2. Технологическая схема производства тепла котельной установкой

Схема котельной с водогрейными котлами (2) показана на рис. 1а.

Рисунок 1 - Схема котельной установки

Котлы предназначены для работы на жидком и газообразном топливе.

Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 5, а вода в котел — насосами 4, дымовые газы из котла удаляются в атмосферу за счет естественной тяги через трубу 1. На перекрытии котельного здания установлен деаэратор 3. Вода, нагретая в котле, поступает к потребителю, где отдает часть тепла и с пониженной температурой снова возвращается в котел для последующего подогрева. Топочное устройство оборудовано горелками 6.

Жидкое топливо, поступающее в котельную по трубопроводу 55, и газообразное — по трубопроводу 54, смешиваются в горелке 6 с воздухом из воздухоподогревателя 20 и сгорают в топке 7. Воздух, необходимый для сгорания топлива, забирается вентилятором 5 из верхней зоны помещения котельной, подается в воздухоподогреватель 20 для подогрева за счет тепла дымовых газов. Тепло, выделившееся при сгорании топлива, передается воде через поверхности нагрева котла 2 излучением в топке 7 и конвекцией от нагретых газообразных продуктов сгорания в газоходах котла. Образовавшийся в экранных трубах котла 8 насыщенный пар собирается в барабане котла 11, откуда, пройдя сепарационные устройства 12, направляется через коллектор в пароперегреватель 17, где перегревается до заданной температуры, а затем через сборный коллектор 16 и главный паропровод (через запорный вентиль или задвижку 15) идет к потребителю.

Конденсат 33 отработавшего пара, вернувшийся от потребителя, направляется в деаэратор 3, который служит для удаления из воды воздуха и активных газов. Туда же насосом 27 подается добавочная химически очищенная вода. После деаэрации вся питательная вода подается питательными насосами 4 или 26 в экономайзер 18, где за счет тепла уходящих газов вода, проходящая через водяной экономайзер, подогревается и поступает в барабан котла 11, а из барабана — в систему экранных труб 8, где и происходит процесс парообразования.

Уходящие из топки нагретые газы проходят последовательно между трубами пароперегревателя, водяного экономайзера и внутри труб воздухоподогревателя, отдавая тепло на перегрев пара, подогрев питательной воды и воздуха, охлаждаются и дымососом 21 удаляются через трубу 1 в атмосферу.

Работа паровых котлов характеризуется паропроизводительностью, т. е. количеством пара, вырабатываемого в единицу времени (измеряется в т/ч или кг/с), параметрами получаемого пара — давлением Р, температурой t и коэффициентом полезного действия, который определяет степень использования в котле теплоты сгорания топлива.

Работа водогрейных котлов характеризуется теплопроизводительностью Q — количеством тепла, вырабатываемого в единицу времени, температурой нагрева воды и коэффициентом полезного действия.

3. Теплоснабжение

Жизнь современного человека связана с широким использованием не только электрической, но и тепловой энергии. Для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно дома, на работе, в любом общественном месте, все помещения должны отапливаться и снабжаться горячей водой для бытовых целей. Так как это напрямую связано со здоровьем человека, в развитых государствах пригодные температурные условия в различного рода помещениях регламентируются санитарными правилами и стандартами[14]. Такие условия могут быть реализованы в большинстве стран мира[15] только при постоянном подводе к объекту отопления (теплоприёмнику) определённого количества тепла, которое зависит от температуры наружного воздуха, для чего чаще всего используется горячая вода с конечной температурой у потребителей около 80—90 °C. Также для различных технологических процессов промышленных предприятий может требоваться так называемый производственный пар с давлением 1—3 МПа.

В общем случае снабжение любого объекта теплом обеспечивается системой, состоящей из:

• источника тепла, например котельной;

• тепловой сети, например из трубопроводов горячей воды или пара;

• теплоприёмника, например батареи водяного отопления.

ТЭЦ в Финляндии.

Теплоснабжение — система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенного для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.

Состав системы теплоснабжения

Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:

1. источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ);

2. транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

3. теплопотребляющие приборы, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

Классификация систем теплоснабжения

По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:

• централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

• местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).

По роду теплоносителя в системе:

• водяные;

• паровые.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения:

• зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

• независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления).

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

• закрытая (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой);

• открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

Принципиальные схемы систем теплоснабжения по способу подключения к ним систем отопления

Виды потребителей тепла

Потребителями тепла системы теплоснабжения являются:

• теплоиспользующие санитарно-технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения);

• технологические установки.

По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

• сезонные, нуждающиеся в тепле только в холодный период года (например, системы отопления);

• круглогодичные, нуждающиеся в тепле весь год (системы горячего водоснабжения).

В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы потребителей:

• жилые здания (характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодичный — на горячее водоснабжение);

• общественные здания (сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха);

• промышленные здания и сооружения, в том числе сельскохозяйственные комплексы (все виды теплопотребления, количественное отношение между которыми определяется видом производства).

Централизованное теплоснабжение

Характерной чертой централизованного теплоснабжения является наличие разветвлённой тепловой сети, от которой питаются многочисленные потребители (заводы, здания, жилые помещения и пр.).

Для централизованного теплоснабжения используются два вида источников:

• Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые также могут вырабатывать и электроэнергию;

• Котельные, которые делятся на:

• Водогрейные;

• Паровые.

Новосибирская ТЭЦ-5.

Децентрализованное теплоснабжение

Систему теплоснабжения называют децентрализованной, если источник теплоты и теплоприёмник практически совмещены, то есть тепловая сеть или очень маленькая, или отсутствует. Такое теплоснабжение может быть индивидуальным, когда в каждом помещении используются отдельные отпительные приборы, например электрические, или местным, например обогрев здания с помощью собственной малой котельной. Обычно теплопроизводительность таких котельных не превышает 1 Гкал/ч (1,163 МВт). Мощность тепловых источников индивидуального теплоснабжения обычно совсем невелика и определяется потребностями их владельцев.

Виды децентрализованного отопления:

• Малыми котельными;

• Электрическое, которое делится на:

• Прямое;

• Аккумуляционное;

• Теплонасосное;

• Печное.

Тепловые сети

Тепловая сеть — это сложное инженерно—строительное сооружение, служащее для транспорта тепла с помощью теплоносителя, воды или пара, от источника, ТЭЦ или котельной, к тепловым потребителям.

От коллекторов прямой сетевой воды с помощью магистральных теплопроводов горячая вода подаётся в населённые пункты. Магистральные теплопроводы имеют ответвления, к которым присоединяется разводка к тепловым пунктам, в которых находится теплообменное оборудование с регуляторами, обеспечивающими снабжение потребителей тепла и горячей воды. Тепловые магистрали соседних ТЭЦ и котельных для повышения надёжности теплоснабжения соединяют перемычками с запорной арматурой, которые позволяют обеспечить бесперебойное теплоснабжение даже при авариях и ремонтах отдельных участков тепловых сетей и источников теплоснабжения. Таким образом, тепловая сеть любого города является сложнейшим комплексом теплопроводов, источников тепла и его потребителей[1].