Котельные установки

В зависимости от назначения котельные установки подразделяют на энергетические, производственно-технологические, а также отопительные.

Энергетические котельные установки обеспечивают паром паровые двигатели - паровые турбины и машины, в которых пар является рабочим телом, совершающим полезную работу</a> в результате изменения параметров состояния. В энергетических котельных установках вырабатывается перегретый пар низкого давления до 3 МПа, среднего – до 10 МПа, высокого – до 14 МПа и сверхвысокого давления – до 25,5 МПа.

Производственно-технологические котельные установки вырабатывают пар для технологических нужд и отопления производственных помещений. Производственно-технологические котельные установки вырабатывают пар низкого давления 0,3…0,7 МПа и реже – до 1,3 МПа.

Тепловые (отопительные) котельные установки, как и следует из названия, обеспечивают теплотой отопительные, вентиляционные системы и установки горячего водоснабжения. Отопительные котельные установки вырабатывают пар с избыточным давлением 0,13…0,3 МПа.

Котельная установка состоит из котельного агрегата и ряда вспомогательных устройств.
Котельный агрегат является основной частью котельной установки.
В его состав входят топка, в которой сжигается топливо, котел и пароперегреватель, служащий для превращения поступающей в него воды в насыщенный пар.
К дополнительному оборудованию котельной установки можно отнести экономайзер для подогрева питательной воды, воздухоподогреватель для подогрева воздуха, поступающего в топку, дутьевой вентилятор, подающий воздух в воздухоподогреватель, обмуровка, уменьшающая потери теплоты в окружающую среду, различная арматура и гарнитура для обслуживания котельной установки и обеспечения безопасной работы котельного агрегата.
Кроме того, к оборудованию, обеспечивающему работу котельной установки, относятся: склады топлива, топливоподающие устройства, топливоподготовительные устройства (дробилки, сушилки, мельницы, бункеры, питатели и т. д.), устройства золо- и шлакоудаления, дымососы и дымовые трубы, водоподготовительные устройства (для удаления из воды примесей) и некоторые другие устройства.

Работа котельной установки заключается в получении насыщенного пара в котле путем сжигания топлива в топке; затем этот пар в пароперегревателе превращается в перегретый пар и далее направляется в паровую турбину или другим потребителям.

Основные требования, предъявляемые к котельной установке – безаварийность работы, легкое регулирование, высокая производительность, минимальная стоимость пара.
Основными показателями, характеризующими экономичность работы котельного агрегата, являются тепловой баланс и коэффициент полезного действия.

Тепловой баланс устанавливает соотношение между количеством теплоты, поступившей в котельный агрегат, и суммой израсходованной теплоты, которая слагается из полезно используемой теплоты (затраченной на получение пара) и неизбежных тепловых потерь.

Потери теплоты в котельной установке складываются из потерь с уходящими дымовыми газами (самые значительные потери тепла), потерь на химическую и механическую неполноту сгорания топлива, и потерь тепла в окружающую среду через обмуровку котельного агрегата.

Уменьшают потери тепла с уходящими газами путем снижения их температуры на выходе из котельного агрегата. Этого можно достичь, используя различные подогреватели, теплообменники и экономайзеры для нагревания воды, используемой для технологических и отопительных целей. Однако чрезмерное охлаждение дымовых газов нежелательно, поскольку это влечет за собой появление конденсата, вызывающего коррозию труб и металлических частей котельного агрегата. При этом коррозия увеличивается воздействием серной кислоты, образующейся в результате взаимодействия влаги с двуокисью серы SO2, содержащейся в продуктах сгорания.

Потери от химической неполноты сгорания чаще всего зависят от правильности выбора режима подачи воздуха в топку. Потери от механической неполноты сгорания зависят от вида и качества топлива, способа его сжигания и условий эксплуатации котельной установки.

Для характеристики экономичности котельного агрегата вводят понятие брутто-коэффициента полезного действия, который представляет собой отношение полезно использованной теплоты ко всей теплоте, полученной в результате сжигания топлива.
Обычно котельные установки имеют брутто-коэффициент полезного действия в пределах 0,7…0,93.

В водогрейных котельных агрегатах производится нагрев воды до требуемой температуры, которая затем по трубопроводам направляется потребителям с помощью насосных установок.