Типы и принципиальные схемы котельных

В городах для ТС применяются крупные районные котельные с тепловой нагрузкой 116 – 812 МВт, квартальные и групповые с нагрузкой 17,4 – 116 МВт, а также мелкие и местные котельные с нагрузкой до 17,4 МВт.

Крупные котельные характеризуются меньшими удельными капитальными затратами и более эффективным использованием топлива, поэтому в настоящее время стремятся строить в основном крупные районные котельные, отпускающие теплоту одновременно для жилищно-коммунального сектора (ЖКС) и для промышленных объектов.

Квартальные, групповые, мелкие и местные котельные, используемые как в секторе промышленности, так и в ЖКС, сооружаются в основном вследствие разновременности и поэтапности строительства различных объектов.

Для теплоснабжения сельских и небольших рабочих поселков находят применение поселковые котельные мощностью до 12 МВт и децентрализованные домовые (местные) и поквартирные источники теплоты. Поселковые котельные обычно снабжают теплотой по централизованным с-мам центральную часть поселков, состоящую из многоквартирных секционных и общественных зданий, и производственные зоны; децентрализованные источники теплоты – расположенные на периферии малоквартирные и отдельно стоящие здания.

В зависимости от вида теплоносителя котельные подразделяются на водогрейные, паровые и пароводогрейные.

Водогрейные котельные оборудуются стальными или чугунными водогрейными котлами, вырабатывающими горячую воду, и предназначены для обеспечения в основном жилищно-коммунальных тепловых нагрузок: отопления, вентиляции и горячего ВС.

В современных крупных с-мах ТС применяются стальные водогрейные котлы, рассчитанные на давление до 2,2 МПа и темп-ру нагрева воды до 180°С. Чугунные и некоторые типы стальных водогрейных котлов, рассчитанные на давление до 0,6 МПа и темп-ру нагрева воды до 95 – 150⁰C, применяются в индивидуальных домовых котельных и для мелких с-м ТС, например в сельских поселках.

Принципиальная схема котельной со стальными водогрейными котлами при двухтрубной тепловой сети показана на рис. 11.3.

В водогрейных котлах 1 в результате сжигания топлива производится подогрев воды до требуемой для ТС темп-ры (например, 150°С). Часть нагретой в котлах воды с помощью рециркуляционных насосов 2 подается в обратную линию перед котлами. Рециркуляция необходима для подогрева воды на входе в стальные котлы до темп-р выше темп-р точки росы, значения которых зависят от вида топлива, а также для поддержания постоянного расхода воды через котлы. При темп-рах воды на входе в стальные котлы ниже темп-р точки росы происходят конденсация водяных паров из газов, образование отложений и сернистая коррозия поверхностей нагрева, а при снижении расхода воды более чем на 20% – неравномерное распределение воды в греющих трубках котла, приводящее к вскипанию воды и локальным пережогам трубок. Для устранения коррозии минимальная температура воды на входе принимается: при сжигании газа – примерно 70°С, при сжигании мазута – 110°С.

Основная часть нагретой в котлах воды поступает в подающую магистраль теплосети. Для снижения темп-ры воды в подающей магистрали в соответствии с применяемым качественным методом регулирования тепловой нагрузки производится подмешивание холодной воды из обратной магистрали по перемычке 4. Количество подмешиваемой воды регулируется клапаном 5 в зависимости от величины тепловой нагрузки.

Циркуляция воды в теплосети производится сетевым насосом 6, на всасывание которого с помощью подпиточного насоса 8 подается подпиточная вода после химводоочистки 7.

Рис 11.3. Принципиальная схема котельной со стальными водогрейными котлами при двухтрубной тепловой сети

1 – котлы, 2 – рециркуляционный насос 3 – регулирующий клапан, 4 – перемычка из обратной линии в подающую; 5 – регулирующий клапан, 6 – сетевой насос, 7 – аппараты химводоочистки.

При использовании мазута в качестве основного или резервного топлива в водогрейных котельных иногда дополнительно устанавливают вспомогательные паровые котлы небольшой мощности, вырабатывающие пар для собственных нужд котельной (разогрева мазута, деаэрации питательной воды и др.).

В мелких с-мах ТС при использовании однотипных стальных или чугунных водогрейных котлов находит применение схема, показанная на рис. 11.4. Особенностью ее является то, что подача воды на отопление и горячее ВС производится раздельно по четырехтрубной с-ме. Для подогрева воды на горячее ВС применяется теплообменник, греющая вода для которого отбирается из подающей магистрали через регулятор температуры типа PT, поддерживающий постоянной темп-ру подаваемой на горячее ВС воды (60 – 65°С). При этом расчетная темп-ра подаваемой на отопление воды может составлять от 95 – 115°С для чугунных котлов до 150 – 180°С для стальных.

Рис. 12.4. Принципиальная схема котельной с водогрейными котлами при четырехтрубной системе теплоснабжения:

1 – котлы; 2 – регулятор температуры; 3 – теплообменник; 4 – перемычка из обратной линии в подающую; 5 – регулирующий клапан; 6 – сетевой насос; 7 – аппараты химводоочистки; 8 – подпиточный насос; 9 – регулятор подпитки; 10 – насос.

Паровые котельные оборудуются только паровыми котлами и применяются в основном для выработки пара на технологические нужды, а в отдельных случаях при отсутствии водогрейных котлов требуемых типоразмеров и небольших жилищно-коммунальных нагрузках – для выработки горячей воды для с-м ТС.

Паровые котлы также выполняются стальными и чугунными. Стальные паровые котлы выпускаются в настоящее время промышленностью на паропроизводительность 1 – 75 т/ч и рабочее давление пара 0,9; 1,4; 2,4 и 4 МПа. Одновременно для паро- и ТС применяются котлы с давлением пара 1,4 МПа. Чугунные паровые котлы имеют меньшую паропроизводительность и рабочее давление пара до 0,17 МПа и применяются для пароснабжения мелких потребителей.

Принципиальная схема котельной со стальными паровыми котлами, отпускающей пар на технологические нужды и горячую воду на ТС, показана на рис. 11.5.

Вырабатываемый в котлах 1 пар по паропроводам направляется к технологическим потребителям и в пароводяной теплообменник 4 для подогрева воды, циркулирующей в с-ме ТС. Конденсат от технологических потребителей и после пароводяного теплообменника поступает в деаэратор 9, для работы которого используется редуцированный пар от котлов. Для восполнения потерь конденсата в деаэратор с помощью подпиточного насоса 12 подается также подпиточная вода после химводоочистки 11. Из деаэратора вода подается питательным насосом 10 в котлы.

Циркуляция воды в с-ме ТС осуществляется с помощью сетевых насосов 6. Отпуск теплоты на ТС регулируется путем изменения расхода пара с помощью регуляторов 3 в соответствии с требуемым темп-рным графиком. Подпитка воды в тепловую сеть производится подпиточным насосом 12 после химводоочистки 11 на всасывание сетевого насоса.

Рис. 11.5. Принципиальная схема котельной с паровыми котлами, отпускающими пар и горячую воду

1 – котлы; 2 – РОУ, 3 – регулирующий клапан, 4 – пароводяной теплообменник, 5 – конденсатоотводчик, 6 – сетевой насос, 7 – фильтр, 8 – регулятор подпитки, 9 – деаэратор, 10 – питательный насос, 11 – аппараты химводоочистки, 12 – подпиточный насос

Пароводогрейные котельные, называемые также смешанными, оборудуются указанными выше типами паровых и водогрейных котлов или комбинированными пароводогрейными котлами (например, типа KTK) и предназначаются для выработки пара на технологические нужды и горячей воды для обеспечения нагрузок отопления, вентиляции и горячего ВС.

Мощность и число паровых и водогрейных или пароводогрейных котлов определяются значениями нагрузок по горячей воде и паровой нагрузки с учетом собственных нужд котельной. Схема пароводогрейной котельной состоит из двух контуров: 1) для выработки пара и 2) для выработки горячей воды.

Мощность котельных выбирается по расчетной максимальной тепловой нагрузке потребителей. При этом типоразмеры установленных котлоагрегатов должны быть такими, чтобы при выходе из строя наибольшего по производительности котла оставшиеся котлы обеспечивали максимальный отпуск теплоты технологическим потребителям и требуемое для наиболее холодного месяца среднее количество теплоты для нагрузок ЖКС.