Пароводяные котельные: особенности, устройство и принцип работы

Котельные с паровыми котлами — это энергетические объекты, вырабатывающие насыщенный пар заданных параметров. Пар используется в технологических процессах различных отраслей промышленности: химической, нефтехимической, пищевой, целлюлозно-бумажной. Одновременно котельные обеспечивают горячей водой системы отопления и горячего водоснабжения административных и производственных зданий.

Основные области применения:

• Химическое производство — реакторы, сушильные камеры, дистилляция;
• Пищевая промышленность — варка, пастеризация, стерилизация;
• Текстильное производство — окраска тканей, сушка;
• Деревообработка — сушильные камеры;
• ЖКХ и теплоснабжение — отопление и горячее водоснабжение.

Пароводогрейные котельные получили широкое распространение благодаря универсальности. Они позволяют одновременно удовлетворять потребности в технологическом паре и горячей воде, что упрощает энергоснабжение объектов производственного назначения.

Важно! Паропроизводительность измеряется в килограммах или тоннах пара в час. Промышленные установки выдают от 0,5 до 250 т/ч в зависимости от мощности и назначения.

Основное оборудование котельной включает несколько ключевых узлов. Паровой котел — главный элемент системы, где происходит превращение воды в пар. Котлы бывают газотрубными и водотрубными. В газотрубных горячие газы проходят по трубам, окружённым водой. В водотрубных вода движется по трубам, которые обогреваются снаружи продуктами сгорания.

Вертикальный водотрубный барабанный котёл — наиболее распространённая конструкция для промышленных нужд. Его трубная система включает верхний и нижний барабан, соединённые пучком труб. Двигающаяся по трубам вода нагревается от топочных экранов, превращается в пар и поднимается в верхний барабан.

Вспомогательное оборудование:

• Питательный насос — подаёт подготовленную воду в котёл;
• Дымосос — обеспечивает тягу и отвод продуктов сгорания через дымовую трубу;
• Вентилятор — нагнетает воздух в топку для сжигания топлива;
• Насосная система — циркуляция теплоносителя по контурам;
• Деаэратор — удаление растворённых газов из воды.

Современные установки имеют газоплотное исполнение и оснащены предохранительными клапанами, которые защищают от превышения давления.

Паровые котлы различаются по конструкции и способу циркуляции воды. Котлы с естественной циркуляцией не требуют принудительного движения воды — она перемещается за счёт разности плотностей. Холодная вода тяжелее и опускается вниз, горячая легче и поднимается вверх. Этот процесс обеспечивает непрерывное движение теплоносителя.

Горизонтальная конструкция применяется в компактных установках малой производительности. Вертикальные котлы более эффективны для высоких давлений и паропроизводительности свыше 10 тонн пара в час. Топочные экраны — трубы, размещённые вдоль стенок топки, — поглощают основную часть тепла от горения топлива.

Каркас котла изготавливают из стальных профилей, которые выдерживают высокие температуры и давление. Обшивка корпуса многослойная: внутри огнеупорный материал, снаружи теплоизоляция и металлическая облицовка.

Обратите внимание! Котлы серии КП (котлы паровые) и котлы Е (энергетические) — стандартные обозначения, принятые в российской промышленности.

Схема работы паровой котельной построена на замкнутом цикле с постоянным восполнением потерь. Подготовленная вода через питательный насос поступает в деаэратор, где из неё удаляются растворённые газы. Обезгазированная вода нагнетается в котёл, где начинается процесс нагрева.

Топливо — газ, мазут, уголь, торф, дрова, брикеты и пеллеты — сжигается в топке. Котлы могут работать на различных видах топлива в зависимости от комплектации. При горении выделяется тепло, которое передаётся воде через топочные экраны и конвективные поверхности нагрева.

Вода превращается в пар при достижении температуры кипения. Пар скапливается в верхней части барабана и через сепаратор отделяется от капель воды. Сухой насыщенный пар направляется к потребителям по паропроводу. Если требуется перегретый пар, он проходит через пароперегреватель, где температура поднимается до 300−500°C.

Продукты горения после теплосъёма проходят через дымовую трубу и выводятся в атмосферу. Дымосос создаёт разрежение в топке и обеспечивает нужную тягу. Вентилятором поддува подаётся свежий воздух для полного сгорания топлива.

Котельные проектируют под конкретные виды топлива или универсальные — способные работать на твёрдом, жидком и газообразном топливе. Газовые установки работают на природном газе — самом экономичном и экологичном варианте. Жидкотопливные используют мазут или дизельное топливо. Твердотопливные сжигают каменный и бурый уголь, древесные отходы, торф.

Топочное устройство твердотопливного котла включает колосниковую решётку, на которой происходит сжигание. Полумеханическая колосниковая решётка с поворотными колосниками позволяет частично автоматизировать процесс удаления шлака. В современных установках применяются механизированные и автоматизированные системы подачи топлива и золошлакоудаления.

Блочно-модульные установки — готовые решения заводской сборки. Всё оборудование размещено внутри контейнера, который доставляют на объект и подключают к коммуникациям. Стационарные и блочно-модульные варианты различаются мощностью и исполнением, но принцип работы остаётся единым.

Модульная котельная установка выпускается производительностью от 0,5 до 25 тонн пара в час. Они востребованы на удалённых объектах, производственных площадках, вахтовых посёлках. Поставка и последующая установка занимают 2−4 недели, что значительно быстрее строительства капитальной котельной.

Преимущества модульного исполнения:

• Быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию;
• Мобильность — можно перевезти на новое место;
• Заводская сборка — контроль качества;
• Снижение стоимости проектирования и строительства.

В зависимости от гидравлической схемы и потребностей объекта можно изменить схему подключения контуров отопления и пара. Гибкость настройки делает модульные решения универсальными.

Производительность паровых котлов измеряется в кг пара в час или тоннах. Малые установки выдают 100−500 кг пара в час, средние — от 1 до 35 т/ч, крупные энергетические — до 250 т/ч. Мощности применяются в технологических процессах различных отраслей в зависимости от потребностей.

Температура пара на выходе и давление определяются технологическими требованиями. Для обеспечения большинства производственных процессов достаточно насыщенного пара с давлением 0,7−1,6 МПа и температурой 170−200°C. Перегретый пар с температурой до 500°C требуется в энергетике и специальных технологиях.

Водогрейные котлы в составе паро-водогрейных систем обеспечивают нагрев воды до 95−150°C для контуров отопления. Совместная работа паровых и водогрейных установок позволяет оптимизировать энергопотребление и снизить стоимость теплоснабжения.

Пароводогрейные котельные — эффективное решение для обеспечения промышленных и производственных объектов паром для технологических нужд и горячей водой для отопления. Современные технологии, автоматизация и блочно-модульное исполнение упрощают проектирование, строительство и эксплуатацию таких систем.