Что такое котельное оборудование
Котлы и котельные установки
Главная » Статьи » Котлы и котельные установки
Промышленные котлы и котельные установки
Котлы и котельные установки служат для превращения химической энергии горения топлива в тепловую. Тепловая энергия сгорающего топлива передается теплоносителю (воде, пару, незамерзающим жидкостям), который по магистральным трубопроводам подается потребителю для различных целей. Это отопление помещений любого типа и объема, снабжение горячей водой для бытовых и производственных нужд, обеспечение паром технологических процессов в различных отраслях промышленности.
Виды котельных установок
В зависимости от назначения котельные установки подразделяются на:
Основное и вспомогательное котельное оборудование
Котлы и котельные установки представляют собой единый комплекс, обеспечивающий решение задач получения и передачи теплоносителя потребителю.
Котельное оборудование бывает основным и вспомогательным.
Основное котельное оборудование состоит из:
К вспомогательному котельному оборудованию относятся:
Конструкция котла и назначение основного оборудования
Каркас котла представляет собой несущую металлическую конструкцию с обмуровкой, теплоизоляцией из листов ПТЭ и обшивкой стальными листами.
Арматура котла служит для регулирования расходов транспортируемых веществ. Она подразделяется на запорную (вентили, задвижки, краны), регулирующую (вентили и клапаны), предохранительную (пружинные, грузовые и обратные клапаны), контрольную (для определения наличия и уровня вещества в трубопроводе) и специальную.
Гарнитура котла служит для контроля и обслуживания топки и газоходов котла: лазы, гляделки, затворы, заслонки, клапаны и обдувочные аппараты.
Водяной экономайзер обогревается продуктами сгорания котла и служит для подогрева или испарения поступающей в котел воды.
Пароперегреватель повышает температуру пара выше температуры насыщения
Назначение дополнительного оборудования
Котлы и котельные установки также комплектуются дополнительным оборудованием.
Тягодутьевые устройства (вентиляторы, воздуховоды, газоводы, дымососы и дымовая труба служат для ввода воздуха в топку котла и удаления газовых продуктов сгорания.
Для подачи воды в котел и затем в тепловую сеть служит питательное и подпиточное котельное оборудование: насосы, трубопроводы, баки. Для подогрева и химводоподготовки поступающей воды, а также для очистки ее от примесей служит водоподготовительное оборудование.
Система топливоподачи зависит от вида котельной. Котлы и котельное оборудование на твердом топливе включают механизированные устройства для подачи топлива: погрузчики, подъемники, транспортеры, дробилки, щепо- и металлоуловители. Для удаления продуктов сгорания в твердотопливных котельных используются механические, гидравлические, пневматические и комбинированные методы.
При сжигании газового и жидкого топлива применяют газовые горелки, мазутные форсунки и комбинированные газомазутные горелки.
Контрольно-измерительные приборы и автоматы обеспечивают бесперебойную и согласованную работу всех систем котла и котельной установки.
Котельные установки. Виды, устройство котельных.
1. Общие сведения и понятия о котельных установках
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 теплоту 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 использования их теплоты котельные делятся на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.
Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные бывают на промышленных предприятиях и обеспечивают теплотой системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные решают те же задачи, 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.
2. Классификация котельных установок
Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду получаемого теплоносителя их делят 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 бывают 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 теплотой одного или нескольких зданий.
Групповые котельные установки обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Их оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами 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.
Рис. 1. Пример территории котельной и некоторого ее оборудования
Рис. 2. Примеры компоновки некоторых котельных и их оборудования
Рис. 3. Примеры компоновки некоторых котельных и их оборудования
Рис. 4. Принципиальные схемы паровой и водогрейной котельных
Отдельные элементы принципиальной схемы котельной установки принято условно показать в виде прямоугольников, кружков и т.п. и соединять их между собой линиями (сплошными, пунктирными), обозначающими трубопровод, паропроводы и т. п. В принципиальных схемах паровых и водогрейных котельных установок имеются существенные различия. Паровая котельная установка (рис. 4, а) из двух паровых котлов 1, оборудованных индивидуальными водяными 4 и воздушными 5 экономайзерами, включает групповой золоуловитель 11, к которому дымовые газы подходят по сборному борову 12. Для отсоса дымовых газов на участке между золоуловителем 11 и дымовой трубой 9 установлены дымососы 7 с электродвигателями 8. Для работы котельной без дымососов установлены шиберы (заслонки) 10.
Пар от котлов по отдельным паропроводам 19 поступает в общий паропровод 18 и по нему к потребителю 17. Отдав теплоту, пар конденсируется и по конденсатопроводу 16 возвращается в котельную в сборный конденсационный бак 14. Через трубопровод 15 в конденсационный бак подается добавочная вода из водопровода или химводоочистки (для компенсации объема, не вернувшегося от потребителей).
В случае, когда часть конденсата теряется у потребителя, из конденсационного бака смесь конденсата и добавочной воды подается насосами 13 по питательному трубопроводу 2 сначала в экономайзер 4, а затем в котел 1. Воздух, необходимый для горения, засасывается центробежными дутьевыми вентиляторами 6 частично из помещения котельной, частично снаружи и по воздуховодам 3 подается сначала к воздухоподогревателям 5, а затем к топкам котлов.
Водогрейная котельная установка (рис. 4, б) состоит из двух водогрейных котлов 1, одного группового водяного экономайзера 5, обслуживающего оба котла. Дымовые газы по выходе из экономайзера по общему сборному борову 3 поступают непосредственно в дымовую трубу 4. Вода, нагретая в котлах, поступает в общий трубопровод 8, откуда подается к потребителю 7. Отдав теплоту, охлажденная вода по обратному трубопроводу 2 направляется сначала в экономайзер 5, а затем опять в котлы. Вода по замкнутому контуру (котел, потребитель, экономайзер, котел) перемещается циркуляционными насосами 6.
При сжигании топлива выделяющаяся теплота нагревает воду до кипения в трубных экранах 2, установленных на внутренней поверхности топки 3, и обеспечивает ее превращение в водяной пар.
Рис 6. Схема котельного агрегата
Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 11, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 17 удаляются через дымовую трубу 19 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.
Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 16 в водяной экономайзер 5, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла 12. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана 12. Затем пар поступает в пароперегреватель 11, где за счет теплоты дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.
Из пароперегревателя 11 пар поступает в главный паропровод 13 и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.
Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.
Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 18 в воздухоподогреватель 6, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.
Рис. 7. Технологическая схема производственно-отопительной котельной
Для правильного монтажа всех элементов котельной используют монтажную схему, пример которой показан на рис. 9.
Рис. 9. Пример монтажной схемы автономной газовой котельной
Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.
Для обеспечения нормальной эксплуатации котельные с водогрейными котлами оборудуют необходимой арматурой, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации.
Устройство котлов меньшей мощности показано ниже в пункте 4 данной темы. Чтобы лучше понять устройство и принципы действия котлов разной мощности, желательно сравнить устройство этих менее мощных котлов с устройством описанных выше котлов большей мощности, и найти в них основные элементы, выполняющие такие же функции, а также понять основные причины различий в конструкциях.
3. Классификация котельных агрегатов
Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Но по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:
— котлы с естественной циркуляцией;
— котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).
Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.
Рис. 10. Паровой котел серии КЕ, работающий на твердом топливе
Рис. 11. Верхний и нижний барабаны и трубы парового котла
Рис. 12. Паровой котел с верхним и нижним барабанами в котельной
В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.
В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар.
В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.
Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.
Рис. 13. Устройство парового котла
Рис. 14. Примеры размещения котлов и другого оборудования в котельной
По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть разделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.
По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.
Примеры размещения в котельных котлов разной мощности и назначения, а также другого оборудования, показаны на рис. 14- 16.
Рис. 15. Примеры размещения котлов и другого оборудования в котельной
Рис. 16. Примеры размещения бытовых котлов и другого оборудования
Котельное оборудование
Промышленное котельное оборудование
Котельное оборудование применяется для нагрева теплоносителя, с помощью которого осуществляется передача тепла. Промышленное котельное оборудование применяются для различных технологических процессов, теплоснабжения, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектов промышленного и сельскохозяйственного строительства, предприятий общественного питания, технологических потребителей теплоты в банях, прачечных, на строительных площадках.
Применение котельного оборудования в промышленности
Котельные установки малой и средней мощности широко применяются для различных технологических процессов, теплоснабжения, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектов промышленного и сельскохозяйственного строительства, предприятий общественного питания, технологических потребителей теплоты в банях, прачечных, на строительных площадках. В сельском хозяйстве пар, вырабатываемый паровыми котлами, используется на животноводческих фермах для запаривания кормов, а также для отопления теплиц и сушки зерна. В связи с освоением малообжитых и труднодоступных районов Севера и Востока значимость котельных установок различных мощностей возрастает.
Котельное оборудование. Виды
Все котлы, независимо от того, на каком топливе они работают, делятся на
Котлы, являющиеся одним из самых важных видов котельного оборудования, разбиваются на группы в зависимости от используемого топлива:
Котельная установка состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования.
Котельное оборудование. Перечень
Водоподготовительное оборудование котельной служит для подогрева и умягчения питательной воды и состоит из аппаратов и приспособлений, обеспечивающих очистку от механических примесей и растворенных в ней накипеобразующих солей, а также для удаления из неё газов.
Топливоподготовительное оборудование котельной, работающей на пылевидном топливе, предназначено для измельчения топлива до пылевидного состояния; в его состав входят дробилки, сушилки, мельницы, питатели, вентиляторы, грейферы, транспортеры и пылегазопроводы.
Оборудование золошлакоудаления котельной предназначено для удаления золы и шлака и состоит из гидравлических систем и механических приспособлений: транспортеров, вагонеток, бункеров и др.
Золоулавливающее котельное оборудование, циклоны, золоуловители предназначены для очистки дымовых газов от золовых частиц.
Топливный склад предназначен для хранения топлива; его оборудуют механизмами для разгрузки и подачи топлива в котельную или в топливоподготовительное оборудование.
К устройствам теплового контроля и автоматического управления относятся контрольно-измерительные приборы и автоматы, обеспечивающие бесперебойную и согласованную работу отдельных устройств котельной установки для выработки необходимого количества пара заданных параметром (температуры, давления).
Котельное оборудование
Промышленное котельное оборудование
Котельные установки малой и средней мощности широко применяются для различных технологических процессов, теплоснабжения, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектов промышленного и сельскохозяйственного строительства, предприятий общественного питания, технологических потребителей теплоты в банях, прачечных, на строительных площадках. В сельском хозяйстве пар, вырабатываемый котлами, используется на животноводческих фермах для запаривания кормов, а также для отопления теплиц и сушки зерна. В связи с освоением малообжитых и труднодоступных районов Севера и Востока значимость котельных установок различных мощностей возрастает.
Виды промышленных котлов
Все котлы, независимо от того, на каком топливе они работают, делятся на
Котлы, являющиеся одним из самых важных видов котельного оборудования, разбиваются на группы в зависимости от используемого топлива:
Виды котельного оборудования
Котельная установка состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования.
Основное оборудование для котельной
Вспомогательное оборудование котельной установки
Водоподготовительное оборудование промышленной котельной служит для подогрева и умягчения питательной воды и состоит из аппаратов и приспособлений, обеспечивающих очистку от механических примесей и растворенных в ней накипеобразующих солей, а также для удаления из неё газов.
Топливоподготовительное оборудование котельной, работающей на пылевидном топливе, предназначено для измельчения топлива до пылевидного состояния; в его состав входят дробилки, сушилки, мельницы, питатели, вентиляторы, грейферы, транспортеры и пылегазопроводы.
Оборудование золошлакоудаления котельной предназначено для удаления золы и шлака и состоит из гидравлических систем и механических приспособлений: транспортеров, вагонеток, бункеров и др.
Золоулавливающее котельное оборудование, циклоны, золоуловители предназначены для очистки дымовых газов от золовых частиц.
Топливный склад предназначен для хранения топлива; его оборудуют механизмами для разгрузки и подачи топлива в котельную или в топливоподготовительное оборудование.
К устройствам теплового контроля и автоматического управления относятся контрольно-измерительные приборы и автоматы, обеспечивающие бесперебойную и согласованную работу отдельных устройств котельной установки для выработки необходимого количества пара заданных параметром (температуры, давления).
Основное и вспомогательное оборудование котельной.
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:
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:
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:
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:
Она может быть частичной, регулирующей только некоторые этапы производства и комплексной, когда обслуживание оборудования осуществляется без персонала.
Основные задачи автоматизации:
Различают система автоматики:
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.