В первую группу входит следующее вспомогательное оборудование:

а) тепломеханическое оборудование, обслуживающее котлы: питательные насосы, деаэраторы питательной воды, трубопроводы питательной воды (от бака деаэратора до котла), присоединительные паропроводы котлов (до магистрали); трубопроводы выхлопов от предохранительных клапанов на котлах, расширитель периодической продувки котлов с трубопроводами; установка непрерывной продувки котлов; водоподготовительные установки с фильтрами и насосами;

б) тепломеханическое оборудование, обслуживающее турбины и снабжающее теплотой потребителя: теплообменники регенеративного подогрева питательной воды; насосы, обслуживающие турбины; РОУ; теплообменники, насосы и деаэраторы системы горячего водоснабжения; сетевые подогреватели, сетевые и подпиточные насосы; баки для сбора конденсата, дренажные баки, расширители, аккумуляторные баки; различные насосы, перекачивающие воду, используемую на ТЭЦ и в котельных; станционные трубопроводы (кроме указанных в группе «а»).

Ко второй группе относятся: водяные экономайзеры и воздухоподогреватели; дымососы, золоуловители, дымовые трубы. Дутьевые вентиляторы, питатели сырого угля и оборудование пылеприготовления котельных агрегатов; пылегазовоздухопроводы, мазутное хозяйство.

Простейшая и наиболее распространенная схема газовоздушного тракта котла, сжигающего каменный уголь, приведена на рис. 8.1.

Воздух после воздухоподогревателя 2 разделяется на два потока: первичный, поступающий в мельницу и затем транспортирующий угольную пыль в топку, и вторичный, поступающий непосредственно к горелкам. При работе на газе и мазуте схема упрощается, исключаются пылеприготовительная установка 4 и золоуловитель 3.

Рис. 8.1. Схема газовоздушного тракта для каменного угля: 1 – паровой котел; 2 – воздухоподогреватель; 3 – золоуловитель; 4 – пылеприготовительная установка; 5 – горелка; 6 – дутьевой вентилятор; 7 – дымосос; 8 – дымовая труба

К вспомогательному оборудованию относятся также грузоподъемные механизмы: мостовой кран машинного зала, тельферы и другие механизмы, устанавливаемые для ремонта и обслуживания основного и вспомогательного оборудования; компрессоры для получения сжатого воздуха.

8.1. Теплообменные аппараты

На ТЭЦ и в котельных применяются различные теплообменные аппараты: подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД); пароводяные и водо-водяные подогреватели различного назначения; сетевые подогреватели.

Регенеративные подогреватели поверхностного типа низкого и высокого давления регламентированы отраслевым стандартом. Они характеризуются следующими параметрами:

- площадью поверхности теплообмена по наружному диаметру труб;

- эффективной длиной труб;

- номинальным тепловым потоком при расчетных параметрах;

- рабочим давлением в корпусе и рабочим давлением воды в трубной системе;

- максимальной температурой пара на входе;

- номинальным массовым расходом и максимальной температурой нагреваемой воды.

Пример условного обозначения: ПН-400-26-7-II означает ПНД с поверхностью теплообмена 400 м², давлением нагреваемой воды 2,6 МПа и максимальным давлением греющего пара в корпусе 0,7 МПа. Римская цифра означает модификацию, характеризующую габаритные размеры подогревателя и диаметры патрубков подвода греющего пара, подвода и отвода нагреваемой воды и отвода кондесата греющего пара. Подогреватели низкого давления выполняются вертикального типа с U- образными трубками и с трубной доской. Трубки изготавливаются из латуни марки ЛО 70-1. Допускается применение труб из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т.

Первые две ступени регенеративного подогрева конденсата турбины, питаемые греющим паром из вакуумных отборов, рекомендуется выполнять смешивающего типа. Для контактных подогревателей ЦКТИ разработал методику поверочного теплового расчета с использованием эмпирических формул.

С ростом давления питательной воды и диаметров корпусов ПВД растет необходимая толщина трубной доски, которая достигает неконструктивных размеров. В ПВД без трубной доски поверхность нагрева состоит из горизонтальных трубных спиралей, концы которых вварены в водораспределительные вертикальные коллекторы. Греющий пар движется сверху вниз, омывает спирали и конденсируется, нагревая воду. Для упорядочения движения пара и стока конденсата предусмотрены фасонные горизонтальные перегородки с отверстиями.

Подогреватель высокого давления имеет три части поверхности теплообмена: собственно подогреватель (СП), охладитель пара (ОП) и охладитель дренажа. Конденсация греющего пара и основной подогрев воды осуществляются в СП. В ОП пар отдает теплоту перегрева уже подогретой в СП воде. В ОД охлаждается конденсат греющего пара за счет нагрева поступающей воды. Поверхности ОП и ОД образуются теми же трубными спиралями, что и СП, однако они пропускают лишь 10-15 % общего потока питательной воды.

Выбор этих теплообменников производится на основании расчета тепловой схемы ТЭЦ и конструктивных данных по теплообменным аппаратам, изготавливаемым заводами.

Все расчеты по теплообменной аппаратуре, выполняемые в проекте или энергоаудите ТЭЦ, носят поверочный характер.

Целью этих расчетов является проверка достаточности выбранной поверхности нагрева теплообменника для заданных расчетных условий. Поэтому поверхности выбранных теплообменников, как правило, превышают требуемые по расчету, т.е. выбор поверхности нагрева теплообменника производится с запасом до 10 %.

Важным элементом тепловой схемы являются подогреватели сетевой воды для отпуска теплоты, которые устанавливаются на ТЭЦ. Сетевые подогреватели выполняются двух типов: вертикальные и горизонтальные.

На рис.8.2 представлена конструкция сетевого подогревателя вертикального типа. Отличие от ПНД состоит в том, что у сетевого подогревателя трубки прямые, что дает возможность очистки их от внутренних отложений.

Рис.8.2. Конструкция сетевого подогревателя вертикального типа: 1-верхняя водяная камера; 2-верхняя трубная доска; 3-паровспускной патрубок; 4-направляющие перегородки для пара; 5-нижняя трубная доска; 6-нижняя подвесная водяная камера; 7-спускная труба сетевой воды из водяной камеры; 8-слив конденсата греющего пара; 9-патрубок сетевой воды; 10-пароотражательный лист; 11-трубка;12-опорные лапы

Трубки развальцованы в верхней трубной доске, крепящейся к корпусу, и в нижней трубной доске, к которой крепится поворотная водяная камера. Греющая секция висит на трубках и свободно удлиняется книзу. При большой поверхности (более 800 м²) эта подвесная система может вибрировать под действием потока омывающего трубки пара, что, в свою очередь, может нарушать плотность вальцовочных соединений. Поэтому более крупные сетевые подогреватели выполняют горизонтальными, конструктивно сходными с конденсаторами паровых турбин.

На рис. 8.3 приведены разрезы такого горизонтального подогревателя.

Рис.8.3. Конструкция сетевого подогревателя горизонтального типа: 1 - корпус; 2 - трубные доски; 3 - входная водяная камера; 4 - поворотная водяная камера; 5 - крышка входной водяной камеры; 6 - крышка поворотной водяной камеры; 7- подвод пара; 8 - подвод сетевой воды; 9 - конденсатосборник; 10 - щелевой патрубок; 11 - линзовый компенсатор; 12 - соленый отсек; 13 - отвод паровоздушной смеси; 14 - анкерная связь

Пар подводится через два патрубка. Сетевая вода подводится в водяную камеру, делает четыре хода и выходит из той же водяной камеры.

В тех случаях, когда подогреватели сетевой воды не поставляются комплектно с турбогенераторами (например, турбогенератор ПТ-60/75 - 130/13), на ТЭЦ устанавливаются подогреватели сетевой воды, выпускаемые АО«Сарэнергомаш» (Саратовский завод тяжелого машиностроения).

Для систем теплоснабжения, использующих в качестве теплоносителя пар из отборов турбоустановок ТЭЦ малой и средней мощности, АО «Сарэнергомаш» выпускает следующие пароводяные подогреватели сетевой воды вертикального исполнения: ПСВ-45-7-15, ПСВ-63-7-15, ПСВ-125-7-15, ПСВ-200-7-15, технические характеристики которых приведены в табл. 8.1.

В системах отопления и горячего водоснабжения, подключенных к котельным с паровыми котлами, широко используются горизонтальные пароводяные водоподогреватели типа ПП, выпускаемые на базе ОСТ 108.271.105 (табл. 8.2). Корпуса этих аппаратов рассчитаны на давление греющего пара 0,7 МПа (7 кгс/см²),

Пароводяные подогреватели обычно комплектуются двумя последовательно включенными водо-водяными подогревателями по ГОСТ 27590, выполняющими функции выносного охладителя конденсата греющего пара (рис. 8.4,а). Их технические характеристики приведены в табл. 8.3, 8.4.

Паровые котлы ДЕ, КЕ и ДКВР производительностью

1-25 т/ч рассчитаны на номинальное давление греющего пара 1,4 МПа (14 кгс/см²), что делает необходимым введение в схему котельной редукционной установки и предохранительных клапанов на корпусах подогревателей ПП (рис. 8.4,б).

Рис.8.4. Принципиальные схемы котельных с комплектацией узла подогрева сетевой воды серийными подогревателями типа ПП (а) и новыми подогревателями АО НПО ЦКТИ c встроенным охладителем конденсата (б): 1- паровой котел; 2- быстродействующая редукционная установка; 3,5 - предохранительные клапаны; 4- подогреватель типа ПП по ОСТ 108.271.105-76; 6- тепловой потребитель; 7- водо-водяные подогреватели по ГОСТ 27590-88 (группа выносных охладителей конденсата); 8- атмосферный деаэратор; 9-регулирующий клапан; 10- питательный насос; 11-пароводяной подогреватель с встроенным охладителем конденсата; ПСВ и ОСВ – прямая и обратная сетевая вода

На рис. 8.4, б показана принципиальная схема котельной для случая применения в узле подогрева сетевой воды подогревателей типа ПП1-КП с встроенными охладителями конденсата, которая существенно упрощается в сравнении со схемой на рис. 8.4,а.

АО НПО ЦКТИ разработана серия новых пароводяных подогревателей повышенной эффективности, в которых введены встроенные зоны охлаждения конденсата греющего пара (ОК), корпуса рассчитаны на давление греющего пара 1,4 МПа (14 кгс/см²), усовершенствован с целью повышения надежности узел паровпуска, на более прогрессивных решениях, в сравнении с серийными аппаратами ПП, спроектирована трубная система. В подогревателях типа ПП1-КП габаритно-присоединительные размеры в основном те же, что и у аппаратов ПП. Тепловая эффективность этих подогревателей на 15-20 % выше.

В табл. 8.5 даны характеристики названных подогревателей.

В системах теплоснабжения, использующих теплоту горячей воды, поступающей из котельных с водогрейными котлами, в последнее время все более широкое применение получают специальные, промежуточные контуры, в которых устанавливаются дополнительные водо-водяные подогреватели.

Принципиальная схема такой системы дана на рис. 8.5. Греющая вода из водогрейного котла 1 поступает в межтрубное пространство водо-водяного теплообменника 3, после которого циркуляционным насосом 4 данного контура возвращается в котел.

Рис. 8.5. Схема включения водо-водяного теплообменника в промежуточный контур системы теплоснабжения с водогрейными котлами: 1- водогрейный котел; 2- механический фильтр; 3- водо-водяной подогреватель; 4,5- циркуляционный и сетевой насосы; 6- потребитель

На линии греющей воды между котлом 1 и водо-водяным подогревателем 3 рекомендуется устанавливать механический фильтр 2.

Циркуляция нагреваемой сетевой воды в контуре системы теплоснабжения с потребителями 6 осуществляется с помощью насоса 5. В промежуточном теплообменнике 3 сетевая вода (как менее чистая среда) движется внутри трубок, что позволяет при необходимости производить очистку внутренней поверхности нагрева от загрязнений.

Введение промежуточного контура в рассматриваемом случае обеспечивает работу поверхностей нагрева водогрейных котлов на умягченной воде, что существенно увеличивает продолжительность периода их надежной эксплуатации.

Технические характеристики водо-водяного теплообменника (подогревателя) типа ВВТ-420-30-25 представлены в табл. 8.6.

Таблица 8.6. Основные технические характеристики

аппарата ВВТ-420-30-25

Наименование показателя	Значение
Площадь поверхности теплообмена, м2	420
Максимальное избыточное рабочее давление, МПа (кг/см2):
в трубной системе	3 (30)
в корпусе	2,5 (25)
Температура греющей воды на входе в подогреватель, оС :
начальная номинальная	150
максимальная	180
Пробное избыточное давление, МПа (кг/см2):
в трубной системе	3,9 (39)
в корпусе	3,3 (33)
Максимальный расход, т/ч:
сетевой воды (через трубки)	2100
греющей воды (через межтрубное пространство)	1540
Гидравлическое сопротивление при номинальном расходе, МПа (м вод. ст):
трубной системы	0,03 (3)
межтрубного пространства	0,04 (4)
Объем, л:
трубной системы	3691
корпуса	6390

В котельных и ТЭЦ в основном применяются теплообменники поверхностного типа. Для определения пригодности выбранных по каталогам теплообменников выполняют их поверочные расчеты.

Площадь поверхности нагрева теплообменника, м², определяется по формуле

,

где Q – тепловая мощность теплообменника, кВт;

Dt - температурный напор, ^оС;

к - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м^2×К), в ориентировочных расчетах может приниматься равным 2000;

h - коэффициент, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения, принимается равным 0,98.

По требуемой площади поверхности нагрева из каталога предварительно выбирается теплообменник, имеющий ближайшую большую поверхность нагрева. Для выбранного теплообменника определяется скорость подогреваемой воды в трубах, которая должна находиться в пределах 1,5…2,0 м/с.

w = V_в / f ,

где V_в – объемный расход подогреваемой воды в трубах, м³/с;

f – живое сечение труб для пропуска заданного расхода воды, м².

Число устанавливаемых подогревателей для систем отопления и вентиляции должно быть не менее двух. Резервные подогреватели не рассматриваются. При этом в котельных первой категории при выходе из строя одного подогревателя оставшиеся в работе должны обеспечивать отпуск теплоты в режиме самого холодного месяца.