РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ КОТЕЛЬНОЙ - А.С. Ненишев, В.В. Максимов
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
А.С. Ненишев,
В.В. Максимов
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
КОТЕЛЬНОЙ
Омск 2010
71Федеральное 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
71УДК 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
3ОГЛАВЛЕНИЕ
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
4ВВЕДЕНИЕ
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.
5Обозначения,
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
61. 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 7080% 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 3540% 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.
7Первая 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 3040% 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 2025%, 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 (50100 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.
8Одним 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-
9ществляется 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 180200 °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,
10либо 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 8095 °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.
11В 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
122. 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.
13При 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. 2.12.4.
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
14100
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,
15имеет значение, равное примерно 0,9. Для двухсменных предприятий
Кзс имеет значение 0,7 0,8, для односменных 0,450,55.
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 = 0,570,76 [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
16Расход 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-
17деления 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.
18В 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-
19онным 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 19561958 гг. Первона-
чально такие котлы проектировались и использовались как типовые
на ТЭЦ. К ним относились, например, котлы серии ПТВ (пиковый,
20теплофикационный, 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 19681969 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-
21зование 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
1015 °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
22Таблица 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 - -
23Таблица 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 5658 °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
24линии двухтрубных водяных тепловых сетей ее температура в тече-
ние почти всего отопительного периода существенно ниже 60 °С.
В летний период эта температура снижается до 3035 С. Чтобы
поддерживать температуру воды в обратной линии сетей на уровне
6070 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-
25рительно подогреваться в поверхностных водоводяных теплообмен-
никах, в которых греющей водой является вода, поступавшая из водо-
грейных котлов. Конечная температура такого подогрева должна на
68 °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 1/41/3 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
26достаточной 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 2030 °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 5575 °С в запасных и расходных мазутохра-
нилищах и до 80100 °С в подогревателях мазута перед форсунками.
Такой подогрев в чисто водогрейных котельных осуществляется го-
рячей водой из котлов, температура которой должна составлять не
менее 100110 °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 5575 °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.
274
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 3570 °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 2030 °С, подается в фильтры химводоочистки.
После смягчения химически очищенная вода поступает в подогрева-
тель химочищенной воды 2 и с температурой 7580 °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 0,40,5 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-
28ваться 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
361959 предусматривает изготовление паровых котлов паропроизво-
дительностью 1520 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
29тепловых 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 361969 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
0,020,03 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 310 г/кг в зависимости от типа применяемых уст-
ройств для сепарации воды из насыщенного пара.
30Таблица 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
31Во 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
32или 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
33Вы также можете почитать
