2.Центральные системы отопления
2.1. Общие сведения о котельных установках
Теплоснабжение жилых, общественных и производственных зданий может обеспечиваться от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) или котельных установок. Наиболее широкое применение получили районные, групповые и местные котельные установки.
Котельные установки предназначены для выработки теплоносителя в виде воды или пара, используемого для технологических нужд, горячего водоснабжения, в системах отопления и вентиляции. В зависимости от потребителей котельные установки подразделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные.
Энергетические установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях.
Производственно-отопительные установки (обычно паровые) вырабатывают пар для технологических нужд и паровых отопительныхсистем.
Отопительные котельные установки (чаще водогрейные, но могут быть и паровыми) обеспечивают теплоносителем системы отопления, горячего водоснабжения и вентиляции жилых, общественных и производственных зданий.
В состав котельной установки входят: топливное хозяйство, топочный блок с системами подачи топлива и воздуха, теплогенерирующее оборудование (паровой или водяной котел, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и др.), оборудование для обработки и подачи воды, системы дымоудаления и шлакоудаления, дополнительный комплекс вспомогательного оборудования. Топливное хозяйство обеспечивает доставку, хранение и подготовку топлива к сжиганию.
Котельные установки работают на твердом, жидком и газообразном топливе. В качестве твердого топлива используется каменный уголь, торф, сланцы или древесина. Твердое топливо перед сжиганием проходит довольно большую подготовку. На складе оно сортируется по качеству
иразмерам, при необходимости измельчается, очищается от примесей
ипыли, просушивается и транспортируется затем в расходный бункер. Жидкое топливо (чаще всего мазут) очищается от воды и подогревается. Природный газ из магистрали без дополнительной очистки подается в котельные установки на сжигание.
По виду вырабатываемого теплоносителя различают паровые котельные (для выработки пара) и водогрейные котельные (для выработки горячей воды).
Схема паровой котельной установки на твердом топливе представлена на рис. 2.1.
23
5
|
|
6 |
|
4 |
|||
|
|
8
|
|
7 |
|
2 |
|||
|
3
1
9
10
Рис. 2.1. Схема паровой котельной установки на твердом топливе: 1 – насос; 2 – бункер для топлива; 3 – топка; 4 – пароперегреватель;
5 – паровой котел; 6 – экономайзер; 7 – воздухоподогреватель; 8 – дымовая труба; 9 – дымосос; 10 – вентилятор
Подготовленное для сжигания топливо из расходного бункера через систему топливоподачи подается в топку. Топка выполнена из красного кирпича, внутренние поверхности которого футерованы огнеупорным кирпичом. В верхней части топки расположен паровой котел, состоящий из верхнего и нижнего барабанов и пучков труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе нижний барабан, труба и частично верхний барабан до определенного уровня заполнены водой. Пучки труб совместно с барабанами образуют замкнутый водой контур.
Дымовые газы из топки по газоходам, образованным обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб, омывают паровой котел и пароперегреватель, проходят через экономайзер, воздухоподогреватель и далее дымососом через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.
24
В водяном контуре парового котла под действием естественных гравитационных сил и насоса циркулирует вода.Для поддержания постоянного уровня воды в котле вода, подвергнутая специальной обработке, питательным насосом через экономайзер подается в верхний барабан котла. По ходу движения из верхнего барабана в нижний вода нагревается, а в паровых трубах, находящихся в зоне наиболее интенсивного нагрева, превращается в насыщенный пар. Пар собирается в верхнем барабане, подсушивается в сепараторе и под рабочим давлением котла поступает в пароперегреватель. Пароперегреватель служит для получения перегретого пара, который направляется в центральную магистраль к потребителям.
Необходимый для горения топлива воздух, подогретый в воздухоподогревателе, подается в топку вентиляторами. В котлах малой теплопроизводительности воздухоподогреватель обычно отсутствует и холодный воздух подается либо вентилятором, либо за счет разрежения в объеме топки.
Конструкция топки существенно зависит от теплопроизводительности котла. Для котлов с большой производительностью (ТЭЦ, центральные котельные установки) устраиваются механизированные топки. Подача твердого топлива в них обеспечивается механическим или пневмомеханическим способом. При механическом способе топливо определенного сорта и размера забрасывается в топку специальными метателями. Пневмомеханический способ объединяет подачу топлива метателями и струей воздуха, скорость которой 30–50 м/с. При этом способе не требуется очистка топлива от пыли, обеспечивается более интенсивное и устойчивое горение. Пыль топлива в потоке воздуха сгорает быстро, а кусковое топливо равномерно распределяется по колосниковой решетке. Колосниковые решетки в механизированных топках перемещаются, обеспечивая устойчивое горение топлива и механизированное удаление шлака.
Конструктивные особенности и характеристики теплогенерирующего оборудования (котлы, пароперегреватели, экономайзеры, воздухоподогреватели) паровых котельных установок описаны в технической литературе.
Водогрейные котельные установки применяются для теплоснабжения систем отопления жилых, общественных и административнобытовых зданий, где применение парового отопления запрещено. Чаще всего котельные установки используют жидкое, газообразное или твердое измельченное топливо. Сгорание топлива происходит в потоке воздуха (факельное – при использовании жидкостей или газа, вихревое – при использовании угольной пыли). Топки с факельным и вихревым способами сжигания называют камерными. Угольная пыль в камерную топку подается вихревым распылителем, мазут – через форсунку, природный газ – газовой горелкой.
25
2
3
1
4
5
Рис. 2.2. Схема паровой установки на жидком топливе:
1 – котел; 2 – дымовая труба; 3 – деаэратор; 4 – водяной насос; 5 – топливные насосы
На рис. 2.2 приведена схема котельной установки на жидком топливе с водогрейным котлом типа ПТВ М. Котел имеет башенную компоновку в виде прямоугольной шахты. В нижней части котла находится топочная камера. Подача топлива обеспечивается топливными насосами через форсунки. Водяной контур котла выполнен в виде экранных труб и конвективного пучка. Экранные трубы воспринимают теплоту от продуктов горения и факела пламени в основном излучением, одновременно защищая стены топочной камеры от воздействия высоких температур.
Конвективные трубы размещаются в верхней части котла и омываются продуктами горения. Вода в котел подается насосом после предварительной очистки от газов в деаэраторе. Подача воздуха на горение и удаление продуктов сгорания топлива обеспечивается естественной тягой, поэтому над каждым башенным котлом устанавливается дымовая труба.
Водогрейный котел ПТВМ – котел полуоткрытого типа, поэтому в помещении размещена лишь часть оборудования (системы топливоподачи, горелочные устройства, насосы, приборы и регулировочная арматура).
Широкое применение в котельных установках находят водогрейные котлы типа К В. По принципу работы они аналогичны котлам ПТВМ, по внешнему виду и конструкции более похожи на паровые котлы. Котлы КВ имеют П-образную компоновку (как паровые котлы) и полностью экранированную топочную камеру. Топки слоевые или камерные
26