- 8 (495) 7487600
- 8 (495) 7487600
- 8 (925) 5552040
- 8 (925) 5552040
- Напишите нам
- Обратный звонок
Интернет магазин оборудования насосной, отопительной и водонагревательной техники №1
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения. Схема водогрейного котла
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения
Выбор системы теплоснабжения (открытая или закрытая) производится на основе технико-экономических расчетов. Пользуясь данными, полученными от заказчика, и методикой, изложенной в § 5.1, приступают к составлению, затем и расчету схем, которые называются тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения, поскольку максимальная теплопроизводительность чугунных котлов не превышает 1,0 - 1,5 Гкал/ч.
Так как рассмотрение тепловых схем удобнее вести на практических примерах, ниже приведены принципиальные и развернутые схемы котельных с водогрейными котлами. Принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения, работающей на закрытую систему теплоснабжения, показана на рис. 5.7.
Рис. 5.7. Принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения.
1 - котел водогрейный; 2 - насос сетевой; 3 - насос рециркуляционный; 4 - насос сырой воды; 5 - насос подпиточной воды; 6 - бак подпиточной воды; 7 - подогреватель сырой воды; 8 - подогреватель химии чески очищенной воды; 9 - охладитель подпиточной воды; 10 - деаэратор; 11 - охладитель выпара.
Вода из обратной линии тепловых сетей с небольшим напором (20 - 40 м вод. ст.) поступает к сетевым насосам 2. Туда же подводится вода от подпиточных насосов 5, компенсирующая утечки воды в тепловых сетях. К насосам 1 и 2 подается и горячая сетевая вода, теплота которой частично использована в теплообменниках для подогрева химически очищенной 8 и сырой воды 7.
Для обеспечения температуры воды перед котлами, заданной по условиям предупреждения коррозии, в трубопровод за сетевым насосом 2 подают необходимое количество горячей воды, вышедшей из водогрейных котлов 1. Линию, по которой подают горячую воду, называют рециркуляционной. Вода подается рециркуляционным насосом 3, перекачивающим нагретую воду. При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально зимнего, часть воды из обратной линии после сетевых насосов 2, минуя котлы, подают по линии перепуска в количестве G пер в подающую магистраль, где вода, смешиваясь с горячей водой из котлов, обеспечивает заданную расчетную температуру в подающей магистрали тепловых сетей. Добавка химически очищенной воды подогревается в теплообменниках 9, 8 11 деаэрируется в деаэраторе 10. Воду для подпитки тепловых сетей из баков 6 забирает подпиточный насос 5 и подает в обратную линию.
Даже в мощных водогрейных котельных, работающих на закрытые системы теплоснабжения, можно обойтись одним деаэратором подпиточной воды с невысокой производительностью. Уменьшается также мощность подпиточных насосов, оборудование водоподготовительной установки и снижаются требования к качеству подпиточной воды по сравнению с котельными для открытых систем. Недостатком закрытых систем является некоторое удорожание оборудования абонентских узлов горячего водоснабжения.
Для сокращения расхода воды на рециркуляцию ее температура на выходе из котлов поддерживается, как правило, выше температуры воды в подающей линии тепловых сетей. Только при расчетном максимально зимнем режиме температуры воды на выходе из котлов и в подающей линии тепловых сетей будут одинаковы. Для обеспечения расчетной температуры воды на входе в тепловые сети к выходящей из котлов воде подмешивается сетевая вода из обратного трубопровода. Для этого между трубопроводами обратной и подающей линии, после сетевых насосов, монтируют линию перепуска.
Наличие подмешивания и рециркуляции воды приводит к режимам работы стальных водогрейных котлов, отличающимся от режима тепловых сетей. Водогрейные котлы надежно работают лишь при условии поддержания постоянства количества воды, проходящей через них. Расход воды должен поддерживаться в заданных пределах независимо от колебаний тепловых нагрузок. Поэтому регулирование отпуска тепловой энергии в сеть необходимо осуществлять путем изменения температуры воды на выходе из котлов.
Для уменьшения интенсивности наружной коррозии труб поверхностей стальных водогрейных котлов необходимо, поддерживать температуру воды на входе в котлы выше температуры точки росы дымовых газов. Минимально допустимая температура воды на входе в котлы рекомендуется следующая:
- при работе на природном газе - не ниже 60°С;
- при работе на малосернистом мазуте - не ниже 70°С;
- при работе на высокосернистом мазуте - не ниже 110°С.
В связи с тем, что температура воды в обратных линиях тепловых сетей почти всегда ниже 60°С, тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения предусматривают, как отмечено ранее, рециркуляцинонные насосы и соответствующие трубопроводы. Для определения необходимой температуры воды за стальными водогрейными котлами должны быть известны режимы работы тепловых сетей, которые отличаются от графиков или режимных котлоагрегатов.
Во многих случаях водяные тепловые сети рассчитываются для работы по так называемому отопительному температурному графику типа, показанного на рис. 2.9. Расчет показывает, что максимальный часовой расход воды, поступающей в тепловые сети от котлов, получается при режиме, соответствующем точке излома графика температур воды в сетях, т. е. при температуре наружного воздуха, которой соответствует на низшей температура воды в подающей линии. Эту температуру поддерживают постоянной даже при дальнейшем повышении температуры наружного воздуха.
Исходя из изложенного, в расчет тепловой схемы котельной вводят пятый характерный режим, отвечающий точке излома графика температур воды в сетях. Такие графики строятся для каждого района с соответствующей последнему расчетной температурой наружного воздуха по типу показанного на рис. 2.9. С помощью подобного графика легко находятся необходимые температуры в подающей и обратной магистралях тепловых сетей и необходимые температуры воды на выходе из котлов. Подобные графики для определения температур воды в тепловых сетях для различных расчетных температур наружного воздуха - от -13°С до - 40°С разработаны Теплоэлектропроектом.
Температуры воды в подающей и в обратной магистралях,°С, тепловой сети могут быть определены по формулам:
где tвн - температура воздуха внутри отапливаемых помещений,°С; tH - расчетная температура наружного воздуха для отопления,°С; t′H - изменяющаяся во времени температура наружного воздуха,°С;π′i - температура воды в подающем трубопроводе при tн°С; π2 - температура воды в обратном трубопроводе при tн°С;tн - температура воды в подающем трубопроводе при t′н,°С; ∆т - расчетный перепад температур, ∆t = π1 - π2,°С; θ =πз -π2 - расчетный перепад температур в местной системе,°С; π3 = π1+ aπ2 / 1+ a - расчетная температура воды, поступающей в отопительный прибор, °С; π′2 - температура воды, идущей в обратный трубопровод от прибора при t'H,°С; а - коэффициент смещения, равный отношению количества обратной воды, подсасываемой элеватором, к количеству сетевой воды.
Сложность расчетных формул (5.40) и (5.41) для определения температуры воды в тепловых сетях подтверждает целесообразность использования графиков типа показанного на рис. 2.9, построенного для района с расчетной температурой наружного воздуха - 26 °С. Из графика видно, что при температурах наружного воздуха 3°C и выше вплоть до конца отопительного сезона температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей постоянна и равна 70 °С.
Исходными данными для расчетов тепловых схем котельных со стальными водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения, как указывалось выше, служат расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение с учетом тепловых потерь в котельной, сетях и расхода теплоты на собственные нужды котельной.
Соотношение отопительно-вентиляционных нагрузок и нагрузок горячего водоснабжения уточняется в зависимости от местных условий работы потребителей. Практика эксплуатации отопительных котельных показывает, что среднечасовой за сутки расход теплоты на горячее водоснабжение составляет около 20 % полной теплопроизводительности котельной. Тепловые потери в наружных тепловых сетях рекомендуется принимать в размере до 3 % общего расхода теплоты. Максимальные часовые расчетные расходы тепловой энергии на собственные нужды котельной с водогрейными котлами при закрытой системе теплоснабжения можно принять по рекомендации [9] в размере до 3 % установленной теплопроизводительности всех котлов.
Суммарный часовой расход воды в подающей линии тепловых сетей на выходе из котельной определяется, исходя из температурного режима работы тепловых сетей, и, кроме того, зависит от утечки воды через не плотности. Утечка из тепловых сетей для закрытых систем теплоснабжения не должна превышать 0,25 % объема воды в трубах тепловых сетей.
Допускается ориентировочно принимать удельный объем воды в местных системах отопления зданий на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода теплоты для жилых районов 30 м3 и для промышленных предприятий - 15 м3.
С учетом удельного объема воды в трубопроводах тепловых сетей и подогревательных установках общий объем воды в закрытой системе ориентировочно можно принимать равным для жилых районов 45 - 50 м3, для промышленных предприятий - 25 - 35 MS на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода теплоты.
Рис. 5.8. Развернутаые тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения.
1 - котел водогрейный; 2 - насос рециркуляционный; 3 - насос сетевой; 4 - насос сетевой летний; 5 - насос сырой воды; 6 - насос конденсатный; 7 - бак конденсатный; 8 - подогреватель сырой воды; 9 - подогреватель химически очищенной воды; 10 - деаэратор; 11 - охладитель выпара.
Иногда для предварительного определения количества утекающей из закрытой системы сетевой воды эту величину принимают в пределах до 2 % расхода воды в подающей линии. На основе расчета принципиальной тепловой схемы и после выбора единичных производительностей основного и вспомогательного оборудования котельной составляется полная развернутая тепловая схема. Для каждой технологической части котельной обычно составляются раздельные развернутые схемы, т. е. для оборудования собственно котельной, химводоочистки и мазутного хозяйства. Развернутая тепловая схема котельной с тремя водогрейными котлами КВ -ТС - 20 для закрытой системы теплоснабжения показана на рис. 5.8.
В верхней правой части этой схемы размещены водогрейные котлы 1, а в левой - деаэраторы 10 ниже котлов размещены рециркуляцинонные ниже сетевые насосы, под деаэраторами - теплообменники (подогреватели) 9, бак деаэрированной воды 7, подпилочные насосы 6, насосы сырой воды 5, дренажные баки и продувочный колодец. При выполнении развернутых тепловых схем котельных с водогрейными котлами применяют обще станционную или агрегатную схему компоновки оборудования (рис. 5.9).
Общестанционные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения характеризуется присоединением сетевых 2 и рециркуляционных 3 насосов, при котором вода из обратной линии тепловых сетей может поступать к любому из сетевых насосов 2 и 4, подключенных к магистральному трубопроводу, питающему водой все котлы котельной. Рециркуляцинонные насосы 3 подают горячую воду из общей линии за котлами также в общую линию, питающую водой все водогрейные котлы.
При агрегатной схеме компоновки оборудования котельной, изображенной на рис. 5.10, для каждого котла 1 устанавливаются сетевые 2 и рециркулярные насосы 3.
Рис 5.9 Общестанционная компоновка котлов сетевых и рециркуляционных насосов.1 - котел водогрейный , 2 - рециркуляционный , 3 - насос сетевой, 4 - насос сетевой летний.
Рис. 5-10. Агрегатная компоновка котлов КВ - ГМ - 100, сетевых и рециркуляционных насосов. 1 - насос водогрейный; 2 - насос сетевой; 3 - насос рециркуляционный.
Вода из обратной магистрали поступает параллельно ко всем сетевым насосам, а нагнетательный трубопровод каждого насоса подключен только к одному из водонагревательных котлов. К рециркуляционному насосу горячая вода поступает из трубопроводом за каждым котлом до включения его в общую падающую магистраль и направляется в питательную линию того же котлоагрегата. При компоновке при агрегатной схеме предусматривается установка одного для всех водогрейных котлов. На рис.5.10 линии подпиточной и горячей воды к основным трубопроводам и теплообменником не показаны.
Агрегатный способ размещения оборудования особенно широко применяется в проектах водогрейных котельных с крупными котлами ПТВМ - 30М, КВ - ГМ 100. и др. Выбор обще станционного или агрегатного способа компоновки оборудования котельных с водогрейными котлами в каждом отдельном случае решается, исходя из эксплуатационных соображений. Важнейшими из них из компоновки при агрегатной схеме является облегчение учета и регулирования расхода и параметра теплоносителя от каждого агрегата магистральных теплопроводов большого диаметра и упрощение ввода в эксплуатацию каждого агрегата.
Котельный завод Энергия-СПБ производит различные модели водогрейных котлов. Транспортирование котлов и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.
kotel-kv.com
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения
В открытых системах теплоснабжения подготовленная в котельной вода не только служит теплоносителем, но и поступает на нужды горячего водоснабжения. Разбор воды производится непосредственно из трубопроводов тепловой сети без промежуточных подогревателей. Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения отличаются от таковой для закрытой в основном производительностью водоподготовки для подпитки тепловых сетей. Количество подпиточной воды в этом случае определяется потерями воды в сетях, в котельной и расходом воды для нужд горячего водоснабжения. Для представления о количестве воды для закрытых и открытых систем теплоснабжения ниже приведены расходы по данным типовых проектов котельных. Так, например, расчетный максимальный часовой расход воды для подпитки тепловых сетей в котельных теплопроизводительностью 150 Гкал/ч для закрытой системы теплоснабжения составляет 45 м3/ч, для открытой - 670 м3/ч.
Рис. 5.11. Принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения.
Вариант схемы без установки бака и насосов деаэрированной воды.1- котел водогрейный; 2 - насос сетевой; 3 - насос циркуляционный; 4 - насос летний сетевой; 5 - насос рециркуляционный; 6 - насос подпиточный; 7 - насос сырой воды; 8 - насос для подачи воды к эжектору; 9 - деаэратор; 10 - охладитель выпара; 11 - эжектор; 12 - бак рабочей воды; 13 - бак - аккумулятор; 14 - подогреватель сырой воды; 15 - подогреватель химически очищенной воды.
Так как расходы воды при открытой системе неравномерны по времени, то для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение и уменьшения расчетной производительности оборудования водоподготовки предусматривают установку баков - аккумуляторов для деаэрированной сетевой воды. Из них в часы максимума потребления горячая вода подпиточными насосами подается к сетевым насосам. Кроме того, во избежание остывания воды в сетях в часы минимума потребления в летний период необходимо прокачивать около 10 % максимального расхода, что связано с увеличением расхода электроэнергии.
Качество подготовки воды для подпитки открытой системы теплоснабжения должно быть значительно выше качества воды для подпитки закрытой системы, так как к воде для горячего водоснабжения предъявляются такие же требования, как и к питьевой водопроводной воде. Появление крупных баков-аккумуляторов для деаэрированной воды усложняет тепловые схемы водогрейных котельных. Поскольку зарядка и разрядка этих баков может быть осуществлена различными путями, разработано несколько вариантов тепловых схем с включением в них деаэраторов и баков аккумуляторов.
На рис. 5.11 показаны принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения.
Система с водогрейными котлами 1, элементы которой не отличаются от изображенной на рис. 5.7, за исключением бака - аккумулятора 13 и системы, создающей вакуум в деаэраторе, состоит из водоструйного эжектора 11, бака "рабочей" воды 12 н насоса 8, подающего воду к эжектору. Из деаэратора 9 вода поступает самотеком в баки - аккумулятора 13, а оттуда откачивается подпиточными насосами 6 и подается во всасывающий коллектор сетевых насосов 2. Такая схема включения оборудования для котельных малой производительности, менее 20 Гкал/ч, в эксплуатации оказалась недостаточно надежной, так как затруднено поддержание заданного уровня воды в деаэраторе 9 и баках 13, без чего нормальная работа деаэраторов невозможна.
Трудность поддержания постоянного уровня в деаэраторе объясняется колебаниями уровня в баке - аккумуляторе 13 и различным гидравлическим сопротивлением трубопроводов. Возможен и другой вариант тепловой схемы, при котором вода из деаэраторных баков поступает самотеком в бак деаэрированной воды, далее к перекачивающим насосам, которые подают воду в баки - аккумуляторы. Из баков - аккумуляторов вода забирается подпиточными насосами и подается в тепловые сети. Такая схема обеспечивает надежную работу деаэраторов, но требует установки двух групп насосов - перекачивающих и подпиточных, что удорожает, котельную установку.
Гипрокоммунэнерго [26] разработаныа другие тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения. Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения, показанные на рис. 5.12, включают в себя группу из трех подпиточных насосов 6, которая используется одновременно как для подпитки тепловых сетей, так и для зарядки баков - аккумуляторов 13 подпиточной воды. В ночное время, когда разбор воды из сетей незначителен, подпиточный насос 6 падает воду из деаэраторных баков в баки - аккумуляторы 13 и на подпитку тепловых сетей, куда идет небольшая часть этой воды. При росте разбора воды из сетей включается в работу второй подпиточный насос 6, который забирает воду из баков - аккумуляторов и подает ее во всасывающую магистраль сетевых насосов 2; третий подпиточный насос в этой схеме является резервным.
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения имеют и недостатки, касающиеся в основном производительности и напора подпиточных насосов. При прокачке воды из деаэраторного бака в бак - аккумулятор требуется почти постоянная производительность насоса 6 и сравнительно небольшой напор, лежащий в пределах 15 - 20 м вод. ст. В тепловых сетях с открытой системой горячего водоснабжения расход подпиточной воды изменяется в течение суток значительно, напор колеблется в пределах от 30 до 60 м вод. ст., вследствие этого мощность и расход энергии на насосы различны.
Рис. 5.12. Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлам для открытой системы теплоснабжения.
Вариант схемы без установки насосов деаэрированной воды. Экспликация оборудования - см. рис. 5.11.
При выборе этой или иной схемы включения насосов для подпитки тепловых сетей необходимо сопоставить технико-экономические показатели нескольких схем, в которых должны быть учтены расходы электроэнергии на привод насосов при разных режимах работы.
Приведенные на рис. 5.11 и 5.12 принципиальные тепловые схемы котельных установок для открытых систем теплоснабжения показывают, что общий порядок включения оборудования и организации потоков теплоносителя изменяются незначительно по сравнению с рассмотренными схемами закрытых систем теплоснабжения.
Вода в подогревателе химически очищенной воды нагревается от 20 - 30° С до 55 - 70° С и подается в колонку вакуумного деаэратора. Вакуум (около 0,3 кгс/см2) в установке поддерживается за счет отсасывания из колонки паровоздушной смеси водоструйными эжекторами или водокольцевыми насосами типа РМК. Вода для эжекторов циркулирует по замкнутому контуру: бак "рабочей" воды 12, насос 8, эжектор 11 обратно в бак совместно с конденсатом паровоздушной смеси из деаэратора подпиточной воды. Напор воды, эжектирующей смесь, поддерживается в пределах 40 - 50 м вод. ст.
Паровоздушная смесь также охлаждается перед эжекторами в охладителе выпара 10. Бак деаэрированной воды, как правило, должен размещаться ка нулевой отметке котельной, а колонка вакуумного деаэратора устанавливается на отметке, обеспечивающей давление в баке деаэрированной воды, равное атмосферному. Практически установку колонки деаэратора обычно принимают на высоте 7,5 - 8,0 м от пола котельной.
Вода из обратной линии тепловых сетей с температурой в пределах от 35°С до 70°С поступает совместно с подпиточной водой во всасывающий коллектор сетевых насосов 2, нагнетается последними в водогрейные котлы 1 или через линию перепуска и регулятор расхода идет в подающую магистраль тепловых сетей.
Развернутая тепловая схема котельной с тремя водогрейными котлами КВ - ГМ - 10 для открытой системы теплоснабжения показана на рис. 5.13. Основные направления потоков теплоносителя рассмотрены выше при описании принципиальной тепловой схемы. Выбор оборудования для деаэрации и перекачки воды является главной задачей при разработке подобных развернутых тепловых схем котельных. Для открытых систем горячего водоснабжения вторым по значению элементом тепловой схемы, после водогрейного котла, является деаэрационная установка с баками-аккумуляторами. Из-за больших расходов воды применяют, как правило, вакуумный способ деаэрации.
Производительность деаэрационной установки выбирают так, чтобы обеспечить надежное удаление газов из подпиточной воды, как в зимние, так и в летние периоды работы установки.
Суммарная емкость баков - аккумуляторов для подпиточной воды принимается в 6 - 8 раз большей среднечасового за сутки расхода воды на бытовое горячее водоснабжение. Принятая емкость баков - аккумуляторов должна обеспечить подпитку тепловых сетей водой в часы максимального водоразбора. Устанавливают обычно не менее двух металлических баков, внутренняя поверхность которых защищается антикоррозийным покрытием, а наружная - тепловой изоляцией. Количество, единичная производительность и развиваемые напоры насосов должны соответствовать требованиям регулирования работы тепловых сетей при экономном расходовании электроэнергии на их привод. Такие условия иногда диктуют необходимость использования в тепловых схемах котельных увеличенного количества насосов - сетевых (зимних и летних), перекачивающих, рециркуляционных и подпиточных (также зимних и летних).
В летнее время, когда отсутствуют тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию, уменьшаются расходы воды и одновременно понижается температура и напор подаваемой воды.
Рис. 5.13. Развернутая тепловая схема котельной с тремя водогрейными котлами КВ - ГМ - 10.
1 - котел водогрейный; 2 - насос сырой воды; 3 - насос сетевой; 4 - насос летний сетевой;5 - насос рециркуляционный; 6 - насос подпиточный; 7 - насос летний подпиточный; 8 - насос циркуляционный; 9 - насос деаэрированной воды; 10 - насос рабочей воды; 11 - бак - аккумулятор; 12 - подогреватель сырой воды; 13 - подогреватель химически очищенной воды; 14 - бак деаэрированной воды; 15 - деаэратор; 16 - охладитель выпара; 17- эжектор; 18 - бак рабочей воды.
Чтобы обеспечить надежную работу водогрейных котлов и системы трубопроводов в котельной в расчетном температурном режиме (т. е. постоянство температуры воды на выходе из котла 150°С, особенно при работе на высокосернистом топливе), необходимо поддерживать в системе минимальный напор не ниже 80 м вод. ст.
В единичных случаях предлагается применять так называемую двухконтурную систему потока теплоносителя.
В приведенной на рис. 5.13 развернутой тепловой схеме котельной при работе по летнему режиму подогретая в котлах вода циркулирует по внутреннему контуру: котлы 1 - подогреватель химически очищенной воды 13 - подогреватель сырой воды 12 - циркуляционные насосы 8 - водогрейные котлы 1. При таком включении только незначительное количество горячей воды нужно подавать в колонку вакуумного деаэратора.
Второй контур циркуляционной сетевой воды на схеме может быть представлен следующим образом: вода из водопровода идет в насос сырой воды 2, в подогреватель сырой воды 12, затем на водоподготовительную установку, далее в подогреватель химически очищенной воды 13 и в колонку вакуумного деаэратора 15. Отсюда вода самотеком поступает в бак деаэрированной воды 14 и далее - к перекачивающему насосу 9, который воду с температурой 70°С подает в баки - аккумуляторы 11.
Летние сетевые насосы 4 из баков - аккумуляторов 11 нагнетают воду в подающую магистраль тепловых сетей и к потребителю горячей воды. Только небольшая часть воды из второго контура идет на подпитку внутреннего первого контура. Вода из тепловых сетей при отсутствии расхода теплоты на отопление и вентиляцию направляется в баки - аккумуляторы. Расход воды в таких случаях условно принимается равным 10% расхода воды на горячее водоснабжение.
Перевод котельной с лешего на отопительный режим работы производится путем соответствующих изменений направления потоков теплоносителя с помощью запорной арматуры, установленной на трубопроводах. К основным преимуществам открытых систем теплоснабжения можно отнести удешевление водоподготовки горячего водоснабжения за счет централизации ее в котельных вместо многих тепловых пунктов по району, снижение стоимости тепловых сетей за счет уменьшения количества циркулирующей в них воды, удешевление абонентских вводов из-за отсутствия там водяных подогревателей и циркуляционных насосов.
Одновременно следует отметить и ряд недостатков открытых систем теплоснабжения: повышение требования к качеству сетевой воды, которое должно соответствовать качеству питьевой воды; при резком изменении расхода воды иногда наблюдаются гидравлические удары, особенно при подаче воды только на горячее водоснабжение.
При выборе системы теплоснабжения нужно учитывать, по меньшей мере, три особенности исходной воды, используемой для подпитки: склонность к низкотемпературному накипи образованию; коррозионную активность; склонность к сульфидному загрязнению.
При этом рекомендуется производить выбор систем теплоснабжения в два этапа:
- предварительный выбор на основе классификации исходных вод;
- окончательный выбор на основе анализа вод, проводимых в течение не менее чем годичного периода с учетом вероятных перспективных изменений показателей исходных вод [44].
По результатам анализа технико - экономических показателей в отношении надежности, преимуществ и недостатков той и другой системы в эксплуатации, а также исходя из реальной возможности получения качественной воды для подпитки тепловых сетей и сопоставления удельных капиталовложений на сооружение всего комплекса теплоснабжения - котельная и тепловые сети можно сделать выбор открытой или закрытой системы теплоснабжения.
Котельный завод Энергия-СПБ производит различные модели водогрейных котлов. Транспортирование котлов и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.
kotel-kv.com
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения
Выбор системы теплоснабжения (открытая или закрытая) производится на основе технико-экономических расчетов. Пользуясь данными, полученными от заказчика, и методикой, изложенной в § 5.1, приступают к составлению, затем и расчету схем, которые называются тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения, поскольку максимальная теплопроизводительность чугунных котлов не превышает 1,0 - 1,5 Гкал/ч.
Так как рассмотрение тепловых схем удобнее вести на практических примерах, ниже приведены принципиальные и развернутые схемы котельных с водогрейными котлами. Принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения, работающей на закрытую систему теплоснабжения, показана на рис. 5.7.
Рис. 5.7. Принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения.
1 - котел водогрейный; 2 - насос сетевой; 3 - насос рециркуляционный; 4 - насос сырой воды; 5 - насос подпиточной воды; 6 - бак подпиточной воды; 7 - подогреватель сырой воды; 8 - подогреватель химии чески очищенной воды; 9 - охладитель подпиточной воды; 10 - деаэратор; 11 - охладитель выпара.
Вода из обратной линии тепловых сетей с небольшим напором (20 - 40 м вод. ст.) поступает к сетевым насосам 2. Туда же подводится вода от подпиточных насосов 5, компенсирующая утечки воды в тепловых сетях. К насосам 1 и 2 подается и горячая сетевая вода, теплота которой частично использована в теплообменниках для подогрева химически очищенной 8 и сырой воды 7.
Для обеспечения температуры воды перед котлами, заданной по условиям предупреждения коррозии, в трубопровод за сетевым насосом 2 подают необходимое количество горячей воды, вышедшей из водогрейных котлов 1. Линию, по которой подают горячую воду, называют рециркуляционной. Вода подается рециркуляционным насосом 3, перекачивающим нагретую воду. При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально зимнего, часть воды из обратной линии после сетевых насосов 2, минуя котлы, подают по линии перепуска в количестве G пер в подающую магистраль, где вода, смешиваясь с горячей водой из котлов, обеспечивает заданную расчетную температуру в подающей магистрали тепловых сетей. Добавка химически очищенной воды подогревается в теплообменниках 9, 8 11 деаэрируется в деаэраторе 10. Воду для подпитки тепловых сетей из баков 6 забирает подпиточный насос 5 и подает в обратную линию.
Даже в мощных водогрейных котельных, работающих на закрытые системы теплоснабжения, можно обойтись одним деаэратором подпиточной воды с невысокой производительностью. Уменьшается также мощность подпиточных насосов, оборудование водоподготовительной установки и снижаются требования к качеству подпиточной воды по сравнению с котельными для открытых систем. Недостатком закрытых систем является некоторое удорожание оборудования абонентских узлов горячего водоснабжения.
Для сокращения расхода воды на рециркуляцию ее температура на выходе из котлов поддерживается, как правило, выше температуры воды в подающей линии тепловых сетей. Только при расчетном максимально зимнем режиме температуры воды на выходе из котлов и в подающей линии тепловых сетей будут одинаковы. Для обеспечения расчетной температуры воды на входе в тепловые сети к выходящей из котлов воде подмешивается сетевая вода из обратного трубопровода. Для этого между трубопроводами обратной и подающей линии, после сетевых насосов, монтируют линию перепуска.
Наличие подмешивания и рециркуляции воды приводит к режимам работы стальных водогрейных котлов, отличающимся от режима тепловых сетей. Водогрейные котлы надежно работают лишь при условии поддержания постоянства количества воды, проходящей через них. Расход воды должен поддерживаться в заданных пределах независимо от колебаний тепловых нагрузок. Поэтому регулирование отпуска тепловой энергии в сеть необходимо осуществлять путем изменения температуры воды на выходе из котлов.
Для уменьшения интенсивности наружной коррозии труб поверхностей стальных водогрейных котлов необходимо, поддерживать температуру воды на входе в котлы выше температуры точки росы дымовых газов. Минимально допустимая температура воды на входе в котлы рекомендуется следующая:
при работе на природном газе - не ниже 60°С; при работе на малосернистом мазуте - не ниже 70°С; при работе на высокосернистом мазуте - не ниже 110°С.
В связи с тем, что температура воды в обратных линиях тепловых сетей почти всегда ниже 60°С, тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения предусматривают, как отмечено ранее, рециркуляцинонные насосы и соответствующие трубопроводы. Для определения необходимой температуры воды за стальными водогрейными котлами должны быть известны режимы работы тепловых сетей, которые отличаются от графиков или режимных котлоагрегатов.
Во многих случаях водяные тепловые сети рассчитываются для работы по так называемому отопительному температурному графику типа, показанного на рис. 2.9. Расчет показывает, что максимальный часовой расход воды, поступающей в тепловые сети от котлов, получается при режиме, соответствующем точке излома графика температур воды в сетях, т. е. при температуре наружного воздуха, которой соответствует на низшей температура воды в подающей линии. Эту температуру поддерживают постоянной даже при дальнейшем повышении температуры наружного воздуха.
Исходя из изложенного, в расчет тепловой схемы котельной вводят пятый характерный режим, отвечающий точке излома графика температур воды в сетях. Такие графики строятся для каждого района с соответствующей последнему расчетной температурой наружного воздуха по типу показанного на рис. 2.9. С помощью подобного графика легко находятся необходимые температуры в подающей и обратной магистралях тепловых сетей и необходимые температуры воды на выходе из котлов. Подобные графики для определения температур воды в тепловых сетях для различных расчетных температур наружного воздуха - от -13°С до - 40°С разработаны Теплоэлектропроектом.
Температуры воды в подающей и в обратной магистралях,°С, тепловой сети могут быть определены по формулам:
где tвн - температура воздуха внутри отапливаемых помещений,°С; tH - расчетная температура наружного воздуха для отопления,°С; t′H - изменяющаяся во времени температура наружного воздуха,°С;π′i - температура воды в подающем трубопроводе при tн°С; π2 - температура воды в обратном трубопроводе при tн°С;tн - температура воды в подающем трубопроводе при t′н,°С; ∆т - расчетный перепад температур, ∆t = π1 - π2,°С; θ =πз -π2 - расчетный перепад температур в местной системе,°С; π3 = π1+ aπ2 / 1+ a - расчетная температура воды, поступающей в отопительный прибор, °С; π′2 - температура воды, идущей в обратный трубопровод от прибора при t'H,°С; а - коэффициент смещения, равный отношению количества обратной воды, подсасываемой элеватором, к количеству сетевой воды.
Сложность расчетных формул (5.40) и (5.41) для определения температуры воды в тепловых сетях подтверждает целесообразность использования графиков типа показанного на рис. 2.9, построенного для района с расчетной температурой наружного воздуха - 26 °С. Из графика видно, что при температурах наружного воздуха 3°C и выше вплоть до конца отопительного сезона температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей постоянна и равна 70 °С.
Исходными данными для расчетов тепловых схем котельных со стальными водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения, как указывалось выше, служат расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение с учетом тепловых потерь в котельной, сетях и расхода теплоты на собственные нужды котельной.
Соотношение отопительно-вентиляционных нагрузок и нагрузок горячего водоснабжения уточняется в зависимости от местных условий работы потребителей. Практика эксплуатации отопительных котельных показывает, что среднечасовой за сутки расход теплоты на горячее водоснабжение составляет около 20 % полной теплопроизводительности котельной. Тепловые потери в наружных тепловых сетях рекомендуется принимать в размере до 3 % общего расхода теплоты. Максимальные часовые расчетные расходы тепловой энергии на собственные нужды котельной с водогрейными котлами при закрытой системе теплоснабжения можно принять по рекомендации [9] в размере до 3 % установленной теплопроизводительности всех котлов.
Суммарный часовой расход воды в подающей линии тепловых сетей на выходе из котельной определяется, исходя из температурного режима работы тепловых сетей, и, кроме того, зависит от утечки воды через не плотности. Утечка из тепловых сетей для закрытых систем теплоснабжения не должна превышать 0,25 % объема воды в трубах тепловых сетей.
Допускается ориентировочно принимать удельный объем воды в местных системах отопления зданий на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода теплоты для жилых районов 30 м3 и для промышленных предприятий - 15 м3.
С учетом удельного объема воды в трубопроводах тепловых сетей и подогревательных установках общий объем воды в закрытой системе ориентировочно можно принимать равным для жилых районов 45 - 50 м3, для промышленных предприятий - 25 - 35 MS на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода теплоты.
Рис. 5.8. Развернутаые тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения.
1 - котел водогрейный; 2 - насос рециркуляционный; 3 - насос сетевой; 4 - насос сетевой летний; 5 - насос сырой воды; 6 - насос конденсатный; 7 - бак конденсатный; 8 - подогреватель сырой воды; 9 - подогреватель химически очищенной воды; 10 - деаэратор; 11 - охладитель выпара.
Иногда для предварительного определения количества утекающей из закрытой системы сетевой воды эту величину принимают в пределах до 2 % расхода воды в подающей линии. На основе расчета принципиальной тепловой схемы и после выбора единичных производительностей основного и вспомогательного оборудования котельной составляется полная развернутая тепловая схема. Для каждой технологической части котельной обычно составляются раздельные развернутые схемы, т. е. для оборудования собственно котельной, химводоочистки и мазутного хозяйства. Развернутая тепловая схема котельной с тремя водогрейными котлами КВ -ТС - 20 для закрытой системы теплоснабжения показана на рис. 5.8.
В верхней правой части этой схемы размещены водогрейные котлы 1, а в левой - деаэраторы 10 ниже котлов размещены рециркуляцинонные ниже сетевые насосы, под деаэраторами - теплообменники (подогреватели) 9, бак деаэрированной воды 7, подпилочные насосы 6, насосы сырой воды 5, дренажные баки и продувочный колодец. При выполнении развернутых тепловых схем котельных с водогрейными котлами применяют обще станционную или агрегатную схему компоновки оборудования (рис. 5.9).
Общестанционные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения характеризуется присоединением сетевых 2 и рециркуляционных 3 насосов, при котором вода из обратной линии тепловых сетей может поступать к любому из сетевых насосов 2 и 4, подключенных к магистральному трубопроводу, питающему водой все котлы котельной. Рециркуляцинонные насосы 3 подают горячую воду из общей линии за котлами также в общую линию, питающую водой все водогрейные котлы.
При агрегатной схеме компоновки оборудования котельной, изображенной на рис. 5.10, для каждого котла 1 устанавливаются сетевые 2 и рециркулярные насосы 3.
Рис 5.9 Общестанционная компоновка котлов сетевых и рециркуляционных насосов.1 - котел водогрейный , 2 - рециркуляционный , 3 - насос сетевой, 4 - насос сетевой летний.
Рис. 5-10. Агрегатная компоновка котлов КВ - ГМ - 100, сетевых и рециркуляционных насосов. 1 - насос водогрейный; 2 - насос сетевой; 3 - насос рециркуляционный.
Вода из обратной магистрали поступает параллельно ко всем сетевым насосам, а нагнетательный трубопровод каждого насоса подключен только к одному из водонагревательных котлов. К рециркуляционному насосу горячая вода поступает из трубопроводом за каждым котлом до включения его в общую падающую магистраль и направляется в питательную линию того же котлоагрегата. При компоновке при агрегатной схеме предусматривается установка одного для всех водогрейных котлов. На рис.5.10 линии подпиточной и горячей воды к основным трубопроводам и теплообменником не показаны.
Агрегатный способ размещения оборудования особенно широко применяется в проектах водогрейных котельных с крупными котлами ПТВМ - 30М, КВ - ГМ 100. и др. Выбор обще станционного или агрегатного способа компоновки оборудования котельных с водогрейными котлами в каждом отдельном случае решается, исходя из эксплуатационных соображений. Важнейшими из них из компоновки при агрегатной схеме является облегчение учета и регулирования расхода и параметра теплоносителя от каждого агрегата магистральных теплопроводов большого диаметра и упрощение ввода в эксплуатацию каждого агрегата.
kotel-m.ru
Тепловая схема водогрейной котельной: расчет и проектирование
Основа проекта любой системы отопления и горячего водоснабжения – это тепловая схема, по которой осуществляется сборка разводки, подключение тепловых генераторов, бойлеров и радиаторов. Поэтому темой данной статья является тепловая схема водогрейной котельной. Изучив эту информацию, вы сможете построить водогрейную систему отопления, функционирующую на генераторах тепла (котлах) любого типа.
Котельная в частном доме
Проектирование котельной в частном доме: общие положения
Система теплоснабжения работает круглые сутки в течение почти 7-8 месяцев, «сжигая» в топках котлов десятки тысяч рублей. Поэтому все домовладельцы стремятся оптимизировать работу системы. Причем усилить надежность конструкции и уменьшить энергоемкость отопительных приборов поможет точный расчет тепловых схем водогрейных котельных, выполняемый на этапе проектирования.
Для этого нужно, всего лишь, просчитать варианты размещения котла, расширительного бака, дополнительного нагревателя, попутно определившись с особенностями разводки и нюансами циркуляции.
То есть нужно составить проект котельной, состоящий из следующих документов:
Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной
- Схемы размещения всех компонентов системы в самом доме. Этот документ пригодится на стадии монтажа трубопровода.
- Схемы размещения отопительных приборов, насосов, расширительных баков и прочего оборудования. Этот документ во время сборки водонагревательной и отопительной ветвей водогрейной котельной.
- Спецификации на все компоненты системы. Этот документ используют в процессе закупки материалов и оборудования.
Причем все три документа можно уместить на одной принципиальной схеме котельной, составленной в упрощенном виде (когда значки заменяются рисунками оборудования и запорно-регулирующей арматуры). И далее по тексту мы рассмотрим несколько разновидностей таких схем.
Схема котельной частного дома: обзор возможных вариантов
Типовые схемы котельных основываются на следующих вариантах тепловых сетей:
Типовая схема котельной
- Открытой разновидности, когда теплую жидкость черпают из «местных» установок.
- Закрытой разновидности, когда теплоноситель отопительной системы используют еще для нагрева воды.
Причем открытая схема предполагает дополнительный расход энергии на питание «местной» водонагревательной установки, но обходится дешевле на этапе монтажа. Закрытая схема котельной частного дома монтируется сложнее, но «питается» от центрального котла. Причем за счет тепловых насосов и промежуточных испарителей и конденсаторов в систему горячего водоснабжения сбрасывают жидкость практически питьевого качества, разогретую до 70-100 градусов Цельсия.
Поэтому в качестве схемы водонагревательной котельной, в большинстве случаев, используется именно закрытый вариант, состоящий из следующих узлов:
- Основного котла, который нагревает воду для системы отопления и водонагревательного контура.
- Самого водонагревательного контура, циркулирующего внутри накопительного бака.
- Контура системы горячего водоснабжения, замкнутого на накопительный бак.
В итоге, накопительный бак работает, как обычная батарея, отапливающая не комнату, а систему горячего водоснабжения. То есть перед нами немного необычный накопительный бойлер.
Система открытого проточного горячего водоснабжения функционирует на основе двухконтурного котла, который пропускает по разогреваемому змеевику либо порцию воды из системы отопления, либо воду из системы горячего водоснабжения. То есть, открытая схема превращает котел системы отопления в обычную колонку. Причем оптимальный вариант открытой водонагревательной установки – это котел с двумя спиралями, расположенными в отдельных камерах сгорания.
Схема автоматизации котельной: и тепло, и дешево!
Автоматизированные котлы обходятся в эксплуатации дешевле обычных отопительных приборов. Ведь стандартный прибор функционирует в одном режиме круглые сутки, а «умный» котел, оснащенный особым устройством, синхронизирующим режим работы котла с потребностями хозяев дома.
Проще говоря: автоматизированный котел работает на полную мощность «когда нужно» (вечером, в выходные дни), а «когда не нужно» (по ночам или в рабочее время) – практически не работает. В итоге, можно сэкономить от 30 до 50 процентов энергии (и денег, расходуемых на отопление).
Поэтому каждая принципиальная схема водогрейной котельной помимо прочих элементов содержит в себе еще и блок автоматического управления, с помощью которого решают следующие задачи:
Схема автоматизации котельной
- Оптимизирует температуру нагрева в зависимости от времени года. Ведь летом приятнее пользоваться теплой водой, а зимой в СГВ должна циркулировать по-настоящему горячая жидкость.
- Управляют работой «контурами» отопительно-водонагревательного котла. Ведь большинство моделей оборудованы лишь одной «камерой сгорания». То есть, в рабочем состоянии находится либо отопительная, либо водонагревательная ветвь.
- Управляют температурными режимами не только водонагревателя, но и отопительного блока. Ведь дневные и ночные режимы стоит применять и на отопительной, и на водонагревательной ветви.
- Корректируют работу насосов и систем циркуляции и/или рециркуляции в закрытой схеме. Причем без этой функции работа закрытой системы нагрева воды не возможна в принципе. То есть, определенный набор микросхем или механических управляющих элементов есть в любой закрытой схеме водонагревательного котла.
Причем блок автоматического управления может работать в трех режимах, а именно:
- В формате приоритета системы горячего водоснабжения. То есть, когда вся мощность идет на водонагревательный контур. Обычно этот режим задействован в теплое время года.
- В формате смешанной работы, когда функционирует либо отопительная ветвь, либо водонагреватель. Такой режим поддерживается при проточном нагреве воды, осуществляемом по открытой схеме.
- В формате работы без приоритетов, когда большая часть энергии уходит на отопительный контур, а некоторая часть расходуется на обогрев воды. Этот вариант управления рекомендован для закрытых систем подогрева воды.
Разумеется, все вышеупомянутые режимы можно реализовать даже в формате одного устройства. Поэтому систему нагрева воды с помощью котла удается реализовать и в проточном формате (прямой нагрев открытого типа в двухконтурном котле) или в накопительном формате (косвенный нагрев закрытого типа в расширительном баке).
Эта особенность водонагревательных котельных дает возможность экономить энергию и зимой, и летом. Ведь в холодное время года можно воспользоваться косвенным нагревом от размещенного в баке паропровода. А в теплое время года можно черпать горячую воду прямо из нагревательного контура котла.
Защита водогрейных котлов от коррозии
В заключении необходимо отметить, что водогрейный контур котла системы отопления подвержен большим коррозийным нагрузкам, чем сама система обогрева жилища. Дымовые газы могут повредить теплообменник, по которому циркулирует разогретая вода.
Поэтому, в целях нивелирования влияния катализаторов коррозийных процессов, теплоноситель на входе в теплообменник котла нужно разогревать до 60-70 градусов Цельсия.
Правда, эта мера предосторожности оправдана только в случае использования стальных теплообменников, изготовленных из конструкционной стали. Медные или нержавеющие теплообменники от коррозии не страдают.
canalizator-pro.ru
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами, страница 8
1. Греющим теплоносителем для нагрева сырой воды является сетевая вода.
2. Рабочей жидкостью для эжекторов является химически очищенная вода, подаваемая из бака химически очищенной воды перекачивающим насосом.
3. Добавок сырой воды обусловлен не только потерями воды в сетях и котельной, но и расходом воды для нужд бытового горячего водоснабжения.
4. Для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение и уменьшения расчетной производительности оборудования водоподготовки предусмотрена установка баков-аккумуляторов, куда поступает деаэрированная вода.
Подпиточные насосы забирают воду из баков-аккумуляторов и подают ее на всас сетевых насосов.
5. При летнем режиме в работе находится лишь прямая линия тепловой сети.
Рис. 6-14. Принципиальная тепловая схема котельной с непосредственным, водоразбаром на горячее водоснабжение. 1—водогрейней котел; 2—сетевой насос; 3 — подпиточный насос; 4—рециркуляционный насос; 5— перекачивающий насос;
6—теплообменник химически очищенной воды; 7—насос сырой воды; 8— теплообменник сырой воды; 9 — деаэраторный бак; 10 — деаэрационная колонка; 11—газоводяной эжектор; 12— расходный бак; 13 — охладитель выпара; 14 — бак-аккумулятор; 15 — бак химически очищенной воды; 16—перекачивающийнасос; 17 — регулятор температуры; 18 — регулятор расхода.
6. Ввиду того, что приоткрытомводоразборе температура сетевой воды, используемой для нужд горячего водоснабжения, ограничивается 60°С, точка перелома графика передвигается и соответствует 50 С.
Принципиальная тепловая схема котельной, работающей на сеть с открытой системой горячего водоснабжения, приведена на рис. 6-14. Результаты расчетов тепловой схемы такой котельной для различных режимов ее работы приведены были ранее в табл.
На основе данных расчета производится выбор вспомогательного оборудования котельных с открытой схемой горячего водоразбора (табл. 6-7).
Данные, приведенные в таблице, получены при учете среднечасовой за сутки нагрузки на горячее водоснабжение.
При определении производительности насосов сетевой и подпиточной воды принимается максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение, равный удвоенному среднему расходу.
Работа котельной в пиковом режиме
При работе рассмотренных котельных в качестве пиковых совместно с ТЭЦ режим работыихможет быть разнообразным. При параллельной работе тепловых сетей ТЭЦ и котельной расход воды через котельную остается таким же, как при базовом режиме.
При последовательной работе тепловых сетей ТЭЦ и котельной в случаях, когда примерно 50% тепловой нагрузки потребителей покрывается водогрейной котельной, а 50% —отборами турбин ТЭЦ, через котельную проходит удвоенное количество сетевой воды. Для осуществления этого конструкция котлов должна предусматривать удвоенный пропуск воды с нагревом ее -от 110 до 150° С.
При подключении теплопровода от ТЭЦ к всасывающему коллектору сетевых насосов расход сетевой воды через котельную составит:
Теплопроизводителыюсть котельнойной, Гкал/ч 45
Расход сетевой воды, м*/ч 1000
90 2009
150 3400
Как видно из приведенных цифр, расход воды при пиковом режиме увеличился в
2 раза по сравнению е основным режимом, рассмотренным ранее.
При выборе сетевых насосов для котельных, работающих по пиковому режиму, напорих в каждом отдельном случае должен быть •выбран в увязке с работой ТЭЦ.
Тепловая схема котельной теплопроизводительностью 150 Гкал1ч, (по проекту института Гипрокоммунэнерго)
На рис. 6-15 представлена тепловая схема котельной теплопроизводительностью 150 Гкал/ч стремя башенными котлами типа ПТВ-50 и открытым водоразбором на нужды горячего водоснабжения.
Ниже в табл. 6-8 даны суммарные величины нагрузок, подсчитанные, исходя из располагаемой теплопроизводительности котельной.
Как видно из табл. 6-8, среднезимняя температура обратной сетевой воды получилась ниже минимально допустимой для водогрейных котлов (44 вместо 70° С), поэтому предусматривается рециркуляция горячей воды в котлах с помощью специальных рециркуляционных насосов.
По тепловой схеме на рис. 6-15 вода из обратной линии теплосети:
поступает через грязевики 15 во всасывающую линию сетевых насосов 5, которые подают воду в водогрейные котлы 1 и после них в подающую магистраль теплосети. Добавочная сырая вода, пройдя предварительно водоводяные теплообменники 11, в которых она подогревается за счет охлаждения де-' аэрированной воды, подается насосами 8 в химводоочистку. После химводоочистки вода проходит через охладитель выпара деаэраторов 10 и водоводяные подогреватели 12, где нагревается за счет сетевой воды, а затем поступает в деаэраторы 2.
Разрежение в деаэраторах вакуумного типа обеспечивается работой водоструйных эжекторов 13, к которым подается рабочая вода при помощи специальных насосов 9. Пройдя эжекторы, вода попадает в бак 14, из которого вновь забирается насосами 9. Деаэрированная подпиточная вода поступает на подпитку системы при помощи подпиточных насосов 7.
Рис. 6-16. Расширенная принципиальная тепловаясхема водогрейной котельной с открытой схемой горячего водоснабжения
1—водогрейный котел теплопроизводительностью 50 Гкал/ч; 2 — вакуумный деаэратор, 3 — химводоочистка; 4 — бак-аккумулятор, 5 — сетевой насос 6—рециркуляционный насос; 7 — подпиточный насос, 8—насос сырой воды, 9 — насос для подачи воды к эжекторам, 10—охладитель выпара 11—водоводяной теплообменник для охлаждения деаэрировакнойводы, 12 — водоводяной подогреватель химически очищенной воды,
13 — газоводяной эжектор; 14 — бак эжекторной установки, 15 — грязевик.
Интересной особенностью данной схемы является использование группы подпиточных насосов (три насоса) как для подпитки системы, так и для подачи деаэрированной воды в баки-аккумуляторы 4 путем соответствующих переключений.
Поддержание необходимых температуры и количества воды при входе в котлы обеспечивается работой рециркуляционных насосов 6. Схемой предусматривается перепуск водыиз напорных линий сетевых насосов в подающую линию теплосетидля подмешивания.
vunivere.ru
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами, страница 3
Ввиду того, что различные организации по-разному подходят к составлению принципиальных схем, ниже будут разобраны схемы, составленные как в сокращенном, так и в расширенном виде. Ввиду того, что на тепловую схему котельной влияет выбор схемы горячего водоснабжения, производится разбор двух вариантов, из которых один с закрытой схемой горячего водоснабжения, другой с открытой. В случае закрытой схемы горячего водоснабжения, как известно, подогрев воды, используемой для нужд горячего водоснабжения, осуществляется в местную водоводяных подогревателях при открытой схеме вода для горячего водоснабжения забирается непосредственно из теплофикационной системы. Принципиальная тепловая схема котельной, оборудованной водогрейными котлами и работающей по закрытой схеме горячего водоснабжения, представлена на рис 6-5 1. На этой схеме движение воды происходит следующим образом. Сетевыми насосами 7 вода из обратной линии теплофикационной системы подается в водогрейные котлы 1, где она нагревается до необходимой температуры, и далее поступает в прямую подающую линию теплофикационной сети. Кроме того, вода, нагретая в котлах, расходуется на подогрев подпиточной воды, поступающей в деаэраторы 2, а также применяется для разогрева мазута в мазутном хозяйстве.
Для обеспечения необходимой температуры сетевой воды перед котлами и нужного количества ее специальные рециркуляционные насосы 8 забирают нагретую в котлах воду и подают ее в линию перед котлами 7, где путем перемешивания получается нужная для питания котлов температура воды.
Подпиточная вода подвергается необходимой химической очистке и деаэрации в вакуумных деаэраторах 2. Из деаэраторов вода подпиточными насосами 9 подается во всасывающую линию сетевых насосов 7.
Вакуум в деаэраторах 2 осуществляется при помощи водоструйных эжекторов 5.
Принципиальная тепловая схема котельной, оборудованной водогрейными котлами и работающей по открытой схеме горячего водоснабжения, представлена на рис. 6-6.
Приведенная на рис. 6-6 схема характеризуется применением баков - аккумуляторов подпиточной воды 8, необходимых для выравнивания графика работы оборудования котельной.
При непосредственном водоразборе на горячее водоснабжение из теплофикационной системы значительно возрастает расход подпиточной воды. Применение баков-аккумуляторов подпиточной воды позволяет избежать влияния резких скачков, столь характерных для горячего водоснабжения, на работу водоподготовительных устройств коельной.
Направление тепловых потоков в котельной с открытым водоразбором на нужды горячего водоснабжения в основном аналогично уже рассмотренным схемам с закрытой системой горячего водоснабжения. Характерной особенностью приведенных схем водогрейных котельных является применение вакуумной деаэрации подпиточной воды. Необходимость в вакуумной деаэрации возникает в чисто водогрейных котельных из-за отсутствия пара и невозможности в связи с этим осуществить деаэрацию подпиточной воды в обычных атмосферных деаэраторах.
Следует отметить, что и в чисто водогрейных котельных не исключается возможность получения пара на нужды подогрева воды в атмосферных деаэраторах за счет испарения части нагретой воды, отбираемой после котлов.
Такое решение, помимо установки в котельных специальных испарителей, потребовало бы на протяжении всего отопительного периода
держать температуру воды на выходе из котлов на высоком уровне. Последнее нежелательно в условиях качественного регулирования температуры в теплофикационной системе и необходимости поддержания постоянного расхода воды через котлы.
Рис, 6-5. Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с закрытой схемой горячего водоснабжения 1— котел, 2 — деаэратор, 3 — теплообменник для подогрева химически очищенной воды перед деаэратором, 4 — охладитель выпара 5 — эжектор; 6—расходный бак,
7—сетевой насос 8 — рециркуляционный насос, 9 — подпиточный насос, 10 — насос эжекторной установки.
Рис. 6-6. Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с открытой схемой горячего водоснабжения.
1—котел; 2—деаэратор вакуумный; 3 — водоводяной подогреватель для подогрева химически очищенной воды; 4 — охладитель выпара, 5 — водоводяной теплообменник для охлаждения воды из деаэратора, 6—расходный бак эжекторной установки;
7 — газоводяной эжектор; 8 — бак-аккумулятор; 9 — сетевой насос;
10 — рециркуляционный насос;
11 — додпиточный насос, 12 — перекачивающий насос; 13 — насос для подачи воды к эжектору,
И кроме того, необходимо иметь в виду, что такое решение возможно лишь для закрытых схем, а для открытых схем неприемлемо, так как летом температура сетевой воды не должна превышать 70° С. В связи с изложенным выше упомянутый способ получения пара не получил практического применения и более простым решением считается применение вакуумного способа деаэрации подпиточной воды, основанного на самоиспарении части воды в головке деаэратора.
6-4. ВАКУУМНАЯ ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ В ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
Вопросы вакуумной деаэрации воды начали широко рассматриваться в связи с проектированием и строительством водогрейных котельных. Способ этот не нов, известен давно, но практического применения в широком масштабе не получил. Большого опыта эксплуатации вакуумных деаэраторов нет еще и сейчас, тем более не было его к моменту начала разработки схем водогрейных котельных.
До сих пор отсутствуют специальные конструкции деаэраторов производительностью 25—300 т/ч для работы под вакуумом, а отдельные опытные образцы, разработанные в ЦКТИ, не прошли еще эксплуатационной проверки и не изготовляются в серийном порядке. По этой причине при проектировании водогрейных котельных пока что приходится применять обычные атмосферные деаэраторы, приспосабливая их для работы в качестве вакуумных. Новизна этой задачи побуждает перед рассмотрением различных схем работ» вакуумных деаэраторов остановиться на вопросе деаэрации воды вообще.
Деаэрация или дегазация воды основана на том, что весовое количество газа, растворимое в единице объема воды, пропорционально давлению его над водой (закон Генри).
Закон Генри аналитически имеет следующий вид:
vunivere.ru
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения
В открытых системах теплоснабжения подготовленная в котельной вода не только служит теплоносителем, но и поступает на нужды горячего водоснабжения. Разбор воды производится непосредственно из трубопроводов тепловой сети без промежуточных подогревателей. Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения отличаются от таковой для закрытой в основном производительностью водоподготовки для подпитки тепловых сетей. Количество подпиточной воды в этом случае определяется потерями воды в сетях, в котельной и расходом воды для нужд горячего водоснабжения. Для представления о количестве воды для закрытых и открытых систем теплоснабжения ниже приведены расходы по данным типовых проектов котельных. Так, например, расчетный максимальный часовой расход воды для подпитки тепловых сетей в котельных теплопроизводительностью 150 Гкал/ч для закрытой системы теплоснабжения составляет 45 м3/ч, для открытой - 670 м3/ч.
Рис. 5.11. Принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения.
Вариант схемы без установки бака и насосов деаэрированной воды.1- котел водогрейный; 2 - насос сетевой; 3 - насос циркуляционный; 4 - насос летний сетевой; 5 - насос рециркуляционный; 6 - насос подпиточный; 7 - насос сырой воды; 8 - насос для подачи воды к эжектору; 9 - деаэратор; 10 - охладитель выпара; 11 - эжектор; 12 - бак рабочей воды; 13 - бак - аккумулятор; 14 - подогреватель сырой воды; 15 - подогреватель химически очищенной воды.
Так как расходы воды при открытой системе неравномерны по времени, то для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение и уменьшения расчетной производительности оборудования водоподготовки предусматривают установку баков - аккумуляторов для деаэрированной сетевой воды. Из них в часы максимума потребления горячая вода подпиточными насосами подается к сетевым насосам. Кроме того, во избежание остывания воды в сетях в часы минимума потребления в летний период необходимо прокачивать около 10 % максимального расхода, что связано с увеличением расхода электроэнергии.
Качество подготовки воды для подпитки открытой системы теплоснабжения должно быть значительно выше качества воды для подпитки закрытой системы, так как к воде для горячего водоснабжения предъявляются такие же требования, как и к питьевой водопроводной воде. Появление крупных баков-аккумуляторов для деаэрированной воды усложняет тепловые схемы водогрейных котельных. Поскольку зарядка и разрядка этих баков может быть осуществлена различными путями, разработано несколько вариантов тепловых схем с включением в них деаэраторов и баков аккумуляторов.
На рис. 5.11 показаны принципиальные тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения.
Система с водогрейными котлами 1, элементы которой не отличаются от изображенной на рис. 5.7, за исключением бака - аккумулятора 13 и системы, создающей вакуум в деаэраторе, состоит из водоструйного эжектора 11, бака «рабочей» воды 12 н насоса 8, подающего воду к эжектору. Из деаэратора 9 вода поступает самотеком в баки - аккумулятора 13, а оттуда откачивается подпиточными насосами 6 и подается во всасывающий коллектор сетевых насосов 2. Такая схема включения оборудования для котельных малой производительности, менее 20 Гкал/ч, в эксплуатации оказалась недостаточно надежной, так как затруднено поддержание заданного уровня воды в деаэраторе 9 и баках 13, без чего нормальная работа деаэраторов невозможна.
Трудность поддержания постоянного уровня в деаэраторе объясняется колебаниями уровня в баке - аккумуляторе 13 и различным гидравлическим сопротивлением трубопроводов. Возможен и другой вариант тепловой схемы, при котором вода из деаэраторных баков поступает самотеком в бак деаэрированной воды, далее к перекачивающим насосам, которые подают воду в баки - аккумуляторы. Из баков - аккумуляторов вода забирается подпиточными насосами и подается в тепловые сети. Такая схема обеспечивает надежную работу деаэраторов, но требует установки двух групп насосов - перекачивающих и подпиточных, что удорожает, котельную установку.
Гипрокоммунэнерго [26] разработаныа другие Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения. Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения, показанные на рис. 5.12, включают в себя группу из трех подпиточных насосов 6, которая используется одновременно как для подпитки тепловых сетей, так и для зарядки баков - аккумуляторов 13 подпиточной воды. В ночное время, когда разбор воды из сетей незначителен, подпиточный насос 6 падает воду из деаэраторных баков в баки - аккумуляторы 13 и на подпитку тепловых сетей, куда идет небольшая часть этой воды. При росте разбора воды из сетей включается в работу второй подпиточный насос 6, который забирает воду из баков - аккумуляторов и подает ее во всасывающую магистраль сетевых насосов 2; третий подпиточный насос в этой схеме является резервным.
Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения имеют и недостатки, касающиеся в основном производительности и напора подпиточных насосов. При прокачке воды из деаэраторного бака в бак - аккумулятор требуется почти постоянная производительность насоса 6 и сравнительно небольшой напор, лежащий в пределах 15 - 20 м вод. ст. В тепловых сетях с открытой системой горячего водоснабжения расход подпиточной воды изменяется в течение суток значительно, напор колеблется в пределах от 30 до 60 м вод. ст., вследствие этого мощность и расход энергии на насосы различны.
Рис. 5.12. Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлам для открытой системы теплоснабжения.
Вариант схемы без установки насосов деаэрированной воды. Экспликация оборудования - см. рис. 5.11.
При выборе этой или иной схемы включения насосов для подпитки тепловых сетей необходимо сопоставить технико-экономические показатели нескольких схем, в которых должны быть учтены расходы электроэнергии на привод насосов при разных режимах работы.
Приведенные на рис. 5.11 и 5.12 принципиальные тепловые схемы котельных установок для открытых систем теплоснабжения показывают, что общий порядок включения оборудования и организации потоков теплоносителя изменяются незначительно по сравнению с рассмотренными схемами закрытых систем теплоснабжения.
Вода в подогревателе химически очищенной воды нагревается от 20 - 30° С до 55 - 70° С и подается в колонку вакуумного деаэратора. Вакуум (около 0,3 кгс/см2) в установке поддерживается за счет отсасывания из колонки паровоздушной смеси водоструйными эжекторами или водокольцевыми насосами типа РМК. Вода для эжекторов циркулирует по замкнутому контуру: бак «рабочей» воды 12, насос 8, эжектор 11 обратно в бак совместно с конденсатом паровоздушной смеси из деаэратора подпиточной воды. Напор воды, эжектирующей смесь, поддерживается в пределах 40 - 50 м вод. ст.
Паровоздушная смесь также охлаждается перед эжекторами в охладителе выпара 10. Бак деаэрированной воды, как правило, должен размещаться ка нулевой отметке котельной, а колонка вакуумного деаэратора устанавливается на отметке, обеспечивающей давление в баке деаэрированной воды, равное атмосферному. Практически установку колонки деаэратора обычно принимают на высоте 7,5 - 8,0 м от пола котельной.
Вода из обратной линии тепловых сетей с температурой в пределах от 35°С до 70°С поступает совместно с подпиточной водой во всасывающий коллектор сетевых насосов 2, нагнетается последними в водогрейные котлы 1 или через линию перепуска и регулятор расхода идет в подающую магистраль тепловых сетей.
Развернутая тепловая схема котельной с тремя водогрейными котлами КВ - ГМ - 10 для открытой системы теплоснабжения показана на рис. 5.13. Основные направления потоков теплоносителя рассмотрены выше при описании принципиальной тепловой схемы. Выбор оборудования для деаэрации и перекачки воды является главной задачей при разработке подобных развернутых тепловых схем котельных. Для открытых систем горячего водоснабжения вторым по значению элементом тепловой схемы, после водогрейного котла, является деаэрационная установка с баками-аккумуляторами. Из-за больших расходов воды применяют, как правило, вакуумный способ деаэрации.
Производительность деаэрационной установки выбирают так, чтобы обеспечить надежное удаление газов из подпиточной воды, как в зимние, так и в летние периоды работы установки.
Суммарная емкость баков - аккумуляторов для подпиточной воды принимается в 6 - 8 раз большей среднечасового за сутки расхода воды на бытовое горячее водоснабжение. Принятая емкость баков - аккумуляторов должна обеспечить подпитку тепловых сетей водой в часы максимального водоразбора. Устанавливают обычно не менее двух металлических баков, внутренняя поверхность которых защищается антикоррозийным покрытием, а наружная - тепловой изоляцией. Количество, единичная производительность и развиваемые напоры насосов должны соответствовать требованиям регулирования работы тепловых сетей при экономном расходовании электроэнергии на их привод. Такие условия иногда диктуют необходимость использования в тепловых схемах котельных увеличенного количества насосов - сетевых (зимних и летних), перекачивающих, рециркуляционных и подпиточных (также зимних и летних).
В летнее время, когда отсутствуют тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию, уменьшаются расходы воды и одновременно понижается температура и напор подаваемой воды.
Рис. 5.13. Развернутая тепловая схема котельной с тремя водогрейными котлами КВ - ГМ - 10.
1 - котел водогрейный; 2 - насос сырой воды; 3 - насос сетевой; 4 - насос летний сетевой;5 - насос рециркуляционный; 6 - насос подпиточный; 7 - насос летний подпиточный; 8 - насос циркуляционный; 9 - насос деаэрированной воды; 10 - насос рабочей воды; 11 - бак - аккумулятор; 12 - подогреватель сырой воды; 13 - подогреватель химически очищенной воды; 14 - бак деаэрированной воды; 15 - деаэратор; 16 - охладитель выпара; 17- эжектор; 18 - бак рабочей воды.
Чтобы обеспечить надежную работу водогрейных котлов и системы трубопроводов в котельной в расчетном температурном режиме (т. е. постоянство температуры воды на выходе из котла 150°С, особенно при работе на высокосернистом топливе), необходимо поддерживать в системе минимальный напор не ниже 80 м вод. ст.
В единичных случаях предлагается применять так называемую двухконтурную систему потока теплоносителя.
В приведенной на рис. 5.13 развернутой тепловой схеме котельной при работе по летнему режиму подогретая в котлах вода циркулирует по внутреннему контуру: котлы 1 - подогреватель химически очищенной воды 13 - подогреватель сырой воды 12 - циркуляционные насосы 8 - водогрейные котлы 1. При таком включении только незначительное количество горячей воды нужно подавать в колонку вакуумного деаэратора.
Второй контур циркуляционной сетевой воды на схеме может быть представлен следующим образом: вода из водопровода идет в насос сырой воды 2, в подогреватель сырой воды 12, затем на водоподготовительную установку, далее в подогреватель химически очищенной воды 13 и в колонку вакуумного деаэратора 15. Отсюда вода самотеком поступает в бак деаэрированной воды 14 и далее - к перекачивающему насосу 9, который воду с температурой 70°С подает в баки - аккумуляторы 11.
Летние сетевые насосы 4 из баков - аккумуляторов 11 нагнетают воду в подающую магистраль тепловых сетей и к потребителю горячей воды. Только небольшая часть воды из второго контура идет на подпитку внутреннего первого контура. Вода из тепловых сетей при отсутствии расхода теплоты на отопление и вентиляцию направляется в баки - аккумуляторы. Расход воды в таких случаях условно принимается равным 10% расхода воды на горячее водоснабжение.
Перевод котельной с лешего на отопительный режим работы производится путем соответствующих изменений направления потоков теплоносителя с помощью запорной арматуры, установленной на трубопроводах. К основным преимуществам открытых систем теплоснабжения можно отнести удешевление водоподготовки горячего водоснабжения за счет централизации ее в котельных вместо многих тепловых пунктов по району, снижение стоимости тепловых сетей за счет уменьшения количества циркулирующей в них воды, удешевление абонентских вводов из-за отсутствия там водяных подогревателей и циркуляционных насосов.
Одновременно следует отметить и ряд недостатков открытых систем теплоснабжения: повышение требования к качеству сетевой воды, которое должно соответствовать качеству питьевой воды; при резком изменении расхода воды иногда наблюдаются гидравлические удары, особенно при подаче воды только на горячее водоснабжение.
При выборе системы теплоснабжения нужно учитывать, по меньшей мере, три особенности исходной воды, используемой для подпитки: склонность к низкотемпературному накипи образованию; коррозионную активность; склонность к сульфидному загрязнению.
При этом рекомендуется производить выбор систем теплоснабжения в два этапа:
- предварительный выбор на основе классификации исходных вод;
- окончательный выбор на основе анализа вод, проводимых в течение не менее чем годичного периода с учетом вероятных перспективных изменений показателей исходных вод [44].
По результатам анализа технико - экономических показателей в отношении надежности, преимуществ и недостатков той и другой системы в эксплуатации, а также исходя из реальной возможности получения качественной воды для подпитки тепловых сетей и сопоставления удельных капиталовложений на сооружение всего комплекса теплоснабжения - котельная и тепловые сети можно сделать выбор открытой или закрытой системы теплоснабжения.
kotel-m.ru