Котельные установки применяются для отопления производственных цехов, административных зданий, жилых поселков и домов с централизованным теплоснабжением. Теплоносителями паровых и пароводогрейных котельных являются насыщенный пар и горячая вода. Связующими элементами паровой и водогрейной частей котельной являются паропроводы и система водоподготовительной установки для двух видов теплоносителей.
Проектирование источников теплоснабжения показало, что тепловая нагрузка котельной в виде горячей воды обычно превышает паровую нагрузку. В таких случаях в котельной с общей теплопроизводительностью более 50 Гкал/ч, как правило, целесообразно устанавливать как паровые, так и водогрейные котлы.
Однако даже при заданном соотношении расчетных тепловых нагрузок в виде пара и горячей воды выбор варианта чисто паровой или пароводогрейной котельной требует расчетов и технико - экономического обоснования.
Сантехпроект выполнил расчеты удельных показателей котельных с паровыми и водогрейными котлами, сопоставление их с удельными показателями котельных с паровыми котлами и подогревателями сетевой воды (табл. 5.1).
Таблица 5.1. Удельные показатели котельных с паровыми и водогрейными котлами по данным Сантехпроекта.
Эти расчеты показывают, что в котельных с общей теплопроизводительностью до 50 Гкал/ч устанавливать водогрейные котлы нецелесообразно.
Необходимо учитывать, что в комбинированной котельной при остановке одного из паровых котлов водогрейный котел не может покрыть требующиеся паровые нагрузки, а тепловую нагрузку водогрейного котла частично или полностью можно покрыть с помощью паровых котлов парогенераторов и подогревателей воды. Вследствие этого в чисто паровой котельной суммарная установленная теплопроизводительность всех агрегатов будет меньше, чем установленная теплопроизводительность котельной с паровыми и водогрейными котлами.
Основным доводом в пользу сооружения крупных комбинированных котельных являются меньшие удельные капитальные вложения. Установка водогрейных котлов и их вспомогательного оборудования, как правило, требует значительно меньших затрат, чем установка паровых котлов со вспомогательным оборудованием и крупных пароводяных подогревателей при равной теплопроизводительности.
Переход на водяные системы отопления производственных цехов, административных зданий и строительство жилых поселков и домов с централизованным теплоснабжением в районах существующих промышленных предприятий также приводит к расширению и реконструкции имеющихся производственных котельных с установкой в них водогрейных котлов теплопроизводительностью 30 и 50 Гкал/ч. Вследствие этого паровые котельные превращаются в комбинированные с паровыми и водогрейными агрегатами. В некоторых случаях для удешевления строительства и эксплуатации в крупных паровых производственных котельных применяют установку водогрейных котлов для покрытия пиковых теплофикационных нагрузок. Покрытие летних нагрузок систем горячего (водоснабжения в подобных котельных сравнительно просто производить водой, подогретой в пароводяных подогревателях.
Рис. 5.14. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами.
1 - котел водогрейный; 2 - котел паровой; 3 - насос сетевой; 4 - насос сырой воды; 5 - насос рециркуляционный; 6 - насос подпиточный; 7 - насос конденсатный; 8 - насос питательный; 9 - охладитель продувочной воды; 10 - подогреватель сырой воды; 11 - охладитель подпиточной воды; 12 - подогреватель химически очищенной воды; 13 - сепаратор непрерывной продувки; 14 - деаэратор питательной воды; 15 - деаэратор подпиточной воды; 16 - охладитель выпара; 17 - РОУ; 18 - бак конденсатный.
Последнее более рационально, чем применяемое иногда использование питательной или подпиточной воды из баков - деаэраторов, качество которой не всегда может соответствовать нормам на питьевую воду.
На рис. 5.14 приведены принципиальные Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами для закрытой системы теплоснабжения. Теплоносителями являются насыщенный пар и горячая вода. На схеме нанесены только те элементы, которые необходимы для расчета. Связующими элементами паровой и водогрейной частей схемы являются паропроводы и система водоподготовительной установки для двух видов теплоносителей.
Направление потоков рабочего тела в паровой части котельной следующее: конденсат от технологических потребителей пара и из теплообменников 10 и 12 поступает под давлением в бак 18 с температурой 80 - 90°С. После контроли качества конденсат насосом 7 перекачивается в головку деаэратора питательной воды 14. В деаэратор поступает весь конденсат от пароводяных подогревателей, размещенных в здании котельной, а также подогретая химически очищенная вода и пар из редукционно - охладительной установки (РОУ) 17 для барботажа деаэрируемой воды. Питательные насосы 8 получают деаэрированную воду с температурой около 104°С и подают ее в РОУ и паровые котлы. Кроме РОУ, пар подается к внешним потребителям и к мазутному хозяйству котельной. После РОУ пар поступает к деаэраторам 14 и 15, куда поступает пар из расширителей непрерывной продувки паровых котлов 18.
Рис. 5.15 Развернутые тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами 1 - котел водогрейный; 2 - котел паровой; 3 - деаэратор подпиточной воды; 4 - деаэратор питательной воды, насос подпиточный; 10 - насос конденсатный; 11 - насос питательный; 12 - подогреватель подпиточный; 17 - подогреватель сырой воды; 18 - охладитель продувочной воды;
Водогрейная часть тепловой схемы котельной показана на рис. 5.14 слева. Из обратной магистрали тепловых сетей и из деаэратора 15 для подпитки сетей вода поступает к сетевым насосам 3. После насосов 3 в обратную линию насосом рециркуляции 5 подается горячая вода для получения расчетной температуры. На входе в водогрейные котлы 1. Часть воды из обратной линии тепловых сетей, после сетевых насосов, перепускается в подающую линию, где она смешивается с горячей водой из водогрейных котлов для поддержания температуры в тепловой сети.
В летнее время, когда водогрейные котлы не работают, пар используется для подогрева сетевой воды для нужд горячего водоснабжения в пароводяных подогревателях. Для представления о развернутой тепловой схеме производственно-отопительных комбинированных котельных на рис. 5.15 дана схема котельной с тремя паровыми котлами ГМ-50-14 и тремя водогрейными котлами КВ-ГМ-50. Подогрев сетевой воды летом производится в пароводяных подогревателях 14 и 15, что позволяет не подавать воду с низкой температурой в стальные водогрейные котлы.
Особенностью данной котельной установки является размещение оборудования паровой части по агрегатному принципу, а водогрейной - по общестанционному.
Рис 5.15.1 Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами.
5 - охладитель выпара; 6 - насос рециркуляционный; 7 - насос сетевой; 8 - насос сетевой летний; 13 - охладитель подпиточной воды; 14 - подогреватель сетевой воды; 15 - охладитель конденсата; 16 - сепаратор непрерывной продувки; 20 - РОУ; 21 - бак конденсатный; 22 - колодец продувочный.
Необходимо отметить некоторые особенности, присущие данной схеме в целом. К ним относятся возможность работы обеих частей котельной при выходе из работы одного из барботажных деаэраторов 4 (с перегрузкой другого), допустимость останова в летний период водогрейных котлов КВ-ГМ-50 и перевод подогрева сетевой воды для горячего водоснабжения в блок подогревателей 14 и 15, а также возможность использования этого блока в отопительный период в качестве пиковых подогревателей при наличии резервной паровой мощности.
При разработке принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми и водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения может быть использована схема по рис. 5.14 с добавлением только бака - аккумулятора, необходимого для выравнивания расхода деаэрированной воды.
В установках с паровыми и водогрейными котлами иногда применяют двухступенчатую схему подогрева сетевой воды, в которой первой ступенью служат пароводяные подогреватели, второй - водогрейные котлы. Такая схема включения водогрейных котлов обеспечивает подачу в них воды, нагретой до 90 -100°С, т. е. вводит водогрейные котлы в пиковый режим работы. Последнее особенно важно при использовании башенных водогрейных котлов типа ПТВМ в котельных, работающих на высокосернистом мазуте.
В двухступенчатые тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами подогрева сетевой воды тепловая нагрузка от горячего водоснабжения в течение всего года будет покрываться паровыми котлами, которые одновременно снабжают паром технологических потребителей. Естественно, что двухступенчатый подогрев сетевой воды усложняет тепловую схему котельной и увеличивает капитальные вложения, которые должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами.
При разработке тепловых схем котельных с паровыми и водогрейными агрегатами следует определять расходы теплоты и параметры теплоносителей для всех пяти возможных режимов работы системы теплоснабжения. Такие котельные обладают большой маневренностью.
При сравнительно небольших отопительно - вентиляционных нагрузках могут работать только паровые котлы и сетевые пароводяные подогреватели, а при росте тепловых нагрузок в виде горячей воды, установленные водогрейные котлы могут быть легко и быстро включены в работу и доведены до расчетной теплопроизводительности. Для открытых систем теплоснабжения важна также возможность подогрева сетевой воды в зимнее время в пароводяных подогревателях и водогрейных котлах, особенно при достижении в подающей линии температуры в 150°С. Установки с паровыми и водогрейными котлами, несмотря на кажущуюся сложность, достаточно надежны в эксплуатации. Поэтому они находят применение даже для котельных, от которых потребители получают теплоту только в виде горячей воды. В подобных котельных существенно облегчается разогрев мазута в железнодорожных цистернах и последующее повышение его температуры в подогревателях.
