Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего
профессиональногообразования
Ивановскийгосударственный атхитектурно-строительный
университет
Кафедратеплогазоснабжения и вентиляции
Котельныеи их оборудование
Студентки группы ТГВ-11
Шкапуриной АлёныАлександровны
Проверил: доц.кафедрыТГВ к.т.н. Казачёк Н.С.
Иваново 2009
Содержание
Введение
Основныеи вспомогательные элементы котельных установок
Насосы
Паровыеи водогрейные котлы
Изображениепарового котла
Изображениеводогрейного котла
Схемациркуляции воды в водогрейном котле
Введение
Котельные установкималой и средней мощности широко применяются для различных технологическихпроцессов, теплоснабжения, систем отопления, вентиляции и горячеговодоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектовпромышленного и сельскохозяйственного строительства, предприятий общественногопитания, технологических потребителей теплоты в банях, прачечных, настроительных площадках. В сельском хозяйстве пар, вырабатываемый котлами,используется на животноводческих фермах для запаривания кормов, а также дляотопления теплиц и сушки зерна. В связи с освоением малообжитых итруднодоступных районов Севера и Востока значимость котельных установокразличных мощностей возрастает.
В качестве топлива длякотельных установок используются угли, торф, древесные отходы, газ и мазут. Гази мазут – эффективные источники тепловой энергии. При их применении упрощаютсяконструкция и компоновка котельных установок, повышающая экономичность,сокращающая затраты на эксплуатацию.
Увеличивается выпуск иулучшаются конструкции котлоагрегатов, повышается надежность и экономичностькотельного оборудования, снижается металлоёмкость на единицу мощности,сокращаются сроки строительно-монтажных работ и затраты на них.
Основные ивспомогательные элементы котельных установок
Котельная установкапредставляет собой комплекс устройств, предназначенный для преобразованияхимической энергии топлива в тепловую энергию горячей воды или пара требуемыхпараметров.
В зависимости отназначения различают следующие типы котельных установок:
энергетические,вырабатывающие пар для паротурбогенераторов;
производственно-отопительные,вырабатывающие пар и нагревающие воду для удовлетворения технологическихпотребностей производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;
отопительные,вырабатывающие теплоту для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилыхи общественных зданий, а также для промышленных и коммунальных предприятий;
смешанного назначения,вырабатывающие пар для снабжения одновременно паровых двигателей,технологических нужд, отопительно-вентиляционных установок и горячеговодоснабжения.
Котельные установки повиду вырабатываемого теплоносителя разделяют на три основных класса: паровыекотельные установки для производства водяного пара, водогрейные котельныеустановки для получения горячей воды и смешанные котельные установки,оборудованные паровыми и водогрейными котлами, используемыми для получения параи горячей воды одновременно или попеременно.
Котельная установкасостоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования.
В состав котельногоагрегата входят топочное устройство, паровой котёл, пароперегреватель, водянойэкономайзер, воздухоподогреватель, каркас с лестницами и помостами дляобслуживания, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка, арматура, гарнитура игазоходы. К вспомогательному оборудованию относятся дутьевые вентиляторы,дымососы, питательные, подпиточные и циркуляционные наносы,водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливопередачи,золоулавливания и шлакозолоудаления. При сжигании жидкого топлива квспомогательному оборудованию относится мазутное хозяйство, при сжиганиигазообразного топлива – газорегуляторный пункт или газорегуляторная установка.
Паровым котломназывается устройство, состоящее из топки, испарительных поверхностей дляиспарения пара, потребляемого вне этого устройства, с давлением вышеатмосферного за счёт теплоты, выделяющейся при сжигании топлива. Водогрейнымкотлом называется теплообменное устройство, в котором за счёт источникаэнергии (топлива) нагревается вода, находящаяся под давлением выше атмосферногои используемая в качестве теплоносителя вне самого устройства.
Топочное устройствокотлоагрегата предназначено для сжигания топлива и превращения его химическойэнергии в теплоту. Обмуровка котла – это система огнеупорных итеплоизоляционных ограждений или конструкций котла, предназначенных дляуменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности. Несущуюметаллическую конструкцию, воспринимающую вес котла с учётом временных и особыхнагрузок и обеспечивающую требуемое взаимное расположение элементов котла,называют каркасом.
Пароперегреватель – устройстводля повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующейдавлению в котле. Он представляет собой систему змеевиков. Соединенных на входенасыщенного пара с барабаном котла и на выходе – с камерой перегретого пара.
Водяной экмайзер– устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное дляподогрева или частичного испарения поступающей в котёл воды.
Воздухоподогреватель –устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей егов топку котла.
Арматура– специальные устройства, предназначенные для регулирования расхода транспортируемоговещества, отключения и включения потоков газа, пара и воды. По направлениюарматуру подразделяют на запорную, регулирующую, предохранительную, контрольнуюи специальную. Запорная арматура (вентили, задвижки и краны) предназначена дляпериодического включения или отключения отдельных участков трубопроводов.Регулирующая арматура (регулирующие вентили и клапаны) служит для изменения илиподдержания в трубопроводах давления и расхода транспортируемого вещества.Предохранительную арматуру (грузовые, пружинные и обратные клапаны) применяютдля автоматического открытия прохода, если давление превысит допустимоезначение, а так же для предотвращения обратного движения жидкости или газа.Контрольную арматуру (контрольные краны, указатели уровня, трехходовые краныдля манометров) используют для проверки наличия вещества в трубопроводе и определенияего уровня. Специальная арматура (конденсатоотводчики и влагомаслоотделители)служит для удаления конденсата, отделения масла и других продуктов от газа.
К гарнитуре котлаотносятся устройства для обслуживания газотходов и топки котла: лазы, гляделки,затворы шлаковых и золовых бункеров, газовые и воздушные клапаны и заслонки,взрывные клапаны, а так же обдувочные аппараты. Лазы предназначены дляосмотра и ремонта поверхностей нагрева, гляделки – для визуальногоосмотра топки и газоходов с наружной стороны котла, затворы шлаковых изоловых бункеров – для периодического удаления золы и шлака из бункеров, газовыеи воздушные клапаны и заслонки – для отключения газотходов,регулирования тяги и дутья. Взрывные клапаны выпускают дымовые газы приповышении давления в топке или газоходе котла, предохраняя их от разрушения. Обдувочныеаппараты применяют для удаления с поверхностей нагрева золы и шлака (струейпара или сжатого воздуха).
Питательные иподпиточные устройства (насосы, баки, трубопроводы)предназначены для подачи воды в котел или тепловую сеть (систему отпления)
Тягодутьевые устройствапредназначены для подвода в топку котла воздуха, необходимого для сгораниятоплива, и отвода из котла продуктов сгорания. Состоят они из дутьевыхвентиляторов, воздуховодов, газоводов, дымососов и дымовой трубы, при помощикоторых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку, движениепродуктов сгорания по газоходам и удаление их в атмосферу.
Водоподготовительныеустройства служат для подогрева и умягчения питательной воды исостоят из аппаратов и приспособлений, обеспечивающих очистку от механическихпримесей и растворенных в ней накипеобразующих солей, а также для удаления изнеё газов.
Топливоподготовительноеустройство в котельных, работующих на пылевидном топливе,предназначено для измельчения топлива до пылевидного состояния; его оборудуютдробилками, сушилками, мельницами, питателями, вентиляторами, транспортерами ипылегазопроводами.
Устройство для удалениязолыишлака состоит из гидравлических систем и механических приспособлений:транспортеров, вагонеток и др.
Топливный складпредназначен для хранения топлива; его оборудуют механизмами для разгрузки иподачи топлива в котельную или в топливоподготовительное устройство.
К устройствамтоплвого контроля и автоматического управления относятсяконтрольно-измерительные приборы и автоматы, обеспечивающие бесперебойную исогласованную работу отдельных устройств котельной установки для выработкинеобходимого количества пара заданных параметром ( температуры, давления)
При сжиганиипылевидного топлива применяют пылеугольные горелки, газообразного топлива –газовые горелки, топочного мазута – мазутные форсунки, газообразного топлива итопочного мазута – комбинированные газомазутные горелки.
/>Насосы
Питательныенасосы. Питание котлов водой должно быть надёжным. При снижении уровня водыниже допустимых пределов кипятильные трубы могут оголиться и перегреться, что всвою очередь может привести к взрыву котла. Котлы с давлением выше 0,07 МПа спаропроизводительностью 2 т/ч и выше должны иметь автоматические регуляторыпитания.
Дляпитания котлов устанавливают не менее двух насосов, из которых один должен бытьс электроприводом, а другой – с паровым приводом. Производительность одногонасоса с электроприводом должна составлять не менее 110 % номинальнойпроизводительности всех рабочих котлов. При установке нескольких насосов сэлектроприводами их общая производительность должна составлять также не менее110 %.
Производительностьнасосов с паровым приводом должна быть не менее 50 % номинальнойпроизводительности котлов. Можно устанавливать все питательные насосы только спаровым приводом, а при двух или нескольких источниках питания электроэнергией– только с электрическим приводом. Насосы с паровым приводом потребляют от 3 до5 % вырабатываемого пара, поэтому их используют как резервные.
Выхлопнойпар поршневого прямодействующего насоса удаляется в атмосферу. Если этим паромподогревают воду в особом теплообменнике, то конденсат выбрасывают. В котёл еговозвращать нельзя, так как он загрязнён маслом, а плёнка масла на трубкахухудшает теплопередачу. В крупных установках используют паротурбонасосы,конденсат их выходного пара маслом не загрязнён, поэтому его можно направлять вкотёл. Инжекторы для питания котлов в отопительно-производственных котельныхнепригодны, так как они плохо засасывают горячую воду.
Сетевойнасос системы отопления и вентиляции. Этот насос служит для циркуляции водыв тепловой сети. Его выбирают по расходу сетевой воды из расчёта тепловойсхемы. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловой сети, гдетемпература сетевой воды не превышает 70 оС.
Подпиточныйнасос. Предназначены для восполнения утечки воды из системы теплоснабжения,количество воды необходимое для покрытия утечек определяется в расчёте тепловойсхемы. Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоеннойвеличине полученного количества воды для восполнения возможной аварийнойподпитки.
Необходимыйнапор подпиточных насосов определяется давлением воды в обратной магистрали исопротивлением трубопроводов и арматуры на линии подпитки, число подпиточныхнасосов должно быть не менее 2-х, один из которых резервный.
Циркуляционныйнасос ГВС. Служит для подачи требуемого расхода и обеспечения требуемогонапора горячей воды у потребителя. Его выбирают по расходу горячей воды инеобходимому напору.
Насос сырой воды. Служит дляобеспечения требуемого напора сырой воды перед ХВО иподачи хим. очищенной воды в деаэратор, а также подачи сырой воды в бак горячейводы.
Паровые и водогрейные котлы
Поконструктивному устройству котлы делятся на две группы: с естественной ипринудительной циркуляцией. К первой группе относятся жаротрубные,локомобильные, вертикальные цилиндрические, вертикально- игоризонтально-водотрубные котлы. Ко второй группе относятся котлы прямоточные испециальных конструкций.
Важнейшиеэксплуатационные показатели работы паровых котлов – паропроизводительность итепловое напряжение поверхности нагрева, водогрейных котлов –теплопроизводительность и тепловое напряжение поверхности нагрева.
Паропроизводительностьюкотла называется отношение массы пара, вырабатываемое котлом, к интервалу егоработы. Определяется она в килограммах в час или в тоннах в час. Часть барабанакотла, заполненная водой, называется водяным объемом, а пространство надводой – паровым объемом. Поверхность, разграничивающая объемгорячей воды и пара, называется зеркалом испарения. Поверхность, котораяс одной стороны омывается газообразными продуктами сгорания, а с другой стороныводой, называется поверхностью нагрева котла. Отношениепаропроизводительности к поверхности нагрева называется напряжениемповерхности нагрева.
Поверхностьнагрева, воспринимающая теплоту радиацией (излучением) от раскаленного слоятоплива в топке, называется радиационной поверхностью нагрева.Поверхность нагрева остальных частей котла, воспринимающая теплоту продуктовсгорания путем соприкосновения с ними, называется конвективной.
Горячимигазами омывается только та часть котла, которая с внутренней стороныохлаждается водой. Нельзя допускать обогрев продуктами сгорания парового объемабарабана котла, так как это приводит к перегреву металла его стенок иобразования на них отдулин. Линия, отделяющая обогреваемую газами поверхностьот необогреваемой, называется огневой линией.
Низшийуровень воды, при котором нет ещё опасности обнаружения стенок барабана котла,называется наинизшим допустимым уровнем воды. Он должен быть на 100 ммвыше обогреваемых газообразными продуктами сгорания стенок барабана котла.Чтобы образующийся пар не уносил с собой значительное количество влаги, уровеньводы не должен превышать некоторый предел, называемый верхним уровнем воды.Наинизший допустимый уровень воды должен быть не менее чем на 25 мм выше нижнейвидимой кромки стекла водоуказательного прибора, а наивысший допустимый уровень– не меньше чем на 25 мм ниже верхней видимой кромки стекла прибора. Объемводы, заключенный между нижним и верхним уровнями воды, называется питательнымобъемом. Питательный объем определяет то количество воды, которое можетбыть превращено в пар без подпитки котла водой.
Теплопроизводительностью(тепловой мощностью) водогрейного котла называют величину, равную отношениюколичества теплоты, воспринимаемой водой в водогрейном котле, кпродолжительности его работы.
Дляводогрейных котлов делят теплопроизводительность на площадь поверхности нагревакотла и получают тепловое напряжение нагрева.
Пароводянаясмесь, образующася в кипятильных трубах водотрубных котлов, поступает в верхнийбарабан, в котором пар отделяется от жидкости, а жидкость по опускным трубампоступает через коллектор вновь для нагрева в кипятильных трубах. Системакипятильных (обогреваемых) труб, барабан, опускные трубы и коллекторы дляраспределения котловой воды называется циркуляционным контуром котла.
Длянадежной работы котла большое значение имеет организация движения воды вциркуляционном контуре, которое называется циркуляцией. Циркуляция можетбыть естественной и принудительной естественная циркуляция происходит поддействием сил, обусловленных разностью плотностей воды на необогреваемыхучастках (опускных трубах) и пароводяной смеси на подогреваемых участках(кипятильных, экранных трубах). Расход воды через любой циркуляционный контурзначительно превышает количество образующего в нем пара. Отношение количестваводы, вошедшей в контур, к количеству образующегося в нем пара, называется кратностьюциркуляции. В котлах с принудительной циркуляцией движение воды поиспарительному контуру осуществляется специальными насосами.
/>
/>
/>
Список используемой литературы
1) Онищенко Н.П. О-58 Эксплуатация котельных установок. — М.:Агропромиздат, 1987,- 352с.: ил.
2) Зыков А.К. З-96 Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие.– М.: Энергоатомиздат, 1987. – (Б-ка тепломонтажника).128 с.: ил.
3) Вергазов В.С. В-31 Спутник машиниста отопительных котельных. – 3-еизд., доп. и перераб. – М.: Стройиздат, 1980. – 248 с.: ил.