Основное оборудование котельной установки

Обновлено: 12.05.2024

Вспомогательное оборудование. Состав котельной.

Продолжаем серию образовательных публикаций по строительству котельных и мини-ТЭЦ. Сегодня мы с вами поговорим о вспомогательном оборудовании. Почему без него нельзя обойтись в промышленной котельной, его функции и от чего оно оберегает сердце любого предприятия - котельную.

Общий вид котельной. Общий вид котельной.

Компоновка котельной и состав оборудования зависят от назначения котельной, вида топлива и теплопроизводительности. Для эффективной работы котла в зависимости от вида используемого топлива, в состав котельных входит различное котельно-вспомогательное оборудование. Основной набор применяемого оборудования перечислен ниже.

Основные понятия:

Горелка – устройство для ввода в топку котла топлива, необходимого для его сжигания воздуха и обеспечение устойчивого сжигания топлива.

Пример горелки. Пример горелки.

Топка – устройство стационарного котла, предназначенное для сжигания органического топлива, частичного охлаждения продуктов сгорания и выделения золы.

Топка с шурующей планкой. Топка с шурующей планкой.

Пароперегреватель – устройство для получения перегретого пара;

Экономайзер (чугунный или стальной) – устройство для подогрева питательной воды паровых котлов, использующее теплоту уходящих газов;

Воздухоподогреватель – устройство для предварительного подогрева воздуха перед топочным устройством;

Вентилятор – устройство для подачи воздуха к горелочному устройству;

Дымосос – устройство для удаления дымовых газов из топки котла.

Пример дымососа. Пример дымососа.

Примерный состав вспомогательного оборудования котельной на твердом топливе:

1. Топочное устройство: для слоевого сжигания (топки ТЛЗМ, ТЛПХ, ПТЛ – РПК, ТЧЗМ); вихревого сжигания; пылеугольные горелки и т.д.

2. Хвостовые поверхности нагрева могут быть как встроенные, так и отдельно стоящие:

3. Устройства для очистки дымовых газов: циклонные батареи, золоуловители, фильтры очистки и т.д.

4. Тягодутьевые машины:

• устройство возврата уноса служит для возврата в топку несгоревшего топлива;

• устройство острого дутья служит для подачи воздуха в верхний слой факела для улучшения сгорания летучих веществ, выделяющихся при нагреве топлива.

Примерный состав вспомогательного оборудования котельной на газообразном топливе:

1. Газовые горелки (количество зависит от конструкции котла и горелочного устройства)

2. Хвостовые поверхности нагрева могут быть как встроенные, так и отдельно стоящие:

• экономайзер (чугунный или стальной)

3. Тягодутьевые машины:

Общекотельное оборудование котельной, без которого также не может нормально она функционировать, включает в себя:

1. ХВП или ХВО – комплекс устройств, обеспечивающих приготовление воды необходимых параметров, используемой в котлах. Состоит из фильтров и баков различного назначения, деаэраторов, подогревателей исходной воды, сепаратора непрерывной продувки для паровых котлов.

Водо-подготовительная установка. Водо-подготовительная установка.

2. Насосы различного назначения (питательные, сетевые, подпиточные, ГВС, циркуляционные, солевые и т.д.)

Пример насосной группы в котельной. Пример насосной группы в котельной.

3. Подогреватели и теплообменники различного назначения (отопления, ГВС и т.д.)

4. Устройства топливоприготовления (дробилки, грейфера, мельницы – для твердого топлива; ГРУ – для газообразного;

Грейфер для сыпучих продуктов. Грейфер для сыпучих продуктов.

5. Станции мазутоприготовления с емкостями, фильтрами, насосами, подогревателями – для мазута; емкости и насосы – для дизельного топлива)

6. Устройства топливоподачи (транспортеры шнековые, скребковые, ленточные, ковшовые и т.д.), топливопроводы (пылепроводы, мазутопроводы, газопроводы) с распределительными коллекторами и арматурой и т.д.

7. Трубопроводы (сетевые, ГВС, паропроводы, дренажные, продувочные и т.д.) с распределительными коллекторами, барбатерами, колодцами и т.д.

8. Воздуховоды и газоходы

9. Дымовая труба или трубы: отдельностоящие самонесущие, на растяжках или в каркасе.

Для нормальной работы котла также необходима автоматика управления и безопасности и контрольно-измерительные приборы (КИП и А).

Пример автоматики из действующей котельной. Пример автоматики из действующей котельной.

Система автоматизации позволяет автоматизировать процессы контроля и регулирования технологических параметров котла, деаэратора, вспомогательного и общекотельного оборудования, а также остановить котел или отключить котельное оборудование, если эти параметры вышли за пределы нормы.

Система автоматизации состоит из щита управления и силового оборудования, которое может устанавливаться либо внутри щита управления (для маломощных котлов), или в отдельном силовом щите.

Система автоматизации предназначена для управления котлом, обеспечивает запуск, контроль и регулирование технологических параметров котла, а также его защиту, и остановку при отклонении этих параметров от нормы. Она различается в зависимости от марки и типа котла (паротрубный, жаротрубный), вида топлива, на котором он работает (твердотопливный – уголь, древесные отходы, шелуха или пеллеты, газовый, жидкотопливный – мазут, нефть, дизтопливо), способа подачи топлива (горелка, шурующая планка, топливозабрасыватель, шнек и т.д.), тип теплоносителя (паровой или водогрейный).

Система автоматизации по уровням и функциональному исполнению делятся на:

1. Систему управления с диспетчеризацией (управление по верхнему уровню, где автоматизированы защита, контроль и регулирование всех технологических процессов, вся информация выводятся на персональный компьютер оператора, с которого он может контролировать и регулировать работу автоматики).

2. Автоматическую систему управления (автоматизирована защита котла и регулирование технологических процессов, оператор необходим лишь для запуска и наблюдения за работой автоматики).

Пример сенсорного дисплея управления автоматикой. Пример сенсорного дисплея управления автоматикой.

3. Полуавтоматическую систему управления (автоматизирована защита котла и часть регулируемых технологических процессов, в ряде регулирующих процессов принимает участие оператор, производя регулирование некоторых параметров вручную).

Таким образом, в этой статье мы с вами рассмотрели основной состав котельной и вспомогательного оборудования. Безусловно, в зависимости от поставленных перед котельной задач, набор оборудования может отличаться. Это задача проектировщиков - на первом этапе правильно составить техническое задание на котельную и уже потом выполнить проект котельной. По нему уже строится сама котельная и сдаётся потом в органы Ростехнадзора.

Виды котельных установок

Котельная представляет собой конструкцию, предназначенную для нагрева теплоносителя с целью получения горячей воды или пара. Нагретое рабочее тело транспортируется по трубам к зданию (теплопункту), где отдает тепло.

Холодный теплоноситель возвращается для повторного нагрева. Классификация котельных установок (КУ) проводится в зависимости от вида и потребностей потребителя.

Пример компоновки отопительно-производственной котельной, состоящей из трёх котлов от МПНУ "Энерготехмонтаж". Содержание Показать

Типы котельных

Различают следующие виды КУ:

Источником тепловой энергии в установках является паровой или водогрейный котел.

Его работу обеспечивают вспомогательные системы:

химической водоочистки;
подпитки;
автоматики и защиты.

Горячая вода в систему отопления подается сетевыми насосами.

Модульная твердотопливная котельная на 100 кВт от "КотелПромСтрой".

По виду топлива

При сжигании топлива в котле выделяется большое количество тепла, которое используется для нагрева воды. В зависимости от его вида и способа подачи в топку обуславливается конструкция устройства.

В зависимости от сжигаемого сырья котлы делятся на:

твердотопливные;
жидком топливе;
газовые; .

В качестве твердого топлива в большинстве случаев используют уголь или горючие сланцы. На деревообрабатывающем производстве сжигают отходы древесины. Однако из-за большого количества вредных примесей (сера, тяжелые металлы и др.) такие котлы применяются редко.

В качестве жидкого топлива используют мазут. Продукт получается после отгонки дистиллятных фракций и содержит до 0,3% золы. В процессе сгорания выделяется продукты (ванадий), которые негативно влияют на термическую коррозионостойкость конструкционных материалов котла. Продукты сгорания ухудшают экологическую обстановку в местах расположения котельных. Такие КУ не рекомендуется размещать в жилых массивах.

Установки на газовом топливе являются наиболее распространенными. Большая теплота сгорания, простота доставки, экологичность и невысокая цена сырья, позволила применять такие КУ не только в коммунальных теплосетях, но и в системах индивидуального отопления.

Комбинированные котлы предполагают использование нескольких видов топлива, не изменяя способа подачи в камеру сгорания.

Это могут быть как газомазутные агрегаты, так и установки, сжигающие газ и угольную пыль. Один вид топлива используется как резервное, например, мазут.

Подача обоих компонентов в топку происходит через одну и ту же горелку. Это позволяет продолжать работу котельной при проведении работ на газовых трубопроводах без остановки агрегата.

В зависимости от своего размещения

По месту расположения котельные установки подразделяются на 4 типа:

интегрированные (встроенные);
надстроенные (крышные);
пристроенные;
отдельно стоящие.

Встроенные КУ размещаются в специальных местах (теплопунктах), находящихся в здании. Чаще всего они применяются для обогрева складских и бытовых помещений, а также строений производственного и технического назначения.

Для котлов малой мощности нет необходимости в постройке специальных сооружений. Потери тепла минимальные, т. к. устройства подключаются непосредственно к системе отопления.

Пример встроенной котельной, расположенной в специально оборудованном помещении.

Некоторые проекты многоэтажных жилых домов с индивидуальным отоплением предусматривают размещение котельного оборудования на крыше здания.

Такие устройства полностью автоматизированы и не требуют постоянного присутствия дежурного персонала. Надстроенные котельные имеют небольшую мощность и рассчитаны на выработку тепла, достаточного для обогрева всего дома в наиболее холодный период.

Пристроенные котельные имеют общую стену с отапливаемым зданием. Такое размещение обуславливается невозможностью монтажа оборудования в другом месте. Используются в частных домах при переходе с печного отопления на газовое и невозможности размещения котла внутри дома.

Отдельно стоящие КУ служат для обогрева и подачи горячей воды в группе зданий и сооружений. Могут располагаться как в непосредственной близости к отапливаемым объектам, так и на площадках, удаленных от них.

Такие установки оборудованы вспомогательными системами, обеспечивающими их работу, и обслуживаются дежурным персоналом.

По типу теплоносителя

Отопительные котлы по типу рабочего тела могут быть:

водогрейными;
паровыми;
воздухогрейными.

Устройства первого типа используются в системах индивидуального и коммунального теплоснабжения. Котлы большой мощности оборудованы системой принудительной циркуляции. Для увеличения КПД установки в теплогенераторе поддерживается давление до 0,7 кг/см², что позволяет повысить температуру теплоносителя до 115°С. Горячая среда может подаваться непосредственно в отопительные приборы или иметь теплопункты с промежуточным нагревом сетевой воды в бойлерах.

Паровые котлы Unical с высоким КПД.

Паровые котлоагрегаты представляют собой одно- или двухбарабанную конструкцию с многократной циркуляцией рабочей среды. По подъемным трубам теплоноситель попадает в верхний барабан и по опускным поступает в нижний для дальнейшего нагрева. В котлоагрегатах с естественной циркуляцией рабочего тела кратность циклов составляет 5-30 раз.

Для увеличения экономичности предусмотрены экономайзеры и воздухоподогреватели. Перед тем как попасть в котел, питательная вода нагревается теплом отработанных газов, а воздух, подаваемый в топку, пройдя воздухоподогреватель, позволяет увеличить температуру сжигаемого топлива.

По виду движения теплообменивающихся сред котлы делятся на жаротрубные и водотрубные. В котельных установках применяются теплогенераторы второго типа. Энергетические парогенераторы производят пар для турбин на тепловых электростанциях.

В воздухогрейных установках в качестве теплоносителя применяется воздух. Такие котлы служат для воздушного отопления небольших промышленных помещений. Воздух под действием конвективных сил движется внутри нагреваемых труб и попадает в помещение. Для увеличения скорости движения среды используют вентиляторы. Такие агрегаты можно изготовить самостоятельно, используя неликвиды.

По степени механизации или автоматизации рабочих процессов

Обслуживание котлоагрегата связано с выполнением следующих действий:

подача топлива в топку;
перемешивание слоя горючих материалов;
удаление шлака.

Механизация основных операций положительно влияет на работу котла. Она повышает эффективность и экономичность его работы.

По степени механизации рабочих процессов установки подразделяются на:

немеханизированные;
полумеханические;
механические.

КУ оснащаются КИП (манометрами, термометрами и др.) и системами автоматики.

Контрольно-измерительные приборы для котельной.

С их помощью выполняются следующие функции:

пуск и остановка котлоагрегата в автоматическом режиме;
аварийная остановка котла при срабатывании технологической защиты;
выбор и поддержание оптимального режима горения топлива;
подача световых и звуковых сигналов при срабатывании предупредительных и аварийных защит;
регулировка технологических параметров агрегата;
расчет КПД КУ;
контроль за работой вспомогательного оборудования;
блокировка механизмов, если нужны разные виды ремонтов, и др.

Автоматизация работы связана с внедрением новых технических средств и компьютерных технологий при управлении котлоагрегатом.

Классификация котельных агрегатов

по назначению;
по технологическим параметрам рабочей среды и агрегата;
по типу топки;
по виду перемещения теплообменных сред;
по типу сжигаемого горючего.

Водогрейные агрегаты с принудительным перемещением рабочей среды обеспечивают потребителей водой с температурой до 115°С.

Котёл низкого давления Дэнкар для котельной.

Паровые агрегаты с естественной циркуляцией производят насыщенный или перегретый пар и по величине давления делятся на котлы:

низкого давления (до 0,88 МПа);
среднего (до 3,9 МПа);
высокого (до 13,8 МПа);
критического (до 16 МПа);
сверхкритического (до 24 МПа);
суперсверхкритического (до 30 МПа).

Широкое распространение получили КА с вихревыми и топками с кипящим слоем. Их преимущество перед котлами с камерными устройствами состоит в том, что в них можно сжигать топливо низкого качества и широкий спектр промышленных и бытовых отходов. Для них не надо подготавливать угольную пыль, они менее металлоемкие и имеют высокие экологические показатели.

Паровые котлы изготавливаются из специальной котельной стали. Водогрейные агрегаты малой мощности могут быть сделаны из чугуна.

Стальные КА используются в квартальных и районных котельных. Водогрейные устройства большой мощности могут устанавливаться на ТЭЦ вместо пиковых подогревателей сетевой воды.

Требования к газовой котельной на предприятии

Котельная – это комплексная инженерная система, состоящая из большого количества механизмов и узлов предназначенных для выработки тепловой энергии на производственные нужды и теплоснабжения жилых и общественных зданий.

Котельная на предприятии, как источник тепла, тесно связана с инженерными сетями расположенными, как на ее территории, так и вне.

Содержание Показать

Виды промышленных котельных установок

Промышленные газовые котлоагрегаты классифицируются по мощности на агрегаты малой, средней и большой мощности. К первой группе относятся водогрейные, паровые и конденсационные генераторы, мощностью до 20 МВт и КПД до 96 %. Обычно их применяют для теплоснабжения небольших предприятий.

Для комплексного теплоснабжения с выдачей нагрузки по отоплению, горячему водоснабжению и вентиляции предприятия устанавливают котельные с суммарной мощностью до 100 МВт.

Такое оборудование устанавливается на больших квартальных котельных, способных обеспечить теплом не только промышленных, но и жилищно-бытовых потребителей. Для снабжения горячей водой и паром крупных заводов и районных городских предприятий тепловых сетей используют газовые котлы с мощностью от 600 МВт.

По назначению газовые котельные на предприятии подразделяются:

Отопительные – для централизованного снабжения на нужды отопления, вентиляции и ГВС бытовых и промышленных потребителей;
Производственные – для технологического обеспечения теплом в виде пара и горячей воды промпредприятий.
Отопительно-производственные – для комплексного снабжения теплом систем теплоснабжения и технологических процессов.
По схеме котельные делятся на закрытого типа, когда вся сетевая вода по магистральным тепловым сетям возвращается обратно к источнику и открытую систему, когда часть горячего теплоносителя потребляется на технологические или бытовые нужды.
В промышленности технологическими потребителями тепловой энергии в виде пара являются бумажные, химические и металлургические производства, нефтехимические комплексы, ректификационные и химические реакторы, сорбционно-десорбционной агрегаты процесса газа очистки, гальванические линии и устройства для ламинирования поверхностей.

Перспективным направлением стала установка комбинированных котельных пароводородных котельных, автономных блок-модулей, крышных систем теплоснабжения.

Хорошими мобильными системами считаются блок-модульные, собираемые на заводе и транспортируемые к месту установки в собранном виде.

На месте запуск таких систем проходит по ускоренной программе «под ключ», учитывая, что монтаж и наладочные работы выполнены на производстве.

Принцип работы

Газовые промышленные котельные независимо от своей мощности, практически, имеют одинаковую схему управления и принцип действия. Конструкционные различия наблюдаются только у водоводяных и пароводяных котлов. Котельные установки промышленных предприятий состоят из основного и вспомогательного оборудования.

К основному относят сам котел и устройства, заключенные в его корпусе – трубные пакеты, сепараторы, коллекторы, барабаны. К вспомогательному оборудованию относятся газогорелочное устройство, насосы, вентиляторы, дымососы, арматура, гарнитура, система автоматики управления и безопасности.

В водогрейных котлах вода нагревается до максимальной температуры 150 С, в результате сжигания топлива и передаче тепла от дымовых газов к магистральному теплоносителю. Панели выполняют газоплотными, чтобы повысить теплопередачу, для этого – стальные трубы сваривают между собой.

После топки дымовые газы вод воздействием разряжения, создаваемого дымососом, поступаю в конвекторный блок, где трубы смонтированы в шахматном порядке, что увеличивает поверхность нагрева и скорость передачи воды сетевому теплоносителю.

Принцип работы парового котла отличается от водогрейного. Движение воды во внутреннем его контуре, происходит благодаря естественной циркуляции холодных и нагретых пароводяных сред.

В результате процесса теплопередачи на выходе котла получается насыщенный или перегретый пар. Для сбора его в современных котлах устанавливаются барабаны и сепарационные устройства в верхнем барабане, чтобы удалять из пара мельчайшие частички котловой воды.

Сетевая вода через паровой котел не циркулирует, он запитывается химочищенной питательной водой, с помощью специальных питательных насосов. Контур сетевой воды не пересекается с питательным, а нагрев ее происходит в пароводяных сетевых теплообменных аппаратах, в которых пар от котла через трубную систему нагревает подающий теплоноситель до максимальной температуры 150 С.

Котельное оборудование

Котлы являются основным элементом организации и реализации паросилового цикла системы теплоснабжения. Корпус маломощных котлов низкого давления изготавливают из чугуна, а среднего и высокого давления из котловой стали.

Для того чтобы правильно подобрать тип и количество котлов, выполняют технико-экономические расчеты, с учетом следующих факторов:

Максимальная и минимальная тепловая нагрузка потребителей в зимнее и летнее время.
Расстояние и диаметры тепловых сетей с разбивкой к каждому потребителю.
Качество воды и топлива.
Уровень автоматизации газовой котельной.
Размеры котельной.

Следующим по важности элементом котлоагрегата является горелочное устройство, где происходит процесс смешивания газа и воздуха и розжиг газовоздушной смеси с образованием факела. Сам процесс горения происходит в топочной камере.

Выбор котла по теплопроизводительности горелки должен соответствовать ее мощности с учетом аварийного резерва. Неплохое газовое оборудование Лемакс можно приобрести в Ишиме.

Работа горелки обеспечивается газовым оборудованием котельной: ГРУ или ГРП, регуляторами, фильтрами, приборами контроля и системой безопасности. Все элементы газового хозяйства относятся к объектам повышенной опасности, их работа регламентируется СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Системы дымоотвода

Система дымовентиляции котельной служит для создания разряжения в газовом тракте котлоагрегата и выводе дымовых газов из котла в атмосферу . Она состоит и дымососа, вентилятора, дымоходов и дымовой трубы.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика безопасности (КИПиА) предназначены для контроля за работой установки по режимным картам, регулировки нагрузки котла и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.

Во всех современных котлоагрегатам установка КИПиА является обязательным требованием, в соответствии с нормами и правил по эксплуатации котельных установок.

Защита котельного оборудования срабатывает с включением звуковой и световой сигнализации для оповещения оперативного персонала.

Параметры защиты КИПиА:

отрыв факела в котле;
высокое давление пара, газа, воды;
низкое разряжение в топке котла;
отключение электроэнергии;
низкий уровень воды в котле;
низкое давление воздуха, воды и газа.

При срабатывании сигнализации, через короткое время, если оперативный персонал не исправил сбой, котел останавливается системой КИПиА, через принудительное отключение подачи газа в топку.

Требования к промышленным газовым котельным

Газовые котельные – пожароопасные объекты, к ним предъявляются особые требования на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации. Основные требования закреплены в СНиП II-35- «Котельные установки».

Требования к насосам обозначены в СП 89.13330.2012. Вода и пар должны соответствовать - ГОСТу 20995-75, 2761-84, а система химводоподготовки - СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение". Более подробно с требованиями и правилами можно ознакомиться в книге «Котельные установки промышленных предприятий» (Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н).

Котлы промышленных котельных устанавливают в отдельностоящем здании, которое по огнестойкости определяется производственными требованиями. Для монтажа крупногабаритных элементов и узлов котла должны быть предусмотрены монтажные проемы.

Проектирование и строительство промышленных котельных выполняется с учётом существующих планов застройки и инженерных коммуникаций в районе предполагаемого строительства.

Проектом должны быть предусмотрены котельный зал, насосный зал, топливное хозяйство, помещения для химводоочистки и КИПиА.

Котлы и котельные установки

Котлы и котельные установки служат для превращения химической энергии горения топлива в тепловую. Тепловая энергия сгорающего топлива передается теплоносителю (воде, пару, незамерзающим жидкостям), который по магистральным трубопроводам подается потребителю для различных целей. Это отопление помещений любого типа и объема, снабжение горячей водой для бытовых и производственных нужд, обеспечение паром технологических процессов в различных отраслях промышленности.

Виды котельных установок

В зависимости от назначения котельные установки подразделяются на:

отопительные водогрейные котлы и котельные установки - используются в целях отопления, горячего водоснабжения и вентиляции;
отопительно-производственные котельные установки - помимо отопления, горячего водоснабжения служат для технологического паро- и водоснабжения;
производственные паровые котлы и котельные установки - для технологического теплоснабжения.

Основное и вспомогательное котельное оборудование

Котлы и котельные установки представляют собой единый комплекс, обеспечивающий решение задач получения и передачи теплоносителя потребителю.

Котельное оборудование бывает основным и вспомогательным.

Основное котельное оборудование состоит из:

котла с топочной и конвективной частями,
каркаса с обмуровкой, теплоизоляцией и обшивкой,
лестниц и помостов для обслуживания,
арматуры и гарнитуры котла,
экономайзера,
пароперегревателя.

К вспомогательному котельному оборудованию относятся:

дутьевые вентиляторы и дымососы,
питательные, циркуляционные насосы,
водоподготовительные и пылеприготовительные системы,
системы топливоподачи и золошлакоудаления, (для котлов на твердом топливе),
мазутное хозяйство (для котлов на жидком топливе),
горелки и газорегуляторные станции (для газовых котельных),
газоходы и дымоходы,
дымовые трубы,
контрольно-измерительные приборы и котельная автоматика.

Конструкция котла и назначение основного оборудования

Котел состоит из топочной и конвективной частей. В топочной части происходит сгорание топлива, в конвективной - передача получаемого тепла теплоносителю.

Каркас котла представляет собой несущую металлическую конструкцию с обмуровкой, теплоизоляцией из листов ПТЭ и обшивкой стальными листами.

Арматура котла служит для регулирования расходов транспортируемых веществ. Она подразделяется на запорную (вентили, задвижки, краны), регулирующую (вентили и клапаны), предохранительную (пружинные, грузовые и обратные клапаны), контрольную (для определения наличия и уровня вещества в трубопроводе) и специальную.

Гарнитура котла служит для контроля и обслуживания топки и газоходов котла: лазы, гляделки, затворы, заслонки, клапаны и обдувочные аппараты.

Водяной экономайзер обогревается продуктами сгорания котла и служит для подогрева или испарения поступающей в котел воды.

Пароперегреватель повышает температуру пара выше температуры насыщения

Назначение дополнительного оборудования

Котлы и котельные установки также комплектуются дополнительным оборудованием.

Тягодутьевые устройства (вентиляторы, воздуховоды, газоводы, дымососы и дымовая труба служат для ввода воздуха в топку котла и удаления газовых продуктов сгорания.

Для подачи воды в котел и затем в тепловую сеть служит питательное и подпиточное котельное оборудование: насосы, трубопроводы, баки. Для подогрева и химводоподготовки поступающей воды, а также для очистки ее от примесей служит водоподготовительное оборудование.

Система топливоподачи зависит от вида котельной. Котлы и котельное оборудование на твердом топливе включают механизированные устройства для подачи топлива: погрузчики, подъемники, транспортеры, дробилки, щепо- и металлоуловители. Для удаления продуктов сгорания в твердотопливных котельных используются механические, гидравлические, пневматические и комбинированные методы.

При сжигании газового и жидкого топлива применяют газовые горелки, мазутные форсунки и комбинированные газомазутные горелки.

Контрольно-измерительные приборы и автоматы обеспечивают бесперебойную и согласованную работу всех систем котла и котельной установки.

Котельная установка

В качестве теплоносителя, доставляющего тепловую энергию к ее потребителям, обычно используется пар или горячая вода. В обоих случаях котельная установка представляет собой генератор, преобразующий в тепло химическую энергию топлива.

Элементы котельной установки

Основными элементами современной котельной установки являются: топка, котел, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, в целом - называемые котлоагрегатом, а также тягодутьевые, питательные устройства, оборудование топливоподачи и золоудаления.

Рабочими телами, участвующими в процессах тепловых трансформаций, служит топливо, воздух, вода.

Устройство и принцип работы котельной установки

Топливо, сгорая в топке, т. е. вступая в химическую реакцию с кислородом воздуха, образует горячие газы, которые далее при помощи тяговых устройств проводятся по газоходам котлоагрегата, охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.

В барабане парового котла пар получается насыщенный, и в случае надобности он перегревается путем пропуска по особым змеевикам, располагаемым в большинстве случаев за первым газоходом котла. Полученные в топке газы, пройдя котел и перегреватель, обычно имеют высокую температуру - около 300 - 450°, и их невыгодно выбрасывать в трубу. Для повышения экономичности котельной установки за котлом устанавливают дополнительные поверхности нагрева: экономайзер, подогревающий воду, идущую на питание котла, и воздухоподогреватель, снабжающий топку горячим воздухом.

В отопительной котельной установки воздухоподогреватели по причинам, о которых будет указано в дальнейшем, пока не получили сколько-нибудь значительного распространения.

В настоящее время наибольшим распространением пользуются так называемые водотрубные котлы, представляющие собой герметически закрытые сосуды, состоящие из большого количества кипятильных труб (рис. 9а и 9б), концы которых ввальцованы в барабаны или коллекторы. Котлы, кипятильные трубы которых только немного наклонены к горизонту (рис. 10 - котельная установка в монтаже), называются горизонтально-водотрубными в отличие от вертикально-водотрубных (рис. 11) - с трубами, расположенными более отвесно. Котел заполняется водой примерно до середины верхнего барабана, верхняя часть которого используется для сбора пара. Горячие газы, полученные в топке, омывают трубы котла, внутри которых находится вода; последняя доводится до кипения, и образующиеся на поверхностях нагрева пузыри пара выносятся в паровое пространство. Кипятильные трубы, ближе расположенные к топке, обогреваются более интенсивно и в них образуется пароводяная эмульсия с объемным весом меньше, чем имеет вода. Так как все кипятильные трубы соединены между собой, образуя сообщающиеся сосуды, то из-за разных объемных весов в котельных трубах в котле начинается циркуляция. По менее обогреваемым трубам, находящимся в последних газоходах котла, вода из верхнего барабана опускается вниз, а по интенсивно обогреваемым трубам поднимается пароводяная эмульсия. Пар из последней выделяется в верхнем барабане с водяного уровня (зеркало испарения), а вода возвращается в систему труб котла.

Чем лучше циркуляция в котле, чем удачнее его конструкция, тем легче отделяется пар и скорее выравнивается температура воды в различных пунктах котла при растопках, тем, наконец, быстрее смешивается питательная вода с общей водой котла, приобретая температуру, соответствующую давлению. В отличие от котла, в котором температура воды во всех пунктах одинакова, в экономайзере она везде разная; этот процесс постепенного нагревания характерен для водяного экономайзера и для водогрейных котлов.

Котельная установка может и не иметь всех перечисленных элементов; так, могут отсутствовать воздухоподогреватель, водяной экономайзер, пароперегреватель, а также иногда и котел, заменяемый в водогрейной котельной установке водяным экономайзером с непосредственно к нему приключенной топкой.

На рис. 9а и 9б приводится чертеж котельной установки, состоящей из вертикально-водотрубного котла с присоединенной к нему топкой, механически забрасывающей топливо в топку. Чтобы не затемнять чертежа, часть труб котла, как находящихся в пределах газоходов, так и в экранирующих топочную камеру, показана только в осевых линиях. На продольном разрезе показаны габариты пароперегревателя, а на следующей проекции можно видеть конфигурацию змеевиков пароперегревателя.

Концы змеевиков присоединены к входному и выходному коллекторам, расположенным по боковым сторонам котла вне его обмуровки.

Рис. 10 и Рис. 11

За котлом установлен водяной экономайзер из чугунных ребристых труб. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам, двигаясь по рядам труб снизу вверх. По выходе из экономайзера подогретая вода направляется на питание котла в верхний барабан. На рис. 9а и 9б показано также устройство систем топливоподачи и золоудаления. В верхней части здания котельной располагаются бункеры, в которые топливо подается механическими приспособлениями, а из них оно поступает к топкам за счет силы тяжести. Если котел оборудуется колосниковыми решетками с ручным обслуживанием, то обычно топливо подвозится к топочному фронту на вагонетках, перемещаемых по узкоколейной железной дороге вручную. Надобность в бункерах в таком случае отпадает.

В первом этаже котельного здания показана вагонетка, на которой отвозятся шлак и зола за пределы котельной установки. Шлак и зола с полотна колосниковой решетки постепенно отводятся в шлаковый бункер в результате покачивания колосников. В некоторых конструкциях шлак направляется в бункер при периодической чистке топки, когда часть полотна колосниковой решетки поворачивается на угол в 90°, образуя таким образом проем, через который вручную и сбрасывается шлак. Очаговые остатки, поступившие в шлаковый бункер, сбрасываются в вагонетку, заливаются водой и вывозятся из котельной.

Обмуровка котла производится кирпичом, причем в местах с высокими температурами стены футеруются огнеупорным кирпичом. Обмуровка выкладывается на глине. В местах пониженных температур иногда применяют сложный раствор. Обмуровка снаружи укрепляется металлическим каркасом. Газоходы котла отделяются друг от друга шамотными перегородками.

В случаях необходимости по тем или иным причинам выключения экономайзера газы могут быть направлены в сборный боров, минуя экономайзер (см. рис. 9а). Количество питательной воды, подаваемой насосом через экономайзер в котел, регулируется вручную или автоматически, с тем чтобы уровень питательной воды находился в пределах водомерного стекла.

Котельная установка при изготовлении рассчитывается на определенное давление, наблюдение за которым производится по манометру. Последний является одним из основных приборов, по которому следят за работой котла. Если увеличивается расход пара, то давление в котле падает, кочегар начинает форсировать топку, увеличивая подачу воздуха и топлива.

Основное и вспомогательное оборудование котельной для эффективного функционирования

Основное и вспомогательное оборудование котельной необходимо для эффективного обогрева и обеспечения помещений горячим водоснабжением.

Основное и вспомогательное оборудование

К нему принято относить:

топка;
пароперегреватель;
воздухоподогреватель;
водяной экономайзер;
обмуровка и каркас с площадками и лестницами;
гарнитура и арматура.

В его состав входят:

питательные и тягодутьевые устройства;
оборудование для топливоподачи;
оборудование для водоподготовки;
система автоматизации;
контрольно-измерительные приборы.

Механизм работы

Основное и вспомогательное оборудование котельной помогает правильному функционированию всей системы. За счет горелочных устройств топливо в котле доставляется в топку с последующим сгоранием. Необходимый воздух сюда доставляется дутьевым вентилятором, а также может подсасываться через колосниковую решетку, если имеется естественная тяга. Подогрев воздуха воздухоподогревателем повышает эффективность и экономичность котельной. Дымовые же газы удаляются в атмосферу.

Сырая вода, перемещаясь через катионные фильтры, смягчается и направляется в деаэратор, в котором ликвидируются коррозионно-активные газы. Далее вода поступает в бак деаэрованной воды, забирается насосом и идет в паровой котел. После поверхностей нагрева вода собирается в верхнем барабане. Пар из котла направляется в паровой общекотельный коллектор, а потом идет уже потребителям. Следует особенно тщательно выбирать основное и любое вспомогательное оборудование котельной.

Формирование теплового баланса

В процессе сжигания топлива не все объемы тепла, выделяемые в топке, эффективно применяются с целью нагрева воды или парообразования. Тепло частично теряется вместе с уходящими из котла газами, механическим и химическим недожогом. Важная задача - минимизировать данные потери. Тепловой баланс котла - это равенство направленного в котел тепла и задействованного, складываемое из использованного полезно тепла, необходимого для выработки горячей воды или пара, тепловых потерь от работы котельной установки. На один килограмм твердого или жидкого топлива тепловой баланс составляет один метр кубический газообразного топлива.

Читайте также: