2. Проектування котельні

2.1.Принципіальні теплові схеми парових котелень.

Парові котельні з котлоагрегатами низького тиску (1,4 або 2,4 МПа) призначені для одночасного відпуску пари та гарячої води, тому в їх теплові схеми входять установки водопідготовки. Парова промислово-опалювальна котельня може працювати з відпуском теплоти при закритій або відкритій системі теплопостачання. Пара використовується на технологічні потреби та на власні потреби котельні. Гаряча вода (мережна), необхідна для опалення, вентиляції, гарячого водопостачання, нагрівається у водопідігрівальній установці.

Деаерація живильної води і води для підживлення, яка полягає у видаленні з води кисню, вуглекислого та інших газів з підвищенням температури до кипіння, потрібна для зменшення корозій поверхонь нагрівання, трубопроводів котельні та теплової мережі, а також для запобігання погіршенню тепловіддачі і зниженню ефективності роботи теплообмінної апаратури.

Для опалювальної парової котельні в тепловій схемі потрібно виключити лінію подавання пари з котельні на технологічні потреби та лінію надходження конденсату від споживачів у деаератор живильної води. Для промислової парової котельні із схеми виключається водонагрівальна установка.

Водогрійні котельні, як правило, є опалювальними. Нагрівання мережної води здійснюється безпосередньо у водогрійних котлах. Водогрійні котельні без парового котла проектуються у випадках, коли паливом для водогрійних котлів служить газ або попередньо розігрітий мазут. Якщо потрібне розігрівання мазуту, навіть якщо він є резервним паливом, в котельні додатково встановлюється службовий паровий котел для потреб мазутного господарства.

Щоб уникнути корозії, температуру води на вході в котел необхідно підтримувати вище температури точки роси димових газів, не нижче за 60^оС, для чого передбачається подавання гарячої води на вхід котла (рециркуляція). Для забезпечення розрахункової температури води на вході в теплові мережі при всіх режимах роботи котельні, крім максимального зимового, частина води з поворотної лінії після мережного насоса спрямовується в подавальну магістраль системи по перепускній лінії.

Для забезпечення гарячого водопостачання у споживачів встановлюються допоміжні підігрівники, які приєднуються до теплової мережі за змішаною чи паралельною схемою.

Пароводяні котельні є промислово-опалювальними і забезпечують технологічні потреби парою, а опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання – гарячою водою.

Парова частина пароводогрійної котельні (рис. 2.1) забезпечує отримання пари в парових в котлах 1. Пара проходить через редукційну охолодну установку 2, де відбувається зниження її тиску, і надходить до паропроводу, яким подається на технологічні потреби, водопідігрівальну установку 11 і мазутне господарство. Частина пари витрачається на власні потреби котельні – деаерацію хімічно очищеної води, підігрівання сирої води у водопідігрівнику сирої води 9. Чистий конденсат водяної пари від споживачів, після водопідігрівача 11 подається в деаератор живильної води 3, а звідти повертається в котел.

Гаряча вода, необхідна для опалення, вентиляції, гарячого водопостачання , готується в водогрійному котлі. Водогрійна частина пароводяної котельні містить водогрійний котел 22, контур поворотної мережної води, насос 12, рециркуляційний насос 23 і регулятор перепуску 30.

.

Рис. 2.1. Принципіальна теплова схема пароводогрійної промислово-опалювальної котельні з відпуском теплоти при закритій системі теплопостачання

1 – паровий котел. 2 – редукційна охолодна установка, 3 – деаератор живильної води, 4 – охолодник випару деаератора, 5 – сепаратор безперервного продування котла, 6 – насос для подавання живильної води в котел, 7 – охолодник продувальної води, 8 – перший ступінь хімічного очищення води, 9 – підігрівник сирої води, 10 – насос для подавання сирої води на підготовку, 11 – водопідігрівальна установка, 12 – насос для подавання поворотної мережної води на підігрівання, 13 – насос подавання підживлювальної води до поворотної мережі, 14 – перепускний вентиль, 16 – другий ступінь хімічного очищення води, 17 – деаератор води для підживлення, 18 – охолодник деаерованої води, , 22 - водогрійний котел, 23 – рециркуляційний насос, 30 – регулятор перепуску, 31 – нерегульований перепуск.

Водопідігрівальна установка 11 служить для забезпечення цілорічного гарячого водопостачання, тому що паровий котел працює цілий рік, постачаючи парою технологічних споживачів і водопідігрівальну установку. Сезонне опалювальне і вентиляційне навантаження котельні в зимовий період покривається водогрійним котлом, який влітку не працює. Поворотна мережна вода насосом 12 подається у водопідігрівальну установку 11, яка складається з двох послідовно сполучених теплообмінників. У першому за ходом мережної води гріючим теплоносієм є конденсат водяної пари, яка утворюється в другому теплообміннику – пароводяному підігрівнику, теплоносієм якого є пара після редуктора. Нагріта до потрібної температури вода надходить у подавальний трубопровід теплової мережі.

Підживлювальна вода, яка компенсує втрати конденсату і витікання води з мережі, та вода для живлення парового котла готується з сирої водопровідної води. Сира вода насосом 10 подається в пароводяний теплообмінник 9 (теплоносій – свіжа пара), де підігрівається до температури 20-30^оС і спрямовується в перший ступінь хімічного очищення 8, в якому пом’якшується і позбавляється лужності. У схемі водопідготовки живильної води котла є другий ступінь хімічного очищення 16. Вода для підживлювання мережі після першого ступеня хімічного очищення 8 підігрівається в охолоднику деаерованої води 18, підігрівнику пом’якшеної води 19, охолоднику випару деаератора 4 і надходить в деаератор для підживлювальної води. Для деаерації води для підживлення встановлений атмосферний деаератор 17. Для нагрівання деаерованої води в ньому використовується технологічна пара після редукційної охолодної установки 2. Деаерована вода охолоджується до температури 70 ^оС в теплообміннику 18. Деаерована вода використовується для гарячого водо-постачання влітку, при вимкнутій водопідігрівальній установці 11. Вода для підживлення з деаератора 17 перекачувальним насосом 20 подається в бак 21, звідки насосом для підживлювання мережі 13 спрямовується в поворотну лінію теплової мережі.

У парових котельнях застосовують деаератори, які працюють при тиску, близькому до атмосферного (0,12 МПа) і температурі 104 ^оС. В деаератор 3 подається пара після редуктора 2 з тиском 0,7 МПа. Суміш газу і пари (випар) безперервно відводиться від головки деаератора в охолодник 4, де пара конденсується, а гази відводяться в атмосферу. Теплота випару утилізується шляхом підігрівання хімічно очищеної води в охолоднику випару 4. Конденсат випару у великих котельнях повертається в цикл, в дрібних скидається в дренаж. Деаерована вода живильним насосом 6 спрямовується у водяний економайзер парового котла і охолодник редукційної установки.

Тепло води безперервного продування котлоагрегату після сепаратора 5 утилізується в охолоднику 7, де продувна вода віддає тепло хімічно очищеній, охолоджується до 40^оС і скидається в дренаж. Якщо загальна жорсткість мережної води не перевищує 0,05 мг-екв/л, то допускається використовувати продувну воду для підживлення теплової мережі закритої системи тепло-постачання. Пара з сепаратора 5 безперервного продування, що утворюється завдяки зниженню тиску продувальної води з 1,4 (2,4) МПа після котла до 0,17 МПа в сепараторі, подається в деаератор 3.