Тепловая схема производственной паровой котельной

Принцип работы промышленной паровой котельной состоит в снабжении технологических потребителей паром с давлением 1,4-2,4 МПа, которые его используют для подогрева воды для ГВС и отопления. Приготовление воды осуществляется в сетевых теплообменниках, устанавливаемых в придомовых котельных. Такой подход центрального отопления в прошлом считался самым экономичным, сегодня эффективность также сложно поддать сомнению. Мы решили рассмотреть принцип работы промышленной паровой котельной, ее тепловую схему и специфику работы. Схема подключения производственной котельной поможет инженерам теплотехникам производств, которые не имеют опыта работы, отличавшегося фундаментальностью, в советские времена.

Нужно сказать, что потребители пара для своих нужд отбирают небольшое количество теплоты для обеспечения отопления, вентиляции и ГВС. Обычно используется закрытая система, уже упоминавшаяся в наших публикациях. В таких котельных подогрев воды для ГВС и, возможно, отопления происходит в локальных теплообменниках и не отражается на общем заборе воды.

Принципиальная тепловая схема производственной котельной, рассчитанной на отпуск пара небольшими объемами потребителям, показана на тепловой схеме.

Тепловая схема производственной котельной: 1 – паровой котел; 2 – расширитель непрерывной продувки; 3 – насос подпиточной воды; 4 – барботер; 5 – охладитель непрерывной продувки; 6 – подогреватель сырой воды; 7 – химводоочистка; 8 – питательный насос; 9 – подпиточный насос; 10 – охладитель подпиточной воды; 11 – сетевой насос; 12 – охладитель конденсата; 13 – сетевой подогреватель; 14 – подогреватель химически очищенной воды; 15 – охладитель выпара; 16 – атмосферный деаэратор; 17 – редукционно-охладительная установка

Как видно, перед вами довольно сложная тепловая схема, значительно отличающаяся от тех, которые привыкли видеть наши клиенты в компактных котельных. Принцип работы ее состоит в следующих производственных процессах.

Как происходит подогрев сетевой воды

Насос сырой воды подает воду в охладитель продувочной воды, где осуществляется ее нагрев за счет буферного тепла продувочной воды. На следующем этапе ее подогревают до 20–30 °C в пароводяном подогревателе сырой воды. После ее отправляют на химводоочистку.

Готовая химически очищенная вода поступает в охладитель деаэрированной воды, где нагревается до заданной в системе температуры. Дальше подогрев воды осуществляется в подогревателе паром. Перед поступлением в дэаэратор часть воды пропускают через охладитель выпара дэаэратора.

Подогрев готовой сетевой воды

Подготовка теплоносителя или горячей воды для потребления в локальных котельных проводится последовательно в двух сетевых подогревателях с паром. Образующийся при этом конденсат отправляют в головку дэаэратор. Он также собирает жидкость от внешних потребителей пара, если они имеются. Такие же теплообменники имеются и на центральной котельной. О них и идет речь в этом описании.

Подогрев воды в паровой котельной

Подогрев воды в деаэраторе проводится паром от котлов и паром от расширителя непрерывной продувки. Продувочная вода после охлаждения во время непрерывной продувки сбрасывается в барботер (продувочный колодец).

Подготовленная вода после дэаэратора с температурой 104 °С поступает в паровые котлы. Подпиточная вода тоже поступает после дэаэратора, но предварительно охлаждается охладителем подпиточной воды до 70 °С. Это проделывается перед подачей ее на подпиточный насос.

Использование дэаэратора в подготовке воды экономически обосновано, но возможно только в закрытых системах теплоснабжения, где малый расход подпиточной водяной массы.

В открытых системах с большим расходом подпиточной воды устанавливают два дэаэратора. Один готовит питательную воду, другой – подпиточную. Для паровых котельных обычно используются деаэраторы атмосферного типа.

Редукционные установки для снижения давления пара

В отдельных случаях технологическим потребителям требуется пар более низкого давления. Для этих целей используется редукционная установка или редукционно-охладительная, для снижения давления и температуры пара соответственно.

Схема подключения производственной котельной: режимы работы и рассчеты

Расчет работы тепловых схем для промышленных котельных осуществляют в трех режимах:

• максимально-зимнего;
• наиболее холодного месяца года;
• для летнего месяца.

Для этих целей и технически-экономического обоснования используют тепловой и материальный баланс, рассчитываемый для каждого элемента системы. Если не подразумевается изменение фазового состояния теплоносителя, то баланс описывается формулой:

где G_ох, G_н – общий расход, соответственно, охлаждаемого и нагреваемого теплоносителей, кг/с; c_ох, c_н – средняя удельная теплоемкость двух видов теплоносителей теплоносителей, кДж/(кг·°C); – соответственно, начальная и конечная температуры охлаждаемого теплоносителя, °C; – начальная и конечная температуры нагреваемого теплоносителя, °C; η – КПД теплообменника.

При изменении фазового состояния охлаждаемого теплоносителя используют другую формулу баланса:

где – соответственно, начальная и конечная удельные энтальпии (теплосодержания) охлаждаемого теплоносителя, кДж/кг.

Если нагреваемый теплоноситель меняет фазовое состояние, используется расчет по формуле:

где – соответственно, начальная и конечная удельные энтальпии нагреваемого теплоносителя, кДж/кг.

Если оба теплоносителя меняют свое фазовое состояние, то уравнение баланса принимает вид:

В результате проведения расчетов выбираются котлоагрегаты, обеспечивающие необходимую паропроизводительность и параметры пара.

Условные обозначения

Заказать проект котельной для производства