Котельные установки и топочные устройства кратко

Обновлено: 07.07.2024

1. Котельный установки и топочные устройства

2. Котельные установки

Котельной установкой называется
комплекс агрегатов
и устройств,
предназначенный для получения
пара или горячей воды за счет
сжигания топлива или утилизации
отходящих
газов
каких
либо
производств.
Она состоит из
котельного
агрегата
и
вспомогательного оборудования ,
служащего
для
подготовки
и
подачи воды, топлива и воздуха, а
также для удаления и очистки

3. Классификация котельных установок

4. Классификация котельных установок

5. Классификация котельных установок

ӀӀӀ. По
паропроизводительности:
1.
2.
3.
малой – до 20 т/ч;
средней – 20 – 100 т/ч;
большой – более 100 т/ч.

6. Классификация котельных установок

7. Схема котельных установок

8. Тепловой баланс котельной установки

Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6.
где Qpp – теплота, которой располагают;
Q1 – использованная теплота;
Q2 – потери теплоты с уходящими газами;
Q3 – потери теплоты от химического
недожога;
Q4 – потери теплоты от механической
неполноты сгорания;
Q5 – потери теплоты в окружающую среду;
Q6 – потери теплоты с физической теплотой
шлаков.

q1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 =
100%

10. Потери

11. КПД

hпп - энтальпия перегретого пара,
кДж/(кг.К), (определяется по
h,S- диаграмме водяного пара;
hпв - энтальпия питательной воды:
hпв = с. tпв = 4,2 . tпв

Топка
–
один
из
основных
элементов котельного агрегата. В
ней происходит процесс горения,
при котором химическая энергия
топлива
преобразуется
в
тепловую
энергию
продуктов
сгорания, передаваемую далее
жидкости и пару, находящимся в
котле. Существующие топочные
устройства можно разделить на

14. Топочное устройства и горелки

ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВА И ГОРЕЛКИ
Рисунок 2
а-слоевая; б…г- камерная
соответственно с кипящим
слоем, факельная и вихревая
;
I - топливо; II -воздух; III дымовые газы
Топочное устройство - это
составная часть котельной
установки , в которой
происходят сжигание
топлива , частичное
охлаждение продуктов
сгорания и выделение
золы. В зависимости от
способа сжигания топлива
различают слоевое и
камерное топки.

В качестве теплоносителя, доставляющего тепловую энергию к ее потребителям, обычно используется пар или горячая вода. В обоих случаях котельная установка представляет собой генератор, преобразующий в тепло химическую энергию топлива.

Элементы котельной установки

Основными элементами современной котельной установки являются: топка, котел, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, в целом - называемые котлоагрегатом, а также тягодутьевые, питательные устройства, оборудование топливоподачи и золоудаления.

Рабочими телами, участвующими в процессах тепловых трансформаций, служит топливо, воздух, вода.

Устройство и принцип работы котельной установки

Топливо, сгорая в топке, т. е. вступая в химическую реакцию с кислородом воздуха, образует горячие газы, которые далее при помощи тяговых устройств проводятся по газоходам котлоагрегата, охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.

В барабане парового котла пар получается насыщенный, и в случае надобности он перегревается путем пропуска по особым змеевикам, располагаемым в большинстве случаев за первым газоходом котла. Полученные в топке газы, пройдя котел и перегреватель, обычно имеют высокую температуру - около 300 - 450°, и их невыгодно выбрасывать в трубу. Для повышения экономичности котельной установки за котлом устанавливают дополнительные поверхности нагрева: экономайзер, подогревающий воду, идущую на питание котла, и воздухоподогреватель, снабжающий топку горячим воздухом.

В отопительной котельной установки воздухоподогреватели по причинам, о которых будет указано в дальнейшем, пока не получили сколько-нибудь значительного распространения.

В настоящее время наибольшим распространением пользуются так называемые водотрубные котлы, представляющие собой герметически закрытые сосуды, состоящие из большого количества кипятильных труб (рис. 9а и 9б), концы которых ввальцованы в барабаны или коллекторы. Котлы, кипятильные трубы которых только немного наклонены к горизонту (рис. 10 - котельная установка в монтаже), называются горизонтально-водотрубными в отличие от вертикально-водотрубных (рис. 11) - с трубами, расположенными более отвесно. Котел заполняется водой примерно до середины верхнего барабана, верхняя часть которого используется для сбора пара. Горячие газы, полученные в топке, омывают трубы котла, внутри которых находится вода; последняя доводится до кипения, и образующиеся на поверхностях нагрева пузыри пара выносятся в паровое пространство. Кипятильные трубы, ближе расположенные к топке, обогреваются более интенсивно и в них образуется пароводяная эмульсия с объемным весом меньше, чем имеет вода. Так как все кипятильные трубы соединены между собой, образуя сообщающиеся сосуды, то из-за разных объемных весов в котельных трубах в котле начинается циркуляция. По менее обогреваемым трубам, находящимся в последних газоходах котла, вода из верхнего барабана опускается вниз, а по интенсивно обогреваемым трубам поднимается пароводяная эмульсия. Пар из последней выделяется в верхнем барабане с водяного уровня (зеркало испарения), а вода возвращается в систему труб котла.

Чем лучше циркуляция в котле, чем удачнее его конструкция, тем легче отделяется пар и скорее выравнивается температура воды в различных пунктах котла при растопках, тем, наконец, быстрее смешивается питательная вода с общей водой котла, приобретая температуру, соответствующую давлению. В отличие от котла, в котором температура воды во всех пунктах одинакова, в экономайзере она везде разная; этот процесс постепенного нагревания характерен для водяного экономайзера и для водогрейных котлов.

Котельная установка может и не иметь всех перечисленных элементов; так, могут отсутствовать воздухоподогреватель, водяной экономайзер, пароперегреватель, а также иногда и котел, заменяемый в водогрейной котельной установке водяным экономайзером с непосредственно к нему приключенной топкой.

На рис. 9а и 9б приводится чертеж котельной установки, состоящей из вертикально-водотрубного котла с присоединенной к нему топкой, механически забрасывающей топливо в топку. Чтобы не затемнять чертежа, часть труб котла, как находящихся в пределах газоходов, так и в экранирующих топочную камеру, показана только в осевых линиях. На продольном разрезе показаны габариты пароперегревателя, а на следующей проекции можно видеть конфигурацию змеевиков пароперегревателя.

Концы змеевиков присоединены к входному и выходному коллекторам, расположенным по боковым сторонам котла вне его обмуровки.

Рис. 10 и Рис. 11

За котлом установлен водяной экономайзер из чугунных ребристых труб. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам, двигаясь по рядам труб снизу вверх. По выходе из экономайзера подогретая вода направляется на питание котла в верхний барабан. На рис. 9а и 9б показано также устройство систем топливоподачи и золоудаления. В верхней части здания котельной располагаются бункеры, в которые топливо подается механическими приспособлениями, а из них оно поступает к топкам за счет силы тяжести. Если котел оборудуется колосниковыми решетками с ручным обслуживанием, то обычно топливо подвозится к топочному фронту на вагонетках, перемещаемых по узкоколейной железной дороге вручную. Надобность в бункерах в таком случае отпадает.

В первом этаже котельного здания показана вагонетка, на которой отвозятся шлак и зола за пределы котельной установки. Шлак и зола с полотна колосниковой решетки постепенно отводятся в шлаковый бункер в результате покачивания колосников. В некоторых конструкциях шлак направляется в бункер при периодической чистке топки, когда часть полотна колосниковой решетки поворачивается на угол в 90°, образуя таким образом проем, через который вручную и сбрасывается шлак. Очаговые остатки, поступившие в шлаковый бункер, сбрасываются в вагонетку, заливаются водой и вывозятся из котельной.

Обмуровка котла производится кирпичом, причем в местах с высокими температурами стены футеруются огнеупорным кирпичом. Обмуровка выкладывается на глине. В местах пониженных температур иногда применяют сложный раствор. Обмуровка снаружи укрепляется металлическим каркасом. Газоходы котла отделяются друг от друга шамотными перегородками.

В случаях необходимости по тем или иным причинам выключения экономайзера газы могут быть направлены в сборный боров, минуя экономайзер (см. рис. 9а). Количество питательной воды, подаваемой насосом через экономайзер в котел, регулируется вручную или автоматически, с тем чтобы уровень питательной воды находился в пределах водомерного стекла.

Котельная установка при изготовлении рассчитывается на определенное давление, наблюдение за которым производится по манометру. Последний является одним из основных приборов, по которому следят за работой котла. Если увеличивается расход пара, то давление в котле падает, кочегар начинает форсировать топку, увеличивая подачу воздуха и топлива.

Котельной установкой называется комплекс агрегатов и устройств, предназначенный для получения пара или горячей воды за счет сжигания топлива или утилизации отходящих газов каких либо производств. Она состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования , служащего для подготовки и подачи воды, топлива и воздуха, а также для удаления и очистки дымовых газов, удаления золы и шлака, образующихся при сжигание твердого топлива.

Классификация котельных установок

Ӏ. По вырабатываемому теплоносителю:

Классификация котельных установок

ӀӀ. По величине давления вырабатываемого пара:

Классификация котельных установок

ӀӀӀ. По паропроизводительности:

Классификация котельных установок

ӀV. По целевому назначению пара:

Схема котельных установок

Котел - это устройство в котором непосредственно вырабатывается пар или горячая вода. Котлы предназначенные для получения пара, называют паровыми а для получения воды водогрейными.

Тепловой баланс котельной установки

Q=Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 4 +Q 5 +Q 6.

где Q p p – теплота, которой располагают;

Q 1 – использованная теплота;

Q 2 – потери теплоты с уходящими газами;

Q 3 – потери теплоты от химического недожога;

Q 4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания;

Q 5 – потери теплоты в окружающую среду; Q 6 – потери теплоты с физической теплотой шлаков.

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 = 100%

q 3 = 0,5-3% (зависят от вида топлива, процесса горения, устройства топки);

q 4 = 0 (для газообразного и жидкого топлива), 2-12% (для твёрдого топлива;

q 5 = 0,5-2% (с увеличением паропроизводительности эти потери уменьшаются).

h пп - энтальпия перегретого пара, кДж/(кг.К), (определяется по h,S- диаграмме водяного пара;

h пв - энтальпия питательной воды :

h пв = с. t пв = 4,2 . t пв

И = , кг пара/кг у.т.

Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле. Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные .

Топочное устройства и горелки

Топочное устройство - это составная часть котельной установки , в которой происходят сжигание топлива , частичное охлаждение продуктов сгорания и выделение золы. В зависимости от способа сжигания топлива различают слоевое и камерное топки.

а-слоевая; б…г- камерная соответственно с кипящим слоем, факельная и вихревая ;

I - топливо; II -воздух; III - дымовые газы

-75%

Котельная установка (КУ) состоит из взаимосвязанного набора оборудования для выработки пара и горячей воды в процессах генерации (ТЭЦ, КЭС, АЭС), производства разных видов продукции и в системах центрального теплоснабжения. Поэтому она подразделяется на энергетические, промышленные и отопительные.

Источником выработки пара в КУ является питьевая вода, а энегоносителем — природное топливо. Процесс теплопередачи осуществляется через конвективный и радиационный теплообмен с использованием котловых труб.

Организация теплопередачи происходит благодаря слаженной работе сложных узлов и элементов парогенератора, которые классифицируются, как основное или вспомогательное оборудование.

Основное оборудование

Основные элементы конструктивно расположено в границах котла и служат для обеспечения процессов выработки тепловой энергии в виде пара или горячей воды. К видам котельного оборудования относятся:

Котел — источник тепла. Они бывают водогрейными, вырабатывающие горячую воду для центрального теплоснабжения и с предельной Т до 150 С и паровые, вырабатывающие насыщенный или перегретый пар более 1 МПа.
Топочное устройство или топка обеспечивает полноту сжигания энергоносителя. В нем происходит процесс окисления топлива с образованием тепловой энергии.
Обмуровка котла необходима тепловой защиты конструкций котлоагрегата с целью снижения тепловых потерь в атмосферу и обеспечения газоплотности теплогенератора. Она состоит из огнеупорных материалов, которые жестко прикреплены к каркасу агрегата.
Каркас – конструкция из металла для обеспечения взаимного расположения рабочих элементов и котла. для нагрева пара выходящего из барабана и сепаратора с Т выше точки насыщения. Конструктивно он выполнен в виде жаропрочных стальных змеевиковых труб.
Водяной экономайзер используется для нагрева воды, поступающей в котловой питательный контур за счет снижения температуры уходящих газов, тем самым повышая экономичность работы котла. Он исполняется в виде кипящего и некипящего типа. В первом вода нагревается до Т кипения, а во втором никогда не достигает ее. Конструктивно устройство первого типа выполняются из пакетов стальных труб, а второго – чугунных. выполняет задачу по подогреву первичного воздуха перед котлом за счет охлаждения продуктов сгорания, процесс протекает в рекуперативных подогревателях.
Запорно-регулирующая арматура — сантехнические устройства, установленные на газовом, водяном и паровом тракте котла для регулировки расхода среды на входе и выхода из агрегата. Запорная — используется для открытия/закрытия участков тепловой схемы. Регулирующая — применяется для поддержания заданных рабочих параметров среды по давлению и температуре. Предохранительная, в виде сбросных клапанов, применяется в системах безопасности для аварийного закрытия при достижении высоких значений контролируемых параметров безопасности. К специальной арматуре относятся конденсатоотводчики и топливные фильтры, их устанавливают в системах водо и топливоснабжения котла.
Гарнитура агрегата применяется для обслуживания газотопочного тракта котла. К ним относятся: лазы, люки, дверцы, воздушные заслонки, взрывные клапаны на газоходах и сажеобдувочные аппараты для очистки котловых труб от сажи.

Вспомогательное оборудование котельной

Для того чтобы в котле эффективно протекали процессы теплопередачи, все потоки воды, топлива и воздуха должны пройти процесс подготовки, перед подачей в агрегат. Эти задачи выполняет вспомогательные котельные установки.

К вспомогательным элементам котлоагрегата относят устройства:

системы топливоподачи;
системы дымоочистки;
тягодутьевые аппараты; и циркуляционные насосы, отвечающие за движение воды по контуру;
сепарационные устройства котла;
установка водоподготовки.

К тягодутьевым аппаратам относятся дымососы и вентиляторы работающих в системе газовоздушных трактов котла. Первые служат для создания разряжения в топочной камере и отвода дымовых газов через дымовую трубу в атмосферу.

Они устанавливаются между газоходом и дымовой трубой, обычно вне помещения котельной, сзади котла, из-за высокого уровня шума, создаваемого при работе.

Вентиляторы предназначены для принудительной подачи воздуха в топочную камеру, для создания газовоздушной смеси на выходе из газовой горелки, для обеспечения полного сгорания топлива. Устройство также устанавливается вне здания котельной, но перед фронтом котла.

Сепарационные устройства служат для сепарации пара от котловой воды, их монтаж выполняют в верхнем барабане котла. Система водоподготовки занимается очисткой питательной воды от солей жесткости в натрий-катионитовых фильтрах для уменьшения процессов накипеобразования на котловых поверхностях нагрева котла и удаление активного кислорода в деаэрационно-питательной установке, для уменьшения коррозионных процессов во внутренних поверхностях нагрева теплогенератора.

Для питания паровых котлов, устанавливают не менее двух электронасосов, с рабочим давлением не менее 1.25 давления водяного тракта котла, и производительностью 110% от номинальной паропроизводительности всех работающих котлов.

Кроме того устанавливают два паровых насоса не менее 50% номинальной производительности котельной.

Насосы котельной подразделяются:

Питательные — предназначены для подачи питательной воды в котел.
Подпиточные – для подпитки контура теплоснабжения при утечках теплоносителя в магистральных сетях.
Сетевые для циркуляции теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Они также используются и для водогрейных котельных.
Насосы ХВО - в системе химводоподготовки.
Газовое оборудование.

Автоматизация котельной

Технологические котловые процессы, характеризуются взаимосвязанными параметрами рабочих сред: давлением пара, воды, газа, разряжением в топке, количеством первичного воздуха, питательной воды и газа.

Система защиты котельных обеспечивает:

регулировку тепловых процессов;
контроль в водяном, воздушном и топливных системах;
управление технологическими процессами;
сигнализацию об аварийном состоянии котлоагрегата.

Она может быть частичной, регулирующей только некоторые этапы производства и комплексной, когда обслуживание оборудования осуществляется без персонала.

Основные задачи автоматизации:

Регулировка объема воздуха и топлива, в соответствии с режимными картами по нагрузке котлагрегата.
Обеспечения тяги в топочном устройстве и на выходе из парогенератора. водой.
Регулировка параметров пара и горячей воды.

Различают система автоматики:

С регулировкой по отклонению параметров, то есть управление зависит от изменения контролируемого параметра.
Непрерывного действия, при изменении контрольного значения регулирующий орган воздействует на параметр плавно.
Многопозиционное регулирование — система выбирает одно из возможных положений – включено/включено.
Прямого воздействия с использованием энергии контролируемой среды.
Непрямого воздействия с использованием энергии внешнего источника (электро, пневмо, гидро).

Заводы по производству котельного оборудования

В России насчитываются несколько десятков заводов котельного оборудования, некоторые из них имеют долгую историю развития, начиная с начала 20 века, другие возникли в последнее десятилетие.

Монастырищенский завод начал производство котельного оборудования еще в 1957г, он снабжал передовыми механизмами все республики СССР. Большинство котлов поставленных заводом работают до настоящего времени.

Надежность и эффективность их была такой высокой, что покупатели ждали поставку годами, получая разрешение исключительно через соответствующие министерства и ведомства.

В настоящее время завод провел полную реконструкцию производства и выпускает обновленное котельное оборудование для паровых и водогрейных котлов и модульных транспортабельных котельных установок по коду ОКПД, включая весь перечень вспомогательного оборудования, системы водоподготовки, дымовентиляции и газопроводов.

Щекинский завод котельно вспомогательного оборудования и трубопроводов начал работу в 1952 году, предприятие выпускает, как стандартное, так и нестандартное котельное оборудование, и трубопроводные системы для ремонта и реконструкции действующих энергообъектов и предприятий металлургии.

Бийский котельный завод выпускает котельное оборудование для машиностроения, нефтехимии, коммунального теплоснабжения, транспортной отрасли и сельскохозяйственных фирм.

Калтанский завод котельно вспомогательного оборудования и трубопроводов начал свою трудовую деятельность в 1960 году. Он выпускает уникальные по номенклатуре котельные изделия для крупных энергетических объектов на востоке страны.

Специалисты завода первые в Минэнерго организовали выпуск вспомогательного котлового оборудования среднего давления для нужд генерирующих предприятий страны.

Читайте также: