектирования центральных теплоис-
точников, рационализация и систематизация технических решений в
этой области, обеспечивающих высокие экономические показатели
проектируемых установок, приобретает повышенную значимость.
    Настоящее учебное пособие преследует цель углубленного изу-
чения студентами основных принципов составления и расчета тепло-
вых схем производственно-отопительных котельных и отдельных их
узлов, а также выбора размеров дымовой трубы с целью уменьшения
выброса вредных веществ в окружающую атмосферу.

                               5
Обозначения,
          принятые в тепловых схемах

                                   слив в канализацию
паровой котел
                                   выхлоп в атмосферу

деаэратор                          РОУ
атмосферного
типа                               пар давлением до
                                   14 бар

теплообменник                      пар давлением до
                                   1,5 бар

                                   вода питательная
химводоочистка
                                   вода сырая

                                   вода химочищен-
конденсатный                       ная
бак
                                   вода продувочная

расширитель                        вода в подающей
непрерывной                        линии
продувки
                                   вода в обратной
                                    линии

конденсатоот-                      вода на слив
водчик
                                   соединение
                                   трубопроводов

водяной                            непересекающиеся
насос                              трубопроводы

                      6
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
                  ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

        1.1. Основные виды и системы потребления тепла

     В нашей стране происходит непрерывный рост промышленного
производства, осуществляется широкое жилищное строительство,
развивается сельское хозяйство. В РФ на долю тепла приходится
примерно 7080% всей расходуемой энергии как в настоящее время,
так и в перспективе ближайших лет [1].
     Основным способом получения тепла является сжигание топлива
в котлах. Другие способы  превращение электроэнергии в тепло, ис-
пользование солнечной энергии, теплогеотермальных источников, а
также атомной энергии  пока играют незначительную роль в энерге-
тическом балансе РФ. Кроме того, не менее 80% всей электроэнергии
в этом балансе вырабатывается на тепловых электрических станциях.
При этом в электроэнергию переходит в лучшем случае 3540% от
всего тепла, выделившегося при сжигании топлива, а остальное тепло
бесполезно теряется с охлаждающей водой, дымовыми или выхлоп-
ными газами и т.п., в связи с чем появляется возможность хотя бы
частичного покрытия потребности в тепле за счет тепла, теряемого на
электростанциях.
     Такой метод теплоснабжения, основанный на комбинированной
выработке тепловой и электрической энергии электростанциями спе-
циального типа, носит название теплофикации. Теплофикация явля-
ется принципиально наиболее эффективным с точки зрения использо-
вания тепла методом теплоснабжения населенных пунктов и про-
мышленных предприятий. Однако по ряду причин наряду с ней при-
меняются также другие методы теплоснабжения, области применения
которых определяются в основном масштабами выработки и назначе-
нием расходуемого тепла.
     Разнообразные процессы, связанные с потреблением тепла, мож-
но отнести к двум основные категориям:
     а) потребление тепла для коммунально-бытовых нужд, т.е. для
обеспечения комфортных условий труда и быта в жилых, обществен-
ных и производственных помещениях;
     б) потребление тепла для технологических нужд, т.е. для обеспе-
чения выпуска промышленной или сельскохозяйственной продукции
заданного качества.

                                 7
Первая категория в масштабе народного хозяйства РФ является
преобладающей. По литературным данным [1], на долю коммуналь-
но-бытовых нужд В настоящее время приходится около 70%, а на до-
лю технологических нужд  только около 30% всего теплового по-
требления страны.
     Рост суммарного потребления тепла иллюстрируется кривой Q
(рис. 1.1), показывающей, что в каждом пятилетии имеет место по
сравнению с предыдущим увеличение потребления тепла в 1,3
1,6 раза [2].
     На рис. 1.1 приведена вторая             QТЭЦ           Q
                                     Q, %
линия QТЭЦ, иллюстрирующая долю        600

                                             Доля тепла от ТЭЦ
                                              100
теплоэлектроцентралей в удовлетво-     500    80
рении обшей потребности в тепле.       400    60
Она исчисляется величиной 3040%       300                    QТЭЦ
                                              40
с постепенным ее увеличением.          200    20
     Изложенное свидетельствует о      100    0
значительной актуальности вопроса               1950 1960 1970 1980

выбора рационального направления
теплоснабжения. При этом необхо-       Рис. 1.1. Изменение суммарного
                                        потребления тепла в стране Q
димо помнить, что три четверти по-
                                        и доля тепла, производимого на
требления тепла покрывается за            теплоэлектроцентралях QТЭЦ
счет печей и мелких котельных. Из-
вестно, что КПД печей находится на уровне 2025%, а мелких ко-
тельных  на уровне ~ 50%, поэтому повышение КПД местных ис-
точников тепла на 1% может дать ежегодно экономию условного топ-
лива примерно 2 млн т, что существенно для районов страны без соб-
ственных запасов топлива.
     Если же учесть более высокие темпы роста потребления тепла
жилищно-коммунальным сектором по сравнению с увеличением по-
требностей промышленности, то необходимость быстрого и рацио-
нального решения данной задачи станет еще более актуальной.
     Обеспечение возрастающих потребностей в тепле может идти
двумя путями: наиболее экономичным по расходу топлива методом
теплофикации и теплоснабжением от котельных разных типов.
     При низких (50100 МВт) тепловых нагрузках сооружение теп-
лоэлектроцентралей с установкой на них паровых турбин и энергети-
ческих котельных агрегатов со вспомогательным оборудованием в
настоящее время экономически не может быть оправдано.

                                  8
Одним из путей рационального теплоснабжения районов с низ-
кими тепловыми нагрузками является сооружение крупных централь-
ных производственных котельных с паровыми и водогрейными кот-
лами и отопительных с водогрейными котлами производительностью
для европейской части страны до 150 МВт, а за ее пределами  до 300
МВт [3].
    Такое разделение связано с тем, что в европейской части стои-
мость топлива существенно выше, чем в других районах страны. По-
добные котельные обычно размешают в центре тепловых нагрузок,
иногда среди массива жилых домов, вследствие чего для выполнения
правил санитарно-гигиенического надзора за состоянием воздушного
бассейна топливом для них должны быть природный газ, малосерни-
стый мазут или высококачественные сорта твердого топлива.
    Исходя из этих предпосылок и наличия в стране большого числа
производственно-отопительных и отопительных котельных, в на-
стоящее время осуществляются перевод имеющихся котельных на
природный газ и мазут, строительство укрупненных и ликвидация
мелких котельных, в первую в очередь на твердом топливе.
    Наряду с этим в крупных городах на теплоэлектроцентралях для
покрытия пиковых тепловых нагрузок устанавливают водогрейные
котлы теплопроизводительностью 100 и 180 МВт. Это позволяет не
только обеспечить теплом потребителей, но и уменьшить его себе-
стоимость за счет снижения расходов топлива, уменьшения числен-
ности персонала, эксплуатационных и некоторых других затрат [4].
    Изложенное выше показывает, что использование производст-
венно-отопительных и отопительных котельных сохранится на доста-
точно длительный срок и для осуществления рационального тепло-
снабжения необходимо максимальное укрупнение котельных всех ти-
пов и оснащение их современными котлоагрегатами большой еди-
ничной производительности.

      1.2. Системы тепловых сетей и схемы присоединения
                   к ним потребителей тепла

    Тепловые сети  необходимое звено системы централизованного
теплоснабжения, связывающее источники теплоснабжения (ТЗЦ, ме-
стные котельные) с местными системами потребления тепла. Отпуск
тепла из тепловых сетей в местные системы потребления тепла осу-

                                 9
ществляется посредством специальных устройств: узлов присоедине-
ния, тепловых пунктов, тепловых центров, абонентских вводов и т.п.
     Тепловые сети различается по виду применяемого в них теплоно-
сителя на водяные и паровые. В водяных сетях движется горячая вода
с начальной температурой от 60 до 150 °С . В перспективе возможно
применение более высоких температур в сетях, порядка 180200 °С
[5]. В паровые сети поступает насыщенный или перегретый водяной
пар при давлениях, как правило, от 3 до 16 бар и температурах соот-
ветственно от 120 до 300 °С.
     Использование воды и водяного пара в качестве теплоносителя в
тепловых сетях объясняется следующими основными преимущест-
вами [5]:
     1) общедоступностью воды;
     2) большой теплоемкостью, вследствие которой сокращается рас-
ход теплоносителя на единицу транспортируемого тепла и сводится к
минимуму снижение его температуры за счет тепловых потерь;
     3) химической устойчивостью воды и водяного пара при низких
и средних температурах.
     Наряду с преимуществами вода и водяной пар как теплоносители
обладают также некоторыми недостатками. В частности, вода мало
пригодна для транспорта тепла при средних и тем более высоких тем-
пературах, примерно от 250 °С и выше, так как во избежание ее вски-
пания транспорт такой воды может осуществляться только при высо-
ких давлениях. То же относится и к насыщенному или слабо перегре-
тому пару. При большом перегреве и низких давлениях водяной пар
по свойствам приближается к газу, поэтому становится малопригод-
ным в качестве теплоносителя.
     Помимо вида теплоносителя, тепловые сети различаются по на-
правлению потоков теплоносителя на открытые и закрытые. Наиболее
просты по схеме открытые сети, в которых теплоноситель подается от
источника тепла по тепловым сетям в местные системы потребления
тепла и после использования в этих системах не возвращается обрат-
но к источнику теплоснабжения. Такие сети обычно выполняются од-
нотрубными, хотя возможна их прокладка из нескольких труб, но с
движением теплоносителя только в одном направлении  от источни-
ка теплоснабжения к тепловому потребителю. Прокладка нескольких
труб параллельно по общей трассе может потребоваться в случае от-
пуска от одного источника либо пара различных начальных давлений,

                                10
либо горячей воды различных температур, либо как пара, так и горя-
чей воды.
     Очевидным преимуществом однотрубных сетей является сведе-
ние к минимуму капитальных затрат на сооружение таких сетей. Од-
нако эта экономия может перекрываться ущербом, связанным с отка-
зом от возврата частично отдавшего свое тепло теплоносителя обрат-
но к источнику.
     Сокращение потерь тепла за счет слива теплоносителя, после его
охлаждения в системах потребления при однотрубных тепловых сетях
может быть достигнуто за счет вторичного использования того же те-
плоносителя в других системах. Так, например, конденсат отработан-
ного пара с температурой 8095 °С, естественно, может быть исполь-
зован не только в системах горячего водоснабжения, но и в системах
отопления и вентиляции. Вместе с тем в схемах со вторичным ис-
пользованием теплоносителя приходится считаться с неизбежным не-
совпадением графиков расходов и температур теплоносителя с гра-
фиком потребности в тепле систем, в которых предусматривается вто-
ричное использование. Несовпадение этих графиков в суточном, а
особенно в сезонном разрезе, значительно усложняет вторичное ис-
пользование теплоносителя и приводит к тому, что при таких схемах
слив теплоносителя повышенных температур в канализацию оказыва-
ется, хотя бы в отдельные периоды, неизбежным.
     В связи с неэкономичностью слива горячей воды или конденсата
тепловые сети выполняются обычно по закрытой или замкнутой схе-
ме, при которой теплоноситель, поступающий от источника, частично
отдает свое тепло в системе потребителя, а затем возвращается обрат-
но к источнику теплоснабжения. Такие сети должны выполняться, как
минимум, двухтрубными с одной подающей и одной обратной (кон-
денсатопровод) линиями. Возврат конденсата от установленных у по-
требителей баков по системе конденсатопроводов обратно к источни-
ку теплоснабжения осуществляется посредством конденсатных насо-
сов, располагаемых у потребителя.
     Принципиальная схема двухтрубных паровых сетей с закрытой
системой возврата конденсата и присоединенными к ней системами
потребления тепла представлена на рис. 1.2.

                                 11
В закрытых водяных тепловых сетях циркуляция воды осуществ-
ляется обязательно за счет специальных сетевых насосов. Потери те-
плоносителя в закрытых сетях сводятся к утечкам воды или пара че-
рез неплотности сетей и непосредственно присоединенных к ним сис-
темам потребления тепла (в основном через сальниковые уплотнения
арматуры и сальниковые компенсаторы). По нормам [6] эти утечки не
должны превышать 0,5% объема воды в системе в час. Утечки воды
выполняются с помощью специальных подпиточных устройств, пред-
ставляющих собой важный элемент источников тепла.

                                     6

                    4
                         5
                                                              12
                                         7
                    3                              9                    13
                                             10

                                                       8           11

                    2

          1

              15
                   14

         Рис. 1.2. Принципиальная схема двухтрубной паровой сети:
          1 – паровой котел; 2 – технологические потребители пара;
          3 – нагревательные приборы системы парового отопления;
                     4 – калориферы системы вентиляции;
         5 – конденсатоотводчик; 6 – бак сбора конденсата; 7 – насос;
        8 – пароводяной подогреватель системы водяного отопления;
          9 – нагревательные приборы системы водяного отопления;
          10 – циркуляционный насос системы водяного отопления;
     11 – пароводяной подогреватель системы горячего водоснабжения;
    12 – бак-аккумулятор горячей воды; 13 – точки разбора горячей воды;
              14 – конденсатный бак источника теплоснабжения;
           15 – насос для откачки конденсата из конденсатного бака

                                    12
2. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

                 2.1. Классификация котельных

     В зависимости от характера тепловых нагрузок и назначения ко-
тельные установки принято разделять на следующие типы [5]: произ-
водственные, производственно-отопительные и отопительные.
     Первые, называемые также паровыми, оборудуются только паро-
выми котлами и в основном предназначаются для обеспечения паром
технологических потребителей промпредприятий. Отпуск тепла сис-
темам отопления, вентиляции и горячего водоснабжения производит-
ся в небольших количествах, только для нужд предприятий.
     Котельные второй группы (производственно-отопительные), на-
зываемые также смешанными, оборудуются паровыми и водогрейны-
ми котлами и предназначаются для отпуска тепла как в виде пара про-
мышленным предприятиям, так и в виде воды для отопительно-
вентиляционных      потребителей    предприятий     и    жилищно-
коммунального сектора.
     В смешанных котельных мощности паровых и водогрейных кот-
лов определяются соотношением тепловых нагрузок по теплоносите-
лям "пар" и "горячая вода" и выбираются на основании соответст-
вующих технико-экономических расчетов.
     Как паровые, так и водогрейные котлы могут быть газомазутны-
ми или пылеугольными. Рабочее давление пара в паровых котлах
обычно 1,4 МПа. В отдельных случаях соответственно требованиям
потребителей пара или по условиям выбора котлов, выпускаемых
промышленностью, могут устанавливаться котлы на давление 2,4 или
4,0 МПа. Все паровые котлы  барабанные с естественной циркуля-
цией и экранированными топочными камерами.
     Третья группа котельных (отопительные), называемых также во-
догрейными, оборудуется водогрейными котлами и предназначается
для отпуска тепла для нужд отопления, вентиляции и горячего водо-
снабжения жилых, общественных, промышленных зданий и сооруже-
ний.
     Водогрейные котельные, для которых мазут служит основным
или резервным топливом, подаваемым железнодорожным транспор-
том в цистернах, в своем составе должны иметь вспомогательные па-
ровые котлы небольшой паропроизводительности в основном для
обеспечения паром мазутного хозяйства.

                                13
При наличии в котельных таких источников пара рекомендуется
использование их для других собственных нужд котельной – деаэра-
ции питательной воды, подогрева сырой и химочищенной воды и т.п.

                                             2.2. Тепловые нагрузки

    В схемах централизованного теплоснабжения промышленных
комплексов и жилищно-коммунальных секторов от котельных режи-
мы потребления отдельными предприятиями существенно влияют на
выбор оборудования котельной и эффективность её использования.
    Количество и единичная мощность устанавливаемых котлов за-
висят от суммарных тепловых нагрузок котельной и режима отпуска
тепла, что, в свою очередь, определяется режимом потребления тепла
отдельными предприятиями. Режимом теплопотребления определяет-
ся и установка резервных котлов, если без них не обеспечивается ре-
монт оборудования котельной. Наконец, от него зависит эффектив-
ность использования устанавливаемого оборудования, характеризуе-
мая числом часов использования максимальной мощности котлов и себе-
стоимостью отпускаемого тепла. Поэтому необходимо знать и учитывать
влияние режимных факторов при решении схем теплоснабжения.
    Расход тепла предприятиями всех отраслей промышленности ха-
рактеризуется большой неравномерностью. Теплопотребление техно-
логических процессов (а также промышленной вентиляции) неравно-
мерно как в течение суток, так и в течение месяца и года. Примером
могут служить графики, представленные на рис. 2.12.4.

                                                  Зимой рабочий день
                                   100
             Потребление пара, %

                                   80                            Летом рабо-
                                                                   чий день

                                   60
                                                                 Летом вы-
                                                                 ходной день
                                   40
                                         0    4       8     12    16    20     24 Часы

                                   Рис. 2.1. Суточный график потребления пара
                                        нефтеперерабатывающим заводом

                                                          14
100

            Потребление пара, %
                                  80                               Зимой рабочий
                                                                       день
                                  60
                                                                  Зимой выходной
                                                                       день
                                  40

                                  20
                                       0         4     8     12    16    20    24 Часы

                              Рис. 2.2. Суточный график потребления пара
                                предприятиями легкой промышленности

            100%
            80
            60
            40
                                              V V V V V Х Х Х Х Месяцы

                                  Рис. 2.3. Годовой график потребления пара
                                       нефтеперерабатывающим заводом

    Суточная неравномерность потребления пара обусловливается
спецификой технологических процессов и режимом работы предпри-
ятия. Предприятия с непрерывным технологическим процессом 
нефтеперерабатывающие и химические заводы, предприятия резино-
технического и алюминиевого производства  имеют наименьшую
суточную неравномерность (см. рис. 2.1).
    Предприятия менее теплоемкие, работающие в две смены,  ма-
шиностроительные, легкой промышленности  имеют большую су-
точную неравномерность (см. рис. 2.2).
    Коэффициент заполнения суточного графика предприятий с не-
прерывным технологическим процессом Кзс, равный отношению
среднегодовой нагрузки за час к максимальной часовой нагрузке,

                                                           15
имеет значение, равное примерно 0,9. Для двухсменных предприятий
Кзс имеет значение 0,7  0,8, для односменных  0,450,55.
     В месячных графиках неравномерность проявляется еще в боль-
шей степени, так как сказывается влияние выходных и праздничных
дней, организационных факторов  требований плана, плановых ре-
монтов и др.
     Годовые графики потребления технологического пара у предпри-
ятий всех отраслей промышленности имеют большую сезонную не-
равномерность (см. рис. 2.3), обусловливаемую изменением темпера-
туры наружного воздуха в течение года, сменностью производства,
плановыми ремонтами и т.п. Зависимость расхода пара от температу-
ры наружного воздуха определяется открытой установкой оборудова-
ния, температурой поступавшего сырья, топлива, воды и др. Коэффи-
циент заполнения годовых графиков технологического потребления
для различных предприятий колеблется в значительных пределах и
составляет величину Кзг = 0,570,76 [7].
     Теплопотребление системами отопления и вентиляции в жилищ-
но-коммунальном секторе (см. рис. 2.4) имеет явно выраженный се-
зонный характер, так как зависит только от изменений температуры
наружного воздуха и силы ветра. Тепло на отопление и вентиляцию в
жилищно-коммунальном секторе расходуется только в течение ото-
пительного сезона (начало и конец отопительного сезона при средне-
суточной температуре наружного воздуха +8 С).

                                                                                        86
         Теплопотребление, %

                                                                                        56

                                                                                        26

                                                                                        Месяцы
                                        V   V   V    V   V   Х   Х   Х   Х

        Рис. 2.4. Годовой график нагрузки отопительной котельной

                                                            16
Расход тепла системами горячего водоснабжения неравномерен в
течение недели, суток и особенно за каждый час, так как он зависит
от бытовых условий населения жилищно-коммунального сектора. Те-
плопотребление систем горячего водоснабжения промпредприятий
имеет лишь суточную неравномерность.
    Суммарный годовой график тепловой нагрузки производственно-
отопительной котельной целесообразно строить путем суммирования
отопительной нагрузки с расходом тепла на технологические нужды
(рис. 2.5).
              Q,
             МВт
                    Qотоп6+Qтехн.+Qгор.в.
                                    Qтехн

                           Qгор.в.

                    Отопительный сезон            Часы
                         Годовой

                  Рис. 2.5. Годовой график нагрузки
               производственно-отопительной котельной

     Из рис. 2.5 видно, что по окончании отопительного сезона тепло
требуется лишь на горячее водоснабжение и технологические нужды.
Их суммирование дает представление о летней нагрузке производст-
венно-отопительной котельной и позволяет определить нужные для
расчета коэффициент заполнения и число часов использования мак-
симума потребления тепла.
     После составления суточного и годового графиков нагрузки, под-
счета коэффициентов их заполнения Кзс и Кзг , определения годового
числа часов использования оборудования можно получить исходные
величины для расчета тепловой схемы данной котельной. Расходы
пара и горячей воды на технологические нужды определяются из гра-
фиков нагрузки для максимального зимнего и летнего режимов, так
как все остальные расходы не выходят за пределы указанных.
     Расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабже-
ние определяют исходя из характерных режимов работы тепловых се-
тей, системы которых могут быть закрытыми и открытыми. Для опре-

                                     17
деления расходов тепла на отопление и вентиляцию используют ука-
зания из строительных норм и правил (СНиП) [9].
     Первой задачей, которую приходится решать проектировщикам
котельных установок, предназначаемых для теплоснабжения ком-
плексов промышленных предприятий с их жилым фондом, является
составление исходных данных по тепловым нагрузкам котельной ус-
тановки. Этот участок в проектных работах является наиболее ответ-
ственным, так как от него зависят все последующие проектные реше-
ния  принципиальная тепловая схема котельной, выбор вспомога-
тельного оборудования и технико-экономические показатели котель-
ной.
     Практикой проектирования установлен следующий порядок об-
работки заявок потребителей на отпуск им тепла [7]:
     а) распределение теплопотребителей на группы по видам тепло-
носителя (пар или вода) и по их параметрам;
     б) суммирование паровых нагрузок и определение максимальных
часовых расходов пара по каждой группе потребителей;
     в) расчет годового расхода пара по каждой группе потребителей
и возврата конденсата этого пара;
     г) расчет расхода тепла системами отопления, вентиляции и го-
рячего водоснабжения предприятий жилищно-коммунального секто-
ра.
     По полученным данным составляется сводная таблица тепловых
нагрузок для четырех характерных режимов теплопотребления в те-
чение года-трех зимних и одного летнего. Зимние режимы отличают-
ся только температурой наружного воздуха и рассчитываются для
следующих значений:
     I режим  максимально зимний, при температуре наружного воз-
духа, равной расчетной для отопления [8];
     II режим  средний, наиболее холодного месяца, при tнв, равной
средней за самый холодный месяц;
     III режим  среднеотопительный, при tнв, равной средней за ото-
пительный сезон;
     IV режим  летний, при отсутствии тепла на отопление и венти-
ляцию.
     В трех зимних режимах для каждой группы потребителей указы-
вается суммарная максимальная суточная для зимы нагрузка по пару
с учетом потерь в наружных сетях.

                                 18
В четвертом режиме аналогично указывается суммарная макси-
мальная суточная нагрузка для лета. Годовые расходы пара и про-
центная доля возврата конденсата для каждой группы потребителей
вносится в таблицу на основании просуммированных данных потре-
бителей.

       2.3. Общие сведения о тепловых схемах котельных

     Тепловая схема устанавливает взаимосвязь основных агрегатов и
аппаратов котельной, при помощи которых осуществляется выработ-
ка тепла, отпускаемого потребителям. Правильное построение тепло-
вой схемы имеет большое значение для тепловой экономичности ко-
тельной, так как ею определяется организация производственного
процесса котельной. От принятой тепловой схемы зависит размер не-
обратимых потерь в различных теплообменниках, от смешения пото-
ков, дросселирования и т.п.
     Тепловая схема представляет собой условное графическое изо-
бражение основного и вспомогательного оборудования, объединяемо-
го линиями трубопроводов для рабочего тела. Различают следующие
виды тепловых схем: принципиальную, развернутую и монтажную.
     В принципиальной схеме графически отражают в возможно сжа-
той и ясной форме основные потоки тепла и рабочего тела, указывают
условно лишь главное оборудование (котлоагрегаты, подогреватели,
деаэраторы, насосы и др.) и трубопроводы, не размещая арматуры,
всевозможных вспомогательных установок и второстепенных трубо-
проводов. Однотипные агрегаты изображаются только один раз неза-
висимо от их действительного числа в котельной. Так, если все ко-
тельные агрегаты однотипны, то изображается только один. Анало-
гично изображается только по одному деаэратору, подогревателю се-
тевой воды и т.д. Не показывают резервное оборудование и коммуни-
кации.
     В отличие от принципиальной на развернутой схеме показывают
полный состав всего теплового оборудования, включая резервные аг-
регаты в действительном их числе, а также все коммуникации  тру-
бопроводы, соединяющие оборудование со всеми запорными органа-
ми и другой арматурой (обратные и предохранительные клапаны, во-
доотводчики и др.). Развернутая схема служит основанием для разра-
ботки рабочих чертежей трубопроводов и используется эксплуатаци-

                                19
онным персоналом в процессе обслуживания оборудования, ликвида-
ции аварий и т.п.
     Монтажную или рабочую тепловую схему обычно выполняют в
ортогональном, а иногда отдельные сложные узлы в аксонометриче-
ском изображении с указанием отметок расположения трубопрово-
дов, их наклона, арматуры, креплений, размеров и т.д.

          2.4. Тепловые схемы с водогрейными котлами

     При отпуске тепла в виде горячей воды наиболее простой оказы-
вается схема отпуска от котельных с водогрейными котлами.
     Область применения таких котельных в системе централизован-
ного теплоснабжения определяется, прежде всего, номенклатурой во-
догрейных котлов, серийно выпускаемых нашей промышленностью.
Следует подчеркнуть, что эта номенклатура в настоящее время очень
ограничена, особенно в части котлов большой и средней теплопроиз-
водительности. Водогрейные котлы малой производительности до
1 МВт выпускаются в больших количествах и для работы на различ-
ных видах топлива  каменных и бурых углях, антраците, газе, мазуте
и т.п. Эти котлы, как правило, изготавливаются чугунными секцион-
ными, что обеспечивает не только наименьшие затраты на производ-
ство и монтаж, но и в значительной мере предохраняет их от корро-
зии, что позволяет ограничиться минимальными требованиями к ка-
честву питательной воды для таких котлов.
     В связи с этим чугунные водогрейные котлы  это основной тип
котлов, применяемых в небольших системах теплоснабжения: домо-
вых и групповых котельных, мелких промышленных котельных при
отсутствии потребности в паре. В качестве оборудования источников
централизованного теплоснабжения среднего и крупного масштабов
чугунные водогрейные котлы непригодны, так как максимальная тем-
пература воды на выходе из них не превышает 115 °С. Водогрейные
котлы с температурой воды на выходе выше 115 °С попадают под
действие других правил Ростехнадзора. Для таких котлов применение
чугуна как основного материала правилами запрещается, они должны
изготовляться обязательно стальными.
     Разработка стальных водогрейных котлов большой теплопроиз-
водительности была начата еще в СССР в 19561958 гг. Первона-
чально такие котлы проектировались и использовались как типовые
на ТЭЦ. К ним относились, например, котлы серии ПТВ (пиковый,

                                20
теплофикационный, водогрейный). Однако впоследствии выяснилось,
что они с успехом могут быть использованы не только на ТЭЦ в це-
лях покрытия пиковых тепловых нагрузок, но и в качестве основного
оборудования котельных, служащих источником тепла в средних и
крупных системах централизованного теплоснабжения.
    В настоящее время водогрейные котлы выпускаются согласно
разработанной в 19681969 гг. ЦКТИ Дорогобужским котельным за-
водом и трестом «Центроэнергомонтаж» унифицированной серии
П-образных водогрейных котлов теплопроизводительностью от 4,6 до
210 МВт для сжигания мазута, газа и твердого топлива.
    Из этой серии до настоящего времени освоен выпуск газомазут-
ных водогрейных котлов типа КВ-ГМ (котел водогрейный, газома-
зутный) теплопроизводительностью: 4,6; 7,5; 11,6; 23; 35; 116 МВт.
Из серии водогрейных котлов на твердом топливе пока освоен выпуск
только котлов типа КВ-ТС (котел водогрейный на твердом топливе со
слоевым сжиганием) теплопроизводительностью 4,6; 7;5; 11,6; 23
МВт. По пылеугольным водогрейным котлам типа КВ-TK (котел во-
догрейный на твердом топливе с камерным сжиганием) разрабатыва-
ются технические проекты.
    Одновременно заводами выпускаются газомазутные водогрейные
котлы старых конструкций: типов ПТВМ-100 и ПТВМ-50 башенной
конструкции и ПТВМ-ЗОМ П-образной конструкции.
    Башенные котлы типа ПТВМ в котельных, сжигавших мазут, ус-
танавливать не следует, так как на этом топливе они длительно не
дают номинальной теплопроизводительности и подвержены быстрым
коррозионным разрушениям. Котлы типа ПТВМ-30м зарекомендова-
ли себя как надежные, устойчиво работающие агрегаты. Имеются ти-
повые проекты котельных с котлами ПТВМ-ЗОМ.
    В связи с тем, что выпуск пылеугольных котлов теплопроизводи-
тельностью 58 и 116 МВт типа KВ-TK пока заводами не освоен, Бар-
наульский котельный завод (БКЗ) в настоящее время выпускает несе-
рийные пылеугольные водогрейные котлы типа ЭЧМ по проекту
Свердловского проектно-конструкторского бюро треста «Энергочер-
мет». В соответствии с профилем рассматриваемых котельных уста-
новок в табл. 2.1  2.3 представлены основные технические характе-
ристики рассматриваемых водогрейных котлов.
    Основная особенность водогрейных котлов, отличающая их от
паровых, состоит в том, что они не допускают образования в них па-
ра хотя бы в виде пузырьков на внутренней поверхности труб. Обра-

                                21
зование пузырьков пара может привести не только к гидравлическим
ударам, но и к отложению на внутренней поверхности труб солей из
циркулирующей по ним воды, а следовательно, к перегреву металла и
пережогу стенок труб. Для обеспечения отсутствия парообразования в
трубах этих котлов необходимо соблюдение следующих требований:
    1. Давление воды на выходе из водогрейного котла должно соот-
ветствовать температуре кипения воды, превышающей максимально
возможную температуру воды на выходе из котла не менее чем на
1015 °С.

                                                                       Таблица 2.1

             Технические характеристики котлов типа КВ-ГМ

      Наименование             КВ- КВ-ГМ-  КВ- КВ-ГМ- КВ-                КВ-ГМ-
                              ГМ-4   6,5  ГМ-10  20  ГМ-50                100
Теплопроизводительность,
                              4,6(4) 7,5(6,5) 11,6(10) 23,2(20) 58 (58) 116 (100)
МВт(Гкал/ч)
Расход воды, т/ч               49,5     80     123,5     247     618      1235
Расход топлива, м3/г, кг/ч:
  газ                         515 50   830     1290     2580    6260     12520
  мазут                         0      800     1200     2460    5750     11500
Давление сетевой воды, МПа:
  расчетное                    2,45    2,45    2,45     2,45    2,45      2,45
  минимальное на выходе         0,8    0,8      0,8      0,8     0,6      0,8
Температура сетевой воды,
°С:
   на входе                     70     70        70       70      70       70
   на выходе                   150     150      150      150     150       150
Поверхность нагрева, м2:
  радиационная                 38,6     48,9   53,6     106,6   245        325
  конвективная                 88,7    150,4   221,5    406,5   1223      2385
Температура уходящих га-
зов,0С:
  на газе                     150 24   153      185      190     140       138
  на мазуте                     5      245      230      242     180       180
КПД при номинальной на-
грузке (брутто), % :
  на газе                     90,5     91,1    90,3     89,9    92,6      92,7
  на мазуте                   86,35     87     88,9     87,55   91,1      91,3

                                         22
Таблица 2.2

             Технические характеристики котлов типа ЯВ-ТС

    Наименование           КВ-ТС-4    КВ-ТС-6,5    КВ-ТС-10     КВ-ТС-2
Теплопроизводитель-
                             4,6(4)    7,5 (6,5)    11,6(10)    23,2(20)
ность, МВт (Гкал/ч)
Расход воды, т/ч             49,5           80       123,5         247
Расход топлива, кг/ч, у
котлов:
  минусинского               875           1420      2160         4320
  ирша-бородинского          1280          2060        -            -
Давление сетевой воды
МПа:
  расчетное                  2,45          2,45      2,45         2,45
  минимальное
  на выходе                   0,8           0,8       0,8          0,8
Температура      сетевой
воды, °С:
  на входе                     70           70         70           70
  на выходе                   150          150        150          150
Поверхность нагрева,
м2:
  радиационная               38,66         48,9      55,9         82,8
  конвективная               88,7          150,4     229          417
Температура уходящих
газов, °С, у котлов:
  минусинского                220          225        220          230
  ирша-бородинского           225          225         -            -
КПД при номинальной
нагрузке (брутто), %,
у котлов:
   минусинского              81,9          82,8      80,9         79,1
  ирша-бородинского          81,1          82,1       -            -

                                      23
Таблица 2.3

       Технические характеристики котлов треста «Энергочермет»

                             ЭЧМ-           ЭЧМ-         ЭЧМ-        ЭЧМ-
      Наименование
                            8/11 С*        15/20 С     25/35ШМ     50/70ШМ
Теплопроизводительность
(максимально длительная),   12,7 (11)      23,2 (20)   40,5(3,5)    81,2(70)
МВт (Гкал/ч)
Расход воды, т/ч              137            250         440          875
Рабочее давление, МПа         1,57           1,57        1,96         1,96
Температура сетевой воды,
°С:
  на входе                     70             70         70           70
  на выходе                   150            150         150          150
Поверхность нагрева, м2:
  экрана                       48             85          201         287
  конвективной секции         136            210          617         800
  воздухоподогревателя        280            760         1350        4300
Температура уходящих га-
зов, °С                       200            210         200          220
КПД (брутто), %              85,0**          82,8        88,1         88,5
                              81,0           81,0        84,9         81,3

     *С  слоевая, ШМ – шахматно-мельничная топка; ** в числителе – при
оптимальной нагрузке, в знаменателе – при максимальной.

    2. Скорости воды в обогреваемых трубах водогрейных котлов не
должны опускаться ниже определенного уровня, определяемого теп-
ловыми нагрузками. Наибольшими должны поддерживаться скорости
воды в трубах экранов  не менее 1,0  1,2 м/с.
    Следующая существенная особенность водогрейных котлов свя-
зана с тем, что в их хвостовые поверхности, выполненные из сталь-
ных труб, поступает вода низкой температуры, что приводит к опас-
ности появления на наружной поверхности труб температур, более
низких, чем соответствующая температура точки росы газов. Наибо-
лее высокими оказываются значения температуры точки росы при
сжигании природного газа или мазута с малым избытком воздуха: они
составляют 5658 °С. Поэтому в случае сжигания газа в качестве ми-
нимальной температуры воды на входе в стальные водогрейные кот-
лы оговаривается температура 60,°С, а в случае сжигания мазута 
70 °С. Между тем при подаче в водогрейные котлы воды из обратной

                                      24
линии двухтрубных водяных тепловых сетей ее температура в тече-
ние почти всего отопительного периода существенно ниже 60 °С.
     В летний период эта температура снижается до 3035 С. Чтобы
поддерживать температуру воды в обратной линии сетей на уровне
6070 С, необходимо предварительно подогревать эту воду, исполь-
зуя в качестве греющей воду, уже нагретую в водогрейных котлах.
Такой подогрев может осуществляться либо в специальных поверхно-
стных теплообменниках-водоподогревателях, либо, что значительно
дешевле и проще в эксплуатации, за счет смешения воды из обратной
линии сетей с частью воды, уже нагретой в водогрейных котлах (ре-
циркуляция). Однако одной только рециркуляцией нагретой в котлах
воды нельзя обеспечить требуемые тепловые и гидравлические ре-
жимы котлов. Для такого обеспечения необходимо использовать, на-
ряду с рециркуляцией, перепуск части сетевой воды в обход котлов.
Это дает возможность поддерживать на выходе из котлов более высо-
кие температуры воды, чем требуемые по графику температур по-
дающей линии сетей, и за счет этого пропускать через котлы в тече-
ние всего отопительного сезона примерно одинаковые расходы воды.
     Третья группа требований, предъявляемых водогрейными котла-
ми, относится к свойствам питательной воды для этих котлов, кото-
рая, как правило, представляет собой смесь воды из обратной линии
двухтрубных водяных сетей и подпиточной воды. Следует отметить,
что качество сетевой воды в обратных линиях сетей может заметно
отличаться от качества подпиточной воды, главным образом за счет
попадания в нее продуктов внутренней коррозии труб, а иногда и
взвешенных частиц, ила и грязи из плохо промытых систем потребле-
ния тепла, особенно сразу после их присоединения к сетям.
     Вместе с тем стальные водогрейные котлы предъявляют повы-
шенные требования к воде как в части минимального содержания в
ней кислорода  не более 0,05 мг/кг, так и солей карбонатной жестко-
сти  не более 0,5 мг-экв/кг. Выполнение первого требования воз-
можно за счет термической деаэрации всей подпиточной воды при
исключении попадания кислорода в тепловые сети. Выполнение вто-
рого требования связано с умягчением подпиточной воды.
     Таким образом, обязательным элементом тепловой схемы ко-
тельных со стальными водогрейными котлами являются термические
деаэраторы. Чаще в водогрейных котельных, в которых выработка
пара отсутствует, используются вакуум-деаэраторы. В тепловой схеме
котельной с такими деаэраторами деаэрируемая вода должна предва-

                                 25
рительно подогреваться в поверхностных водоводяных теплообмен-
никах, в которых греющей водой является вода, поступавшая из водо-
грейных котлов. Конечная температура такого подогрева должна на
68 °С превышать температуру кипения воды при ее давлении в де-
аэраторе. Обычно для вакуумных деаэраторов это давление принима-
ется равным 0,03 МПа, что соответствует температуре кипения 69 °С.
     Применение в водяных тепловых сетях закрытой или открытой
системы теплоснабжения не влияет на выбор типа деаэратора водо-
грейной котельной и схему его включения, но резко сказывается на
его потребной производительности по деаэрированной воде. Действи-
тельно, даже в очень мощных водогрейных котельных, обслуживаю-
щих закрытые системы тепловых сетей, можно обойтись одним де-
аэратором малой производительности. В противоположность этому
даже в небольших водогрейных котельных, но при открытой системе
тепловых сетей потребуются деаэраторы большой производительно-
сти.
     Еще большее значение имеет наличие открытой или закрытой
системы для решения вопросов аккумулирования деаэрированной во-
ды. В закрытых системах величина расхода подпиточной воды зави-
сит не от гидравлических и тепловых режимов сетей, а только от их
герметичности. Поэтому для обеспечения необходимого запаса де-
аэрированной воды при закрытой системе сетей достаточно объема
бака, установленного под деаэрированной колонкой, емкость которо-
го соответствует обычно 1/41/3 от расчетной часовой производи-
тельности деаэратора.
     Иначе обстоит дело при открытой системе сетей, когда расход
подпиточной воды определяется графиками потребления разбираемой
сетевой воды на нужды бытового горячего водоснабжения. Коэффи-
циент неравномерности разбора воды, представляющий собой отно-
шение ее максимального часового разбора к среднему за сутки, в
крупных системах может принимать значение 2. Это означает, что
при расчете оборудования, связанного с подпиткой тепловых сетей
при открытой системе, на максимально-часовой расход подпиточной
воды потребная производительность этого оборудования должна быть
в 2 раза больше, чем при его расчете на среднечасовой расход воды за
сутки максимального водопотребления.
     По этим признакам источники теплоснабжения при открытых
системах тепловых сетей оборудуются специальными баками-
аккумуляторами подпиточной воды, емкость которых должна быть

                                 26
достаточной для полного выравнивания графика подачи в эти баки
воды, по крайней мере, в суточном разрезе. Появление при открытой
системе сетей крупных баков-аккумуляторов деаэрированной воды
усложняет тепловые схемы водогрейных котельных, поскольку при
этом, помимо собственно подпитки сетей, должны быть обеспечены
процессы зарядки и разрядки этих баков.
    Необходимость применения в водогрейных котельных в подав-
ляющем большинстве случаев установок по умягчению исходной во-
ды влияет на тепловые схемы этих котельных. Такое влияние обу-
словливается необходимостью предварительного подогрева сырой
воды до температуры 2030 °С во избежание запотевания фильтров
химводоочистки. В каждой водогрейной котельной небольшая часть
вырабатываемого ею тепла  по нормам [10] до 3%  расходуется на
собственные нужды котельной: отопление и вентиляцию помещений,
горячее водоснабжение для бытовых целей и т.п.
    В котельных, работающих на мазуте, дополнительной состав-
ляющей расхода тепла на собственные нужды является расход тепла
на подогрев мазута до 5575 °С в запасных и расходных мазутохра-
нилищах и до 80100 °С в подогревателях мазута перед форсунками.
Такой подогрев в чисто водогрейных котельных осуществляется го-
рячей водой из котлов, температура которой должна составлять не
менее 100110 °С, что накладывает дополнительные ограничения на
температурный режим водогрейных котлов.
    При доставке мазута в котельную в железнодорожных цистернах
требуется его разогрев в этих цистернах до 5575 °С, на что тратится
большое количество тепла. Использование для этой цели горячей во-
ды из водогрейных котлов затруднительно. Поэтому водяной подог-
рев мазута в цистернах, как правило, не применяется.
    При подаче мазута хотя бы в качестве резервного топлива в ко-
тельную железнодорожными цистернами в ней наряду с водогрейны-
ми устанавливаются служебные паровые котлы небольшой произво-
дительности, пар от которых используется для подогрева мазута, а
также для покрытия остальных собственных нужд котельной. Тепло-
вые схемы таких комбинированных пароводогрейных котельных бу-
дут описаны ниже. С учетом всех особенности на рис. 2.6 представле-
на тепловая схема чисто водогрейной котельной в наиболее сложном
варианте, а именно: для открытой системы теплоснабжения с приме-
нением вакуум-деаэраторов перегретой воды.

                                 27
4

                                    t=75-80°С          2
             5
                                3                                   1

         6

                                           t=20-30°С
     7                                                     9
                                       8
                 12
                                                               10   11
                                           13

                                                                        t=35-70°С
                                                 14

             Рис. 2.6. Принципиальная схема для водогрейной котельной

    Как следует из рис. 2.6, при этой схеме вода из обратной линии
сетей с температурой 3570 °С поступает во всасывавший коллектор
сетевых насосов II. В этот же коллектор подается подпиточная вода,
источником которой служит водопровод. Вода из водопровода насо-
сом сырой воды 12 через подогреватель сырой воды 9, где нагревает-
ся до температуры 2030 °С, подается в фильтры химводоочистки.
После смягчения химически очищенная вода поступает в подогрева-
тель химочищенной воды 2 и с температурой 7580 °С подается в ко-
лонку вакуумного деаэратора 3. В деаэраторе поддерживается вакуум,
соответствующий абсолютному давлению 0,03 МПа, за счет отсасы-
вания из колонки деаэратора паровоздушной смеси водоструйными
эжекторами 5. Рабочей жидкостью для эжекторов служит сырая вода,
подаваемая из расходного бака 6 к эжекторам насосом 7 под давлени-
ем 0,40,5 МПа. На пути паровоздушной смеси, отсасываемой из де-
аэратора, установлен поверхностный теплообменник-охладитель вы-
пара 4, в котором благодаря охлаждению водой из химводоочистки
происходит конденсация паров смеси. При этом конденсат стекает
обратно в колонку деаэратора, а подогретая вода  также в колонку.
    Деаэрированная вода самотеком подается во всасывающий кол-
лектор подпиточных насосов 13. Этими насосами вода может пода-

                                           28
ваться либо непосредственно во всасывавший коллектор сетевых на-
сосов, либо в часы малого водоразбора  в баки-аккумуляторы подпи-
точной воды 14.
     Сетевые насосы подают воду в водогрейные котлы 1. При этом
часть воды перепускается в обвод котлов и смешивается с водой, на-
гретой в котлах. Основной поток воды из котлов, смешиваясь с водой
из перепускной линии, поступает в подающую линию тепловых се-
тей. Другой поток этой воды забирается рециркуляционными насоса-
ми 10 и подается в напорный коллектор сетевых насосов.

                2.5. Тепловые схемы для паровых
                  и пароводогрейных котельных

    Паровые котлы  это наиболее универсальный тип котлов, при-
годный для любых систем теплоснабжения: как паровых, так и водя-
ных. Вместе с тем при отпуске тепла в виде горячей воды применение
паровых котлов связано с усложнением тепловой схемы из-за необхо-
димости включения в эту схему пароводяных сетевых подогревате-
лей. Однако и при этом паровые котлы сохраняют свое значение не
только в паровых системах, но и в тех часто встречающихся случаях,
когда потребителям требуются как пар, так и горячая вода, что явля-
ется обычным для производственных и смешанных производственно-
отопительных котельных. В подобных случаях наряду с паровыми
получили заметное распространение комбинированные пароводо-
грейные котельные, в которых установлены как паровые, так и водо-
грейные котлы.
    Паровые котлы на давление пара до 2,4 МПа обычно называют
котлами низкого давления. Пар от котлов низкого давления использу-
ется, как правило, для отпуска тепла на технологические или отопи-
тельно-бытовые нужды. В связи с этим такие паровые котлы иногда
называют технологическими или отопительными. Как правило, кот-
лы низкого давления изготовляются без пароперегревателей, так что
ими вырабатывается только насыщенный пар. Наряду с этим ГОСТ
361959 предусматривает изготовление паровых котлов паропроизво-
дительностью 1520 т/ч с пароперегревателями при давлении пара
1,38 МПа и его температуре 250 °С. Перегретый пар может потребо-
ваться для обеспечения подачи потребителям сухого насыщенного
пара, если дальность транспорта пара по сетям такова, что за счет их

                                 29
тепловых потерь температура перегретого пара снижается на величи-
ну, соответствующую начальному перегреву пара.
     Основной тип паровых котлов, используемых в настоящее время
в котельных крупного и среднего масштабов,  это котлы на давление
1,37 МПа без пароперегревателей или с перегревом пара до 250 °С.
Такие котлы марки ДКВР (двухбарабанный котел водотрубный ре-
конструированный) изготовляются Бийским котельным заводом. Кот-
лы паропроизводительностью 25 и 50 т/ч производятся Белгородским
котельным заводом. Основные технические характеристики по этим
котлам приведены в табл. 2.4. В обозначении по ГОСТ 361969 в чис-
лителе указывается паропроизводительность в т/ч, в знаменателе 
рабочее давление в котле в ат. В заводском обозначении первые две
цифры указывают паропроизводительность в т/ч, вторые  давление в
барабане в ат, третьи  температуру перегрева пара в градусах.
     Паровые котлы марок 25-15 и 50-14 с приставкой буквы К для
каменных углей, Б  для бурых углей и ГМ  для газа и мазута, паро-
производительностью соответственно 25 и 50 т/ч, изготовляются вер-
тикально-водотрубными с одним верхним барабаном.
     Для питательной воды водотрубных паровых котлов низкого дав-
ления нормами устанавливается верхний предел общей жесткости
0,020,03 мг-экв/кг. Но даже и при снижении до нормы общей жест-
кости, питательной воды ее содержание все же остается достаточно
высоким. Это обстоятельство влечет за собой, с одной стороны, унос
солей из барабана котла с паром, а с другой  накопление солей в во-
дяном объеме котла. Оба эти процесса регламентируются нормами.
Так, насыщенный пар при наличии перегревателей должен содержать
не более 1 мг/кг солей при давлении пара 1,37 МПа и 0,3 мг/кг при
давлении 2,36 MПа. Расчетный сухой остаток в котловой воде не
должен превышать 310 г/кг в зависимости от типа применяемых уст-
ройств для сепарации воды из насыщенного пара.

                                 30
Таблица 2.4
            Технические характеристики паровых котлов

                                                Ном. паропро-       КПД при
  Обозначения       Температура, 0С Поверх-      изводитель-       номиналь-
                                      ность        ность, т/ч       ной паро-
по     заводские    пита-  пара     нагрева,   на твер- на газе    производи-
ГОСТ                тель-              м2      дом то- и мазу-     тельности,
3619-               ной                         пливе       те         %
59                  воды
  2,5   ДКВР-2,5-   50     Насы-    91,3-96    2,5      3,5             -
E
   14   13                 щенный
   4    ДКВР 4-     50     Насы-    138,3-     4,0      6,0             -
E       13                 щенный 142,5
  14
   4    ДКВР 4-     50     250      129-       4,0      6,0          76-89
E       13-25                       133,1
  14
   6,5  ДКВР 6,5-   50     Насы-    225,3-     6,5      9,0             -
E       13                 щенный 235
   14
   6,5  ДКВР 6,5-   50     250      206,6-     6,5      9,0             -
E       13-250                      216,3
   14
  10    ДКВР 10-    50-77  Насы-    277-       10       15              -
E       13                 щенный 288,3
  14
  10    ДКВР 10-    55-77  250      255,4-     10       15          83,5-92,7
E       13-250                      266,7
  14
   20   ДКВР 20-    100-   Насы-    408,7      20       27,6        80,2-90,6
E       13          104    щенный
  14
   20   ДКВР 20-    100-   250      385,5-     20       26          77,2-91,1
E       13-250      104             388
  14
   25   Б-25-15     100-   250      451        -        25          88,6-92,1
E       ГМ          104
  14
  35    ДКВР 35-    100-   Насы-    -          35       50          85,3-89,6
E       13          104    щенный
  14
  35    ДКВР 35-    100-   250      -          35       -             84,7
E       14-250      104
  14
  50    Б-50-14     100-   Насы-    1081       50       -           89,4-90,3
E       К-50-14     104    щенный
  14
  50    Б-50-14-           250      1000-      50       50          87,1-91,1
E       250         100-            1417
  14
        К-50-14-    104
        250
        ГМ-50-14-
        250

                                  31
Во избежание этих пределов часть котловой воды должна перио-
дически или непрерывно удаляться из котла. Это обеспечивается сис-
темой продувки. Продувка приводит к потерям питательной воды и
тепла, а поэтому ее максимальная величина ограничивается нормами
[10] в размере 10% паропроизводительности котельной. При наличии
продувки более 2% она должна выполняться как непрерывная. При
величине продувки более 1 т/ч рекомендуется использование тепла
продувочной воды посредством установки сепаратора пара из этой
воды и теплообменника для ее охлаждения, в котором нагреваемой
средой обычно служит сырая вода.
     Кроме того, при подаче тепла от котельной в виде горячей воды в
закрытые системы тепловых сетей допускается использование воды
непрерывной продувки котлов для подпитки этих сетей, но с тем, чтобы
общая жесткость подпиточной воды не превышала 0,05 мг-экв/кг.
     Максимально допустимое содержание кислорода в питательной
воде паровых котлов с давлением пара до 3,2 МПа должно составлять
0,03 мг/кг при стальных и 0,10 мг/кг при чугунных водяных эконо-
майзерах. Соблюдение этой нормы требует термической деаэрации
всей питательной воды. В качестве греющей среды в деаэраторах, как
правило, используется пар от котлов, редуцированный до давления в
деаэраторе.
     Наиболее простой получается принципиальная тепловая схема
паровой котельной при отпуске от нее тепла только в виде пара без
возврата конденсата. В этом случае пар от котлов подается в паровые
сети обычно без предварительного снижения его давления, что позво-
ляет использовать весь перепад давления от рабочего в котле до тре-
буемого потребителями. Под таким же давлением пар подается в сис-
тему подогрева мазута.
     Схема покрытия собственных нужд котельной аналогична для
водогрейных котельных с той разницей, что для подогрева сырой и
химочищенной воды применяются не водоводяные, а поверхностные
пароводяные подогреватели. При этом подача пара от котлов для по-
догрева питательной воды в деаэраторе, а также для систем отопле-
ния, вентиляции и горячего водоснабжения самой котельной обычно
производится через редукционные клапаны.
     Конденсат греющего пара от поверхностных пароводяных подог-
ревателей выдавливается через конденсатные горшки под давлением
греющего пара и подается непосредственно в головки деаэраторов.
Если имеется опасность загрязнения конденсата, например маслом

                                32
или мазутом, то такой конденсат сливается в конденсатные баки, от-
туда он после проверки его качества откачивается специальными на-
сосами в головки деаэраторов.
    Схемы с однотрубными паровыми сетями наиболее просты, но
они требуют максимальной производительности химводоочистки.
Поэтому чаще паровые сети выполняются двухтрубными с частич-
ным возвратом конденсата греющего пара обратно в котельную. Та-
кой возврат обычно осуществляется под давлением конденсатных на-
сосов, установленных у потребителей. Попадая в котельную, этот
конденсат сливается в конденсатные баки, которых должно быть не
менее двух, а их суммарная емкость должна соответствовать макси-
мально-часовому количеству конденсата, поступающему в эти баки.
    При наличии возврата конденсата расчетная часовая производи-
тельность химводоочистки, а также подогревателей химочищенной
воды может приниматься равной максимально-часовому расходу пи-
тательной воды за вычетом гарантированной величины возврата кон-
денсата как от потребителей, так и образующегося в самой котельной.
    Схема подготовки подпиточной воды в паровых котельных, как и
в водогрейных, определяется не только качеством исходной воды, но
и системой тепловых сетей  закрытой или открытой. При закрытой
системе, как было отмечено в подр. 2.4, расчетный расход воды неве-
лик даже для крупных систем. Незначительны при этом также потери
пара и конденсата в котельной, которые должны быть восполнены за
счет химводоочистки. Для таких котельных наиболее простой и эко-
номичной получается схема, при которой в качестве подпиточной для
тепловых сетей используется та же деаэрированная вода, что и для
питания котлов. При этом не требуется отдельных деаэраторов для
подготовки подпиточной воды, а заданная расчетная производитель-
ность общих деаэраторов должна соответствовать сумме расходов
подпиточной воды для тепловых сетей и питательной воды для паро-
вых котлов. Такое совмещение рекомендуется также нормами [10].
    При открытой системе водяных тепловых сетей совмещение во-
доподготовки для питательной воды котлов и для подпиточной воды
тепловых сетей становится нецелесообразным, поскольку требования
к качеству питательной воды значительно более жестки, чем соответ-
ствующие требования к качеству подпиточной воды.
    Поэтому при открытой системе водяных, тепловых сетей водо-
подготовка в паровых котельных осуществляется следующим образом
(рис. 2.7). Насос сырой воды 8 подает расход воды, необходимый для

                                33
Вы также можете почитать