1.1 Вибір виду теплоносіїв

2. Вибір та обґрунтування системи теплопостачання та її склад

3. Побудова графіків зміни подачі теплоти. Річний запас умовного палива.

4. Вибір способу регулювання. Розрахунок температурного графіка

4.1 Вибір методу регулювання відпустки теплоти

4.2 Розрахунок температур води в опалювальних системах із залежним приєднанням

4.2.1 Температура води в лінії подачі теплової мережі, про С

4.2.2 Температура води на виході з системи опалення

4.2.3 Температура води після змішувального пристрою (елеватора)

4.3 Підрегулювання системи гарячого водопостачання

4.4 Розрахунок витрати води з теплової мережі на вентиляцію та температури води після систем вентиляції

4.5 Визначення витрат мережної води в трубопроводі водяної теплової мережі

4.5.1 Витрати води в системі опалення

4.5.2 Витрата води у системі вентиляції

4.5.3 Витрата води у системі ГВП.

4.5.4 Середньозважена температура у зворотній лінії теплової мережі.

5. Побудова графіків витрат мережної води за об'єктами та у сумі

6. Вибір видва та способу прокладання теплової мережі

7. Гідравлічний розрахунок теплової мережі. Побудова п'єзометричного графіка

7.1.Гідравлічний розрахунок водяної теплової мережі

7.2 Гідравлічний розрахунок розгалужених теплових мереж

7.2.1 Розрахунок ділянки головної магістралі І – ТК

7.2.2 Розрахунок відгалуження ТК - Ж1.

7.2.3 Розрахунок дросельних шайб на відгалуженнях теплової мережі

7.3 Побудова п'єзометричного графіка

7.4 Вибір насосів

7.4.1 Вибір насоса

7.4.2 Вибір підживлювального насосу

8. Тепловий розрахунок теплових мереж. Розрахунок товщини ізоляційного шару

8.1 Основні параметри мережі

8.2 Розрахунок товщини ізоляційного шару

8.3 Розрахунок теплових втрат

9. Тепловий та гідравлічний розрахунки паропроводу

9.1 Гідравлічний розрахунок паропроводу

9.2 Розрахунок товщини ізоляційного шару паропроводу

10. Розрахунок теплової схеми джерела теплопостачання. Вибір основного та допоміжного обладнання.

10.1 Таблиця вихідних даних

11. Вибір основного устаткування

11.1 Вибір парових казанів

11.2 Вибір деаераторів

11.3 Вибір живильних насосів

12. Тепловий розрахунок підігрівачів мережної води

12.1 Пароводяний підігрівач

12.2 Розрахунок охолоджувача конденсату

13. Техніко-економічні показники системи теплопостачання

Висновок

Список літератури

Вступ

Промислові підприємства та житлово-комунальний сектор споживають величезну кількість теплоти на технологічні потреби, вентиляцію, опалення та гаряче водопостачання. Теплова енергія у вигляді пари та гарячої води виробляється теплоелектроцентралями, виробничими та районними опалювальними котельнями.

Переведення підприємств на повний господарський розрахунок та самофінансування, намічене підвищення цін на паливо та перехід багатьох підприємств на дво- та тризмінну роботу вимагають серйозної перебудови у проектуванні та експлуатації виробничих та опалювальних котелень.

Виробничі та опалювальні котельні повинні забезпечити безперебійне та якісне теплопостачання підприємств та споживачів житлово-комунального сектору. Підвищення надійності та економічності теплопостачання значною мірою залежить від якості роботи котлоагрегатів та раціонально. спроектованої теплової схеми котельні. Провідними проектними інститутами розроблені та вдосконалюються раціональні теплові схеми та типові проекти виробничих та опалювальних котелень.

Метою даного курсового проекту є отримання навичок та ознайомлення з методиками розрахунку теплопостачання споживачів, у окремому випадку – розрахунку теплопостачання двох житлових районів та промислового підприємства від джерела теплопостачання. Також поставлена ​​мета – ознайомитися з існуючими державними стандартами та будівельними нормами та правилами, що стосуються теплопостачання, ознайомлення з типовим обладнанням теплових мереж та котелень.

В даному курсовому проекті буде побудовано графіки зміни подачі теплоти кожному об'єкту, визначено річний запас умовного палива для теплопостачання. Буде проведено розрахунок та побудовано температурні графіки, а також графіки витрат мережної води по об'єктах та в сумі. Виготовлено гідравлічний розрахунок теплових мереж, побудовано п'єзометричний графік, вибрано насоси, зроблено тепловий розрахунок теплових мереж, розраховано товщину ізоляційного покриття. Визначено витрату, тиск і температура пари, що виробляється на джерелі теплопостачання. Вибрано основне обладнання, розрахований підігрівач води.

Проект носить навчальний характер, тому передбачає розрахунок теплової схеми котельні тільки в максимально зимовому режимі. Інші режими теж будуть порушені, але побічно.

1. Вибір виду теплоносіїв та їх параметрів

1.1 Вибір виду теплоносіїв

Вибір теплоносія та системи теплопостачання визначається технічними та економічними міркуваннями та залежить головним чином від типу джерела теплоти та виду теплового навантаження.

У нашому курсовому проекті три об'єкти теплопостачання: промислове підприємство та 2 житлові райони.

Користуючись рекомендаціями для опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлових та громадських будівель, систему теплопостачання приймаємо водяну. Це пояснюється тим, що вода має ряд переваг у порівнянні з парою, а саме:

а) вищий ККД системи теплопостачання внаслідок відсутності в абонентських установках втрат конденсату та пари, що мають місце у парових системах;

б) підвищена здатність водяної системи, що акумулює.

Для промислового підприємства як єдиний теплоносій для технологічних процесів, опалення, вентиляції та гарячого водопостачання застосовуємо пару.

1.2 Вибір параметрів теплоносіїв

Параметри технологічної пари визначаються за вимогами споживачів та з урахуванням втрат тиску та теплоти у теплових мережах.

У зв'язку з тим, що даних про гідравлічні та теплові втрати в мережах немає, виходячи з досвіду експлуатації та проектування, приймаємо питомі втрати тиску та зниження температури теплоносія внаслідок теплових втрат у паропроводі відповідно

З урахуванням вище викладеної температури пара на вході споживача становить, 0 С:

Відповідно до тиску насичення пари при отриманій температурі пари у споживача

Тиск пари на виході джерела з урахуванням прийнятих гідравлічних втрат складе, МПа:

Температура насичення пари при тиску

де 0

Отже, остаточно приймаються

В системі теплопостачання для задоволення навантажень опалення, вентиляції та гарячого водопостачання як теплоносій прийнята вода. Вибір обумовлений тим, що в житлових та громадських будинках у системах централізованого теплопостачання з метою дотримання санітарних норм необхідно приймати як теплоносій воду. Застосування для підприємств як теплоносій пари для технологічних процесів, опалення, вентиляції та гарячого водопостачання допускається при техніко-економічному обґрунтуванні. Через відсутність даних для проведення техніко-економічного аналізу та відсутність необхідності в цьому (не передбачено завданням) остаточно теплоносієм для опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлових районів та промислового підприємства приймається гаряча вода.

4.1 Склад розділів проектної документації та вимоги до їх змісту наведено у .

4.2 Обладнання та матеріали, що використовуються при проектуванні, у випадках, встановлених документами в галузі стандартизації, повинні мати сертифікати відповідності вимогам норм і стандартів Росії, а також дозвіл Ростехнагляду на їх застосування.

4.3 При проектуванні котелень з паровими та водогрійними котлами з тиском пари понад 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ) та з температурою води понад 115°С необхідно дотримуватись відповідних норм і правил у галузі промислової безпеки, а також документи в області стандартизації.

4.4 Проектування нових та реконструйованих котелень має здійснюватися відповідно до розроблених та узгоджених в установленому порядку схем теплопостачання, або з обґрунтуваннями інвестицій у будівництво, прийнятими у схемах та проектах районного планування, генеральних планів міст, селищ та сільських поселень, проектів планування житлових, промислових та інших функціональних зон або окремих об'єктів, наведених у .

4.5 Проектування котелень, для яких не визначено у встановленому порядку вид палива, не допускається. Вид палива та його класифікація (основне, за потреби аварійне) визначається за погодженням з регіональними уповноваженими органами влади. Кількість та спосіб доставки необхідно узгодити з паливопостачальними організаціями.

4.6 Котельні за цільовим призначенням у системі теплопостачання поділяються на:

• центральні у системі централізованого теплопостачання;
• пікові в системі централізованого та децентралізованого теплопостачання на базі комбінованого вироблення теплової та електричної енергії;
• автономні системи децентралізованого теплопостачання.

4.7 за призначенням поділяються на:

• опалювальні - для забезпечення тепловою енергією систем опалення, вентиляції, кондиціювання та гарячого водопостачання;
• опалювально-виробничі – для забезпечення тепловою енергією систем опалення, вентиляції, кондиціювання, гарячого водопостачання, технологічного теплопостачання;
• виробничі – для забезпечення тепловою енергією систем технологічного теплопостачання.

4.8 Котельні за надійністю відпуску теплової енергії споживачам (відповідно до СП 74.13330) поділяються на котельні першої та другої категорії.

• котельні, є єдиним джерелом теплової енергії системи теплопостачання;
• котельні, що забезпечують тепловою енергією споживачів першої та другої категорії, що не мають індивідуальних резервних джерел теплової енергії. Переліки споживачів за категоріями встановлюються у завданні проектування.

4.9 У котельнях з паровими та пароводогрейними котлами загальною встановленою тепловою потужністю понад 10 МВт з метою підвищення надійності та енергоефективності при техніко-економічних обґрунтуваннях рекомендується встановлення парових турбогенераторів малої потужності з напругою 0,4 кВ з паровими протитисковими турбінами. або підприємств, біля яких вони перебувають. Відпрацьована пара після турбін може бути використана: на технологічне паропостачання споживачів, для нагрівання води систем теплопостачання, на власні потреби котельні.

Проектування таких установок має здійснюватися відповідно до .

У водогрійних котельнях, що працюють на рідкому та газоподібному паливі, для цих цілей допускається використання газотурбінних або дизельних установок.

При проектуванні електроенергетичної надбудови для вироблення електричної енергії для потреб котельної та/або передачі її в мережу слід здійснювати відповідно до , . У разі якщо для розробки проектної документації недостатньо вимог щодо надійності та безпеки, встановлених нормативними документами, або такі вимоги не встановлені, слід розробляти та затверджувати в установленому порядку спеціальні технічні умови.

4.10 Для теплопостачання будівель та споруд від блочно-модульних котелень слід передбачати можливість роботи обладнання котельні без постійного персоналу.

4.11 Розрахункова теплова потужність котельні визначається як сума максимальних годинних витрат теплової енергії на опалення, вентиляцію та кондиціювання, середніх годинних витрат теплової енергії на гаряче водопостачання та витрат теплової енергії на технологічні цілі. При визначенні розрахункової теплової потужності котельні повинні враховуватися витрати теплової енергії на власні потреби котельні, втрати в котельні та в теплових мережах з урахуванням енергетичної ефективності системи.

4.12 Розрахункові витрати теплової енергії на технологічні цілі слід приймати за завданням проектування. У цьому повинна враховуватися можливість розбіжності максимальних витрат теплової енергії окремих споживачів.

4.13 Розрахункові годинні витрати теплової енергії на опалення, вентиляцію, кондиціювання та гаряче водопостачання повинні прийматися за завданням на проектування, за відсутності таких даних – визначатися за СП 74.13330, а також за рекомендаціями.

4.14 Число та продуктивність котлів, встановлених у котельні, слід вибирати, забезпечуючи:

• розрахункову продуктивність (теплову потужність котельні згідно 4.11);
• стабільну роботу котлів за мінімально допустимого навантаження в теплий період року.

При виході з ладу найбільшого за продуктивністю котла в котельнях першої категорії котли, що залишилися, повинні забезпечувати відпуск теплової енергії споживачам першої категорії:

• на технологічне теплопостачання та системи вентиляції - у кількості, що визначається мінімально допустимими навантаженнями (незалежно від температури зовнішнього повітря);
• на опалення та гаряче водопостачання - у кількості, що визначається режимом найбільш холодного місяця.

При виході з ладу одного котла, незалежно від категорії котельної, кількість теплової енергії, що відпускається споживачам другої категорії, повинна забезпечуватися відповідно до вимог СП 74.13330.

Число котлів, що встановлюються в котельнях, та їх продуктивність, слід визначати на підставі техніко-економічних розрахунків.

У котельнях слід передбачати встановлення не менше двох котлів; у виробничих котельнях другої категорії – встановлення одного котла.

4.15 У проектах котелень слід використовувати котли, економайзери, повітропідігрівачі, турбіни з протитиском, газотурбінні та газопоршневі установки з генераторами напругою 0,4 кВ, золоуловлювачі та інше обладнання у блочному транспортабельному виконанні повної заводської та монтажної.

4.16 Проекти блоків допоміжного обладнання з трубопроводами, системами автоматичного контролю, регулювання, сигналізації та електротехнічним обладнанням підвищеної заводської готовності розробляються на замовлення та завдання монтажних організацій.

4.17 Відкрите встановлення обладнання у різних кліматичних зонах можливе, якщо це допускається інструкціями заводів-виробників та відповідає за шумовими характеристиками вимогам у СП 51.13330 та .

4.18 Компонування та розміщення технологічного обладнання котельні повинні забезпечувати:

• умови для механізації ремонтних робіт;
• можливість використання при ремонтних роботах підлогових підйомно-транспортних механізмів та пристроїв.

Для ремонту вузлів обладнання та трубопроводів масою понад 50 кг слід передбачати, як правило, інвентарні вантажопідйомні пристрої. У разі неможливості використання інвентарних вантажопідіймальних пристроїв слід передбачати стаціонарні вантажопідйомні пристрої (талі, тельфери, підвісні та мостові крани).

4.19 У котельнях за завданням на проектування слід передбачати ремонтні ділянки або приміщення для проведення ремонтних робіт. При цьому слід враховувати можливість виконання робіт із ремонту вказаного обладнання відповідними службами промислових підприємств чи спеціалізованими організаціями.

4.20 Прийняті у проекті основні технічні рішення мають забезпечувати:

• надійність та безпеку роботи обладнання;
• максимальну енергетичну ефективність котельні;
• економічно обґрунтовані витрати на будівництво, експлуатацію та ремонт;
• вимоги охорони праці;
• необхідні санітарно-побутові умови для експлуатаційного та ремонтного персоналу;
• вимоги охорони довкілля.

4.21 Теплову ізоляцію обладнання котелень, трубопроводів, арматури, газоходів, повітроводів та пилопроводів слід передбачати з урахуванням вимог СП 60.13330 та СП 61.13330.

У цьому розділі:

ПЕРЕДМОВА

«Газ безпечний лише за технічно грамотної експлуатації

газового обладнання котельні».

У навчальному посібнику оператора наведено основні відомості про водогрійну котельню, що працює на газоподібному (рідкому) паливі, розглянуто принципові схеми котелень та систем теплопостачання промислових об'єктів. У посібнику також:

• • представлені основні відомості із теплотехніки, гідравліки, аеродинаміки;

• • наведено відомості про енергетичне паливо та організацію їх спалювання;

• • висвітлено питання підготовки води для водогрійних котлів та теплових мереж;

• • розглянуто влаштування водогрійних котлів та допоміжного обладнання газифікованих котелень;

• • представлені схеми газопостачання котелень;

• • дано опис низки контрольно-вимірювальних приладів та схем автоматичного регулювання та автоматики безпеки;

• • приділено велику увагу питанням експлуатації котельних агрегатів та допоміжного обладнання;

• • розглянуто питання щодо запобігання аваріям котлів та допоміжного обладнання, з надання першої допомоги постраждалим внаслідок нещасного випадку;

• наведено основні відомості щодо організації ефективного використання теплоенергетичних ресурсів.

Даний навчальний посібник оператора призначений для перепідготовки, навчання суміжної професії та підвищення кваліфікації операторів газових котелень, а також може бути корисним для студентів та учнів за спеціальністю «Теплогазопостачання» та оперативно – диспетчерського персоналу при організації диспетчерської служби з експлуатації автоматизованих котелень. Більшою мірою матеріал представлений для водогрійних котелень потужністю до 5 Гкал із газотрубними котлами типу “Турботерм”.

Підписавшись на Комплект Навчально-методичних матеріалів для Оператора котельні, Ви безкоштовно отримаєте книгу “Визначення знань. Тест для оператора котельні”. А надалі отримуватимете від мене як безкоштовні, так і платні інформаційні матеріали.

ВСТУП

Сучасна котельна техніка малої та середньої продуктивності розвивається в наступних напрямках:

• підвищення енергетичної ефективності шляхом усілякого зниження теплових втрат та найбільш повного використання енергетичного потенціалу палива;
• зменшення габаритів котельного агрегату за рахунок інтенсифікації процесу спалювання палива та теплообміну в топці та поверхнях нагрівання;
• зниження шкідливих токсичних викидів (СО, NO x, SO v);
• підвищення надійності роботи котельного агрегату

Нова технологія спалювання реалізується, наприклад, у котлах з пульсуючим горінням. Топкова камера такого котла є акустичною системою з високим ступенем турбулізації димових газів. У камері топки котлів з пульсуючим горінням відсутні пальники, а отже, і факел. Подача газу та повітря здійснюється уривчасто з частотою приблизно 50 разів на секунду через спеціальні пульсуючі клапани, і процес горіння відбувається у всьому топковому обсязі. При спалюванні палива в топці підвищується тиск, збільшується швидкість продуктів горіння, що призводить до суттєвої інтенсифікації процесу теплообміну, можливості зменшення габаритів та маси котла, відсутності потреби громіздких та дорогих димових труб. Робота таких котлів відрізняється низькими викидами СО та N0 x . Коефіцієнт корисної дії таких котлів досягає 96 %.

Вакуумний водогрійний котел японської фірми Takuma – це герметична ємність, наповнена певною кількістю добре очищеної води. Топка котла є жарової труби, що знаходиться нижче рівня рідини. Вище рівня води в паровому просторі встановлено два теплообмінники, один з яких включається до опалювального контуру, а інший - працює в системі гарячого водопостачання. Завдяки невеликому вакууму, що автоматично підтримується всередині котла, вода закипає в ньому при температурі нижче 100 про С. Випаровуючись, вона конденсується на теплообмінниках і потім надходить назад. Очищена вода нікуди не виводиться з агрегату, і забезпечити необхідну кількість нескладно. Таким чином, було знято проблему хімічної підготовки котлової води, якість якої є неодмінною умовою надійної та довгої роботи котельного агрегату.

Опалювальні котли американської фірми Teledyne Laars – це водотрубні установки з горизонтальним теплообмінником із ореброваних мідних труб. Особливістю таких котлів, що отримали назву гідронні, є можливість їх використання на непідготовленій мережній воді. У цих казанах передбачається забезпечення високої швидкості протікання води через теплообмінник (більше 2 м/с). Таким чином, якщо вода викликає корозію обладнання, частинки, що утворюються, будуть відкладатися де завгодно, тільки не в теплообміннику котла. У разі використання жорсткої води швидкий потік знизить або запобігає утворенню накипу. Необхідність високої швидкості призвела розробників до вирішення максимально зменшити об'єм водяної частини казана. Інакше потрібен дуже потужний циркуляційний насос, який споживає велику кількість електроенергії. Останнім часом на російському ринку з'явилася продукція великої кількості зарубіжних фірм та спільних іноземних та російських підприємств, що розробляють найрізноманітнішу котельну техніку.

Рис.1. Водогрійний казан марки Unitat міжнародної компанії LOOS

1 – пальник; 2 – дверцята; 3 - смотрелка; 4 – теплова ізоляція; 5 – газотрубна поверхня нагріву; 6 – лючок у водяний простір казана; 7 - жарова труба (топка); 8 - патрубок підведення води в казан; 9 - патрубок для відведення гарячої води; 10 - газохід газів, що відходять; 11 - оглядове вікно; 12 – дренажний трубопровід; 13 – опорна рама

Сучасні водогрійні та парові котли малої та середньої потужності часто виконуються жаротрубними або жарогазотрубними. Ці котли відрізняються високим ККД, низькими викидами токсичних газів, компактністю, високим ступенем автоматизації, простотою експлуатації та надійністю. На рис. 1 наведено комбінований жарогазотрубний водогрійний казан марки Unimat міжнародної компанії LOOS. Котел має топку, виконану у вигляді жарової труби 7, що омивається з боків водою. У передньому торці жарової труби є дверцята 2, що відкидаються, з двошаровою тепловою ізоляцією 4. У дверцятах встановлений пальник 1. Продукти горіння з жарової труби надходять у конвективну газотрубну поверхню 5, в якій здійснюють двоходовий рух, а потім по газоходу 10 покидають котел. Підведення води в котел здійснюється по патрубку 8, а відведення гарячої води - по патрубку 9. Зовнішні поверхні котла мають теплову ізоляцію 4. Для спостереження за смолоскипом у дверцятах встановлено смотрелка 3. Огляд стану зовнішньої частини газотрубної поверхні може бути виконаний через лючок 6, а торцевої частини корпусу - через оглядове вікно 11. Для зливу води з котла передбачено дренажний трубопровід 12. Котел встановлюється на опорну раму 13.

З метою оцінки ефективного використання енергетичних ресурсів та зниження витрат споживачів на паливо- та енергозабезпечення Законом “Про енергозбереження” передбачається проведення енергетичних обстежень. За результатами цих обстежень розробляються заходи щодо покращення теплосилового господарства підприємства. Ці заходи такі:

• • заміна теплоенергетичного обладнання (котлів) більш сучасні;

• • гідравлічний розрахунок теплової мережі;

• • налагодження гідравлічних режимів об'єктів теплоспоживання;

• • нормування теплоспоживання;

• • усунення дефектів огороджувальних конструкцій та впровадження енергоефективних конструкцій;

• перепідготовка, підвищення кваліфікації та матеріальне стимулювання персоналу за ефективне використання ПЕР.

Для підприємств, які мають власні джерела тепла, потрібна підготовка кваліфікованих операторів котельні. До обслуговування котлів можуть бути допущені особи, навчені, атестовані та мають посвідчення на право обслуговування котлів. Даний навчальний посібник оператора якраз і служить для вирішення цих завдань.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПІАЛЬНІ СХЕМИ КОТЕЛЬНИХ І СИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

1.1. Принципова теплова схема водогрійної котельні, що працює на газовому паливі

На рис. 1.1 представлена ​​принципова теплова схема водогрійної котельні, що працює на закриту систему гарячого водопостачання. Основна перевага такої схеми – відносно невисока продуктивність водопідготовчої установки та підживлювальних насосів, недолік – подорожчання обладнання абонентських вузлів гарячого водопостачання (необхідність встановлення теплообмінних апаратів, у яких теплота передається від води до води, що йде на потреби гарячого водопостачання). Водогрійні котли надійно працюють лише при підтримці в заданих межах постійної витрати води, що проходить через них, незалежно від коливань теплового навантаження споживача. Тож у теплових схемах водогрійних котельних передбачають регулювання відпуску теплової енергії у мережу за якісним графіком, тобто. зміни температури води на виході з котла.

Для забезпечення розрахункової температури води на вході в теплову мережу у схемі передбачається можливість підмішування до води, що виходить з котлів, через перепускну лінію необхідної кількості зворотної мережної води (G пер). Для усунення низькотемпературної корозії хвостових поверхонь нагрівання котла до зворотної мережної води при її температурі менше 60 ° С при роботі на природному газі і менше 70-90 ° С при роботі на мало і високосірчистому мазуті за допомогою рециркуляційного насоса здійснюється підмішування гарячої води, що виходить з котла до зворотної мережної води.

Рис. 1.1. Принципова теплова схема котельні. Одноконтурна, залежна із насосами рециркуляції

1 – казан водогрійний; 2-5 - насоси мережевий, рециркуляційний, сирої та підживлювальної води; 6-бак підживлювальної води; 7, 8 – підігрівачі сирої та хімічно очищеної води; 9, 11 - охолоджувачі підживлювальної води та випару; 10 – деаератор; 12 – встановлення хімічної очистки води.

Рис.1.2. Принципова теплова схема котельні. Двоконтурна, залежна з гідроперехідником

1 – казан водогрійний; 2-насос циркуляційного котла; 3 - насос опалення мережевий; 4 - насос вентиляції мережевий; 5-насос ГВП внутрішнього контуру; 6- насос ГВП циркуляційний; 7-водоводний підігрівач ГВП; 8-фільтр-грязевик; 9-водопідготовка реагентна; 10-гідроперехідник; 11-мембранний бак.

1.2. Принципові схеми теплових мереж. Відкриті та закриті теплові мережі

Водяні системи теплопостачання діляться на закриті та відкриті. У закритих системах вода, що циркулює у тепловій мережі, використовується лише як теплоносій, але з мережі не відбирається. У відкритих системах вода, що циркулює в тепловій мережі, використовується як теплоносій і частково або повністю відбирається з мережі для гарячого водопостачання та технологічних цілей.

Основні переваги та недоліки закритих водяних систем теплопостачання:

• • стабільна якість гарячої води, що надходить в абонентські установки, не відрізняється від якості водопровідної води;

• простота санітарного контролю місцевих установок гарячого водопостачання та контролю щільності теплофікаційної системи;

• • складність обладнання та експлуатації абонентських вводів гарячого водопостачання;

• • корозія місцевих установок гарячого водопостачання через надходження до них недеаерованої водопровідної води;

• • випадання накипу у водо-водяних підігрівачах та трубопроводах місцевих установок гарячого водопостачання при водопровідній воді з підвищеною карбонатною (тимчасовою) жорсткістю (Ж ≥ 5 мг-екв/кг);

• при певній якості водопровідної води доводиться при закритих системах теплопостачання вживати заходів для підвищення антикорозійної стійкості місцевих установок гарячого водопостачання або встановлювати на абонентських вводах спеціальні пристрої для знекиснення або стабілізації водопровідної води та для захисту від шламу.

Основні переваги та недоліки відкритих водяних систем теплопостачання:

• • можливість використання для гарячого водопостачання низькопотенційних (при температурі нижче 30-40 о С) теплових ресурсів промисловості;

• • спрощення та здешевлення абонентських вводів та підвищення довговічності місцевих установок гарячого водопостачання;

• можливість використання транзитного тепла однотрубних ліній;

• • ускладнення та подорожчання станційного обладнання через необхідність спорудження водопідготовчих установок та підживлювальних пристроїв, розрахованих на компенсацію витрат води на гаряче водопостачання;

• • водопідготовка повинна забезпечити освітлення, пом'якшення, деаерацію та бактеріологічну обробку води;

• • нестабільність води, що надходить у водорозбір, за санітарними показниками;

• • ускладнення санітарного контролю за системою теплопостачання;

• ускладнення контролю за герметичністю системи теплопостачання.

1.3. Температурний графік якісного регулювання опалювального навантаження

Існує чотири методи регулювання опалювального навантаження: якісне, кількісне, якісно-кількісне та уривчасте (перепустками). Якісне регулювання полягає в регулюванні відпустки тепла зміною температури гарячої води за збереження постійної кількості (витрати) води; кількісне – у регулюванні відпустки тепла зміною витрати води за постійної його температури на вході в регульовану установку; якісно-кількісне – у регулюванні відпустки тепла одночасною зміною витрати та температури води; уривчасте, або, як його прийнято називати, регулювання перепустками – у регулюванні подачі тепла періодичним відключенням опалювальних установок від теплової мережі. Температурний графік при якісному регулюванні відпустки тепла для систем опалення, обладнаних нагрівальними приладами конвективно-випромінюючої дії та підключених до теплової мережі за елеваторною схемою, розраховується на підставі формул:

Т 3 = t вн.р + 0,5 (Т 3р - Т 2р) * (T Вн. 2р -2 * t вн.р) * [(t вн.р – t н)/ (t вн.р – t н.р)] 0,8 Т 2 = Т 3 - (Т 3р - Т 2р) * (t вн.р - t н) / (t вн.р - t н.р). Т 1 = (1+ u) * Т 3 - u * Т 2

де Т 1 - Температура мережевої води в подає магістралі (гарячої води), про С; Т 2 - температура води, що надходить в теплову мережу з опалювальної системи (зворотної води), С; Т 3 - температура води, що надходить в опалювальну систему, про С; t н – температура зовнішнього повітря, С; t вн – температура внутрішнього повітря, С; u – коефіцієнт змішування; ті ж позначення з індексом "р" відносяться до розрахункових умов. Для систем опалення, обладнаних нагрівальними приладами конвективно-випромінюючої дії та підключених до теплової мережі безпосередньо, без елеватора, слід приймати u = 0 та Т 3 = Т 1 . Температурний графік якісного регулювання теплового навантаження для м.Томська наведено на рис.1.3.

Незалежно від прийнятого методу центрального регулювання, температура води в трубопроводі теплової мережі, що подає, повинна бути не нижче рівня, що визначається умовами гарячого водопостачання: для закритих систем теплопостачання – не нижче 70 о С, для відкритих систем теплопостачання – не нижче 60 про С. Температура води в трубопроводі, що подає, на графіку має вигляд ламаної лінії. При низьких температурах t н< t н.и (где t н.и – наружная температура, соответствующая излому температурного графика) Т 1 определяется по законам принятого метода центрального регулирования. При t н >t н.і температура води в трубопроводі постійна (Т 1 = Т 1і = const), і регулювання опалювальних установок може проводитися як кількісним, так і переривчастим (місцевими пропусками) методом. Кількість годин щодобової роботи опалювальних установок (систем) при цьому діапазоні температури зовнішнього повітря визначається за формулою:

n = 24 * (t вн.р - t н) / (t вн.р - t н.і)

Приклад: Визначення температур Т1 та Т2 для побудови температурного графіка

Т 1 = Т 3 = 20 + 0,5 (95-70) * (20 - (-11) / (20 - (-40) + 0,5 (95 + 70 -2 * 20)) * [(20 - (-11) / (20 - (-40)] 0,8 = 63,1 про С. Т 2 = 63,1 - (95-70) * (95-70) * (20 - (-11) = 49,7 про З

Приклад: Визначення кількості годин на добу опалювальних установок (систем) при діапазоні температур зовнішнього повітря t н > t н.і. Температура зовнішнього повітря дорівнює t н = -5 про С. У цьому випадку на добу опалювальна установка повинна працювати

n = 24 * (20 - (-5) / (20 - (-11)) = 19,4 год / добу.

1.4. П'єзометричний графік теплової мережі

Напори у різних точках системи теплопостачання визначаються за допомогою графіків напорів води (п'єзометричних графіків), які враховують взаємний вплив різних факторів:

• • геодезичного профілю теплотраси;

• • втрат напору у мережі;

• висоти системи теплоспоживання тощо.

Гідравлічні режими роботи теплової мережі поділяються на динамічний (при циркуляції теплоносія) та статичний (при стані спокою теплоносія). При статичному режимі напір у системі встановлюється на 5 м вище за відмітку найвищого положення води в ній і зображається горизонтальною лінією. Лінія статичного напору для подавального та зворотного трубопроводів одна. Напіри в обох трубопроводах вирівняні, оскільки трубопроводи повідомляються за допомогою систем теплоспоживання та перемичок підмішування в елеваторних вузлах. Лінії напорів при динамічному режимі для трубопроводу, що подає і зворотного, різні. Ухили ліній напорів завжди спрямовані по ходу теплоносія і характеризують втрати напору в трубопроводах, що визначаються для кожної ділянки гідравлічного розрахунку трубопроводів теплової мережі. Вибір положення п'єзометричного графіка проводиться на основі таких умов:

• • тиск у будь-якій точці зворотної магістралі не повинен бути вищим за допустимий робочий тиск у місцевих системах. (Не більше 6 кгс/см 2);

• • тиск у зворотному трубопроводі повинен забезпечити затоку верхніх приладів місцевих систем опалення;

• • напір у зворотній магістралі, щоб уникнути утворення вакууму не повинен бути нижче 5-10 м.вод.ст.;

• • напір на всмоктувальній стороні мережевого насоса не повинен бути нижчим за 5 м.вод.ст.;

• • тиск у будь-якій точці трубопроводу, що подає, повинен бути вище тиску закипання при максимальній (розрахунковій) температурі теплоносія;

• наявний напір у кінцевій точці мережі повинен дорівнювати або більше розрахункової втрати напору на абонентському вводі при розрахунковій пропуску теплоносія.

У більшості випадків при переміщенні п'езометра вгору або вниз неможливо встановити такий гідравлічний режим, при якому всі місцеві системи опалення, що підключаються, могли б бути приєднані за найпростішою залежною схемою. У цьому випадку слід орієнтуватися на установку на вводах у споживачів в першу чергу регуляторів підпору, насосів на перемичці, на зворотній або лінії введення, що подає, або вибрати приєднання за незалежною схемою з установкою у споживачів опалювальних водоводяних підігрівачів (бойлерів). П'єзометричний графік роботи теплової мережі наведено на рис.1.4

Перелічіть основні елементи системи теплопостачання. Дайте визначення відкритої та закритої теплової мережі, назвіть переваги та недоліки даних мереж.

1. 1. Напишіть на окремому аркуші основне обладнання вашої котельні та його характеристики.

1. 1. Які пристрої ви знаєте теплові мережі. За яким температурним графіком працює ваша теплова мережа?

1. 1. Для якої мети є температурний графік? Чим визначається температура зламу температурного графіка?

1. 1. Для якої мети є п'єзометричний графік? Яку роль виконують елеватори, якщо вони є у теплових вузлах?

1. На окремому аркуші перерахуйте особливості роботи кожного елемента системи теплопостачання (котла, теплової мережі, споживача тепла). Завжди враховуйте ці особливості у своїй роботі! Навчальний посібник оператора, разом із комплектом тестових завдань, має стати настільною книгою для оператора, який поважає свою працю.

Комплект Навчально-методичних матеріалів для Оператора котельної стоїть 760 руб.Він випробуваний у навчальних центрах при підготовці операторів котельні, відгуки найкращі як слухачів, так і викладачів Спецтехнології. КУПИТИ

водаі водяна пара, у зв'язку з чим розрізняють водяні та парові системи теплопостачання. Вода як теплоносій використовується від районних котелень в основному обладнаних водогрійними котлами і через підігрівачі мережної води від парових котлів.

Вода як теплоносій має низку переваг перед парою. Деякі з цих переваг набувають особливо важливого значення при відпустці тепла з ТЕЦ. До останніх належить можливість транспортування води великі відстані без істотної втрати її енергетичного потенціалу, тобто. її температури (зниження температури води у великих системах не перевищує 1°С на 1 км шляху). Енергетичний потенціал пари – його тиск – зменшується при транспортуванні значно, складаючи в середньому 0,1 – 0,15 МПа на 1 км шляху. Таким чином, у водяних системах тиск пари у відборах турбін може бути дуже низьким (від 0,06 до 0,2 МПа), тоді як у парових системах воно має становити до 1-1,5 МПа. Підвищення тиску пари у відборах турбін призводить до збільшення витрати палива на ТЕЦ і зменшення вироблення електроенергії на тепловому споживанні.

До інших переваг води як теплоносія відноситься менша вартість приєднань до теплових мереж місцевих водяних систем опалення, а при відкритих системах ще й місцевих систем гарячого водопостачання. Достоїнства води як теплоносія є можливість центрального (у джерела тепла) регулювання відпустки тепла споживачам зміною температури води. При використанні води простота експлуатації – відсутність у споживачів (неминучих при використанні пари) конденсатовідвідників та насосних установок щодо повернення конденсату.

На рис. 4.1 наведено принципову схему водогрійної котельні.

Рис. 4.1 Принципова схема водогрійної котельні: 1 – мережевий насос; 2 – водогрійний котел; 3 – циркуляційний насос; 4 – підігрівач хімічно очищеної води; 5 – підігрівач сирої води; 6 – вакуумний деаератор; 7 – підживлювальний насос; 8 – насос сирої води; 9 – хімводопідготовка; 10 - охолоджувач випару; 11 - водоструминний ежектор; 12 - витратний бак ежектора; 13 - ежекторний насос.

Водогрійні котельні часто споруджуються у районах, що забудовуються, до введення в дію ТЕЦ і магістральних теплових мереж від ТЕЦ до зазначених котелень. Цим підготовляється теплове навантаження для ТЕЦ, щоб на момент введення в експлуатацію теплофікаційних турбін їх відбори були повністю завантажені. Водогрійні котли після цього використовуються як пікові чи резервні. Основні характеристики сталевих водогрійних котлів наведено у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1

5. Централізоване теплопостачання від районних котелень (парових).

6. Системи централізованого теплопостачання.

Комплекс установок, призначених для підготовки, транспортування та використання теплоносія, складає систему централізованого теплопостачання.

Централізовані системи теплопостачання забезпечують споживачів теплом низького і середнього потенціалу (до 350°С), вироблення якого витрачається близько 25 % всього палива, що видобувається в країні. Тепло, як відомо, є одним із видів енергії, тому при вирішенні основних питань енергопостачання окремих об'єктів та територіальних районів теплопостачання має розглядатися спільно з іншими енергозабезпечуючими системами – електропостачанням та газопостачанням.

Система теплопостачання складається з таких основних елементів (інженерних споруд): джерела тепла, теплових мереж, абонентських вводів та місцевих систем теплоспоживання.

Джерелами тепла в централізованих системах теплопостачання служать або теплоелектроцентралі (ТЕЦ), що виробляють одночасно і електроенергію, і тепло, або великі котельні, що іноді називають районними тепловими станціями. Системи теплопостачання на базі ТЕЦ називаються «теплофікаційними».

Отримане в джерелі тепло передають тому чи іншому теплоносія (вода, пара), який транспортують тепловими мережами до абонентських введень споживачів. Для передачі теплоти на далекі відстані (більше 100 км) можуть використовуватись системи транспорту теплоти у хімічно зв'язаному стані.

Залежно від організації руху теплоносія системи теплопостачання можуть бути замкненими, напівзамкнутими та розімкненими.

В замкнутих системахспоживач використовує тільки частину тепла, що міститься в теплоносії, а сам теплоносій разом з кількістю тепла, що залишилася, повертається до джерела, де знову поповнюється теплом (двотрубні закриті системи).

В напівзамкнутих системаху споживача використовується і частина тепла, що надходить до нього, і частина самого теплоносія, а залишки кількості теплоносія і тепла повертаються до джерела (двотрубні відкриті системи).

В розімкнених системах,як сам теплоносій, так і тепло, що міститься в ньому, повністю використовується у споживача (однотрубні системи).

У централізованих системах теплопостачання як теплоносія використовується водаі водяна пара, у зв'язку з чим розрізняють водяні та парові системи теплопостачання.

Вода як теплоносій має низку переваг перед парою. Деякі з цих переваг набувають особливо важливого значення при відпустці тепла з ТЕЦ. До останніх належить можливість транспортування води великі відстані без істотної втрати її енергетичного потенціалу, тобто. її температури зниження температури води у великих системах становить менше 1 ° С на 1 км шляху). Енергетичний потенціал пари – його тиск – зменшується при транспортуванні значно, складаючи в середньому 0,1 – 0,15 МПа на 1 км шляху. Таким чином, у водяних системах тиск пари у відборах турбін може бути дуже низьким (від 0,06 до 0,2 МПа), тоді як у парових системах воно має становити до 1-1,5 МПа. Підвищення тиску пари у відборах турбін призводить до збільшення витрати палива на ТЕЦ і зменшення вироблення електроенергії на тепловому споживанні.

Крім того, водяні системи дозволяють зберегти на ТЕЦ в чистоті конденсат пари без пристрою дорогих і складних пароперетворювачів. При парових системах конденсат повертається від споживачів нерідко забрудненим і далеко не повністю (40-50%), що вимагає значних витрат на його очищення і приготування додаткової поживної води котлів.

До інших переваг води як теплоносія відноситься менша вартість приєднань до теплових мереж місцевих водяних систем опалення, а при відкритих системах ще й місцевих систем гарячого водопостачання. Достоїнства води як теплоносія є можливість центрального (у джерела тепла) регулювання відпустки тепла споживачам зміною температури води. При використанні води простота експлуатації – відсутність у споживачів (неминучих при використанні пари) конденсатовідвідників та насосних установок щодо повернення конденсату.

7. Місцеве та децентралізоване теплопостачання.

Для систем децентралізованого теплопостачання застосовуються парові або водогрійні котли, що встановлюються відповідно до парових та водогрійних котелень. Вибір типу котлів залежить від характеру теплових споживачів та вимог до виду теплоносія. Теплопостачання житлових та громадських будівель, як правило, здійснюється за допомогою підігрітої води. Для промислових споживачів потрібні як підігріта вода, так і водяна пара.

Виробничо-опалювальна котельня забезпечує споживачів як парою з необхідними параметрами, і гарячою водою. У них встановлюються парові котли, які більш надійні в експлуатації, так як їх хвостові поверхні нагрівання не схильні до такої значної корозії димовими газами як водогрійні.

Особливістю водогрійних котелень є відсутність пари, у зв'язку з чим обмежується забезпечення промислових споживачів, а дегазації підживлювальної води необхідно застосовувати вакуумні деаератори, складніші у експлуатації проти звичайними атмосферними. Однак схема обв'язування котлів трубопроводами у цих котельнях значно простіша, ніж у парових. Зважаючи на складність запобігання випаданню конденсату на хвостових поверхнях нагрівання з водяної пари, що знаходяться в димових газах, зростає небезпека виходу з ладу водогрійних котлів в результаті корозії.

Як джерела при автономному (децентралізованому) та місцевому теплопостачанні можуть виступати квартальні та групові теплогенеруючі установки, призначені для постачання теплоти одного або декількох кварталів, групи житлових будинків або одиночних квартир, громадських будівель. Ці установки, як правило, є опалювальними.

Місцеве теплопостачання використовується в житлових районах з тепловою потребою не більше 2,5 МВт для опалення та гарячого водопостачання невеликих груп житлових та виробничих будівель, віддалених від міста, або як тимчасове джерело теплопостачання до введення основного у районах, що забудовуються. Котельні при місцевому теплопостачанні можуть бути обладнані чавунними секційними, сталевими зварними, вертикально-горизонтально-циліндричними паровими та водогрійними котлами. Особливо перспективними є водогрійні котли, що з'явилися зовсім недавно на ринку.

При досить сильному зносі існуючих теплових мереж централізованого теплопостачання та відсутності необхідного фінансування робіт із їх заміни більш короткі теплові мережі децентралізованого (автономного) теплопостачання перспективніші та економічніші. Перехід на автономне теплопостачання став можливим після появи на ринку високоефективних котлів малої теплопродуктивності з ККД не нижче 90%.

У вітчизняному котлобудуванні з'явилися ефективні аналогічні котли, наприклад Борисоглібського заводу. До них можна віднести котли типу "Хопер" (рис.7.1), що встановлюються в модульних транспортабельних автоматизованих котельнях типу МТ/4,8/. Котельні також працюють в автоматичному режимі, оскільки котел "Хопер-80Е" оснащений електрокерованою автоматикою (рис.2.4).

7.1. Загальний вигляд котла "Хопер": 1 - вічко, 2 - датчик тяги, 3 - трубка, 4 - котел, 5 - блок автоматики, 6 - термометр, 7 - датчик температури, 8 - запальник, 9 - пальник, 10 - терморегулятор, - 11 - роз'єм, 12 - клапан пальника, 13 - газопровід, 14 - клапан запальника, 15 - зливна пробка, 16 - пуск запальника, 17 - газовідведення, 18 - патрубки опалення, 19 - панелі, 20 - дверцята, 21 - шнур євровилкою.

На рис.7.2. наведено заводську схему монтажу водопідігрівача із системою опалення.

7.2. Схема монтажу водопідігрівача із системою опалення: 1 - котел, 2 - кран, 3 - знеповітря, 3 - арматура розширювального бака, 5 - радіатор, 6 - розширювальний бак, 7 - водопідігрівач, 8 - запобіжний клапан, 9 - насос

У комплект поставки котлів "Хопер" входить імпортне обладнання: циркуляційний насос, клапан безпеки, електромагніт, автоматичний повітряний вентиль, розширювальний бак з арматурою.

Для модульних котелень особливо перспективні котли типу "КВа" продуктивністю до 2,5 МВт. Вони забезпечують тепло- та гаряче водопостачання кількох багатоповерхових будинків житлового комплексу.

"КВа" автоматизований водогрійний котлоагрегат, що працює на природному газі низького тиску під наддувом, призначений для нагрівання води, що використовується в системах опалення, гарячого водопостачання та вентиляції. До складу котлоагрегату входить власне водогрійний котел з утилізатором теплоти, блоковий автоматизований газовий пальник із системою автоматики, що забезпечує регулювання, керування, контроль параметрів та протиаварійні захисту. Він оснащений автономною водопровідною системою із запірною арматурою та запобіжними клапанами, що дозволяє легко компанувати його в котельні. Котлоагрегат має покращені екологічні характеристики: знижений вміст оксидів азоту у продуктах згоряння порівняно з нормативними вимогами, наявність оксиду вуглецю практично близько до нуля.

До такого типу відноситься автоматизований газовий котел "Флагман". Він має два вбудовані теплообмінники з оребрених труб, один з яких може підключатися до системи опалення, інший - до системи гарячого водопостачання. Обидва теплообмінники можуть працювати на сумісне навантаження.

Перспективність останніх двох типів водогрійних котлів полягає в тому, що у них досить знижена температура газів, що йдуть, за рахунок застосування теплоутилізаторів або вбудованих теплообмінників з срібними трубами. Такі котли мають ККД на 3-4% вище, порівняно з іншими типами котлів, у яких відсутні теплоутилізатори.

Знаходить застосування та повітряне опалення. З цією метою використовуються повітронагрівачі типу ВРК-С виробництва ТОВ "Теплосервіс", м. Каменськ-Шахтинський Ростовської області, суміщені з топкою на газоподібному паливі потужністю 0,45-1,0 МВт. Для гарячого водопостачання встановлюється у разі проточний газовий водонагрівач типу MORA-5510. При місцевому теплопостачанні котли та обладнання котелень вибирають виходячи з вимог, що висуваються до температури та тиску теплоносія (підігрітої води або водяної пари). Як теплоносій для опалення та гарячого водопостачання приймається, як правило, вода, а іноді пар тиском до 0,17 МПа. Ряд виробничих споживачів забезпечується парою тиском до 0,9 МПа. Теплові мережі мають мінімальну довжину. Параметри теплоносія, а також тепловий та гідравлічний режим роботи теплових мереж відповідають режиму роботи місцевих систем опалення та гарячого водопостачання.

Переваги такого теплопостачання - невелика вартість джерел теплопостачання та теплових мереж; простота монтажу та обслуговування; швидке введення в експлуатацію; різноманітність типів котлів з великим діапазоном теплопродуктивності.

Децентралізовані споживачі, які через великі відстані від ТЕЦ не можуть бути охоплені централізованим теплопостачанням, повинні мати раціональне (ефективне) теплопостачання, що відповідає сучасному технічному рівню та комфортності.

Масштаби споживання палива на теплопостачання дуже великі. В даний час теплопостачання промислових, громадських та житлових будівель здійснюється приблизно на 40+50% від котелень, що є неефективним через їх низький ККД (у котельнях температура згоряння палива становить приблизно 1500 ОС, а тепло споживачеві видається за істотно нижчих температур. (60+100 ОС)).

Таким чином, нераціональне використання палива, коли частина тепла вилітає в трубу, призводить до виснаження запасів паливно-енергетичних ресурсів (ТЕР).

Енергозберігаючим заходом є розробка та впровадження децентралізованих систем теплопостачання з розсіяними автономними джерелами тепла.

В даний час найбільш доцільними є децентралізовані системи теплопостачання, що базуються на нетрадиційних джерелах тепла, таких як сонце, вітер, вода.

Нетрадиційна енергетика:

Теплопостачання на основі теплових насосів;

Теплопостачання з урахуванням автономних водяних теплогенераторів.

Перспективи розвитку децентралізованих систем теплопостачання:

1. Децентралізовані системи теплопостачання не вимагають протяжних теплотрас, а отже – великих капітальних витрат.

2. Використання децентралізованих систем теплопостачання дозволяє суттєво скоротити шкідливі викиди від згоряння палива в атмосферу, що покращує екологічну обстановку.

3. Використання теплових насосів у системах децентралізованого теплопостачання для об'єктів промислового та цивільного секторів дозволяє порівняно з котельними заощаджувати паливо у кількості 6+8 кг у. на 1 Гкал виробленого тепла, що становить приблизно 30-40%.

4. Децентралізовані системи з урахуванням ТН успішно застосовують у багатьох інших країнах (США, Японія, Норвегія, Швеція та інших.). Виготовленням ТН займаються понад 30 фірм.

5. У лабораторії ВТТ кафедри ПТС МЕІ змонтовано автономну (децентралізовану) систему теплопостачання на базі відцентрового водяного теплогенератора.

Система працює в автоматичному режимі, підтримуючи температуру води в магістралі, що подає, в будь-якому заданому інтервалі від 60 до 90 ОС.

Коефіцієнт трансформації тепла системи становить м=1,5-:-2, а ККД дорівнює близько 25%.

6. Подальше підвищення енергетичної ефективності децентралізованих систем теплопостачання потребує проведення науково-технічних досліджень з метою визначення оптимальних режимів роботи.

8. Вибір теплоносія та системи теплопостачання.

Вибір теплоносія та системи теплопостачання визначається технічними та економічними міркуваннями та залежить головним чином від типу джерела теплоти та виду теплового навантаження. Рекомендується максимально спрощувати систему теплопостачання. Чим система простіше, тим вона дешевша у споруді та в експлуатації. Найбільш прості рішення дає застосування єдиного теплоносія для всіх видів теплового навантаження.

Якщо теплове навантаження району складається тільки з опалення, вентиляції та ГВП, то при теплофікації застосовується зазвичай двотрубна водяна система. У тих випадках, коли крім опалення, вентиляції та ГВП з району є також невелике технологічне навантаження, що вимагає теплоти підвищеного потенціалу, при теплофікації раціонально застосування тритрубних водяних систем. Одна з ліній лінії системи використовується для задоволення навантаження підвищеного потенціалу.

У тих випадках, коли основним тепловим навантаженням району є технологічне навантаження підвищеного потенціалу, а сезонне теплове навантаження невелике, як теплоносій застосовується зазвичай пар.

При виборі системи теплопостачання та параметрів теплоносія враховуються технічні та економічні показники з усіх елементів: джерела теплоти, мережі, абонентських установок. Енергетично вода вигідніша за пару. Застосування могоступінчастого підігріву води на ТЕЦ дозволяє підвищити питому комбіновану вироблення електричної та теплової енергії, завдяки чому зростає економія палива. При використанні парових систем все теплове навантаження покривається зазвичай відпрацьованим парою вищого тиску, чому питома комбінована вироблення електричної енергії знижується.

Отримане в джерелі тепло передають тому чи іншому теплоносія (вода, пара), який транспортують тепловими мережами до абонентських введень споживачів.

Залежно від організації руху теплоносія системи теплопостачання можуть бути замкненими, напівзамкнутими та розімкненими.

Залежно від кількості теплопроводів у тепловій мережі водяні системи теплопостачання можуть бути однотрубними, двотрубними, тритрубними, чотиритрубними та комбінованими, якщо кількість труб у тепловій мережі не залишається постійною.

У замкнутих системах споживач використовує тільки частину тепла, що міститься в теплоносії, а сам теплоносій разом з кількістю тепла, що залишилася, повертається до джерела, де знову поповнюється теплом (двотрубні закриті системи). У напівзамкнених системах у споживача використовується і частина тепла, що надходить до нього, і частина самого теплоносія, а залишки кількості теплоносія і тепла повертаються до джерела (двотрубні відкриті системи). У розімкнених системах, як сам теплоносій, так і тепло, що міститься в ньому, повністю використовується у споживача (однотрубні системи).

На абонентських вводах відбувається перехід тепла (а деяких випадках і самого теплоносія) з теплових мереж до місцевих систем теплоспоживання. При цьому здебільшого здійснюється утилізація невикористаного в місцевих системах опалення та вентиляції тепла для приготування води систем гарячого водопостачання.

На вводах відбувається також місцеве (абонентське) регулювання кількості та потенціалу тепла, що передається до місцевих систем, та здійснюється контроль за роботою цих систем.

Залежно від схеми введення, тобто. Залежно від прийнятої технології переходу тепла з теплових мереж до місцевих систем, розрахункові витрати теплоносія в системі теплопостачання можуть змінюватися в 1,5-2 рази, що свідчить про дуже суттєвий вплив абонентських введень на економіку всієї системи теплопостачання.

У централізованих системах теплопостачання в якості теплоносія використовується вода і водяна пара, у зв'язку з чим розрізняють водяні та парові системи теплопостачання.

Вода як теплоносій має низку переваг перед парою; деякі з цих переваг набувають особливо важливого значення при відпустці тепла з ТЕЦ. До останніх належить можливість транспортування води великі відстані без істотної втрати її енергетичного потенціалу, тобто. її температури зниження температури води у великих системах становить менше 1 ° С на 1 км шляху). Енергетичний потенціал пари – його тиск – зменшується при транспортуванні значно, складаючи в середньому 0,1 – 015 МПа на 1 км шляху. Таким чином, у водяних системах тиск пари у відборах турбін може бути дуже низьким (від 0,06 до 0,2 МПа), тоді як у парових системах воно має становити до 1-1,5 МПа. Підвищення тиску пари у відборах турбін призводить до збільшення витрати палива на ТЕЦ і зменшення вироблення електроенергії на тепловому споживанні.

Крім того, водяні системи дозволяють зберегти на ТЕЦ в чистоті конденсат пари без пристрою дорогих і складних пароперетворювачів. При парових системах конденсат повертається від споживачів нерідко забрудненим і далеко не повністю (40-50%), що вимагає значних витрат на його очищення і приготування додаткової поживної води котлів.

До інших переваг води як теплоносія відносяться: менша вартість приєднань до теплових мереж місцевих водяних систем опалення, а при відкритих системах ще й місцевих систем гарячого водопостачання; можливість центрального (біля джерела тепла) регулювання відпустки тепла споживачам зміною температури води; простота експлуатації - відсутність у споживачів неминучих при парі відводників конденсату і насосних установок по поверненню конденсату.

Пара як теплоносій у свою чергу має певні переваги в порівнянні з водою:

а) велику універсальність, яка полягає у можливості задоволення всіх видів теплоспоживання, включаючи технологічні процеси;

б) менша витрата електроенергії на переміщення теплоносія (витрата електроенергії на повернення конденсату в парових системах дуже невелика порівняно з витратами електроенергії на переміщення води у водяних системах);

в) незначність створюваного гідростатичного тиску внаслідок малої питомої густини пари в порівнянні з щільністю води.

Орієнтація, що неухильно проводиться в нашій країні, на більш економічні теплофікаційні системи теплопостачання і зазначені позитивні властивості водяних систем сприяють їх широкому застосуванню в житлово-комунальному господарстві міст і селищ. У меншій мірі водяні системи застосовуються у промисловості, де понад 2/3 всієї потреби у теплі задовольняються парою. Оскільки промислове теплоспоживання становить близько 2/3 всього теплоспоживання країни, частка пари у покритті загальної витрати тепла залишається дуже значною.

Залежно від кількості теплопроводів у тепловій мережі водяні системи теплопостачання можуть бути однотрубними, двотрубними, тритрубними, чотиритрубними та комбінованими, якщо кількість труб у тепловій мережі не залишається постійною. Спрощені важливі схеми зазначених систем наведено на рис.8.1.

Найбільш економічні однотрубні (розімкнуті) системи (рис.8.1.а) доцільні тільки тоді, коли середньогодинна витрата мережної води, що подається на потреби опалення та вентиляції, збігається із середньогодинною витратою води, що споживається для гарячого водопостачання. Але для більшості районів нашої країни, крім найпівденніших, розрахункові витрати мережевої води, що подається на потреби опалення та вентиляції, виявляються більшими за витрати води, що споживається для гарячого водопостачання. За такого дебалансу зазначених витрат невикористану для гарячого водопостачання воду доводиться відправляти в дренаж, що дуже неекономічним. У зв'язку з цим найбільшого поширення нашій країні отримали двотрубні системи теплопостачання: відкриті (напівзамкнуті) (рис. 8.1., б) і закриті (замкнуті) (рис.8.1., в)

8.1. Принципова схема водяних систем теплопостачання

а–однотрубної (розімкнутої), б–двохтрубної відкритої (напівзамкнутої), в–двохтрубної закритої (замкнутої), г–комбінованої, д–трьохтрубної, е–чотирьохтрубної, 1–джерело тепла, 2–подавальний трубопровід , 4-калорифер вентиляції, 5-абонентський теплообмінник опалення, 6-нагрівальний прилад, 7-трубопроводи місцевої системи опалення, 8-місна система гарячого водопостачання, 9- зворотний трубопровід тепломережі, 10-теплообмінник гарячого водопостачання, 11-холодний технологічний апарат, 13-подавальний трубопровід гарячого водопостачання, 14-рециркуляційний трубопровід гарячого водопостачання, 15-котельна, 16-водогрейний котел, 17-насос.

При значному віддаленні джерела тепла від теплопостачального району (при «заміських» ТЕЦ) доцільні комбіновані системи теплопостачання, що є поєднанням однотрубної системи і напівзамкнутої двотрубної системи (рис.8.1, г). У такій системі піковий водогрійний котел, що входить до складу ТЕЦ, розміщується безпосередньо в теплопостачальному районі, утворюючи додаткову водогрійну котельню. Від ТЕЦ до котельні подається по одній трубі тільки така кількість високотемпературної води, яка потрібна для гарячого водопостачання. Усередині теплопостачального району влаштовується звичайна напівзамкнута двотрубна система.

У котельні до води від ТЕЦ додається підігріта в котлі вода із зворотного трубопроводу двотрубної системи, і загальний потік води з нижчою температурою, ніж температура води, що надходить від ТЕЦ, прямує до мережі району. Надалі частина цієї води використовується у місцевих системах гарячого водопостачання, а решта повертається до котельні.

Тритрубні системи знаходять застосування у промислових системах теплопостачання з постійною витратою води, що подається на технологічні потреби (рис.8.1, д). Такі системи мають дві труби, що подають. По одній з них вода з постійною температурою надходить до технологічних апаратів і теплообмінників гарячого водопостачання, по іншій вода зі змінною температурою йде на потреби опалення та вентиляції. Охолоджена вода від усіх місцевих систем повертається до джерела тепла по одному загальному трубопроводу.

Чотирьохтрубні системи (рис.8.1,е) через велику витрату металу застосовуються лише в дрібних системах з метою спрощення абонентських вводів. У таких системах вода для місцевих систем гарячого водопостачання готується безпосередньо біля джерела тепла (у котельнях) і особливою трубою підводиться до споживачів, де безпосередньо надходить до місцевих систем гарячого водопостачання. В цьому випадку у абонентів відсутні підігрівальні установки гарячого водопостачання та рециркуляційна вода систем гарячого водопостачання повертається для підігріву джерела тепла. Дві інші труби в такій системі призначені для місцевих систем опалення та вентиляції.

ДВОТРУБНІ ВОДЯНІ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Закриті та відкриті системи. Двотрубні водяні системи бувають закритими та відкритими. Ці системи відрізняються технологією приготування води для місцевих систем гарячого водопостачання (рис. 8.2). У закритих системах для гарячого водопостачання використовується водопровідна вода, яка підігрівається у поверхневих теплообмінниках водою з теплової мережі (рис. 8.2, а). У відкритих системах воду для гарячого водопостачання беруть безпосередньо із теплової мережі. Відбір води з подавальної та зворотної труб теплової мережі проводять у таких кількостях, щоб після змішування вода придбала потрібну для гарячого водопостачання температуру (рис. 8.2,б).

Рис.8.2 . Принципові схеми приготування води для гарячого водопостачання на абонентських у двотрубних водяних системах теплопостачання. а–при закритій системі, б–відкритій системі, 1–подавальний та зворотний трубопроводи теплової мережі; клапан

У закритих системах теплопостачання сам теплоносій ніде не витрачається, а лише циркулює між джерелом тепла та місцевими системами теплоспоживання. Це означає, що такі системи закриті стосовно атмосфері, як і знайшло свій відбиток у тому назві. Для закритих систем теоретично справедливо рівність, тобто. кількість води, що йде від джерела і води, що приходить до нього однаково. У реальних системах завжди . Частина води втрачається із системи через наявні у ній нещільності: через сальники насосів, компенсаторів, арматури тощо. Ці витоки води із системи невеликі і за хорошої експлуатації не перевищують 0,5% обсягу води у системі. Однак навіть у такій кількості вони завдають певної шкоди, тому що з ними марно губляться і тепло, і теплоносій.

Практична неминучість витоків дозволяє виключити з устаткування водяних систем теплопостачання розширювальні судини, оскільки витоку води із системи завжди перевищують можливе збільшення обсягу води при підвищення її температури протягом опалювального періоду. Поповнення системи водою для компенсації витоків відбувається у джерела тепла.

Для відкритих систем навіть за відсутності витоків характерна нерівність. Мережева вода, виливаючись із водорозбірних кранів місцевих систем гарячого водопостачання, стикається з атмосферою, тобто. такі системи відкриті щодо атмосфери. Поповнення відкритих систем водою відбувається зазвичай так само, як і закритих систем, у джерела тепла, хоча в принципі таких ситемах поповнення можливе і в інших точках системи. Кількість підживлювальної води у відкритих системах значно більша, ніж у закритих. Якщо у закритих системах підживлювальна вода покриває лише витоку води із системи, то у відкритих системах вона повинна компенсувати ще й передбачений відбір води.

Відсутність на абонентських вводах відкритих систем теплопостачання поверхневих теплообмінників гарячого водопостачання та заміна їх дешевими пристроями змішувача є основною перевагою відкритих систем перед закритими. Основний же недолік відкритих систем полягає в необхідності мати у джерела тепла більш потужну, ніж закритих системах, установку по оберненню підживлювальної води, щоб уникнути появи корозії і накипу в нагрівальних установках і теплових мережах.

Поряд з більш простими та дешевими абонентськими введеннями відкриті системи мають ще такі позитивні якості в порівнянні із закритими системами:

а) дозволяють використовувати у великих кількостях низькопотенційне відкидне тепло, яке є і на ТЕЦ(тепло конденсаторів турбін), та у ряді галузей промисловості, що зменшує витрату палива на приготування теплоносія;

б) забезпечують можливість зменшення розрахункової продуктивності джерела тепла шляхом опосередкування витрати тепла на гаряче водопостачання при установці центральних акумуляторів гарячої води;

в) збільшують термін службимісцевих систем гарячого водопостачання, тому що в них надходить вода з теплових мереж, що не містить агресивних газів та накипетворних солей;

г) зменшують діаметри розподільних мереж холодного водопостачання (приблизно на 16%),подаючи абонентам воду для місцевих систем гарячого водопостачання опалювальними трубопроводами;

д) дозволяють перейти до однотрубних систем при збігу витрат води на опалення та гаряче водопостачання .

До недоліків відкритих системкрім збільшення витрат, пов'язаних з обробкою великих кількостей підживлювальної води, відносяться:

а) можливість при недостатньо ретельній обробці води появи кольоровості в воді, що розбирається, а у разі приєднання радіаторних систем опалення до теплових мереж через змішувальні вузли (елеваторні, насосні) ще й можливість забруднення води, що розбирається, і появи в ній запаху внаслідок відкладення в радіаторах опадівта розвитку у них особливих бактерій;

б) ускладнення контролю за щільністю системи, Оскільки у відкритих системах кількість підживлювальної води не характеризує величини витоку води із системи, як у закритих системах.

Мала жорсткість вихідної водопровідної води (1–1,5 мг·экв/л) сприяє застосуванню відкритих систем, виключаючи необхідність у дорогій та складній протинакипній обробці води. Доцільно застосовувати відкриті системи і при дуже жорстких або агресивних щодо корозії вихідних водах, бо при таких водах у закритих системах необхідно влаштовувати обробку води на кожному абонентському вводі, що набагато складніше і дорожче єдиної обробки підживлювальної води у джерела тепла у відкритих системах.

ОДНОТРУБНІ ВОДЯНІ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Схема абонентського введення однотрубної системи теплопостачання наведено на рис.8.3.

Рис. 8.3. Схема введення однотрубної системи теплопостачання

Мережева вода в кількості, що дорівнює середньогодинні витрати води в гарячому водопостачанні, подається на введення через автомат постійної витрати 1. Автомат 2 перерозподіляє мережну воду між змішувачем гарячого водопостачання і теплообмінником опалення 3 і забезпечує задану температуру суміші води з опалення, що подає після теплообмінника. В нічний годинник, коли водорозбір відсутня, що надходить у систему гарячого водопостачання вода зливається в бак-акумулятор 6 через автомат підпору 5 (автомат «до себе»), який забезпечує заповнення місцевих систем водою.При водорозборі більше за середній насос 7 додатково подає воду з бака в систему гарячого водопостачання. Циркуляційна вода системи гарячого водопостачання також зливається в акумулятор через автомат підпору 4. Для компенсації втрат тепла в циркуляційному контурі, включаючи бак-акумулятор, автомат 2 підтримує температуру води трохи вище, ніж зазвичай приймається для систем гарячого водопостачання.

ПАРОВІ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

8.4. Принципові схеми парових систем теплопостачання

а-однотрубної без повернення конденсату; б-двохтрубний з поверненням конденсату; в-трехтрубний з поверненням конденсату; 1-джерело тепла; 2-паропровід; 3–абонентське введення; 4-калорифер вентиляції; 5–теплообмінник місцевої системи опалення; 6–теплообмінник місцевої системи гарячого водопостачання; 7-технологічний апарат; 8-конденсатовідвідник; 9-дренаж; 10-бак збору конденсату; 11-конденсатний насос; 12-зворотний клапан; 13-конденсатопровід

Як і водяні, парові системи теплопостачання, бувають однотрубними, двотрубними та багатотрубними (рис. 8.4)

В однотрубній паровій системі (рис. 8.4,а) конденсат пари не повертається від споживачів тепла до джерела, а використовується на гаряче водопостачання та технологічні потреби або викидається у дренаж. Такі системи малоекономічні та застосовуються при невеликих витратах пари.

Двотрубні парові системи з поверненням конденсату до джерела тепла (рис. 8.4,б) мають найбільше поширення практично. Конденсат від окремих місцевих систем теплоспоживання збирається в загальний бак, розташований у тепловому пункті, а потім перекачується насосом до джерела тепла. Конденсат пари є цінним продуктом: він не містить солей жорсткості та розчинених агресивних газів і дозволяє зберегти до 15% тепла, що міститься в парі.. Приготування нових порцій поживної води для парових котлів зазвичай потребує значних витрат, що перевищують витрати на повернення конденсату. Питання доцільності повернення конденсату до джерела тепла вирішується у кожному даному випадку виходячи з техніко-економічних розрахунків.

Багатотрубні парові системи (рис. 8.4,в) застосовуються на промислових майданчиках при отриманні пари ТЕЦ і у разі, якщо технологія виробництва вимагає пари різних тисків. Витрати на спорудження окремих паропроводів для пари різних тисків виявляються меншими, ніж вартість перевитрати палива на ТЕЦ при відпустці пари лише одного, найвищого тиску і наступного редукування його в абонентів, які потребують пари нижчого тиску. Повернення конденсату в тритрубних системах провадиться по одному загальному конденсатопроводу. У ряді випадків подвійні паропроводи прокладаються і при однаковому тиску в них пари з метою надійного та безперебійного постачання пари споживачів. Число паропроводів може бути більше двох, наприклад, при резервуванні подачі з ТЕЦ пари різних тисків або при доцільності подачі з ТЕЦ пари трьох різних тисків.

На великих промислових вузлах, що об'єднують кілька підприємств, споруджуються комплексні водяні та парові системиз подачею пари на технологію та води на потреби опалення та вентиляції.

На абонентських вводах систем, крім пристроїв, що забезпечують передачу тепла до місцевих систем теплоспоживання, велике значення має також система збору конденсату та повернення його до джерела тепла.

Пар, що надходить на абонентське введення, зазвичай потрапляє в розподільний гребінець, Звідки безпосередньо або через редукційний клапан (автомат тиску «після себе») прямує до тепловикористовуючих апаратів.

Серйозне значення має правильний вибір параметрів теплоносія. При теплопостачанні від котелень раціонально, як правило, вибирати високі параметри теплоносія, допустимі за умовами техніки транспортування теплоти через мережу та використання її в абонентських установках. Підвищення параметрів теплоносія призводить до зменшення діаметрів теплової мережі та зниження витрат на перекачування (по воді). При теплофікації необхідно враховувати вплив параметрів теплоносія на ТЕЦ.

Вибір водяної системи теплопостачання закритого або відкритого типу залежить головним чином від умов водопостачання ТЕЦ, якості водопровідної води (жорсткості, корозійної активності, окислюваності) та джерел низькопотенційної теплоти для ГВП.

Обов'язковою умовою як для відкритої, так і для закритої систем теплопостачання є забезпечення стабільної якості гарячої водиу абонентів відповідно до ГОСТ 2874-73 «Вода питна». В більшості випадків якість вихідної водопровідної води визначає вибір системи теплопостачання (СТС).

При закритій системі: індекс насичення J> -0,5; карбонатна жорсткість Ж до<7мг-экв/л; (Сl+SО 4) 200мг/л; перманганатная окисляемость не регламентируется.

При відкритій системі: перманганатна окислюваність<4мг/л, индекс насыщения, карбонатная жёсткость, концентрация хлорида и сульфатов не регламентируется.

При підвищеній окислюваності (О>4мг/л) у застійних зонах відкритих систем теплопостачання (радіатори та ін.) розвиваються мікробіологічні процеси, наслідок яких – сульфідне забруднення води. Так вода, що відбирається з опалювальних установок для ГВП, має неприємний сірководневий запах.

За енергетичними показниками та за початковими витратами сучасні двотрубні закриті та відкриті системи ТЗ є в середньому рівноцінними. За початковими витратами відкриті системи можуть мати деякі економічні переваги за наявності на ТЕЦ джерел м'якої води, що не потребує водопідготовки та задовольняє санітарним нормам до питної води. Розвантажується мережа холодного водопроводу в абонентів і вимагає додаткових підводів її до ТЕЦ. В експлуатації відкриті системи складніші за закриті через нестабільність гідравлічного режиму теплової мережі, ускладнення санітарного контролю щільності системи.

При дальньому транспортуванні з великим навантаженням ЕВС за наявності поблизу ТЕЦ або котельні джерел води, що задовольняють санітарним нормам, економічно виправдано застосування відкритої системи ТЗ з однотрубним (односпрямованим) транзитом та дво трубною розподільчою мережею.

При наддальньому транспортуванні теплоти на відстань близько 100-150км і доцільніше перевірити економічність застосування хімотермічної системи передачі теплоти (в хімічно зв'язаному стані на прикладі метан + вода = СО + 3Н2).

9. Обладнання ТЕЦ. Основне обладнання (турбіни, казани).

Устаткування теплоприготувальних станцій можна умовно поділити на основне та допоміжне. До основного обладнання ТЕЦта опалювально-виробничих котельних відносяться турбіни та котли. ТЕЦ класифікуються за родом переважного теплового навантаження на опалювальні, промислово-опалювальні та промислові. Там встановлюються відповідно турбіни типу Т, ПТ, Р. У нашій країні різних етапах розвитку енергетики турбіни виготовляли металевий завод ім. XXII з'їзду КПРС (ЛМЗ), Невський та Кіровський заводи у Ленінграді, Калузький турбінний, Брянський машинобудівний та Харківський турбо-генераторний заводи. У цей час великі теплофікаційні турбіни випускає Уральський турбомоторний завод ім. Ворошилова (УТМЗ).

Перша вітчизняна турбіна потужністю 12.МВт була створена в 1931 р. З 1935 р. всі ТЕЦ споруджувалися на параметри пари у турбін 2,9 МПа та 400 ° С, а імпорт теплофікаційних турбін був практично припинений. Починаючи з 1950 р. радянська енергетика вступила в смугу інтенсивного зростання ефективності роботи енергопостачальних установок, продовжувався у зв'язку зі збільшенням теплових навантажень процес укрупнення їх основного обладнання та потужностей. У 1953-1954 роках. у зв'язку зі зростанням нафтовидобутку в Приураллі почалося спорудження низки нафтоперегінних заводів великої продуктивності, котрим знадобилися ТЕЦ потужністю 200-300 МВт. Для них були створені двовідбірні турбіни потужністю 50 МВт (1956 р. на тиск 9,0 МПа на Ленінградському металевому заводі і в 1957 р. на УТМЗ на тиск 13,0 МПа). Тільки за 10 років було встановлено понад 500 турбін із тиском 9,0 МПа сумарною потужністю близько 9*10 3 МВт. Поодинока потужність ТЕЦ низки електричних систем зросла до 125-150 МВт. У міру зростання технологічного теплового навантаження нафтоперегінних заводів, а також з початком будівництва хімкомбінатів для виробництва добрив, пластмас та штучного волокна, які мали потребу в парі до 600-800 т/год, виникла потреба у відновленні виробництва протитискових турбін.Випуск таких турбін на тиск 13,0 МПа потужністю 50 МВт було розпочато на ЛМЗ у 1962 р. Розвиток житлового будівництва у великих містах створив основу для спорудження значної частини опалювальних ТЕЦ потужністю 300-400 МВт та більше. З цією метою розпочато випуск на УТМЗ турбін Т-50-130 потужністю 50 МВт у 1960 р., а 1962 р. турбін Т-100-130 потужністю 100 МВт.Принциповою відмінністю цих типів турбін є застосування в них двоступінчастого підігріву мережної води за рахунок нижнього відбору пари з тиском 0,05-0,2 МПа та верхнього 0,06-0,25 МПа.Ці турбіни можуть бути переведені на режим з протитиском ( погіршеним вакуумом) з конденсацією вихлопної пари у спеціальній поверхні мережевого пучка, розташованого в конденсаторі, для підігріву води. На деяких ТЕЦ конденсатори турбін з погіршеним вакуумом цілком використовуються як основні підігрівачі. Одинична потужність опалювальних ТЕЦ до 1970 досягла 650 МВт (ТЕЦ № 20 Мосенерго), а промислово-опалювальних - 400 МВт (Тольяттинська ТЕЦ). Сумарна відпустка пари на таких станціях становить близько 60% відпущеного тепла і на окремих ТЕЦ перевищує 1000 т/год.

Новим щаблем розвитку теплофікаційного турбобудування є розробка та створення ще більших турбін, що забезпечують подальше підвищення економічності ТЕЦ та зниження витрат на їх спорудження. Турбіна Т-250, здатна забезпечити теплом та електроенергією місто з населенням 350 тис. осіб, запроектована на закритичні параметри пари 24,0 МПа, 560°С із проміжним перегрівом пари при тиску 4,0/3,6 МПа до температури 565°С . Турбіна ПТ-135 на тиск 13,0 МПа має два опалювальні відбори з незалежним регулюванням тисків у межах 0,04-0,2 МПа у нижньому відборі та 0,05-0,25 МПа у верхньому. У цій турбіні передбачено також промисловий відбір з тиском 1,5±0,3 МПаТурбіна з протитиском Р-100 призначена для використання на ТЕЦ із значним споживанням технологічної пари. Від кожної турбіни може бути відпущено приблизно 650 т/год пара тиском 1,2-1,5 МПа з можливістю збільшення на вихлопі до 2,1 МПа. Для постачання споживачів може бути використаний пар з додаткового нерегульованого відбору турбіни тиском 3,0-3,5 МПа. Турбіна Т-170 на тиск пари 13,0 МПа і температуру 565°С без проміжного перегріву як за електричною потужністю, так і за кількістю пари, що відбирається займає проміжне місце між турбінами Т-100 і Т-250. Цю турбіну доцільно встановлювати на середніх за потужністю міських ТЕЦ із значним комунально-побутовим навантаженням. Поодинока потужність ТЕЦ продовжує зростати. Нині вже експлуатуються, будуються та проектуються ТЕЦ електричною потужністю понад 1,5 млн. кВт. Великі міські та промислові ТЕЦ вимагатимуть розробки та створення ще потужніших агрегатів. Вже розпочато роботи з визначення профілю теплофікаційних турбін одиничною потужністю 400-450 МВт.

Паралельно з розвитком турбобудування створювалися потужніші котельні агрегати. У 1931-1945 роках. широке застосування в енергетиці отримали прямоточні котли вітчизняної конструкції, що виробляють пари з тиском 3,5 МПа та температурою 430°С. В даний час для установки на ТЕЦ з турбінами потужністю до 50 МВт з параметрами пари 9 МПа та 500-535°С випускаються котельні агрегати продуктивністю 120, 160 та 220 т/год з камерним спалюванням твердих палив, а також мазуту та газу. Конструкції цих котлів розроблялися з 50-х років майже всіма основними котельними заводами країни - Таганрозьким, Подільським і Барнаульським. Спільним для таких котлів є П-подібне компонування, використання природної циркуляції, прямокутна відкрита топкова камера та сталевий трубчастий повітропідігрівач.

У 1955-1965 р.р. поряд з освоєнням на ТЕЦ установок з параметрами 10 МПа та 540°С створювалися більші турбіни та котельні агрегати на параметри 14 МПа та 570°С. З них найбільшого поширення набули турбіни потужністю 50 і 100 МВт з котлами Таганрозького котельного заводу (ТКЗ) продуктивністю 420 т/год типів ТП-80 – ТП-86 для твердого палива та ТГМ-84 – для газу та мазуту. Найбільш потужним агрегатом цього заводу, що використовується на ТЕЦ докритичних параметрів, є агрегат типу ТГМ-96 з камерою топки для спалювання газу і мазуту продуктивністю 480-500 т/год.

Блокове компонування котел-турбіна (Т-250) на надкритичні параметри пари з проміжним перегрівом вимагало створення прямоточного котла паропродуктивністю близько 1000 т/год. Для зниження вартості спорудження ТЕЦ радянськими вченими М. А. Стирцковичем та І. К. Стаселявічусом вперше у світі було запропоновано схему опалювальної теплоелектроцентралі з використанням нових водогрійних котлів теплопродуктивністю до 210 МВт. Була доведена доцільність підігріву мережевої води на ТЕЦ у піковій частині графіка спеціальними піковими водогрійними котлоагрегатами, відмовившись від використання для цих цілей дорожчих парових енергетичних котлоагрегатів. Дослідження ВТІ ім. Ф. Е. Дзержинського завершилися розробкою та виробництвом ряду типорозмірів уніфікованих баштових газомазутних водогрійних котельних агрегатів одиничною теплопродуктивністю 58, 116 та 210 МВт. Пізніше було розроблено котлоагрегати менших продуктивностей. На відміну від котлоагрегатів баштового типу (ПТВМ), котлоагрегати серії КВГМ запроектовані для роботи зі штучною тягою. Такі котли теплопродуктивністю 58 і 116 МВт мають П-подібне компонування та призначені для роботи в основному режимі.

Рентабельність паротурбінних ТЕЦ для європейської частини СРСР свого часу досягається за мінімального теплового навантаження 350-580 МВт. Тому поряд з будівництвом ТЕЦ у великих масштабах здійснюється будівництво промислових та опалювальних котелень, обладнаних сучасними водогрійними та паровими котлами. Районні теплові станції з котлами типу ПТВМ, КВГМ використовують при навантаженнях 35-350 МВт, а парові котельні з котлами типу ДКВР та інші – при навантаженнях 3,5-47 МВт. Невеликі селища та сільськогосподарські об'єкти, житлові райони окремих міст опалюються невеликими котельнями з чавунними та сталевими казанами продуктивністю до 1,1 МВт.

10. Обладнання ТЕЦ. Допоміжне обладнання (підігрівачі, насоси, компресори, пароперетворювачі, випарники, редукційно-охолоджувальні установки РОУ, конденсатні баки).

11. Водопідготовка. Норми якості води.

12. Водопідготовка. Освітлення, пом'якшення (осадження, катіоновий обмін, стабілізація жорсткості води).

13. Водопідготовка. Деаерація.

14. Теплове споживання. Сезонне навантаження.

15. Теплове споживання. Цілорічне навантаження.

16. Теплове споживання. Графік Россандер.

Вступ

Загальні відомості та поняття про котельні установки

1 Класифікація котельних установок

Види опалювальних котлів для теплопостачання будівель

1 Газові котли

2 Електричні котли

3 Твердопаливні котли

Типи котлів для теплопостачання будівель

1 Газотрубні котли

2 Водотрубні котли

Висновок

Список літератури

Вступ

Проживаючи в помірних широтах, де основна частина року є холодною, необхідно забезпечити теплопостачання будівель: житлових будинків, офісів та інших приміщень. Теплопостачання забезпечує комфортне проживання, якщо це квартира чи будинок, продуктивну роботу, якщо це офіс чи склад.

Спочатку розберемося, що розуміють під терміном «Теплопостачання». Теплопостачання - це постачання систем опалення будівлі гарячою водою або парою. Звичним джерелом теплопостачання є ТЕЦ та котельні. Існує два види теплопостачання будівель: централізоване та місцеве. При централізованому – забезпечуються окремі райони (промислові чи житлові). Для ефективної роботи централізованої мережі теплопостачання її будують, розділяючи на рівні, робота кожного елемента полягає у виконанні одного завдання. З кожним рівнем завдання елемента зменшується. Місцеве теплопостачання – постачання теплом одного або декількох будинків. Централізовані мережі теплопостачання мають низку переваг: зниження витрат палива та скорочення витрат, використання низькосортного палива, покращення санітарного стану житлових районів. Система централізованого теплопостачання включає джерело теплової енергії (ТЕЦ), теплової мережі і теплоспоживаючих установок. ТЕЦ комбіновано виробляє тепло та енергію. Джерелами місцевого теплопостачання є печі, казани, водонагрівачі.

Моєю метою є ознайомитися із загальними відомостями та поняттям про котельні установки, які котли застосовують для теплопостачання будівель.

1. Загальні відомості та поняття про котельні установки

Котельна установка є комплексом пристроїв, розміщених у спеціальних приміщеннях і службовців для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари або гарячої води. Основні елементи котельної установки - котел, топковий пристрій (топка), живильні та тягодуттьові пристрої.

Котел – теплообмінний пристрій, в якому тепло від гарячих продуктів горіння палива передається воді. В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару, а у водогрійних котлах нагрівається до необхідної температури.

Топковий пристрій служить для спалювання палива та перетворення його хімічної енергії на тепло нагрітих газів.

Поживні пристрої (насоси, інжектори), призначені для подачі води в котел.

Тягодітьовий пристрій складається з дутьових вентиляторів, системи газовоздуховодів, димососів та димової труби, за допомогою яких забезпечуються подача необхідної кількості повітря в топку та рух продуктів згоряння газоходами котла, а також видалення їх в атмосферу. Продукти згоряння, переміщаючись газоходами і стикаючись з поверхнею нагріву, передають тепло воді.

Для забезпечення більш економічної роботи сучасні котельні установки мають допоміжні елементи: водяний економайзер та повітропідігрівач, що служать відповідно для підігріву води та повітря; пристрої для подачі палива та видалення золи, для очищення димових газів та поживної води; прилади теплового контролю та засоби автоматизації, що забезпечують нормальну та безперебійну роботу всіх ланок котельні.

Залежно від того, для якої мети використовується теплова енергія, котельні поділяються на енергетичні, опалювально-виробничі та опалювальні.

Енергетичні котельні забезпечують парою паросилові установки, що виробляють електроенергію, і зазвичай входять до комплексу електричної станції. Опалювально-виробничі котельні споруджуються на промислових підприємствах та забезпечують тепловою енергією системи опалення та вентиляції, гарячого водопостачання будівель та технологічні процеси виробництва. Опалювальні котельні призначаються для тих же цілей, але обслуговують житлові та громадські будинки. Вони поділяються на окремі, блоковані, тобто. що примикають до інших будівель і вбудовані в будівлі. Останнім часом все частіше будують окремо укрупнені котельні з розрахунком на обслуговування групи будівель, житлового кварталу, мікрорайону. Влаштування вбудованих у житлові та громадські будівлі котелень в даний час допускається тільки при відповідному обґрунтуванні та узгодженні з органами санітарного нагляду. Котельні малої потужності (індивідуальні та невеликі групові) зазвичай складаються з котлів, циркуляційних та підживлювальних насосів та тягодутьевих пристроїв. Залежно від цього обладнання переважно визначаються розміри приміщень котельні. Котельні середньої та великої потужності – 3,5 МВт і вище – відрізняються складністю обладнання та складом службово-побутових приміщень. Об'ємно-планувальні рішення цих котелень повинні відповідати вимогам Санітарних норм проектування промислових підприємств.

1.1 Класифікація котельних установок

Котельні установки в залежності від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду вироблюваного теплоносія вони діляться на парові (для вироблення пари) і водогрійні (для вироблення гарячої води).

Енергетичні котельні установки виробляють пари для парових турбін на теплових електростанціях. Такі котельні обладнують, як правило, котлоагрегатами великої та середньої потужності, які виробляють пару підвищених параметрів.

Виробничо-опалювальні котельні установки (зазвичай парові) виробляють пар не тільки для виробничих потреб, але й для цілей опалення, вентиляції та гарячого водопостачання.

Опалювальні котельні установки (в основному водогрійні, але вони можуть бути паровими) призначені для обслуговування систем опалення виробничих і житлових приміщень.

Залежно від масштабу теплопостачання опалювальні котельні поділяються на місцеві (індивідуальні), групові та районні.

Місцеві котельні зазвичай обладнують водогрійними казанами з нагріванням води до температури не більше 115°С або паровими казанами з робочим тиском до 70 кПа. Такі котельні призначені для постачання теплом однієї або кількох будівель.

Групові котельні установки забезпечують теплом групи будівель, житлові квартали чи маленькі мікрорайони. Такі котельні обладнують як паровими, і водогрійними котлами, зазвичай, більшої теплопродуктивності, ніж котли місцевих котельних. Ці котельні зазвичай розміщують у спеціально споруджених окремих будинках.

Районні опалювальні котельні служать для теплопостачання великих житлових масивів: їх обладнають порівняно потужними водогрійними або паровими котлами.

2. Види опалювальних котлів

.1 Газові котли

Якщо до ділянки підведений магістральний газ, то, в переважній більшості випадків, оптимальним є опалення будинку з використанням газового котла, оскільки дешевшого палива не знайдеш. Існує безліч виробників та моделей газових котлів. Для того, щоб було простіше розібратися в цій різноманітності, розділимо всі газові котли на дві групи: котли на підлогу і настінні. Настінні та підлогові котли мають різну конструкцію та комплектацію.

Підлоговий котел - річ традиційна, консервативна і не зазнала серйозних змін за багато десятиліть. Теплообмінник котлів зазвичай виготовляють з чавуну або сталі. Існують різні думки про те, який матеріал кращий. З одного боку чавун менше схильний до корозії, чавунний теплообмінник виготовляють зазвичай товстішим, що може позитивно позначитися на терміні його служби. У той же час у чавунного теплообмінника є недоліки. Він більш крихкий, а, отже, є ризик утворення мікротріщин при транспортуванні та завантаженні-розвантаженні. Крім того, в процесі експлуатації чавунних котлів при використанні жорсткої води, внаслідок конструктивних особливостей чавунних теплообмінників і властивостей самого чавуну, згодом відбувається їх руйнування в результаті локальних перегрівів. Якщо говорити про сталеві котли, то вони легші, не дуже бояться ударів під час транспортування. У той же час, при неправильній експлуатації, сталевий теплообмінник може корродувати. Але створити нормальні умови експлуатації сталевого котла не дуже складно. Важливо, щоб температура котла не падала нижче температури "точки роси". Хороший проектувальник завжди зможе створити систему, за якої термін служби котла буде максимальним. У свою чергу, всі газові котли можна розділити на дві основні групи: з атмосферними і з наддувними (іноді їх називають змінними, вентиляторними, навісними) пальниками. Перші – простіше, дешевше і при цьому працюють тихіше. Котли з наддувними пальниками мають більший ККД і коштують помітно дорожче (з урахуванням вартості пальника). Котли для роботи з наддувними пальниками мають можливість встановлення пальників, що працюють або на газі, або на рідкому паливі. Потужність підлогових газових котлів з атмосферним пальником, в більшості випадків, коливається від 10 до 80 кВт (але є фірми, що виробляють і потужніші котли цього типу), в той час як моделі зі змінними надувними

пальниками можуть досягати потужності кілька тисяч кВт. В наших умовах дуже важливим є ще один параметр газового котла - залежність його автоматики від електроенергії. Адже в нашій країні трапляються випадки виникнення проблем з електрикою - десь вона подається з перебоями, а в окремих місцях відсутня зовсім. Більшість сучасних газових котлів з атмосферними пальниками працюють незалежно від електроживлення. Щодо імпортних котлів, то зрозуміло, що подібних проблем у західних країнах немає, і часто виникає питання, а чи існують хороші імпортні газові котли, що працюють автономно від електроенергії? Так існують. Така автономність може бути досягнута двома способами. Перший - максимально спростити систему управління котлом та за рахунок практично повної відсутності автоматики домогтися незалежності від електрики (це відноситься і до вітчизняних котлів). У такому разі котел може підтримувати лише задану температуру теплоносія, і не буде орієнтуватися на температуру повітря у вашому приміщенні. Другий спосіб, більш прогресивний - з використанням теплогенератора, який з тепла виробляє електрику, необхідну для роботи автоматики котла. Ці котли можна використовувати з виносними кімнатними термостатами, які управлятимуть котлом, і підтримувати задану температуру в приміщенні.

Газові котли можуть бути одноступінчастими (працюють тільки на одному рівні потужності) та двоступінчастими (2 рівні потужності), а також з модуляцією (плавним регулюванням) потужності, так як повна потужність котла потрібно приблизно 15-20% опалювального сезону, а 80-85% часу вона є зайвою, то зрозуміло, що економічніше використовувати котел із двома рівнями потужності або модуляцією потужності. Основними плюсами двоступінчастого котла є: збільшення терміну експлуатації котла, за рахунок зниження частоти включень/вимкнень пальника, робота на 1-му ступені зі зниженою потужністю та зниження кількості включень/вимкнень пальника дозволяє економити газ, а, отже, і гроші.

Настінні котли з'явилися відносно недавно, але навіть за цей відносно невеликий часовий проміжок завоювали безліч прихильників у всьому світі. Одне з найбільш точних та ємних визначень цих пристроїв – "міні котельня". Цей термін з'явився не випадково, адже в невеликому корпусі знаходиться не тільки пальник, теплообмінник і пристрій керування, а й, у більшості моделей, один або два циркуляційні насоси, розширювальний бак, система, що забезпечує безпечну роботу котла, манометр, термометр та багато інших. елементи, без яких не обходиться робота нормальної котельні. При тому, що в настінних котлах втілилися в життя найсучасніші технічні розробки в області опалення ціна "настінників" нерідко в 1,5-2 рази нижче, ніж у їхніх побратимів. Інша істотна перевага – простота монтажу. Нерідко покупці вважають, що зручність монтажу – це перевага, яка повинна хвилювати тільки монтажників. Це не зовсім так, адже сума, яку доведеться заплатити реальному споживачеві за встановлення настінного котла або за монтаж котельні, де окремо встановлюються котел, бойлер, насоси, розширювальний бак та багато іншого відрізняється дуже істотно. Компактність та можливість вписати настінний котел практично у будь-який інтер'єр – ще один плюс цього класу котлів.

При тому, що в настінних котлах втілилися в життя найсучасніші технічні розробки в області опалення ціна "настінників" нерідко в 1,5-2 рази нижче, ніж у їхніх побратимів. Інша істотна перевага – простота монтажу. Нерідко покупці вважають, що зручність монтажу – це перевага, яка повинна хвилювати тільки монтажників. Це не зовсім так, адже сума, яку доведеться заплатити реальному споживачеві за встановлення настінного котла або за монтаж котельні, де окремо встановлюються котел, бойлер, насоси, розширювальний бак та багато іншого відрізняється дуже істотно. Компактність та можливість вписати настінний котел практично у будь-який інтер'єр – ще один плюс цього класу котлів.

За способом видалення газів, що відходять, всі газові котли можна розділити на моделі з природною тягою (видалення відхідних газів відбувається за рахунок тяги, створюваної в димоході) і з примусовою тягою (за допомогою вбудованого в котел вентилятора). Більшість фірм, що виробляють настінні газові котли, випускають моделі як з природною тягою, так і з примусовою. Котли з природною тягою багатьом добре знайомі і димар над дахом нікого не дивує. Котли з примусовою тягою з'явилися зовсім недавно і мають масу переваг при монтажі та експлуатації. Як уже згадувалося вище, видалення газів, що відходять, з цих котлів відбувається за допомогою вбудованого в них вентилятора. Такі моделі ідеальні для приміщень без традиційного димаря, так як продукти згоряння в цьому випадку виводяться через спеціальний коаксіальний димохід, для якого достатньо зробити тільки отвір у стіні. Коаксіальний димар ще часто називають "труба в трубі". По внутрішній трубі такого димоходу продукти згоряння виводяться на вулицю за допомогою вентилятора, а по зовнішній надходить повітря. Крім того, ці котли не спалюють кисень з приміщення, не вимагають додаткового припливу холодного повітря до будівлі з вулиці для підтримки процесу горіння, дозволяють знизити капіталовкладення при встановленні, т.к. не потрібно виготовляти дорогий традиційний димар, замість якого з успіхом використовується короткий і недорогий коаксіальний. Котли з примусовою тягою використовуються і у випадку, коли є традиційний димар, але забір повітря для горіння з приміщення небажаний.

За типом розпалювання, настінні газові котли можуть бути з електричним або п'єзорозпалом. Котли з електророзпалом економічніші, тому що відсутня запальник з полум'ям, що постійно горить. Завдяки відсутності постійно палаючого гніт, використання котлів з електророзпалюванням дозволяє істотно знизити витрати газу, що найбільш актуально при використанні зрідженого газу. Економія зрідженого газу може досягати 100 кг на рік. Є ще один плюс котлів з електророзпалюванням - при тимчасовому припиненні електроживлення котел автоматично включиться при відновленні подачі електроенергії, а модель з п'єзорозпалом доведеться включати вручну.

На вигляд пальники, настінні котли можуть бути розділені на два типи: зі звичайним і з модуляційним пальником. Модуляційний пальник забезпечує найбільш економічний режим роботи, оскільки котел автоматично регулює свою потужність залежно від потреби у теплі. Крім того, модуляційний пальник забезпечує і максимальний комфорт у режимі ГВП, дозволяючи підтримувати температуру гарячої води на постійному заданому рівні.

Більшість настінних котлів оснащено пристроями, що забезпечують їхню безпечну експлуатацію. Так датчик наявності полум'я при пропаданні полум'я відключає подачу газу, блокувальний термостат при аварійному підвищенні температури котлової води відключає казан, спеціальний пристрій відключає казан при пропаданні електроживлення, інший пристрій блокує казан при відключенні газу. Існує і пристрій відключення котла при зниженні обсягу теплоносія нижче норми та датчик контролю тяги.

2.2 Електричні котли

Є кілька основних причин, що обмежують поширення електрокотлів: далеко не на всіх ділянках є можливість виділити необхідну для опалення будинку електричну потужність (наприклад, для будинку площею 200 кв. м потрібно приблизно 20 кВт), дуже висока вартість електроенергії, перебої з електропостачанням. Переваг у електричних котлів, справді, багато. Серед них: відносно невисока ціна, простота монтажу, легкі та компактні, їх можна вішати на стіну, як наслідок - економія місця, безпека (немає відкритого полум'я), простота в експлуатації, електричний котел не потребує окремого приміщення (котельні), електрокотел не вимагає монтажу димоходу, електричний котел не потребує особливого догляду, безшумні, електрокотел екологічний, немає шкідливих викидів та сторонніх запахів. Крім того, у випадках, коли можливі перебої з подачею електроенергії, електрокотел нерідко використовується в парі з твердопаливним резервним. Цей варіант застосовується і для економії електроенергії (спочатку будинок протоплюється за допомогою дешевого твердого палива, а потім в автоматичному режимі температура підтримується за допомогою електрокотла).

Варто відзначити, що при установці у великих містах з жорсткими екологічними нормами та проблемами узгодження, електрокотли також часто виграють у всіх інших типів котлів (включаючи газові). Коротко про влаштування та комплектацію електричних котлів. Електричний котел – досить простий пристрій. Основними його елементами є теплообмінник, що складається з бака із укріпленими в ньому електронагрівачами (ТЕНами), та блоку керування та регулювання. Електричні котли деяких фірм поставляються вже укомплектованими циркуляційним насосом, програматором, розширювальним баком, запобіжним клапаном та фільтром. Важливо відзначити, що електрокотли невеликої потужності бувають у різних виконаннях - однофазні (220 В) і трифазні (380 В).

Котли потужністю понад 12 кВт зазвичай виробляються лише трифазними. Переважна більшість електричних котлів потужністю понад 6 кВт випускається багатоступінчастими, що дозволяє раціонально використовувати електроенергію та не включати котел на повну потужність у перехідні періоди – навесні та восени. При застосуванні електрокотлів найбільш актуальним є раціональне використання енергоносія.

2.3 Твердопаливні котли

Паливом для твердопаливних котлів можуть бути дрова (дерево), буре або кам'яне вугілля, кокс торф'яні брикети. Існують як "всеїдні" моделі, які можуть працювати на всіх вищезгаданих видах палива, так і працюють на деяких з них, але мають при цьому більший ККД. Однією з основних переваг більшості твердопаливних котлів є те, що за їх допомогою можна створити повністю автономну систему опалення. Тому найчастіше такі котли використовуються в районах, де є проблеми з подачею магістрального газу та електрики. Існують ще два доводи, які говорять на користь твердопаливних котлів - доступність та невисока вартість палива. Недолік більшості представників котлів цього класу теж очевидний - вони не можуть працювати в повністю автоматичному режимі і вимагають регулярного завантаження палива.

Варто зауважити, що існують твердопаливні котли, що поєднують у собі основну перевагу моделей, що існують вже багато років - незалежність від електроенергії і здатні при цьому автоматично підтримувати задану температуру теплоносія (води або антифризу). Автоматичне підтримання температури здійснюється в такий спосіб. На котлі встановлено датчик, який відстежує температуру теплоносія. Цей датчик механічно з'єднаний із заслінкою. Якщо температура теплоносія стає вище заданої вами, то заслінка автоматично прикривається і процес горіння сповільнюється. Коли температура знижується, то заслінка відкривається. Таким чином, цей пристрій не вимагає підключення до електричної мережі. Як уже говорилося вище, більшість традиційних твердопаливних котлів здатні працювати на бурому та кам'яному вугіллі, дровах, коксі, брикетах.

Захист від перегріву забезпечується наявністю контуру води, що охолоджує. Ця система може контролюватись вручну, тобто. при збільшенні температури теплоносія необхідно відкрити вентиль на патрубку відведення охолоджуючої рідини (вентиль на патрубку, що підводить, постійно відкритий). Крім того, ця система також може керуватися автоматично. Для цього на патрубку, що відводить, встановлюється клапан зниження температури, який буде автоматично відкриватися при досягненні теплоносієм максимальної температури. Крім того, яке паливо застосувати для опалення свого будинку, дуже важливо правильно вибрати потрібну потужність котла. Зазвичай потужність виявляється у кВт. Приблизно 1 кВт потужності потрібно для опалення 10 кв. м добре утепленого приміщення з висотою стель до 3 м. Треба мати на увазі, що ця формула дуже приблизна.

Остаточний розрахунок потужності варто довіряти тільки професіоналам, які крім площі (об'єму) врахують ще безліч факторів, серед яких, матеріал та товщина стін, тип, розмір, кількість та розташування вікон тощо.

Котли з піролізним спалюванням деревини мають більший ККД (до 85%) і дозволяють автоматично регулювати потужність.

До недоліків піролізних котлів, насамперед, можна віднести вищу, порівняно з традиційними твердопаливними котлами, ціну. До речі, є котли, що працюють не тільки на дереві, а й котли на соломі. При виборі та установці твердопаливного котла дуже важливо дотриматися всіх вимог до димоходу (його висоті та внутрішнього перетину).

3. Типи котлів для теплопостачання будівель

газовий котел теплопостачання

Існують два основних типи парових котлів: газотрубні та водотрубні. Всі котли (жаротрубні, димогарні та димогарно-жаротрубні), у яких високотемпературні гази проходять усередині жарових та димогарних труб, віддаючи тепло воді, що оточує труби, називаються газотрубними. У водотрубних котлах по трубах протікає вода, що нагрівається, а топкові гази омивають труби зовні. Газотрубні котли спираються на бічні стінки топки, тоді як водотрубні зазвичай кріпляться до каркасу котла або будівлі.

3.1 Газотрубні котли

У сучасній теплоенергетиці застосування газотрубних котлів обмежується тепловою потужністю близько 360 кВт та робочим тиском близько 1 МПа.

Справа в тому, що при проектуванні посудини високого тиску, яким є котел, товщина стінки визначається заданими значеннями діаметра, робочого тиску та температури.

При перевищенні вказаних граничних параметрів необхідна товщина стінки виявляється неприйнятно великою. Крім того, необхідно враховувати вимоги безпеки, оскільки вибух великого парового котла, що супроводжується миттєвим викидом великих обсягів пари, може призвести до катастрофи.

При сучасному рівні техніки та існуючих вимогах до безпеки газотрубні котли можна вважати застарілими, хоча поки що знаходяться в експлуатації багато тисяч таких котлів тепловою потужністю до 700 кВт, що обслуговують промислові підприємства та житлові будівлі.

3.2 Водотрубні котли

Водотрубний котел був розроблений у зв'язку з безперервно зростаючими вимогами підвищення паропродуктивності та тиску пари. Справа в тому, що, коли пара і вода підвищеного тиску знаходяться в трубі невеликого діаметру, вимоги до товщини стінки виявляються помірними та легко здійсненними. Водотрубні парові котли по конструкції значно складніші за газотрубні. Однак вони швидко розігріваються, практично безпечні щодо вибуху, легко регулюються відповідно до змін навантаження, прості в транспортуванні, легко перебудовуються в проектних рішеннях і допускають значне навантаження. Недоліком водотрубного котла є те, що в конструкції багато агрегатів і вузлів, з'єднання яких не повинні допускати протікання при високих тисках і температурах. Крім того, до агрегатів такого котла, що працюють під тиском, утруднений доступ під час ремонту.

Водотрубний котел складається з пучків труб, приєднаних своїми кінцями до барабана (або барабанів) помірного діаметра, причому вся система монтується над камерою топки і полягає в зовнішній кожух. Напрямні перегородки змушують топкові гази кілька разів проходити через трубні пучки, завдяки чому забезпечується повніша тепловіддача. Барабани (різної конструкції) служать резервуарами води та пари; їх діаметр вибирається мінімальним, щоб уникнути труднощів, характерних для газотрубних котлів. Водотрубні котли бувають наступних типів: горизонтальні з поздовжнім або поперечним барабаном, вертикальні з одним або декількома паровими барабанами, радіаційні, вертикальні з вертикальним або поперечним барабаном та комбінації перерахованих варіантів, у деяких випадках з примусовою циркуляцією.

Висновок

Отже, на закінчення можна сказати, що котли є важливим елементом теплопостачання будівлі. При виборі колів необхідно враховувати технічні, техніко-економічні, механічні та інші показники кращого виду теплопостачання будівлі. Котельні установки в залежності від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду теплоносія, що виробляється, вони діляться на парові і водогрійні.

У моїй роботі розглянуті газові, електричні, твердопаливні види котлів, а також типи колів, такі як газотрубні та водотрубні котли.

Зі сказаного вище варто виділити плюси і мінуси різних видів котлів.

Плюси газових котлів такі: економічність, в порівнянні з іншими видами палива, простота експлуатації (експлуатація котла повністю автоматизована), висока потужність (можна обігріти велику площу), можливість встановлення обладнання на кухні (якщо потужність котла до 30кВт), компактні розміри, екологічність ( в атмосферу виділяється мало шкідливих речовин).

Мінуси газових котлів: перед установкою необхідно отримати дозвіл Газміськтехнагляду, небезпеку витоку газу, певні вимоги до приміщення, де встановлено котел, наявність автоматики, що перекриває доступ газу при витоку або нестачі вентиляції.

Переваги електричних котлів: невисока ціна, простота монтажу, компактність і невелика вага - електрокотли можна вішати на стіну та економити корисний простір, безпека (немає відкритого полум'я), простота в експлуатації, електрокотли не вимагають окремого приміщення (котельні), не вимагають монтажу димоходу, не вимагають особливого догляду, безшумні, екологічні – немає шкідливих викидів та сторонніх запахів.

Основними причинами, що обмежують поширення електричних котлів є далеко не на всіх ділянках, є можливість виділити кілька десятків кіловат електроенергії, досить висока вартість електроенергії, перебої з електропостачанням.

Спочатку виділимо недоліки твердопаливних котлів: в першу чергу твердопаливні котли опалення використовують тверде паливо, яке має порівняно низьку тепловіддачу. Дійсно, щоб якісно протопити великий будинок, доведеться витратити чимало палива та часу. Крім того, паливо згорятиме досить швидко - за дві-чотири години. Після цього, якщо будинок протоплено недостатньо, доведеться знову розпалювати вогонь. Причому для цього знадобиться спочатку очистити топку від вугілля, що утворилося, і золи. Тільки після цього можна буде закладати паливо та знову розпалювати вогонь. Все це робиться вручну.

З іншого боку, котли, що працюють на твердому паливі, мають і деякі плюси. Наприклад, не вибагливість до палива. Справді, вони можуть ефективно працювати на всіх видах твердого палива – дерево, торф, вугілля та взагалі все, що може горіти. Зрозуміло, видобути таке паливо у більшості регіонів нашої країни можна швидко і не дуже дорого, що є серйозним аргументом на користь твердопаливних котлів. Крім того, ці котли абсолютно безпечні, тому їх можна встановити або в підвалі будинку, або просто неподалік нього. При цьому ви можете бути впевнені, що через витік палива не станеться страшний вибух. Звичайно, не доведеться обладнати спеціальне місце для зберігання палива – закопувати в землю ємності для зберігання газу чи дизпалива.

В даний час існує два основних типи парових котлів, а саме: газотрубні та водотрубні. До газотрубних котлів відносяться ті котли, в яких високотемпературні гази протікають усередині жарових та димогарних труб, тим самим віддаючи тепло воді, що оточує труби. Водотрубні котли відрізняються тим, що по трубах протікає вода, що нагрівається, а труби зовні омиваються газами.

Список літератури

1.Бойко Е.А., Шпиков А.А., Котельні установки та парогенератори (конструкційні характеристики енергетичних котельних агрегатів) – Красноярськ, 2003.

.Брюханов О.М. Газифіковані котельні агрегати. Підручник ІНФРА-М. – 2007.

.ГОСТ 23172-78. Котлистаціонні. Терміни та визначення. - Визначення котлів «для отримання пари або нагрівання води під тиском».

.Двійнишников В. А. та ін. Конструкція та розрахунок котлів та котельних установок: Підручник для технікумів за спеціальністю "Котлобудування" / В.А. Двійнішников, Л.В. Дєєв, М.А. Ізюмів. - М: Машинобудування, 1988.

.Левін І.М., Боткачик І.А., Димососи та вентилятори потужних електростанцій, М. – Л., 1962.

.Максимов В.М., Котельні агрегати великої паропродуктивності, М., 1961.

.Тихомиров К.В. Сергеєнко Е. С. "Теплотехніка, теплогазопостачання та вентиляція." Навч. для вузів. 4-те вид., перероб. та дод. - М.: Будвидав, 1991ж

.Енциклопедія «КругосвітУніверсальна» науково-популярна онлайн-енциклопедія.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.