Тепловые схемы теплогенерирующих установок.

Тепловая схема котельной с водогрейными котлами

Котельные с водогрейными котлами могут сооружаться для отпуска теплоты только в виде горячей воды при сжигании твер­дого, газообразного и жидкого топлива. Жидкое топливо обычно поступает в автоцистернах, т. е. в разогретом состоянии. Эти котельные могут работать как на закрытую, так и на открытую систему теплоснабжения.

Основной целью расчета любой тепловой схемы котельной яв­ляется выбор основного и вспомогательного оборудования с оп­ределением исходных данных для последующих технико-экономических расчетов.

При разработке и расчете тепловых схем котельных с водо­грейными котлами необходимо учитывать особенности их конструкции и эксплуатации.

Рис. 10.1. Схемы включения деаэраторов: а- вакуумного; б - атмосферного; в - атмосферного с охладителем деаэрированной воды

1 - водоструйный эжектор; 2- охладитель выпара; 8 - водо-водяной теплообменник; 4 - химически очищенная вода; 5 - деаэратор; 6 - горячая вода из прямой линии; 7 — охладитель деаэрированной воды; 8 - бак деаэрированной воды; 9- подпиточиый насос.

Надежность и экономичность водогрейных котлов зависит от постоянства расхода воды через них, который не должен снижаться относительно установленного заводом-изгото­вителем. Во избежание низкотемпературной и сернокислотной коррозии конвективных поверхностей нагрева температура воды на входе в котел при сжигании топлив, не содержащих серу, дол­жна быть не менее 60 °С, малосернистых топлив не менее 70 °С и высокосернистых топлив не менее 110°С. Для повышения тем­пературы воды на входе в водогрейный котел при температурах воды ниже указанных устанавливается рециркуляционный насос.

В котельных с водогрейными котлами часто устанавливаются вакуумные деаэраторы. Однако вакуумные деаэраторы требуют при эксплуатации тщательного надзора, поэтому в ряде котельных предпочитают устанавливать деаэраторы атмосферного типа.

Применяемые схемы включения вакуумных деаэраторов и де­аэраторов атмосферного типа показаны на рис. 10.1.

На рис. 10.1, а показан деаэратор, работающий при абсолют­ном давлении 0,03 МПа. Вакуум в нем создается водоструйным эжектором. Подпиточная вода после химводоочистки подогрева­ется в водо-водяном подогревателе горячей водой из прямой ли­нии с температурой 130—150 °С. Выделившийся пар барботирует поток деаэрируемой воды и направляется в охладитель вы­пара. Температура воды после деаэратора 70 °С.

На рис. 10.1, б показана схема деаэрации при давлении 0,12 МПа, т. е. выше атмосферного. При этом давлении температура воды в деаэраторе 104 °С. Перед подачей в деаэратор хими­чески очищенная вода предварительно подогревается в водо-во-дяном теплообменнике.

На рис. 10.1, в показана аналогичная схема деаэрации подпиточной воды, отличающейся от описанной тем, что после деаэрационной колонки вода поступает в охладитель деаэрированной воды, подогревая химически очищенную воду. Затем химически очищенная вода направляется в теплообменник, установленный перед деаэратором. Температура воды после охладителя деаэри­рованной воды обычно принимается равной 70 °С.

Перед расчетом тепловой схемы котельной, работающей на закрытую систему теплоснабжения, следует выбрать схему при­соединения к системе теплоснабжения местных теплообменников, приготовляющих воду для нужд горячего водоснабжения. В на­стоящее время в основном применяются три схемы присоединения местных теплообменников, показанные на рис. 10.2.

На рис. 10.2, а показана схема параллельного присоединения местных теплообменников горячего водоснабжения с системой отопления потребителей. На рис. 10.2, б, в показаны двухступен­чатая последовательная и смешанная схемы включения местных теплообменников горячего водоснабжения.

Рис. 10.3. Тепловая схема котельной с водогрейными котлами

1- водогрейный котел; 2 - сетевой насос; 3- насос сырой воды; 4 - подогреватель сырой воды; 5 - химводоочистка; 6 - подпиточный насос; 7 - бак деаэрированной воды; 8 - охладитель деаэрированной воды; 9- подогреватель химически очищенной воды; 10 – деаэратор, 11- охладитель выпара; 12 – рециркуляционный насос.

В соответствии со СНиП выбор схемы присоединения местных теплообменников производится в зависимости от отношения максимального расхода теплоты на горячее водоснабжение к максимальному расходу теплоты на отопление. Если эта величина менее 0,6, присоединение местных теплообменников производится по двухступенчатой последовательной схеме. При этой величине от 0,6 до 1,2 включительно – по двухступенчатой смешанной схеме, более 1, 2 – по параллельной схеме.

При двухступенчатой последовательной схеме присоединения местных теплообменников должно предусматриваться переключение тепло­обменников на двухступенчатую смешанную схему.

Тепловая схема котельной с паровыми котлами

Отпуск пара технологическим потребителям часто произво­дится от котельных, называемых производственными. Эти котель­ные обычно вырабатывают насыщенный или слабо перегретый пар с давлением до

Рис. 10.4. Тепловая схема производственной котельной

1 - паровой котел; 2 - расширитель непрерывной продувки; 3- насос сырой воды; 4- барботер; 5 - охладитель непрерывной продувки; 6 - подогреватель сырой воды; 7 - химводоочистка; 8 - питательный насос; 9 - подпиточный насос; 10 - охладитель подпиточной воды; 11- сетевой насос; 12 - охладитель конденсата; 13 - сетевой подо­греватель; 14 - подогреватель химически очищенной воды; 15 - охладитель выпара; 16 - атмосферный деаэратор; 17 - редукционно-охладительная установка (РОУ)

1,4 или 2,4 МПа. Пар используется технологиче­скими потребителями и в небольшом количестве — на приго­товление горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения. Приготовление горячей воды производится в сетевых подогрева­телях, устанавливаемых в котельной.

Принципиальная тепловая схема производственной котельной с отпуском небольшого количества теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в закрытую систему тепло­снабжения показана на рис. 10.4.

Нacoc сырой воды подает воду в охладитель продувочной воды, где она нагревается за счет теплоты продувочной воды. Затем сырая вода подогревается до 20—30 °С в пароводяном подогрева­теле сырой воды и направляется в химводоочистку. Химически очищенная вода направляется в охладитель деаэрированной воды и подогревается до определенной температуры. Дальнейший подогрев химически очищенной воды осуществляется в подогрева­теле паром. Перед поступлением в головку деаэратора часть, хими­чески очищенной воды проходит через охладитель выпара деаэра­тора.

Подогрев сетевой воды производится паром в последовательно включенных двух сетевых подогревателях. Конденсат от подогревателей направляется в головку деаэратора, в которую также поступает конденсат, возвращаемый внешними потребите­лями пара.

Подогрев воды в атмосферном деаэраторе производится паром от котлов и паром из расширителя непрерывной продувки. Не­прерывная продувка от котлов используется в расширителе, где котловая вода вследствие снижения давления частично испа­ряется.

В котельных с паровыми котлами независимо от тепловой схемы использование теплоты непрерывной продувки котлов является обязательным. Использованная в охладителе продувоч­ная вода сбрасывается в продувочный колодец (барботер).

Деаэрированная вода с температурой около 104 °С питательным насосом подается в паровые котлы. Подпиточная вода для си­стемы теплоснабжения забирается из того же деаэратора, охла­ждаясь в охладителе деаэрированной воды до 70 °С перед по­ступлением к подпиточному насосу. Использование общего де­аэратора для приготовления питательной и подпиточной воды возможно только для закрытых систем теплоснабжения ввиду малого расхода подпиточной воды в них. В открытых системах теплоснабжения расход подпиточной воды значителен, поэтому в котельной следует устанавливать два деаэратора: один для приготовления питательной воды, другой — подпиточной воды. В котельных с паровыми котлами, как правило, устанавливаются деаэраторы атмосферного типа.

Для технологических потребителей, использующих пар более низкого давления по сравнению с вырабатываемым котлоагрегатами, и для подогревателей собственных нужд в тепловых схемах котельных предусматривается редукционная установка для сни­жения давления пара (РУ) или редукционно-охладительная уста­новка для снижения давления и температуры пара (РОУ).

Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами выпол­няется для трех режимов: максимально-зимнего, наиболее холод­ного месяца и летнего.

Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами

При значительных расходах теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и относительно малых расходах пара на технологические нужды обычно проектируются котельные с паровыми и водогрейными котлами. Строительство котельных с паровыми и водогрейными котлами экономически целесообразно только при общей теплопроизводительности котельной более 50 МВт.

При разработке тепловой схемы котельной с паровыми и водо­грейными котлами возможны два варианта: двухступенчатый и одноступенчатый подогрев сетевой воды. При двухступенчатом подогреве сетевая вода подогревается сначала в пароводяных подогревателях, а затем в водогрейных котлах. При одноступен­чатом подогреве горячая вода вырабатывается водогрейными котлами, а пар — паровыми. При одноступенчатой схеме вслед­ствие отсутствия пароводяных подогревателей уменьшаются капи­тальные затраты, возникают значительные затруднения в экс­плуатации, так как в случае аварийной остановки одного из водогрейных котлов приходится ограничивать потребителей горя­чей воды даже при наличии излишков пара у работающих или резервных паровых котлов. Поэтому в настоящее время при­меняют схемы, в которых возможен одноступенчатый и двух­ступенчатый подогрев сетевой воды, т. е. при установке водогрей­ных котлов устанавливают также и пароводяные подогреватели.

На рис. 10.5 показана принципиальная схема котельной с паровыми и водогрейными котлами, обеспечивающая односту­пенчатый и двухступенчатый подогрев сетевой воды. Связью между паровой и водогрейной частью котельной является хими­ческая очистка питательной воды и паропроводы для обоих тепло­носителей (пар и горячая вода). В связи с тем, что котельная работает на открытую систему теплоснабжения, предусмотрена установка двух деаэраторов: одного для дегазации питательной воды, другого — для подпиточной воды. Оба деаэратора атмосфер­ного типа.

Рис. 10.5 Тепловая схема котельных с паровыми и водогрейными котлами

1 -паровой котел; 2 - редукционная установка; 3 - деаэратор питательной воды; 4 - охладитель выпара деаэратора питательной воды; 5 - охладитель выпара деаэратора подпиточной воды; 6 - деаэратор подпиточной воды; 7,9- подогреватель химически очищенной воды; 8 - охладитель подпиточиой воды; 10 - сетевой подогреватель; 11 - охладитель конденсата; 12 - водогрейный котел; 13- рециркуляционный насос; 14- сетевой насос; 15 - подпиточный насос; 16 - бак-аккумулятор; 17 - питательный на­сос; 18 - химводоочистка; 19- подогреватель сырой воды; 20- барботер; 21- охла­дитель непрерывной продувки; 22 - насос сырой воды; 23- расширитель непрерывной продувки.

Потоки рабочих тел (см. рис. 10.5) движутся в следующих направлениях. Насос сырой воды подает воду в охладитель про­дувочной воды, где она нагревается за счет теплоты продувочной воды. Затем сырая вода подогревается до 20—30 °С в пароводяном подогревателе и направляется в химводоочистку. Химически очищенная вода разветвляется на два направления: первое — подогреватель, охладитель выпара, деаэратор питательной воды, второе — охладитель подпиточной воды, подогреватель подпиточ­ной воды, охладитель выпара, деаэратор подпиточной воды. Из деаэратора питательной воды питательным насосом вода поступает в паровые котлы и на впрыск в РОУ. Сетевой насос подает обрат­ную воду в водогрейные котлы и затем нагретую — в подающую линию теплосети. Возможен и другой вариант: обратная вода сначала подогревается в пароводяных сетевых подогревателях и после них поступает в водогрейные котлы, т. е. водогрейные котлы в этом случае работают как пиковые.

Пар от паровых котлов частично направляется к технологи­ческим потребителям, частично к РОУ, после которой исполь­зуется на собственные нужды и подается потребителям, требу­ющим давление 0,6 МПа. Непрерывная продувка от паровых котлов направляется в расширитель, где котловая вода вследствие снижения давления частично испаряется. Пар из расшири­теля поступает в деаэратор питательной воды. Вода из расшири­теля поступает в охладитель продувочной воды и сбрасывается в продувочный колодец (барботер).

Лекция 12