Общие сведения. Котельная установка состоит из котла и вспомогательного оборудования

Многие предприятия в настоящее время озабочены проблемой энергосбережения на производстве. Описанная в этой статье технология укажет, как повысить КПД паровой котельной с внедрением высокоэффективного энергосберегающего мероприятия.

Как уже не раз отмечалось экспертами нашей компании, надстройка производственных и отопительных паровых котельных энергосберегающими турбинами является высокоперспективной энергосберегающей технологией, которая позволяет перейти на режим работы с выработкой электрической и тепловой энергии.

Пример использования

Известно, что большое количеством котлов, эксплуатирующихся на котельных, часть энергетического потенциала не используют. Если на Вашем предприятии установлен котел производства БИКЗ или другой, Viessman, Wartsila, Ferroli и т.п. (главное, чтобы котел был паровой), который, к примеру, работает с параметрами свежего пара на выходе 13 атм. и расходом 10 т/час, а для технологии требуется давление пара 4 атм., то устанавливается редукционная установка (РУ), которая снижает давление с 13 атм. до 4 атм. При этом бесполезно теряется потенциальная энергия пара. Если вместо РУ установить энергосберегающую турбину, то будет получен источник электроэнергии мощностью около 250 кВт. Стоимость такой электроэнергии в 3-7 раза меньше, чем у энергосистемы.

Возможен также вариант надстройки котельной паротурбинной установкой в том случае, когда после РУ только часть энергии пара расходуется на технологию, а часть – на отопление потребителей, или вся энергия пара используется на отопление и ГВС. Пар при этом не меняет свое качество и может использоваться в пищевых, химических и иных технологиях.

Что делать если летом пар не нужен?

У профессиональных энергетиков сразу же возникает вопрос: «Куда девать пар после турбины, когда нет нужды в отоплении?».

ООО «Ютрон-паровые турбины» (группа компаний Турбопар) предлагает свое решение этой проблемы и представляет на рынке уникальную разработку – энергосберегающую паровую турбину.

Энергосберегающая турбина Р-0,25-1,3/0,2.

Режимы работы энергосберегающей турбины

Схема подключения ТГУ (взамен РУ) в существующей паровой котельной промышленного предприятия с возможностью непрерывной выработки электроэнергии при уменьшении или отсутствии тепловой нагрузки.

Рассмотрим основные режимы работы турбогенераторной установки (ТГУ) в котельной на примере схемы, представленной на рисунке.

Зимой, когда потребителей необходимо обеспечивать тепловой нагрузкой на отопление и ГВС, ничего нового выдумывать и изобретать не приходится, поэтому турбоустановка работает по обычной схеме. Пар после турбины 7 поступает в сетевой подогреватель 10, где вода нагревается и затем отпускается потребителям. Сконденсировавшийся пар насосом 11 подается в деаэратор 12 и далее направляется обратно в котел.

Летом на некоторых промышленных предприятиях может полностью отсутствовать тепловая нагрузка. В этом случае пар после турбины направляется в пароводяной теплообменник 16, выступающий в роли конденсатора. Отработанный конденсат при помощи конденсатного насоса также отправляется в деаэратор, а после него в котел. Избыточная тепловая энергия пара в теплообменнике передается циркуляционной (охлаждающей) воде, которая с помощью циркуляционного насоса 15 подается в градирню 17.

Самым сложным оказался переходный, осенне-весенний период, когда потребителей необходимо обеспечивать тепловой нагрузкой на отопление и ГВС, но в меньшем объеме, чем зимой. Как и в первом режиме, пар после турбины поступает в сетевой подогреватель 10, в котором производится нагрев воды. Часть горячей (сетевой) воды, проходящей через трехходовой регулирующий клапан 18, отбирается на водоводяной теплообменник 14 с целью утилизации избыточной теплоты сетевой воды в градирне 17. Остальная вода, как и в зимний период с помощью сетевого насоса направляется к потребителю.

В том случае, если на промышленном предприятии потребность в ГВС сохраняется круглогодично, возможна работа ТГУ в переходном режиме (снижена тепловая нагрузка) не только весной и осенью, но и летом. Следовательно, общая схема, удовлетворяющая требованиям всех режимов работы, может быть упрощена – исключен пароводяной теплообменник 16, ранее предназначенный для работы в летнем режиме без тепловой нагрузки.

Необходимость предложенных схем обусловлена тем, что в настоящее время на промышленных предприятиях существует потребность в снижении затрат на энергоресурсы, в частности за счет замещения максимального количества электроэнергии, получаемой из энергосистемы, более дешевой электроэнергией, вырабатываемой собственными энергоисточниками. Преимущество рассматриваемых схем состоит в том, что даже при снижении или отключении тепловой нагрузки, остается возможность непрерывной выработки электроэнергии для нужд предприятия.

Срок окупаемости

В таблице представлен ориентировочный расчет срока окупаемости капиталовложений на примере установки паровой турбины Р-0,25-1,3/0,2 противодавленческого типа мощностью 250 кВт. Энергосберегающая турбина выполнена одноцилиндровой, однопоточной, одноступенчатой. Турбины данной конструкции могут работать как на насыщенном паре, так и на перегретом.

Из таблицы видно, что благодаря низкой себестоимости вырабатываемой ТГУ электроэнергии срок окупаемости составляет 2,5 года. При работе по обычной схеме (без системы удаления избыточного тепла), во время отсутствия тепловой нагрузки или при ее значительном уменьшении придется останавливать паровую турбину, что в свою очередь приведет к снижению годовой выработки электроэнергии, а значит и к увеличению срока окупаемости. Например, если турбина будет работать в отопительный период (с октября по апрель) время работы в году составит около 5 тыс. ч., а срок окупаемости увеличится практически вдвое – до 4,7 лет.

Немаловажным преимуществом внедрения предприятиями собственных источников электроэнергии малой мощности заключается еще и в том, что они не требуют крупных инвестиций, отличаются малым сроком строительства, позволяют обеспечивать собственные нужды предприятия в электроэнергии без дополнительных затрат на организацию выхода в энергосистему (отсутствуют излишки вырабатываемой электроэнергии), дают возможность исключить затраты на подключение дополнительной электрической мощности от энергосистемы.

Энергосберегающая турбина, может быть установлена и во вновь вводимых котельных предприятий лесной, бумажной, пищевой, текстильной, химической, фармацевтической, строительной и других отраслей промышленности, а так же для обеспечения электроэнергией небольших поселков и коттеджных застроек и в ЖКХ.

Щапов Д. Г. , ГК «Турбопар»

Недвижимость Турции - не только дом на курорте Турции, но и выгодный объект инвестиций. Вас ждут как виллы Кемера, так и элитная недвижимость Стамбула.

В последнее время все большее внимание уделяется применению в энергетике газовых турбин малой и средней мощности. Одно из направлений их использования - это переоборудование котельных в мини-ТЭЦ.

В рамках федеральной целевой программы по энергосбережению создание мини-ТЭЦ рассматривается кк эффективное решение проблем электро- и теплоснабжения в масштабе небольших регионов, городов, поселков, промышленных предприятий и т.п.

Совместная работа газотурбинных установок с водогрейными и паровыми котлами в котельных позволяет обеспечить надежное электроснабжение собственных нужд, что в свою очередь повышает надежность теплоснабжения потребителей, а так же снизить удельные расходы топлива на единицу получаемой тепловой и электрической энергии.

При широкомасштабной реконструкции котельных с размещением в них газотурбинных установок (ГТУ) их суммарная установленная электрическая мощность только в котельных единичной теплопроизводительностью более 50 ГКал/ч в европейской части России (включая Урал) к 2010 г. может достичь 10 - 15 млн кВт .

Первая ГТУ-ТЭЦ в России, построенная в 1978 г. в г. Якутск, эксплуатируется и в настоящее время. На ней установлены 6 газотурбинных агрегатов производства НПО «Турбоатом». Тепло выхлопных газов утилизируется в газовых подогревателях сетевой воды (ГПСВ). Суммарная электрическая мощность станции составляет 230 МВт, а максимальная тепловая нагрузка, отпускаемая потребителям, превышает 300 Гкал/ч .

Схемные решения установки ГТУ

Модернизация котельной может производиться двумя способами:

1. установка отдельных модулей ГТУ с газовыми подогревателями сетевой воды;

2. надстройка действующих водогрейных или паровых котлов газотурбинными установками.

В первом случае тепловая мощность котельной увеличивается, что целесообразно только при возрастании требуемой тепловой нагрузки. При постоянной работе ГТУ существующая часть котельной должна быть переведена в пиковый режим работы.

Во втором случае необходимо согласование характеристик ГТУ и котлов (расход выхлопных газов ГТУ, расход дымовых газов через котлы, производительность дымососов), при этом котлы реконструируются в котлы-утилизаторы (КУ).

Для котельных характерны три схемы включения ГТУ. Первая (рис. 1а) - это установка газовой турбины таким образом, чтобы выхлопные газы в полном объеме направлялись в горелки котла. При этом для сжигания топлива в котле достаточно воздуха оставшегося в выхлопных газах. При нехватке окислителя возможно дополнительное подключение дутьевого вентилятора. Вторая схема (рис. 1б) используется когда расход выхлопных газов через ГТУ превышает допустимый расход газа через котел. В этом случае выхлопные газы из турбины направляются в ГПСВ и после него разделяются на две части, одна из которых направляется в горелки котла, а другая - выбрасываться в дымовую трубу. Третья схема (рис. 1в) отличается от второй только тем, что выхлопные газы разделяются на две части сразу же после турбины и только потом направляются в ГПСВ и котел, стоящие в схеме параллельно.

В том случае, когда не требуется увеличение тепловой мощности котельной следует использовать первую схему включения ГТУ, не требующую дополнительных капитальных вложений на сооружение ГПСВ.

Особенности мини-ТЭЦ

Мини-ТЭЦ на основе газотурбогенераторов имеют следующие свойства:

Отсутствует непосредственная связь с котлом;

Необходимо применение утилизационного контура;

Высокий уровень шума;

Требуется дополнительное помещение.

Возникают так же проблемы с продажей электрической энергии в электросеть, и с лимитами потребления природного газа, т.к. внедрение ТГУ при сохранении тепловой нагрузки требует дополнительного топлива.

Экономическая эффективность применения ГТУ

Если сравнивать стоимость электроэнергии вырабатываемой на ГТУ (без учета утилизационного теплового контура), то она на 30% и более превышает стоимость электроэнергии, получаемой из централизованного источника .

Газовые турбины имеют небольшой КПД (0,22-0,37%), поэтому они должны использоваться только с утилизационными контурами.

Окупаемость модернизации котельной зависит от количества отпускаемой электроэнергии, от тарифов на электроэнергию, капитальных затрат, затрат на эксплуатацию и от числа часов с работы на больших тепловых нагрузках.

Наибольшая эффективность использования ГТУ обеспечивается при длительной работе с максимальной электрической нагрузкой.

Из результатов проведенных расчетов следует, что выработка электрической энергии по отношению к тепловой составляет: 250-500 кВт/Гкал в режиме минимальной тепловой нагрузки ГТУ и 100-200 кВт/Гкал - при максимальной..

Выводы

1. При реконструкции действующих котельных необходимо использовать схемы, предусматривающие установку за ГТУ котлов-утилизаторов (водогрейных или паровых).

2. Следует учитывать, что дополнительное производство электрической энергии требует увеличение лимитов на поставку природного газа.

3. Наибольшая экономическая эффективность использования ГТУ обеспечивается при длительной работе при максимальной электрической нагрузке.

Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог» .

Минск. Карповцов А.А., исполнительный директор по турбоустановкам Государственного Предприятия «Белэнергосбережение»

ГП «Белэнергосбережение» является основной организацией в Республике Беларусь по проектированию, монтажу и наладке котельных турбогенераторов малой мощности. Пока турбины устанавливаются в промышленных котельных, но уже существуют проекты установки их в котельных жилищно-коммунального хозяйства. В среднем, если турбогенератор работает более 5000 часов в год, то он окупается за 3 года.

Для каждой конкретной котельной делается предварительное экономическое обоснование целесообразности установки турбины. Отработаны методики расчета мощности турбины, проектирования и обоснования инвестиций. Имеются типовые архитектурно-строительные проекты.

Турбины, в основном, устанавливаются в котельных с котлами ДКВР и ДЕ и работают в схеме котельной вместо РОУ, на перепаде давлений пара от котла до промышленного отбора, либо теплообменника. Типовые габариты паровых турбогенераторов, выпускаемых в Калуге: 4X2X2,5 м, на общей раме. Монтаж

сводится к подключению пара и электроэнергии.

В предприятии «Белэнергосбережение» прорабатываются также проекты установки газовых турбин предвключенных перед печами обжига или устройствами сушки в различных технологических процессах. Газ сжигается в камере сгорания, в газовой турбине вырабатывает электрическую энергию, а выхлопные газы с температурой 400-670 ОС используются в технологическом процессе.

Также прорабатывается возможность установки парогазотурбинных установок, имеющих идеальный термодинамический цикл.

г. Жодино Минской области, ОАО «Свитанак»

Сколубович В.И. - главный энергетик

В трикотажном производстве используется пар давлением 5 кгс/см 2 . Ранее пар поступал от ТЭЦ по паропроводу длиной более 2 км с большими потерями тепла.

Технико-экономический расчет показал выгодность строительства отдельной заводской котельной. Строительство было включено в программу Комитета по энергосбе-

режению республики и в котельной была запроектирована установка паровой турбины с электрогенератором Калужского турбинного завода.

Котельная с двумя котлами ДЕ 25 и одним ДЕ 10 построены в 1998-99 гг. Турбогенератор смонтирован в октябре-декабре 1999 г. 75% от его стоимости оплатило государство через ГП «Белэнергосбережение».

Турбины работают на перепаде давлений пара с 11 кгс/см 2 после котлов до 5 кгс/см 2 . Электрическая мощность 600 кВт. Реальная выработка 200-400 кВт в зависимости от расхода пара на технологию. Максимальный расход пара на турбину при мощности 600 кВт - 28 т/ч, реальный расход не превышает 23 т/ч. Конденсат пара после красильных аппаратов с температурой 120 ОС направляется на отопительный и горячеводный бойлеры, охлаждается до 40 ОС и в дальнейшем не используется из-за частичного загрязнения.

Общая мощность потребления электроэнергии предприятием 3,5 МВт, что определило схему использования вырабатываемой электроэнергии только на собственные нужды.

Опыт работы.

Турбогенератор эксплуатируется более 7 месяцев, серьезных проблем не возникало. Эксплуатация осуществляется персоналом котельной и сводится к контролю температуры и давления масла, контролю вибрации и отсутствию течей.

Турбина полностью автоматизирована, включая пуск и останов.

Трудности в первые два месяца работы были из-за переменного расхода пара на технологию. При уменьшении расхода пара ниже 8 т/ч через 20 секунд срабатывает защита турбины и перекрывает пар -далее по цепочке: из-за повышения давления срабатывает автоматика котлов и они отключаются. Сейчас при снижении расхода пара по согласованию с технологами либо подключается дополнительная нагруз-

ка, на 15-20 мин., чтоб удержать турбину, либо пар направляется на редукционное устройство, а турбина отключается.

Специально использовать турбину только на выработку электроэнергии в конкретной схеме оказалось экономически нецелесообразно.

Чтоб заинтересовать эксплуатационный персонал, на предприятии создали собственный фонд энергосбережения, из которого осуществляется доплата работникам.

г. Калуга

Федоров В.А. - генеральный директор Научно-Производственного внедренческого предприятия «Турбокон», доктор технических наук

В случае с превращением котельных в мини-ТЭЦ на производство 1 кВт/часа электроэнергии расходуется примерно 150 гр. условного топлива, вместо 344 в среднем по РАО ЕЭС России. Причем энергия от сгорания этого топлива в котельных часто просто теряется в дросселирующих устройствах. Это направление известно давно, но не было отечественных турбин малой мощности от 250 кВт до 3 МВт. И предприятие «Турбокон» с 1993 г. занялось разработкой и изготовлением таких турбин совместно с Калужским турбинным заводом.

Установка турбин параллельно дросселирующим устройствам позволяет получить электроэнергию, которая, примерно, в 8 раз дешевле покупной. Причем капитальные

вложения тоже ниже в 5 раз, т.к. основное оборудование уже есть. Сейчас выпущено уже более 40 турбогенераторов, они работают в России, Белоруссии, Казахстане и Дании.

Конкретные проекты.

Путеремонтный завод в Калуге: котельная, кроме производства, отапливает большой городской район. Здесь сделан демонстрационный центр, который поддержали Минэнерго, Министерство науки и администрация Калужской области.

В этом году на основе частного капитала запущены три турбины в Кирове на бумажной фабрике: 4 МВт и две - по 500 кВт. С одного

котла БКЗ с паропроизводитель-ностью 40 т/ч при срабатывании давления пара от 39 до 4 кгс/см 2 удается снять 4 МВт.

В Новосибирске начинается довольно крупная программа. Сейчас идет монтаж турбины 6 МВт в котельной завода искусственного волокна, которая в основном отапливает поселок Искитим.

Очень большая программа по Белоруссии, с серьезной государственной поддержкой.

В Данию поставлена турбина 0,6 МВт для работы в отопительной котельной, также на перепаде давлений пара.

Обслуживание.

Текущее обслуживание сводится

к осмотру 1 раз в смену, профилактические работы проводятся 1 раз в год в летнее время, либо собственным персоналом, либо нашим персоналом по договору сервисного обслуживания. Уровень качества очень высокий и, даже по сравнению с котельным оборудованием, турбины требуют гораздо меньшего ухода. Срок эксплуатации машины - 40 лет, т.е. через 20 лет можно провести какую-то ревизию ротора.

Сравнение вариантов газовых и паровых турбин.

После газовой турбины через котел-утилизатор идет примерно в 5 раз больше газа, чем при простом сжигании газа в паровом котле. Это определяет то, что общий КПД цикла с газовой турбиной всегда на 2-3% ниже, чем КПД цикла с паровой турбиной. Но газовая турбина вырабатывает больше электроэнергии.

Если учесть всю экономию от выработки в котельной электроэнергии посредством паровой турбины, то себестоимость выработки тепла снижается в среднем на 14%.

Работа на общую сеть.

Раньше были проблемы по подключению генераторов к центральной энергосистеме. Но сейчас Министерство энергетики обязало все энергосистемы подключать эти мини-ТЭЦ к общей энергосистеме и принимать электроэнергию.

Правила присоединения малых электростанций, с использованием энергосберегающих технологий, применяемых в качестве основных или резервных источников питания для электроприемников потребителей, вступили в силу в марте 2000 года, разработаны они были на основании существующих «Правил эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Главгосэнергонадзором Минтопэнерго России в 1992 году. Правилами допускаются к эксплуатации малые электростанции, на которых полностью смонтированы, проверены и испытаны в необходимом объеме оборудование, устройства защиты и автоматики, контрольно-измерительные приборы и сигнализация, провода и кабели, средства защиты, в том числе счетчики передаваемой активной и реактивной энергии.

До ввода в эксплуатацию малой электростанции, работа которой возможна параллельно с сетью теплоснабжающей организации, потребителем должна быть разработана и согласована с энергоснабжающей организацией инструкция, определяющая режим работы малой электростанции и порядок взаимоотношений между сторонами при ее использовании.

Стоимость электроэнергии, покупаемой региональной системой от независимых производителей, осуществляющей мероприятия по энергосбережению, утверждается региональной энергетической комиссией. Штрафные санкции со стороны региональной энергосистемы, к имеющим малые электростанции, не применяются при превышении заявленной мощности на величину, не превышающую номинальную мощность малой электростанции.

Очень важно отметить, что турбогенераторы работают не только в рамках энергосберегающей технологии, но и могут обеспечить автономную работу котельной при авариях в центральной энергосистеме, и предотвратить «замораживание» крупных жилых массивов.

Новые разработки.

КПД выработки электроэнергии на паровых турбогенераторах составляет 95 %, т.к. турбины работают не в конденсационном цикле. Это возможно осуществить только в паровых котельных, но мы пошли дальше и разработали установки, которые будут работать на горячей

воде. Сейчас изготавливаются опытные образцы. Машины будут мощностью 100-150 кВт, они также позволят обеспечить энергосбережение и автономную работу водогрейных котельных при отключениях в энергосистеме.

Это чисто реактивные турбины с испарением воды при движении по соплам проточной части и конденсацией в конденсаторе, охлаждаемом сетевой водой. Т.е. на входе в турбину вода и на выходе тоже вода, только с более низкой температурой. Это авторская разработка коллектива «Турбокона», не имеющая мировых аналогов.

Финансирование проектов.

Хотя на выходе вторая редакция целевой федеральной программы «Энергосбережение России» и в ней технологии преобразования котельных в мини-ТЭЦ присутствуют во всех разделах, государственное финансирование по этой целевой программе очень не значительно.

В Белоруссии наоборот, значительная часть идет из бюджета, причем присутствует «и кнут, и пряник», т.е. дается очень льготный инвестиционный кредит, а если предприятия не внедряют энергосберегающие технологии, то на них сваливаются штрафы.

Учитывая недостаточные средства у предприятий, «Турбокон», кроме традиционных договоров купли-продажи, начал заключать договора лизинга.

По лизингу в России поставлено уже 9 машин со сроком оплаты от 5 до 20 лет с выплатами из части получаемой экономии.

Мощности завода позволяют выпускать турбогенераторы суммарной мощностью 800 МВт/год.

Стоимость 1 кВт установленной мощности «под ключ» от 200 до 400 долл. в зависимости от мощности турбины.

Срок окупаемости проектов 1-4 года, также в зависимости от мощности.

http://www.vanna-doma.ru/ уголки душевые цена купить душевые уголки.

Котельный агрегат (котельная установка) – комплекс устройств, предназначенных для получения пара или горячей воды повышенного давления за счет теплоты, выделяющейся при сжигании топлива.

Котельные установки могут быть либо основным элементом тепловой электрической станции, либо выполнять самостоятельные функции. Например, отопительные котельные установки служат для обеспечения отопления и горячего водоснабжения, промышленные - для технологического тепло- и пароснабжения и т. д. В зависимости от назначения котельная установка состоит из парового или водогрейного котла и соответствующего вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу.

Котельные агрегаты, использующие (утилизирующие) теплоту уходящих газов различных технологических процессов вместо теплоты горения топлива называются котлами-утилизаторами .

Теперь подробнее о составе котельной установки.

Для нормального функционирования котла требуется обеспечить подачу, подготовку и сжигание топлива, подготовку воды, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др. Вспомогательное оборудование, предназначенное для этих целей, включает:

ñ дутьевые вентиляторы и дымососы - для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания;

ñ бункера, питатели сырого топлива и пыли, углеразмольные мельницы - для обеспечения непрерывного транспорта и приготовления пылевидного топлива требуемого качества;

ñ золоулавливающее и золошлакоудаляющее оборудование - комплекс устройств для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака;

ñ устройства для профилактической очистки наружной поверхности труб котла от загрязнений;

ñ контрольно-измерительную аппаратуру;

ñ водоподготовительные установки - комплекс устройств для обеспечения обработки исходной (природной) воды до заданного качества.

Для удобства рассмотрения схемы котельной установки целесообразно представить ее в виде отдельных трактов соответствующего назначения: топливного, воздушного, газового, пароводяного и золошлакоудаляющего.

Технологическая схема котельной установки представлена на следующем слайде.

Топливо с угольного склада после дробления подается конвейером в бункер сырого угля 1, из которого направляется в систему пылеприготовления, имеющую углеразмольную мельницу 2. Пылевидное топливо с помощью вентилятора 3 транспортируется по трубам в воздушном потоке к горелкам 4 топки котла 5. К горелкам также подводится вторичный воздух дутьевым вентилятором 13 (через воздухоподогреватель 10). Вода для питания котла подается в его барабан 7 питательным насосом 12 из бака питательной воды 11, имеющего деаэрационное устройство. Перед подачей воды в барабан она подогревается в водяном экономайзере 9. Испарение воды происходит в трубной системе 6. Сухой насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель 8, затем - к потребителю. Уходящие из котла газы очищаются от золы в золоулавливающем устройстве 15 и дымососом 16 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 17.

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева - теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (вода, пароводяная смесь, пар или воздух). Поступающая в котельную установку питательная вода недогрета до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, а полученный пар перегревается до заданной температуры.

По происходящим процессам преобразования рабочего тела различают нагревательные , испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева. Теплота от продуктов сгорания может передаваться излучением (радиацией) или конвекцией. В соответствии с этим различают поверхности нагрева:

ñ радиационные - получающие в основном теплоту от продуктов сгорания за счет их излучения;

ñ конвективные - с преимущественным получением теплоты конвекцией;

ñ радиационно-конвективные - получающие теплоту излучением и конвекцией примерно в равных количествах.

В качестве нагревательных поверхностей нагрева применяют экономайзеры - обогреваемые продуктами сгорания устройства, предназначенные для подогрева (или для подогрева и частичного парообразования) воды, поступившей в паровой котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего или кипящего типа. Экономайзеры располагают в зоне относительно невысоких температур в конвективной опускной шахте; они являются конвективными поверхностями нагрева.

Испарительные поверхности преимущественно располагают в топке, где развиваются наиболее высокие температуры, или в газоходе сразу за топочной камерой.

Это, как правило, радиационные или радиационно-конвективные (полурадиационные) поверхности нагрева - топочные экраны, фестоны, котельные пучки. Топочные экраны (или просто экраны) парового котла - это поверхности нагрева, состоящие из труб, расположенных в одной плоскости у стен топочной камеры и способствующих ограждению последних от воздействия высоких температур. Экраны могут устанавливать и внутри топки, подвергая двухстороннему облучению. В этом случае они называются двухсветными.

В прямоточных котлах докритического давления испарительные топочные экраны располагают в нижней части топки. Поэтому их называют нижней радиационной частью (НРЧ).

Котлоагрегаты можно подразделить на два основных класса: паровые и водогрейные.

Паровые, в свою очередь, по характеру движения воды, пароводяной смеси и пара подразделяются на:

барабанные с естественной циркуляцией;

барабанные с многократной принудительной циркуляцией;

прямоточные.

В барабанных котлах с естественной циркуляцией вследствие разности плотностей пароводяной смеси в подъемных трубах и жидкости в водоопускных трубах будет происходить движение пароводяной смеси вверх, а воды - вниз.

В зависимости от характеристики соответствующего тракта и его оборудования вводится соответствующая классификация паровых котлов.

По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы для газообразного, жидкого и твердого топлива.

По особенностям газовоздушного тракта различают котлы с естественной тягой, с уравновешенной тягой и с наддувом.

Паровые котлы, в которых движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе, называются котлами с естественной тягой .

Если сопротивление газового тракта (так же как и воздушного) преодолевается работой дутьевых вентиляторов, то котлы работают с наддувом .

Котлы, в которых давление в топке и начале горизонтального газохода (перед поверхностью нагрева) поддерживается близким к атмосферному совместной работой дутьевых вентиляторов и дымососов, называют котлами с уравновешенной тягой . В этих котлах воздушный тракт находится под давлением и его сопротивление преодолевается с помощью дутьевого вентилятора, а газовый тракт находится под разрежением (сопротивление этого тракта преодолевается дымососом). Работа газового тракта под разрежением позволяет уменьшить выбросы из газоходов в котельное помещение высокотемпературных газов и золы.

В настоящее время стремятся все котлы, в том числе и с уравновешенной тягой, изготовлять в газоплотном исполнении.

По виду водопарового (пароводяного) тракта различают барабанные и прямоточные котлы. Во всех типах котлов по экономайзеру и пароперегревателю вода и пар проходят однократно. Различие определяется принципом работы испарительных поверхностей нагрева. В барабанных котлах пароводяная смесь в замкнутом контуре, включающем барабан, коллекторы и испарительные поверхности нагрева, проходит многократно, причем в котлах с принудительной циркуляцией перед входом воды в трубы испарительных поверхностей ставят дополнительный насос.

По фазовому состоянию выводимого из котла (топки) шлака различают котлы с твердым и жидким шлакоудалением . В котлах с твердым шлакоудалением (ТШУ) шлак из топки удаляется в твердом состоянии, а в котлах с жидким шлакоудалением (ЖМУ) шлак удаляется в расплавленном состоянии.

Паровые котлы характеризуются основными параметрами: номинальной паропроизводительностью, давлением, температурой пара (основного и промежуточного перегрева) и питательной воды.

Под номинальной паропроизводительностью понимают наибольшую нагрузку (т/ч или кг/с), которую стационарный котел должен обеспечивать в длительной эксплуатации при сжигании основного топлива (или при подводе номинального количества теплоты) при номинальных значениях температуры пара и питательной воды (с учетом допускаемых отклонений).

Номинальными давлением и температурой пара считают те, которые должны быть обеспечены непосредственно перед паропроводом к потребителю пара при номинальной производительности котла (для температуры - дополнительно при номинальном давлении и температуре питательной воды).

Номинальной температурой промежуточного перегрева пара называют температуру пара непосредственно за промежуточным пароперегревателем котла при номинальных значениях давления пара, температуры питательной воды, паропроизводительности, а также номинальных значениях остальных параметров пара промежуточного перегрева с учетом допускаемых отклонений. Номинальная температура питательной воды - это температура, которую необходимо обеспечить перед входом воды в экономайзер или в другой относящийся к котлу подогреватель питательной воды (при их отсутствии - перед входом в барабан котла) при номинальной паропроизводительности.

По параметрам рабочего тела различают котлы низкого (менее 1 МПа), среднего (1 -10 МПа), высокого (10- 22,5 МПа) и сверхкритического давления (более 22,5 МПа). Наиболее характерные особенности котла и основные параметры вводятся в его обозначение. В принятых по ГОСТ 3619-82 обозначениях указывается тип котла, паропроизводительность (т/ч) и давление (МПа), температура перегрева и промежуточного перегрева пара, вид сжигаемого топлива и системы шлакоудаления для твердого топлива и некоторые другие особенности.

Буквенные обозначения типа котла и вида сжигаемого топлива: Е - с естественной циркуляцией, Пр - с принудительной циркуляцией, П - прямоточный, Пп - прямоточный с промежуточным перегревом; Еп - барабанный с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом; Г - газообразное топливо, М -мазут, Б - бурые угли, К-каменные угли, Т, Ж - соответственно с твердым и жидким шлакоудалением.

Например, котел барабанный с естественной циркуляцией производительностью 210 т/ч с давлением 13,8 МПа и температурой перегрева пара 565° С на каменном угле с твердым шлакоудалением обозначают: Е-210-13,8-565 КТ.

Еще подробней об особенностях и принципе работы барабанных и прямоточных котлов.

Барабанные котлы

Барабанные котлы нашли широкое применение на тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях. Наличие барабана, в котором зафиксирована граница раздела между паром и водой, является отличительной чертой этих котлов. Питательная вода после экономайзера (если его нет, то прямо после насоса / из питательного трубопровода) подается в барабан, где смешивается с котловой водой (водой, заполняющей барабан). Верхняя часть объема барабана заполнена паром и называется паровым объемом (пространством) барабана, нижняя, заполненная водой, называется водяным объемом, а поверхность раздела между ними - зеркалом испарения.

Смесь котловой и питательной воды по опускным необогреваемым трубам из барабана поступает в нижние распределительные коллектора, питающие испарительные поверхности (как правило, это топочные экраны). Вода, поднимаясь по трубам этих поверхностей, воспринимает теплоту от продуктов сгорания топлива (топочных газов), нагревается до температуры насыщения, а затем частично испаряется. Из обогреваемых труб полученная пароводяная смесь поступает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Уровень воды (зеркало испарения) делит барабан на водный и паровой объемы. Из последнего пар по трубам, расположенным в верхней части барабана, направляется в пароперегреватель. Вода же, смешиваясь в водяном объеме с питательной водой, поступающей из экономайзера, вновь направляется в опускные трубы.

Прямоточные котлы

В прямоточных котлах отсутствует барабан. Питательная вода в них, как и в барабанных котлах, последовательно проходит экономайзер, испарительные и пароперегревательные поверхности. Движение рабочей среды по поверхностям нагрева однократное. Осуществляется оно за счет напора, создаваемого питательным насосом. Вода, поступающая в испарительную поверхность, на выходе из нее полностью превращается в пар. Это позволяет отказаться от тяжелого и громоздкого барабана.

Теперь поговорим о водогрейных котлах и их особенностях.

Подогрев воды на ТЭЦ для нужд отопления (теплоснабжения потребителей) производят в сетевых подогревателях паром из теплофикационных (регенеративных) отборов турбины. В то же время для покрытия пиковых тепловых нагрузок в отопительный период широко используются водогрейные и пароводогрейные котлы. Среди них наиболее широкое распространение получили газомазутные котлы типов КВГМ и ПТВМ.

Котлы типа КВГМ тепловой мощности 4; 6,5; 10; 20 и 30 Гкал/ч (4,8-35 МВт) имеют горизонтально расположенную топку и поверхности нагрева с прямоточным принудительным движением воды.

При увеличении тепловой мощности наиболее распространенными стали П-образные и башенные компоновки котлов, причем наряду с применением жидкого и газового топлива появились водогрейные котлы со слоевым сжиганием твердого топлива (типа КВ-ТС). Котлы типа ПТВМ теплопроизводительностью 30-180 Гкал/ч (35-210 МВт) выполняют с П-образной или башенной компоновкой. Газомазутные водогрейные котлы ПТВМ-ЗОМ предназначены для подогрева воды от 70 до 150° С, имеют П-образную компоновку.

В зависимости от температуры поступающей сетевой воды и ее расхода котел без переделки может работать по четырехходовой (в зимний период) или двухходовой (в летний период) схеме циркуляции воды. При четырехходовой схеме вода подается в один из нижних коллекторов фронтового экрана и проходит последовательно фронтовой экран, часть пакетов конвективной поверхности, боковые экраны (в два подпотока), оставшуюся часть пакетов конвективной поверхности и задний экран. Отвод горячей воды производят из нижнего коллектора заднего экрана.

Теперь рассмотрим принцип действия и устройство паровой турбины на примере турбины К-210-12,7 ПО ЛМЗ.

Типичная паровая турбина (К-210-12,7 ПО ЛМЗ) показана на рисунке (см. предыдущий слайд). Для того чтобы увидеть внутреннее устройство турбины, при ее изображении «вырезана» передняя верхняя четверть. Точно также показана лишь задняя часть кожуха 2. Турбина состоит из трех цилиндров (ЦВД, ЦСД и ЦНД), нижние половины корпусов которых обозначены соответственно 39, 24 и 18. Каждый из цилиндров состоит из статора, главным элементом которого являются неподвижный корпус, и вращающегося ротора. Отдельные роторы цилиндров (ротор ЦВД 47, ротор ЦСД 5 и ротор ЦНД 11) жестко соединяются муфтами 31 и 21. К полумуфте 12 присоединяется полумуфта ротора электрогенератора (не показан), а к нему - ротор возбудителя. Цепочка из собранных отдельных роторов цилиндров, генератора и возбудителя называется валопроводом . Его длина при большом числе цилиндров (а самое большое их число в современных турбинах - 5) может достигать 80 м.

Валопровод вращается во вкладышах 42, 29, 23, 20 и т.д. опорных подшипников скольжения на тонкой масляной пленке и не касается металлической части вкладышей подшипников. Как правило, каждый из роторов размещают на двух опорных подшипниках. Иногда между роторами ЦВД и ЦСД устанавливают только один общий для них опорный подшипник (см. позицию 29 на рис.). Расширяющийся в турбине пар заставляет вращаться каждый из роторов, возникающие на них мощности складываются и достигают на полумуфте 12 максимального значения.

К каждому из роторов приложено осевое усилие. Они суммируются, и их результирующая осевая сила передается с гребня 30 на упорные сегменты, установленные в корпусе упорного подшипника.

Каждый из роторов помещают в корпус цилиндра (см., например, поз. 24). При больших давлениях (а в современных турбинах оно может дос­тигать 30 МПа) корпус цилиндра (обычно ЦВД) выполняют двухстенным (из внутреннего 35 и внешнего 46 корпусов). Это уменьшает разность давлений на каждый из корпусов, позволяет сделать его стенки более тонкими, облегчает затяжку фланцевых соединений и позволяет турбине при необходимости быстро изменять свою мощность.

Все корпуса в обязательном порядке имеют горизонтальные разъемы 13, необходимые для установки роторов внутри цилиндров при монтаже, а также для легкого доступа внутрь цилиндров при ревизиях и ремонтах. При монтаже турбины все плоскости разъемов нижних половин корпусов устанавливают специальным образом (для простоты можно считать, что все плоскости разъема совмещают в одной горизонтальной плоскости). При последующем монтаже ось валопровода помещают в эту плоскость разъема, что обеспечивает центровку - ось валопровода будет точно совпадать с осью кольцевых расточек корпусов. Этим будут исключены задевания ротора о статор, которые могут привести к тяжелой аварии.

Пар внутри турбины имеет высокую температуру, а ротор вращается во вкладышах на масляной пленке, температура масла которой как по соображениям пожаробезопасности, так и необходимости иметь определенные смазочные свойства, не должна превышать 100 °С (а температура подаваемого и отводимого масла должна быть еще ниже). Поэтому вкладыши подшипников выносят из корпусов цилиндров и размещают их в специальных строениях - опорах (см. поз. 45, 28, 7 на рис.). Таким образом, вращающиеся концы каждого из роторов соответствующего цилиндра необходимо вывести из невращающегося статора, причем так, чтобы с одной стороны исключить какие-либо (даже малейшие) задевания ротора о статор, а с другой - не допустить значительную утечку пара из цилиндра в зазор между ротором и статором, так как это снижает мощность и экономичность турбины. Поэтому каждый из цилиндров снабжают концевыми уплотнениями (см. поз. 40, 32, 19) специальной конструкции.

Турбина устанавливается в главном корпусе ТЭС на верхней фундаментной плите 36. В плите выполняются прямоугольные окна по числу цилиндров, в которых размещаются нижние части корпусов цилиндров, а также осуществляется вывод трубопроводов, питающих регенеративные подогреватели, паропроводы свежего и вторично перегретого пара, переходный патрубок к конденсатору.

После изготовления турбина проходит контрольную сборку и опробование на заводе-изготовителе. После этого ее разбирают на более-менее крупные блоки, доводят до хорошего товарного вида, консервируют, упаковывают в деревянные ящики и отправляют для монтажа на ТЭС.

При работе турбины пар из котла по одному или нескольким паропроводам (это зависит от мощности турбины) поступает сначала к главной паровой задвижке, затем к стопорному (одному или нескольким) и, наконец, к регулирующим клапанам (чаще всего - 4). От регулирующих клапанов (на рис. не показаны) пар по перепускным трубам 1 (на рис. их четыре: две из них присоединены к крышке 46 внешнего корпуса ЦВД, а две других подводят пар в нижние половины корпуса) подается в паровпускную камеру 33 внутреннего корпуса ЦВД. Из этой полости пар попадает в проточную часть турбины и, расширяясь, движется к выходной камере ЦВД 38. В этой камере в нижней половине корпуса ЦВД имеются два выходных патрубка 37. К ним приварены паропроводы, направляющие пар в котел для промежуточного перегрева.

Вторично перегретый пар по трубопроводам поступает через стопорный клапан (не показан на рис.) к регулирующим клапанам 4, а из них - в паровпускную полость ЦСД 26. Далее пар расширяется в проточной части ЦСД и поступает в его выходной патрубок 22, а из него - в две перепускные трубы 6, которые подают пар в паровпускную камеру ЦНД 9. В отличие от однопоточных ЦВД и ЦСД, ЦНД почти всегда выполняют двухпоточными: попав в камеру 9, пар расходится на два одинаковых потока и, пройдя их, поступает в выходные патрубки ЦНД 14. Из них пар направляется вниз в конденсатор. Перед передней опорой 41 располагается блок регулирования и управления турбиной 44. Его механизм управления 43 позволяет пускать, нагружать, разгружать и останавливать турбину.

Транспортные паровые турбины чаще всего используются для привода гребных винтов крупных судов.

Стационарные паровые турбины - это турбины, сохраняющие при эксплуатации неизменным свое местоположение.

В свою очередь стационарные паровые турбины можно классифицировать по ряду признаков.

Похожая информация.

Введение

Общие сведения и понятие о котельных установках

1 Классификация котельных установок

Виды отопительных котлов для теплоснабжения зданий

1 Газовые котлы

2 Электрические котлы

3 Твердотопливные котлы

Типы котлов для теплоснабжения зданий

1 Газотрубные котлы

2 Водотрубные котлы

Заключение

Список литературы

Введение

Проживая в умеренных широтах, где основная часть года холодная, необходимо обеспечить теплоснабжение зданий: жилых домов, офисов и других помещений. Теплоснабжение обеспечивает комфортное проживание, если это квартира или дом, продуктивную работу, если это офис или склад.

Сначала разберёмся, что же понимают под термином «Теплоснабжение». Теплоснабжение - это снабжение систем отопления здания горячей водой либо паром. Привычным источником теплоснабжения являются ТЭЦ и котельные. Существует два вида теплоснабжения зданий: централизованное и местное. При централизованном - снабжаются отдельные районы (промышленные или жилые). Для эффективной работы централизованной сети теплоснабжения, её строят, разделяя на уровни, работа каждого элемента заключается в выполнении одной задачи. С каждым уровнем задача элемента уменьшается. Местное теплоснабжение - снабжение теплом одного или несколько домов. Централизованные сети теплоснабжения имеют ряд преимуществ: снижение расходов топлива и сокращение затрат, использование низкосортного топлива, улучшение санитарного состояния жилых районов. Система централизованного теплоснабжения включает в себя источник тепловой энергии (ТЭЦ), тепловой сети и теплопотребляющих установок. ТЭЦ комбинированно вырабатывает тепло и энергию. Источниками местного теплоснабжения являются печи, котлы, водонагреватели.

Моей целью является ознакомиться с общими сведениями и понятием о котельных установках, какие котлы применяют для теплоснабжения зданий.

1. Общие сведения и понятия о котельных установках

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котел - теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные предназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона. Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора. Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной. Котельные средней и большой мощности - 3,5 МВт и выше - отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Объемно-планировочные решения этих котельных должны удовлетворять требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий.

1.1 Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплом одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплом группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

2. Виды отопительных котлов

.1 Газовые котлы

Если к участку подведен магистральный газ, то, в подавляющем большинстве случаев, оптимальным является отопление дома с использованием газового котла, так как более дешевого топлива не найдешь. Существует множество производителей и моделей газовых котлов. Для того чтобы было проще разобраться в этом разнообразии, разделим все газовые котлы на две группы: напольные котлы и настенные. Настенные и напольные котлы имеют разную конструкцию и комплектацию.

Напольный котел - вещь традиционная, консервативная и не претерпевшая серьезных изменений за многие десятилетия. Теплообменник напольных котлов обычно изготавливают из чугуна или стали. Существуют разные мнения о том, какой материал лучше. С одной стороны чугун меньше подвержен коррозии, чугунный теплообменник изготавливают обычно более толстым, что может положительно сказаться на сроке его службы. В то же время у чугунного теплообменника есть и недостатки. Он более хрупкий, а, следовательно, есть риск образование микротрещин при транспортировке и погрузке-выгрузке. Кроме того, в процессе эксплуатации чугунных котлов при использовании жесткой воды, в следствии конструктивных особенностей чугунных теплообменников, и свойств самого чугуна, со временем происходит их разрушение в результате локальных перегревов. Если говорить о стальных котлах, то они легче, не очень боятся ударов при транспортировке. В тоже время, при неправильной эксплуатации, стальной теплообменник может корродировать. Но, создать нормальные условия эксплуатации стального котла не очень сложно. Важно, чтобы температура в котле не падала ниже температуры "точки росы". Хороший проектировщик всегда сможет создать систему, при которой срок службы котла будет максимален. В свою очередь, все напольные газовые котлы можно разделить на две основные группы: с атмосферными и с наддувными (иногда их называют сменными, вентиляторными, навесными) горелками. Первые - проще, дешевле и при этом работают тише. Котлы с наддувными горелками имеют больший КПД и стоят заметно дороже (с учетом стоимости горелки). Котлы для работы с наддувными горелками имеют возможность установки горелок работающих или на газе, или на жидком топливе. Мощность напольных газовых котлов с атмосферной горелкой, в большинстве случаев, колеблется от 10 до 80 кВт (но есть фирмы производящие и более мощные котлы этого типа), в то время как модели со сменными надувными

горелками могут достигать мощности в несколько тысяч кВт. В наших условиях очень важен еще один параметр газового котла - зависимость его автоматики от электроэнергии. Ведь в нашей стране нередки случаи возникновения проблем с электричеством - где-то оно подается с перебоями, а в отдельных местах отсутствует совсем. Большинство современных газовых котлов с атмосферными горелками работают независимо от наличия электропитания. Что касается импортных котлов, то понятно, что подобные проблемы в западных странах отсутствуют, и часто возникает вопрос, а существуют ли хорошие импортные газовые котлы, работающие автономно от электроэнергии? Да существуют. Такая автономность может быть достигнута двумя способами. Первый - максимально упростить систему управления котлом и за счет практически полного отсутствия автоматики добиться независимости от электричества (это относится и к отечественным котлам). В таком случае котел может поддерживать только заданную температуру теплоносителя, и не будет ориентироваться на температуру воздуха в вашем помещении. Второй способ, более прогрессивный - с использованием теплогенератора, который из тепла вырабатывает электричество необходимое для работы автоматики котла. Эти котлы можно использовать с выносными комнатными термостатами, которые будут управлять котлом, и поддерживать заданную вами температуру в помещении.

Газовые котлы могут быть одноступенчатыми (работают только на одном уровне мощности) и двухступенчатыми (2 уровня мощности), а также с модуляцией (плавным регулированием) мощности, так как полная мощность котла требуется примерно 15-20% отопительного сезона, а 80-85% времени она является излишней, то понятно, что экономичнее использовать котел с двумя уровнями мощности или модуляцией мощности. Основными плюсами двухступенчатого котла являются: увеличение срока эксплуатации котла, за счет снижение частоты включений/выключений горелки, работа на 1-ой ступени с пониженной мощностью и снижение количества включений/выключений горелки позволяет экономить газ, а, следовательно, и деньги.

Настенные котлы появились относительно недавно, но даже за этот относительно небольшой временной промежуток завоевали массу сторонников во всем мире. Одно из наиболее точных и емких определений этих устройств - "мини котельная". Этот термин появился не случайно, ведь в небольшом корпусе находится не только горелка, теплообменник и устройство управления, но и, в большинстве моделей, один или два циркуляционных насоса, расширительный бак, система, обеспечивающая безопасную работу котла, манометр, термометр, и многие другие элементы, без которых не обходится работа нормальной котельной. При том, что в настенных котлах воплотились в жизнь самые передовые технические разработки в области отопления стоимость "настенников" часто в 1,5-2 раза ниже, чем у их напольных собратьев. Другое существенное преимущество - простота монтажа. Нередко покупатели считают, что удобство монтажа это достоинство, которое должно волновать только монтажников. Это не совсем так, ведь сумма, которую придется заплатить реальному потребителю за установку настенного котла или за монтаж котельной, где отдельно устанавливаются котел, бойлер, насосы, расширительный бак и многое другое, отличается очень существенно. Компактность и возможность вписать настенный котел практически в любой интерьер - еще один плюс этого класса котлов.

При том, что в настенных котлах воплотились в жизнь самые передовые технические разработки в области отопления стоимость "настенников" часто в 1,5-2 раза ниже, чем у их напольных собратьев. Другое существенное преимущество - простота монтажа. Нередко покупатели считают, что удобство монтажа это достоинство, которое должно волновать только монтажников. Это не совсем так, ведь сумма, которую придется заплатить реальному потребителю за установку настенного котла или за монтаж котельной, где отдельно устанавливаются котел, бойлер, насосы, расширительный бак и многое другое, отличается очень существенно. Компактность и возможность вписать настенный котел практически в любой интерьер - еще один плюс этого класса котлов.

По способу удаления отходящих газов все газовые котлы можно разделить на модели с естественной тягой (удаление отходящих газов происходит за счет тяги, создаваемой в дымоходе) и с принудительной тягой (с помощью встроенного в котел вентилятора). Большинство фирм, производящих настенные газовые котлы, выпускают модели, как с естественной тягой, так и с принудительной. Котлы с естественной тягой многим хорошо знакомы и дымоход над крышей никого не удивляет. Котлы же с принудительной тягой появились совсем недавно и имеют массу преимуществ при монтаже и эксплуатации. Как уже упоминалось выше, удаление отходящих газов из этих котлов происходит с помощью встроенного в них вентилятора. Такие модели идеальны для помещений без традиционного дымохода, так как продукты сгорания в этом случае выводятся через специальный коаксиальный дымоход, для которого достаточно сделать только отверстие в стене. Коаксиальный дымоход еще часто называют "труба в трубе". По внутренней трубе такого дымохода продукты сгорания выводятся на улицу с помощью вентилятора, а по внешней поступает воздух. Кроме того, эти котлы не сжигают кислород из помещения, не требуют дополнительного притока холодного воздуха в здание с улицы для поддержания процесса горения, позволяют снизить капиталовложения при установке, т.к. не нужно изготавливать дорогостоящий традиционный дымоход, вместо которого с успехом используется короткий и недорогой коаксиальный. Котлы с принудительной тягой используются и в случае, когда есть традиционный дымоход, но забор воздуха для горения из помещения нежелателен.

По типу розжига, настенные газовые котлы могут быть с электрическим или с пьезорозжигом. Котлы с электророзжигом экономичнее, так как отсутствует запальник с постоянно горящим пламенем. Благодаря отсутствию постоянно горящего фитилька, использование котлов с электророзжигом позволяет существенно снизить расход газа, что наиболее актуально при использовании сжиженного газа. Экономия сжиженного газа при этом может достигать 100 кг в год. Есть и еще один плюс котлов с электророзжигом - при временном прекращении электропитания котел автоматически включится при возобновлении подачи электроэнергии, а модель с пьезорозжигом придется включать вручную.

По виду горелки, настенные котлы могут быть разделены на два типа: с обычной и с модуляционной горелкой. Модуляционная горелка обеспечивает наиболее экономичный режим работы, так как котел автоматически регулирует свою мощность в зависимости от потребности в тепле. Кроме того, модуляционная горелка обеспечивает и максимальный комфорт в режиме ГВС, позволяя поддерживать температуру горячей воды на постоянном, заданном уровне.

Большинство настенных котлов оснащено устройствами, обеспечивающими их безопасную эксплуатацию. Так датчик наличия пламени при пропадании пламени отключает подачу газа, блокировочный термостат при аварийном повышении температуры котловой воды отключает котел, специальное устройство отключает котел при пропадании электропитания, другое устройство блокирует котел при отключении газа. Присутствует и устройство отключения котла при снижении объема теплоносителя ниже нормы и датчик контроля тяги.

2.2 Электрические котлы

Есть несколько основных причин ограничивающих распространение электрокотлов: далеко не на всех участках есть возможность выделить требуемую для отопления дома электрическую мощность (например, для дома площадью в 200 кв. м требуется примерно 20 кВт), очень высокая стоимость электроэнергии, перебои с электроснабжением. Достоинств у электрических котлов, действительно, много. Среди них: относительно невысокая цена, простота монтажа, легкие и компактные, их можно вешать на стену, как следствие - экономия места, безопасность (нет открытого пламени), простота в эксплуатации, электрический котел не требует отдельного помещения (котельной), электрокотел не требует монтажа дымохода, электрический котел не нуждается в особом уходе, бесшумны, электрокотел экологичен, нет вредных выбросов и посторонних запахов. Кроме того, в случаях, когда возможны перебои с подачей электроэнергии, электрокотел нередко используется в паре с резервным твердотопливным. Этот же вариант применяется и для экономии электроэнергии (сначала дом протапливается с помощью дешевого твердого топлива, а потом в автоматическом режиме температура поддерживается с помощью электрокотла).

Стоит отметить, что при установке в больших городах с жесткими экологическими нормами и проблемами согласования, электрокотлы также часто выигрывают у всех остальных типов котлов (включая газовые). Коротко об устройстве и комплектации электрических котлов. Электрический котел - достаточно простое устройство. Основными его элементами являются теплообменник, состоящий из бака с укрепленными в нем электронагревателями (ТЭНами), и блока управления и регулирования. Электрические котлы некоторых фирм поставляются уже укомплектованными циркуляционным насосом, программатором, расширительным баком, предохранительным клапаном и фильтром. Важно отметить, что электрокотлы небольшой мощности бывают в двух разных исполнениях - однофазные (220 В) и трехфазные (380 В).

Котлы мощностью более 12 кВт обычно производятся только трехфазными. Подавляющее большинство электрических котлов мощностью более 6 кВт выпускается многоступенчатыми, что позволяет рационально использовать электроэнергию и не включать котел на полную мощность в переходные периоды - весной и осенью. При применении электрокотлов наиболее актуально рациональное использование энергоносителя.

2.3 Твердотопливные котлы

Топливом для твердотопливных котлов могут быть дрова (дерево), бурый или каменный уголь, кокс торфяные брикеты. Существуют как "всеядные" модели, которые могут работать на всех вышеуказанных видах топлива, так и работающие на некоторых из них, но имеющие при этом больший КПД. Одним из основных достоинств большинства твердотопливных котлов является то, что с их помощью можно создать полностью автономную систему отопления. Поэтому чаще такие котлы используются в районах, где есть проблемы с подачей магистрального газа и электричества. Существуют еще два довода, говорящие в пользу твердотопливных котлов - доступность и невысокая стоимость топлива. Недостаток большей части представителей котлов этого класса тоже очевиден - они не могут работать в полностью автоматическом режиме и требуют регулярной загрузки топлива.

Стоит заметить, что существуют твердотопливные котлы, сочетающие в себе основное достоинство моделей, существующих уже много лет - независимость от электроэнергии и способные при этом автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя (воды или антифриза). Автоматическое поддержание температуры осуществляется следующим образом. На котле установлен датчик, отслеживающий температуру теплоносителя. Этот датчик механически соединен с заслонкой. В случае, если температура теплоносителя становится выше заданной вами, то заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется. Когда температура понижается, то заслонка приоткрывается. Таким образом, данное устройство не требует подключения к электрической сети. Как уже говорилось выше, большинство традиционных твердотопливных котлов способно работать на буром и каменном угле, дровах, коксе, брикетах.

Защита от перегрева обеспечивается наличием контура охлаждающей воды. Эта система может контролироваться вручную, т.е. при увеличении температуры теплоносителя необходимо открыть вентиль на патрубке отвода охлаждающей жидкости (вентиль на подводящем патрубке постоянно открыт). Кроме того, эта система может также управляться автоматически. Для этого на отводящем патрубке устанавливается клапан понижения температуры, который будет автоматически открываться при достижении теплоносителем максимальной температуры. Кроме того, какое топливо применить для отопления своего дома, очень важно правильно выбрать требуемую мощность котла. Обычно мощность выражается в кВт. Ориентировочно 1 кВт мощности требуется для отопления 10 кв. м хорошо утепленного помещения с высотой потолков до 3 м. Надо иметь в виду, что эта формула очень приблизительна.

Окончательный расчет мощности стоит доверять только профессионалам, которые кроме площади (объема) учтут еще множество факторов, среди которых, материал и толщина стен, тип, размер, количество и расположение окон и т.д.

Котлы с пиролизным сжиганием древесины имеют больший КПД (до 85 %) и позволяют автоматические регулировать мощность.

К недостаткам пиролизных котлов, в первую очередь, можно отнести более высокую, по сравнению с традиционными твердотопливными котлами, цену. Кстати, существуют котлы, работающие не только на дереве, но и котлы на соломе. При выборе и установке твердотопливного котла очень важно соблюсти все требования к дымоходу (его высоте и внутреннему сечению).

3. Типы котлов для теплоснабжения зданий

газовый котел теплоснабжение

Существуют два основных типа паровых котлов: газотрубные и водотрубные. Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В водотрубных котлах по трубам протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. Газотрубные котлы опираются на боковые стенки топки, тогда как водотрубные обычно крепятся к каркасу котла или здания.

3.1 Газотрубные котлы

В современной теплоэнергетике применение газотрубных котлов ограничивается тепловой мощностью около 360 кВт и рабочим давлением около 1 МПа.

Дело в том, что при проектировании сосуда высокого давления, каким является котел, толщина стенки определяется заданными значениями диаметра, рабочего давления и температуры.

При превышении же указанных предельных параметров требуемая толщина стенки оказывается неприемлемо большой. Кроме того, необходимо учитывать требования безопасности, так как взрыв крупного парового котла, сопровождающийся мгновенным выбросом больших объемов пара, может привести к катастрофе.

При современном уровне техники и существующих требованиях к безопасности газотрубные котлы можно считать устаревшими, хотя пока еще находятся в эксплуатации многие тысячи таких котлов тепловой мощностью до 700 кВт, обслуживающих промышленные предприятия и жилые здания.

3.2 Водотрубные котлы

Водотрубный котел был разработан в связи с непрерывно растущими требованиями повышения паропроизводительности и давления пара. Дело в том, что, когда пар и вода повышенного давления находятся в трубе не очень большого диаметра, требования к толщине стенки оказываются умеренными и легко выполнимыми. Водотрубные паровые котлы по конструкции значительно сложнее газотрубных. Однако они быстро разогреваются, практически безопасны в отношении взрыва, легко регулируются в соответствии с изменениями нагрузки, просты в транспортировке, легко перестраиваемы в проектных решениях и допускают значительную перегрузку. Недостатком водотрубного котла является то, что в его конструкции много агрегатов и узлов, соединения которых не должны допускать протечек при высоких давлениях и температурах. Кроме того, к агрегатам такого котла, работающим под давлением, затруднен доступ при ремонте.

Водотрубный котел состоит из пучков труб, присоединенных своими концами к барабану (или барабанам) умеренного диаметра, причем вся система монтируется над топочной камерой и заключается в наружный кожух. Направляющие перегородки заставляют топочные газы несколько раз проходить через трубные пучки, благодаря чему обеспечивается более полная теплоотдача. Барабаны (разной конструкции) служат резервуарами воды и пара; их диаметр выбирается минимальным во избежание трудностей, характерных для газотрубных котлов. Водотрубные котлы бывают следующих типов: горизонтальные с продольным или поперечным барабаном, вертикальные с одним или несколькими паровыми барабанами, радиационные, вертикальные с вертикальным или поперечным барабаном и комбинации перечисленных вариантов, в некоторых случаях с принудительной циркуляцией.

Заключение

Итак, в заключение можно сказать, что котлы являются важным элементом в теплоснабжении здания. При выборе колов необходимо учитывать технические, технико-экономические, механические и прочие показатели для лучшего вида теплоснабжения здания. Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые и водогрейные.

В моей работе рассмотрены газовые, электрические, твердотопливные виды котлов, а также типы колов, такие как газотрубные и водотрубные котлы.

Из вышесказанного стоит выделить плюсы и минусы различных видов котлов.

Плюсы газовых котлов таковы: экономичность, по сравнению с другими видами топлива, простота эксплуатации (эксплуатация котла полностью автоматизирована), высокая мощность (можно обогреть большую площадь), возможность установки оборудования на кухне (если мощность котла до 30кВт), компактные размеры, экологичность (в атмосферу выделятся мало вредных веществ).

Минусы газовых котлов: перед установкой необходимо получить разрешение Газгортехнадзора, опасность утечки газа, определённые требования к помещению, где установлен котел, наличие автоматики, перекрывающей доступ газа при утечке или недостатке вентиляции.

Преимущества электрических котлов: невысокая цена, простота монтажа, компактность и небольшой вес - электрокотлы можно вешать на стену и экономить полезное пространство, безопасность (нет открытого пламени), простота в эксплуатации, электрокотлы не требуют отдельного помещения (котельной), не требуют монтажа дымохода, не требуют особого ухода, бесшумны, экологичны - нет вредных выбросов и посторонних запахов.

Основными причинами, ограничивающими распространение электрических котлов, являются далеко не на всех участках, есть возможность выделить несколько десятков киловатт электроэнергии, достаточно высокая стоимость электроэнергии, перебои с электроснабжением.

Сначала выделим недостатки твердотопливных котлов: в первую очередь, твердотопливные котлы отопления используют твердое топливо, которое имеет сравнительно низкую теплоотдачу. Действительно, чтобы качественно протопить крупный дом, придется потратить очень немало топлива и времени. Кроме того, топливо будет сгорать довольно быстро - за два-четыре часа. После этого, если дом протоплен недостаточно, придется снова разжигать огонь. Причем для этого понадобится сначала очистить топку от образовавшихся углей и золы. Только после этого можно будет закладывать топливо и снова разжигать огонь. Все это делается вручную.

С другой же стороны, котлы, работающие на твердом топливе, имеют и некоторые плюсы. Например, не привередливость к топливу. Действительно, они могут эффективно работать на всех видах твердого топлива - дерево, торф, уголь и вообще, все, что может гореть. Разумеется, добыть такое топливо в большинстве регионов нашей страны можно быстро и не слишком дорого, что является серьезным аргументом в пользу твердотопливных котлов. Кроме того, эти котлы совершенно безопасны, так что их можно установить либо в подвале дома, либо просто неподалеку от него. При этом вы можете быть уверены, что из-за утечки топлива не произойдет страшного взрыва. Конечно, не придется оборудовать специальное место для хранения топлива - закапывать в землю емкости для хранения газа или дизтоплива.

В настоящее время существует два основных типа паровых котлов, а именно: газотрубные и водотрубные. К газотрубным котлам относятся те котлы, в которых высокотемпературные газы протекают внутри жаровых и дымогарных труб, тем самым, отдавая тепло воде, которая окружает трубы. Водотрубные котлы отличаются тем, что по трубам протекает нагреваемая вода, а трубы снаружи омываются газами.

Список литературы

1.Бойко Е.А., Шпиков А.А., Котельные установки и парогенераторы (конструкционные характеристики энергетических котельных агрегатов) - Красноярск, 2003.

.Брюханов О.Н. Газифицированные котельные агрегаты. Учебник. ИНФРА-М. - 2007.

.ГОСТ 23172-78. Koтлыстaциoнapные. Tеpмины и oпpеделения. - Определение котлов «для получения пара или для нагрева воды под давлением».

.Двойнишников В. А. и др. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности "Котлостроение" / В.А. Двойнишников, Л.В. Деев, М.А. Изюмов. - М.: Машиностроение, 1988.

.Левин И.М., Боткачик И.А., Дымососы и вентиляторы мощных электростанций, М. - Л., 1962.

.Максимов В.М., Котельные агрегаты большой паропроизводительности, М., 1961.

.Тихомиров К.В. Сергеенко Э. С. "Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция." Учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991ж

.Энциклопедия «КругосветУниверсальная» научно-популярная онлайн-энциклопедия.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.