Назначение и конструкция котельных установок

Котельная установка служит для выработки пара с заданными параметрами для паровых двигателей (турбин, поршневых машин), а также для нужд производства или отопления. В зависимости от назначения котельные установки бывают энергетические (обслуживающие электрические станции), производственные, производственно-отопительные и отопительные. Назначение котельной установки обусловливает ее производительность и параметры вырабатываемого пара.

Исходным рабочим телом для получения пара в котельной установке является вода, а исходным носителем энергии - топливо. Теплота, выделяющаяся при сжигании топлива, передается через металлические поверхности теплообменных аппаратов воде и пару. Основными составляющими процесса производства пара в котельных установках являются горение топлива, теплообмен между продуктами горения и рабочим телом и образование пара.

Котельная установка состоит из котельных агрегатов и вспомогательных устройств.

Рисунок 1. Котельная установка: 1 - вагонетка для подвоза топлива; 2 - металлическая решетка; 3 - бункер для топлива; 4 - механизм подачи топлива в топку; 5 - колосниковая решетка; 6 - топка; 7 - вертикально-водотрубный паровой котел; 8 - пароперегреватель; 9 - паропровод насыщенного пара; 10 – паропровод перегретого пара; 11 - пылезолоуловитель; 12 - водяной экономайзер; 13 - трубопровод питательной воды; 14 - воздухоподогреватель; 15 - дутьевой вентилятор; 16 - питательный насос; 17- дымовая труба; 18 - молниепровод; 19 - сборный боров; 20 - боров от других котлов; 21 - поворотная заслонка регулирования тяги; 22 - золовой бункер; 23 – шлаковый бункер; 24 - вагонетка для удаления шлака и золы

К основным элементам оборудования котельной установки (рис. 1) относятся:

паровой котел 7 - обогреваемый топочными газами закрытый теплообменный аппарат, служащий для получения насыщенного пара давлением более 1 МПа, используемого вне самого аппарата;

топка 6 - топливосжигающее устройство, в котором происходит выделение теплоты в процессе горения топлива;

пароперегреватель 8 - обогреваемый топочными газами теплообменный аппарат, предназначенный для перегрева насыщенного пара;

экономайзер 12 - теплообменный аппарат для подогрева питательной воды (до ее поступления в котел) за счет использования теплоты продуктов сгорания;

воздухоподогреватель 14 - теплообменный аппарат для подогрева воздуха (перед его поступлением в топочное устройство) за счет использования теплоты продуктов сгорания.

Совокупность перечисленных выше основных элементов оборудования представляет собой котельный агрегат (сокращенно котлоагрегат).

К вспомогательным элементам оборудования котельной установки относятся:

тяговая установка, отсасывающая дымовые газы из газоходов котлоагрегатов и выбрасывающая их через дымовую трубу 17 в атмосферу;

дутьевая установка, представляющая собой вентилятор 15, который нагнетает воздух по воздухопроводам в топку;

питательная установка, состоящая из питательных насосов 16 и трубопроводов, предназначенных для питания котлоагрегатов водой;

водоподготовительная установка, предназначенная для химической очистки питательной воды (на рис. 1 не показана);

паропроводы - стальные трубопроводы 9 и 10 для транспортирования пара соответственно между элементами котлоагрегатов и от котлоагрегатов к потребителям;

топливоподающее устройство (вагонетка) 1 - для подачи топлива с топливного склада в котельную;

топливный бункер 3 (топливохранилище) - для образования некоторого запаса топлива в котельной;

золоудаляющее устройство (элементы 22...24) - для удаления из котлоагрегатов золы и шлаков и транспортирования их из котельной на отвалы;

золоулавливающее устройство - аппараты 11 для улавливания летучей золы из дымовых газов на выходе их из котлоагрегатов в целях борьбы с засорением окружающей среды частицами золы, вылетающими из дымовых труб.

Производительность котельной установки складывается из паропроизводительности отдельных котлов, входящих в ее состав.

Паропроизводительностъ котла - это количество пара (в тоннах или килограммах), производимого котлом в единицу времени. Этот параметр обозначают буквой D и измеряют в т/ч, кг/ч или кг/с.

Важной характеристикой котла является его поверхность нагрева F, измеряемая в квадратных метрах (м²).

Поверхностью нагрева котла называют площадь всех поверхностей металлических стенок, омываемых с одной стороны горячими газами, а с другой, - рабочим телом (водой или пароводяной смесью). Поверхность нагрева обычно подсчитывают со стороны, обогреваемой газами.

Поверхность нагрева, получающая теплоту главным образом в результате излучения пламени или горящего слоя топлива, носит название радиационной. Радиационные поверхности нагрева, воспринимающие теплоту исключительно за счет излучения в топке, называют топочными экранами. Поверхность нагрева, которой теплота передается главным образом в результате соприкосновения с этой поверхностью горячих движущихся газов, носит название конвективной.

Водогрейные котлы устанавливают на ТЭЦ для покрытия пиковых нагрузок в теплофикационных системах, а также в районных и заводских котельных в качестве основных источников теплоты в системах централизованного теплоснабжения. Котлы представляют собой прямоточные агрегаты, подогревающие непосредственно воду, циркулирующую в тепловых сетях. В пиковом режиме осуществляется подогрев сетевой воды до температуры от 104 до 150 °С, а в основном режиме - от 70 до 150 °С.

Для теплоснабжения отдельных коммунально-бытовых зданий или их группы выпускают чугунные секционные котлы, технические характеристики которых приведены в табл. 1. Максимальное рабочее давление в таких котлах - 0,6 МПа, температура воды - до 115 °С. Котлы работают на каменных углях и антрацитах. При оборудовании котлов соответствующими топливосжигающими устройствами могут использоваться природные газы и топочный мазут, тепловая мощность котлов в этих случаях возрастает.