Технологическая схема производства котла

Обновлено: 25.06.2024

Технологическая схема котельной

Производственно-отопительная котельная, предназначена для выработки отопительным котлом пара с необходимыми параметрами качества, который используется технологическими потребителями, а также для выработки горячей воды для обеспечения систем отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения.

Система отопления в котельной обеспечивает заданный тепловой режим в помещениях в холодное время года, компенсируя теплопотери через наружные ограждения зданий.

Система вентиляции в котельной создает требуемую чистоту воздуха в рабочей зоне производственных зданий, необходимый воздушный и тепловой режимы в общественных зданиях путем организации воздухообмена в помещениях.

Система кондиционирования воздуха в котельной применяется для создания в помещении микроклимата, удовлетворяющего повышенным санитарно-гигиеническим или технологическим требованиям, путем обеспечения строго заданных температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха в рабочей зоне.

Система горячего водоснабжения в котельной предназначена для подогрева и транспортирования воды к местам водоразбора на хозяйственно-бытовые или производственные нужды.

Теплотехнологическое оборудование в котельной является потребителем тепловой энергии в виде подогретой воды или водяного пара и включает в себя как специальные теплопроводы, так и разные теплообменные аппараты.

Природный газ в отопительном котле по газопроводу поступает на территорию предприятия в газорегуляторный пункт ГРП (27) или газорегуляторную установку ГРУ, где давление городского газа снижают до рабочего и поддерживают его на заданном уровне. Из ГРП газ подается к горелкам (24) котельного агрегата.

Мазут для отопительного котла может быть основным топливом, резервным (например, в зимние месяцы), аварийным, позволяющим в случае необходимости быстро перевести котельную с одного вида топлива на другой.

Из мазутохранилища (28), обогреваемого паром, через фильтры (29) тонкой очистки насосами (30) мазут подается в горелку (24) и после смешивания с воздухом сгорает.

Отопительный котел имеет топку (25) с расположенными в ней испарительными поверхностями нагрева (кипятильными трубами), верхний (26) и нижний (22) барабаны, конвективные поверхности нагрева (20), пароперегреватель (21), водяной экономайзер (17).

Воздух в отопительном котле, необходимый для сжигания газа, забирается из верхней части котельной и по воздухозаборному коробу (1) поступает на вход дутьевого вентилятора (23), откуда под давлением подается в горелки (24). Продукты горения проходят последовательно через все теплоиспользующие элементы и с помощью дымососа (15) выбрасываются в дымовую трубу (12).

Пар в отопительном котле поступает в общий сборный коллектор (2), откуда направляется к технологическим потребителям. Часть пара после снижения давления в редукционной установке (3) подается в деаэратор (5), где происходит удаление из питательной воды растворенных в ней агрессивных газов для предотвращения коррозии поверхностей нагрева.

Для получения горячей воды, расходуемой на технологические нужды и теплоснабжение, в котельной установлен пароводяной бойлер (6). Пар в бойлер поступает из общего паросборного коллектора (2) по специальному паропроводу (4). Сетевая вода сетевым насосом (8), установленным на обратной линии, подается для нагрева в бойлер, из которого поступает в прямую линию системы теплоснабжения к потребителям (7) теплоты. Конденсат пара из бойлера поступает в деаэратор (5). Подпитка тепловой сети осуществляется подпиточным насосом (10), забирающим воду из деаэратора, общего для системы теплоснабжения и питания котла. Для уменьшения солесодержания котловой воды из барабана (26) по трубопроводу (19) производится непрерывная продувка.

Вода в отопительном котле направляется в расширитель непрерывной продувки (16), где в результате снижения давления вскипает. Образующийся при этом пар поступает в паровую линию к деаэратору, а горячая вода — в подогреватель сырой воды (14), которая насосом (18) подается в систему (9) химической подготовки воды. Химически очищенная вода перед поступлением в деаэратор подогревается в охладителе (11) деаэрированной воды. Деаэрированная вода питательным насосом (13) направляется в водяной экономайзер (17) котла.

Изготовление котла в отопительную систему

Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы.

Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.

В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.).

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).

Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Контактная сварка относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этих процессов – пластическая деформация, в ходе которой формируется сварное соединение. Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током, причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта. На поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов и загрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличивают электросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новые точки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т. е. Сварка поверхностей. Контактную сварку классифицируют по типу сварного соединения, определяющего вид сварочной машины, и по роду тока, питающего сварочный трансформатор. По типу сварного соединения различают сварку стыковую, точечную, шовную.

Стыковая сварка – разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины. Зажим 1 установлен на подвижной плите, перемещающийся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются, и заготовки сжимаются под действием усилия, развиваемого механизмом осадки. Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют – сваркой оплавлением. Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а оксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуются особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением, разнородные металлы (быстрорежущую и углеродистую стали, медь и алюминий и т.д.). Наиболее распространенными изделиями, изготовляемые стыковой сваркой, служат элементы трубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетонная арматура.

Точечная сварка – разновидность контактной сварки, при которой заготовки соединяются в отдельных точках. При точечной сварке заготовки собирают внахлестку и зажимают между электродами, подводящими ток к месту сварки. Соприкасающиеся с медным электродами поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжается до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результате образуется литая сварная точка. Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней и односторонней.

Многоточечная контактная сварка – разновидность контактной сварки, когда за один цикл свариваются несколько точек. Многоточечную сварку выполняют по принципу односторонней точечной сварки. Многоточечные машины могут иметь от одной пары до 100 пар электродов, соответственно сваривать 2 –200 точек одновременно. Многоточечной сваркой сваривают одновременно и последовательно. В первом случае все электроды сразу прижимают к изделию, что обеспечивает меньшее коробление и большую точность сборки. Ток распределяется между прижатыми электродами специальным токораспределителем, включающим электроды попарно. Во втором случае пары электродов опускают поочередно или одновременно, а ток подключают поочередно к каждой паре электродов от сварочного трансформатора. Многоточечную сварку применяют в основном в массовом производстве, где требуется большое число сварных точек на заготовке.

Шовная сварка – разновидность контактной сварки, при которой между свариваемыми заготовки образуется прочное и плотное соединение. Электроды выполняют в виде плоских роликов, между которыми пропускают свариваемые заготовки. В процессе шовной сварки листовые заготовки соединяют внахлестку, зажимают между электродами и пропускают ток. При движении роликов по заготовкам образуются перекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошной геометрически шов. Шовную точку, так же как и точечную, можно выполнить при двусторонней и одностороннем расположениях электродов. Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0,3 – 3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.

Дефекты, образующиеся при сварке.

Остаточные сварочные напряжения и деформация.

Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры.

К внутренним относятся скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др.

В паяных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, неполное заполнение шва припоем; внутренними – поры, включения флюса, трещины и др. Качество сварных и паяных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и заготовок, текущим контролем за процессом сварки и пайки и приемочным контролем готовых сварных или паяных соединений. В зависимости от нарушения целостности сварного соединения при контроле различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Технологический процесс изготовления котла

1. Организация рабочего места

Рабочее место электросварщика называется сварочным постом, оборудованное всем необходимым для выполнения сварочных работ.

От правильной организации рабочего места в значительной степени зависят, как обеспечение высокой производительности труда электросварщика, так и стабильное надёжное качество сварных швов и соединений.

Рабочие места электросварщиков зависят от выполняемой работы и габаритов свариваемых конструкций. Они могут располагаться в специальных сварочных кабинах или непосредственно у свариваемых конструкций. При сварке небольших изделий рабочие места оборудуются как сварочные кабины. Дверной проём в кабинке закрывают брезентовым занавесом на кольцах пропитанным огнестойким составом. Полы в кабине настилают из огнеупорного материала: кирпича, цемента или бетона. Кабина должна хорошо освещаться дневным или искусственным светом и иметь приточно-вытяжную вентиляцию. Для сборки и сварки деталей внутри кабины устанавливают сварочный стол высотой 500 – 600 мм для работы сидя и около 900 мм для работы стоя. Крышку стола площадью 1 или 2 м 2 изготавливают из листовой стали толщиной 15 – 20 мм или из чугунной плиты 20 – 25 мм, чугун не деформируется от нагрева. К нижней части крышки или ножке стола приваривают стальной болт, служащий для крепления токопроводящего провода от источника сварочного тока и для провода заземления стола. Имеются гнёзда для хранения электродов или присадочной проволоки. В выдвижном ящике стола хранятся инструменты. Для удобства устанавливают металлический стул с подъёмным винтовым сидением, изготовленным из диэлектрического материала. Под ногами на рабочем месте электросварщика должен находиться резиновый диэлектрический коврик. Для дуговой сварки используется как переменный, так и постоянный ток. Источником постоянного тока является сварочный выпрямитель.

2. Выбор источника питания

Для сварки на переменном токе основным источником питания являются сварочные трансформаторы. Их основными функциями являются питание сварочной дуги и регулирование сварочного тока. Такие трансформаторы делят на две группы: трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и дополнительной реактивной катушкой-дросселем и трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием. Применяют их при ручной и автоматической сварке под флюсом. Упрощенно схему работы трансформатора можно представить так: на стальном сердечнике находятся первичная и вторичная обмотки. Ток из сети, проходя через первичную обмотку, намагничивает сердечник, образуя тем самым переменный магнитный поток, который индуктирует ток во вторичной обмотке. Первичная обмотка сварочного трансформатора ТСК-500 неподвижна, в то время как вторичная передвигается по сердечнику, регулируя сварочный ток. Обмотка состоит из двух катушек, которые закреплены на двух стержнях магнитопровода. Она находится в нижней части сердечника. На определенном расстоянии от первичной расположена вторичная обмотка. Она также состоит из двух катушек, соединенных параллельно. Обмотка перемещается по сердечнику с помощью винта и рукоятки, находящейся на крышке кожуха трансформатора. Вторичная обмотка жестко соединена с плитой. Изменение расстояния между обмотками регулирует сварочный ток. Если рукоятку вращать по часовой стрелке, то вторичная обмотка приближается к первичной, уменьшая индуктивное сопротивление. Наблюдается возрастание сварочного тока. Вращение рукоятки против часовой стрелки увеличивает расстояние между обмотками. Это способствует возрастанию индуктивного сопротивления и уменьшению сварочного тока. С вторичной обмотки ток поступает на выход. Сварочный ток можно регулировать в пределах от 165 до 650 А. Сварочные генераторы постоянного тока обеспечивают устойчивость горения сварочной дуги, так как изменение величины сварочного тока влечет за собой уменьшение или увеличение магнитного потока. Питание электродуги происходит за счет съема напряжения с зажимов угольных щеток на коллекторе. Движение сварочного агрегата происходит при помощи двигателя внутреннего сгорания. В сварочных преобразователях ту же функцию выполняет электродвигатель. Соединение сварочного трансформатора и блока выпрямителя образует сварочный выпрямитель. Иногда для получения падающей характеристики сюда подключают дроссель. Принцип действия выпрямителей основан на свойстве полупроводников проводить ток только в одном направлении. Наибольшее распространение получили выпрямители с кремниевыми и селеновыми полупроводниковыми элементами. В сварочных выпрямителях применяют трехфазную мостовую схему выпрямления. При такой схеме возникает меньшая импульсация выпрямленного напряжения, и питающая сеть переменного тока получает более равномерную загрузку. Выпрямители имеют высокие динамические свойства из-за меньшей электромагнитной инерции. Здесь ток и напряжение при переходных процессах меняются почти мгновенно. Здесь отсутствуют вращающиеся части, что делает установку надежной и простой в эксплуатации. Выпрямители с падающими внешними характеристиками используются как для ручной дуговой сварки и резки, так и для автоматизированной. Существует несколько типов выпрямителей. Выпрямитель типа ВДГ используется при механизированной сварке в углекислом газе. Переключение режимов сварки дистанционное. Выпрямители типа ВДУ (универсальные сварочные) применяются для однопостовой механизированной сварки под флюсом и в углекислом газе. Обратная связь по току используется для получения падающих внешних характеристик. Магнитный усилитель применяется в качестве датчика. Тип ВДГУ можно использовать для ручной дуговой сварки электродами. Выпрямители типа ВДГИ предназначены для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах.

Выпрямители типа ВКСМ, В ДМ, В ДУМ (многопостовые сварочные) рассчитаны на номинальные длительные токи 1000–5000 А. По номинальной силе тока одного поста и коэффициенту одновременности нагрузки (0,6–0,7), устанавливается число постов. Например, выпрямитель ВДМ-1601УЗ предназначен для питания семи и девяти сварочных постов ручной дуговой сварки. Имеет жесткие внешние характеристики. Другой выпрямитель – ВДУМ-4Х401УЗ – предназначен для питания четырех сварочных постов при механизированной сварке в углекислом газе и ручной дуговой сварке. Выпрямитель здесь тиристорный, имеющий жесткие и падающие внешние характеристики. Во время эксплуатации выпрямитель должен подвергаться планово-предупредительному контролю. Один раз в два месяца необходимо очищать кремниевые вентили от пыли и грязи сжатым воздухом и тщательно проверять затяжку контактных соединений. У нового выпрямителя следует проверить сопротивление изоляции относительно корпуса. Сопротивление изоляции первичного контура должно быть не ниже 1 мОм, а вторичного – не ниже 0,5 мОм. Если сопротивление снижено, то выпрямитель просушивают внешним нагревом или обдувом теплым воздухом. Выпрямители, хранившиеся более одного года, следует включать на 20 минут на напряжение, равное половине номинального значения, а затем на 4 часа – на номинальное переменное напряжение без нагрузки.

Описание технологической схемы

Принципиальная технологическая схема процесса варки представлена на рисунке 5.

В состав варочной установки входят: ГБЩ – бак-аккумулятор горячего белого щелока, ГЧЩ – бак-аккумулятор горячего черного щелока, ПрЩ – бак промывного щелока, КЩ – бак вытесненного теплого щелока (бак К-щелока), варочные котлы, вымывной резервуар. Трубопровод циркулирующего варочного щелока имеет паровые сопла П.С. для подачи пара высокого давления для нагрева циркуляционного щелока во время варки. Также имеются теплообменники ТП для подогрева поступающего в бак-аккумулятор белого щелока, для охлаждения горячего черного щелока, подаваемого на выпарку из бака-аккумулятора, для догрева содержимого бака белого щелока. Варочный котел имеет циркуляционное сито в нижней части котла, вытеснительное сито в верхней части, кольцевые спрыски для щелока в нижнем конусе.

Теплый белый щелок из цеха каустизации по линии 1 поступает через теплообменник, где подогревается до температуры 155-160 °С горячим черным щелоком, в бак-аккумулятор горячего белого щелока ГБЩ. Догрев содержимого бака-аккумулятора белого щелока осуществляется циркуляцией через теплообменник, в который подается пар высокого давления.

Щепа загружается в котел через загрузочную воронку со шнекового конвейера. Одновременно осуществляется подача пара низкого давления для уплотнения и пропарки щепы и закачка через нижний конус котла теплого щелока на пропитку. На пропитку щелок закачивается из бака промывного щелока ПрЩ. Путем подачи в линию закачки щелока на пропитку по линии 2 холодного белого щелока осуществляется регулирование остаточной щелочности при пропитке. Воздух из котла во время загрузки через вытеснительное сито отсасывается вентилятором через каплеотделитель К. К концу пропитки, когда котел заполнен "под горло", щелоковым насосом создается избыточное давление и котел становится гидравлически заполненным. Происходит "холодная" пропитка щепы под давлением, что очень благоприятно влияет на последующие результаты варки.

В конце пропитки начинается вытеснение пропиточного щелока горячим черным щелоком из бака ГЧЩ. Пропиточный щелок вытесняется в бак теплого щелока КЩ по линии 27. После вытеснения определенного количества пропиточного щелока в котел подается требуемое на варку количество варочного щелока. Для этого горячий белый щелок из бака ГБЩ смешивается с горячим черным щелоком из бака ГЧЩ и подается в котел. Варочный щелок во время закачки проходит через теплообменник, где догревается паром высокого давления до температуры варки, если это необходимо. Вытесняемый щелок с температурой выше 100 °С направляется в бак горячего щелока ГЧЩ.

После закачки горячего варочного щелока температура содержимого котла составляет 155-160 °С. Нагрев варочного щелока во время варки осуществляется подачей пара высокого давления в паровые сопла, установленные на циркуляционном трубопроводе. В фазе варки в варочном котле поддерживается требуемый уровень температуры и давления до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение Н-фактора. Циркуляция осуществляется следующим образом: варочный щелок отбирается через циркуляционное сито в нижней части котла, подогревается паром высокого давления в трубопроводе и возвращается в котел через верхнее вы-теснительное сито и через нижний конус. Температура варки составляет 165 °С. Регулирование концентрации эффективной щелочи во время варки осуществляется подачей горячего белого щелока по линии 8 в циркуляционный трубопровод. Избыток горячего черного щелока возвращается в бак ГЧЩ.

После окончания варки начинается вытеснение горячего варочного щелока холодным промывным фильтратом и теплым щелоком. При этом температура содержимого котла резко снижается и прекращаются химические реакции. Процесс вытеснения начинается с подачи щелока из бака черного щелока КЩ в нижнюю часть котла, чтобы использовать высокую температуру в варочном котле для деактивации комплексных соединений кальция, растворенных в щелоке при пропитке. Окончательное вытеснение проводится с использованием промывного фильтрата, поступающего из бака для вытесняемого щелока ПрЩ. Вытесненный горячий черный щелок направляется в сборник горячего черного щелока по линии 18 для следующей варки, а также на выпарку по линиям 10 и 30. Количество использованного вытесненного щелока соответствует общему объему фильтрата от промывки небеленой массы. В конце ступени вытеснения температура массы в котле ниже 100 °С. После этого давление в котле за счет снижения температуры также снижается до уровня атмосферного. Вымывка массы начинается с подачи промывного щелока в нижний конус котла на разбавление. Масса с концентрацией 5 % откачивается насосом из котла в вымывной резервуар.

В процессе варки сдувки из котла поступают по линии дегазации в бак горячего черного щелока, частично конденсируются, а несконденсировавшиеся парогазы откачиваются вентилятором через терпентинный конденсатор на сжигание вне варочного цеха. Аналогично, все паровые сдувки из щелоковых баков направляются сначала по линии 7 в бак горячего черного щелока, а затем вентилятором откачиваются на сжигание вне варочного цеха.

1 - подача холодного белого щелока; 1а - белый щелок на регулирование а.щ. на пропитку; 2 - пар высокого давления;3 -вытесняемый из котла теплый черный щелок после пропитки; 4 - подача белого щелока на регулирование а.щ. во время варки; 5 - теплый черный щелок на выпарку; 6 - щелок на выпарку; 7 - дегазация баков; 8 - мыло; ТП - теплообменник; Т.В. - теплая вода; Г.В. - горячая вода; П.С. - паровые сопла на трубопроводе циркулирующего варочного щелока; КЩ - бак теплого черного щелока (К-бак).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛА КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ

Технологическая схема производства тепла отопительной котельной с водогрейными котлами 2 показана на рис. 1,а. Котлы предназначены для работы на жидком и газообразном топливе.

Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 5. а вода в котел — насосами 4, дымовые газы из котла удаляются в атмосферу за счет естественной тяги через трубу 1. На перекрытии котельного здания установлен деаэратор 3. Вода, нагретая в котле, поступает к потребителю, где отдает часть тепла и с пониженной температурой снова возвращается в котел для последующего подогрева. Топочное устройство оборудовано горелками 6.

Схема паровой котельной установки показана на рис 1,б. Технологический процесс производства пара осуществляется в такой последовательности: жидкое топливо, поступающее в котельную по трубопроводу 55, и газообразное — по трубопроводу 54, смешиваются в горелке 6 с воздухом из воздухоподогревателя 20 и сгорают в топке 7.

Воздух, необходимый для сгорания топлива, забирается вентилятором 5 из верхней зоны помещения котельной, Подается в воздухоподогреватель 20 для подогрева за счет тепла дымовых газов. Тепло, выделившееся при сгорании топлива, передается воде через поверхности нагрева котла 2 излучением в топке 7 и конвекцией от нагретых газообразных продуктов сгорания в газоходах котла.

Образовавшийся в экранных трубах 8 котла насыщенный пар собирается в барабане 11, откуда, пройдя сепарационные устройства 12, пар направляется через коллектор в пароперегреватель 17, где перегревается до заданной температуры, а затем через сборный коллектор 16 и главный паропровод (через запорный вентиль или задвижку 15) идет к потребителю.

Конденсат 33 отработавшего пара, вернувшийся от потребителя, направляется в деаэратор 3, который служит для удаления из воды воздуха и активных газов. Туда же насосом 27 подается добавочная химически очищенная вода.

После деаэрации вся питательная вода подается питательными насосами 4 или 26 в водяной экономайзер 18, где за счет тепла уходящих газов вода подогревается и поступает в барабан 11, а из барабана — в систему экранных труб 8, где и происходит процесс парообразования.

Уходящие из топки нагретые газы проходят последовательно между трубами пароперегревателя, водяного экономайзера и внутри труб воздухоподогревателя, отдавая тепло на перегрев пара, подогрев питательной воды и воздуха, охлаждаются и дымососом 21 удаляются через трубу 1 в атмосферу.

Работа водогрейных котлов характеризуется теплопроизводительностью Q — количеством тепла, вырабатываемого в единицу времени, температурой нагрева воды и коэффициентом полезного действия.

Рис. 1. Схема котельных установок:а — с водогрейными котлами, б — с паровыми котлами; 1 — дымовая труба, 2 — котел, 3 — деаэратор, 4 —питательный насос с электроприводом, 5 — дутьевые вентиляторы, 6 — горелки, 7 —топка, 8 — экранные трубы, 9 — опускная труба для подвода воды в коллектор, 10 — труба для продувки барабана котла, 11 — барабан котла, 12— сепарационные устройства, 13 и 14 — паропроводы насыщенного пара для собственных нужд и перегретого пара к потребителю, 15 — парозапорный вентиль (задвижка), 16 — коллектор, 17 — пароперегреватель, 18 — водяной экономайзер, 19 — питательный вентиль и обратный клапан, 20 — воздухоподогреватель, 21 — дымосос, 22 — питательный трубопровод, 23 — барботер, 24 — сепаратор непрерывной продувки, 25 — аккумулятор деаэратора, 26 — питательный насос с паровым приводом, 27 — конденсатный насос, 28 и 29— дренажные паропровод и конденсатный бак, 30 и 31 — водоосветлитель и водоумягчитель, 32 и 34 — насос и бак сырой воды, 33 — конденсат от потребителя, 35 — воздушный колпак, 36 и 42 — насосы для подачи топлива к горелкам и в бак, 37 и 47— фильтры для жидкого топлива и газа, 38 — конденсационные горшки 59 — мазутохранилище, 40 — приямок, 41 — змеевик, 4.7 — железнодорожный путь, 44— приемный лоток, 45 — железнодорожные цистерны, 46 — манометр, 48 — предохранительный клапан, 49 — регулятор давления, 50 — продувочная свеча, 51 — сбросная линия от предохранительного клапана, 52 — счетчик расхода газа, 53 - термометр, 54 и 55 - трубопроводы подвода газа и мазута к горелкам

Производство отопительных котлов: оборудование и технология

Котельное водогрейное оборудование (далее – водогрейные (отопительные) котлы) предназначены для производства теплофикационной горячей воды и применяются, в основном, для различных технологических процессов, теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектов сельскохозяйственного назначения.

Конструкционные виды отопительных котлов

Водогрейные котлы подразделяются на два основных типа.

К первому типу относятся жаротрубные (газотрубные) котлы, которые, как правило, имеют горизонтальную цилиндрическую форму. Они состоят из топки, где происходит сгорание топлива и образуется тепловая энергия, горелки, жаровых труб (по которым движется топливо), дымоотводной трубы и теплообменника.

Жаротрубные (газотрубные) котлы бывают двухходовыми и трехходовыми.

В двухходовом котле используется реверсивная топка. В реверсивной топке дымовые газы, отражаясь от задней стенки топки разворачиваются на 180°С и идут к передней стенке котла. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла;
В трехходовом котле дымовые газы возвращаются к передней стенке котла через вторую жаровую трубу, либо через второй пакет дымогарных труб. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла.

Из достоинств жаротрубных (газотрубных) котлов можно выделить следующие:

Простота изготовления;
Возможность применения низкокачественной стали, что в свою очередь снижает себестоимость;
Компактность котельной установки;
Простота обслуживания.

Однако жаротрубные (газотрубные) котлы, в тоже самое время, обладают рядом существенных недостатков:

Высокие требования (по сравнению с котлами водотрубной конструкции) к качеству котловой воды. Более жесткие требования к качеству питательной воды объясняются очень малыми скоростями (на порядок меньше по сравнению с водотрубными котлами) теплоносителя в жаротрубных котлах;
Невозможность работы в старых тепловых сетях. Жаротрубные (газотрубные) котлы нельзя включать по одноконтурной схеме в работу со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов, сетевых трубопроводах. В результате осаждения взвешенных веществ и покрытия ими нижних дымогарных труб котла, температура этих труб становится выше верхних, и давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают.

Ко второму типу относятся водотрубные котлы, которые, в свою очередь, подразделяются на:

Прямоточные. Полное испарение воды происходит за время однократного (прямоточного) прохождения воды через испарительную поверхность нагрева. В водотрубном котле прямоточного типа вода с помощью питательного насоса подаётся в экономайзер, откуда поступает в составляющие испарительную поверхность змеевики или подъёмные трубы, расположенные в топке;

Барабанные. Вода в водогрейном котле барабанного типа, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а, следовательно, и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан.

Водотрубные котлы обычно имеют вертикальное исполнение корпуса.

Нагревающая поверхность водотрубных котлов состоит из кипятильных труб – мембран, внутри которых происходит движение воды. Трубки нагреваются тепловой энергией, выделяющейся из продуктов сгорания.

Из конструкционных достоинств водотрубных котлов можно выделить следующие:

Низкая взрывоопасность;
Быстрый нагрев воды;
Меньший вес котла;
Улучшенный теплосъем;
Большая долговечность конструкции;
Более низкие требования к качеству воды.

Недостатками водотрубных котлов являются:

Высокие требования к качеству соединений;
Сложность конструкции;
Сложность в обслуживании.

Технология производства отопительных котлов

Технология производства водогрейных котлов должна быть основана на ПБ 10-574-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, а также требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности от 25.03.2014 N 116 (ФНП №116), СП 89.13330.2012 (СНиП II-35-76*), ГОСТ 21563-2016, ТР ТС 010/2011, ТР ТС 032/2013.

Можно выделить следующие (укрупненные) технологические этапы производства котельного водогрейного оборудования:

Основные элементы котла и их технические характеристики

Технологическая схема производства пара в паровом котле на электростанции, сжигающей угли в пылевидном состоянии, представлена на рис.

Рис. Технологическая схема котельной установки, работающей на твердом органическом топливе: 1 – вагон с топливом; 2 – бункер разгрузочного устройства; 3 – дробилка; 4– бункер сырого угля; 5 – мельничное устройство; 6 – барабан; 7 – топочная камера; 8 –пароперегреватель; 9 – водяной экономайзер; 10 – воздухоподогреватель; 11 – дутьевой вентилятор; 12 – золоуловитель; 13 – дымосос; 14 – дымовая труба; 15 – багерный насос; 16 – ленточный транспортер; 17 – штабель угля; 18 – горелки; 19 – паровой котел; 20 – экраны; 21 – устройство шлакоудаления; 22 – деаэратор; 23 – питательный насос; 24 – мельничный вентилятор; а – питательная вода; б – перегретый пар; в – продукты сгорания; г –шлак и зола.

Мелкие частицы угля в топочной камере сгорают, образуя факел, в ядре которого температура достигает 1500-2000 °С.

Стены топочной камеры покрыты трубами, образующими радиационные поверхности нагрева (экраны). По ним циркулирует вода и пароводяная смесь, образующаяся под действием излучения факела. При этом продукты сгорания охлаждаются, на выходе из, топочной камеры их темпера тура обычно снижается до 1000-1200 °С

Омывая разреженный пучок труб (фестон) иди отдельные змеевики пароперегревателя (ширмы), дымовые газы передают им теплоту частично, конвекцией, частично радиацией и далее поступают в горизонтальный газоход, в котором располагаются змеевики, конвективного пароперегревателя. По змеевикам движется пар, который, отнимая теплоту от продуктов сгорания, перегревается до температуры 510-560 °С. Продукты сгорания, охлажденные в пароперегревателе до 500-600 °С, направится в вертикальный опускной газоход, в котором расположены трубы водяного экономайзера. По трубам проходит питательная вода, которая нагревается и поступает в барабан котлоагрегата для пополнения испарившейся в экранах воды. Далее продукты сгорания поступают в воздухоподогреватель, где проходя внутри трубок. Подогревают воздух, подаваемый затем через горелки в топку. Продукты сгорания охлаждаются в воздухоподогревателе до температуры 110-180 °С и поступают в золоуловитель, в котором отделяется летучая зола, а затем дымососом выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Холодный воздух забирается дутьевым вентилятором вверху котельной и подастся через воздухоподогреватель и воздухопроводы в топку.

К барабану присоединены многочисленные трубы экранов, по которым в него поступает пароводяная смесь. Пар в барабане отделяется от воды и поступает в пароперегреватель, а оставшаяся вода смешивается с подаваемой питательной водой и по опускным необогреваемым трубам, расположенным снаружи топочной камеры, поступает к нижним коллекторам экранов. Из коллекторов вода распределяется по трубам экрана и. поднимаясь по ним, частично испаряется за счет излучения факела, образовавшаяся пароводяная смесь поступает в барабан.

Для большего охлаждения факела у многих современных котлоагрегатов паропроизводительностью 400 т/ч и выше топочную камеру делят на две части двухсветным экраном, трубы которого обогреваются лучистой теплотой факела с обеих сторон.

Пароперегреватель современного котлоагретата, в который поступает пар из барабана, называется первичным пароперегревателем. Расширение пара в турбине приводит к тому, что из него выделяются капли влаги, т. е. пар частично конденсируется на последних лопатках турбины, что недопустимо, так как в результате сильных ударов этих капель быстрее изнашиваются детали турбин. Во избежание этого, а также для повышения экономичности работы установки в современных котлоагрегатах с рабочим давлением 13,7 МПа (140 кгс/см 2 ) и выше применяется вторичный перегрев пара в промежуточном пароперегревателе, служащемдля перегрева пара, возвращаемого из промежуточных ступеней турбины.

В котлоагрегатах среднего давления на перегрев первичного пара затрачивается около 20 % всей теплоты, воспринимаемой котлоагрегатом от дымовых газов. В котлоагрегатах с рабочим давлением 13.7 MПа (140 кгс/см 2 ) на долю пароперегревателя приходится около 35 % воспринимаемой котлоагрегатом теплоты, а при наличии промежуточного перегрева пара - до 50 % теплоты.

В котлоагрегатах сверхкритического давления выше 22.1 МПа (225 кгс/см 2 ) на перегрев пара затрачивается еще большая доля теплоты. Поэтому первичные пароперегреватели современных котлоагрегатов высокого и сверхкритического давления имеют три части: радиационную, полурадиационную и конвективную.

Радиационная часть пароперегревателя может покрывать часть стен и потолок топочной камеры.

Полурадиационную часть выполняют в виде ширмового пароперегревателя и обычно располагают в зоне выхода дымовых газов из топки.

Конвективная часть состоит из змеевиков, которые собирают в пакеты и размещают в газоходах котлоагрегата за топочной камерой.

С повышением рабочего давления обеспечение надежной естественной циркуляции воды в котлоагрегате из-за уменьшения разности плотностей воды и пара становится все более затруднительным.

В настоящее время принято считать, что создание надежно работающих котлоагрегатов с естественной циркуляцией возможно лишь для рабочего давления не выше 18.1 МПа (185 кгс/см 2 ). В России серийные котлоагрегаты с естественной циркуляцией выпускаются с наибольшим рабочим давлением 13.5 МПа (140 кгс/см 2 ). Котлоагрегаты с давлением выше 18.1 МПа (185 кгс/см 2 ) выполняют прямоточными.

Читайте также: