Интернет-энциклопедия по электрике

Сепарационные устройства. Влажный насыщенный пар, получаемый в барабане котлоагрегатов низкого и среднего давлений, может уносить с собой капли котловой воды, содержащей растворенные в ней соли. В котлоагрегатах высокого и сверхвысокого давлений загрязнение пара обуславливается еще и дополнительным уносом солей кремниевой кислоты и соединений натрия, которые растворяются в паре.
Примеси, уносимые с паром, откладываются в пароперегревателе, что крайне нежелательно, так как может привести к пережогу труб пароперегревателя. Поэтому пар перед выходом из барабана котла подвергается сепарации, в процессе которой капли котловой воды отделяются и остаются в барабане. Сепарация пара осуществляется в специальных сепарирующих устройствах, в котором создаются условия для естественного или механического разделения воды и пара.
Естественная сепарация происходит вследствие большой разности плотностей воды и пара. Механический инерционный принцип сепарации основан на различии инерционных свойств водяных капель и пара при резком увеличении скорости и одновременном изменении направления или закручивания потока влажного пара.
На рис 14.4 показаны принципиальные схемы сепарирующих устройств.
Тягодутьевые устройства. Для нормальной работы котельного агрегата необходимы непрерывная подача воздуха для горения топлива и непрерывное удаление продуктов сгорания.

В современных котельных установках широко распространена схема с разрежением по газоходам. К недостаткам этой схемы следует отнести наличие присосов воздуха в газоотходы через неплотности в ограждениях и работу дымососов на запыленных газах. Достоинство такой схемы – отсутствие выбивания и утечек дымовых газов в помещение котельной, так как воздух в топку нагнетает вентилятор, а дымовые газы удаляет дымосос. В последнее время в мощных энергетических котельных установках широко применяется схема с наддувом. Топка и весь газовый тракт находятся под давлением 3-5 кПа. Давление создается мощными вентиляторами; дымосос отсутствует. Основной недостаток этой схемы – трудности, связанные с обеспечением надлежащей герметичности топки и газоходов котельного агрегата.
Для получения тяги необходимо увеличивать высоту трубы или температуру уходящих газов. Однако при использовании любого из этих способов необходимо иметь в виду, что высота трубы ограничена ее стоимостью и прочностью, а температура газов – оптимальным значением КПД котельной установки. Поэтому большинство современных котельных установок оборудуют искусственной тягой, для создания которой применяют дымосос, преодолевающий сопротивление газового тракта. В этом случае высоту трубы выбирают в соответствии с санитарно-техническими требованиями.
Напор воздуха, создаваемый вентилятором, также следует определять на основании аэродинамического расчета воздушного тракта (воздуховодов, воздухоподогревателя, горелочного устройства и т.д.) Максимальный напор вентилятора должен быть на 10% больше (b 2 = 1,1) потерь напора в воздушном тракте котельного агрегата.
Основы водоподготовки. Одной из основных задач безопасной эксплуатации котельных установок является организация рационального водного режима, при котором не образуется накипь на стенках испарительных поверхностей нагрева, отсутствует их коррозия и обеспечивается высокое качество вырабатываемого пара. Пар, вырабатываемый в котельной установке, возвращается от потребителя в конденсированном состоянии; при этом количество возвращаемого конденсата обычно бывает меньше, чем количество выработанного пара.
Потери конденсата и воды при продувке восполняются за счет добавки воды из какого-либо источника. Эта вода должна быть соответствующим образом подготовлена до поступления в котельный агрегат. Вода, прошедшая предварительную подготовку, называется добавочной, смесь возвращаемого конденсата и добавочной воды – питательной, а вода, которая циркулирует в контуре котла, котловой.
От качества питательной воды зависит нормальная работа котельных агрегатов. Физико-химические свойства воды характеризуют следующие показатели: прозрачность, содержание взвешенных веществ, сухой остаток, солесодержание, окисляемость, жесткость, щелочность, концентрация растворенных газов (СО 2 и О 2).
Прозрачность характеризуется наличием взвешенных механических и коллоидных примесей, а содержание взвешенных веществ определяет степень загрязнения воды твердыми нерастворимыми примесями.
Топливоподача. Для нормальной и бесперебойной работы котельных установок требуется, чтобы топливо к ним подавалось непрерывно. Процесс подачи топлива складывается из двух основных этапов: 1) подача топлива от места его добычи на склады, расположенные вблизи котельной; 2) подача топлива со складов непосредственно в котельные помещения.
Очистка дымовых газов и удаление золы и шлака. При сгорании твердого топлива образуется много золы. При слоевом процессе сжигания основная часть минеральных примесей топлива (60-70%) превращается в шлак и проваливается через колосниковые решетки в зольник. В пылеугольных топках большая часть (75-85%) золы уносится из котлоагрегатов с дымовыми газами.
В настоящее время в котельных применяют следующие типы золоуловителей: 1) инерционные механические; 2) мокрые; 3) электрофильтры; 4) комбинированные.
Инерционные (механические) золоуловители работают по принципу выделения золовых частиц из газового потока под влиянием сил инерции.
В настоящее время широко применяются золоулавители мокрого типа. На рис.14.5 показана схема мокрого золоулавителя (скруббера) с нижним тангенциальным подводом запыленного газа.

Принцип действия электрофильтров заключается в том, что запыленные газы проходят через электрическое поле, образуемое между стальным цилиндром (положительный полюс) и проволокой, проходящей по оси цилиндра (отрицательный полюс). Основная масса частиц золы получает отрицательный заряд и притягивается к стенкам цилиндра, незначительная часть частиц золы получает положительный заряд и притягивается к проволоке. При периодическом встряхивании электрофильтра электроды освобождаются от золы. Электрофильтры применяют в котельных с расходом дымовых газов более 70000 м 3 /ч, отнесенных к нормальным условиям.
Комбинированные золоуловители являются двухступенчатыми, при этом работа каждой ступени основана на различных принципах. Чаще всего комбинированный золоуловитель состоит из батарейного циклона (первая ступень) и электрофильтра (вторая ступень).
Процесс золошлакоудаления можно разделить на две основные операции: очистка шлаковых и зольных бункеров и транспортировка золы и шлака на золоотвалы или шлакобетонных изделий.

Основное и вспомогательное оборудование котельной необходимо для эффективного обогрева и обеспечения помещений горячим водоснабжением.

К нему принято относить:

Топка;
пароперегреватель;
воздухоподогреватель;
водяной экономайзер;
обмуровка и каркас с площадками и лестницами;
гарнитура и арматура.

В его состав входят:

Питательные и тягодутьевые устройства;
оборудование для топливоподачи;
оборудование для водоподготовки;
система автоматизации;
контрольно-измерительные приборы.

Помогает правильному функционированию всей системы. За счет горелочных устройств топливо в котле доставляется в топку с последующим сгоранием. Необходимый воздух сюда доставляется дутьевым вентилятором, а также может подсасываться через колосниковую решетку, если имеется естественная тяга. Подогрев воздуха воздухоподогревателем повышает эффективность и экономичность котельной. Дымовые же газы удаляются в атмосферу.

Сырая вода, перемещаясь через катионные фильтры, смягчается и направляется в деаэратор, в котором ликвидируются коррозионно-активные газы. Далее вода поступает в бак деаэрованной воды, забирается насосом и идет в паровой котел. После поверхностей нагрева вода собирается в верхнем барабане. Пар из котла направляется в паровой общекотельный коллектор, а потом идет уже потребителям. Следует особенно тщательно выбирать основное и любое вспомогательное оборудование котельной.

В процессе сжигания топлива не все объемы тепла, выделяемые в топке, эффективно применяются с целью нагрева воды или парообразования. Тепло частично теряется вместе с уходящими из котла газами, механическим и химическим недожогом. Важная задача - минимизировать данные потери. Тепловой баланс котла - это равенство направленного в котел тепла и задействованного, складываемое из использованного полезно тепла, необходимого для выработки горячей воды или пара, тепловых потерь от работы котельной установки. На один килограмм твердого или жидкого топлива тепловой баланс составляет один метр кубический газообразного топлива.

До начала монтажа котлов и вспомогательного оборудования должны быть выполнены следующие строительные работы, начата кладка стен здания котельной, закончено устройство фундаментов под котлы, насосы, вентиляторы, борова, завершено устройство покрытий полов, подпольных дутьевых и других каналов и приямков. Котельная должна быть очищена от строительного мусора.

Если котельная имеет прочный бетонный пол толщиной не менее 200 мм, то топку котла выкладывают непосредственно на полу. При отсутствии бетонного пола под котлом устраивают бетонную подушку толщиной 300 мм. До монтажа котла с нижней топкой на затвердевшем фундаменте должны быть возведены стены топки и газоходов до уровня нижних головок секций стены топки, в которые закладывают подколосниковые балки.

Правильность закладки балок проверяют положением уложенных на них колосников.

Секции чугунного котла собирают, опирая их на боковые стенки топки. Под головки секции укладывают асбестовый картон. Секции соединяют на конических ниппелях. Вначале устанавливают крайнюю секцию, а к ней последовательно присоединяют все средние, а потом переднюю лобовую. Чтобы собираемые секции не упали, их раскрепляют боковыми упорами.

Перед сборкой секции очищают от формовочной земли, а внутренние поверхности ниппельных гнезд и наружные поверхности ниппелей - от ржавчины. Ниппельные гнезда смазывают графитной пастой. На середину ниппеля навертывают кольцо из асбестового шнура, пропитанного также графитной пастой. Ниппели вставляют в верхнее и нижнее ниппельные гнезда секции.

Секции стягивают двумя стяжными болтами, вставляемыми в верхнее и нижнее ниппельные отверстия. Под гайки стяжного болта прокладывают шайбы большого диаметра, которые перекрывают ниппельные гнезда. Секции стягивают, постепенно подвинчивая гайки одновременно на обоих болтах, чтобы секция не имела перекоса. Зазор между ниппельными головками не должен быть более 2 мм. Чтобы секции при сборке не были разорваны, их нужно стягивать плавно и равномерно, без рывков.

По окончании сборки пакета секций монтажные болты заменяют постоянными стяжными. К собранным пакетам присоединяют отводы и тройники, связывающие оба пакета между собой.

Монтаж котлов можно вести с использованием пакетов, собранных и испытанных на монтажном заводе. Такие пакеты, состоящие из комплекта секций одной половины котла, доставляют на объект и устанавливают на место автокраном.

Для удобства сборки секционных чугунных котлов и в целях безопасности производства работ применяют приспособление, приведенное на рис. 124.

Рис. 124. Приспособление для сборки секционных чугунных котлов и схемы его установки:
а - конструкция, б - схема установки приспособления при сборке котлов «Универсал-1» и «Универсал 2», в - то же, при сборке котла МГ-2, г - то же, при сборке котла «Энергия-3»; 1 - крайние опорные стойки, 2 - рейка, 3 - винтовые захваты 4 - консольная опора, 5 - средняя опорная стойка

После сборки котлы подвергают гидравлическому испытанию. Для этого на всех открытых патрубках ставят заглушки, оставив лишь отверстия для наполнения котла водой и для выпуска воздуха. Наполнив котел водой, давление поднимают до заданного с помощью присоединенного к котлу гидравлического пресса. Водогрейные котлы испытывают давлением, превышающим рабочее давление на 20%, но не менее 0,4 МПа, а паровые котлы давлением на 0,2 МПа выше рабочего давления. Сборка котлов считается правильной, если в течение 5 мин нахождения под заданным давлением оно не будет падать.

При гидравлическом испытании не должно быть течи или потения на стенках и соединениях котла. При появлении течи или потения места дефектов нужно обвести мелом, постепенно снизить давление, спустить воду из котла, устранить неисправности и вторично подвергнуть испытанию.

Закончив гидравлическое испытание, приступают к монтажу топки, обмуровке котла кирпичной кладкой или крупными блоками из жароупорного бетона или установке металлического кожуха; монтируют колосники, навешивают фронтовую плиту, загрузочную и зольниковую дверцы, присоедняют зольник к дутьевому каналу с помощью дутьевой коробки, устанавливают шиберные блоки, укрепляют канаты и контргрузы.

На смонтированный котел устанавливают арматуру. До установки арматуры на котел ее нужно разобрать, чтобы проверить, прочистить и протереть, затем вновь собрать и проверить на герметичность и прочность гидравлическим испытанием.

Центробежные насосы, как правило, доставляют на объекты с электродвигателями, проверенными и собранными в агрегаты на плите. До установки насосов необходимо очистить от строительного мусора гнезда, установить анкерные болты по шаблону, закрепить их на требуемой высоте и залить гнезда цементным раствором Через двое суток, когда цемент затвердеет, гайки отдинчивают и снимают шаблон.

Затем, положив деревянные клинья, на болты помещают центробежный насос с электродвигателем. Клинья постепенно раздвигают для того, чтобы анкерные болты полностью прошли в отверстия плиты насоса и электродвигателя. Затем навинчивают гайки, выверяют центробежный насос по отвесу и уровню, подливают под плиту цементный раствор, завинчивают гайки, устанавливают ограждение соединительной муфты Дутьевые вентиляторы устанавливают таким же способом.

Трубопроводы в котельной (рис. 125) монтируют из деталей и узлов, заготовленных на монтажных заводах, в следующем порядке. Сначала монтируют подающую 1 и обратную 2 гребенки, воздухосборники 3, предохранительную 4 и питательно-спускную 10 линии. Затем делают обвязку 5 центробежных насосов. Далее устанавливают коллекторы 9, грязевик 8, ручной насос 6 и соединяют их трубопроводом 7 с котлами, насосами и системой. Весь трубопровод должен быть предварительно проверен по замерным карточкам. Рекомендуется проверить также, не засорены ли трубы и узлы.

Рис. 125. Общий вид трубопроводов в котельных:
1 - подающая гребенка, 2 - обратная гребенка, 3 - воздухосборники) 4 - предохранительная линия, 5 -обвязка центробежных насосов 6 - ручной насос, 7 - трубопровод к котлам и системе отопления, 8 - грязевик, 9 - распределительные коллекторы 10 - питательно спускная линия

Трубопровод прокладывают с заданным уклоном не менее 0,002. Уклоны трубопровода должны быть направлены в сторону водоспускных устройств, а подъем - в сторону воздухоудаляющих устройств.

Трубопроводы собирают на сварке, за исключением участка, который присоединяется к котлу и насосу. Задвижки устанавливают и присоединяют к трубопроводу на фланцах, приваренных к нему. Участки трубопроводов, собираемые на сварке, должны быть тщательно подогнаны один к другому. При монтаже трубопроводов в котельной следует обеспечить доступ к задвижкам и другой арматуре. Все манометры необходимо устанавливать так, чтобы их показания были видны с пола. Манометры в узлах управления должны быть на одной высоте. Гильзы термометров надо опускать в трубопровод. Для установки термометров на трубопроводах малого диаметра в них рекомендуется вваривать участки труб диаметром 50 мм. Чтобы систему можно было заполнить водой или удалить из нее воду, в котельных устанавливают ручные насосы.

На водогрейных котлах для предупреждения повышения давления выше допустимого устанавливают два рычажных предохранительных клапана. Выкидную трубу от клапана выводят к раковине в котельной с таким расчетом, чтобы горячая вода не могла обжечь находящихся в котельной людей.

В общем случае газовая котельная установка - это совокупность котла и вспомогательного оборудования. Она включает в себя следующие основные устройства: котлы, экономайзеры и воздухоподогреватели. Котлы являются ее главной частью. Котлы, в которых вырабатывается пар, называют паровыми ; предназначенные для выработки горячей воды - водогрейными ; вырабатывающие водяной пар и горячую воду одновременно - комбинированными . В котлах дымовые газы, образовавшиеся в топочном устройстве при сгорании газообразного топлива, омывают поверхность нагрева котла, отдавая ей часть заключенной в них тепловой энергии, и покидают котел с более или менее высокой температурой. Для дополнительного использования теплоты, содержащейся в дымовых газах, уходящих из котла, за ними устанавливают так называемые хвостовые поверхности нагрева - экономайзер, в котором подогревается питательная или сетевая вода, или воздухоподогреватель, в котором подогревается воздух, идущий на горение в топочное устройство. В зависимости от местных условий экономайзеры и воздухоподогреватели иногда не устанавливают или устанавливают только одно из названных устройств. Схемы и конструкции котлов, экономайзеров и воздухоподогревателей рассмотрены в разделе II.

Кроме перечисленного основного оборудования, теплогенерирующая установка должна иметь вспомогательное оборудование, в состав которого входят: тяговое устройство, дутьевая установка, питательные или сетевые насосы, устройства подготовки питательной воды, идущей на питание паровых котлов, или подпиточной воды, идущей на восполнение утечек в тепловой сети, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы, средства регулирования и управления, устройства топливоподачи.

Тяговое устройство предназначено для создания разрежения в газоходах теплогенерирующей установки, необходимого для удаления в атмосферу охлажденных дымовых газов и преодоления сопротивлений при их движении в газоходах установки. К тяговым устройствам принадлежат дымососы (искусственная тяга) и дымовая труба (естественная тяга).

Дутьевая установка состоит из вентиляторов и воздуховодов, служащих для подачи воздуха в топку котельного агрегата.

Питательные насосы служат для подачи воды в паровой котел. В котельной устанавливают баки питательной воды, в которые поступает конденсат пара, возвращаемый от потребителя, и подводится добавочная вода, покрывающая потери пара у потребителя. Питательный насос забирает воду из этих питательных баков и подает ее в паровой котел.

Сетевые (циркуляционные) насосы устанавливают в водогрейных котельных. В таких установках трубопровод обратной воды отопительной системы присоединяют к сетевому насосу, который прокачивает воду через котел и затем по нагнетательному трубопроводу подает ее в отопительную систему. Таким образом, котел включается в контур циркуляции воды через отопительную систему.

Устройства для подготовки питательной или подпиточной воды включают в себя водозаборные устройства, установки хим-водообработки и деаэрации. В установке химводообработки умягчают (удаление соли жесткости, вызывающие отложение накипи на тепловоспринимающих поверхностях котла) исходную сырую воду, а в деаэраторе удаляют коррозионно-активные газы из химобработанной воды. Деаэрированная вода подается на питание паровых котлов питательными насосами и подпитку тепловых сетей подпиточными.

Для контроля и автоматического регулирования процессов, протекающих в котельной установке, служат приборы контроля и автоматики.

Котельную установку топливом (природным газом) обеспечивает оборудование топливоподачи, включающее в себя отвод от магистрального трубопровода и газорегуляторный пункт, в котором снижают давление газа от магистрального до необходимого для работы газовых горелок и поддержания давления газа на входе в горелку в заданных пределах.