IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Котельные установки - установки которые предназначены для нагрева рабочей жидкости, которая на следующем этапе поступает в системы тепло- и водоснабжения. Как правило, рабочей жидкостью служит вода, которая по системе труб – теплотрассе, передается в систему теплоснабжения.

Основой котельной установки являются водогрейные или паровые котлы. Котел – это мощный стационарный нагреватель, который предназначен для получения горячей воды или водяного пара. Промышленные котлы, это системы которые обладают огромными мощностями, а вследствие чего и внушительными габаритами.

Важным моментом при проектировании котельной установки является правильный выбор котла, его параметры зависят от многих характеристик. Все существующие котлы можно классифицировать, а значит изучить более подробно их положительные и отрицательные стороны. Конечно, выбор котла во многом обуславливается теми задачами, которые предстоит выполнять проектируемой котельной установке, однако моя цель - более подробно разобраться в данной теме, и в общих чертах определить основные характеристики котла оптимального на сегодняшний день.

Все котлы можно классифицировать по трем параметрам:

• Тип используемого теплоносителя:

•  

  1. Водогрейные

Водогрейные котлы предназначены для нагрева воды под давлением, это означает, что не допускается кипение воды в котле. Применяются в основном для теплоснабжения частных домов, в районных котельных и в ТЭЦ. В последнем случае они используются в качестве пикового оборудования, в дни максимальных тепловых нагрузок.

•  

  1. Паровые

Паровые котлы предназначены для производства пара, и по своему назначению делятся на энергетические и промышленные. Разница между ними заключается в том, какой пар вырабатывают данные котлы: промышленные котлы вырабатывают насыщенный пар, а энергетические - перегретый. Энергетические котлы чаще всего используют в ТЭС и ТЭЦ в связке с турбогенератором, где пар, который они вырабатывают, используется для производства электроэнергии. Промышленные котлы вырабатывают пар для технологических нужд, он может использоваться в местах где необходимо поддерживать определенную влажность, например для сушки или стерилизации каких либо изделий.

• Конструкционные особенности:

  1. Газотрубные

Газотрубным может быть как паровой, так и водогрейный котел, его особенность заключается в том, что поверхность нагрева у такого котла состоит из трубок, по которым движутся продукты сгорания топлива, высокой температуры. Таким образом, нагрев теплоносителя происходит посредством теплообмена разогретых трубок и воды, находящейся снаружи.

•  

  1. Водотрубные

Водотрубным так же может быть и паровой и водогрейный котел, с той разницей, что поверхность нагрева в данном случае состоит из кипятильных трубок, которые заполнены теплоносителем, теплообмен осуществляется за счет нагрева кипятильных трубок горячими продуктами сгорания топлива.

Нужно заметить, что водотрубные котлы по конструкции намного сложнее газотрубных, однако они имеют ряд преимуществ: быстрый нагрев, простота транспортировки, безопасность в плане взрыва, легко настраиваются под необходимый уровень нагрузки. Из недостатков нужно учесть, что конструкция водотрубных колов предусматривает большое количество узлов и агрегатов, которые должны выдерживать большое давление и температуру, не допуская протечек, т.к. доступ для ремонта затруднен из за высокого давления.

• Температурный уровень теплоносителя:

  1. Низкотемпературные

Котлы данного типа разогревают теплоноситель не выше 115℃, бесспорно этот режим экономичен, однако вследствие низкой температуры возникают высокие требования к качеству материалов, из которых изготовлен котел, т.к. на поверхности котла может образовываться конденсат, который может негативно влиять на поверхности находящиеся в контакте с продуктами сгорания.

•  

  1. Котлы на перегретой воде

В данном типе котлов теплоноситель нагревается до температуры 150℃ и выше.

• Тип применяемого топлива:

  1. Газовые

На данный момент являются наиболее экономичными, и экологичными, т.к. имеют малый выброс вредных веществ в атмосферу, и наиболее полное сгорание топлива. Данный вид котлов наиболее распространен на территории РФ, это обусловлено тем, что наша страна обладает большими запасами природного газа, этот вид топлива сравнительно дешевле остальных видов топлива. Так же нет необходимости строить хранилища, т.к. подача газа ведется непрерывно. Так же нужно заметить, что газовые котлы являются самыми безопасными и надежными, они просты в обслуживании и имеют самый высокий КПД.

•  

  1. Жидкотопливные (Дизельные)

Дизельные котлы по своей производительности близки к газовым, разница заключается лишь в используемом топливе, они работают на солярке. Этот вид топлива так же широко используется, однако неудобство заключатся в том, что нет возможности непрерывной подачи топлива, что вынуждает оборудовать хранилища, а как следствие возникает дополнительная статья расходов.

•  

  1. Двухтопливные (Газомазутные)

Такие котлы работают на твердом топливе, но имеют сменные горелки, что позволяет эксплуатировать их на газе или солярке.

•  

  1. На твердом топливе

Пожалуй, такой вид котлов является самым технически и экологически не выгодным, однако, несмотря на это котлы работающие на твердом топливе в некоторых ситуация являются единственным возможным вариантом. Чаще всего они применяются в местах, куда затруднена доставка природного газа, или он является слишком дорогостоящим. В таких котлах в качестве топлива в большинстве случаев выступает уголь, он значительно дешевле. Однако использование угля не выгодно из-за неудобства транспортировки, низкой теплотворной способности, а так же его использование влечет за собой не благоприятное влияние на окружающую среду.

Все котельные установки производят колоссальное количество теплоты, однако в большинстве случаев не удается использовать всю выработанную тепловую энергию. Для этого вместе с котлами используют тепло-утилизационные установки, они предназначены для того что бы воспринимать излишки выделенного тепла и направлять его на тепло-утилизацию, т.е. повторное использование. Это в первую очередь позволяет использовать почти всю произведенную энергию, а так же уменьшает выделение тепла в атмосферу земли.

Утилизаторы теплоты бывают регенеративного теплоиспользования и внешнего теплоиспользования. Регенеративное использование заключается в возвращении тепла в топку, а внешнее – использование тепловой энергии в другой установке.

Регенеративное использование приводит к повышению тепловой эффективности установки и увеличивает коэффициент полезного использования теплоты. Самым простым примером такого теплоиспользования является рециркуляция. Часто применяется в вентиляции, воздух из помещения частично возвращается туда же, но уже в качестве приточного. Это актуально в холодное время года, теплый воздух из помещения подмешивается к холодному уличному и возвращается в помещение в качестве приточного. За счет смешивания нагретого и холодного воздуха, потребуется меньшее количество теплоты для того что бы нагреть приточный воздух до нормируемой температуры.

Внешнее теплоиспользование - использование теплоты уходящей из установки для нужд других энергоиспользующих установок. Пример внешнего теплоиспользования - использование теплоты паро - конденсатной смеси, уходящей из сетевого подогревателя для получения пара, направляемого на тех­нологические нужды. В качестве вторичного энергоресурса используется конденсат, поступающий после сетевого подогрева­теля в конденсатосборный бак. Вследствие того, что давление в баке меньше, чем давление насы­щения конденсата т.к. конденсат поступает по трубопроводу под высоким давлением, происходит мгно­венное вскипание конденсата. Пар вторичного вскипания подсасывается в паровой эжектор. Далее пар смешенных параметров идет на технологические нужды или на теп­лоснабжение (отопление, горячее водоснабжение).

Cписок использованных источников:

1. http://www.studfiles.ru/preview/3801060/

2. http://mku.su/types-boilers.html

3. http://www.spb-prp.ru/0,2/razdel-2/

4. http://td-p.ru/info/articles/tipy-promyshlennyh-kotlov/

5. http://msd.com.ua/misc/ispolzovanie-teploobmennyx-apparatov-dlya-utilizacii-tepla-ver/

Код для цитирования: Скопировать