Производственные котельные с паровыми котельными агрегатами

Для технологических процессов и нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения производственных корпусов и административных зданий отпуск пара зависит от характера производства, количества смен работы, времени года, количества возвращаемого конденсата и его температуры, расхода пара на собственные нужды, потерь теплоносителя.

Тепловая схема производственной котельной показана на рис. 7.1.Сырая вода поступает из водопровода. Если напор воды недостаточен, то предусматривается насос исходной воды НИ. Температура исходной воды принимается летом 15 °С и 5 °С – зимой, а расход должен обеспечивать питание котельных агрегатов, компенсацию расхода пара на собственные нужды котельной (выпар, продувка, обдувка, мазутное хозяйство) и потерь теплоносителя в тепловой схеме, тепловых сетях и у потребителя. Вода нагревается в охладителе непрерывной продувки Т1 и в пароводяном подогревателе Т2 до температуры
25 – 35 °С. Указанный диапазон температур исключает конденсацию водяных паров из воздуха на внешней поверхности трубопроводов и оборудования водоподготовки и обеспечивает стабильную работу катионита. Часть воды используется на собственные нужды химводоподготовки (взрыхление, регенерация, отмывка) и составляет 15 – 20 % расхода , т. е. . Далее вода проходит через водоподготовительную установку ХВО, где из воды удаляются соли жесткости кальция и магния, а температура воды при этом снижается на 2 – 3 °С. Затем вода нагревается в пароводяном подогревателе Т3 и водо-водяном подогревателе Т4 и направляется в колонку атмосферного деаэратора ДА, где из воды удаляются коррозионно-активные газы. В колонку деаэратора также поступает конденсат от паровых подогревателей Т2, Т3 и из конденсатного бака КБ.В нижнюю часть колонки деаэратора или в питательный бак подается пар с давлением 0,12 МПа для подогрева умягченной воды до температуры кипения 104 °С. Чем ниже температура воды и конденсата, поступающих в деаэратор, тем больше пара требуется на деаэрацию.

Рис. 7.1. Принципиальная тепловая схема производственной котельной

При использовании деаэратора атмосферного типа (ДА) рекомендуемая температура воды на входе в деаэратор 60 ¸ 90 ^оС, а при использовании вакуумного деаэратора –
35 – 40 °С. Из деаэратора вместе с коррозионно-активными газами О ₂ и СО ₂ удаляется пар, выделяющийся из воды (выпар). Теплота выпара используется в охладителе выпара (на схеме не показано) для подогрева химически очищенной воды G_хов, направляемой в деаэраторы; газы из охладителя выпара удаляются в атмосферу, а конденсат сбрасывается в дренаж. В атмосферном деаэраторе при установке охладителя выпара на отметке, превышающей на 2 – 4 м отметку верха деаэрационной колонки, конденсат выпара может сливаться на верхнюю тарелку деаэратора.

Вместимость питательного бака деаэратора G_пв рассчитывается исходя из 1 – 2-часового запаса воды, достаточного для обеспечения питания всех котлов в случае прекращения подачи конденсата или воды. Питательный бак деаэратора должен иметь тепловую изоляцию, а геодезическая высота его установки создавать подпор во всасывающем патрубке питательного насоса ПН. При несоблюдении этого условия перед насосом или внутри него произойдет изменение давления и парообразование: это явление называется кавитацией. Насос будет работать на двухфазной среде, сплошность потока нарушится, что приведет к уменьшению производительности и напора насоса; кроме того, появятся гидравлические удары и осложнения в работе насоса.

Высота установки питательного бака зависит от температуры деаэрированной воды. При температуре 104,3^оС эта высота составляет 7 – 8 м. При охлаждении деаэрированной питательной воды перед подачей в питательный насос высота установки может быть снижена до 4 – 5 м.

Питательная вода из бака деаэратора с температурой 102 – 104 °С поступаетв теплообменник Т4, где нагревается вода после ХВО. Для исключения низкотемпературной коррозии водяного экономайзера (т. е. конденсации водяных паров из топочных газов на внешней поверхности труб экономайзера) температура питательной воды после Т4 должна быть не менее 70 °С при работе котельной на природном газе и 90 – 110 °С – при работе на мазуте. Затем питательным насосом ПН вода нагнетается в водяной экономайзер ЭК, где нагревается до температуры 140 – 170 °С за счет теплоты уходящих топочных газов и поступает в водяной объем верхнего барабана парового котла. В экономайзере ЭК некипящего типа вода не догревается до кипения на 20 – 40 °С.

В паровом котельном агрегате КА вырабатывается сухой насыщенный пар (например, давлением 1,4 МПа), который идет в редукционно-охладитедьную установку РОУ, где путем дросселирования (редуцирования) получается сухой насыщенный пар с давлением, необходимым для технологического производства. В результате дросселирования вначале получается перегретый пар и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) подается необходимое количество питательной воды G_poy с температурой 70 – 90 °С для охлаждения перегретого пара и получения сухого насыщенного пара (например, давлением 0,7 МПа). Сухой насыщенный пар D_пк поступает в парораспределительный коллектор ПК (паровая гребенка), откуда пар отбирается к технологическому потребителю D_тех на производство ТП,а также на собственные нужды D_с.н и компенсацию потерь пара в тепловой схеме D_пот. Пар потребителям может подаваться и непосредственно из котла, минуя РОУ.

Конденсат с производства возвращается в конденсатный бак КБ или непосредственно в колонку деаэратора. Количество технологического конденсата G_тех зависит от процента возврата конденсата – b. Конденсат с помощью конденсатного насоса КН подается из конденсатного бака в колонку деаэратора.

Сухой насыщенный пар поступает на собственные нужды, которые включают в себя расход пара:

· D_Т2 – на подогреватель T ₂ исходной воды, а конденсат после подогревателя с температурой 60 – 90 °С возвращается в колонку деаэратора;

· D_Т3 – на подогреватель Т₃ химически очищенной воды, а конденсат после подогревателя с температурой 60 – 90 ^оC возвращается в колонку деаэратора;

· D_д – на деаэрацию воды, причем давление пара после редукционного клапана РК снижается до 0,12 МПа путем дросселирования (энтальпия i = const);

· D_м.х – на нагрев мазута, зависит от расхода, теплоемкости, температуры мазута и условно может быть принят равным 0,6 – 3 % от внешнего потребления, т. е. 0,006 D_тех; конденсат от подогревателей в количестве G_м.х, равном D_м.х, возвращается в деаэратор или конденсатный бак;

· D_ф – на распыливание мазута, зависит от типа форсунки и условно может быть принят 0,4 – 1 % от внешнего потребления, т. е. 0,004 D_тех;

· на обдувку внешних поверхностей нагрева труб кипятильного пучка и водяного экономайзера, на поршневые резервные питательные насосы.

Расход пара, кг/с, на собственные нужды D_сн составляет 10 – 15 % от внешнего потребления пара, т. е. равен 0,1 D_тех.

Расход пара, кг/с, на компенсацию потерь в тепловой схеме D_пот, подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара принимаются в размере 2 – 3 % от внешнего потребления, т. е. равен 0,03 D_тех.

Такая форма учета потерь пара (и теплоты) упрощает тепловой расчет и позволяет в уравнения теплового баланса оборудования не вводить коэффициент сохранения теплоты , учитывающий потери от внешнего охлаждения и другие потери. Предварительно принятые величины уточняются на заключительном этапе расчета при сопоставлении принятых D_cн и полученных в результате расчета расходов пара на собственные нужды . Из парового котельного агрегата с давлением 1,4 МПа по продувочной линии котловая вода G_пр поступает в сепаратор непрерывной продувки СНП, который устанавливают с целью уменьшения тепловых потерь с продувочной водой. Использование СНП экономически обоснованно при расходе продувки G_пр > 0,14 кг/с. В сепараторе непрерывной продувки происходит снижение давления продувочной воды от рабочего в котельном агрегате (1,4 МПа) до 0,12 – 0,15 МПа. Котловая вода с высоким содержанием солей и щелочи в СНПвскипает и разделяется на остаточную воду G_в.cнп и пар вторичного вскипания D_в.снп, которыйявляется «чистым» рабочим телом и может использоваться в деаэраторе. При расходе продувочной воды G_пp > 0,28 кг/с экономически целесообразно использовать не только теплоту, содержащуюся в паре вторичного вскипания, но и теплоту воды G_в.cнп, сливаемой из сепаратора в водоподогреватель Т1, после которого вода с температурой 40 – 60 °С сбрасывается в барботер БР и далее в канализационную сеть (дренаж).

2.7.3. Производственно-отопительные котельные
с паровыми котельными агрегатами