ТЕПЛОГЕНЕРАТОРЫ КОТЕЛЬНЫХ

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ СТАЛЬНЫХ ВОДОГРЕЙНЫХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ

Устройство, имеющее топку для сжигания органического топлива, обогреваемое продуктами сгора­ния, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного, называют водо­грейным котлом (теплогенератором). Горячая вода от водогрейных котлов - теплогенераторов идет на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий и со­оружений. Для унификации водогрейных котлов утверждена следующая шкала теплопроизводительно - сти в Гкал/ч: 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180.

В производственно-отопительных котельных с паровыми котлами для получения горячей воды ис­пользуется пар как промежуточный теплоноситель, что требует установки сетевых пароводяных подог­ревателей. Водогрейные котельные агрегаты осуществляют непосредственный подогрев сетевой воды, благодаря чему капитальные затраты на водогрейные котельные агрегаты и вспомогательное оборудо­вание ниже, чем при использовании паровых котельных агрегатов, а тепловые схемы проще. Однако при отсутствии пара усложняется процесс подогрева мазута, требуется вакуумная деаэрация воды и др.

Водогрейный котел состоит из топочного и конвективного блоков, и может иметь горизонтальную, П-образную или башенную компоновку. Топочный блок - это топка в виде параллелепипеда, полно­стью экранированная трубами, которые установлены на боковых экранах вертикально, а на подовом (внизу) и потолочном - горизонтально или с наклоном. Все эти экранные трубы приварены обычно к нижним и верхним коллекторам большего диаметра.

Конвективный блок устанавливается в шахте, где температура топочных газов ниже, чем в топке. Конвективная шахта состоит из экранов с нижними и верхними коллекторами, к которым приварены вертикальные стояки, а в эти стояки вварены горизонтально расположенные U-образные трубы диамет­ром 28 мм. Экраны топки и конвективной шахты всех водогрейных котлов выполняются с подъемным и опускным движением воды. Надежность работы всех труб котла обеспечивается при скорости воды в подъемных трубах - 0,6.1 м/с, а в опускных - 1.1,6 м/с. Многоходовое движение воды по экрану дос­тигается установкой заглушек и перегородок в коллекторах.

Правильный подбор скоростей воды обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление всего контура водогрейного котла, которое составляет 1,5.2 кгс/см2. Гидродинамический режим рабо­ты должен исключить снижение давления и расхода воды, проходящей через водогрейный котельный агрегат, ниже допустимого. Кипение воды в водогрейном котле недопустимо, так как это приводит к гидравлическим ударам, нарушению опускного движения, созданию замкнутых циркуляционных кон­туров, отложению накипи и пережогу отдельных труб. В соответствии с этим трубная часть водогрей­ных котлов до 20 Гкал/ч рассчитывается на давление 16 кгс/см2, а котлов 30 Гкал/ч и выше - 25 кгс/см2. Исключено и повышение давления выше допустимого во избежание разрыва труб.

Температура воды на выходе из экранов должна быть ниже температуры насыщения (кипения при соответствующем давлении) на 20.30 °С, что достигается выбором соответственного давления воды на выходе из водогрейного котла. Для стальных водогрейных котлов 20 Гкал/ч и ниже температура воды на выходе принимается до 150 °С, а для котлов 30 Гкал/ч и выше допускается повышение температуры воды до 200 °С. Котлы производительностью 4.20 Гкал/ч должны обеспечивать работу только в ос­новном режиме, а котлы 30 Гкал/ч и выше допускают работу как в основном, так и в пиковом режимах.

Во избежание низкотемпературной коррозии минимальная температура воды на входе в стальной водогрейный котел должна быть не ниже 70 °С при работе на газе и не ниже 90 и 110 °С при работе со­ответственно на сернистом и высокосернистом мазутах. Это достигается путем рециркуляции - подачи расчетного количества уже подогретой в котельном агрегате воды на ввод обратной сетевой воды водо­грейного котла с помощью рециркуляционных насосов.

После подогрева в котельном агрегате вода разделяется на три потока: в теплосеть, на рециркуля­цию, на собственные нужды котельной.

Для определения расхода воды, проходящей через котел, расчетов гидродинамических режимов и других характеристик вспомогательного оборудования водогрейные котельные агрегаты рассчитывают­ся на пять режимов [14, 16] для следующих температур наружного воздуха:

• максимально-зимнего - при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;

• наиболее холодного месяца - при температуре наружного воздуха в холодном месяце;

• при средней температуре за отопительный период;

• в точке излома температурного графика и летнего.

По расчетным температурам заданного города [16] выстраивается температурный график. При рас­четной температуре наружного воздуха для максимально-зимнего режима температура воды в подаю­щем и обратном трубопроводах принимается максимальной - 150 и 70 °С.

При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной, температура воды в подающем трубо­проводе регулируется путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий по подме­шивающей перемычке, на которой установлен регулятор температуры.

Зная расход воды через котельные агрегаты, установленные в котельной, определяются единичная теплопроизводительность водогрейного котла и расход воды через каждый агрегат.

На водогрейных котлах установлена автоматика регулирования и автоматика безопасности (блоки­ровки), которая прекращает подачу топлива в топку в следующих случаях [11]:

• при снижении давления воды ниже допустимого (так как при этом вода закипит);

• при повышении давления выше допустимого (во избежание разрыва труб на прочность);

• при снижении расхода воды через водогрейный котел ниже допустимого (так как это приведет к закипанию воды);

• при повышении температуры воды на выходе из котла до значения на 20 °С ниже температуры насыщения, соответствующей рабочему давлению воды в выходном коллекторе котла;

• при снижении давления газа или мазута перед горелками ниже допустимого и др.

На всех водогрейных котлах устанавливается следующая арматура:

• на входе воды в котел: запорная задвижка, манометр (с трехходовым краном), термометр;

• на выходе воды из котла: запорная задвижка, обратный клапан, манометр (с трехходовым кра­ном), термометры (показывающий и регистрирующий), два предохранительных клапана, расходомер воды.

Кроме того, в верхней части котла и перепускных трубах устанавливаются воздушные вентили для выпуска воздуха при заполнении котла в режиме пуска, а в нижней части котла и нижних коллекторах - спускные вентили для выпуска воды при остановке и ремонте котла.

Гарнитура: взрывной предохранительный клапан на топке и конвективной шахте, люки, гляделки и пр. в соответствующих местах.

Основные технические характеристики, профили стальных водогрейных котлов КВ-ГМ, ПТВМ, БЭМ и других приведены в справочной литературе [3, 6, 8, 12, 19, 20, 32, 33], а также в приложении.