Централізоване теплопостачання від великих котелень. Навчальний посібник оператора газової котельні Види опалювальних котлів

4.1 Склад розділів проектної документації та вимоги до їх змісту наведено у .

4.2 Обладнання та матеріали, що використовуються при проектуванні, у випадках, встановлених документами в галузі стандартизації, повинні мати сертифікати відповідності вимогам норм і стандартів Росії, а також дозвіл Ростехнагляду на їх застосування.

4.3 При проектуванні котелень з паровими та водогрійними котлами з тиском пари більше 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ) та з температурою води понад 115°С необхідно дотримуватись відповідних норм і правил у галузі промислової безпеки, а також документів у галузі стандартизації.

4.4 Проектування нових і реконструйованих котелень має здійснюватися відповідно до розроблених та узгоджених в установленому порядку схем теплопостачання, або з обґрунтуваннями інвестицій у будівництво, прийнятими у схемах та проектах районного планування, генеральних планів міст, селищ та сільських поселень, проектів планування житлових, промислових та інших функціональних зон або окремих об'єктів, наведених у .

4.5 Проектування котелень, для яких не визначено у встановленому порядку вид палива, не допускається. Вид палива та його класифікація (основне, за потреби аварійне) визначається за погодженням з регіональними уповноваженими органами влади. Кількість та спосіб доставки необхідно узгодити з паливопостачальними організаціями.

4.6 Котельні за цільовим призначенням у системі теплопостачання поділяються на:

центральні у системі централізованого теплопостачання;
пікові в системі централізованого та децентралізованого теплопостачання на базі комбінованого вироблення теплової та електричної енергії;
автономні системи децентралізованого теплопостачання

4.7 за призначенням поділяються на:

опалювальні – для забезпечення тепловою енергією систем опалення, вентиляції, кондиціювання та гарячого водопостачання;
опалювально-виробничі – для забезпечення тепловою енергією систем опалення, вентиляції, кондиціювання, гарячого водопостачання, технологічного теплопостачання;
виробничі – для забезпечення тепловою енергією систем технологічного теплопостачання.

4.8 Котельні за надійністю відпуску теплової енергії споживачам (відповідно до СП 74.13330) поділяються на котельні першої та другої категорії.

котельні, що є єдиним джерелом теплової енергії системи теплопостачання;
котельні, що забезпечують тепловою енергією споживачів першої та другої категорії, що не мають індивідуальних резервних джерел теплової енергії. Переліки споживачів за категоріями встановлюються у завданні проектування.

4.9 У котельнях з паровими та пароводогрейними котлами загальною встановленою тепловою потужністю більше 10 МВт з метою підвищення надійності та енергоефективності при техніко-економічних обґрунтуваннях рекомендується встановлення парових турбогенераторів малої потужності з напругою 0,4 кВ з паровими протитисковими турбінами для забезпечення чи підприємств, біля яких вони перебувають. Відпрацьована пара після турбін може бути використана: на технологічне паропостачання споживачів, для нагрівання води систем теплопостачання, на власні потреби котельні.

Проектування таких установок має здійснюватися відповідно до .

У водогрійних котельнях, що працюють на рідкому та газоподібному паливі, для цих цілей допускається використання газотурбінних або дизельних установок.

При проектуванні електроенергетичної надбудови для вироблення електричної енергії для власних потреб котельні та/або передачі її в мережу слід здійснювати відповідно до , . У разі якщо для розробки проектної документації недостатньо вимог щодо надійності та безпеки, встановлених нормативними документами, або такі вимоги не встановлено, слід розробляти та затверджувати в установленому порядку спеціальні технічні умови.

4.10 Для теплопостачання будівель та споруд від блочно-модульних котелень слід передбачати можливість роботи обладнання котельні без постійного персоналу.

4.11 Розрахункова теплова потужність котельні визначається як сума максимальних годинних витрат теплової енергії на опалення, вентиляцію та кондиціювання, середніх годинних витрат теплової енергії на гаряче водопостачання та витрат теплової енергії на технологічні цілі. При визначенні розрахункової теплової потужності котельні повинні враховуватися витрати теплової енергії на власні потреби котельні, втрати в котельні та в теплових мережах з урахуванням енергетичної ефективності системи.

4.12 Розрахункові витрати теплової енергії на технологічні цілі слід приймати за завданням проектування. У цьому повинна враховуватися можливість розбіжності максимальних витрат теплової енергії окремих споживачів.

4.13 Розрахункові годинні витрати теплової енергії на опалення, вентиляцію, кондиціювання та гаряче водопостачання повинні прийматися за завданням на проектування, за відсутності таких даних – визначатися за СП 74.13330, а також за рекомендаціями.

4.14 Число та продуктивність котлів, встановлених у котельні, слід вибирати, забезпечуючи:

розрахункову продуктивність (теплову потужність котельні згідно 4.11);
стабільну роботу котлів за мінімально допустимого навантаження в теплий період року.

При виході з ладу найбільшого за продуктивністю котла в котельнях першої категорії котли, що залишилися, повинні забезпечувати відпуск теплової енергії споживачам першої категорії:

на технологічне теплопостачання та системи вентиляції - у кількості, що визначається мінімально допустимими навантаженнями (незалежно від температури зовнішнього повітря);
на опалення та гаряче водопостачання - у кількості, що визначається режимом найбільш холодного місяця.

При виході з ладу одного котла, незалежно від категорії котельні, кількість теплової енергії, що відпускається споживачам другої категорії, повинна забезпечуватися відповідно до вимог СП 74.13330.

Число котлів, що встановлюються в котельнях, та їх продуктивність, слід визначати на підставі техніко-економічних розрахунків.

У котельнях слід передбачати встановлення не менше двох котлів; у виробничих котельнях другої категорії – встановлення одного котла.

4.15 У проектах котелень слід використовувати котли, економайзери, повітропідігрівачі, турбіни з протитиском, газотурбінні та газопоршневі установки з генераторами напругою 0,4 кВ, золоуловлювачі та інше обладнання в блочному транспортабельному виконанні повної заводської та виконаної повної заводської.

4.16 Проекти блоків допоміжного обладнання з трубопроводами, системами автоматичного контролю, регулювання, сигналізації та електротехнічним обладнанням підвищеної заводської готовності розробляються на замовлення та завдання монтажних організацій.

4.17 Відкрите встановлення обладнання у різних кліматичних зонах можливе, якщо це допускається інструкціями заводів-виробників та відповідає за шумовими характеристиками вимогам у СП 51.13330 та .

4.18 Компонування та розміщення технологічного обладнання котельні повинні забезпечувати:

умови для механізації ремонтних робіт;
можливість використання при ремонтних роботах підлогових підйомно-транспортних механізмів та пристроїв.

Для ремонту вузлів обладнання та трубопроводів масою понад 50 кг слід передбачати, як правило, інвентарні вантажопідйомні пристрої. У разі неможливості використання інвентарних вантажопідйомних пристроїв слід передбачати стаціонарні вантажопідйомні пристрої (талі, тельфери, підвісні та мостові крани).

4.19 У котельнях за завданням на проектування слід передбачати ремонтні ділянки чи приміщення для проведення ремонтних робіт. При цьому слід враховувати можливість виконання робіт із ремонту вказаного обладнання відповідними службами промислових підприємств чи спеціалізованими організаціями.

4.20 Прийняті у проекті основні технічні рішення мають забезпечувати:

надійність та безпека роботи обладнання;
максимальну енергетичну ефективність котельні;
економічно обґрунтовані витрати на будівництво, експлуатацію та ремонт;
вимоги охорони праці;
необхідні санітарно-побутові умови для експлуатаційного та ремонтного персоналу;
вимоги охорони довкілля.

4.21 Теплову ізоляцію обладнання котелень, трубопроводів, арматури, газоходів, повітроводів та пилопроводів слід передбачати з урахуванням вимог СП 60.13330 та СП 61.13330.

У цьому розділі:

Вступ	1. Область застосування
2. Нормативні посилання	3. Терміни та визначення
4. Загальні положення	5. Генеральний план та транспорт
6. Об'ємно-планувальні та конструктивні рішення

Котельня (котельна) - це споруда, в якій здійснюється нагрівання робочої рідини (теплоносія) (як правило - води) для системи опалення або паропостачання, розташоване в одному технічному приміщенні. Котельні з'єднуються із споживачами за допомогою теплотраси та/або паропроводів. Основним пристроєм котельні є паровий, жаротрубний та/або водогрійний котли. Котельні використовуються при централізованому тепло- та паропостачанні або при місцевому теплопостачанні будівель.

Котельна установка є комплексом пристроїв, розміщених у спеціальних приміщеннях і службовців для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари або гарячої води. Її основні елементи - котел, топковий пристрій (топка), живильні та тягодутьєві пристрої. У загальному випадку котельна установка являє собою сукупність котла (котлів) та обладнання, що включає такі пристрої: подачі та спалювання палива; очищення, хімічної підготовки та деаерації води; теплообмінні апарати різного призначення; насоси вихідної (сирої) води, мережеві або циркуляційні – для циркуляції води в системі теплопостачання, підживлювальні – для відшкодування води, що витрачається у споживача та витоків у мережах, живильні для подачі води в парові котли, рециркуляційні (підмішувальні); баки живильні, конденсаційні, баки-акумулятори гарячої води; дутьові вентилятори та повітряний тракт; димососи, газовий тракт та димову трубу; пристрої вентиляції; системи автоматичного регулювання та безпеки спалювання палива; тепловий щит або пульт керування.

Котел - це теплообмінний пристрій, в якому теплота гарячих продуктів горіння палива передається воді. В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару, а у водогрійних котлах нагрівається до необхідної температури.

Топковий пристрій служить для спалювання палива та перетворення його хімічної енергії на тепло нагрітих газів.

Поживні пристрої (насоси, інжектори) призначені для подачі води в казан.

Тягодітьовий пристрій складається з дутьових вентиляторів, системи газовоздуховодів, димососів та димової труби, за допомогою яких забезпечуються подача необхідної кількості повітря в топку та рух продуктів згоряння газоходами котла, а також видалення їх в атмосферу. Продукти згоряння, переміщаючись газоходами і стикаючись з поверхнею нагріву, передають теплоту воді.

Для забезпечення більш економічної роботи сучасні котельні установки мають допоміжні елементи: водяний економайзер та повітропідігрівач, що служать відповідно для підігріву води та повітря; пристрої для подачі палива та видалення золи, для очищення димових газів та поживної води; прилади теплового контролю та засоби автоматизації, що забезпечують нормальну та безперебійну роботу всіх ланок котельні.

Залежно від використання їх теплоти котельні поділяються на енергетичні, опалювально-виробничі та опалювальні.

Влаштування вбудованих у житлові та громадські будівлі котелень в даний час допускається лише за відповідного обґрунтування та погодження з органами санітарного нагляду.

Котельні малої потужності (індивідуальні та невеликі групові) зазвичай складаються з котлів, циркуляційних та підживлювальних насосів та тягодутьевих пристроїв. Залежно від цього обладнання переважно визначаються розміри приміщень котельні.

2. Класифікація котельних установок

Котельні установки залежно від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду одержуваного теплоносія їх ділять на парові (для вироблення пари) і водогрійні (для вироблення гарячої води).

Енергетичні котельні установки виробляють пари для парових турбін на теплових електростанціях. Такі котельні обладнують, як правило, котлоагрегатами великої та середньої потужності, які виробляють пару підвищених параметрів.

Виробничо-опалювальні котельні установки (зазвичай парові) виробляють пар не тільки для виробничих потреб, але і для опалення, вентиляції та гарячого водопостачання.

Опалювальні котельні установки (в основному водогрійні, але вони можуть бути паровими) призначені для обслуговування систем опалення виробничих і житлових приміщень.

Залежно від масштабу теплопостачання опалювальні котельні бувають місцеві (індивідуальні), групові та районні.

Місцеві котельні зазвичай обладнують водогрійними казанами з нагріванням води до температури не більше 115 °С або паровими казанами з робочим тиском до 70 кПа. Такі котельні призначені для постачання теплоти однієї чи кількох будівель.

Групові котельні установки забезпечують теплою групи будівель, житлові квартали чи невеликі мікрорайони. Їх обладнують як паровими, і водогрійними котлами більшої теплопродуктивності, ніж котли місцевих котельних. Ці котельні зазвичай розміщують у спеціально споруджених окремих будинках.

Районні котельні опалювальні служать для теплопостачання великих житлових масивів: їх обладнають порівняно потужними водогрійними або паровими котлами.

Мал. 1.

Мал. 2.

Мал. 3.

Мал. 4.

Окремі елементи принципової схеми котельної установки прийнято умовно показати як прямокутників, гуртків тощо. і з'єднувати їх між собою лініями (суцільними, пунктирними), що позначають трубопровід, паропроводи тощо. У принципових схемах парових та водогрійних котельних установок є суттєві відмінності. Парова котельна установка (рис. 4, а) з двох парових котлів 1, обладнаних індивідуальними водяними 4 і повітряними економайзерами 5, включає груповий золоуловлювач 11, до якого димові гази підходять по збірному борову 12. Для відсмоктування димових газів на ділянці між золоу димовою трубою 9 встановлені димососи 7 з електродвигунами 8. Для роботи котельні без димососів встановлені шибери (заслінки) 10.

Пар від котлів по окремих паропроводах 19 надходить в загальний паропровід 18 і по ньому до споживача 17. Віддавши теплоту, пара конденсується і по конденсатопроводу 16 повертається в котельню в збірний конденсаційний бак 14. Через трубопровід 15 в конденсаційний бак подається додаткова вода (Для компенсації обсягу, що не повернувся від споживачів).

У випадку, коли частина конденсату втрачається у споживача, з конденсаційного бака суміш конденсату і додаткової води подається насосами 13 по живильному трубопроводу 2 спочатку в економайзер 4, а потім в котел 1. Повітря, необхідне для горіння, засмоктується відцентровими дутьевыми вентиляторами 6 частково з приміщення котельні, частково зовні і по повітроводах 3 подається спочатку до повітропідігрівачів 5, а потім до топок котлів.

Водогрійна котельна установка (рис. 4 б) складається з двох водогрійних котлів 1, одного групового водяного економайзера 5, що обслуговує обидва котли. Димові гази по виході з економайзера по загальному збірному борову 3 надходять безпосередньо в димову трубу 4. Вода, нагріта в котлах, надходить у загальний трубопровід 8, звідки подається до споживача 7. Віддавши теплоту, охолоджена вода зворотним трубопроводом 2 спрямовується спочатку в економайзер 5 , а потім знову в казани. Вода замкнутого контуру (котел, споживач, економайзер, котел) переміщується циркуляційними насосами 6.

Мал. 5. : 1 – циркуляційний насос; 2 – топка; 3 - пароперегрівач; 4 – верхній барабан; 5 - водопідігрівач; 6 - повітропідігрівач; 7 – димова труба; 8 - відцентровий вентилятор (димосос); 9 - вентилятор для подачі повітря в повітропідігрівач

На рис. 6 представлена схема котельного агрегату з паровим котлом, що має верхній барабан 12. У нижній частині котла розташована топка 3. Для спалювання рідкого або газоподібного палива використовують форсунки або пальники 4 через які паливо разом з повітрям подається в топку. Котел обмежений цегляними стінами -обмуровкою 7.

При спалюванні палива теплота, що виділяється, нагріває воду до кипіння в трубних екранах 2, встановлених на внутрішній поверхні топки 3, і забезпечує її перетворення у водяну пару.

Рис 6.

Димові гази з топки надходять у газоходи котла, що утворюються обмурівкою та спеціальними перегородками, встановленими в пучках труб. При русі гази омивають пучки труб котла і пароперегрівача 11, проходять через економайзер 5 і повітропідігрівач 6, де вони також охолоджуються внаслідок передачі теплоти воді, що надходить у котел, і повітрі, що подається в топку. Потім значно охолоджені димарі за допомогою димососа 17 видаляються через димову трубу 19 в атмосферу. Димові гази від котла можуть відводитися без димососа під дією природної тяги, створюваної димовою трубою.

Вода з джерела водопостачання по живильному трубопроводу подається насосом 16 у водяний економайзер 5, звідки після підігріву надходить у верхній барабан котла 12. Заповнення барабана котла водою контролюється водовказівним склом, встановленому на барабані. При цьому вода випаровується, а пар, що утворюється, збирається у верхній частині верхнього барабана 12. Потім пара надходить в пароперегрівач 11, де за рахунок теплоти димових газів він повністю підсушується, і температура його підвищується.

З пароперегрівача 11 пара надходить у головний паропровід 13 і звідти до споживача, а після використання конденсується і у вигляді гарячої води (конденсату) повертається назад у котельню.

Втрати конденсату у споживача заповнюються водою з водопроводу чи інших джерел водопостачання. Перед подачею в казан воду піддають відповідній обробці.

Повітря, необхідне для горіння палива, забирається, як правило, вгорі приміщення котельні і подається вентилятором 18 в повітропідігрівач 6, де він підігрівається і потім прямує в топку. У котелень невеликої потужності повітропідігрівачі зазвичай відсутні, і холодне повітря в топку подається або вентилятором, або за рахунок розрідження в топці, що створюється димовою трубою. Котельні установки обладнують водопідготовчими пристроями (на схемі не показано), контрольно-вимірювальними приладами та відповідними засобами автоматизації, що забезпечує їх безперебійну та надійну експлуатацію.

Мал. 7.

Для правильного монтажу всіх елементів котельні використовують монтажну схему, приклад якої показано на рис. 9.

Мал. 9.

Водогрійні котельні установки призначені для отримання гарячої води, яка використовується для опалення, гарячого водопостачання та інших цілей.

Для забезпечення нормальної експлуатації котельні з водогрійними котлами обладнають необхідною арматурою, контрольно-вимірювальними приладами та засобами автоматизації.

Водогрійна котельня має один теплоносій - воду на відміну від парової котельні, у якої два теплоносія - вода та пара. У зв'язку з цим у паровій котельні необхідно мати окремі трубопроводи для пари та води, а також баки для збору конденсату. Однак це не означає, що схеми водогрійних котелень простіше за парові. Водогрійна і парова котельні за складністю пристрою бувають різними в залежності від виду палива, конструкції котлів, топок і т.п. . Усі вони зв'язуються між собою загальними комунікаціями – трубопроводами, газопроводами та ін.

Пристрій котлів меншої потужності показано нижче у пункті 4 цієї теми. Щоб краще зрозуміти пристрій і принципи дії котлів різної потужності, бажано порівняти пристрій менш потужних котлів з пристроєм описаних вище котлів більшої потужності, і знайти в них основні елементи, що виконують такі ж функції, а також зрозуміти основні причини відмінностей в конструкціях.

3. Класифікація котельних агрегатів

Котли як технічні пристрої для пари або гарячої води відрізняються різноманіттям конструктивних форм, принципів дії, використовуваних видів палива і виробничих показників. Але за способом організації руху води та пароводяної суміші всі котли можуть бути поділені на дві групи:

Котли із природною циркуляцією;

Казани з примусовим рухом теплоносія (води, пароводяної суміші).

У сучасних опалювальних і опалювально-виробничих котельнях для пари використовуються в основному котли з природною циркуляцією, а для виробництва гарячої води - котли з примусовим рухом теплоносія, що працюють за прямоточним принципом.

Сучасні парові котли з природною циркуляцією роблять із вертикальних труб, розташованих між двома колекторами (верхнім та нижнім барабанами). Їх пристрій показано на кресленні на рис. 10, фотографія верхнього і нижнього барабана з трубами, що з'єднують їх - на рис. 11, а розміщення у котельні - на рис. 12. Одна частина труб, званих «підйомними трубами», що обігріваються, нагрівається факелом і продуктами згоряння палива, а інша, зазвичай не обігрівається частина труб, знаходиться поза котельним агрегатом і носить назву «опускні труби». У підйомних трубах, що обігріваються, вода нагрівається до кипіння, частково випаровується і у вигляді пароводяної суміші надходить в барабан котла, де відбувається її поділ на пару і воду. По опускних трубах, що не обігріваються, вода з верхнього барабана надходить в нижній колектор (барабан).

Рух теплоносія в котлах з природною циркуляцією здійснюється за рахунок рушійного напору, що створюється різницею ваги стовпа води в опускних і стовпа пароводяної суміші в підйомних трубах.

Мал. 10.

Мал. 11.

Мал. 12.

У парових казанах з багаторазовою примусовою циркуляцією поверхні нагріву виконуються у вигляді змійовиків, що утворюють циркуляційні контури. Рух води та пароводяної суміші в таких контурах здійснюється за допомогою циркуляційного насоса.

У прямоточних парових казанах кратність циркуляції становить одиницю, тобто. поживна вода, нагріваючись, послідовно перетворюється на пароводяну суміш, насичену і перегріту пару.

У водогрійних котлах вода під час руху по контуру циркуляції нагрівається за один оберт від початкової до кінцевої температури.

По виду теплоносія котли поділяються на водогрійні та парові. Основними показниками водогрійного котла є теплова потужність, тобто теплопродуктивність та температура води; основними показниками парового котла - паропродуктивність, тиск та температура.

Водогрійні котли, призначенням яких є отримання гарячої води заданих параметрів, застосовують для теплопостачання систем опалення та вентиляції, побутових та технологічних споживачів. Водогрійні котли, що працюють зазвичай за прямоточним принципом з постійною витратою води, встановлюють не тільки на ТЕЦ, а й у районних опалювальних, а також опалювально-виробничих котельнях як основне джерело теплопостачання.

Мал. 13.

Мал. 14.

По відносному руху теплообмінних середовищ (димових газів, води та пари) парові котли (парогенератори) можуть бути поділені на дві групи: водотрубні котли та жаротрубні котли. У водотрубних парогенераторах усередині труб рухається вода та пароводяна суміш, а димові гази омивають труби зовні. У Росії XX столітті переважно використовувалися водотрубні котли Шухова. У жаротрубних, навпаки, усередині труб рухаються димові гази, а вода омиває труби зовні.

За принципом руху води та пароводяної суміші парогенератори поділяються на агрегати з природною циркуляцією та з примусовою циркуляцією. Останні поділяються на прямоточні та з багаторазово-примусовою циркуляцією.

Приклади розміщення котельних котлів різної потужності та призначення, а також іншого обладнання, показані на рис. 14-16.

Мал. 15.

Мал. 16. Приклади розміщення побутових котлів та іншого обладнання

Вступ

Загальні відомості та поняття про котельні установки

1 Класифікація котельних установок

Види опалювальних котлів для теплопостачання будівель

1 Газові котли

2 Електричні котли

3 Твердопаливні котли

Типи котлів для теплопостачання будівель

1 Газотрубні котли

2 Водотрубні котли

Висновок

Список літератури

Вступ

Проживаючи в помірних широтах, де основна частина року є холодною, необхідно забезпечити теплопостачання будівель: житлових будинків, офісів та інших приміщень. Теплопостачання забезпечує комфортне проживання, якщо це квартира чи будинок, продуктивну роботу, якщо це офіс чи склад.

Спочатку розберемося, що розуміють під терміном «Теплопостачання». Теплопостачання - це постачання систем опалення будівлі гарячою водою або парою. Звичним джерелом теплопостачання є ТЕЦ та котельні. Існує два види теплопостачання будівель: централізована та місцева. При централізованому – постачаються окремі райони (промислові чи житлові). Для ефективної роботи централізованої мережі теплопостачання її будують, поділяючи на рівні, робота кожного елемента полягає у виконанні одного завдання. З кожним рівнем завдання елемента зменшується. Місцеве теплопостачання – постачання теплом одного або декількох будинків. Централізовані мережі теплопостачання мають низку переваг: зниження витрат палива та скорочення витрат, використання низькосортного палива, покращення санітарного стану житлових районів. Система централізованого теплопостачання включає джерело теплової енергії (ТЕЦ), теплової мережі і теплоспоживаючих установок. ТЕЦ комбіновано виробляє тепло та енергію. Джерелами місцевого теплопостачання є печі, казани, водонагрівачі.

Моєю метою є ознайомитися із загальними відомостями та поняттям про котельні установки, які котли застосовують для теплопостачання будівель.

1. Загальні відомості та поняття про котельні установки

Котел – теплообмінний пристрій, в якому тепло від гарячих продуктів горіння палива передається воді. В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару, а у водогрійних котлах нагрівається до необхідної температури.

Поживні пристрої (насоси, інжектори) призначені для подачі води в казан.

Залежно від того, для якої мети використовується теплова енергія, котельні поділяються на енергетичні, опалювально-виробничі та опалювальні.

Енергетичні котельні забезпечують парою паросилові установки, що виробляють електроенергію, і зазвичай входять до комплексу електричної станції. Опалювально-виробничі котельні споруджуються на промислових підприємствах та забезпечують тепловою енергією системи опалення та вентиляції, гарячого водопостачання будівель та технологічні процеси виробництва. Опалювальні котельні призначаються для тих же цілей, але обслуговують житлові та громадські будинки. Вони поділяються на окремі, блоковані, тобто. що примикають до інших будівель і вбудовані в будівлі. Останнім часом все частіше будують укрупнені котельні, що окремо стоять, з розрахунком на обслуговування групи будівель, житлового кварталу, мікрорайону. Влаштування вбудованих у житлові та громадські будівлі котелень в даний час допускається лише за відповідного обґрунтування та погодження з органами санітарного нагляду. Котельні малої потужності (індивідуальні та невеликі групові) зазвичай складаються з котлів, циркуляційних та підживлювальних насосів та тягодутьевих пристроїв. Залежно від цього обладнання переважно визначаються розміри приміщень котельні. Котельні середньої та великої потужності – 3,5 МВт і вище – відрізняються складністю обладнання та складом службово-побутових приміщень. Об'ємно-планувальні рішення цих котелень повинні відповідати вимогам Санітарних норм проектування промислових підприємств.

1.1 Класифікація котельних установок

Котельні установки залежно від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду теплоносія, що виробляється, вони діляться на парові (для вироблення пари) і водогрійні (для вироблення гарячої води).

Залежно від масштабу теплопостачання опалювальні котельні поділяються на місцеві (індивідуальні), групові та районні.

Місцеві котельні зазвичай обладнують водогрійними казанами з нагріванням води до температури не більше 115°С або паровими казанами з робочим тиском до 70 кПа. Такі котельні призначені для постачання теплом однієї чи кількох будівель.

Групові котельні установки забезпечують теплом групи будівель, житлові квартали чи невеликі мікрорайони. Такі котельні обладнують як паровими, і водогрійними котлами, зазвичай, більшої теплопродуктивності, ніж котли місцевих котельних. Ці котельні зазвичай розміщують у спеціально споруджених окремих будинках.

2. Види опалювальних котлів

.1 Газові котли

Якщо до ділянки підведений магістральний газ, то, в переважній більшості випадків, оптимальним є опалення будинку з використанням газового котла, оскільки дешевшого палива не знайдеш. Існує безліч виробників та моделей газових котлів. Для того, щоб було простіше розібратися в цій різноманітності, розділимо всі газові котли на дві групи: котли на підлогу і настінні. Настінні та підлогові котли мають різну конструкцію та комплектацію.

Підлоговий котел - річ традиційна, консервативна і не зазнала серйозних змін за багато десятиліть. Теплообмінник котлів зазвичай виготовляють з чавуну або сталі. Існують різні думки про те, який матеріал кращий. З одного боку чавун менше схильний до корозії, чавунний теплообмінник виготовляють зазвичай товстішим, що може позитивно позначитися на терміні його служби. У той же час чавунний теплообмінник має недоліки. Він більш крихкий, а, отже, є ризик утворення мікротріщин при транспортуванні та навантаженні-розвантаженні. Крім того, в процесі експлуатації чавунних котлів при використанні жорсткої води, внаслідок конструктивних особливостей чавунних теплообмінників і властивостей самого чавуну, згодом відбувається їх руйнування в результаті локальних перегрівів. Якщо говорити про сталеві котли, то вони легші, не дуже бояться ударів під час транспортування. У той же час, при неправильній експлуатації, сталевий теплообмінник може кородувати. Але створити нормальні умови експлуатації сталевого котла не дуже складно. Важливо, щоб температура в котлі не падала нижче за температуру "точки роси". Хороший проектувальник завжди зможе створити систему, за якої термін служби котла буде максимальним. У свою чергу, всі газові котли можна розділити на дві основні групи: з атмосферними і з наддувними (іноді їх називають змінними, вентиляторними, навісними) пальниками. Перші – простіше, дешевше і при цьому працюють тихіше. Котли з наддувними пальниками мають більший ККД і коштують помітно дорожче (з урахуванням вартості пальника). Котли для роботи з наддувними пальниками мають можливість встановлення пальників, що працюють або на газі, або на рідкому паливі. Потужність підлогових газових котлів з атмосферним пальником, в більшості випадків, коливається від 10 до 80 кВт (але є фірми, що виробляють і потужніші котли цього типу), в той час як моделі зі змінними надувними

пальниками можуть досягати потужності кілька тисяч кВт. В наших умовах дуже важливим є ще один параметр газового котла - залежність його автоматики від електроенергії. Адже в нашій країні трапляються випадки виникнення проблем з електрикою - десь вона подається з перебоями, а в окремих місцях відсутня зовсім. Більшість сучасних газових котлів із атмосферними пальниками працюють незалежно від наявності електроживлення. Щодо імпортних котлів, то зрозуміло, що подібних проблем у західних країнах немає, і часто виникає питання, а чи існують хороші імпортні газові котли, що працюють автономно від електроенергії? Так існують. Така автономність може бути досягнута двома способами. Перший - максимально спростити систему керування котлом і за рахунок практично повної відсутності автоматики досягти незалежності від електрики (це відноситься і до вітчизняних казанів). У такому випадку котел може підтримувати лише задану температуру теплоносія, і не орієнтуватиметься на температуру повітря у вашому приміщенні. Другий спосіб, більш прогресивний - з використанням теплогенератора, який з тепла виробляє електрику, необхідну для роботи автоматики котла. Ці котли можна використовувати з виносними кімнатними термостатами, які управлятимуть котлом, і підтримувати задану температуру в приміщенні.

Газові котли можуть бути одноступінчастими (працюють тільки на одному рівні потужності) та двоступінчастими (2 рівні потужності), а також з модуляцією (плавним регулюванням) потужності, оскільки повна потужність котла потрібно приблизно 15-20% опалювального сезону, а 80-85% часу вона є зайвою, то зрозуміло, що економічніше використовувати котел із двома рівнями потужності чи модуляцією потужності. Основними плюсами двоступінчастого котла є: збільшення терміну експлуатації котла, за рахунок зниження частоти включень/вимкнень пальника, робота на 1-му ступені зі зниженою потужністю та зниження кількості включень/вимкнень пальника дозволяє економити газ, а, отже, і гроші.

Настінні котли з'явилися відносно недавно, але навіть за цей відносно невеликий часовий проміжок завоювали безліч прихильників у всьому світі. Одне з найбільш точних та ємних визначень цих пристроїв – "міні котельня". Цей термін з'явився не випадково, адже в невеликому корпусі знаходиться не тільки пальник, теплообмінник і пристрій керування, а й, у більшості моделей, один або два циркуляційні насоси, розширювальний бак, система, що забезпечує безпечну роботу котла, манометр, термометр та багато інших. елементи, без яких не обходиться робота нормальної котельні. При тому, що в настінних котлах втілилися в життя передові технічні розробки в області опалення ціна "настінників" нерідко в 1,5-2 рази нижче, ніж у їхніх побратимів. Інша істотна перевага – простота монтажу. Нерідко покупці вважають, що зручність монтажу – це гідність, яка повинна хвилювати тільки монтажників. Це не зовсім так, адже сума, яку доведеться заплатити реальному споживачеві за встановлення настінного котла або за монтаж котельні, де окремо встановлюються котел, бойлер, насоси, розширювальний бак та багато іншого відрізняється дуже суттєво. Компактність та можливість вписати настінний котел практично в будь-який інтер'єр – ще один плюс цього класу котлів.

При тому, що в настінних котлах втілилися в життя передові технічні розробки в області опалення ціна "настінників" нерідко в 1,5-2 рази нижче, ніж у їхніх побратимів. Інша істотна перевага – простота монтажу. Нерідко покупці вважають, що зручність монтажу – це гідність, яка повинна хвилювати тільки монтажників. Це не зовсім так, адже сума, яку доведеться заплатити реальному споживачеві за встановлення настінного котла або за монтаж котельні, де окремо встановлюються котел, бойлер, насоси, розширювальний бак та багато іншого відрізняється дуже суттєво. Компактність та можливість вписати настінний котел практично в будь-який інтер'єр – ще один плюс цього класу котлів.

За способом видалення газів, що відходять, всі газові котли можна розділити на моделі з природною тягою (видалення відхідних газів відбувається за рахунок тяги, створюваної в димарі) і з примусовою тягою (за допомогою вбудованого в котел вентилятора). Більшість фірм, що виробляють настінні газові котли, випускають моделі як з природною тягою, так і з примусовою. Казани з природною тягою багатьом добре знайомі і димар над дахом нікого не дивує. Котли з примусовою тягою з'явилися зовсім недавно і мають масу переваг при монтажі і експлуатації. Як вже згадувалося вище, видалення газів, що відходять, з цих котлів відбувається за допомогою вбудованого в них вентилятора. Такі моделі ідеальні для приміщень без традиційного димаря, так як продукти згоряння в цьому випадку виводяться через спеціальний коаксіальний димар, для якого достатньо зробити тільки отвір у стіні. Коаксіальний димар ще часто називають "труба в трубі". По внутрішній трубі такого димоходу продукти згоряння виводяться на вулицю за допомогою вентилятора, а по зовнішній надходить повітря. Крім того, ці котли не спалюють кисень з приміщення, не вимагають додаткового припливу холодного повітря в будівлю з вулиці для підтримки процесу горіння, дозволяють знизити капіталовкладення при встановленні, т.к. не потрібно виготовляти дорогий традиційний димар, замість якого з успіхом використовується короткий і недорогий коаксіальний. Котли з примусовою тягою використовуються і у випадку, коли є традиційний димар, але забір повітря для горіння з приміщення небажаний.

На кшталт розпалу, настінні газові котли можуть бути з електричним або з п'єзорозпалом. Котли з електророзпалом економічніші, оскільки відсутня запальник з полум'ям, що постійно горить. Завдяки відсутності постійно палаючого гніт, використання котлів з електророзпалюванням дозволяє суттєво знизити витрату газу, що найбільш актуально при використанні зрідженого газу. Економія зрідженого газу може досягати 100 кг на рік. Є ще один плюс котлів з електророзпалюванням - при тимчасовому припиненні електроживлення котел автоматично включиться при відновленні подачі електроенергії, а модель з п'єзорозпалом доведеться включати вручну.

На вигляд пальники, настінні котли можуть бути розділені на два типи: зі звичайним і з модуляційним пальником. Модуляційний пальник забезпечує найбільш економічний режим роботи, оскільки котел автоматично регулює свою потужність залежно від потреби у теплі. Крім того, модуляційний пальник забезпечує і максимальний комфорт у режимі ГВП, дозволяючи підтримувати температуру гарячої води на постійному заданому рівні.

Більшість настінних котлів оснащено пристроями, які забезпечують безпечну експлуатацію. Так датчик наявності полум'я при пропаданні полум'я відключає подачу газу, блокувальний термостат при аварійному підвищенні температури котлової води відключає котел, спеціальний пристрій відключає котел при пропаданні електроживлення, інший пристрій блокує котел при відключенні газу. Існує і пристрій відключення котла при зниженні об'єму теплоносія нижче норми та датчик контролю тяги.

2.2 Електричні котли

Є кілька основних причин, що обмежують поширення електрокотлів: далеко не на всіх ділянках є можливість виділити необхідну для опалення будинку електричну потужність (наприклад, для будинку площею 200 кв. м потрібно приблизно 20 кВт), дуже висока вартість електроенергії, перебої з електропостачанням. Переваг у електричних котлів, справді, багато. Серед них: відносно невисока ціна, простота монтажу, легкі та компактні, їх можна вішати на стіну, як наслідок - економія місця, безпека (немає відкритого полум'я), простота в експлуатації, електричний котел не потребує окремого приміщення (котельні), електрокотел не вимагає монтажу димоходу, електричний котел не потребує особливого догляду, безшумні, електрокотел екологічний, немає шкідливих викидів та сторонніх запахів. Крім того, у випадках, коли можливі перебої з подачею електроенергії, електрокотел нерідко використовується в парі з твердопаливним резервним. Цей варіант застосовується і для економії електроенергії (спочатку будинок протоплюється за допомогою дешевого твердого палива, а потім в автоматичному режимі температура підтримується за допомогою електрокотла).

Варто зазначити, що при встановленні у великих містах з жорсткими екологічними нормами та проблемами узгодження, електрокотли також часто виграють у всіх інших типів котлів (включаючи газові). Коротко про пристрій та комплектацію електричних котлів. Електричний котел – досить простий пристрій. Основними його елементами є теплообмінник, що складається з бака із укріпленими в ньому електронагрівачами (ТЕНами), та блоку керування та регулювання. Електричні котли деяких фірм поставляються вже укомплектованими циркуляційним насосом, програматором, розширювальним баком, запобіжним клапаном та фільтром. Важливо, що електрокотли невеликої потужності бувають у двох різних виконаннях – однофазні (220 В) та трифазні (380 В).

Котли потужністю понад 12 кВт зазвичай виробляються лише трифазними. Переважна більшість електричних котлів потужністю понад 6 кВт випускається багатоступінчастими, що дозволяє раціонально використовувати електроенергію та не включати котел на повну потужність у перехідні періоди – навесні та восени. При застосуванні електрокотлів найбільш актуальним є раціональне використання енергоносія.

2.3 Твердопаливні котли

Паливом для твердопаливних котлів можуть бути дрова (дерево), буре або кам'яне вугілля, кокс торф'яні брикети. Існують як "всеїдні" моделі, які можуть працювати на всіх вищезгаданих видах палива, так і працюють на деяких з них, але мають при цьому більший ККД. Однією з основних переваг більшості твердопаливних котлів є те, що з їх допомогою можна створити повністю автономну систему опалення. Тому найчастіше такі котли використовуються в районах, де є проблеми з подачею магістрального газу та електрики. Існують ще два доводи, які говорять на користь твердопаливних котлів – доступність та невисока вартість палива. Недолік більшості представників котлів цього класу теж очевидний - вони не можуть працювати в повністю автоматичному режимі і вимагають регулярного завантаження палива.

Варто зауважити, що існують твердопаливні котли, що поєднують в собі основну перевагу моделей, що існують вже багато років - незалежність від електроенергії і здатні при цьому автоматично підтримувати задану температуру теплоносія (води або антифризу). Автоматичне підтримання температури здійснюється в такий спосіб. На котлі встановлено датчик, який відстежує температуру теплоносія. Цей датчик механічно з'єднаний із заслінкою. У випадку, якщо температура теплоносія стає вищою за задану вами, то заслінка автоматично прикривається і процес горіння сповільнюється. Коли температура знижується, то заслінка відкривається. Таким чином, пристрій не потребує підключення до електричної мережі. Як уже говорилося вище, більшість традиційних твердопаливних котлів здатні працювати на бурому та кам'яному вугіллі, дровах, коксі, брикетах.

Захист від перегріву забезпечується наявністю контуру води, що охолоджує. Ця система може контролюватись вручну, тобто. при збільшенні температури теплоносія необхідно відкрити вентиль на патрубку відведення охолоджуючої рідини (вентиль на патрубку, що підводить, постійно відкритий). Крім того, ця система також може керуватися автоматично. Для цього на патрубку, що відводить, встановлюється клапан зниження температури, який буде автоматично відкриватися при досягненні теплоносієм максимальної температури. Крім того, яке паливо застосувати для опалення свого будинку, дуже важливо правильно вибрати потрібну потужність котла. Зазвичай потужність виявляється у кВт. Приблизно 1 кВт потужності потрібно для опалення 10 кв. м добре утепленого приміщення з висотою стель до 3 м. Треба мати на увазі, що ця формула дуже приблизна.

Остаточний розрахунок потужності варто довіряти тільки професіоналам, які крім площі (об'єму) врахують ще безліч факторів, серед яких, матеріал та товщина стін, тип, розмір, кількість та розташування вікон тощо.

Котли з піролізним спалюванням деревини мають більший ККД (до 85%) і дозволяють автоматично регулювати потужність.

До недоліків піролізних котлів, у першу чергу, можна віднести вищу, порівняно з традиційними твердопаливними котлами, ціну. До речі, існують котли, які працюють не лише на дереві, а й на соломі. При виборі та встановленні твердопаливного котла дуже важливо дотриматися всіх вимог до димоходу (його висоті та внутрішнього перерізу).

3. Типи котлів для теплопостачання будівель

газовий котел теплопостачання

Існують два основних типи парових котлів: газотрубні та водотрубні. Всі котли (жаротрубні, димогарні та димогарно-жаротрубні), у яких високотемпературні гази проходять усередині жарових та димогарних труб, віддаючи тепло воді, що оточує труби, називаються газотрубними. У водотрубних котлах по трубах протікає вода, що нагрівається, а топкові гази омивають труби зовні. Газотрубні котли спираються на бічні стінки топки, тоді як водотрубні зазвичай кріпляться до каркасу котла чи будівлі.

3.1 Газотрубні котли

У сучасній теплоенергетиці застосування газотрубних котлів обмежується тепловою потужністю близько 360 кВт та робочим тиском близько 1 МПа.

Справа в тому, що при проектуванні судини високого тиску, яким є котел, товщина стінки визначається заданими значеннями діаметра, робочого тиску та температури.

При перевищенні вказаних граничних параметрів необхідна товщина стінки виявляється неприйнятно великою. Крім того, необхідно враховувати вимоги безпеки, оскільки вибух великого парового котла, що супроводжується миттєвим викидом великих обсягів пари, може призвести до катастрофи.

При сучасному рівні техніки та існуючих вимогах до безпеки газотрубні котли можна вважати застарілими, хоча поки що знаходяться в експлуатації багато тисяч таких котлів тепловою потужністю до 700 кВт, що обслуговують промислові підприємства та житлові будівлі.

3.2 Водотрубні котли

Водотрубний котел був розроблений у зв'язку з вимогами підвищення паропродуктивності і тиску пари, що безперервно зростають. Справа в тому, що коли пара і вода підвищеного тиску знаходяться в трубі невеликого діаметру, вимоги до товщини стінки виявляються помірними і легко здійснюваними. Водотрубні парові котли по конструкції значно складніші за газотрубні. Однак вони швидко розігріваються, практично безпечні щодо вибуху, легко регулюються відповідно до змін навантаження, прості в транспортуванні, легко перебудовуються в проектних рішеннях і допускають значне навантаження. Недоліком водотрубного котла є те, що в конструкції багато агрегатів і вузлів, з'єднання яких не повинні допускати протікання при високих тисках і температурах. Крім того, до агрегатів такого котла, що працює під тиском, утруднено доступ при ремонті.

Водотрубний котел складається з пучків труб, приєднаних своїми кінцями до барабана (або барабанів) помірного діаметру, причому вся система монтується над камерою топки і полягає в зовнішній кожух. Напрямні перегородки змушують топкові гази кілька разів проходити через трубні пучки, завдяки чому забезпечується повніша тепловіддача. Барабани (різної конструкції) служать резервуарами води та пари; їх діаметр вибирається мінімальним, щоб уникнути труднощів, характерних для газотрубних котлів. Водотрубні котли бувають наступних типів: горизонтальні з поздовжнім або поперечним барабаном, вертикальні з одним або декількома паровими барабанами, радіаційні, вертикальні з вертикальним або поперечним барабаном та комбінації перерахованих варіантів, у деяких випадках з примусовою циркуляцією.

Висновок

Отже, на закінчення можна сказати, що котли є важливим елементом теплопостачання будівлі. При виборі колів необхідно враховувати технічні, техніко-економічні, механічні та інші показники для кращого теплопостачання будівлі. Котельні установки залежно від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду теплоносія, що виробляється, вони діляться на парові і водогрійні.

У моїй роботі розглянуто газові, електричні, твердопаливні види котлів, а також типи колів, такі як газотрубні та водотрубні котли.

Зі сказаного вище варто виділити плюси і мінуси різних видів котлів.

Плюси газових котлів такі: економічність, в порівнянні з іншими видами палива, простота експлуатації (експлуатація котла повністю автоматизована), висока потужність (можна обігріти велику площу), можливість встановлення обладнання на кухні (якщо потужність котла до 30кВт), компактні розміри, екологічність ( в атмосферу виділяється мало шкідливих речовин).

Мінуси газових котлів: перед установкою необхідно отримати дозвіл Газміськтехнагляду, небезпеку витоку газу, певні вимоги до приміщення, де встановлений котел, наявність автоматики, що перекриває доступ газу при витоку або нестачі вентиляції.

Переваги електричних котлів: невисока ціна, простота монтажу, компактність і невелика вага - електрокотли можна вішати на стіну та економити корисний простір, безпека (немає відкритого полум'я), простота в експлуатації, електрокотли не вимагають окремого приміщення (котельні), не вимагають монтажу димоходу, не вимагають особливого догляду, безшумні, екологічні – немає шкідливих викидів та сторонніх запахів.

Основними причинами, що обмежують поширення електричних котлів є далеко не на всіх ділянках, є можливість виділити кілька десятків кіловат електроенергії, досить висока вартість електроенергії, перебої з електропостачанням.

Спочатку виділимо недоліки твердопаливних котлів: в першу чергу твердопаливні котли опалення використовують тверде паливо, яке має порівняно низьку тепловіддачу. Дійсно, щоб якісно протопити велику хату, доведеться витратити дуже чимало палива та часу. Крім того, паливо згорятиме досить швидко - за дві-чотири години. Після цього, якщо будинок недостатньо протоплений, доведеться знову розпалювати вогонь. Причому для цього знадобиться спочатку очистити топку від вугілля, що утворилося, і золи. Тільки після цього можна буде закладати паливо та знову розпалювати вогонь. Все це робиться вручну.

З іншого боку, котли, що працюють на твердому паливі, мають і деякі плюси. Наприклад, не вибагливість до палива. Справді, вони можуть ефективно працювати на всіх видах твердого палива – дерево, торф, вугілля та взагалі все, що може горіти. Зрозуміло, видобути таке паливо у більшості регіонів нашої країни можна швидко і не надто дорого, що є серйозним аргументом на користь твердопаливних котлів. Крім того, ці котли абсолютно безпечні, тому їх можна встановити або в підвалі будинку, або просто неподалік нього. При цьому ви можете бути впевнені, що через витік палива не станеться страшний вибух. Звичайно, не доведеться обладнати спеціальне місце для зберігання палива – закопувати в землю ємності для зберігання газу чи дизпалива.

В даний час існує два основних типи парових котлів, а саме: газотрубні та водотрубні. До газотрубних котлів відносяться ті котли, в яких високотемпературні гази протікають усередині жарових та димогарних труб, тим самим віддаючи тепло воді, що оточує труби. Водотрубні котли відрізняються тим, що по трубах протікає вода, що нагрівається, а труби зовні омиваються газами.

Список літератури

1.Бойко Є.А., Шпиков А.А., Котельні установки та парогенератори (конструкційні характеристики енергетичних котельних агрегатів) – Красноярськ, 2003.

.Брюханов О.М. Газифіковані котельні агрегати. Підручник ІНФРА-М. – 2007.

.ГОСТ 23172-78. Котлістаціонарні. Терміни та визначення. - Визначення котлів «для отримання пари або нагрівання води під тиском».

.Подвійник В. А. та ін. Конструкція та розрахунок котлів та котельних установок: Підручник для технікумів за спеціальністю "Котлобудування" / В.А. Двійнішніков, Л.В. Дєєв, М.А. Ізюмів. - М: Машинобудування, 1988.

.Левін І.М., Боткачик І.А., Димососи та вентилятори потужних електростанцій, М. – Л., 1962.

.Максимов В.М., Котельні агрегати великої паропродуктивності, М., 1961.

.Тихомиров К.В. Сергеєнко Е. С. "Теплотехніка, теплогазопостачання та вентиляція." Навч. для вузів. 4-те вид., перероб. та дод. - М.: Будвидав, 1991ж

.Енциклопедія «КругосвітУніверсальна» науково-популярна онлайн-енциклопедія.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

Котельна установка являє собою тепловий генератор, в якому хімічна енергія палива перетворюється на теплову енергію робочого тіла, в якості якого використовуються вода і водяна пара. Робоче тіло, зване в даному випадку теплоносієм, транспортується до теплоприймачів споживачів і після використання теплового потенціалу знову повертається в котельню установку для повторення циклу.

По виду вироблюваного теплоносія котельні установки бувають паровими і водогрійними. За призначенням вони поділяються на три основні типи:

- Енергетичні - установки, що виробляють теплову енергію для подальшого перетворення її в електричну енергію і тому входять в комплекс енергетичних споруд електричних станцій.

У них виробляється перегріта водяна пара середніх, високих та надкритичних параметрів;

- Виробничі - установки, що виробляють теплову енергію для технологічних потреб різних виробництв. Вони, як правило, є паровими, що виробляють суху насичену або перегріту пару низьких і середніх параметрів;

– опалювальні - установки, що виробляють теплову енергію для теплопостачання міст. Як правило, вони є водогрійними

та призначені для отримання перегрітої води з температурою

Часто зустрічаються поєднання виробничих і опалювальних котельних установок, що виробляють одночасно пар для виробничо-технологічних потреб і гарячу воду для опалювально-побутових цілей.

Робочі процеси парової котельної установки схематично можна представити як два організованих потоки - газів і рідини, що рухаються по одній і тій же теплообмінній системі і обмінюються між собою енергією через розділяють їх металеві стінки, що називаються поверхнями нагріву (рис. 5.1) .

Організація потоків в котельних установках відрізняється великою різноманітністю і залежить від багатьох факторів: призначення котельної та її продуктивності, виду палива, що використовується, і способу спалювання, роду теплоносія і методів його циркуляції, а також визначається завданнями забезпечення максимального ефекту перетворення енергії палива в теплову. енергію води.

Відповідно до наведеної схеми власне котлоагрегат включає в себе:

топковий пристрій, в якому спалюється паливо та утворюються топкові гази - високонагріті продукти згоряння;

котел (металеву ємність), усередині якого циркулює теплоносій і через поверхню якого передається теплота від газів до теплоносія;

систему газоходів, що служать для видалення топкових газів в атмосферу;

пристрої для подачі палива та повітря в топку, видалення залишків паливоспаления і продуктів згоряння, циркуляції теплоносія;

системи трубопроводів води, пари, повітря, конструктивно виконаних як єдине ціле з котлоагрегатом.

Котельня установка(рис. 5.2) - сукупність одного або кількох котлоагрегатів, встановлених в одному приміщенні та обладнаних загальними допоміжними пристроями паливопідготовки, шлакозоло-видалення, водопідготовки та живлення котлів, очищення та видалення газів.

Подача подрібненого палива

	безперервна	продування

Перегріта пара		Повітря


				Пар		ВПУ
					Живильник-
			ня вода

	Повітря			ПОНЕДІЛОК

						Ті, що йдуть
					гази

Мал. 5.2. Технологічна схема котельної установки для водяної пари: 1 - паливний бункер; 2 - млин для помелу палива; 3 - пальник; 4 – котлоагрегат; 5 - топкова камера; 6 - пристрій золошлаковидалення; 7 - екранні труби; 8 - пароперегрівач; 9 - барабан казана; 10 – нижні колектори екранів; 11 – економайзер; 12 - повітропідігрівач; 13 - повітрозабірний короб; 14 – вентилятор; 15 - золоуловлювач; 16 - пристрій гідрозоловидалення; 17 - димосос; 18 – димова труба; 19 - деаератор; ВПУ – водопідготовча установка; ПН - живильний насос

Однією з основних завдань безпечної експлуатації котельних установок є організація раціонального водного режиму, при якому не утворюється накип на стінках випарних поверхонь нагріву, відсутня їх корозія і забезпечується висока якість вироблюваної пари. Пар, що виробляється в котельні, повертається від споживача в конденсованому стані; при цьому кількість конденсату, що повертається, зазвичай буває менше, ніж кількість виробленої пари.

Втрати конденсату і води при продуванні заповнюються за рахунок додавання води з будь-якого джерела. Ця вода повинна бути відповідним чином підготовлена до вступу в котельний агрегат. Вода, що пройшла попередню підготовку, називається додатковою, суміш конденсату, що повертається, і додаткової води - поживною, а вода, котра циркулює в контурі котла, котловий.

Паровий котел-це пристрій, що має систему поверхонь нагрівання для отримання пари з безперервно надходить в нього поживної води шляхом використання теплоти, що виділяється при згорянні органічного палива. У сучасних парових котлах організується факельне спалювання палива в камерній топці, що представляє собою призматичну вертикальну шахту. Смолоскипний спосіб спалювання характеризується безперервним рухом палива разом з повітрям і продуктами згоряння в камері топки.

Паливо та необхідне для його спалювання повітря вводяться в топку котла через спеціальні пристрої – пальники.

Топка у верхній частині з'єднується горизонтальним газоходом з однією або двома призматичними вертикальними шахтами, званими по основному виду теплообміну конвективними шахтами, що відбувається в них.

У топці, горизонтальному газоході та конвективній шахті знаходяться поверхні нагріву, що виконуються у вигляді системи труб, в яких рухається робоче середовище.

Залежно від переважного способу передачі теплоти поверхнями нагрівання їх можна поділити на такі види: радіаційні - теплота передається в основному випромінюванням; радіаційно-конвективні – теплота передається випромінюванням та конвекцією приблизно в рівних кількостях; конвективні - теплота передається в основному конвекцією.

У камері топки по всьому периметру і по всій висоті розташовуються трубні плоскі системи - топкові екрани, що є радіаційними поверхнями нагріву.

Поверхня нагріву, у якій вода підігрівається до температури насичення, називається економайзером; утворення пари відбувається в пароутворювальній (випарювальній) поверхні нагріву, а його перегрів - у пароперегрівачі. Система трубних елементів котла, у яких рухаються

поживна вода, пароводяна суміш і перегріта пара, утворюють його пароводяний тракт.

Водяні економайзери призначені для охолодження продуктів згоряння та підігріву поживної води до надходження її до випарної частини котельного агрегату. Попередній підігрів води за рахунок теплоти димових газів суттєво збільшує ККД котельного агрегату. Залежно від застосовуваного матеріалу економайзери діляться на чавунні та сталеві, за типом поверхні - на ребристі та гладкотрубні, за рівнем підігріву води - на некиплячі та киплячі.

Пароперегрівач являє собою змійникову поверхню теплообміну, призначену для перегріву пари, отриманого в випаровувальній частині котельного агрегату. Пара рухається всередині трубок, що омиваються зовні димовими газами.

Для безперервного відведення теплоти та забезпечення необхідного температурного режиму металу поверхонь нагріву організується безперервний рух робочого середовища. При цьому вода в економайзері та пара в пароперегрівачі можуть проходити одноразово або багаторазово.

У першому випадку котел називається прямоточним, а в другому - котлом з багаторазовою циркуляцією.

Пароводяна система прямоточного котла є гідравлічною системою, у всіх елементах якої робоче середовище рухається під напором, створюваним поживним насосом. У прямоточних котлах немає чіткої фіксації економайзерної, пароутворювальної та пароперегрівної зон.

У котлах з багаторазовою циркуляцією (рис. 5.2) існує замкнутий контур, утворений системою труб, що обігріваються і не обігріваються, об'єднаних вгорі барабаном, а внизу - колектором. Колектор - це заглушена з торців труба, в яку по довжині вварюються екранні труби. Барабан являє собою циліндричну горизонтальну посудину, що має водяний і паровий об'єми, які поділяються поверхнею, званою дзеркалом випаровування. У барабані пар, що утворився, відокремлюється і надходить у пароперегрівач.

Волога насичена пара, одержувана в барабані котлоагрегатів низького та середнього тисків, може нести з собою краплі котлової води, що містить розчинені в ній солі. У котлоагрегатах високого та надвисокого тисків забруднення пари обумовлюється ще й додатковим винесенням солей кремнієвої кислоти та сполук натрію, які роз-64

творяться в парі. Домішки, що несуть з парою, відкладаються в пароперегрівачі, що вкрай небажано, оскільки може призвести до перепалу труб пароперегрівача. Тому пара перед виходом з барабана котла піддається сепарації, в процесі якої краплі котлової води відокремлюються і залишаються в барабані. Сепарація пари здійснюється в спеціальних сепаруючих пристроях, в яких створюються умови для природного або механічного поділу води і пари.

Природна сепарація відбувається внаслідок великої різниці густин води та пари. Механічний інерційний принцип сепарації заснований на відмінності інерційних властивостей водяних крапель і пари при різкому збільшенні швидкості та одночасному зміні напрямку або закручування потоку вологої пари.

У котлах з природною циркуляцією поживна вода, що подається насосом, підігрівається в економайзері та надходить у барабан. З барабана по опускних труб, що не обігріваються, вода надходить в нижні колектори екранів, звідки розподіляється в обігріваються екранні труби, в яких закипає. Циркуляція відбувається за рахунок різниці щільностей пароводяної суміші в екранних трубах і води у водоопускних трубах.

У котлах з багаторазовою примусовою циркуляцією для поліпшення циркуляції додатково встановлюється циркуляційний насос, що дозволяє здійснювати рух пароводяної суміші по похилим і горизонтальним трубам.

Температура в топці у зоні горіння смолоскипа досягає 1400-1600 °С. Стіни камери згоряння виконуються з вогнетривкого матеріалу, їх зовнішня частина покривається теплоізоляцією. Продукти згоряння, що частково охолодилися в топ-ці, з температурою 900-1200 °С надходять у горизонтальний газохід котла, де омивають пароперегрівач, а потім направляються в конвективну шахту, в якій розміщуються проміжний пароперегрівач, водяний економайзер і остання -верхня нагріву - повітропідігрівач, в якому повітря підігрівається перед подачею в топку котла. Гаряче повітря, що спрямовується в топку котла, покращує умови згоряння палива, зменшує втрати теплоти від хімічної та механічної неповноти згоряння палива, підвищує температуру його горіння, інтенсифікує теплообмін, що в результаті підвищує ККД установки. У середньому зниження температури газів на кожні 20-25 °С підвищує ККД приблизно на 1%.

Продукти згоряння за повітропідігрівачем називають газами, що йдуть; вони мають температуру 110–160 °С. Оскільки подальша утилізація теплоти нерентабельна, гази, що йдуть, за допомогою димососа через золоуловлювач видаляються в димову трубу.

Велике значення для надійної роботи котла має якість живильної води. Незважаючи на знесолювання та деаерацію води (видалення з води корозійно-активних газів) Про 2 та СО 2) на водопідготовчій установці, в котел безперервно з поживною водою надходить деяка кількість розчинених солей і зважених частинок. Дуже невелика частина солей відноситься парою, що виробляється. У котлах з багаторазовою циркуляцією основна кількість солей і твердих частинок затримується в котлі, через що їх вміст у котловій воді поступово збільшується. При кипінні води в котлі солі випадають з розчину, а на внутрішній поверхні екранних труб утворюється накип, що погано проводить теплоту. В результаті екрани недостатньо охолоджуються середовищем, що рухається в них, і можуть зруйнуватися під дією внутрішнього тиску. Тому частину води з підвищеною концентрацією солей необхідно видаляти з котла. На заповнення віддаленої кількості води подається поживна вода з меншою концентрацією домішок. Такий процес заміни води у замкнутому контурі називається безперервним продуванням. Безперервна продувка здійснюється з барабана котла.

У прямоточних котлах через відсутність барабана безперервна продувка утруднена, тому до якості поживної води цих котлів пред'являються підвищені вимоги.

Призначення котелень.

Опалювальнікотельні призначені для вироблення теплоти, що використовується для опалення та ГВП житлових, громадських та промислових споруд та будівель.

Продуктивність установок визначається як сума максимальних годинних витрат теплоти на цілі при розрахунковій температурі зовнішнього повітря і витрати теплоти на власні потреби.

Опалювально-виробничікотельні призначені для вироблення теплоти, що використовується для опалення та ГВП житлових, громадських та промислових будівель та споруд, а також для постачання підприємства парою, що використовується для технологічних потреб.

Виробничікотельні призначені для вироблення теплоенергії технологічного призначення. Мають продуктивність, яку визначають по максимуму добового графіка з урахуванням втрат та потреб.

Найбільшого поширення набули опалювальні та опалювально-виробничі котельні.

Котли, встановлені у системах виробничого теплопостачання, випускають продуктивністю 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100 та 180 Гкал/год.

Марки котлів:

· Газомазутні

ПТВМ – прямоточний теплофікаційний водотрубний казан баштового типу модернізований;

КВГМ – котел водотрубний газомазутний.

· Твердопаливні

КВТК – котел водотрубний на твердому паливі з камерним спалюванням палива;

КВТС – котел водотрубний на твердому паливі із шаровим спалюванням палива.

У водогрійних котлах не допустимо пароутворення, щоб уникнути утворення накипу, гідроудару. І тому необхідно підтримувати постійну швидкість води у системі, тобто. водогрійні котли працюють за постійної витрати. Щоб уникнути низькотемпературної корозії на хвостових поверхнях котла, підтримують температуру води вище температури точки роси. Температура точки роси при спалюванні газу 54-57°С, при спалюванні низькосірчистого мазуту 60°С, при спалюванні високосірчистого – 90°С.

Вибір типу котельні проводиться на основі техніко-економічних розрахунків. Кількість та одинична потужність обладнання визначається за результатами теплових схем втрат, при виборі обладнання слід прагнути до укрупнення одиничної продуктивності.

У котельнях опалювального призначення резервних котлів не встановлюють, у котельних промислових та промислово-опалювальних питаннях про резервування парових котлів визначається вимогами зовнішніх споживачів, якщо споживач не допускає перерв подачі пари, то в котельні встановлюють резервні парові котли.

Заповнення втрат води в мережі проводиться хімічною очищеною водою, тому в котельні передбачається хімічна водоочищення 9 і деаератор 6. Деаератор вакуумного типу, тиск в ньому може бути від 0,07 до 0,6 кг/см 2 . Зазвичай деаератор регулюється тиск 0,6 кг/см 2 . Деаератори можуть працювати з обігрівом та без нього. При роботі без обігріву температура води на вході в деаератор повинна бути на 5-10 ° С вище температури насичення тиску в деаераторі. При роботі з обігрівом температура води на вході в деаератор на 5-7°С нижче температури насичення тиску в деаераторі.

При цьому нагрівання хімічної очищеної води проводиться мережевою водою з котла, для нагрівання води до необхідної температури перед деаератором 6 встановлюється підігрівач хімічної води 4. Для нормальної роботи водоочищення 9 температура перед нею повинна бути 25-40°С, тому перед водою повинна бути нагріта гарячою мережевою водою з котла 2 у водо-водяних підігрівачах сирої води 5. Після водоочищення температура води стає на 5°С нижче за температуру перед нею.

Мал. Теплова схема водогрійної котельні. 1 – мережевий насос; 2 – водогрійні котли; 3 – насос рециркуляції; 4 - підігрівач хімічної води; 5 – підігрівач сирої води; 6 – деаератор підживлення тепломережі вакуумного типу; 7 – насос підживлення тепломережі; 8 – насос сирої води; 9 – хімічна водопідготовка; 10 - охолоджувач випару; 11 - ежектор водоструминний; 12 – видатковий бак ежектора; 13 – ежекторний насос.

Сира вода подається з магістрального водоводу за допомогою насоса сирої води 8. Після деаератора 6 деаерована вода за допомогою насоса підживлення тепломережі 7 подається в зворотну теп.

Для утилізації тепла з випаром деаератора 6 встановлюється охолоджувач випару 10, де пароводяна суміш віддає своє тепло хімічної.

Для підтримки заданої температури та витрати перед котлом робиться вузол рециркуляції з виходом котла на вхід за допомогою рециркуляційного насоса 3.

Для підтримки постійної витрати води у казані і температури на вході з казана передбачається вузол перепуску, тобто. частина води проходить повз казан.

Схожі статті