Проектирование котельных в зависимости от их назначения

  • отопительные котельные
  • производственные котельные
  • производственно-отопительные котельные  

Отопительные котельные предназначены только для обеспечения нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение коммунально-бытовых потребителей. Отопительные котельные установки имеют паровые или водогрейные котлы. Разработаны и применяются в основном три схемы котельных: отопительные котельные с паровыми котлами, теплофикационные и отопительные с водогрейными котлами.

Теплофикационные котельные имеют подогреватель-бойлер, устанавливаемый над паровым котлом, на высоте 1,5…2 м от горизонтальной оси верхнего барабана парового котла. Пар из верхнего барабана поступает непосредственно в бойлер, где отдает теплоту сетевой воде, а образующийся конденсат самотеком стекает в нижний барабан котла. Малый расход питательной воды и постоянный возврат конденсата из бойлера позволяют резко уменьшить процент непрерывной продувки и расход продувочной воды.

Особенностью теплофикационной котельной является, наряду с малым расходом воды на питание парового котла, возможное закипание воды при прохождении через чугунный водяной экономайзер, что недопустимо, так как это будет сопровождаться гидравлическими ударами, которые могут повредить экономайзер. Поэтому через экономайзер прокачивается не питательная вода, а вода тепловой сети. Теплофикационный экономайзер в этом случае и определяет название «теплофикационная котельная» и при одинаковых прочих условиях (например, при одинаковом количестве сжигаемого топлива) через них будет проходить воды примерно в десятки раз больше, чем через питательные экономайзеры. Сетевую воду в этих случаях следует пропускать по трубам экономайзера параллельными потоками.

Отопительные котельные с паровыми котлами работают так же, как и производственно-отопительная, за исключением нагрузки на технологическое производство. Установки включают паровые водонагреватели (или бойлеры) для подготовки сетевой воды. Расчет тепловых нагрузок и выбор оборудования, которые предусматривают теплофикационные и отопительные котельные с паровыми котлами, должны определяться для трех характерных режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего.

Отопительные котельные с водогрейными котлами подогрев сетевой воды осуществляют непосредственно в водогрейных котельных агрегатах. Благодаря этому капитальные затраты ниже, чем в отопительных котельных с паровыми котельными агрегатами, а тепловые схемы проще. Однако отсутствие пара усложняет процессы нагрева мазута, требуется вакуумная деаэрация воды.

Производственные котельные предназначены для обеспечения паром и горячей водой технологических процессов промышленных предприятий (технологического теплоснабжения). Проектирование котельных этого типа осуществляется строго в соответствии с заданиями главных технологов производства и технологическими картами оборудования. При этом учитываются максимальные значения параметров теплоносителей. Если необходимы другие параметры, то проектируется деление по контурам со снижением показателей до уровня требуемых.

Паровые котельные чаще всего устанавливаются в качестве производственных котельных установок, предполагающих дальнейшее использование пара для технологических производственных нужд. Также паровые котельные могут использоваться как производственно-отопительные установки, которые предполагают наряду с производственной и отопительную нагрузку. В большинстве своем паровые котельные установки используются для решения технологических задач, работы отопительного оборудования в производственных циклах промышленной сферы, в том числе в пищевой, химической промышленности, медицине, в горнодобывающей отрасли и т.д.

Строительство современных производственных котельных установок осуществляется на специальных площадках, после чего готовые котельные транспортируются к месту непосредственной эксплуатации. Там они подключаются к системе теплоснабжения – к уже действующей или же новой.

Современные производственные котельные имеют множество преимуществ, среди которых оперативность монтажа, простота эксплуатации и, что самое важное, полная заводская комплектация.

Производственно-отопительные котельные снабжают паром потребителя чаще всего в течение двух или одной смены, реже -трех. Потребление горячей воды на вентиляцию и технологические нужды ограничено теми же сменами, когда потребляется пар, а жилищно-коммунальные нужды требуют круглосуточной подачи горячей воды. Отопительные котельные работают с большой производительностью в течение трех смен лишь во время отопительного сезона. По окончании последнего из котельной ведется лишь подача теплоты на горячее водоснабжение. При отоплении промышленных и общественных зданий в целях экономии в нерабочие часы количество теплоты подаваемого от котельной- должно уменьшаться до величины, необходимой для поддержания пониженной против расчетной температуры. 


Однако это не всегда реализуется, что завышает отпуск теплоты, нагрузку котельной и соответственно непроизводительные затраты топлива. Проведенные исследования режимов потребления технологического пара предприятиями разных отраслей промышленности показали, что наиболее теплоемкие, с непрерывным технологическим процессом предприятия имеют наиболее ровный суточный график. При непрерывном производственном процессе изменения расхода пара в течение суток невелики, если в общей производительности котельной потребление пара на технологические нужды составляет 70—80 %. Уменьшение расхода пара летом по сравнению с зимой значительно (до 50 %), что объясняется влиянием повышения тем-пературы перерабатываемого сырья, воздуха, воды и снижения потерь теплоты в окружающую среду оборудованием, установленным вне здания.

Рассмотрим, как изменяется расход пара в течение суток на технологические нужды предприятием при двухсменной работе зимой в рабочий день и выходной день. Кроме снижения расхода в выходной день до 40 % максимального, в ночные часы (от 0 до 8 ч) потребление пара уменьшается в 1,6 раза. Отношение среднесуточной часовой тепловой нагрузки к максимальной называется коэффициентом заполнения суточного графика (для предприятий с непрерывным технологическим процессом 0,90—0,96; при двухсменной работе 0,7—0,8 и односменной до 0,45-0,55). Выравнивание суточного графика нагрузки котельной при одно- или двухсменной работе предприятия может быть достигнуто применением тепловых аккумуляторов.

Современные паровые водотрубные котлы малой мощности - явно не самый лучший подарок на новый год, так как обладают небольшой аккумулирующей способностью, составляющей 2-3 % за счет изменения объема воды между верхним и нижним допустимым уровнем ее в барабане и около 2 % за счет снижения давления, т. е. в сумме 5 % часовой паропроизводительности. Если -к паропроводу потребителя подключить сосуд с водой емкостью в несколько десятков кубических метров и нагреть эту воду паром с давлением, равным давлению в котле, до температуры насыщения, а затем понизить давление, то часть воды будет испаряться. Паровой котел будет тогда работать с постоянной производительностью, и при снижении расхода пара у потребителя часть его пойдет в аккумулятор для зарядки; при увеличении потребления пара за счет снижения давления в аккумуляторе можно покрыть пик расхода.