МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Определение основных параметров котельных установок. Разработка технологической схемы котельной

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Энергоснабжение»

для студентов специальности 140211

г. Набережные Челны

2010г.

Определение основных параметров котельных установок. Разработка технологической схемы котельной: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Энергоснабжение». /Составитель: Санакулов А.Х. - Набережные Челны: Изд-во ИНЭКА, 2010.- 55 с.

Рецензент: начальник котельной ООО «Электротранспорт» Нуруллин Д.Г.

Печатается по решению научно-методического совета Камской государственной инженерно-экономической академии

© Камская государственная

инженерно-экономическая

академия,2010 год

Лабораторная работа №1. Определение основных параметров котельных установок.

I. Цель работы:

1. Изучение устройства и принципа действия оборудования котельных установок.

2. Определение технико-экономических показателей и расчёт параметров котельной установки.

II. Основные теоретические положения.

II-1. Общие сведения о котельных установках.

Котельная установка представляет собой комплекс уст­ройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котёл представляет собой теплообменное устройство, в ко­тором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой темпе­ратуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и пре­вращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначе­ны для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с по­мощью которых обеспечиваются подача необходимого количест­ва воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газохо­дам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгора­ния, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водя­ной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответст­венно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и пита­тельной воды; приборы теплового контроля и средства автома­тизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Котельные установки в зависимости от характера потреби­телей разделяются на энергетические, производственно-отопи­тельные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоноси­теля они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрей­ные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных парамет­ров.

Производственно-отопительные котельные установки (обыч­но паровые) вырабатывают пар не только для производствен­ных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего во­доснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрей­ные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслу­живания систем отопления производственных и жилых помеще­ний.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), группо­вые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными кот­лами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паро­выми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котель­ные предназначены для снабжения теплом одного или не­скольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплом груп­пы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Та­кие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно разме­щают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснаб­жения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

На рис.1. представлена схема котельной установки с паро­выми котлами. Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен во­дой, верхний - в нижней части водой, а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами—обмуровкой.

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо из топливного склада подается транспортером в бун­кер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где и сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы - горячие продукты сгорания.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, обра­зуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котёл, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 8 удаляются через дымо­вую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане.

Рис.1. Схема паровой котельной установки

Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Рис.2. Схема районной отопительной котельной установки

Водогрейные котельные установки предназначены для по­лучения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

На рис.2. приведена схема районной отопительной котель­ной с водогрейными котлами 1 типа ПТВМ-50 теплопроизводительностью 58 МВт. Котлы могут работать на жидком и газо­образном топливе, поэтому они оборудованы горелками и фор­сунками 3.

Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутье­выми вентиляторами 4, приводимыми в действие электродвига­телями. На каждом котле установлено 12 горелок и столько же вентиляторов.

Вода в котел подается насосами 5, приводимыми в действие электродвигателями. Пройдя через поверхность нагрева, вода нагревается и поступает к потребителям, где отдает часть тепла и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Ды­мовые газы из котла удаляются в атмосферу, через трубу 2.

Компоновка котельной полуоткрытого типа: нижняя часть котлов (примерно до высоты 6 м) расположена в здании, а верхняя их часть—на открытом воздухе. Внутри котельной раз­мещаются дутьевые вентиляторы, насосы, а также щит управ­ления. На перекрытии котельной установлен деаэратор 6 для удаления воздуха из воды.

Котельная установка с паровыми котлами (см. рис.1.) имеет компоновку закрытого типа, когда все основное обору­дование котельной размещено в здании.

Для обеспечения нормальной эксплуатации котельные с во­догрейными котлами оборудуют необходимой арматурой, кон­трольно-измерительными приборами и средствами автоматиза­ции.

Водогрейная котельная имеет один теплоноситель - воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя - во­да и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также баки для сбора конденсата. Однако это не значит, что схемы водо­грейных котельных проще паровых. Водогрейная и паровая ко­тельные по сложности устройства бывают различными в зави­симости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т. п. В состав как паровой, так и водогрейной котель­ной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются меж­ду собой общими коммуникациями - трубопроводами, газопрово­дами и др.

II-2. Устройство и принцип действия котлов.

Паровой или водогрейный котел представляет собой устройство в виде металлического сосуда, который обогревается продуктами сгорания топлива и служит для получения горячей воды или пара. Основным элементом котла является поверх­ность нагрева - поверхность металлических стенок, омываемых с одной стороны горячими газами, а с другой — водой. В совре­менных котлах поверхность нагрева выполняется в виде труб, присоединенных к барабанам и коллекторам.

В зависимости от места расположения поверхность нагрева котла делится на радиационную и конвективную.

Радиационная поверхность нагрева воспринимает тепло от газов главным образом вследствие их лучеиспускания. Большая часть этой поверхности располагается в топке и называется эк­раном. В зависимости от места расположения в топке экраны разделяются на боковые (трубы размещены на боковых стен­ках топки), фронтовые (трубы находятся на передней стенке) и т. д.

Конвективная поверхность нагрева воспринимает тепло от газов при соприкосновении (конвекции) с ними. Она распола­гается в газоходах котла, где передача тепла лучеиспусканием хотя и наблюдается, но не является главной и по величине зна­чительно меньше передачи тепла конвекцией. Таким образом, полная площадь поверхности нагрева котла Н_к, м², будет равна:

Н_к=Н_р+Н_конв. (1)

где Н_р и Н_конв. — соответственно площади радиационной и конвективной по­верхностей нагрева котла, м².

Площадь поверхности нагрева котла определяется со сторо­ны, омываемой газами. При работе парового котла нижняя часть его объема всегда заполнена водой, а верхняя часть - па­ром. Объем котла, занятый водой, называется водяным прост­ранством, или водяным объемом. Та часть объема котла, кото­рая при работе заполнена паром, называется паровым прост­ранством. От водяного объема котла зависит устойчивость его работы, так как вода в котле выполняет роль аккумулятора тепла: запасает тепло в период уменьшения нагрузки и отдает его во время увеличения расхода пара. Поэтому котлы с боль­шим водяным объемом почти не изменяют давления даже при значительных колебаниях расхода пара.

Паровое пространство необходимо для сбора и осушки па­ра, образующегося в котле. Чем больше паровое пространство котла, тем благоприятнее условия для удаления влаги из па­ра - осушки. Наличие влаги в нем оказывает отрицательное влияние на работу большинства аппаратов, использующих пар. Для удаления влаги из пара в котле предусматривают сепарирующие устройства.

Рис.3. Двухбарабанный паровой котёл малой мощности: металлическая часть котла без амбуровки

В процессе работы котла паровое и водяное пространства не являются постоянными и зависят от уровня воды в котле. Са­мый низкий уровень воды принимается из условий безопасной работы котла. Верхний уровень воды в котле не должен пре­вышать уровня, при котором возможны резкое увеличение влажности образующегося пара или выброс котловой воды в паропровод. Расстояние между низшим и высшим уровнями во­ды (в зависимости от размеров котлов) в среднем составляет 50 - 100 мм.

Объем воды между указанными уровнями называется пита­тельным объемом, который в процессе работы котла заполняет­ся попеременно водой и паром. На этих уровнях устанавлива­ют водоуказательные стекла и пароводопробные краны, с по­мощью которых можно также определить, находится ли уровень воды в котле в допустимых пределах.

Давление пара в котле контролируется манометрами, кото­рые присоединяют с помощью сифонной изогнутой трубки к па­ровому пространству котла. Кроме того, на котле устанавлива­ют предохранительный и обратный клапаны, вентили на пита, тельном и паровом трубопроводах, а также на спускной линии, размещаемой в самой нижней части котла. Эта линия служит для продувки котла с целью удаления осевшей грязи (шлама) и выпуска воды при ремонте.

На рис.3. представлена металлическая часть котла без амбуровки парово­го котла малой мощности. Котел имеет два барабана: верх­ний 2 и нижний 4, которые соединены между собой пучком труб 3, образующих конвективную поверхность котла. В перед­ней части котла размещается топка для сжигания топлива. Бо­ковые стенки ее покрыты трубами 1 - водяными экранами, об­разующими радиационную поверхность котла. Верхними концами экранные трубы завальцованы в верхнем барабане, а нижними — приварены к коллекторам 5.

В результате сжигания топлива в топке образуются дымовые газы высокой температуры. Эти газы проходят по газоходам котла, образуемым перегородками, омывают пучки труб, по которым движется (циркулирует) вода. В результате газы отдают воде часть своего тепла и охлаждаются, а вода нагревается и превращается в пар, собираемый в верхнем барабане котла. Воздух для горения подается в топку снизу через поддувало (зольник), где частично собираются зола и мелкие топлива, провалившиеся через решетку.

Несмотря на большие различия в устройстве, во всех котлах по существу протекают два одинаковых основных процесса: горение топлива с образованием газов высокой температуры (продуктов сгорания) и передача тепла от этих газов воде. В результате этого в паровых котлах вода нагревается и испаряется, превращаясь в пар. В водогрейных котлах, в отличие от паровых, вода лишь нагревается до требуемой температуры и испарения не происходит.

Работу паровых котлов характеризуют следующие показатели:

1. Паропроизводительность (мощность) котла D - количество вырабатываемого пара в кг или т в 1 с или 1 ч;

2. Паронапряжение поверхности нагрева D/H_к - количество пара, кг, получаемого с 1 м² поверхности нагрева за 1 ч. Эта величина является важной характеристикой, отражающей интенсивность паросъёма в котле;

3. Параметры получаемого пара - давление Р и температура t; вода и пароводяная смесь приходят в движение: вода движется

4. Коэффициент полезного действия котла - отношение количества тепла, расходуемого на образование пара (полезное тепло), ко всему затраченному теплу, вносимому в топку с топливом; следовательно, коэффициент характеризует степень использования теплоты сгорания топлива в котле. В паровых котлах циркуляционный контур состоит не из од-

Работа водогрейных котлов характеризуется теплопроизводительностью Q - количеством вырабатываемого тепла в единицу времени, Вт, а также тепловым напряжением поверхности нагрева котла Q/Н_к, температурой нагрева воды и коэффициентом полезного действия. Тепловое напряжение поверхности нагрева (или удельная тепловая нагрузка), Вт/м², выражает количество тепла, передаваемого воде за единицу времени через 1 м² поверхности нагрева.

Коэффициенты полезного действия как парового, так и водогрейного котлов выражаются в долях единицы или в процентах.

Для надежной и безопасной работы котла важное значение имеет циркуляция воды в нем парожидкостной смеси по некоторому замкнутому контуру. В результате этого обеспечивается интенсивный отвод тепла от поверхности нагрева и устраняются местные застои пара и газа, что предохраняет поверхность нагрева от недопустимого перегрева и коррозии и предотвращает аварию котла. Циркуляция в котлах может быть естественной вследствие разности плотностей воды и пароводяной смеси и принудительной (искусствен­ной), создаваемой с помощью насосов.

В современных конструкциях котлов поверхность нагрева выполняется из отдельных пучков труб, подсоединенных к барабанам и коллекторам, которые образуют достаточно сложную систему замкнутых циркуляционных контуров.

На рис.4. показана упрощенная схема циркуляции воды в котле. Замкнутый циркуляционный контур состоит из барабана и коллектора, соединённых между собой подъёмной 1 и опускной 2 трубами. При подводе тепла к подъемной трубе вода в ней частично испаряется и образуется пароводяная смесь, плотность которой значительно меньше плотности воды в необогреваемой опускной трубе. В результате этого в замкнутом контуре создается напор, благодаря которому вода и пароводяная смесь приходят в движение: вода движется вниз к коллектору, а смесь—вверх в барабан, где пар отделяется от воды. Такой же процесс наблюдается и в тех случаях, когда опускные трубы обогреваются, но менее интенсивно, чем подъемные.

В паровых котлах циркуляционный контур состоит не из одной опускной и подъемной трубы (см. рис.4.), а из ряда параллельно включенных обогреваемых и необогреваемых (или слабо обогреваемых) труб, соединенных с барабаном и коллектором.

Рис. 4. Схема естественной циркуляции воды в котле

При естественной циркуляции в результате разности плотностей воды и пароводяной смеси в различных участках циркуляционного контура создается движущий напор р_дв, который расходуется на создание скорости и преодоление всех сопротивлении в контуре при движении воды и пара. Движущий напор может быть вычислен по формуле:

_дв= Нg( _в- _см), (2)

где Н - высота паросодержащего участка подъемной трубы контура, м; g - ускорение свободного падения, м/с²; _в и _см — плотность воды и пароводяной смеси, кг/м³.

Обычно количество пара, образующегося в подъемных трубах, меньше, чем количество циркулирующей воды. Отношение массы воды, поступившей в циркуляционный контур, к массе пара, образовавшегося в нём за этот же промежуток времени, называется кратностью циркуляции. Кратность естественной циркуляции всегда больше единицы и колеблется от 8 до 50. скорость входа воды в подъёмные трубы (сечение А-А на рис.4.) называется скоростью циркуляции. В водогрейных котлах, а также в некоторых конструкциях паровых котлов циркуляция создаётся насосом (принудительная циркуляция), обеспечивающим перемещение воды и пароводяной смеси, а также преодоление гидравлических сопротивлений в циркуляционном контуре.

II-3. Паровые и водогрейные котлы.

создается напор, благодаря которому

Паровые котлы производственных котельных.

Промышленные котельные, снабжающие промпредприятия паром низкого давления (до 1,4 МПа), образуются паровыми кот­лами, изготавливаемыми отечественной промышленностью, про­изводительностью до 50 т/ч.

Основным типом паровых котлов малой производительности, широко распространенных в различных отраслях промышленности, в коммунальном и сельском хозяйстве (пар используется для технологических и отопительно-вентиляционных нужд), а также на электростанциях малой мощности, являются вертикально-

водотрубные котлы ДКВР (двухбарабанный вертикальный котел, реконструированный).

В котле ДКВР (рис.5) стены топки закрывают экранные трубы 1. На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка 12, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания 6. Из камеры догорания топочные газы поступают в расположенный между верхним 13 и нижним 14 барабанами конвективный пучок, разделенный перегородками на три горизонтальных газохода, в которых трубы омываются поперечным потоком газов.

В начале этого пучка располагаются трубы пароперегревателя 9 (пароперегреватель в котлах ДКВР может отсутствовать), а затем — трубы котельного пучка 11.

Рис.5. Котёл ДКВР-20-13 с топкой

для сжигания газа и мазута в облегчённой обмуровке

В коллекторы 2 и 3 поступает пароводяная смесь; отделившаяся от смеси вода в барабане по циркуляционным трубам допускается в нижние коллекторы, а пар с обильным количеством капелек воды по пароотводящим трубам поступает в два выносных вертикальных циклона 5. Отделившаяся в циклонах вода по водоотводящим трубам поступает в нижние коллекторы экранов. Пар из выносных циклонов по трубам 8 направляется в сепарационное устройство внутри барабана, а оттуда — в пароперегреватель котла или сразу к теплопотребителю (если пароперегреватель в котле отсутствует). Питательная вода поступает в котёл через клапаны 10. Монтируется котёл на опорной раме.

Котлы изготавливаются паропроизводительностью от 0,7 до 5 5 кг/с (от 2,5 до 20 т/ч) на давление пара 1,3 и 2,3 МПа (13 и 23 кгс/см²). В них сжигается газообразное, жидкое или твердое топливо В соответствии с этим котлы имеют различные типы топок а КПД их может изменяться в пределах от 75 до 91% в за­висимости от температуры уходящих газов, поскольку котлы ДКВР монтируются либо с экономайзерами, либо без них. Эко­номайзеры нагревают питательную воду до 138 - 165 °С за счет охлаждения уходящих газов до 140 - 180 °С.

Водогрейные котлы

Ранее указывалось, что на ТЭЦ с большой тепловой нагрузкой взамен пиковых подогревателей сетевой воды устанавливаются водогрейные котлы большой мощности для централизованного теплоснабжения крупных промышленных предприятий, городов и отдельных районов.

Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды заданных параметров, главным образом для целей отопле­ния. Они работают по прямоточной схеме с постоянным расходом воды. Конечная температура нагрева определяется условия­ми поддержания стабильной температуры в жилых и рабочих по­мещениях, обогреваемых отопительными приборами, через которые и циркулирует вода, нагретая в водогрейном котле. По­этому при постоянной поверхности отопительных приборов температуру воды, подаваемой в них, повышают при снижении тем­пературы окружающей среды. Обычно воду тепловой сети в котлах подогревают от 70-104 до 150-170 °С. В последнее время имеется тенденция к повышению температуры подогрева воды до 180 - 200 С.

Во избежание конденсации водяных паров из уходящих газов и связанной с этим наружной коррозии поверхностей нагрева температура воды на входе в агрегат должна быть выше точки росы для продуктов сгорания. В этом случае температура стенок труб в месте ввода воды также будет не ниже точки росы. Поэтому температура воды на входе не должна быть ниже 60 °С при работе на природном газе, 70 °С при работе на малосернистом мазуте и 110 °С при использовании высокосернистого мазута. Поскольку в теплосети вода может охлаждаться до температуры ниже 60 °С, перед входом в агрегат к ней подмешивается некоторое количество уже нагретой в котле (прямой) воды.

На рис.6. изображен общий вид газомазутного водогрейного котла типа ПТВМ-ЗОМ-4 теплопроизводительностью при работе на мазуте 41 МВт (35 Гкал/ч), хорошо зарекомендовавшего себя в эксплуатации.

Котел имеет П-образную компоновку и оборудован шестью газомазутными горелками (по три на каждой боковой стене) с мазутными форсунками механического распыливания.

а) б)

Рис.6. Газомазутный водогрейный котёл ПТВМ-30М-4:

а- продольный разрез; б-поперечный разрез

Топочная камера котла полностью экранирована трубами диаметром 60 мм. Конвективная поверхность нагрева выполнена из горизонтальных U- образных труб диаметром 28 мм. Конвективная шахта также экранирована. Облегчённая обмуровка котла крепится непосредственно на трубы, опирающиеся, в свою очередь, на каркасную раму. Котлы этого типа, предназначенные для работы на мазуте, оборудуются дробеочистительной установкой. Воздух на все горелки подаётся от одного вентилятора с двигателем мощностью 40кВт. Тяга осуществляется также одним дымососом с электродвигателем мощностью 95кВт.

Циркуляционная схема котла приве­дена на рис.7. Вода подводится к фронтовому крану топочной камеры, выводится — из бокового экрана топки.

Рис.7. Схема циркуляции котла ПТВМ-30М-4:

1 – фронтовой экран топки; 2 – боковые экраны топки; 3 – боковые экраны конвективной шахты; 4 – конвективные поверхности; 5 – задний экран конвективной части; 6 – задний экран топки

II-4. Основное оборудование котельной установки.

II-4.1. Пароперегреватели.

Пароперегреватель предназначен для повышения температуры пара, поступающего из испарительной системы котла. Он является одним из наиболее ответственных элементов котельного агрегата. С повышением параметров пара тепловосприятие пароперегревателей возрастает до 60% всего тепловосприятия котлоагрегата. Стремление получить высокий перегрев пара вынуждает располагать часть пароперегревателя в зоне высоких температур продуктов сгорания, что, естественно, снижает прочность металла труб. В зависимости от определяющего способа передачи теплоты от газов пароперегреватели или отдельные их ступени разделяются на конвективные, радиационные и полурадиационные (рис.8.).

Пароперегреватели выполняются обычно из труб диаметром 22—54 мм. При высоких параметрах пара их размещают в топоч­ной камере, и большую часть тепла они получают излучением от факела. Это — радиационный пароперегреватель.

Рис.8. Радиационный конвективный пароперегреватель:

1 - барабан; 2 – настенный радиационный перегреватель; 3 – ширмовый полурадиационный перегреватель; 4 – потолочный радиационный перегреватель; 5 – конвективный перегреватель; 6 – отвод перегретого пара; 7 – регулятор перегрева

Конвективные пароперегреватели располагаются в горизон­тальном газоходе или в начале конвективной шахты в виде плот­ных пакетов, образованных змеевиками с шагом по ширине газо­хода, равным 2,5—3 диаметра трубы.

Конвективные пароперегреватели в зависимости от направления движения пара в змеевиках и потока дымовых газов могут быть противоточными, прямоточными и со смешанным направлением потоков.

Температура перегретого пара должна поддерживаться постоянной всегда независимо от режима работы и нагрузки котлоагрегата, поскольку при ее понижении повышается влажность пара в последних ступенях турбины, а при повышении температуры сверх расчётной появляется опасность чрезмерных термических деформаций и снижения прочности отдельных элементов турбины. Поддерживают температуру пара на постоянном уровне с помощью регулирующих устройств — пароохладителей. Наиболее широко распространены пароохладители впрыскивающего типа, в которых регулирование производится путем впрыскивания обессоленной воды (конденсата) в поток пара. Вода при испарении отнимает часть теплоты у пара и снижает его температуру (рис.9. а).

а)

б)

Рис.9. Впрыскивающий и поверхностный пароохладители:

а – впрыскивающий:

1 – корпус пароохладителя; 2 – отверстия для распыления воды в паре; 3 – диффузор; 4 – цилиндрическая часть рубашки; 5 – лючок для измерительных приборов;

б – поверхностный с охлаждением пара питательной водой:

1 – головка пароохладителя; 2 – трубная доска; 3 – рубашка, препятствующая омыванию паром трубной доски; 4 – один из водяных змеевиков; 5 – коллектор; 6 и 7 – трубы, подводящие и отводящие пар из пароохладителя; 8 и 9 – трубы, подводящие и отводящие питательную воду; 10 – дистанционные перегородки; 11 – продольная перегородка, улучшающая омывание паром змеевиков 4

Обычно впрыскивающий пароохладитель устанавливают между отдельными частями пароперегревателя. Вода впрыскивается через ряд отверстий по окружности сопла и разбрызгивается внутри рубашки, состоящей из диффузора и цилиндрической части, защищающей корпус, имеющий более высокую температуру, от попадания из него брызг воды во избежание образования трещин в металле корпуса из-за резкого изменения температуры.

В котлах средней паропроизводителъности применяются поверх­ностные пароохладители (рис.9. б), которые обычно размеща­ют при входе пара в пароперегреватель или между его отдельны­ми частями.

К коллектору пар подводится и отводится через змеевики. Внутри коллектора расположены змеевики, по которым течет питательная вода. Температура пара регулируется количеством воды, поступающей в пароохладитель.

II-4.2. Водяные экономайзеры.

Водяные экономайзеры расположены в конвективном газохо­де и работают при относительно невысоких температурах продук­тов сгорания (дымовых газов).

Они предназначены для подогрева питательной воды перед ее поступлением в испарительную часть котлоагрегата за счет ис­пользования тепла уходящих газов. Наиболее часто экономайзе­ры выполняют из стальных труб диаметром 28 - 38 мм, согнутых в вертикальные змеевики и скомпонованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке довольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляет 2 - 2,5 диаметра трубы, вдоль потока – 1 - 1,5. Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными в большинстве случаев на полых (для воздушного охлаждения), изолированных со стороны горячих газов балках каркаса (рис.10.).

В зависимости от степени подогрева воды экономайзеры делят на некипящие и кипящие. В кипящем экономайзере до 20% воды может превращаться в пар. Общее число параллельно работающих труб выбирается исходя из скорости воды не ниже 0,5 м/с для некипящих и 1 м/с для кипящих экономайзеров.

Рис.10. Стальной змеевиковый экономайзер:

1 – нижний коллектор (вход воды); 2 – верхний коллектор (выход воды); 3 – опорная стойка; 4 – змеевики; 5 – опорные балки (охлаждаемые); 6 – спуск воды

Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха, способствующих коррозии, и предотвращения расслоения пароводяной смеси, что может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки трубы и ее разрыву. Движение воды в экономайзере - обязательно восходящее. Число труб в пакете в горизонтальной плоскости выбирается исходя из скорости продуктов сгорания 6-9 м/с. Скорость эта определяется стремлением, с одной стороны, предохранить змеевики от заноса золой, а с другой - не допустить чрезмерного золового износа. Коэффициенты теплопередачи при этих условиях составляют обычно несколько десятков Вт/(м²·К). Для удобства ремонта и очистки труб от наружных загрязнений экономайзер разделяют на пакеты высотой 1 - 1,5м с зазорами между ними до 800 мм.

В котлах малой мощности и низкого давления широкое распространение получили чугунные ребристые водяные экономайзеры. Чугунные экономайзеры бывают только некипящие. Они устанавливаются на котлах с рабочим избыточным давлением до 2 МПа. Чугунные экономайзеры, изготовленные из специального высококачественного чугуна. Могут применяться на давление до 6 МПа.

На рис.13. представлен общий вид чугунного ребристого экономайзера системы ВТИ. Он набирается из отдельных стандартных ребристых труб длиной 2 м с внутренним диаметром 50 и толщиной стенки 13 мм, форма ребер - квадратная 140 х 140 мм. Ребра на трубах служат для увеличения поверхности нагрева и лучшей передачи тепла горячих газов воде.

а) б)

Рис.11. Чугунный экономайзер:

а - компоновка в газоходе котла; б – элемент экономайзера; 1 – ребристые трубы; 2 – 6 – регулирующая и запорная арматура; 7 – соединительные калачи; 8 – водоохлаждаемая труба-балка

На конце каждой реб­ристой трубы имеется фланец прямоугольной формы размером 150 х 150 мм. Поверхность нагрева одной трубой составляет 2,95 м².

Ребристые трубы соединяются между собой калачами, распо­ложенными горизонтально и вертикально, чем обеспечивается проход воды последовательно через все трубы горизонтальных рядов экономайзера. Для уплотнения соединений калачей с реб­ристыми трубами применяются паронитовые прокладки. Обдув­ка экономайзеров для очистки налипшей золы и сажистых загряз­нений производится сжатым воздухом или перегретым паром дав­лением не менее 0,8 МПа.

II-4.3. Воздухоподогреватели.

Воздухоподогреватели устанавливаются с целью подогрева воз­духа, направляемого затем в топку для повышения эффективнос­ти горения топлив и в углеразмольные устройства, за счет исполь­зования тепла уходящих газов.

Оптимальная величина подогрева воздуха в воздухоподогрева­теле зависит от рода сжигаемого топлива, его влажности и типа топочного устройства и колеблется от 200°С для каменных углей, сжигаемых на цепной решетке (во избежание перегрева колос­ников), и 250°С для торфа, сжигаемого на тех же решетках, до 350 - 450°С при сжигании жидкого и пылевидного топлива в ка­мерных топках.

Для получения высокой температуры подогрева воздуха при­меняется двухступенчатый подогрев. Для этого воздухонагреватель делится на две части, между которыми («в рассечку») устанавли­вается часть водяного экономайзера.

Температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, должна быть не менее чем на 10 - 15 °С выше точки росы дымо­вых газов во избежание коррозии холодного конца воздухоподо­гревателя в результате конденсации водяных паров, содержащих­ся в дымовых газах (при их соприкосновении с относительно хо­лодными стенками воздухоподогревателя), а также забивания при этом проходных каналов для газов налипающей на влажные стенки золой. Эти условия можно соблюсти двумя путями: либо повыше­нием температуры уходящих газов и потерей теплоты, что эконо­мически невыгодно, либо установкой специальных устройств для подогрева воздуха перед его поступлением в воздухоподогреватель. Для этого применяются специальные калориферы, в которых воз­дух подогревается отборным паром от турбин или отработавшим паром от питательных насосов. В некоторых случаях подогрев воздуха осуществляется путем рециркуляции, т.е. часть нагретого в воздухоподогревателе воздуха возвращается через всасывающий патрубок к дутьевому вентилятору и смешивается с холодным воздухом.

На рис.12. показана схема рекуперативного воздухоподогревателя, в котором тепло от газов к воздуху передается через неподвиж­ную разделяющую их металлическую стенку трубы. Как правило, это стальные трубчатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 25 - 40 мм). Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них дви­жутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным пото­ком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных возду­ховодов (коробов) и промежуточных перегородок.

Газ в трубках движется со скоростью 8 - 15 м/с, воздух между трубками - вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно рав­ные коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы.

Тепловое расширение воздухоподогревателя воспринимается линзовым компенсатором 3, который устанавливается над возду­хоподогревателем. При помощи фланцев он прикрепляется болтами снизу к воздухоподогревателю, а сверху к переходной раме предыдущего газохода котлоагрегата.

II-5.1. Тягодутьевые устройства котельного агрегата

Для того чтобы в топке котельного агрегата могло происходить горение топлива, в нее необходимо подавать воздух. Для удале­ния же из топки газообразных продуктов сгорания и обеспечения их прохождения через всю систему поверхностей нагрева котель­ного агрегата должна быть создана тяга.

Рис. 12. Трубчатый воздухоподогреватель:

1 – стальные трубы 40х1,5 мм; 2,6 – верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20 – 25 мм; 3 – компенсатор тепловых расширений; 4 – воздухоперепускной короб; 5 – промежуточная трубная доска; 7,8 – опорные рама и колонны

В настоящее время различают четыре схемы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания в котельных установках:

а) с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой, и есте­ственным засасыванием воздуха в топку в результате разрежения в ней, создаваемого тягой трубы;

б) с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и засасы­ванием воздуха в топку в результате разрежения, создаваемого дымососом;

в) с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и принуди­тельной подачей воздуха в топку дутьевым вентилятором;

г) с наддувом, при котором вся котельная установка гермети­зируется и ставится под некоторое создаваемое дутьевым венти­лятором избыточное давление, которого хватает на преодоление всех сопротивлений воздушного и газового трактов, что снимает необходимость установки дымососа.

Дымовая труба во всех случаях искусственной тяги или рабо­ты под наддувом сохраняется, но при этом основным назначени­ем трубы становится вывод дымовых газов в более высокие слои атмосферы для улучшения условий рассеяния их в пространстве.

Минимальная допустимая высота трубы регламентируется на основе санитарных соображений. Диаметр трубы определяют по скорости истечения дымовых газов из нее при максимальной паропроизводительности всех подключенных к трубе котельных аг­регатов. При естественной тяге эта скорость должна находиться в пределах 6-10 м/с, не падая ниже 4 м/с во избежание нарушения тяги ветром (задувания трубы). При искусственной тяге скорость истечения дымовых газов из трубы обычно принимают равной 20-25 м/с.

К котельным агрегатам устанавливают центробежные дымосо­сы и дутьевые вентиляторы, а для парогенераторов производитель­ностью 950 т/ч и выше устанавливают осевые многоступенчатые дымососы.

Дымососы производительностью до 30 м³/с, а также все дутье­вые вентиляторы, выпускаемые отечественной промышленнос­тью, выполняют в виде центробежных машин одностороннего всасывания с консольным расположением крыльчатки. Дымосо­сы и дутьевые вентиляторы одного типоразмера имеют одинако­вую конструкцию и размеры. Дымососы большей производитель­ности, до 100 м³/с, выполняют с двусторонним всасом.

Дымососы размещают за котельным агрегатом, причем в ко­тельных установках, предназначенных для сжигания твердого топ­лива, дымососы устанавливают после золоудаления, чтобы умень­шить количество летучей золы, проходящей через дымосос, и тем самым снизить истирание золой крыльчатки дымососа.

Разрежение, которое должно быть создано дымососом, опре­деляется суммарным аэродинамическим сопротивлением газово­го тракта котельной установки, которое должно быть преодолено при условии, что разрежение дымовых газов вверху топки будет равно 20-30 Н/м² и будет создано необходимое скоростное дав­ление на выходе дымовых газов из дымовой трубы. В небольших ко­тельных установках разрежение, создаваемое дымососом, обычно составляет 1000-2000 Н/м², а в крупных установках 2500-3000 Н/м².

Дутьевые вентиляторы, устанавливаемые перед воздухоподо­гревателем, предназначены для подачи в него неподогретого воз­духа. Давление, создаваемое вентилятором, определяется аэроди­намическим сопротивлением воздушного тракта, которое долж­но быть преодолено. Обычно оно складывается из сопротивлений всасывающего воздуховода, воздухоподогревателя, воздуховодов между воздухоподогревателем и топкой, а также сопротивления решетки и слоя топлива или горелок. В сумме эти сопротивления составляют 1000-1500 Н/м² для котельных установок малой про­изводительности и возрастают до 2000-2500 Н/м² для крупных котельных установок.

II-5.2. Устройства топливоподачи.

При работе котельных на жидком топливе (мазуте), как на основном виде топлива или резервном, в состав топливного хозяйства входят приемо-сливные устройства, мазутохранилище, насосная станция и система мазутопроводов, расположен­ных как внутри котельной, так и за ее пределами.

В качестве мазутохранилищ обычно используют не менее двух резервуаров емкостью, примерно равной 15-20-суточному запасу топлива. Резервуары могут быть подземными, полуподземными и наземными. Для разогрева мазута в них устанав­ливают поверхностные теплообменники. Из резервуара мазут с помощью насоса подается в котельную. Применяют насосы поршневые, шестеренчатые и центробежные. Напор насоса при­нимается ,из расчета преодоления всех сопротивлений в мазутопроводе с учетом обеспечения необходимого подпора перед форсунками. Для паровых и воздушных форсунок напор должен составлять не менее 50 кПа, а для форсунок с механическим распылением -2,0-3,5 МПа.

Рис.13. Схема газового ввода

Трубопроводы между мазутохранилищем и котельной можно, располагать над землей или под землей, в траншеях и тунне­лях. Скорость движения мазута в трубопроводах в зависимости от его вязкости принимается равной: во всасывающей линии 0,8-1 м/с, в нагнетательной 1-1,5 м/с и более.

Газообразное топливо - природный газ - в настоящее вре­мя широко используется в котельных самого разнообразного назначения. Большое преимущество газообразного топлива за­ключается в том, что при его сжигании заметно улучшаются показатели работы котла, отпадает необходимость в устройстве громоздких систем топливоподачи и золоудаления, существенно облегчается обслуживание котла. Однако при сжигании газа необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, не допуская его утечки, что может вызвать отравление обслу­живающего персонала, а при наличии источников огня —взрыв. Перед растопкой и после прекращения работы котла необходи­ма тщательная вентиляция газопроводов, топочной камеры и га­зоходов. Для предотвращения возможности взрыва газа котлоагрегаты оборудуют взрывными клапанами, устанавливаемыми в верхних точках газоходов котла и на боровах длиной более 20 м.

Газ поступает в котельные из городских газопроводов с дав­лением, зависящим от давления в сети, которое может быть низким - (до 5 кПа), средним (5-300 кПа) и высоким (более 300кПа). Газ от сети подается по газопроводу из стальных труб, соединяемых сваркой.

Схемы подсоединения котельной к газовой сети зависят от давления в ней газов, а также от мощности котельной. На тер­ритории котельной газопровод размещается в земле, а внутри котельной открыто.

На рис.13. приведена простейшая схема газового ввода с расположением необходимой арматуры — фильтра 4, предо­хранительного клапана 3, регулятора давления 2 и расходоме­ров 1.

Газовый ввод, особенно при присоединении к газовой сети низкого давления, можно размещать непосредственно в котель­ной или в смежном помещении. Расположение ввода должно обеспечивать легкодоступный подход к нему при эксплуатации котельной. Не рекомендуется размещать газовый ввод перед фронтом топок, в стесненных местах котельной. Наиболее же­лательно, а в крупных котельных обязательно размещать газо­вый ввод в отдельном помещении.

II-5.3. Питательные устройства котлов

Питательные устройства предназначены для бесперебойного обеспечения котла водой. Прекращение питания котла даже ни непродолжительное время может вызвать снижение уровня во­ды в нем и перегрев поверхности нагрева, что приведет к аварии котла.

К питательным устройствам относятся питательные баки и насосы, предназначенные для подач, и воды в паровой котел.

В паровых котельных низкого давления ( 70 кПа) в пи­тательный бак собирается конденсат от потребителей и добав­ляется вода, восполняющая его потери. Таким образом, пита­тельный бак является и конденсатным. Обычно устанавливают два бака или один бак, перегороженный пополам. Общая вме­стимость конденсационно-питательных баков рассчитывается на 1-2-часовой запас воды для работы котельной. Для питания котлов в таких котельных устанавливают центробежные или ручные насосы. Чаще применяют два центробежных насоса, один из которых является резервным. Производительность каж­дого насоса должна быть равна 110% паропроизводительности всей котельной. При паропроизводительности котлов менее 0,5 т/ч устанавливают центробежный насос и ручной (в каче­стве резервного).

Схема трубопроводов и питательных устройств паровой ко­тельной низкого давления показана на рис.18.

В котельных с котлами давлением >70 кПа конденсат собирается в специальных конденсационных баках, откуда на­сосами перекачивается в питательные баки, расположенные, как правило, на некоторой высоте (3-5 м) от пола. В эти баки подается также химически очищенная вода, восполняющая потери конденсата. Вода из питательных баков (вместимостью, равной 0,5-1-часовому запасу) насосами подается в котлы.

Рис.14. Схема трубопроводов и питательных устройств паровой котельной низкого давления

1 – питательный (конденсационный) бак; 2-перегородка; 3-деревянные (плавающие) крышки; 4-центробежные насосы; 5 – ручной насос; 6- спускная труба; 7-переливная труба

В производственно-отопительных котельных часто питатель­ный бак совмещается с деаэратором. Котельные производитель­ностью до 75 т/ч оборудуются одним деаэратором, а при боль­шей производительности — не менее двух.

Для подачи воды в котлы устанавливают не менее двух пи­тательных насосов с независимым приводом (один насос дол­жен иметь паровой привод). Количество питательных насосов выбирается с таким расчетом, чтобы в случае остановки самого мощного насоса суммарная подача оставшихся насосов была не менее 110% производительности всех работающих котлов. Общая подача насосов с электроприводом должна быть не ме­нее 110%, а с паровым приводом — не менее 50% номинальной паропроизводительности действующих котлов.

Схемы присоединения питательных устройств к паровым и водогрейным котлам показаны на рис. 15 и 16.

В водогрейных котельных для перемещения воды в котле и системе применяются только центробежные насосы, причем устанавливают два насоса с электроприводом (один рабочий, второй резервный). Насосы желательно размещать на одном уровне с котлами, а при необходимости можно исходить из ме­стных условий.

Рис.15. Схема присоединения питательных устройств к паровой котельной повышенного давления

1- теплообменник; 2 - бак-деаэратор; 3 - центробежный насос; 5 -спускная труба; 6 - переливная труба; 7- воздушники.

Рис.20. Схема размещения насосов и их обвязка в водогрейной котельной установке

1- сетевые насосы; 2 - котлы; 3 - подмешивающие насосы; 4 -подпиточные насосы

Подбор насосов как центробежных, так и с паровым приво­дом производится по специальным каталогам по производитель­ности и напору.

Центробежные насосы выполняются одно- и многоступенча­тыми в зависимости от производительности и давления. Насос и электродвигатель, соединяемые через муфту, располагают на общей раме, заливаемой бетоном. Центробежные насосы мо­гут иметь и паротурбинный привод. Чаще такие насосы при­меняют для питания котлов большой производительности. Пор­шневые насосы в большинстве случаев используют как резерв­ные для питания паровых котлов.

Центробежные насосы типов ЦВ, МС и МСГ, а также верти­кальные поршневые паровые насосы типа ПНП применяются для питания котлов, а насосы типа К — в качестве подпиточных и циркуляционных в системе теплоснабжения. Подпиточные насосы предназначены для подачи воды с целью восполнения уте­чек в системах теплоснабжения. Обычно устанавливают не ме­нее двух насосов (один резервный).

Подача и распределение воды, пара, мазута и газа в ко­тельных осуществляются по трубопроводам. В зависимости от назначения трубопроводы разделяются на водопроводы (для подачи и распределения воды), паропроводы (для отвода и рас­пределения пара), мазуто- и газопроводы (для подачи мазута и газа в котельных, работающих на жидком и газообразном топливе).

Каждый трубопровод состоит из системы труб и необходи­мой арматуры (задвижки, вентили и т. п.), которая обеспечива­ет нормальную и безопасную его работу. Трубопроводы, приме­няемые в котельных, изготовляют из стальных труб, соединяя их с помощью фланцев или сваркой. Трубопроводы монтируют на опорах, прикрепляемых к каркасам и стенам зданий, или на подвесках, прикрепляемых к фермам.

При прохождении теплоносителей (пара, горячей воды) тру­бопроводы от нагревания удлиняются. Для обеспечения воз­можности свободного удлинения не все крепления их на опорах устраиваются жесткими, на прямых участках трубопроводов ус­танавливают специальные компенсаторы, которые представляют собой гнутые трубы разнообразной формы. Наибольшее распро­странение получили П-образные компенсаторы. В коротких тру­бопроводах с наличием изгибов при поворотах удлинения ком­пенсируются за счет этих изгибов, поэтому специальные ком­пенсаторы не требуются.

Наиболее ответственными из трубопроводов являются па­ропроводы, отводящие от котла пар, и питательные трубопро­воды, по которым вода подается в котел. Скорость движения насыщенного пара в паропроводе в среднем принимается рав­ной 30 м/с, а перегретого пара — 50—80 м/с. Питательный тру­бопровод, как правило, дублируется, чтобы в случае неисправ­ности одной из питательных линий можно было немедленно пе­рейти на питание котла от другой линии. Скорость движения воды в основной питательной линии составляет примерно 1 - 1,5 м/с, а в ответвлениях – 0,5-1 м/с.

II-6. Расчёт Технико-экономических показателей и тепловой нагрузки котельной установки

Оценка работы котельной производится по ее технико-эко­номическим показателям, определяемым по данным технической отчетности. Эти показатели включают основные технологические, экономические и режимные данные.

К технологическим показателям относятся выработка ко­тельной тепла или пара и отпуск их потребителям, расход топ­лива и электроэнергии на собственные нужды, а также расход добавочной воды.

Экономичность работы котельной оценивается коэффициен­том полезного действия, удельным расходом условного топли­ва на выработку 1 т пара или 1 ГДж тепла.

Коэффициент полезного действия котельной (брутто) , %, равен:

(1)

где - годовая выработка тепла, котельной, ГДж; - годовой расход топлива, кг; - теплота сгорания топлива, ГДж/кг.

Удельный расход условного топлива , кг на 1 т вырабо­танного пара, составит

(2)

где - годовая выработка пара в котельной, т.

В водогрейных котельных удельный расход условного топли­ва обычно подсчитывается на 1 ГДж. При этом в формуле (2) вместо количества пара подставляется количество вы­работанного тепла за год.

Степень использования установленной мощности котельной оценивается коэффициентом использования установленной мощности , который представляет собой отношение количест­ва фактически выработанного тепла (пара) котельной за год к тому количеству, которое может быть выработано всеми кот­лами при работе их с номинальной производительностью, т. е.:

(3)

где 8760 — число часов в году.

Теоретически может быть равен единице при условии ра­боты всех котлов с полной нагрузкой в течение года, но обыч­но меньше единицы. Во многих случаях вместо коэффи­циента использования установленной мощности используют ве­личину, пропорциональную ему - число часов использования установленной мощности , ч

(4)

Одним из важных показателей, отражающих работу котель­ной, является себестоимость единицы вырабатываемого пара или тепла. Затраты на выработку пара (тепла) в котельной включают расходы на топливо, воду, электроэнергию, текущий и капитальный ремонты, заработную плату обслуживающему персоналу котельной и др.

Себестоимость 1 т вырабатываемого пара , руб., опреде­ляется по выражению

(5)

где суммарные годовые эксплуатационные затраты, руб/год; го­довой расход пара, т/год.

При определении себестоимости 1 ГДж тепла формула (5) принимает вид:

(6)

где - годовой расход (отпуск) тепла, ГДж/год.

Годовые эксплуатационные затраты для обоих случаев сос­тавят:

(7)

где - годовые затраты соответственно на топ­ливо, используемую воду, электроэнергию, заработную плату, текущий и ка­питальный ремонты, руб/год; годовые отчисления на восстановление капитальных вложений в котельную, руб/год.

Себестоимость вырабатываемой котельной единицы тепла существенно снижается с повышением КПД котельных агрегатов и вспомогательного оборудования, а также при применении комплексной механизации и автоматизации производственных процессов в котельной.

Для примера рассчитаем упрощенно паровую производствен­но-отопительную котельную, оборудованную котлами ВГД. Для сжигания топлива используются ручные топки с простыми ко­лосниковыми решетками. Питание котлов водой осуществляет­ся за счет возврата конденсата и добавочной химически обра­ботанной воды, поступающей из водопровода с температурой t=5°C Добавочная вода проходит докотловую водоподготовку по схеме Na-катионирования. Конденсат в котельную возвращает­ся самотеком и собирается в конденсационный бак, являющийся одновременно питательным баком. Количество возвращаемого конденсата составляет 80% при температуре =90°C.

Тепловая нагрузка котельной складывается из нагрузок на системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологические нужды и составляет в зимнее время =1310 кВт, в летнее время =930 кВт.

Вырабатываемый пар - сухой насыщенный с давлением р=0,8 МПа и энтальпией =2770 кДж/кг. Энтальпия питательной воды, представляющей собой смесь конденсата и добавоч­ной воды, равна:

,кДж/кг (8)

Полный расход вырабатываемого пара в зимний и летний периоды составит:

;

(9)

Зная расходы тепла и принимая для таких котлов при рабо­те на буром угле удельный теплосъем = 16,3 кВт/м², опре­деляем площадь поверхности котлов для обоих периодов:

;

(10)

Для определения количества устанавливаемых котлов ВГД, имеющих площадь поверхности нагрева 28 м², суммарную мак­симальную площадь поверхности нагрева делят на площадь по­верхности одного котла. Следовательно, нужно установить три котла (n=3); причем в зимний период в котельной будут рабо­тать три котла, а в летний - два; третий котел будет резервным на случай ремонта одного из котлов.