Тема 7. Тепловые схемы котельных

 

Цель: ознакомление со схемами котельных установок с различными теплогенераторами.

Учебные вопросы:

1. Классификация тепловых схем.

2. Производственные котельные с паровыми котельными агрегатами.

3. Производственно-отопительные котельные с паровыми котельными агрегатами.

4. Отопительные котельные с паровыми котельными агрегатами.

5. Отопительные котельные с водогрейнымикотельными агрегатами.

6. Котельные с паровыми и водогрейными котельными агрегатами.

7. Топливное хозяйство теплогенерирующих установок.

Изучив тему, студент должен:

знать:

· классификацию тепловых схем;

· особенности различных тепловых схем.

При освоении темы необходимо:

· изучить учебный материал по учебному пособию, а также по источникам:

1. Роддатис, К. Ф. Котельные установки / К. Ф. Роддатис. – М.: Энергия, 1977. – 432 с.

2. Делягин, Г. Н. Теплогенерирующие установки: учебник для вузов / Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. – М.: Стройиздат, 1986. – 559 с.

3. Бузников, Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Е. Ф. Бузников и др. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 268 с.

4. Эстеркин, Р. И. Промышленные котельные установки / Р. И. Эстеркин. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 400 с.;

· акцентировать внимание на следующих понятиях: открытые и закрытые системы теплоснабжения, производственные, отопительные и производственно-отопительные котельные;

· выполнить тест по теме 7;

· ответить на контрольные вопросы:

1. Перечислите виды тепловых схем.

2. Перечислите достоинства и недостатки открытых и закрытых систем теплоснабжения.

3. Назначение отопительных, производственных и производственно-отопительных котельных.

4. Какие виды систем отопления Вы знаете?

5. Назовите виды регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения.

6. Приведите тепловую схему производственно-отопительной котельной установки.

7. На какой отметке нужно устанавливать атмосферный деаэратор и почему?

8. Когда применяют двухтрубные системы теплоснабжения, а когда четырехтрубные?

9. Опишите топливное хозяйство котельной, работающей на твердом топливе.

10. Приведите способы подогрева мазута в цистернах для обеспечения его слива.

 

 

Тема 8. Безопасность эксплуатации котельной

 

Цель: дать представление о принципе действия арматуры и гарнитуры, об основах эксплуатации теплогенерирующих установок.

Учебные вопросы:

1. Электрооборудование котельной.

2. Арматура и гарнитура котельных установок.

3. Контрольно-измерительные приборы.

4. Приборы безопасности.

5. Системы автоматики, регулирования и безопасности.

6. Загазованность котельной.

7. Противопожарная безопасность.

8. Оказание первой медицинской помощи.

9. Ремонтные работы.

10. Права и обязанности персонала.

11. Эксплуатация котельных установок.

Изучив тему, студент должен:

знать:

· виды арматуры и гарнитуры;

· основные контрольно-измерительные приборы;

· требования по безопасной эксплуатации котельной;

· последовательность введения котла в работу и его останова.

При освоении темы необходимо:

· изучить учебный материал по учебному пособию, а также по источникам:

1. Роддатис, К. Ф. Котельные установки / К. Ф. Роддатис. – М.: Энергия, 1977. – 432 с.

2. Делягин, Г. Н. Теплогенерирующие установки: учебник для вузов / Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. – М.: Стройиздат, 1986. – 559 с.

3. Трембовля, В. И. Теплотехнические испытания котельных установок / В. И. Трембовля и др. – М.: Энергия, 1977. – 296 с.;

· акцентировать внимание на следующих понятиях: арматура, гарнитура, вентиль, задвижка, запорный, обратный и предохранительный клапаны;

· выполнить тест по теме 8;

· ответить на контрольные вопросы:

1. Назначение предохранительного клапана.

2. Чем отличается вентиль от задвижки?

3. Принцип работы обратного клапана.

4. Что относят к гарнитуре?

5. Какими приборами измеряют температуру рабочей среды?

6. Объясните принцип работы ротатметра.

7. Последовательность растопки котла.

 

 

Форма контроля

 

Форма контроля в процессе обучения – тест-опрос.

Форма итогового контроля по дисциплине – экзамен.

 

 

Вопросы итогового контроля по дисциплине

 

1. Классификация топливноэнергетических ресурсов. Возобновляющиеся и невозобновляющиеся ресурсы.

2. Органическое топливо. Основные определения, классификация, происхождение топлива. Состав топлив в различных состояниях (массах).

3. Выход летучих, коксовый остаток, зола и влага топлива.

4. Приведенные характеристики. Условное топливо.

5. Твердое топливо: физические свойства; самовозгорание, зольность, плавкость золы и шлака.

6. Жидкое топливо: состав, технические характеристики.

7. Газообразное топливо: классификация, состав, технические характеристики.

8. Схема производства тепловой энергии в котельной установке.

9. Схема котельной установки с паровым котлом.

10. Физико-химические основы теории горения топлив. Химические реакции горения. Кинетика реакции горения.

11. Особенности горения газообразных, жидких и твердых топлив.

12. Материальный баланс горения топлива: объем воздуха для горения топлива, коэффициент избытка воздуха. Объем и энтальпия продуктов сгорания.

13. Тепловой баланс котла: уравнение и его составляющие. КПД котла, учет расхода энергии на собственные нужды. Определение расхода топлива.

14. Классификация паровых и водогрейных котлов. Рабочие параметры.

15. Паровые котлы с естественной и принудительной циркуляцией, прямоточные котлы. Водогрейные котлы.

16. Классификация топочных устройств.

17. Слоевые топки. Камерные топки.

18. Вихревые топки и топки с кипящим слоем.

19. Пылеугольные и газомазутные горелки.

20. Форсунки для распыливания жидкого топлива.

21. Пароперегреватели.

22. Испарительные поверхности, экономайзеры, воздухоподогреватели: назначение, классификация, конструкция, компоновка.

23. Температурный режим поверхностей нагрева.

24. Тепловая и гидравлическая разверка.

25. Организация циркуляции воды в котлах различных типов. Мероприятия по повышению надежности циркуляции.

26. Методы получения чистого пара: сепарация, ступенчатое испарение, продувка.

27. Использование продувочной воды.

28. Аэродинамическое сопротивление газовоздушного тракта, его расчет и методы преодоления.

29. Естественная тяга, расчет дымовой трубы.

30. Типы тягодутьевых машин, их выбор и расчет.

31. Назначение и классификация тепловых схем ТГУ. Общие принципы их построения и расчета.

32. Тепловая схема ТГУ с паровыми котлами, методика ее расчета.

33. Деаэраторы и питательные баки, питательные насосы и их выбор.

 

Библиографический список

 

 

Основная литература

 

1. Шарапов, В. И. Теплогенерирующие установки: учебно-методический комплекс / В. И. Шарапов, Е. В. Макарова; Ульян. гос. техн. ун-т – Ульяновск: УлГТУ, 2005. – 269 с.

 

 

Дополнительная литература

 

1. Роддатис, К. Ф. Котельные установки / К. Ф. Роддатис. – М.: Энергия, 1977. – 432 с.

2. Лебедев, В. И. Расчет и проектирование теплогенерирующих установок систем теплоснабжения / В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков, П. А. Хаванов. – М.: Стройиздат, 1992. – 360 с.

3. Делягин, Г. Н. Теплогенерирующие установки: учебник для вузов / Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. – М.: Стройиздат, 1986. – 559 с.

4. Гусев, Ю. П. Основы проектирования котельных установок / Ю. П. Гусев. – М.: Стройиздат, 1973. – 248 с.

5. Сидельковский, Л. Н. Котельные установки промышленных предприятий / Л. Н. Сидельковский, В. Н. Юренев. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 528 с.

6. Бузников, Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Е. Ф. Бузников и др. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 268 с.

7. Липов, Ю. М. Компоновка и тепловой расчет парового котла: учебное пособие для вузов / Ю. М. Липов и др. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 208 с.

8. Рихтер, Л. А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС / Л. А. Рихтер и др. – М.: Энергоиздат, 1981. – 296 с.

9. Трембовля, В. И. Теплотехнические испытания котельных установок / В. И. Трембовля и др. – М.: Энергия, 1977. – 296 с.

10. Эстеркин, Р. И. Промышленные котельные установки / Р. И. Эстеркин. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 400 с.

11. Шарапов, В. И. Технологии обеспечения пиковой мощности систем теплоснабжения / В. И. Шарапов, М. Е. Орлов. – Ульяновск: УлГТУ, 2002. – 200 с.

12. Фокин, В. М. Расчет и эксплуатация теплоэнергетического оборудования котельных / В. М. Фокин. – Волгоград: ВолГАСУ, 2004. – 228 с.

13. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / под ред. С. И. Мочана. – Л.: Энергия, 1977. – 256 с.

14. Гидравлический расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. В. А. Локшина и др. – М.: Энергия, 1978. – 255 с.

15. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. Н. В.Кузнецова и др. – М.: Энергия, 1973. – 296 с.

16. Роддатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К. Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488 с.

17. СНиП 11-35–76. Котельные установки. Нормы проектирования. – М.: Госстрой СССР, 1977. – 49 с.

18. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.
– М.: Недра, 1997.

19. Правила технической эксплуатации котельных жилищно-коммунального хозяйства. – М.: Стройиздат, 1973.

 

 

Интернет-ресурсы

 

1. www.abok.ru сайт некоммерческого партнерства АВОК «Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике.

2. www.c-o-k.ru сайт журнала «Сантехника, отопление, вентиляция».

3. www.astek.com.ru сайт группы предприятий «Астек».

4. www.akoil.ru сайт научно-производственного концерна «Акойл-энергия».

5. www.zid.ru сайт ООО Завод имени В. А. Дегтярева.

 

 

Словарь терминов

 

Активный объем топочной камеры – объем, в котором происходит горение топлива.

Бункер – емкость, предназначенная для приема топлива, поступающего по топливоподаче к котлам.

Вода добавочная – вода, предназначенная для восполнения потерь и прошедшая предварительную подготовку.

Вода котловая – вода, которая циркулирует в контуре котла.

Вода питательная – смесь возвращаемого с производства конденсата и добавочной воды, предназначенная для питания котлов.

Вода подпиточная – вода, предназначенная для подпитки теплосети.

Водогрейный котел – устройство, в котором для нагрева воды используется теплота, выделяющаяся при сжигании топлива.

Воздухоподогреватель – теплообменник, служащий для подогрева воздуха, подаваемого в топку котла, продуктами сгора­ния топлива, уходящими из котла (или из водяного экономайзера).

Выход летучих – количество образующихся летучих веществ, выраженное в процентах к горючей массе топлива.

Гарнитура – устройства, позволяющие обслуживать топочную камеру, колосниковые решетки и газоходы котельного агрегата – лазы, гляделки и люки с крышками и дверками для осмотра и другие устройства для очистки деталей топки и поверхностей нагрева в газоходах, шиберы и заслонки для регулирования тяги и дутья и лючки для обдувки.

Горение – химический процесс окисления горючих элементов топлива, сопровождающийся скачкообразным повышением температуры реагирующей среды и огромными удельными тепловыделениями.

Давление парциальное – давление, которое имел бы газ, если бы он занимал весь объем газовой смеси.

Деаэрация воды – пропускание через воду пара для удаления из нее растворенных кислорода и диоксида углерода.

Дутьевые вентиляторы – вентиляторы, обеспечивающие подачу в топку воздуха, необходимого для организации процесса горения.

Дымососы – вентиляторы, предназначенные для удаления продуктов сгорания и преодоления сопротивлений газового тракта котельной установки.

Зеркало испарения – поверхность, разделяющая водяной и паровой объемы барабана котла.

Зольность топлива – процентное количество золового остатка по отношению к навеске натурального топлива.

Истинно-жидкое состояние – состояние вещества, при котором расплав подчиняется закону течения Ньютона.

Источники энергии первичные – источники энергии, энергетический потенциал которых является следствием природных процессов и не зависит от деятельности человека.

Каркас котла – металлическая конструкция, которая воспринимает массы барабана, поверхностей нагрева, обмуровки, лестниц, площадок и вспомогательный элементов установки и передает их на фундамент.

Кокс – твердый остаток, образующийся при нагревании топлива без доступа окислителя.

Компоновка – размещение оборудования котельной установки на открытой пло­щадке или в здании.

Конденсационные электростанции (КЭС) – станции, на которых вырабатывается только электрическая энергия.

Контур циркуляции – замкнутая система, состоящая из барабана, опускных труб, коллектора и испарительных поверхностей, по которой многократно движется рабочее тело.

Котельная установка – совокупность одного или нескольких котлоагрегатов, установленных в одном помещении и оборудованных общими вспомогательными устройствами топливоподготовки, шлакозолоудаления, водоподготовки и питания котлов, очистки и удаления газов.

Коэффициент избытка воздуха – отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому.

Кратность циркуляции – отношение за единицу времени количества циркулирующей воды к количеству полученного в контуре пара.

Летучие вещества – газообразная и парообразная части, на которые разлагается топливо при нагревании без доступа окислителя.

Непрерывная продувка – непрерывный отвод части воды с повышенной концентрацией солей из барабана котла.

Номинальная паропроизводительность – наибольшая нагрузку (в т/ч или кг/с) стационарного котла, с которой он может работать в течение длительной эксплуатации при сжигании основного вида топлива или при подводе номинального количества теплоты при номинальных значениях пара и питательной воды с учетом допускаемых отклонений.

Номинальная температура питательной воды – температура воды, которую необходимо обеспечить перед входом в экономайзер или другой подогреватель питательной воды котла (или при их отсутствии – перед входом в барабан) при номинальной паропроизводительности.

Обмуровка – система ограждений топочной камеры и газоходов котла от окружающей среды.

Опрокидывание циркуляции – переход от подъемного движения воды и пароводяной смеси к опускному.

Паровой котел – устройство, имеющее систему поверхностей нагрева для получения пара из непрерывно поступающей в него питательной воды путем использования теплоты, выделяющейся при сгорании органического топлива.

Пароперегреватель – теплообменник, служащий для нагрева пара, выходящего из котлоагрегата, до температуры, превышающей температуру насыщения при давлении в котле.

Поверхности нагрева парообразующие (испарительные) – теплообменные поверхности, в которых за счет получения теплоты от продуктов сгорания образуется пар из воды при постоянных давлении и температуре.

Поверхности нагрева конвективные – поверхности нагрева, в которых теплота от продуктов сгорания передается путем соприкосновения.

Приведенная характеристика топлива – выраженное в процентах содержание химических элементов и балласта, отнесенное к единице низшей теплоты сгорания топлива
1 МДж.

Расщепляющееся (ядерное) топливо – вещество, способное выделять большое количество тепловой энергии за счет торможения продуктов деления тяжелых ядер химического элемента при взаимодействии их с нейтронами.

Сера летучая горючая – сера, входящая в состав органических и колчеданных соединений и при сгорании выделяющая теплоту, образуя сернистый и серный ангидрит.

Системы горячего водоснабжения (ГВС) закрытые – системы, в которых для ГВС используется водопроводная вода, нагретая до необходимой температуры в подогревателе водой из теплосети.

Системы горячего водоснабжения (ГВС) открытые – системы, в которых вода для ГВС берется непосредственно из теплосети.

Скорость циркуляции – скорость поступления воды в обогреваемые трубы.

Температура вспышки – температура, при которой топливо, будучи нагрето в строго определенных условиях, выделяет достаточное количество паров для того, чтобы смесь этих паров с окружающим воздухом могла вспыхнуть при поднесении к ней пламени.

Температура горения теоретическая (адиабатная) – максимально возможная температура продуктов сгорания, если бы в топочной камере отсутствовал теплообмена между тепловоспринимающими поверхностями и продуктами сгорания топлива.

Температура застывания – температура нефтепродукта, при которой он загустевает настолько, что при наклоне пробирки с топливом на 45° к горизонту его уровень остается неподвижным в течение 1 мин.

Тепловая сеть – система трубопроводов, расположенных вне зданий или проходящих транзитом через здания, соединяющая взаимосвязанные и взаимодействующие технические устройства, посредством которых осуществляется производство, распределение и потребление теплоты.

Тепловой баланс котла – равенство количества располагаемой теплоты сумме полезно использованной в котле теплоты и тепловых потерь.

Теплоемкость – количество теплоты, необходимое для нагревания вещества на один градус, отнесенное к единице массы, объема или числу молей.

Теплота сгорания высшая – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива, охлаждении продуктов сгорания до 0 ^оС и при конденсации содержащихся в продуктах сгорания водяных паров.

Теплота сгорания низшая – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива, без учета скрытой теплоты парообразования водяных паров, образующихся при горении топлива.

Теплота сгорания топлива – величина, показывающая количество теплоты, выделяющейся при сжигании 1 кг или 1 м³ топлива.

Теплофикация – центра­лизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электрической и тепловой энергии.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) – источники теплоты, вырабатывающие комбинированным способом электрическую энергию и теплоту.

Топка – устройство, предназначенное для сжигания топлива с целью получения теплоты.

Топливо – горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках.

Топливо ископаемое природное – топливо, накопленное в недрах земли и являющееся продуктом биохимических и химических превращений органического вещества растений и микроорганизмов, протекавших с различной скоростью в направлении постепенного повышения в нем содержания углерода и уменьшения количества кислорода и водорода.

Топливо искусственное – топливо, получаемое из органического сырья либо путем его целенаправленной обработки, либо в виде побочного продукта, образуемого параллельно с основным продуктом технологического процесса.

Топливо энергетическое – топливо, сжигаемое с целью получения тепловой, механической и электрической энергии.

Футеровка – внутренняя часть обмуровки топки со стороны топочных газов.

Циркуляция естественная – движение рабочей среды, обусловленное различием веса столбов воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных.

Циркуляция принудительная – движение среды в циркуляционном контуре, создаваемое насосом.

Экономайзер водяной – теплообменник, служащий для подогрева воды продуктами сгорания топлива или другими газами перед поступлением воды в котел.

Экономайзеры кипящие – экономайзеры, в которых происходит не только подогрев воды, но и частичное ее испарение.

Экономайзеры некипящие – экономайзеры, в которых по условиям надежности их работы подогрев воды производится до температуры на 40 К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора.

Экраны – лучевоспринимающие поверхности нагрева, расположенные непосредственно в топочной камере.

Элементарный состав топлива – химический состав твердых и жид­ких топлив, определенный по суммарной массе химических элементов в топливе в процентах.

Энергетические ресурсы – запасы энергии, которые могут быть использованы для энергоснабжения.

Энергетические ресурсы вторичные – вещества, обладающие определенным энергетическим потенциалом и являющиеся побочными продуктами деятельности человека.

Энтальпия – совокупность внутренней энергии тела и энергии внешнего взаимодействия тела с окружающей средой.

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ