Лекция № 3

1.3. Тепловые схемы паровых и водогрейных газовых котельных

Наиболее простую тепловую схему имеют котельные, пред­назначенные для обеспечения только технологической потреб­ности с единым паровым теплоносителем (незначительное ко­личество теплоты на другие нужды отпускается также в виде пара) и возвратом конденсата от теплообменников. Принципи­альная тепловая схема такой котельной представлена на рис 1.1. Котельные с такой тепловой схемой просты в эксплуатации, а при незначительной потребности производства в горячей воде, высоком коэффициенте возврата конденсата и непротяженных пароконденсатных трубопроводов достаточно эффективны в по­треблении топлива.

Принципиальная тепловая схема производственно-отопи­тельной котельной дана на рис. 1.2. Представленная тепловая схема дает возможность обеспечить технологических потребите­лей, а также подогреватели сетевой воды паром одного или нескольких параметров за счет установки одной или нескольких редукционных охладительных установок (РОУ) при номинальном давлении пара в котлах.

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема производственной котельной

1- котел паровой; 2 — деаэратор; 3 — охладитель выпара; 4 — потребители пара; 5, 7 — подогреватели химически очищенной и сырой воды; 6 — установка химической очистки воды; 8 — охладитель продувочной воды; 9 — сепара­тор непрерывной продувки; 10— питательный насос

Представленная тепловая схема может использоваться как при открытой, так и при закрытой системе горячего водоснабжения (ГВС). Только при открытой системе (при непосредственном заборе воды на нужды горячего водоснабжения из тепловой сети) возрастают нагрузки на деаэрационную установку и установку химической очистки воды, кроме того, при открытой системе в тепловую схему котельной необходимо включить баки-аккумуляторы для покрытия суточной неравномерно--и потребления горячей воды.

Наиболее часто встречающиеся схемы включения подогревателей сетевой воды к паровым котлам представлены на рис.1.3. Схема 1.3,а предусматривает подачу пара непосредственно из верхнего барабана котла в пароводяной подогрева­ть, установленный не менее чем на 1,5—1,7 м над осью верхнего барабана и его слив (самотеком) в нижний барабан. Такая схема позволяет экономить электроэнергию на перекачивающие насосы. Схема же 1.3,б кроме повышенной энергоемкости требует и дополнительных капитальных затрат(охладитель конденсата, насосы его перекачки), однако эта схема более надежна в эксплуатации.

В тепловую Из тепловой Сырая

сеть сети вода

Рис. 1.2. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами

1 — паровой котел; 2, 3 — деаэраторы питательной и подпиточной воды; 4 — охладители выпара; 5—9 — насосы сырой воды, питательный, подпиточный, сетевой, конденсатный; 10— конденсатный бак; //, 14, 15 — охладители продувочной, подпиточной воды и конденсата; 12, 13, 16— подогреватели сы­рой, химически очищенной, сетевой воды; 17 — редукционно-охладительная установка; 18 — сепаратор непрерывной продувки; 19— продувочный колодец; 20— установка химической очистки воды

б

\ 1

Рис. 1.3. Принципиальная тепловая схема подключения подогревателей сетевой воды к паровым котлам

а — схема с пароводяным подогревателем и безнасосным возвратом конденсата; б — схема с пароводяным и водоводяным подогревателями; 1 — паровой котел; 2 — пароводяной подогреватель сетевой воды; 3 — водоводяной подогреватель (ох­ладитель конденсата); 4— бак питательной воды (деаэратор); 5— регулятор пере­пуска; 6 — редукционная установка; 7, 8 — верхние и нижние барабаны котла

На рис. 1.4 представлена принципиальная тепловая схема водогрейной котельной, работающей на закрытую систему горячего водоснабжения. Основное преимущество такой схемы — относительно невысокая производительность водоподготовительной установки и подпиточных насосов, недостаток — удорожание оборудования абонентских узлов горячего водоснабжения необходимость установки теплообменных аппаратов, в которых теплота передается от сетевой воды к воде, идущей на нужды горячего водоснабжения). Водогрейные котлы надежно работают только при поддержании в заданных пределах постоянного :хода воды, проходящей через них, независимо от колебаний тепловой нагрузки потребителя. Поэтому в тепловых схемах во--рейных котельных предусматривают регулирование отпуска тепловой энергии в сеть по качественному графику, т.е. по изменению температуры воды на выходе из котла. Для обеспечения расчетной температуры воды на входе в тепловую сеть в схеме предусматривается возможность подмешивания к выходящей из котлов воде через перепускную линию необходимого количества обратной сетевой воды (Gпер). Для устранения низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей нагрева котла к обратной сетевой воде при ее температуре менее 60 °С при работе на природном газе и менее 70—90 °С при работе на мало и высокосернистом мазуте при помощи рециркуляционного насоса осуществляется подмешивание горячей воды, выходящей котла к обратной сетевой воде.

Основное отличие тепловой схемы водогрейной котельной, работающей на открытую схему ГВС, — необходимость в значительном количестве подпиточной воды. Максимальные часовые :ходы подпиточной воды при открытой системе ГВС в 10—15 \ больше, чем при закрытой. Такая большая разница в подпитке в течение суток для открытой системы ГВС требует устано­вки в котельной дорогостоящих и энергоемких водоподготовительных установок большой производительности. Для сглаживания пиков суточного графика нагрузок в тепловые схемы таких котельных включают установку, обычно не менее двух баков-аккумуляторов, для деаэрированной сетевой воды. Баки снаружи теплоизолируют, а внутри — покрывают антикоррозионным составом. Рабочий объем баков выбирают из условий возможности подпитки тепловой сети в часы максимального водоразбора. Обычно суммарный объем баков для подпиточной воды в 6—8 раз больше среднечасового суточного расхода воды на горячее водоснабжение.

Сырая Из тепловой В тепловую сеть вода сети

Рис. 1.4. Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлами для закрытой системы теплоснабжения

1 — котел водогрейный; 2—5 - насосы сетевой, рециркуляционный, сырой и

подпиточной воды; 6— бак подпиточной воды; 7, 8- подогреватели сырой и

химически очищенной воды; 9, 11 — охладители подпиточной воды и выпара;

10 - деаэратор; 12 - установка химической очистки воды

На рис 1.5 представлены два варианта принципиальных тепло­вых схем с различным способом зарядки и разрядки баков-акку­муляторов. Схема, представленная на рис 1.5,а, применяется для котельных небольшой теплопроизводительности — до 20 МВт. При такой схеме включения деаэраторов и баков-аккумуляторов вода из деаэратора поступает самотеком в бак-аккумулятор, а от­туда подпиточными насосами подается на вход сетевых насосов. При реализации такой схемы затруднено поддержание заданного уровня воды в деаэраторе и баках-аккумуляторах из-за колебаний уровня в баке-аккумуляторе и изменения гидравлического сопро­тивления в трубопроводах.

При работе котельной по схеме 1.5,6 подпиточные насосы используют как для подпитки тепловой сети, так и для зарядки баков-аккумуляторов. Недостатком такой схемы являются по­вышенный расход электроэнергии и большие колебания в режи­ме работы подпиточных насосов. Это связано с тем, что при зарядке баков-аккумуляторов подача насосов и напор остаются практически постоянными, а при работе на тепловую сеть ко­леблются как расход, так и напор.

В отопительных котельных, оборудованных только водогрей­ными котлами, деаэрация, как правило, осуществляется вакуум­ным способом. Вакуумная установка (см. рис 1.5) обычно состо­ит из водоструйного эжектора 77, питаемого из бака рабочей воды 12 специальным насосом 8.

Возможно использование тепловых схем котельных с приме­нением паровых и водогрейных котлов. Как правило, эти схемы являются совокупностью уже рассмотренных схем. Общим и связующим элементом обеих частей схемы является система водоподготовки