Основни елементи на парни и водогрейни котли
Пещи за изгаряне на газообразни, течни и твърди горива
При изгаряне на газ, мазут и твърд въглищен прах, като правило, се използват камерни пещи. Пещта е ограничена от предната, задната, страничните стени, както и от огнището и свода. По стените на пещта има изпарителни нагревателни повърхности (котелни тръби) с диаметър 50-80 mm, които възприемат излъчената топлина от факела и продуктите на горенето. За изгаряне на газообразни или течни горива под камерната пещ те обикновено не са екранирани; за въглищен прах се прави „студена“ фуния в долната част на горивната камера за отстраняване на пепелта, падаща от горящата факла.
Горните краища на тръбите се навиват в барабан, а долните краища се свързват към колекторите чрез валцуване или заваряване. В редица котли кипящите тръби на задния екран, преди да се свържат с барабана, се отглеждат в горната част на пещта в няколко реда, подредени в шахматен ред и образувайки мида.
За обслужване на пещта и газопроводите в котелния блок се използват следните слушалки: люкове, заключващи се врати, очила, експлозивни клапани, шибъри, въртящи се клапи, вентилатори, почистване на изстрел.
За регулиране на тягата и припокриване на свинята се използват чугунени димни клапи или въртящи се клапи.
При работа с газообразни горива, за да се предотврати натрупването на горими газове в пещите, комините и димоотводите на котелната инсталация по време на прекъсване на работа, в тях винаги трябва да се поддържа малка тяга; За да направите това, всеки отделен димоотвод на котела към комбинирания димоотвод трябва да има собствен шибър с отвор в горната част с диаметър най-малко 50 mm.
Вентилаторите и почистващите препарати са предназначени за почистване на нагревателни повърхности от пепел и сажди.
Барабани на парни котли
Трябва да се отбележимногофункционално предназначение на барабаните на парните котли, по-специално в тях протичат следните процеси:
- разделяне на пароводната смес, идваща от повдигащите отопляеми тръби на пара и вода и събиране на пара;
- вътрешнокотелно третиране на водата (термично и химично омекотяване на водата);
- изсушаване на пара от капчици котелна вода;
- промиване на пара от разтворени в нея соли;
- защита срещу свръхналягане на парата.
Барабаните на котлите са изработени от котелна стомана с щамповани дъна и шахта. Вътрешната част от обема на барабана, напълнена до определено ниво с вода, се нарича воден обем, а напълнена с пара по време на работа на котела - парна. Повърхността на кипящата вода в барабана, която разделя обема на водата от обема на парата, се нарича огледало за изпаряване. В парния котел само тази част от барабана, която се охлажда с вода отвътре, се измива от горещи газове. Линията, разделяща повърхността, нагрята от газове, от ненагрятата, се нарича линия на изстрел.
Сместа пара-вода влиза през повдигащи котелни тръби, навити в дъното на барабана. От барабана водата се подава през водосточни тръби към долните колектори.
На повърхността на изпарителното огледало се появяват емисии, хребети и дори фонтани, докато значително количество капчици от котелна вода могат да попаднат в парата, което намалява качеството на парата в резултат на увеличаване на нейната соленост. Капките от котелната вода се изпаряват и съдържащите се в тях соли се отлагат върху вътрешната повърхност на прегревателя, влошавайки преноса на топлина, в резултат на което температурата на стените му се повишава, което може да доведе до тяхното изгаряне. Солите могат да се отлагат и в арматурата на паропроводите и да доведат до нарушаване на нейната херметичност.
За равномерно подаване на пара в парното пространство на барабана иза намаляване на съдържанието на влага се използват различни устройства за разделяне.
За да се намали възможността от отлагания на котлен камък върху изпарителните нагревателни повърхности, се използва вътрекотелна обработка на водата: фосфатиране, алкализиране, използване на комплексообразователи.
Фосфатирането има за цел да създаде условия в котелната вода, при които образуващите котлен камък се отделят под формата на незалепваща утайка. За да направите това, е необходимо да поддържате определена алкалност на водата в котела.
За разлика от фосфатирането, обработката на водата с комплексони може да осигури режими без котлен камък и без утайки на котелната вода. Като комплексообразовател се препоръчва използването на натриева сол Trilon B.
Поддържането на допустимото съдържание на сол в котелната вода се осъществява чрез продухване на котела, т.е. отстраняване от него на част от котелната вода, която винаги има по-висока концентрация на соли от захранващата вода.
Непрекъснато прочистване на водата се извършва от място с най-висока концентрация на соли, т.е. от отделението за "сол". Парата, генерирана в двата етапа на изпаряване, се смесва в парното пространство и излиза от барабана през серия от тръби, разположени в горната му част. С повишаване на налягането парата може да разтвори някои примеси във водата на котела (силициева киселина, метални оксиди).
Паропрегреватели за котли
Получаването на прегрята пара от суха наситена пара се извършва в прегревател. Паропрегревателят е един от най-критичните елементи на котелния агрегат, тъй като от всички нагревателни повърхности той работи в най-тежки температурни условия (температура на прегряване до 425 ° C). Намотките на прегревателя и колекторите са изработени от въглеродна стомана.
Според метода на абсорбция на топлина, прегревателисе подразделят на конвективни, радиационно-конвективни и радиационни. В котелни агрегати с ниско и средно налягане се използват конвективни прегреватели с вертикални или хоризонтални тръби. За получаване на пара с температура на прегряване над 500 °C се използват комбинирани прегреватели, т.е. при тях една част от повърхността (излъчването) възприема топлината поради излъчване, а другата част - чрез конвекция. Излъчващата част на нагревателната повърхност на паропрегревателя е разположена под формата на екрани директно в горната част на горивната камера.
В зависимост от посоките на движение на газовете и парата се различават три основни схеми за включване на паропрегревател в газов поток: правопоточна, при която газовете и парата се движат в една и съща посока; противоток, при който газовете и парата се движат в противоположни посоки; смесен, при който в едната част на намотките на паропрегревателя газовете и парата се движат правопоточно, а в другата - в противоположни посоки.
Оптимална по отношение на надеждността на работа е смесена схема за включване на прегревател, при която първата част на прегревателя по протежение на потока на парата е противоточна, а завършването на прегряването на парата става във втората му част с директен поток от топлоносители. В същото време в частта от намотките, разположена в областта на най-високото топлинно натоварване на прегревателя, в началото на димоотвода ще има умерена температура на парата, а завършването на прегряването на парата става при по-ниско топлинно натоварване.
Температурата на парата в котли с налягане до 2,4 MPa не се регулира. При налягане от 3,9 MPa и повече температурата се контролира по следните начини: чрез впръскване на кондензат в пара; използване на повърхностни паропрегреватели; използване на газов контрол чрез промяна на потока на продуктите от горенетопрегревател или преместване на позицията на горелката в пещта с помощта на въртящи се горелки.
Паропрегревателят трябва да има манометър, предпазен клапан, спирателен кран за изключване на паропрегревателя от паропровода и устройство за измерване на температурата на прегрятата пара.
Въздушни нагреватели
Въздушният нагревател, възприемайки топлината от отработените газове и предавайки я на въздуха, намалява най-осезаемата част от топлинните загуби с отработените газове. При използване на нагрят въздух температурата на горене на горивото се повишава, процесът на горене се засилва и ефективността на котелния агрегат се увеличава. В същото време при инсталиране на въздухонагревател се увеличават аеродинамичните съпротивления на въздушните и димните пътища, които се преодоляват чрез създаване на изкуствено течение, т.е. чрез инсталиране на димоотвод и вентилатор.
Температурата на нагряване на въздуха се избира в зависимост от метода на изгаряне и вида на горивото. За природен газ и мазут, изгаряни в камерни пещи, температурата на горещия въздух е 200-250 °C, а за прахообразно изгаряне на твърдо гориво - 300-420 °C.
Според принципа на действие въздухонагревателите се делят на рекуперативни и регенеративни. В рекуперативен въздушен нагревател преносът на топлина от продуктите на горенето към въздуха става непрекъснато през разделителна стена, от едната страна на която се движат продуктите от горенето, а от другата - нагрятият въздух.
При регенеративните въздухонагреватели преносът на топлина от продуктите на горенето към нагрятия въздух се дължи на алтернативно нагряване и охлаждане на една и съща нагревателна повърхност.
Предпазни устройства и инструменти
За топла водакотли, байпасни линии с възвратни клапани, които позволяват на водата да преминава в посока от котела към тръбопровода на отоплителната система, могат да служат като предпазно устройство срещу повишаване на налягането в тях. И ако клапаните, монтирани на котела, по някаква причина се окажат затворени, тогава все пак връзката с атмосферата през разширителния съд няма да бъде нарушена.
Ако в тръбопровода между котлите и разширителния съд има други спирателни кранове, освен посочените вентили, трябва да се монтират лостови предпазни вентили.
Парните котли до 70 kPa са оборудвани с предпазно устройство под формата на хидравлично уплътнение.
За безопасна и правилна работа парните котли, освен предпазни устройства, са оборудвани с водопоказатели, пробкови кранове и манометри.
За да се отчете потреблението на захранваща вода, подадена към парния котел, или вода, циркулираща във водната отоплителна система, се монтират водомери или диафрагми. За измерване на температурата на водата, влизаща в системата за отопление на водата и връщаща се в котела, в специални кутии са предвидени термометри.
За котли с мощност над 20 Gcal / h, за които като основно е инсталирано газообразно гориво, трябва да се осигури резервно гориво - мазут. При разработването на проекти за котелни, тези видове гориво трябва да се считат за еквивалентни.
При преобразуване на котелни с котли, оборудвани с камерни пещи за изгаряне на твърди горива към изгаряне на газообразни твърди горива, трябва да се запази като резерв.
Пречистване на водата и химия на водата
Пречистването на водата е обработката на вода, идваща от естествен водоизточник, например водовземни съоръжения, за различни нужди, например битовибитови, технологични: за захранване на парни и водогрейни котли или за технологични цели. Пречистването на водата се извършва в топлоелектрически централи, в комунални услуги и промишлени предприятия.
Пречистването на водата се състои в освобождаване на водата от груби и колоидни примеси и съдържащите се в нея соли, което предотвратява отлагането на котлен камък, отстраняването на соли с пара, корозията на металите и замърсяването на обработваните материали при използване на вода в технологични процеси.
Пречистването на водата включва следните основни методи (етапи) на пречистване:
- избистряне (отстраняване от водата чрез коагулация, утаяване и филтриране на колоидни и суспендирани замърсители);
- омекотяване (елиминиране на твърдостта на водата чрез утаяване на калциеви и магнезиеви соли, вар и сода или отстраняването им от водата чрез катионизация);
- обезсоляване и десиликонизация (йонообмен или дестилация в изпарители);
- отстраняване на разтворени газове (чрез термични или химични методи) и оксиди на желязо и мед (чрез филтриране).
Водно-химичният режим на работа на котелната централа трябва да осигурява работата на котлите, параводната линия, топлоизползващото оборудване и топлопреносните мрежи без корозионни повреди и отлагания на котлен камък и утайки върху вътрешните повърхности, получаване на пара и вода с необходимото качество.
Технологията за пречистване на водата трябва да бъде избрана в зависимост от изискванията за качеството на парата, фуражната и котелната вода, водата за отопление и системи за топла вода, количеството и качеството на заустваните отпадъчни води, както и качеството на изходната вода.
Технологията за пречистване на водата за отворени системи за топлоснабдяване и системи за топла вода, както и използваните реагенти и материали не трябва да влошават качеството на изходната вода. При изборареактивите и материалите трябва да се ръководят от Списъка на новите материали и реактиви, одобрен от Главната санитарно-епидемиологична дирекция на Министерството на здравеопазването на България за използване в практиката на питейното водоснабдяване.
Обемът на химичния контрол на качеството на водата за отоплителни мрежи на отворени системи за топлоснабдяване и системи за топла вода трябва да отговаря на GOST 2874-73 "Питейна вода".
Разположение и оформление на котелни помещения
В сградите на предучилищни институции и образователни институции вградените котелни помещения са разрешени само за собствени нужди. Поставянето на котелни помещения в болнични сгради по принцип не е разрешено. Разположени са в отделни бизнес сгради.
Максималната мощност на вградените котелни не трябва да надвишава: при работа на течни и газообразни горива - 3,5 MW, на твърди горива, в зависимост от съдържанието на сяра и съдържание на пепел, 0,6-1,7 MW. Невъзможно е да се поставят котелни под основните помещения на обществени сгради (търговски зали на магазини, фоайета и аудитории на развлекателни предприятия, класни стаи и аудитории на образователни институции, групови стаи на предучилищни институции).
Блокираните котелни помещения се организират в общински и промишлени предприятия, ако близостта им не засяга технологичните процеси на производството, не влошава санитарните и хигиенните условия и е разрешена от стандартите за пожарна безопасност (не създава опасност от пожар). Свободно стоящите котелни трябва да се поставят по правило в центъра на топлинните натоварвания, като се вземе предвид розата на вятъра. Изискванията за разполагане на котелни са определени от SNiP II-35-76 "Котелни инсталации".