Теоретические основы работы котельной

Основными целями работы промышленно-отопительной котельной являются:

1) производство и подача технологического пара требуемых параметров (р₁, t₁, x₁) производственным потребителям c возвратом от них части конденсата пара, т.е. промышленная тепловая нагрузка;

2) нагрев поступающей из тепловой сети обратной сетевой воды до требуемой температуры (t₁`) и подача её обратно в тепловую сеть к коммунальным потребителям, т.е. отопительная тепловая нагрузка;

3) восполнение за счет поступающей в схему сырой добавочной воды внешних потерь конденсата технологического пара и сетевой воды, а также потерь рабочей среды (воды и пара) в самой котельной;

4) подготовка, т.е. химочистка сырой воды и деаэрация питательной и подпиточной воды, причем сырая вода перед химочисткой подогревается до температуры 20…30 °С для интенсификации химических процессов;

5)

уменьшение потерь теплоты с уходящими из котельной потоками рабочей среды и газов, для чего используются подогреватели: охладитель выпара, водяной подогреватель сырой воды продувочной водой, экономайзер и т.д.;

6) уменьшение потерь рабочей среды из котельной с целью уменьшения объема водоподготовки, для чего устанавливается расширитель непрерывной продувки, вторичный пар от которого сохраняется в схеме.

На рисунке В.1 изображена тепловая схема котельной (из примера расчета) на которой указаны точки характерных состояний рабочей среды. На рисенке В.2 на термодинамических hs- и Ts-диаграммах показаны данные состояния и термодинамические процессы между ними, характеризующие работу отдельных элементов котельной. Рассмотрим данные термодинамические процессы:

(1-2) – изобарный при давлении р₂ процесс нагрева поступающей сырой воды в водяном подогревателе ВПСВ от температуры t_св до t_св1 теплотой удаляемой продувочной воды;

(2-3) – изобарный процесс нагрева сырой воды в паровом подогревателе ППСВ от температуры t_св1 до t_хво теплотой конденсации греющего редуцированного пара;

(3-4) – изобарные процессы химочистки в блоке ХВО и нагрева сырой воды до температуры t_см в конденсатном баке КБ теплотой потоков обратного конденсата с образованием смеси сырой воды и конденсата;

(4-5) – изобарный процесс нагрева смеси до температуры насыщения t₂ (при давлении р₂) теплотой редуцированного и вторичного пара и деаэрация смеси в колонке деаэратора Д с образованием выпара;

(5-6) – адиабатный процесс сжатия и повышения давления деаэрированной воды в питательном насосе ПН от давления р₂ до р₁ и подача питательной воды в котлоагрегат;

(6-7) – изобарный процесс нагрева поступающей питательной воды от температуры t_пв1 » t₂ до t_пв2 в экономайзере Э котлоагрегата (если экономайзер есть) теплотой уходящих продуктов сгорания (дымовых газов);

(7-8) – изобарные процессы нагрева (7-7`) до температуры насыщения t₁ при давлении р₁ котловой воды (если экономайзер некипящий) в барабане и изотермического парообразования в топочных экранах котлоагрегата КА за счет теплоты сгорания топлива с образованием влажного насыщенного пара со степенью сухости х₁ и удаляемой продувочной воды с высоким солесодержанием. Данный пар (острый пар) подается промышленным потребителям;

(8-9) – изоэнтальпийный процесс дросселирования и охлаждения острого (влажного) пара в редукционно-охладительной установке РОУ от давления р₁ до р₂ с образованием перегретого пара;

(9-10) – изобарный процесс охлаждения перегретого пара в РОУ до температуры t₂ и состояния сухого насыщенного редуцированного пара при давлении р₂ за счет теплоты испарения впрыскиваемой в поток пара увлажняющей деаэрированной воды;

(10-11) – изобарный процесс изотермической конденсации редуцированного пара и охлаждения конденсата пара до температуры t_кб в сетевых подогревателях (бойлерах Б) котельной с отдачей теплоты процесса на нагрев проходящей через бойлеры сетевой воды и подачей данной сетевой воды

коммунальным потребителям;

(10-12) – изобарный процесс конденсации выпара и охлаждения конденсата выпара до температуры t_кв в охладителе выпара ОВ с утилизацией теплоты процесса на нагрев проходящей через ОВ смеси из КБ и подачей данной смеси в деаэратор для деаэрации;

(10-13) – изобарный процесс конденсации редуцированного пара и охлаждения конденсата пара до температуры t_кп в подогревателе ППСВ с использованием теплоты процесса на нагрев проходящей через ППСВ сырой воды;

(7`-14, 7`-5) – процессы дросселирования поступающей из котла в насыщенном состоянии продувочной воды на входе в расширитель непрерывной продувки РНП и изобарного вскипания в нем продувочной воды с образованием чистого влажного вторичного пара со степенью сухости х₂ (т.14), идущего в деаэратор, и продувочной воды в насыщенном состоянии при давлении р₂ (т.5);

(8-15-16-4) – процесс транспортировки технологического пара промышленным потребителям, его теплоиспользования и возврата конденсата в котельную, который состоит из следующих процессов:

(8-15) – процесс уменьшения давления и конденсации части влажного технологического пара вследствие тепловых потерь в транспортирующих паропроводах к промышленным предприятиям;

(15-16) – процесс теплоиспользования технологического пара на установках предприятий при некотором постоянном давлении р_произв с отдачей теплоты его изотермической конденсации на технологические нужды;

(16-4) – возврат по конденсатопроводам части конденсата технологического пара в котельную (для уменьшения тепловых потерь источника и объема водоподготовки) и изобарное смешивание нескольких потоков в КБ.

Необходимо отметить, что в данном анализе не учитываются гидравлические потери в трубопроводах, паропроводах, в теплообменниках, в котлоагрегате и т.д. Считается, что в схеме всего два уровня давления – р₁ и р₂. В действительности же давление на выходе ПН (точка наивысшего давления) на 20¸30 % выше давления острого пара на выходе котлоагрегата. Процессы теплообмена в проточных и смешивающих теплообменных аппаратах считаются изобарными. так как уменьшение давления при течении потока по аппарату или изменение давления при смешивании в нём незначительно по сравнению с величиной самого давления.

В заключение следует сказать, что рисунок В.2 имеет качественный характер, и температуры на нем даны лишь для иллюстрации процессов.

Приложение Г

(справочное)