ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

Электротеплоснабжение является одной из форм централизованного теплоснабжения потребителей. Преимущества электроэнергии — просто­та конструктивного исполнения электроотопительных приборов, воз­можность точного поддержания температурного режима в отапливаемых помещениях и экономия в связи с этим первичных энергетических ресур­сов у потребителя, более широкие возможности автоматизации процесса - позволяют при помощи электрических схем теплоснабжения реализо­вать и определенные преимущества, характерные для индивидуальных систем теплоснабжения, прежде всего их мобильность. Одним из элемен­тов в схемах электротеплоснабжения являются электродные паровые и водогрейные котлы, работающие по принципу прямого преобразова­ния электрической энергии в тепловую.

Котлы электродные паровые регулируемые предназначены для выра­ботки насыщенного пара давлением до 0,6 МПа (6 кгс/см2) и применя­ются для отопления жилых и производственных помещений, а также для технологического пароснабжения сельскохозяйственных, промыш­ленных и бытовых объектов. Условное обозначение котла: числитель - потребляемая электрическая мощность, кВт; знаменатель - номиналь­ное напряжение питающей сети, кВ. Например, условное обозначение КЭПР-250/0,4 расшифровывается: котел электродный паровой регули­руемый потребляемой мощностью 250 кВт, номинальным напряжением питающей сети 0,4 к В. 54

В паровом котле теплота, выделяющаяся при протекании электри­ческого тока через воду, представляющую активное сопротивление, идет на ее нагрев и испарение. Электродные паровые котлы выраба­тывают насыщенный пар. Конструкция электродного парового котла на напряжение 0,4 кВ показана на рис. 16.

В цилиндрическом корпусе котла установлена коаксиально цилиндри­ческая обечайка с двумя камерами — парогенерирующей 1 и вытесни - тельной 2. В парогенерирующей камере расположен пакет плоских электродов 3, на которые по токоведущим шпилькам через проходные изоляторы 4 в днище 5 подается напряжение 0,4 кВ трехфазной электри­ческой сети. Вода, заполняющая межэлектродные пространства, образует активные электрические сопротивления, включенные по схеме "тре­угольник".

Крайние пластины пакета электродов изолируются снаружи диэлектри­ческими пластинами для исключения несимметричной нагрузки по фазам (перекоса). В случае питания котла водой с низким удельным сопротив­лением система электродов выполняется из трех цилиндрических стерж­ней (вариант А), а не из плоских.

Парогенерирующая и вытеснительная камеры сообщаются по воде в нижней части котла, по пару обе камеры связаны только через регу­лятор температуры РТ-40. Конструкция котла обеспечивает автомати­ческое регулирование в заданном режиме электрической мощности котла и, следовательно, его паропроизводительности.

Повышение давления пара в котле выше установки регулятора температуры связано с закрытием клапана регулятора, при этом пере­крывается связь парогенерирующей камеры с паровым объемом вы - теснительной, что приводит к повышению давления в паровом объеме парогенерирующей камеры по сравнению с вытеснительной. Это влечет вытеснение котловой воды из парогенерирующей камеры в вытесни - тельную, снижению уровня в электродной системе и связанное с этим уменьшение электрической мощности котла и его паропроизводи­тельности. При снижении давления ниже уставки регулятор температуры открывает связь камер по пару, из-за чего давление в них выравнива­ется, котловая вода перетекает в парогенерирующую камеру, увели­чивая уровень погружения электродов, возвращая котел в заданный режим работы.

Ввод питательной воды осуществляется в вытеснительную камеру через поплавковый регулятор уровня 7, отбор пара производится через патрубок 8 в парогенерирующей камере. Поплавковый регулятор уровня 7 представляет сосуд, соединенный двумя патрубками и водяным про­странством вытеснительной камеры электродного котла. В съемном днище регулятора имеются два патрубка для автоматической 9 и руч­ной 10 подпитки. Полый поплавок 11 через шток и кулису соединен с краном 12 на патрубке автоматической подпитки.

Hsl я

Г

При автоматической подпитке открыт клапан автоматической под­питки на питательном трубопроводе, клапан ручной подпитки закрыт, вода поступает в корпус регулятора уровня и через нижний патрубок в котел. Как только уровень воды в котле достигнет положения, пре­вышающего верхний уровень затопления электродов на 100 мм, попла­вок через шток с кулисой перекрывает кран 12, прекращая поступле­ние воды в котел. Номинальный расход питательной воды регулятор уровня обеспечивает при полностью затопленных электродах. В случае выхода из строя поплавкового регулятора уровня временная работа котла возможна при ручном регулировании подачи воды через патру­бок ручной подпитки 10.

1 - парогенерируюгцая камера; 2 - вытеснительная камера; 3 - пакет плоских электродов; 4 - проходные изоляторы; 5 - днище котла; 6 - регулятор темпера­туры; 7 - регулятор уровня; 8 - патрубок отвода пара; 9 - патрубок автомати­ческой подпитки котла; 10 - патрубок ручной подпитки котла; 11 - поплавок; 12 - кран; 13 - указатель уровня; 14 - электродный датчик предельного уровня; 15 - крышка котла; 16 - предохранительные клапаны; 17 - манометр; 18 - воз­душник; 19 - дренажный патрубок; 20 - патрубок для продувки котла

Уровень воды в котле контролируется по указателю уровня 13. Котел оснащен защитой от перепитки, в которой электродный датчик уровня 14, установленный в крышке 15, дает сигнал соответствующему испол­нительному механизму на прекращение подачи питательной воды при достижении предельного уровня воды в котле.

Защита котла от превышения давления осуществляется двумя предо­хранительными клапанами.

Электрическая схема включения котла (рис. 17, а) имеет автомати­ческий выключатель, служащий для защиты от перегрузок и коротких замыканий; контактор для коммутации цепи подключения электрод­ного котла; трансформаторы тока и амперметры, предназначенные для контроля токов нагрузки электродного котла; вольтметры для контроля напряжения питания.

Схема питания котла водой приведена на рис. 17,6.

Каждый котел имеет защиты, действующие на отключение его от электрической сети при одно - и междуфазных коротких замыканиях без выдержки времени и перегрузке по току на 15% от номинальной нагрузки.

В табл. 14 приведена техническая характеристика паровых электрод­ных котлов на напряжение 0,4 кВ. Паровые котлы большой единичной мощности изготовляются на напряжение питающей сети выше 1000 В.

Рис. 18. Схема электродного водогрейного регулиру­емого котла напряжением 0,4 кВ:

/ - корпус; 2 - пластинчатые электроды; 3 - проходные изоляторы; 4 - диэлектрические пла­стины (антиэлектроды) ; 5 - штурвал; 6 - шток; 7 - защитные пластины; 8 - вход воды; 9 - выход горячей воды: 10 - термореле; 11 - дренаж; 12 - заземление

Трехфазные электродные водогрейные кот­лы применяются для отопления и горячего водоснабжения крупных зданий и небольших поселков. Котлы на напряжение 0,4 кВ выпол­няются с пластинчатыми электродами, наи­более приемлемыми для воды с низкой удель­ной электропроводностью.

На рис. 18 приведено схематическое устройство электродного водогрей­ного регулируемого котла напряжением 0,4 кВ, мощностью 12—250 кВт. Внутри цилиндрического корпуса установлены электроды, напряжение к которым подается через проходные изоляторы, укрепленные на днище котла. Нагрев воды происходит при движении между плоскими электрод­ными пластинами при протекании через нее электрического тока. Регу­лирование мощности осуществляется изменением протекающего через воду электрического тока при помощи диэлектрических пластин (анти­электродов), собранных в пакет и входящих в зазоры между электрод­ными пластинами.

Мощность электродных водогрейных котлов рассчитана на определен­ное удельное сопротивление воды при 20 ° С. При нагреве воды с удель­ным сопротивлением при 20 °С, отличающимся от расчетного, мощность котла будет определяться:

Р20расч "20

Где NH0M N - номинальная и фактическая мощность водогрейного котла, Вт; Р20расч ~ расчетное удельное сопротивление воды, Ом м; ^ - фактическое удельное сопротивление воды, Ом • м.

Электродные водогрейные котлы на напряжение 6—10 кВ изготовля­ются с цилиндрическими и кольцевыми электродами. Котлы с цилиндри­ческими электродами применяются при высоком удельном сопротив­лении воды.

Цилиндрический корпус электродного водогрейного котла (рис. 19, а) имеет входной 2 и выходной 3 патрубки для воды. Крышка 5 и днище

6 в зависимости от диаметра корпуса и рабочего давления в котле выпол­няются либо плоскими, либо эллиптическими.

В днище устанавливаются вводы фазных электродов. Фазные электро­ды 7 представляют цилиндрические стержни определенных длины и диа­метра, к которым подводится напряжение по токоведущим шпилькам

Выходной патрубок; 4 - опора; 5 - крышка корпуса; б - днище; 7 - фазный фторопластовая втулка; 12 - фторопластовый экран; 13 - крестовина; 14 - ходо - дренажный патрубок; 19 - штуцер для датчика температуры; 6-е кольцевыми ный электрод; 5 - проходной нэолятор; б - нулевой электрод; 7 - подвеска; 12 - дренажный патрубок; 13 - штуцер для датчика температуры

Изоляторами 8. Каждый фазный электрод коаксиально окружен нуле­вым электродом 9. Все нулевые электроды приварены к диафрагме 10, которая разделяет полость котла на две части между входным и вы­ходным патрубками и направляет поток воды в кольцевые зазоры между фазными и нулевыми электродами, в которых происходит ее нагрев.

В нижней части нулевых электродов крепятся фторопластовые втулки II, служащие для равномерного распределения воды по фазам и для защиты от износа узлов уплотнения между фазным электродом и про­ходным изолятором.

Мощность котла регулируется вертикальным перемещением фторо­пластовых экранов 12, расположенных коаксиально относительно фаз­ных и нулевых электродов, которые жестко закреплены на крестовине 13, связанной с электроприводом 16. Перемещение фторопластовых экранов относительно фазных электродов изменяет их активную пло­щадь и, как следствие, мощность котла.

Котлы с кольцевыми электродами применяются для нагрева воды с низким удельным сопротивлением. Внутри котла (рис. 19,6) между днищем и диафрагмой 2 установлены три фторопластовые камеры 3 с отверстиями в нижней части для прохода воды в межэлектродное пространство. Размещенные в камерах фазные электроды выполнены из концентрических стальных колец, соединенных между собой свар­кой. Нулевые электроды 6, расположенные над фазными, выполнены аналогично фазным. Нулевые электроды закреплены жестко на под­веске 7, связанной с электроприводом 10. Регулирование мощности осуществляется электроприводом за счет изменения расстояния между фазным и нулевым электродами. Минимальный зазор между электро­дами устанавливается расчетом.