Розділ ιι: Основні поняття про котельні установки.
2.1 Котельні установки
1. Призначення, класифікація та принципова схема котельної установки.
2. Водогрійні котли.
1. Котлом або котельною установкою називається пристрій, який призначений для одержання пари або нагріву води з тиском вище атмосферного, використовуваних за межами пристрою, використовується тепло, що виділяється при спалюванні палива, а також тепло відходячих газів.
Класифікація котлів.
Котли розрізняють за наступними ознаками:
За призначенням – опалювальні, виробничо-опалювальні, енергетичні;
За матеріалами конструкції – чавунні і сталеві;
За характером теплоносія, що виробляється – парові і водогрійні;
За аеродинамічним режимом топки – з розрідженням і наддувом;
За переміщенням продуктів згоряння і води – газотрубні (жаротрубні і з димогарними трубами), в яких гази рухаються всередині труб; водотрубні, в яких вода або пароводяна суміш рухається всередині труб; водотрубно-газотрубні;
За конструктивними особливостями – циліндричні, горизонтально-водотрубні, вертикально-водотрубні;
За характером циркуляції робочого тіла – з природною або примусовою циркуляцією і прямоточні;
За транспортабельністю – стаціонарні і пересувні.
Нагрів води в котельних, де встановлені тільки парові котли, проводять у водопідігрівачах (бойлерах) за рахунок тепла пари, що поступає з парових котлів.
Котел, в якому водопідігрівач розміщений в паровому просторі або включений в схему природної циркуляції води в котлі, називають котлом-бойлером.
Паровий або водогрійний котел, в якому в якості джерела тепла використовуються гарячі гази технологічного процесу, називають котлом-утилізатором.
По прийнятому в даний час маркуванню парові стаціонарні котли у відповідності зі схемою циркуляції в них теплоносія мають наступні позначення:
Е – з природною циркуляцією;
Еn – з природною циркуляцією і промисловим перегрівом пари;
ПР – з примусовою циркуляцією;
Пп – прямоточний із проміжним перегрівом пари;
Кп – з комбінованою циркуляцією і промисловим перегрівом пари.
До позначення котла додають:
паропродуктивність, т/год;
абсолютний тиск, кгс/см2;
індекс топки (Г – газ, М – мазут), якщо топка під наддувом – буква н;
перегрів пари показують в дужках.
Наприклад: Е–10–14Г; Е–25–14ГМ; Еn–16–14ГМ (250).
Водогрійні котли теплопродуктивністю 4 – 180 Гкал/год позначають буквами КВ. До позначення додають:
вид спалюваного палива;
теплопродуктивність, Гкал/год (МВт);
температуру нагріву води (°С).
Наприклад: КВ–Г–6,5–150; КВ–ГМ–10–150.
Принципова схема котельної установки
До складу котла входять: топка, поверхні нагріву, пароперегрівач, економайзер, повітропідігрівач, каркас з драбинами і площадками для обслуговування, обмуровка, газоходи, арматура і гарнітура.
Топка призначена для спалювання в ній палива і передачі одержаного при цьому тепла теплоносію, що нагрівається, через поверхні нагріву, які покривають топку. З топки продукти згоряння поступають в газоходи котла, де проходить подальший теплообмін між димовими газами і теплоносієм, що нагрівається і проходить через конвективні поверхні нагріву.
Поверхні нагріву – елементи котла, в яких проходить передача тепла від факела і продуктів згоряння теплоносію (вода, пара). Розрізняють радіаційну поверхню, що отримує тепло в основному випромінюванням і конвективну поверхню, що отримує тепло в основному конвекцією. Площі поверхонь нагріву котлів вимірюють в м2 газової сторони.
Радіаційними поверхнями є екрани, розміщені на стінках топки і огороджуючі ці стінки від дії високих температур. В залежності від розміщення в топці розрізняють фронтові, бокові, задні і стельові екрани. Двосвітними називають екрани у виді ряду труб, що розміщені в топочному просторі і обігріваються з двох сторін (котли ТВГ, КВ-Г).
Газоходи – канали, утворені обмуровкою котла, шамотними або чавунними перегородками і призначені для направлення продуктів згоряння палива і розміщення поверхонь нагріву.
Котельний пучок – група труб конвективної поверхні нагріву, вварених або ввальцованих в загальні колектори або барабани.
Внутрішня частина парового котла, що заповнена водою, називається водяним об'ємом, а частина, що наповнена парою, називається паровим об'ємом. Поверхня киплячої води у верхньому барабані називається дзеркалом випаровування. При роботі котла дзеркало випаровування не повинно виходити за межі встановлених верхнього і нижнього допустимих рівнів.
Пароперегрівач – пристрій (поверхня нагріву) для підвищення температури пари вище температури насичення, одержаної в паровому просторі при заданому тиску.
До хвостових поверхонь нагріву відносяться економайзер і повітропідігрівач, в яких використовується тепло відходячих димових газів.
Економайзер – пристрій для підігріву живильної води перед подачею її в барабан парового котла.
Повітропідігрівач – пристрій для підігріву повітря перед подачею його на пальники котла.
Каркас – металічна конструкція з колон, балок і зв’язків, що встановлені на фундаменті і призначені для з’єднання і підтримки елементів котла.
Обмуровка – зовнішнє захисне огородження котла.
Рисунок 2.1 – Приклад компоновки елементів котлоагрегату.
1 – газомазутний пальник; 2 – боковий екран; 3 – фронтовий екран; 4 – підвід газу; 5 – повітропровід; 6 – опускні труби; 7 – каркас; 8 – барабан котла; 9 – підвід води; 10 – вихід пари; 11- пароперегрівач; 12 – змійовиковий економайзер; 13 – газохід; 14 – трубчатий повітропідігрівач; 15 – задній екран.
2. Водогрійні котли призначені для нагрівання води до температури яка не перевищує 150 0С, і тиском до 1,4 МПа. Водогрійні котли бувають чавунні і сталеві (в залежності від матеріалу виготовлення), секційні і блочні (збираються із окремих секцій або блоків), з примусовим або із природним рухом води. В основному водогрійні котли використовуються в опалювальних цілях. На даний момент для опалення великих будівель або комплексу будівель в основному використовуються блочні (модульні) котельні, які мають невелику потужність але високий ККД, що забезпечує велику кількість виробленої теплоти при відносно низьких витратах палива.