"Жилищно-коммунальное хозяйство: бухгалтерский учет и налогообложение", 2009, N 4

Не секрет, что котельные есть на балансе многих предприятий ЖКХ, которые, вероятно, уже сталкивались с вопросами учета и налогообложения данного имущества. Сложность в том, что котельная включает в себя не только здание как объект недвижимости, но и размещенное в нем оборудование. О том, как совместить эти две составляющие в учете и налогообложении, в частности, при исчислении налога на имущество, читатель узнает из представленной статьи.

Несколько слов о госрегистрации котельной и оборудования

Здание, в котором находится оборудование, является одним из тех объектов, перемещение которого невозможно без нанесения несоразмерного ущерба его назначению, то есть недвижимостью, права на которую подлежат государственной регистрации (ст. 1 Закона N 122-ФЗ <1>). Данное утверждение справедливо по отношению к капитальным постройкам и зданиям, то есть к стационарным котельным, которые в основном эксплуатируют предприятия ЖКХ. Блочно-модульные и транспортабельные котельные, незаменимые при аварийных отключениях теплоснабжения, не являются недвижимым имуществом с позиции Закона N 122-ФЗ. То же самое можно сказать об оборудовании котельной, которое монтируется внутри помещения и не включает тепловые сети. Монтаж и демонтаж оборудования котельной специалистами возможны без ущерба для данного имущества, поэтому оно не нуждается в отдельной государственной регистрации. В то же время для оборудования существуют другие обязательные требования, на которых мы остановимся ниже.

<1> Федеральный закон от 21.07.1997 N 122-ФЗ "О государственной регистрации прав на недвижимое имущество и сделок с ним".

Учет здания котельной

Поскольку порядок принятия к учету объекта недвижимости зависит от того, приобретается он по договору купли-продажи или возводится организацией самостоятельно (с привлечением подрядчиков), рассмотрим эти ситуации последовательно.

Приобретение здания котельной

Приобретая котельную по договору купли-продажи, покупатель отражает в учете затраты на ее приобретение в составе вложений во внеоборотные активы (счет 08). Следующая операция по переводу имущества в состав объектов ОС (Дебет 01 Кредит 08) вызывает у налогоплательщиков и проверяющих разногласия, связанные с государственной регистрацией недвижимости. Причина в том, что финансовое ведомство в своих ранних разъяснениях указывало, что факт государственной регистрации прав на недвижимое имущество является основанием для перевода его покупателем в состав ОС <2>, и отдельные суды придерживались такой же позиции (Постановление ФАС УО от 21.01.2008 N Ф09-11263/07-С3). При этом чиновники считали, что налогоплательщик не должен уклоняться от госрегистрации. Если новый владелец не спешит с регистрацией, что совсем не в его интересах, то это обстоятельство не дает право не уплачивать налог на имущество (Определение ВАС РФ от 14.02.2008 N 758/08).

<2> Письмо Минфина России от 06.09.2006 N 03-06-01-02/35 доведено Письмом ФНС России от 10.11.2006 N ММ-6-21/104@, при этом правомерность разъяснения подтверждена Решением ВАС РФ от 17.10.2007 N 8464/07.

Организация может не уклоняться, но при этом существенно задержать регистрацию права собственности и постановку объекта недвижимости на учет, что, конечно, выгодно с позиции расчета налога на имущество. В последних разъяснениях чиновники высказали несколько иное мнение. Так, например, в Письме от 03.03.2009 N 03-05-05-01/15 Минфин допускает отражение объектов недвижимости в составе основных средств, если по ним закончены капвложения, оформлена "первичка" по приемке-передаче, соответствующие документы переданы на госрегистрацию, а сам объект фактически эксплуатируется. Четкой позиции финансовое ведомство не излагает, поэтому обратимся к арбитражной практике, в которой отправной точкой является обязанность по исчислению налога на имущество, зависящая от бухгалтерского учета объектов.

Судебные инстанции отмечают, что ни ПБУ 6/01 "Учет основных средств", ни Указания по учету ОС <3> не содержат как требований о государственной регистрации прав, так и понятия "ввод в эксплуатацию" объектов ОС. Более того, ранее в п. 4 ПБУ 6/01 среди условий принятия объекта к учету в составе ОС значилось фактическое использование в предпринимательской деятельности, а сейчас - лишь целевое предназначение для такой деятельности. Согласитесь, вопрос о включении имущества в состав налогооблагаемых объектов не может зависеть от волеизъявления налогоплательщика, а должен определяться экономической сущностью этого имущества, на что и указывают арбитры.

<3> Методические указания по бухгалтерскому учету основных средств, утв. Приказом Минфина России от 13.10.2003 N 91н.

В Постановлении ФАС ВВО от 12.05.2008 N А43-21471/2007-6-749 сказано, что организация обязана включить в расчет налога на имущество стоимость переданных ей зданий котельных с момента подписания актов приема-передачи данного имущества, а не с даты государственной регистрации перехода права собственности на эти объекты. Уже с момента передачи они обладали всеми признаками ОС, установленными в п. 4 ПБУ 6/01, в том числе использовались обществом в его хозяйственной деятельности. Поэтому у организации нет оснований задерживать перевод принятого и эксплуатируемого имущества со счета вложений во внеоборотные активы на счет учета ОС, облагаемых налогом на имущество. С позицией арбитражного суда согласилась коллегия ВАС РФ - Определением от 19.09.2008 N 11258/08 она отказала в передаче дела в Президиум ВАС для пересмотра в порядке надзора.

В Постановлении ФАС СКО от 08.10.2007 N Ф08-6588/2007-2440А также рассматривался вопрос учета и налогообложения здания котельной, которое организация вместе с другими объектами недвижимости получила на основании соглашения об отступном. Указанное имущество общество учитывало на счете 08, а на счет 01 это имущество было поставлено в день государственной регистрации права собственности. По мнению арбитров, законодательством не установлено такое условие для отражения имущества в учете в качестве ОС, как наличие государственной регистрации права собственности на введенное в эксплуатацию и фактически используемое имущество. Обязанность учитывать стоимость имущества при исчислении налога возникает с момента подписания акта приема-передачи и фактического получения имущества, а не в момент подачи документов на госрегистрацию. Как и в предыдущем случае, налогоплательщику не удалось добиться пересмотра дела (Определение ВАС РФ от 28.04.2008 N 16599/07). А это подтверждает постулат о том, что факт регистрации права на недвижимость не является определяющим в учете имущества в составе объектов ОС. Обязанность по начислению налога на имущество возникает с момента использования объекта в предпринимательской деятельности. Оформление акта приема-передачи позднее фактической передачи имущества не может являться основанием для освобождения от налогообложения (Постановление ФАС ВВО от 31.12.2008 N А82-13787/2007-27).

Итак, если опираться на судебные решения, то принятая и фактически эксплуатируемая котельная ставится на учет как объект ОС до завершения государственной регистрации <4>. Предположим, что организации отказано в регистрации (по зависящим или не зависящим от нее причинам). Каковы в таком случае действия организации и бухгалтера? Согласно п. 5 ст. 2 Закона N 122-ФЗ отказ в государственной регистрации прав либо уклонение соответствующего органа (Росрегистрации) от госрегистрации могут быть обжалованы заинтересованным лицом в суд. Указом Президента РФ от 25.12.2008 N 1847 Федеральная регистрационная служба переименована в Федеральную службу государственной регистрации, кадастра и картографии с возложением на нее функций по организации единой системы государственного кадастрового учета недвижимости и государственной регистрации прав на недвижимое имущество и сделок с ним.

<4> Если до регистрации покупатель не пользуется имуществом и оно простаивает у продавца, то тогда его следует отражать в составе объектов ОС с даты госрегистрации и ввода в эксплуатацию у покупателя.

Если организация оспаривает решение данного органа, бухгалтеру за то время, пока идет судебное разбирательство, нет необходимости менять порядок учета здания котельной, отраженного в составе ОС. Действительно, в процессе регистрации, отказа и обжалования решения регистрирующего органа принятая по акту приема-передачи котельная продолжает находиться в распоряжении организации и используется в ее деятельности, то есть приносит экономические выгоды (доход). В связи с этим, пока идет суд, бухгалтеру не следует спешить со списанием принятой на баланс котельной, к тому же все операции должны оформляться первичными документами, а в данном случае отказ органа в регистрации (если организация решила его обжаловать) не является окончательным документом, на основании которого объект сменил собственника. До завершения разбирательства в этой роли фактически остается покупатель, использующий переданное ему имущество как объект ОС и правомерно начисляющий по нему амортизацию (и уплачивающий налог на имущество).

Допустим худший вариант - заключенный договор купли-продажи признан судом недействительным. Это означает, что каждая из сторон сделки обязана возвратить другой стороне все полученное по сделке (п. 2 ст. 167 ГК РФ). Организация, которая не смогла зарегистрировать право собственности, возвращает имущество продавцу, который, в свою очередь, обязан вернуть полученные денежные средства. В бухгалтерском учете выбывающее имущество списывается с учета (п. 29 ПБУ 6/01), при этом суммы недоначисленной амортизации (остаточная стоимость) включаются в состав прочих расходов (Дебет 91-2 Кредит 01). В составе прочих доходов отражаются возвращенные продавцом средства (Дебет 51 Кредит 91-1). В принципе можно было бы вместо прочих расходов и доходов использовать счет учета расчетов (Дебет 76 Кредит 01, Дебет 51 Кредит 76). Проблема в том, что часть стоимости ОС за период с момента приема-передачи до признания договора недействительным была самортизирована, поэтому счет расчетов в оценке ОС в учете и договоре может не сойтись. Методология учета, прописанная в Инструкции по применению Плана счетов, говорит в пользу первого варианта (применение счета учета прочих доходов и расходов). Заметим, если до регистрации здание котельной учитывалось бы в составе вложений во внеоборотные активы, то в случае отказа в регистрации и признания договора недействительным бухгалтер мог бы списать на счет учета расчетов внеоборотный актив, который не амортизировался, и его учетная оценка могла бы совпасть с оценкой, по которой производились расчеты с продавцом.

И еще: на практике по договору купли-продажи организация может приобрести недостроенный объект недвижимости, который предполагается в будущем использовать в качестве котельной. Такие объекты незавершенного капитального строительства учитываются в составе капитальных вложений и до перевода их в состав ОС не могут рассматриваться как объект обложения налогом на имущество (Постановление ФАС МО от 24.12.2008 N КА-А41/12033-08). Но рано или поздно объект будет достроен. В какой момент после этого он станет основным средством, подлежащим налогообложению?

Строительство здания котельной

При строительстве котельной собственными силами организации предстоит пройти весь путь: начиная с работ по проектированию, комплектации и заканчивая монтажом и наладкой котельной. В результате проведения указанных работ создается инвестиционный объект, в связи с чем расходы на их выполнение не могут быть отнесены на текущие затраты, а должны учитываться в составе капитальных вложений (Постановление ФАС СЗО от 29.06.2007 N А56-10135/2006). Все подготовительные и строительные работы будут формировать фактическую стоимость объекта путем аккумулирования в составе вложений во внеоборотные активы. В таком же порядке отражаются объекты, находящиеся во временной эксплуатации, до ввода их в постоянную эксплуатацию (п. 41 Положения по ведению бухгалтерского учета, утвержденного Приказом Минфина России от 29.07.1998 N 34н).

Чтобы построенный объект принять к учету как ОС, организации нужно ввести его в эксплуатацию. А это возможно только при наличии соответствующего разрешения на ввод объекта в эксплуатацию при осуществлении строительства. Именно разрешение является основанием для постановки на государственный учет построенного объекта капитального строительства (ст. 55 ГрК РФ). Выдача разрешений находится в компетенции органов местного самоуправления муниципальных районов и городских округов в области градостроительной деятельности (пп. 5 п. 1 ст. 8 ГрК РФ, п. 26 ст. 16 Закона о принципах организации местного самоуправления <5>).

<5> Федеральный закон от 06.10.2003 N 131-ФЗ.

Такими же полномочиями они были ранее наделены в части выдачи актов о приемке в эксплуатацию законченного строительством объекта, которые поименованы в СНиП 3.01.04-87 <6>. Акты подписывались и утверждались решением органов, назначивших приемочную комиссию, при этом объект считался принятым только после того, как акт был утвержден уполномоченным органом (п. п. 4.27, 4.28 СНиП 3.01.04-87). В период действия данных положений (до введения Градостроительного кодекса) обязанность поставить законченный строительством объект (здание котельной) на учет в качестве ОС и, соответственно, уплачивать налог на имущество возникала с момента утверждения актов органом местного самоуправления, а не с момента подписания, как считали иногда налоговики (см. Постановление ФАС ВВО от 12.05.2008 N А43-21471/2007-6-749). Сегодня взамен акта государственной приемочной комиссии организации нужно получить разрешение на ввод объекта в эксплуатацию, что, по мнению автора, не меняет главного - порядка постановки объекта на учет и начисления налога. Это можно сделать с момента получения разрешения на ввод в эксплуатацию, не дожидаясь, когда за организацией, инвестировавшей средства в строительство объекта недвижимости, будет зарегистрировано право собственности.

<6> СНиП 3.01.04-87 "Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения", утв. Постановлением Госстроя СССР от 21.04.1987 N 84.

Чтобы включить построенную котельную в состав ОС, все работы на объекте должны быть завершены и подсоединены все необходимые системы жизнеобеспечения. Пока налоговый орган не представит доказательств завершения строительства такого объекта (окончания капитальных вложений, оформления документов по приемке-передаче объекта, введения его надлежащим образом в эксплуатацию и пр.), его претензии по учету объекта в составе ОС и начислению налога на имущество необоснованны (Постановление ФАС УО от 11.10.2007 N Ф09-8293/07-С3). Надо признать, что строительство котельной порой обходится дороже, чем реконструкция имеющейся, поэтому иногда организации приобретают котельную б/у и по мере необходимости проводят ее дооборудование и переоборудование.

Реконструкция здания котельной

Необходимость проведения реконструкции может возникнуть как в отношении находящейся в эксплуатации котельной, так и в части простаивающего объекта, приобретенного по договору купли-продажи. В первом случае при частичной реконструкции объекта, учитываемого в составе ОС (без полной остановки либо полного прекращения его использования), начисление амортизации по нему не приостанавливается (точно так же продолжается уплата налога на имущество). Кроме того, ПБУ 6/01 не предусмотрено выделение части объекта, подлежащей реконструкции, в отдельный инвентарный объект. Соответствующие рекомендации содержатся в Письме Минфина России от 29.01.2009 N 07-02-18/01. Если котельная подвергается значительной реконструкции (например, в переоборудовании с одного источника энергии на другой), то бухгалтер также может продолжать начислять амортизацию, при условии что срок восстановления объекта не превысит года (п. 23 ПБУ 6/01).

Такой подход существенно упрощает работу бухгалтера, поскольку амортизация начисляется в прежнем порядке до того момента, пока не закончится реконструкция. После этого придется увеличить стоимость ОС и, возможно, срок полезного использования, если эксплуатационные характеристики котельной улучшились.

В случае если котельная приобретается по договору купли-продажи, после чего сразу производится ее реконструкция, то до ее завершения у организации нет оснований включать котельную в состав объектов ОС (даже если договор купли-продажи прошел госрегистрацию). Определяющим для учета объектов ОС является приведение объекта в пригодное для эксплуатации состояние, что происходит уже после реконструкции котельной.

Оборудование котельной

Главный вопрос учета оборудования котельной состоит в том, нужно ли его отражать в стоимости всего комплекса котельной как объекта ОС или можно выделить в отдельный инвентарный объект. На этот счет есть два мнения.

С одной стороны, оборудование котельной является неотъемлемой частью самого объекта недвижимости, так как не может отдельно исполнять свои функции в отрыве от помещения. В пользу этого говорит Общероссийский классификатор основных фондов ОК 013-94 <7>, в котором, в частности, сказано, что в состав зданий входят коммуникации внутри зданий, необходимые для их эксплуатации, в том числе система отопления, включая котельную установку для отопления (если последняя находится в самом здании). Таким образом, на балансе имущество котельной (объект недвижимости, инженерные коммуникации, технологическое оборудование, инвентарь и измерительные приборы) может учитываться в составе единого комплекса.

<7> Утвержден Постановлением Госстандарта России от 26.12.1994 N 359.

В пользу учета и использования здания и оборудования котельной в составе единого объекта можно привести Постановление ФАС СЗО от 14.01.2008 N А56-22455/2006. Оборудование для отопления размещалось в здании, которое находилось в оперативном управлении госучреждения. Оно имело необходимую лицензию и эксплуатировало оборудование для обеспечения теплом свои здания. Технологическое оборудование было продано другой организации, но само здание осталось в оперативном управлении учреждения, которое имело основания ограничить нового собственника оборудования в распоряжении данным имуществом.

Отметим, что учитывать оборудование вместе со зданием в составе единого инвентарного объекта котельной выгодно. В таком случае работы по замене оборудования (если только они не являются модернизацией) будут считаться ремонтом и соответствующие расходы можно списать на финансовый результат отчетного периода. В противовес этому в Постановлении ФАС СЗО от 28.09.2004 N А56-16861/04 налоговики квалифицировали в качестве самостоятельных объектов ОС насос, блок загазованности, насосный агрегат, электродвигатель и заземляющее устройство, приобретенные для ремонта котельной. В рассматриваемом деле организация не приняла комплектующие на учет в качестве ОС, а отразила их стоимость на счете 26 "Общехозяйственные расходы", поскольку они были приобретены с целью ремонта отдельных узлов котельной и могли функционировать только в составе комплекса котельной. На этом основании налогоплательщик посчитал, что срок полезного использования каждого комплектующего не может быть иным, чем срок использования котельной в целом. Суд согласился с этими доводами, а претензии налоговиков по капитализации затрат на ремонт котельной признал необоснованными.

С другой стороны, возможен учет здания и оборудования котельной отдельно, если они имеют существенно отличающиеся сроки полезного использования. Такой порядок допускает п. 6 ПБУ 6/01. Уровень существенности в названном ПБУ не закреплен, поэтому его следует определить самостоятельно в учетной политике. Если срок полезного использования оборудования отличается от периода использования здания котельной свыше этого уровня, то организация вправе учитывать такое имущество как отдельный инвентарный объект. Правомерность данного подхода подтверждается судебными решениями. Как следует из Постановления ФАС ЗСО от 20.01.2009 N Ф04-8218/2008(19023-А46-26), организация не торопилась вводить в эксплуатацию оборудование, считая, что это нужно делать только после того, как смонтированные объекты будут введены в эксплуатацию в составе единого функционирующего комплекса конструктивно сочлененных объектов (технологической линии). Такие действия налоговиками и судом признаны неправомерными ввиду того, что спорное оборудование как самостоятельный объект обладало всеми признаками ОС. При этом не принят во внимание тот факт, что процесс производства не был налажен организацией. Напомним, для объектов ОС необходимым является предназначение, а не использование в производстве продукции (выполнении работ, оказании услуг).

В учете оборудования и здания котельной как отдельных инвентарных объектов также есть свои преимущества. Например , при замене оборудования на более новое и совершенное бухгалтеру в учете следует отразить замену объекта ОС (выбытие и поступление), а не модернизацию, как если оборудование учитывалось бы в составе всего комплекса котельной. К этому добавим, что стоимость оборудования как отдельного объекта ОС может быть списана скорее, чем если оно амортизировалось бы в составе всей котельной.

Итак, мы привели два варианта отражения в учете оборудования котельной, читателю с учетом конкретных обстоятельств нужно выбрать один из них. Кроме этого, следует знать ряд требований, предъявляемых к оборудованию котельной.

Основные требования к котельному оборудованию Котельная как опасный объект

Опасные производственные объекты подлежат регистрации в государственном реестре в порядке, устанавливаемом Правительством РФ (п. 2 ст. 2 Федерального закона от 21.07.1997 N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов"). В настоящий момент действует Административный регламент по регистрации опасных производственных объектов <8>. Он распространяется на объекты, к которым относятся предприятие или его цех, участок, площадка, а также иные объекты, на которых:

• получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные (воспламеняющиеся, окисляющие, горючие, взрывчатые, токсичные, высокотоксичные) вещества;
• используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды более 115 градусов Цельсия.

<8> Утвержден Приказом Ростехнадзора от 04.09.2007 N 606.

Под последний признак опасного объекта подпадает котельная (группа котельных), работающая на теплосеть города и иного поселения. Границами опасного производственного объекта являются границы территории, обслуживаемой теплоэнергетической организацией жилищно-коммунального хозяйства. Наличие газа во внутренних системах газоснабжения котельной идентифицируется отдельно по признаку наличия воспламеняющихся веществ в составе опасного производственного объекта, которым является система теплоснабжения, обслуживаемая организацией ЖКХ <9>. Таким образом, технологическое оборудование может определять котельную как опасный производственный объект сразу по двум признакам: опасности по котлам и опасности по газовому оборудованию. В отношении опасных объектов регламент предусматривает:

• учет объекта с присвоением номера в реестре опасных производственных объектов;
• выдачу регистрирующим органом утвержденной карты учета опасного объекта и свидетельства о регистрации опасного объекта эксплуатирующей его организации.

<9> Письмо Госгортехнадзора России от 04.09.2000 N 03-35/342, Госстроя России от 07.09.2000 N ЛЧ-3918/12 "О регистрации объектов в государственном реестре опасных производственных объектов".

После того как котельная зарегистрирована в реестре опасных объектов, ее эксплуатация периодически проверяется органами надзора. Инспекторы могут прийти с проверкой на любые предприятия, которые имеют подконтрольные объекты: электроустановки, теплоустановки, опасные производственные объекты и т.д.

Лицензия

Деятельность по эксплуатации взрывопожароопасных объектов подлежит обязательному лицензированию в силу пп. 28 п. 1 ст. 17 Федерального закона от 08.08.2001 N 128-ФЗ "О лицензировании отдельных видов деятельности". Соответствующее Положение о лицензировании, содержащее порядок получения лицензии и лицензионные требования, утверждено Постановлением Правительства РФ от 12.08.2008 N 599. Лицензирующим органом является Ростехнадзор.

Разрешение на подачу газа

Не секрет, что многие котельные в качестве энергоресурса используют голубое топливо. В таком случае следует учитывать нормы Правил поставки газа в РФ <10>, обязательные для всех юридических лиц, участвующих в поставках газа через трубопроводные сети. За подключение объектов к газовым сетям взимается плата газоснабжающим организациям. Для использования газа в качестве топлива его покупатель должен иметь разрешение на подачу газа (п. 4 Правил поставки газа в РФ).

<10> Утверждены Постановлением Правительства РФ от 05.02.1998 N 162.

Обязанность получить названное разрешение обусловлена статусом юридического лица как покупателя газа и не связана с правами на газопотребляющее оборудование (находится оно в собственности или в аренде). Отсутствие у предприятия, эксплуатирующего котельную, соответствующего разрешения на использование газа в качестве топлива лишает его возможности реализовать право на заключение договора поставки газа с газоснабжающей организацией. Даже если предприятие имеет преимущественное право на заключение договора поставки газа ввиду выработки тепловой энергии для жилищного фонда, это не освобождает его от получения разрешения. Отсутствие разрешения расценивается как невозможность оказать услуги, что в силу п. 3 ст. 426 ГК РФ освобождает энергоснабжающую организацию от обязанности заключения договора с котельной (Постановление ФАС СЗО от 17.10.2005 N А13-737/2005-13).

Сертификация

Котельные установки со стационарно установленными котлами, стационарные водогрейные котлы, котлы прямоточные, котлы паровые и отопительные подлежат обязательной сертификации. С более подробным перечнем устройств и оборудования котельной, подлежащих сертификации, можно ознакомиться в Номенклатуре продукции, в отношении которой законодательными актами РФ предусмотрена обязательная сертификация (введена в действие Постановлением Госстандарта России от 30.07.2002 N 64).

С.Н.Зиновьев

Эксперт журнала

"Жилищно-коммунальное хозяйство:

бухгалтерский учет и налогообложение"

Котельная установка (котельная) - это сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя) (как правило - воды) для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении. Котельные соединяются с потребителями при помощи теплотрассы и/или паропроводов. Основным устройством котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котлы. Котельные используются при централизованном тепло- и пароснабжении или при местном теплоснабжении зданий.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Ее основные элементы - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства. В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства: подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные - для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные - для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие); баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают теплоту воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от использования их теплоты котельные делятся на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные бывают на промышленных предприятиях и обеспечивают теплотой системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные решают те же задачи, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.

Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

2. Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду получаемого теплоносителя их делят на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные бывают местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115 °С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Их оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Отдельные элементы принципиальной схемы котельной установки принято условно показать в виде прямоугольников, кружков и т.п. и соединять их между собой линиями (сплошными, пунктирными), обозначающими трубопровод, паропроводы и т. п. В принципиальных схемах паровых и водогрейных котельных установок имеются существенные различия. Паровая котельная установка (рис. 4, а) из двух паровых котлов 1, оборудованных индивидуальными водяными 4 и воздушными 5 экономайзерами, включает групповой золоуловитель 11, к которому дымовые газы подходят по сборному борову 12. Для отсоса дымовых газов на участке между золоуловителем 11 и дымовой трубой 9 установлены дымососы 7 с электродвигателями 8. Для работы котельной без дымососов установлены шиберы (заслонки) 10.

Пар от котлов по отдельным паропроводам 19 поступает в общий паропровод 18 и по нему к потребителю 17. Отдав теплоту, пар конденсируется и по конденсатопроводу 16 возвращается в котельную в сборный конденсационный бак 14. Через трубопровод 15 в конденсационный бак подается добавочная вода из водопровода или химводоочистки (для компенсации объема, не вернувшегося от потребителей).

В случае, когда часть конденсата теряется у потребителя, из конденсационного бака смесь конденсата и добавочной воды подается насосами 13 по питательному трубопроводу 2 сначала в экономайзер 4, а затем в котел 1. Воздух, необходимый для горения, засасывается центробежными дутьевыми вентиляторами 6 частично из помещения котельной, частично снаружи и по воздуховодам 3 подается сначала к воздухоподогревателям 5, а затем к топкам котлов.

Водогрейная котельная установка (рис. 4, б) состоит из двух водогрейных котлов 1, одного группового водяного экономайзера 5, обслуживающего оба котла. Дымовые газы по выходе из экономайзера по общему сборному борову 3 поступают непосредственно в дымовую трубу 4. Вода, нагретая в котлах, поступает в общий трубопровод 8, откуда подается к потребителю 7. Отдав теплоту, охлажденная вода по обратному трубопроводу 2 направляется сначала в экономайзер 5, а затем опять в котлы. Вода по замкнутому контуру (котел, потребитель, экономайзер, котел) перемещается циркуляционными насосами 6.

Рис. 5. : 1 - циркуляционный насос; 2 - топка; 3 - пароперегреватель; 4 - верхний барабан; 5 - водоподогреватель; 6 - воздухоподогреватель; 7 - дымовая труба; 8 - центробежный вентилятор (дымосос); 9 - вентилятор для подачи воздух в воздухоподогреватель

На рис. 6 представлена схема котельного агрегата с паровым котлом, имеющим верхний барабан 12. В нижней части котла расположена топка 3. Для сжигания жидкого или газообразного топлива используют форсунки или горелки 4, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой 7.

При сжигании топлива выделяющаяся теплота нагревает воду до кипения в трубных экранах 2, установленных на внутренней поверхности топки 3, и обеспечивает ее превращение в водяной пар.

Рис 6.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 11, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 17 удаляются через дымовую трубу 19 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 16 в водяной экономайзер 5, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла 12. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана 12. Затем пар поступает в пароперегреватель 11, где за счет теплоты дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя 11 пар поступает в главный паропровод 13 и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 18 в воздухоподогреватель 6, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Рис. 7.

Для правильного монтажа всех элементов котельной используют монтажную схему, пример которой показан на рис. 9.

Рис. 9.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

Для обеспечения нормальной эксплуатации котельные с водогрейными котлами оборудуют необходимой арматурой, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации.

Водогрейная котельная имеет один теплоноситель - воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя - вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также баки для сбора конденсата. Однако это не значит, что схемы водогрейных котельных проще паровых. Водогрейная и паровая котельные по сложности устройства бывают различными в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т. п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями - трубопроводами, газопроводами и др.

Устройство котлов меньшей мощности показано ниже в пункте 4 данной темы. Чтобы лучше понять устройство и принципы действия котлов разной мощности, желательно сравнить устройство этих менее мощных котлов с устройством описанных выше котлов большей мощности, и найти в них основные элементы, выполняющие такие же функции, а также понять основные причины различий в конструкциях.

3. Классификация котельных агрегатов

Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Но по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

Котлы с естественной циркуляцией;

Котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией делают из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (верхним и нижним барабанами). Их устройство показано на чертеже на рис. 10, фотография верхнего и нижнего барабана с соединяющими их трубами - на рис. 11, а размещение в котельной - на рис. 12. Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», нагревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.

Рис. 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар.

В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.

По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, то есть теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла - паропроизводительность, давление и температура.

Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.

Рис. 13.

Рис. 14.

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть разделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.

По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.

Примеры размещения в котельных котлов разной мощности и назначения, а также другого оборудования, показаны на рис. 14- 16.

Рис. 15.

Рис. 16. Примеры размещения бытовых котлов и другого оборудования

3.1. Общие сведения -1

3.2. Назначение и классификация котлоагрегатов -2

3.3. Основные виды котельных агрегатов -5

3.4. Водогрейные котлы -16

3.5. Блочно-модульные котельные -21

3.6. Энергосбережение в котельных -26

3.7. Химводоподготовка -28

3.8. Обзор некоторых котельных установок Пермского края -43

3.1. Общие сведения

Котельная установка состоит из котла и вспомогательного обо­рудования. Устройства, предназначенные для получения пара или горячей воды повышенного давления за счет теплоты, выделя­емой при сжигании топлива, или теплоты, подводимой от посто­ронних источников (обычно с горячими газами), называют котельными агрегатами. Они делятся соответственно на котлы паро­ вые и котлы водогрейные. Котельные агрегаты, использующие (т.е. утилизирующие) теплоту отходящих из печей газов или других основных и побочных продуктов различных технологических процессов, называют котлами-утилизаторами.

В состав котла входят: топка, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, каркас, обмуровка; тепловая изоляция, обшивка.

К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые маши­ны, устройства очистки поверхностей нагрева, устройства топливоприготовления и топливоподачи, оборудование шлако- и золоу­даления, золоулавливающие и другие газоочистительные устрой­ства, газовоздухопроводы, трубопроводы воды, пара и топлива, арматура, гарнитура, автоматика, приборы и устройства контроля л защиты, водоподготовительное оборудование и дымовая труба.

К арматуре относят: регулирующие и запорные устройства, предохранительные и водопробные клапаны, манометры и водоуказательные приборы.

В гарнитуру входят: лазы, гляделки, люки, шиберы и заслонки.

Здание, в котором располагаются котлы, называют котельной.

Комплекс устройств, включающий в себя котельный агрегат и вспомогательное оборудование, называют котельной установ­ кой. В зависимости от вида сжигаемого топлива и других условий некоторые из указанных элементов вспомогательного оборудования могут отсутствовать.

Котельные установки, снабжающие паром турбины тепловых электрических станций, называют энергетическими. Для снабже­ния паром производственных потребителей и отопления зданий в ряде случаев создают специальные производственные и отопительные котельные установки.

В качестве источников теплоты для котельных установок ис­пользуются природные и искусственные топлива (каменный уголь, жидкие и газообразные продукты нефтехимической переработки, природный и доменный газы и др.), отходящие газы промышлен­ных печей и других устройств, солнечная энергия, энергия деле­ния ядер тяжелых элементов (урана, плутония) и т.д. Котельные установки с производительностью свыше 10 Гкал обязательно должны иметь основное и резервное топливо

Технологическая схема котельной установки с барабанным па­ровым котлом, работающим на пылевидном угле, приведена на рис. 3.1. Топливо с угольного склада после дробления подается кон­вейером в бункер сырого угля 1, из которого направляется в систе­му пылеприготовления, имеющую углеразмольную мельницу 2. Пы­левидное топливо с помощью специального вентилятора 3 транс­портируется по трубам в воздушном потоке к горелкам 4 топки.котла 5, находящегося в котельной 14. К горелкам подводится так­же вторичный воздух дутьевым вентилятором 13 (обычно через воздухоподогреватель котла 10). Вода для питания котла подается в его барабан 7 питательным насосом 12 из бака питательной воды;/ имеющего деаэрационное устройство. Перед подачей воды в барабан она подогревается в водяном экономайзере 9 котла. Испарение воды происходит в трубной системе. Сухой насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель 8, а затем направляется к потребителю.

Топливно-воздушная смесь, подаваемая горелками в топоч­ную камеру (топку) парового котла, сгорает, образуя высоко­температурный (1500 °С) факел, излучающий тепло на трубы 6 расположенные на внутренней поверхности стен топки. Это –испарительные поверхности нагрева, называемые экранами. От­дав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой око­ло 1000 °С проходят через верхнюю часть заднего экрана, трубы которого здесь расположены с большими промежутками (эта часть носит название фестона), и омывают пароперегреватель. Затем продукты сгорания движутся через водяной экономайзер, воздухоподогреватель и покидают котел с температурой, несколь­ко превышающей 100 °С. Уходящие из котла газы очищаются от золы в золоулавливающем устройстве 15 и дымососом 16 выбра­сываются в атмосферу через дымовую трубу 17. Уловленная из дымовых газов пылевидная зола и выпавший в нижнюю часть топки шлак удаляются, как правило, в потоке воды по каналам, а затем образующаяся пульпа откачивается специальными багерными насосами из насосной 18 и удаляется по трубопроводам.

Барабанный котельный агрегат состоит: из топочной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под дав­лением рабочей среды (воды, пароводяной смеси, пара), возду­хоподогревателя, соединительных трубопроводов и воздуховодов. Поверхности нагрева, находящиеся под давлением, включают в себя: водяной экономайзер, испарительные

элементы, образован­ные в основном экранами топки и фестоном, и пароперегрева­тель. Все поверхности нагрева котла, в том числе и воздухоподо­греватель, как правило, трубчатые. Лишь некоторые мощные па­ровые котлы имеют воздухоподогреватели иной конструкции. Ис­парительные поверхности подключены к барабану и вместе с опускными трубами, соединяющими барабан с нижними коллек­торами экранов, образуют циркуляционный контур. В барабане про­исходит разделение пара и воды, кроме того, большой запас воды в нем повышает надежность работы котла.

Нижнюю трапециевидную часть топки котельного агрегата (см. рис. 3.1) называют холодной воронкой - в ней охлаждается выпадающий из факела частично спекшийся зольный остаток, ко торый в виде шлака проваливается в специальное приемное устройство.

Газомазутные котлы не имеют холодной воронки. Газоход, в котором расположены водяной экономайзер и воздухопо­догреватель, называют конвективным (конвективная шахта), в нем теплота передается воде и воздуху в основном конвекцией. Повер­хности нагрева, встроенные в этот газоход и называемые хвостовыми позволяют снизить температуру продуктов сгорания от 500.–7ОО°С после пароперегревателя почти до 100 °С, т.е. полнее использовать теплоту сжигаемого топлива.

Вся трубная система и барабан котла поддерживаются карка­сом, состоящим из колонн и поперечных балок. Топка и газоходы защищены от наружных теплопотерь обмуровкой - слоем огне­упорных и изоляционных материалов. С наружной стороны обму­ровки стенки котла имеют газоплотную обшивку стальным лис­том в целях предотвращения присосов в топку избыточного воз­духа и выбивания наружу запыленных горячих продуктов сгора­ния, содержащих токсичные компоненты.

3.2. Назначение и классификация котлоагрегатов

Котельным агрегатом называется энергетическое устройство производительностью D (т/ч) для получения пара с заданными давлением (р, Мпа) и температурой (t, °С). Часто это устрой­ство называют парогенератором, так как в нем происходит гене­рация пара, или просто паровым котлом. Если конечным про­дуктом является горячая вода заданных параметров (давления и температуры), используемая в промышленных технологических процессах и для отопления промышленных, общественных и хилых зданий, то устройство называют водогрейным котлом. Таким образом, все котлоагрегаты можно подразделить на два основных класса: паровые и водогрейные.

По характеру движения воды, пароводяной смеси и пара паро­вые котлы подразделяются (рис. 3.2):

на барабанные с естественной циркуляцией;

барабанные с многократной принудительной циркуляцией;

прямоточные.

В барабанных котлах с естественной циркуляцией (рис. 3.3) вслед­ствие разности плотностей пароводяной смеси в левых трубах 2 и жидкости в правых трубах 4 будет происходить движение парово­дяной смеси в левом ряду - вверх, а воды в правом ряду - вниз. Трубы правого ряда называются опускными, а левого - подъем­ными (экранными).

Отношение количества воды, проходящей через контур, к па- ропроизводительности контура D за тот же промежуток времени кратностью циркуляции К п . Для котлов с естественной циркуляцией К ц колеблется в пределах от 10 до 60.

Разность весов двух столбов жидкостей (воды в опускных и па­роводяной смеси в подъемных трубах) создает движущий напор циркуляции воды в трубах котла:

Δр = gh (Рв – р см), Н/м 2 ,

где h - высота контура, м; р в, р см - плотности (объемная масса) воды и пароводяной смеси, кг/м 3 .

Движущий напор циркуляции расходуется на преодоление со­противления движению по трубам воды и пароводяной смеси, а также на сообщение ускорения па­роводяной смеси в связи с ростом объема жидкости, происходящим при парообразовании в подъемных трубах.

В котлах с принудительной цирку­ ляцией движение воды и пароводяной смеси (см. рис. 3.2, б) осуществляет­ся принудительно с помощью цир­куляционного насоса ЦН, движущий напор которого рассчитан на преодо­ление сопротивления всей системы.

В прямоточных котлах (см. рис. 3.2, в) нет циркуляционного контура, и многократной циркуляции воды, от­сутствует барабан, вода прокачивает­ся питательным насосом через эко­номайзер, испарительные-поверхно­сти и пароперегреватель, включенные

последовательно. Следует отметить, что прямоточные котлы ис­пользуют воду более высокого качества. Вся вода, поступающая в испарительный тракт на выходе из него полностью превращается в пар, т.е. в этом случае кратность циркуляции К п = 1.

Паровой котельный агрегат (парогенератор) характеризуется паропроизводительностью (т/ч или кг/сек), давлением (кН/щ2 < МН/м 2), температурой производимого пара и температурой питательной воды. Эти параметры в России регламентируются стандартами (табл. 3.1).

Поскольку парогенератор предназначен для превращения теплоты, заключенной в топливе, в потенциальную энергию и он представляет собой разновидность преобразователя энергии, потомуего можно характеризовать также по мощности (кВт или МВт). По паропроизводительности различают котлы малой паропроизводительности (до 20…25 т/ч), средней паропроизводитель­ности (от 35…50 до 160…220 т/ч) и большой паропроизводитель­ности (от 220…250 т/ч и выше).

Таблица 3.1

По давлению производимого пара различают котлы: низкого давления (до 1,37 МН/м 2), среднего давления (2,35 и 3,92 МН/м 2) высокого давления (9,81 и 13,7 МН/м 2) и закритического давления (25,1 МН/м 2). Граница, отделяющая котлы низкого давления от котлов среднего давления, условна.

В котельных агрегатах производят либо насыщенный пар, либо пар, перегретый до различной температуры, величина которой зависит от его давления. В настоящее время в котлах высокого дав­ления температура пара не превышает 540…570»С. Температура питательной воды в зависимости от давления пара в котле колеб­лется от 50 до 260 «С.

Водогрейные котлы характеризуют по их теплопроизводительности (кВт или МВт, в системе МКГСС - Гкал/ч), температуре и давлению подогретой воды, а также по роду металла, из которого изготовлен котел.

По роду металла различают чугунные и стальные водогрейные котлы. Чугунные котлы предназначены для отопления отдельных зданий и выполняют на небольшие теплопроизводительности, не превышающие 1,2… 1,6 МВт, для подогрева воды с давлением не выше 300… 400 кН/м 2 до температуры 115 «С. Стальные котлы вы­полняют на большие теплопроизводительности от 4,75 до 210 МВт и устанавливают в крупных квартальных и районных котельных для теплоснабжения больших жилых массивов. Кроме того, водо­грейные котлы теплопроизводительностыо 35 МВт и выше уста­навливают также на ТЭЦ взамен пиковых подогревателей сетевой воды.

3.3. Основные виды котельных агрегатов

Энергетические котельные агрегаты. Котельные агрегаты производительностью от 50 до 220 т/ч на давление 3,92… 13,7 МН/м 2 выполняют только в виде барабанных, работающих с естественной цикуляцией воды. Агрегаты паропроизводительностью от 250 до 640 т/ч на давление 13,7 МН/м 2 выполняют и в виде барабанных, и прямоточных, а котельные агрегаты паропроизводительностью от 950 т/ч и выше на давление 25 МН/м 2 -. Только в виде прямоточных, так как при сверхкритическом давлении естествен­ную циркуляцию осуществить нельзя.

Типичный профиль котельного агрегата паропроизводительностью 50… 220 т/ч на давление пара 3,97… 13,7 МН/м 2 при темпера­туре перегрева 44О…57О°С (рис. 6.4) характеризуется компонов­кой его элементов в виде буквы «П», в результате чего образуются два хода дымовых газов. Первым ходом является экранированная топка, определившая название типа котельного агрегата. Экрани­рование топки настолько значительно, что в ней экранным по­верхностям передается полностью вся теплота, требующаяся для превращения в пар воды, поступившей в барабан котла. В резуль­тате исчезает необходимость в кипятильных конвективных поверх­ностях нагрева; конвективными поверхностями нагрева в котель­ных агрегатах этого типа остаются только пароперегреватель, во­дяной экономайзер и воздухоподогреватель.

Выйдя из топочной камеры, дымовые газы поступают в ко­роткий горизонтальный соединительный газоход, где размещен пароперегреватель, отделенный от топочной камеры только не­большим фестоном. После этого дымовые газы направляются во второй - нисходящий - газоход, в котором расположены в рас­сечку водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. Горелки могут быть как завихривающие с расположением на передней стене или на боковых стенах встречно, так и угловые (как показа­но на рисунке).

У котельных агрегатов паропроизводительностью 320…640 т/ч на давление пара 13,7 МН/м 2 , как правило, сохраняют П-образную компоновку, хотя в некоторых случаях появляется и Т-образ­ная компоновка. Выполнение пароперегревателя становится все более сложным. Шире начинают применяться полуоткрытые топ­ 6 а и регенеративные воздухоподогреватели.

Котельные агрегаты паропроизводительностью 950, 1600 и 2500 т/ч на давление пара 25 МН/м 2 предназначаются для работы в блоке с турбинами мощностью 300, 500 и 800 МВт. Компоновка котельных агрегатов указанной паропроизводительности П-образная с воздухоподогревателем, вынесенным за пределы основной части агрегата. Перегрев пара двойной: давление его после первичного пароперегревателя составляет 25 МН/м 2 и температура 565С, после вторичного – 4 МН/м.

Котлы-утилизаторы, О ни представляют особую группу котлов, предназначаемых для использования теплоты дымовых газов, от­ходящих от различных промышленных печей. Котлы-утилизаторы, как правило, вырабатывают пар. При вы­соких температурах газов (более 900 °С) эти котлы снабжаются радиационными (экранными) поверхностями нагрева и имеют та­кую же компоновку, как и обыч­ный паровой котел (рис. 3.7), но без холодной воронки (вместо нее - вход газов). Может отсут­ствовать и воздухоподогреватель, если нет необходимости в горя­чем воздухе. Такая радиационная камера утилизатора выполняет роль первого радиационного ох­ладителя газов.

Если отходящий из технологи­ческих установок газ не содержит горючих компонентов, то такой котел горелочных устройств не имеет. Эти котлы работают с ес­тественной или принудительной циркуляцией и имеют практичес­ 6 а все детали описанных ранеекотельных агрегатов. В них имеются экраны, барабаны, пароперегреватели, водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. При наличии в подводимых к котлу технологических газах горючих составляющих организуется их предварительное дожигание.

При температурах газов ниже 900 °С в котлах-утилизаторах обычно используются только конвективные поверхности нагрева. Эти агрегаты радиационной камеры не имеют, а целиком выполня­ются из змеевиков (см. рис. 3.4).

Особенно распространены котлы-утилизаторы в металлургической промышленности, где их устанавливают для использова­ния теплоты дымовых газов, отходящих от сталеплавильных мар­теновских печей, нагревательных колодцев, коксовых, медепла­вильных и других печей. Кроме того, котлы-утилизаторы исполь­зуют в химической промышленности, например, в печах произ­водства серной кислоты и синтетического каучука, в промыш­ 7 а 7 7 цов строительных материалов - в цементных и стеклова­ренных печах и др. В зависимости от количества топлива, сжигае­мого в печи, и температуры дымовых газов за печью, которая для различных печей может изменяться в пределах от 400…500 до 1000… 1200 °С, паропроизводительность котлов-утилизаторов мо­ 7 а 7 7 колебаться в довольно широких пределах - от 2… 3 до 30 …40 т/ч. В соответствии с характером потребления давление пара мо­ 7 а 7 7 составлять от 0,2 до 3,92 МН/м 2 и пар может быть перегрет до 420…470 °С. Произведенный пар используется обычно для техно­логических и отопительных нужд производства.

Пар давлением 3,92 МН/м 2 , перегретый до 450…470 «С, может быть использован для энергетических целей.

Котлы-утилизаторы выпускают с естественной и принудитель­ной циркуляцией воды. Котлы с естественной циркуляцией в ос­новном применяют в печах с температурой отходящих газов 800… 1000°С и выше, что связано с условиями обеспечения на­дежной циркуляции.

В настоящее время выпускается серия унифицированных кот­лов типа КУ, устанавливаемых за печами заводов черной метал­лургии. Все котлы этой серии, как и большинство других змееви-ковых утилизаторов, работают с многократной циркуляцией воды через испарительные поверхности (см. рис. 6.7).

Вода, подогретая в водяном экономайзере 5, подается в барабан 3, откуда забирается циркуляционным насосом 2 и прокачивается через испарительные змеевики 4. Затем пароводяная смесь возвращается в барабан, где пар отделяется от воды. Вода вновь направляется в циркуляционный насос, а отсепарированный пар - в пароперег­реватель 1, который установлен в зоне повышенной температуре газов.

Обычно испарительную поверхность разбивают на две или три параллельно включенные секции для уменьшения их гидравлического сопротивления (и напора циркуляционного насоса), причём одна из секции часто размещается первой по ходу газов, до пароперегревателя, для защиты его от слишком горячих входящих газов.

Паровые котлы производственных котельных. Промышленные котельные, снабжающие промпредприятия паром низкого давле­ния (до 1,4 Мпа) образуются паровыми котлами, изготовляемыми отечественной промышленностью, производительностью до 50 т/ч. Котлы выпускаются для сжигания твердого, жидкого и га­зообразного топлива.

На ряде промышленных предприятий при технологической не­обходимости применяют котлы среднего давления. На рис. 6.10 представлен общий вид однобарабанного вертикального однотрубного котла БГ-35 производительностью 35 т/ч, при избыточном давлении в барабане 4,3 Мпа (давление пара на выходе из паро­перегревателя 39 ат) и температуре перегрева 440 «С. Котел состо­ит из двух вертикальных газоходов - подъемного и опускного, соединенных в верхней части небольшим горизонтальным газохо­дом. Такая компоновка котла называется П-образной.

В котле сильно развитая экранная поверхность и сравнитель­но небольшой конвективный пучок. Экранные трубы D 60 х 3 мм выполнены из стали марки 20. Трубы заднего экрана в верхней части разводятся, образуя фестон. Нижние концы экранных труб развальцованы в коллекторах, а верхние - в бара­бан.

Коллекторы экранов имеют пружинные опоры, благодаря чему вся трубная система может беспрепятственно расширяться при нагревании.

Пароперегреватель 14 вертикального типа, выполненный из труб D 38x3 мм, расположен в горизонтальном газоходе и состоит из двух частей. В рассечку между первой и второй частями паропере­гревателя включен поверхностный пароохладитель 13 (регулятор температуры перегрева пара).

В опускном газоходе котла размещены хвостовые поверхности нагрева - змеевиковый водяной экономайзер 15 и трубчатый воздухоподогреватель 17.

Компоновка хвостовых поверхностей нагрева зависит от сорта топлива и способа его сжигания. На рис. 3.5 первым по ходу газов размещен водяной экономайзер, а за ним воздухоподогреватель. Такое расположение хвостовых поверхностей называется одноярусным. Оно применяется для высокосортных топлив. Змеевиковый экономайзер выполнен из стальных труб D 32x3 мм. Расположение труб змеевиков экономайзера шахматное.

Основным типом паровых котлов малой производительности, сейчас широко распространенных в различных отраслях промышленности, на транспорте, в коммунальном и сельском хозяйстве (пар используется для технологических и отопительно-вентиляционных нужд), а также на электростанциях малой мощности, являются вертикально-водотрубные котлы ДКВР (двухбарабанный вер­бальный котел, реконструированный). Характеристики котлов ДКВР приведены в табл. 6.2 Котлы ДКВР(Бийский котельный завод) первоначально были предназначены для сжигания твёрдого топлива, но затем приспособлены для сжигания жидкого и газообразного топлива («Уралкотломаш»).

Приведем характеристики котла ДКВР-20-13, используемого на свинокомплексе «Пермский».

	Наименование	Размер-ность	Величина или характеристика
	Температура насыщенного пара
	Температура питательной воды
	Способ сжигания		Камерный с использованием комбинированных газомазутных горелок
	Расход газа на котел
	Расход мазута на котел

В котле ДКВР-20 стены топки закрывают экранные трубы (рис.6.11). На наклонной части заднего экрана установлена ша­хтная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания. Из камеры догорания топочные газы поступают в расположенный между верхним и нижним барабанами конвективный пучок, разделенный перегородками на три горизонтальных газохода, в которых трубы омываются попе­речным потоком газов. На фронтовой стенке топочной камеры расположены три газомазутных горелки. Барабаны котлов на давление 13 кгс/см 2 имеют одинаковый внутренний диаметр (1000 мм) при толщине стенок 13 мм.

Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на заднем и переднем днищах имеются лазы. Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для непрерывной продувки; в паровом объеме – сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Боковые экранные коллекторы расположены под выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец – перепускной трубой с нижним барабаном.

Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.

Экранные трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 512.5 мм.

В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан развальцованы.

Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов – 80 130 мм.

Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 512.5 мм.

Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.

Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом от механической неполноты сгорания топлива, разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.

В начале конвективного пучка располагаются трубы пароперегревателя (пароперегреватель в котлах ДКВР может отсутствовать), а затем - трубы котельного пучка. В коллекторы поступает пароводя­ная смесь, отделившаяся от смеси вода по циркуляционным тру­ 9 а 9 опускается в нижние коллекторы, а пар с обильным количе­ством капелек воды по пароотводящим трубам поступает в два вы­носных вертикальных циклона. Отделившаяся в циклонах вода по водоотводящим трубам поступает в нижние коллекторы экранов. Пар из выносных циклонов по трубам направляется в сепарационное устройство внутри барабана, а оттуда в пароперегреватель котла или сразу к теплопотребителю (если пароперегреватель в котле отсутствует). Питательная вода поступает в котел через клапан. Монтируется котел на опорной раме.

КПД может изменяться в пределах от 75 до 91 % в зависимости от тем­пературы уходящих газов, поскольку котлы ДКВР могут быть смон­тированы либо с экономайзерами, либо без них. Экономайзеры нагревают питательную воду до 138-165 о С за счет охлаждения уходящих газов до 140-180 о С.

Современный котельный агрегат обслуживается рядом вспомогательных механизмов и устройств. К ним относятся: системы топливоподачи газа и топочного мазута, газорегуляторная станция, дымососы и дутьевые вентиляторы, химводоподготовка, питательные и водоподогревательные установки.

Вода из бака деаэратора поступает на питательные насосы марки ЦНСГ – 105/195 и далее подается в паровые котлы.

Питательная вода после подогрева в экономайзере, расположенном на выходе дымовых газов из конвективной части котла, поступает в питательную трубу, расположенную в водяном пространстве чистого отсека верхнего барабана.

Водяной экономайзер (стальной, моноблочный, не отключаемый по дымовым газам и по питательной воде) предназначен для подогрева питательной воды уходящими дымовыми газами.

Для сжигания газа на котлах установлены газомазутные горелки ГМГБ. Основными узлами горелок являются газовая часть состоящая из газового кольцевого коллектора (7) с отверстиями и подводящей трубы. Конструкция газовой части и сечение коллектора существенно влияют на формирование газовоздушной смеси. Спроектировано так, что коллектор одновременно является цилиндрическим участком фурмы (амбразуры). Газовыводные отверстия в коллекторе расположены в один ряд. Сечение и шаг газовых отверстий рассчитаны с учетом оптимального внедрения газовых струй в воздушный поток.

Лопаточный завихритель является одним из основных узлов в про­точной части воздухе направляющего устройства (сокращенно ВНУ), об­разующегося поворотными профилированными лопатками, стабилизатором пламени (диффузором) и фурмой (амбразурой).

Профильные поворотные лопатки позволяют максимально приблизить распиливающие органы к воздухонаправляющим лопаткам и, следова­тельно, продлить время пребывания частиц топлива в закрученном воз­душном потоке, уменьшить скорость подаваемого на горение воздуха (сопротивление ВНУ), сохраняя экономические показатели процесса го­рения.

При помощи рычага поворота (рис. 2, поз. 5) производится от­крывание и закрывание лопаток лопаточного завихрителя.

Стабилизатор пламени является узлом воздухонаправляющего уст­ройства и представляет собой конусный экран, расположенный у корня факела. На обращенной к топочному пространству стороне экрана при прохождении воздуха создается область низкого давления, благодаря чему предотвращается пульсация и отрыв факела при высоких ско­ростях воздуха и обеспечивается стабилизация процесса горения. В стабилизаторе имеется несколько тангенциальных щелей, через кото­рые поступает необходимое количество воздуха в начальную зону сме­сеобразования (корень факела).

Фурма является частью воздухонаправляющего устройства и пред­ставляет собой продолжение проточной части горелки. Она должна быть выполнена из огнеупорного материала. В ком­плект горелочного устройства фурма не входит.

Рис. 2 Горелка газомазутня ГМГБ с запально-защитным устройством

1-форсунка мазутная, 2-газовая часть, 3- лопаточный завихритель,

4- стабилизатор пламени, 5- рычаг поворота лопаток, 6- заглушка,

7- запально-защитное устройство, 8- газовый коллектор, 9- рама, 10- фланец.

Котлы ДКВР могут быть использованы в качестве водогрейных. Для этого над котлом устанавливается пароводяной подогреватель, который включается в схему циркуляции котла. При этом пар, нагревая сетевую воду, конденсируется, а конденсат самоте­ком из подогревателя поступает в нижний барабан котла.

Недостатки котлов ДКВР:

1)значительные присосы воздуха в газоход, поэтому перерасход топлива от 2% до 7%, и ниже КПД.

2)недостаточная степень заводской готовности, поэтому длительные сроки монтажа.

Бийский котельный завод и другие заводы выпускают в настоящее время вместо котлов ДКВР котлы типа ДЕ и КЕ (ДЕ производительностью от 1 до 25 т/ч; КЕ производительностью от 2,5 до 25 т/ч, давлением 1,4 Мпа (14 кгс/см 2)), а также и другие котлы (табл.3.3).

Таблица 3.3

Параметры и номинальная производительность паровых котлов низкого и среднего давления

по ГОСТ 3619-89

	Номинальные параметры
				температу-	Номинальная gfhjghjbpdjlbntkmyjcnm
Типоразмер			энтальпия пара.		паропроизводительность л.4-»
	ление пара.	Температура чара, °С			D ном, кг/c
Пр 0,16-9 + Пр 1-9*		174,5 (насыщенный)			0,044; 0,069, С
Е 0,25-9+ Е 10-9»		174,5 (насыщенный)			0,069; 0,111;0,193
					0,278; 0,444;0,694
					1,11. 1,81.2.71
Е 4-14 + Е 35-14		194 (насыщенный) или			1,14; 1,81; 2.78.4.44
		225 (перегретый)
Е 50-14+ Е 100-14					13,9; 20,8;27,8
Е 10-24 + Е 35-24		221 (насыщенный) или	2800 или 2887		2,78; 6,94; 9,72
		250 (перегретый)
Е 50-24+ Е 160-24					13,9; 27,8; 44,4
Е 10-40 + Е 75-40					2,78; 4,44; 6,94; 9,72

*Пр - прямоточный.

**Е - естественная циркуляция

Приведем информацию по котлу ДЕ-25-24-250 ГМ, пять экземпляров которых установлены в котельной ОАО «Сибур-Химпром»

Паровые котлы Е (ДЕ) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технологических нужд промышленных предприятий, а также систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Котлы двухбарабанные вертикально-водотрубные выполнены по конструктивной схеме «Д», характерной особенностью которой является боковое расположение топочной камеры относительно конвективной части котла.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран (газоплотная перегородка), правый и задний топочные экраны, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки.

Во всех типоразмерах котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм. Длина цилиндрической части барабанов увеличивается с повышением паропроизводительности котлов от 2250 мм для котлов 4 т/ч до 7500 мм для котлов 25 т/ч. Расстояние между осями барабанов 2750 мм.

Барабаны изготавливаются из стального листа по ГОСТ 19281-89 и ГОСТ 5520-79 из стали марок 16ГС и 09Г2С ГОСТ 19281-89 или с сочетанием этих марок сталей и имеют толщину стенки 13 и 22 мм для котлов с рабочим абсолютным давлением соответственно 1,4 и 2,4 Мпа (14 и 24 кгс/см 2).

Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах имеются лазы.

Конвективный пучок образован коридорно-расположенными по всей длине цилиндрической части барабанов вертикальными трубами 51х2,5 мм, присоединяемыми к верхнему и нижнему барабанам.

Ширина конвективного пучка составляет 1000 мм для котлов паропроизводительностью 10; 25 т/ч и 890 мм – для остальных котлов.

Продольный шаг труб конвективного пучка 90 мм, поперечный – 110 мм (кроме среднего, расположенного по оси барабанов шага, равного 120 мм). Трубы наружного ряда конвективного пучка устанавливаются с продольным шагом 55 мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

В конвективных пучках котлов 4; 6,5 и 10 т/ч устанавливаются продольные чугунные или ступенчатые стальные перегородки. Котлы.16 и 25 т/ч перегородок в пучке не имеют.

Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок.

Трубы газоплотной перегородки, правого бокового экрана, образующего также пол и потолок топочной камеры, и трубы экранирования фронтовой стенки, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Поперечное сечение топочной камеры для всех котлов одинаково. Ее средняя высота составляет 2400мм, ширина -1790 мм. Глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов от 1930 мм для ДЕ-4 т/ч до 6960 мм для ДЕ-25 т/ч.

Трубы правого топочного экрана 51х2.5 мм устанавливаются с продольным шагом 55 мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

Экранирование фронтовой стенки выполняется из труб Ø51х2,5 мм.

Газоплотная перегородка изготовлена из труб Ø51х2,5 мм или Ø51х4 мм, установленных с шагом 55 мм. На вводе в барабаны трубы также разводятся в два ряда отверстий. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими проставками. Участки разводки труб на входе в барабаны уплотняются приваренными к трубам металлическими пластинами и шамотобетоном.

Основная часть труб конвективного пучка и правого топочного экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к барабанам вальцовкой. Для увеличения прочности вальцовочных соединений в стенках отверстий барабана, просверленных под вальцуемые трубы, накатано по одному кольцевому углублению. При вальцовке металл трубы заполняет углубление, создавая лабиринтное уплотнение.

Трубы газоплотной перегородки присоединяются к барабанам электросваркой или вальцовкой часть труб газоплотной перегородки, правого топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка, которые устанавливаются в отверстиях, расположённых в сварных швах или около шовной зоне, крепятся к барабану электросваркой или вальцуются.

Исполнение заднего экрана топки, возможно, в двух вариантах:

1. Трубы заднего экрана топки Ø51х2,5 мм, установленные с шагом 75 мм, привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана Ø159х6 мм, которые в свою очередь, привариваются к верхнему и нижнему барабанам. Концы коллекторов заднего экрана со стороны, противоположной барабанам, соединяются необогреваемой рециркуляционной трубой Ø76х3,5 мм; для защиты рециркуляционных труб и коллекторов от теплового излучения в конце топочной камеры устанавливаются две трубы Ø51х2,5 мм, присоединяемые к барабанам вальцовкой;

2. С-образные трубы Ø51х2,5 мм, образующие задний экран топки, устанавливаются с шагом 55 мм и присоединяются к барабанам вальцовкой.

На котлах 16 и 25 т/ч на давление 1,4 и 2,4 Мпа с перегревом пара 225°С и 250 °С пароперегреватели вертикальные, дренируемые, из двух рядов труб Ø51х2,5 мм. Трубы наружного ряда при вводе в коллекторы Ø159х6 мм обсажены до 38 мм. Пароперегреватель двухступенчатый располагается в начале конвективного пучка (напротив выходного окна из топки). Наружный ряд пароперегревателя, выполненный из обсаженных труб, служит одновременно частью ограждающей стенки блока котла. Насыщенный пар из верхнего барабана направляется перепускными трубами 108х4,5 мм в верхний коллектор первой ступени перегрева, расположенной второй по ходу газов. Пройдя трубы первой ступени перегрева, нижний коллектор Ø159х6 мм и трубы второй ступени перегрева, пар подается на выход через верхний коллектор Ø159х6 мм.

Котлы паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч выполнены с одноступенчатой схемой испарения. В котлах 16; 25 т/ч – двухступенчатая схема испарения. Во вторую ступень испарения, при помощи поперечных перегородок в барабанах, включена задняя часть левого и правого экранов топки, задний экран и часть конвективного пучка, расположенная в зоне с более высокой температурой газов.Питание второй ступени испарения осуществляется из первой ступени по перепускной трубе Ø108 мм, проходящей через поперечную разделительную перегородку верхнего барабана. Контур второй ступени испарения имеет необогреваемые опускные трубы Ø159х4,5 мм.Опускным звеном циркуляционных контуров котлов 4; 6,5 и 10 т/ч, и первой ступени испарения котлов 16 и 25 т/ч являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.

В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и отбойные щиты, в паровом объеме – сепарационные устройства.В нижнем барабане размещается устройство для парового прогрева воды при растопке, перфорированный трубопровод продувки и патрубки для спуска воды.

В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане отбойные щиты и направляющие козырьки, обеспечивающие подачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор.

При сборке паросепарационных устройств следует обратить особое внимание на создание плотности в местах соединения отбойных щитов между собой и в местах крепления их к полухомутам, а также в местах присоединения направляющих козырьков – полосе со шпилькам и установить новые паронитовые прокладки, смазанные графитом.

При необходимости корректировки водно-химического режима котлов ввод фосфатов следует предусмотреть в питательную линию между экономайзером и котлом. На котлах паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана (в случае, когда задний экран имеет коллектора). На котлах паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч у которых задний экран топки выполнен из С-образных труб Ø51мм, периодическая продувка котлов совмещена с непрерывной, осуществляемой из фронтового днища нижнего барабана, врезку трубопровода рекомендуется выполнить в промежутке запорным и регулирующим органом на линии непрерывной продувки.

Котлы паропроизводительностью 16 и 25 т/ч имеют непрерывную продувку из второй ступени испарения (соленый отсек) верхнего барабана и периодическую продувку из чистого и соленого отсеков нижнего барабана, а также нижнего коллектора заднего экрана (в случае, когда задний экран имеет коллектора).

Выход дымовых газов из котлов паропроизводительностью 4; 6,5 и 10т/ч осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла. На котлах паропроизводительностью 16 и 25 тонн выход дымовых газов – через окно в левой боковой стенке котла в конце (по ходу газов) конвективного пучка.

Для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений могут применяться аппараты паромеханической обдувки или устройства газоимпульсной очистки (ГИО).Аппарат обдувки имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Наружная часть аппарата крепится к обшивке левой конвективной стенки котла. Вращение обдувочной трубы производиться вручную с помощью маховика и цепи.

Для обдувки используется насыщенный или перегретый пар работающих котлов при давлении не менее 0,7 Мпа.Устройство ГИО состоит из смесителя газа и воздуха, импульсной камеры, блока зажигания и управления (БЗУ).

Работа ГИО осуществляется следующим образом: в смеситель установки подается газ (природный, пропан, водород, ацетилен) из цехового газопровода или от баллонов, туда же вводится воздух (компрессорный, от нагнетателя или вентилятора) в соотношении близком к стехиометрическому.

Смесь по смесепроводу подается в импульсную камеру. После заполнения камеры смесью от БЗУ подается импульс высокого напряжения (5-10 киловольт) на источник воспламенения (автомобильную свечу). Пламя, проходя по смесепроводу, который выполняет и функцию пламяпровода, саморазгоняется до перехода в область детонационного горения и вызывает взрыв газовоздушной смеси в импульсной камере (около 1 мс); на выходе из камеры генерируется ударная волна большой мощности со значительным перепадом давления на фронте. Поступая в газоход котла через выхлопное сопло, ударная волна разрушает и сбивает отложения с поверхностей нагрева.

Количество взрывных импульсов и их периодичность задаются БЗУ. Для удаления сажевых отложений из конвективного пучка на левой стенке котла устанавливаются лючки.

У всех котлов имеются три лючка «гляделки» ― два на правой боковой и один на задней стенках топочной камеры.

Лазом в топку могут служить отверстие взрывного клапана или фурма горелки. Плотное экранирование боковых стенок (относительный шаг труб S=1,08), потолка и пола топочной камеры позволяет применить на котлах легкую изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона толщиной 15-20 мм, нанесенного по сетке. В качестве изоляции применяются асбестовермикулитовые плиты или равноценные им по теплофизическим свойствам.

Обмуровка фронтовой стенки выполняется из огнеупорного шамотного кирпича класса А или Б, диатомового кирпича, изоляционных плит; обмуровка задней стенки – из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционных плит.

Для уменьшения присосов воздуха изоляция снаружи покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приваривается к каркасу.В качестве изоляции на этих котлах применяется муллитокремнеземистый войлок МКРВ-200 ГОСТ 23619-79 и минеральная вата повышенной температуростойкости ТУ36.16.22-31-89, укладываемые между плотными ограждающими поверхностями нагрева и обшивкой котла.

Для уплотнения межтрубных зазоров при входе в барабаны, в взрывных клапанах, фланцах горелки, крышках лаза и других узлах используется асбестовый картон КАОН-1-5 ГОСТ 2850-80 и асбестовый шнур ШАОН 22 ГОСТ 1779-83.

Листы обшивки поставляемых в изоляции блоков котлов, имеют толщину 3 мм, 2 мм – для котлов, поставляемых без изоляции, и привариваются по всему контуру примыкания к элементам каркаса.

Опорная рама воспринимает нагрузку от элементов котла, работающих под давлением, котловой воды, а также обвязочного каркаса, изоляции и обшивки.

Нагрузка от элементов котла, работающих под давлением, и котловой воды передается на опорную раму через нижний барабан.

Для установки нижнего барабана в конструкции опорной рамы предусмотрены фронтовая и задняя поперечные балки с опорными подушками, а также опоры – две справа от барабана (со стороны топки) на поперечных балках и две слева от барабана на продольной балке.

Нижний барабан на фронте котла закрепляется неподвижно посредством приварки барабана к поперечной балке опорной рамы через кольцо и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта котла крепятся к нижнему барабану также неподвижно. Тепловое расширение нижнего барабана предусмотрено в сторону заднего днища, для чего задние опоры выполнены подвижными. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для контроля за тепловым расширением барабана (котла). Установка реперов для контроля за тепловым расширением котлов в вертикальном и поперечном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает тепловое перемещение в этих направлениях.

Для сжигания топочного мазута и природного газа на котлах устанавливаются газомазутные горелки ГМП и ГМ.

Основными узлами горелок являются газовая часть, лопаточный аппарат для завихрения воздуха, форсуночный узел с основной и резервной паромеханическими форсунками и захлопками, служащими для закрывания отверстий снятой форсунки.На фронте горелки предусмотрена установка «гляделки» и запально-защитного устройства.

Камера сгорания двухступенчатого сжигания топлива, устанавливаемая на котлах 25 т/ч, включает в себя наружный корпус, внутреннюю и наружную обечайки, и тангенциальный завихритель воздуха.

Топливо в полном количестве подается в горелку ГМП-16, установленную с фронта камеры сгорания двухступенчатого сжигания топлива. Туда же, через кольцевую щель, образованную наружным корпусом и внутренней обейчаткой камеры сгорания, подается первичный воздух (70% от общего количества воздуха, необходимого для полного сгорания топлива); вторичный воздух (30% от общего количества) поступает через кольцевую щель и тангенциальный завихритель камеры. Направления вращения первичного и вторичного воздуха совпадают.

Камера сгорания двухступенчатого сжигания топлива защищена от излучения факела огнеупорной кладкой из шамота класса «А».

Амбразура горелки ГМН-16 конического типа с углом раскрытия 35° на сторону, у горелок ГМ-10, ГМ-7, ГМ-4,5 и ГМ-2,5 – конического типа с углом раскрытия 25° на сторону.Горелки ГМ-7, ГМ-4,5 и ГМ-2,5 по воздуху – вихревые, горелка ГМ-10 – прямоточно-вихревая.

Паровой котел ДЕ-25-24-250ГМ по конструктивно-технологическим признакам разбит на восемь блоков. В каждом блоке протекают присущие ему физические и химические процессы.

В топке происходит горение топлива (газа) и передача теплоты, как радиацией, так и конвекцией. При этом процесс горения топлива протекает на порядок быстрее, чем процесс передачи тепла от дымовых газов теплоносителю (воде). В радиационном теплообменнике происходит нагрев теплоносителя, частичное парообразование и подъём парожидкостной смеси в барабан испаритель за счет теплоты передаваемой излучением.

В конвективном подъёмном теплообменнике, расположенном по ходу дымовых газов, за счет их тепла происходит нагрев, частичное парообразование и подъём смеси в барабан-испаритель.

В двухступенчатом пароперегревателе происходит перегрев насыщенного пара и возрастание давления пара за счет тепла дымовых газов. В конвективном опускном теплообменнике, который стоит за пароперегревателем, происходит нагрев воды до температуры испарения и её перемещение путём естественной конвекции из верхнего барабана в нижний.

В чугунно-блочном экономайзере происходит предварительный нагрев воды дымовыми газами до температуры, близкой к температуре кипения.

Аналогично дымовым газам можно рассмотреть структурную схему котла по ходу воды.

Вода поступает в экономайзер, где происходит её предварительный нагрев. В барабане испарителе происходит разделение образовавшегося пара и воды. Пар проходит в пароперегреватель и при достижении рабочего давления поступает в магистраль, в противном случае сбрасывается на продувочную свечу.

Оставшаяся в барабане, недогретая до температуры кипения вода, поступает через конвективный опускной теплообменник в нижний барабан-ёмкость, где происходит её перемешивание. Далее вода, разделившись на два потока, через радиационный и конвективный подъемный теплообменники поступает в барабан-испаритель.

Для работы парового котла важнейшим параметром является уровень воды в барабане котла. При значительном снижении уровня из-за захвата пара в опускную систему нарушается работа циркуляционного контура. При недопустимом повышении уровня происходит заброс воды в пароперегреватель, в результате чего резко снижается температура пара и увеличивается содержание примесей в ней. Положение уровня воды регулируется изменением расхода питательной воды. Современные средства автоматического регулирования позволяют с требуемой точностью и быстродействием поддерживать уровень воды в барабане котла постоянным.

Для превращения химической энергии топлива в тепловую служит комплекс устройств, называемых Котельной установкой.

При сжигании топлива, представляющего собой углеродистые и углеводородистые соединения преимущественно растительного происхож­дения, элементы, входящие в состав топлива, соединяются с кислородом воздуха, выделяют теплоту и нагревают продукты сгорания. От продук­тов сгорания тепловая энергия передается рабочему телу, которым обыч­но служит вода, сжатая до давления выше атмосферного.

Таким образом, в котельной установке необходимо подать некото­рое количество топлива и окислителя (воздуха); обеспечить сжигание топлива и отдачу теплоты от продуктов сгорания топлива рабочему телу и удаление продуктов сгорания топлива; подать рабочее тело - воду, сжатую до необходимого давления, нагреть эту воду до требуемой тем­пературы или превратить ее в пар, отделить влагу из пара, а иногда и перегреть пар, обеспечив надежную работу всех элементов установки.

Устройство, имеющее топку для сжигания топлива, обогреваемое продуктами горения топлива, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного и исполь. зуемого вне самого устройст­ва, называют Паровым котлом.

Такое же устройство, служащее для (получения горячей воды при давлении, большем атмосферного, называют Водогрейным котлом. Теплообменные устройства, служащие для:

Подогрева воды продуктами сгорания топлива или другими газами перед поступлением воды в котел, называют Водяным экономай­зером;

Нагрева пара, выходящего из котлоагрегата, до температуры, пре­вышающей температуру насыщения при давлении в котле, называют Пароперегревателем;

Подогрева »воздуха, подаваемого в топку котла, продуктами сгора­ния топлива, уходящими из котла (или из водяного экономайзера), на­зывают Воздухоподогревателем.

Комплекс всех этих теплообменных устройств называют Котель­ным агрегатом (парогенератором).

Для осуществления перечисленных процессов котельная установка включает:

Собственно Коте л или котельный агрегат; Устройства для подачи и подготовки топлива к сжиганию - Топли - воподачу и топливоприготовление;

Установку для нагнетания необходимого для горения воздуха - Дутьевой вентилятор;

Оборудование для удаления очаговых остатков топлива - ш л а к о - и Золоудаление;*

Установку для отсоса продуктов сгорания топлива из установки - Дымосос, перед которым иногда устанавливают приспособления, от­деляющие золу из дымовых газов;

Сооружения для отвода дымовых газов -дымовую трубу; Устройства для подготовки воды путем освобождения ее от вредных примесей - Оборудование для химической очистки и деаэрации;

Насосы для увеличения давления воды до большего, чем давление в котле, и подачи ее в котлоагрегат - Питательные насосы.

Все эти устройства размещаются в специальном здании, называе­мом Котельной, включающем в себя помещения для различных вспо­могательных производственных служб, мастерских и бытовых по­мещений.

Котельная обычно представляет собой промышленное здание, в ко­тором имеются-*

Устройства для хранения некоторого запаса топлива, механизмы для его подготовки к сжиганию и подачи в топку;

Оборудование для очистки, хранения, подогрева и перекачки воды для питания котлоагрегата - теплообменников, водоочистки, деаэрато­ров, баков, питательных, сетевых и других насосов - при установке па­ровых и водогрейных котлоагрегатов;

Различные вспомогательные машины и устройства, предназначенные для обеспечения длительной и надежной работы котельных агрегатов и в том числе приборов, позволяющих контролировать ход процессов в котлоагрегате и вспомогательном оборудовании.

Кроме указанного, вне здания котельной обычно располагаются: устройства для разгрузки и перемещения твердого топлива по скла­ду, а также его сортировки, дробления и подачи в емкости котельной;

Устройства для приемки, разгрузки и подачи жидкого топлива по емкостям, аппаратам для подогрева, фильтрации и транспорта в ко­тельную;

Рис. В-1. Схема устройства производственной котельной, работающей на твердом топливе,

/ - подогреватель сырой воды; 2 и 3-г фильтры химической очистки воды; 4 - деаэратор; 5 - бак для конденсата; 6 - насос для перекачки конденсата; 7 - конвейер для подачи топлива; в -бункер для топлива; 9 - насос питательной воды; /0 -питатель топлива; // - цепная механическая колосниковая решетка; 12 - экраны в топочной камере; 13 ~ обмуровка; 14 - барабан котлоаГрегата; 15 - коллектор перегретого пара; 16 - главный запорный вентиль; 17 -*■ регу­лятор температуры перегретого пара; 18 - пароперегреватель; 19 - водяной экономайзер; 20 - воздухоподогреватель; 21 <- бункер для шлака; 22 - дутьевой вентилятор; 23 ~ батарейный золоуловитель; 24 - дымосос; 25 - дымовая труба; 26 - затворы на течках провала и золы; 27 - каналы для удаления шлака и золы водой; 28 щ главный паропровод и коллектор; 29 - редукционно-охладительная установка; 30 - арматура; Л г-? газоходы от котлоагрегате к дымовой

Трубопроводы, подводящие газ к котельной, и газорегулировочные пункты (ГРП) для приема, очистки и снижения давления газа перед котлами;

Сооружения для удаления шлака и золы из котельной и с ее терри­тории;

Склады для хранения материалов (в том числе горючих и смазоч­ных) и запасных частей, необходимых при эксплуатации и ремонтах оборудования котельной установки;

Устройства для приемки и преобразования электрической энергии, потребляемой котельной установкой. Иногда на территории устанавли­вают баки-аккумуляторы с горячей водой.

На территории котельной регламентировано устройство проездов и площадок разного назначения, зеленой зоны для защиты окружающего пространства от шума и загрязнений.

На рис. В-1 изображена схема устройства производственной котель­ной, работающей на твердом топливе и снабжающей паром производст­венное предприятие’ Рассматривая процессы с рабочим телом-водой, поступающей из какого-то источника водоснабжения, например водо­провода, можно видеть, что до того, как вода поступит в котлоагрегат, она будет подогрета в теплообменнике освобождена от части загряз­няющих ее примесей и солей в аппаратах химической очистки и в деа­эраторе из нее будут удалены растворенные газы. После такой подго­товки вода питательным насосом направляется в котельный агрегат.

Котельный агрегат состоит из поверхностей нагрева, испаряющих воду 12 и перегревающих пар - пароперегревателя 18, нагревающих во­ду- водяного экономайзера 19, подогревающих воздух - воздухоподо­гревателя 20. Котлоагрегат имеет обмуровку 13, топочное устройство 11, Газоходы 31, запорную и регулирующую арматуру 30 и др.

Котлоагрегат состоит из элементов, представляющих собой цилинд­ры (трубы и сосуды) разного Диаметра, соединяемые между собой с по­мощью сварки или вальцовки..

Основными деталями котлоагрегата являются барабан 14, коллек­торы 15 и трубы.

Для возможности осмотра и очистки барабанов и коллекторов вы­полняют отверстия, называемые Лазами или люками.

Внутренний объем парового котла, занятый водой, называют во­ Дяным пространством, занятый паром - Паровым прост­ранством; поверхность, отделяющая паровое пространство от водя­ного,- Зеркалом испарения. В паровом пространстве устанав­ливают устройства для сепарации влаги и пара, а иногда ставят допол­нительный барабан, называемый Сухопарником.

При работе парового котла уровень воды в барабане колеблется между низшим и высшим положением.

Низший допускаемый уровень воды в барабанах паро­вых котлов устанавливается (определяется) для исключения возмож­ности перегрева металла стенок элементов котлоагрегата и обеспечения надежного поступления воды в опускные трубы контуров циркуляции. Обычно низший уровень располагается выше на 100 мм над верхней точкой соприкосновения горячих дымовых газов с неизолированной стенкой элемента котла.

Положение в ы с ш е г о Допускаемого уровня воды в ба­рабанах паровых котлов определяется из условий предупреждения по­падания воды в паропровод или пароперегреватель.

Объем воды, содержащейся в барабане между высшим и »низшим уровнем, определяет «запас питания», т. е. время, позволяющее котлу работать без поступления в него воды.

Производительность котлоагрегата определяют по количеству теп­лоты или массовому количеству пара, получаемого из агрегата. Иногда размеры или производительность котлоагрегата характеризуются вели­чиной поверхностей нагрева. Бели теплота передается рабочему Телу от Продуктов сгорания топлива излучением, поверхности нагрева называют радиационными - при передаче тепла излучением (18) и конвективны­ Ми-при передаче теплоты соприкосновением (19, 20). Радиационные поверхности при размещении в топочной камере называются экранами 12, и они защищают стены от прямого воздействия излучающей среды.

Топочное устройство 11 служит для сжигания топлива. В топочном устройстве может быть осуществлено Слоевое сжигание топлива, когда твердое топливо подается для сжигания на колосниковую решет­ку того или иного типа, или Камерное сжигание, когда топливо сжигается в факеле при подаче его через горелки или форсунки.

Для. подачи твердого топлива на цепную колосниковую решетку, механически перемещающуюся вдоль топочной камеры, служит Пита­тель топлива10. К питателю топливо поступает из бункера 5. Для загрузки бункера используется Конвейер 7, представляющий собой чаще всего ленточный транспортер.

На пути От склада до бункеров котельной из топлива извлекаются металлические предметы, куски древесины, а само топливо дробится.

Воздух, необходимый для горения топлива при слоевом сжигании, подается Вентилятором22 под колосниковую решетку. В ряде слу­чаев предварительно подогревают его в воздухоподогревателе 20. Иног­да часть воздуха подается непосредственно в топочную камеру в виде «острого» дутья.

Для удаления шлака и провалившихся через решетки частиц твер­дого топлива в нижней части слоевых топок выполняют специальные ем­кости- Бункера, затворы и течки26, располагаемые под и в конце колосниковой решетки.

В камерных топках для твердого пылевидного топлива в их нижней части для сбора шлака из стен, покрытых экранами, выполняют так на­зываемые «холодные» (шлаковые) Воронки, под которыми раз­мещаются бункера для шлака.

Пар, полученный в испарительных поверхностях нагрева, после осушки и освобождения от части солей направляется в Пароперегре­ватель18. В нем происходят испарение вынесенной из барабана воды и нагрев пара до заданной температуры.

Пароперегреватель состоит из стальных труб, выполняемых в виде змеевиков и объединяемых коллекторами 15, которые обычно размеща­ются вне газоходов.’ Иногда часть змеевиков помещают в топочной ка­мере. В первом случае перегреватель называется конвективным 18, во втором - радиационным. Так как перегреватель стремятся расположить в области сравнительно высоких температур, необходимо обеспечивать его надежную работу при всех режимах работы правильным выбором скорости движения пара, распределением его по змеевикам, подбором и изготовлением труб из металла, обладающего надлежащими свойст­вами. Из соображений надежности работы трубы пароперегревателя часто делают из специальных легированных сталей. С целью исключе­ния возможности повышения температуры перегретого пара устанавли­вают специальные регуляторы 17.

Вводимом экономайзере19 нагревается питательная вода, а иногда вода тепловых сетей. Водяные экономайзеры котлоагрегатов среднего и высокого давления изготовляют из стальных труб, для низ­кого давления - из чугунных или стальных труб.

При частичном испарении воды в трубах экономайзер называют ки­ Пящим. Чугунные водяные экономайзеры выполняют только некипя­щими. Вода подогревается лишь до температуры, на 20-40°С меньшей температуры насыщенного пара в барабане 14 котла.

В водяйой экономайзер вода подается питательным насосом 9, за счет напора которого и осуществляется ее принудительное движение в трубах экономайзера.

Воздухоподогреватель20 в небольших котлоагрегатах рас­полагают обычно после водяного экономайзера. В воздухоподогревателе подогревается воздух, идущий в топочную камеру, под решетку и в сис­тему для подсушки и размола топлива. В случае сжигания топлив с вы­соким содержанием влаги или твердого топлива в камерной топке по­догрев воздуха является обязательным. При сжигании твердого топли­ва в слое или жидких и газообразных топлив в камере в большинстве случаев для котельных агрегатов малой производительности можно ограничиться установкой только водяного экономайзера.

Воздух в воздухоподогреватель нагнетается дутьевым вентилято­ром 22 через входные короб а-воздуховоды и отводится к топочной ка­мере (или в систему приготовления топлива) коробами горячего воз­духа.

При сжигании в камере газообразного топлива весь воздух вводит­ся через горелку, в которой газ и воздух перемешиваются: при сжига­нии жидкого топлива также весь воздух вводится через горелку, но топ­ливо с помощью форсунок сначала превращается в мелкие капли, кото­рые затем перемешиваются с воздухом.

Если в камерной топке сжигается твердое топливо, то последнее предварительно измельчается в пылеприготовительных установках до размера частиц в несколько микрометров. В этом случае одна часть воз­духа вводится через горелку в смеси с топливом (первичный воздух) и другая-через специальные устройства в той же горелке или рядом с ней (вторичный воздух). Иногда часть вторичного воздуха отделяется и вводится через специальные устройства в нижней части или на задней стене топочной камеры.

При сжигании твердого топлива, кроме дымовых газов, образуются шлак и зола, которые необходимо удалить из котлоагрегата и с терри­тории котельной. Из бункеров шлак через течку попадает в устройства для удаления 27, пройдя в некоторых случаях специальную дробилку.

Системы шлакоудаления могут быть механическими, пнев­матическими и гидравлическими; при небольших количествах шлака до 0,06 кг/с (до 200 кг/ч) применяют удаление шлака при помощи ва­гонеток с простой механизацией.

Вместе со шлаком удаляется зола, уловленная из дымовых газов с помощью Золоулавливающих установок23, размещаемых перед Дымососами24. Золоулавливающие установки и бункера шлака отделяются от устройств для аолошлакоудаления специальными затворами 26.

Охлажденные и очищенные от золы дымовые газы удаляются через Дымовые трубы25, высота которых определяется таким образом, чтобы предупредить недопустимое загрязнение воздушного бассейна в районе котельной.

Дымовые трубы выполняются стальными, кирпичными или железо­бетонными (с защитной обмуровкой внутри).

При работе котлоагрегатов с давлением в топочной камере выше давления атмосферного воздуха или при небольшой производительности котельной, когда оказывается достаточной тяга, развиваемая дымовой трубой, дымососы не устанавливаются. В очень мелких котельных уста­новках иногда можно обойтись и без дутьевых вентиляторов.

Дымовые газы, пройдя газоходы котлоагрегата, направляются в зо­лоуловители 23, затем в борова 31, дымососы 24 и дымовую трубу 25.

Дымовые газы с высокой температурой, полученные при сгорании топлива в топочной камере, имеют давление, отличающиееся от атмос­ферного.

Для изоляции дымовых газов от внешней среды применяют Обму­ровку13, которая выполняется из кирпича или огнеупорного материа­ла, из металлических щитов с ошеупорами. Обмуровка может опирать­ся непосредственно на фундамент, на металлические конструкции - кар­кас или крепиться на трубах экранов топочной камеры и газоходов.

Обмуровку в разных частях котлоагрегата выполняют различной, так как, например, в топочной камере обмуровка должна быть особо высокоогаеупорной, стойкой против химического воздействия шлаков, малотеплопроводной, дешевой, простой по конструкции, достаточно плотной. Обычно обмуровку изготовляют из недефицитных материалов.

Каркас служит для крепления и поддержания всех элементов ко­тельного агрегата - барабанов, поверхностей нагрева, трубопроводов, обмуровки, лестниц и площадок и представляет собой металлические конструкции обычно рамного типа, соединенные с помощью сварки или болтами. Каркас закрепляют на фундаменте, а иногда выполняют сов­мещенным с каркасом здания, в котором устанавливается котельный агрегат.

Г ар ни Турой называются устройства, позволяющие обслуживать топочную камеру, колосниковые решетки и газоходы «отельного агре­гата- лазы, гляделки и люки с крышками и дверками для осмотра и другие устройства для очистки деталей топки и поверхностей нагрева в газохода«, шиберы и заслонки для регулирования тяги и дутья и люч­ки для обдувки.

Арматура30 котельного агрегата состоит из устройств, обеспе­чивающих безопасное его обслуживание,-предохранительных клапа­нов, манометров, ведоуказательных приборов, водопробных клапанов, регулирующих и запорных устройств для подачи, продувки и спуска воды, для отключения агрегата от трубопроводов топлива, воды и па­ра. Количество арматуры и ее обязательные типы регламентированы Правилами Госгортехнадзора СССР [Л. 1].

. К Вспомогательным устройствам .котельной установки принято относить оборудование на ее территории для разгрузки, хране­ния и подачи топлива. Снабжение котельной топливом может осуществ­ляться различными путями - по железной дороге, автотранспортом и по трубопроводам. При сжигании твердого и жидкого топлива топливное хозяйство "состоит из устройств и сооружений для разгрузки, приема, окладирования и подачи топлива в бункера котельной или трубопрово­ды котельной. *

При использовании жидкого топлива, подаваемого в железно­дорожных или автомобильных цистернах, на территории котельной вы­полняются устройства для разгрузки топлива - его слива и хранения. Жидкое топливо из хранилищ перекачивается насосами, подогре­вается для снижения (вязкости и фильтруется для освобождения 01 Частиц, могущих нарушить работу форсунок, подготавливающих топ­ливо к сжиганию.

Газообразное топливо, подведенное к. котельной по газопроводу, поступает в газорегулировочный пункт-ГРП или газорегулировочное устройство - ГРУ, где его давление снижается до требуемой величины. Далее топливо поступает - в газопровод 35 котельной к агрегатам с ка­мерной тапкой (рис. В-2) и к горелкам 36.

Устройства для снижения давления газа перед котельной, магист­рали для его отвода и разводка трубопроводов в «отельной должны быть выполнены. в соответствии с указаниями «Правил безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора СССР [Л. 1].

Вода, предназначенная для подачи в паровые котлы или в тепло­вые сети и водогрейные. котлы, должна удовлетворять ряду техниче­ских, санитарных и экономических требований. В случае поступления воды в «отельную из городского (водопровода обработка сводится к ее умягчению и снижению щелочности в специальных фильтрах 2 и 3 (см. рис. В-1); при использовании воды из открытых водоемов воду необходимо очистить от взвешенных веществ.

До поступления в устройства для химической очистки вода должна быть нагрета в теплообменниках 1. Загрязненный конденсат, возвращаемый от технологических потребителей, также подвергается очистке.

Подготовленные тем или иным способом вода и конденсат направ­ляются в устройства для удаления из них растворенных газов - деа­эраторы 4. После деаэраторов с помощью питательных насосов 9 вода

Направляется в «отельный агрегат или подпиточвыми насосами в теп­ловые сети.

|В небольших котельных Иногда для подачи «питательной воды В Паровой котел Используются Поршневые паровые насосы или инжек­торы. В Котельных С Крупными паровыми котлами, как правило, используются Центробежные Насосы с электрическим приводом и с при­водом от паровой Турбины. Для подпитки водой тепловых сетей, когда в качестве источника теплоснабжения установлены стальные водогрей­ные котлы, /применяются Центробежные насосы обычно с электрическим приводом. Чугунные Водогрейные котлы разрешается при определен­ных условиях подпитывать водой прямо из водопровода.

Размещение оборудования Котельной установки на открытой пло­щадке Или В Здании принято Называть Компоновкой. Если все обо­рудование Расположено внутри Здания, как это показано на рис. В-2, Компоновку Называют закрытой; При размещении части оборудова­ния вне Здания компоновка будет открытой.

Из общего, Описания «отельной установки и ее вспомогательных устройств следует, Что она Представляет собой промышленное предприя­тие с хозяйственным расчетом, для которого принято вести отдельный учет и определять себестоимость вырабатываемой тепловой энергии.

Все котельные установки с давлением выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) и температурой выше 11б°С подлежат регистрации в государственной организации, контролирующей правильность конструкции котлоагрега - та, соответствие установленным правилам и законам оборудования и здания котельной И Соблюдение обслуживающим персоналом Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов Госгортехнадзора СССР, обязательных для всех министерств и ве­домств [Л. 1]. Размеры, материалы, из которых выполняют здания котельных, величины проходов между стенами и оборудованием, а так­же расстояния до ферм И Перекрытий определяются Правилами и нор­мами Госгортехнадзора И Госстроя СССР [Л. 2], которые обязательны для всех министерств И Ведомств.

Трубопроводы, с Помощью Которых транспортируют теплоноси­тель к потребителям, Возвращают Конденсат или воду с меньшей тем­пературой, Называют тепловыми сетями. Их устройство, конст­рукции, выбор, способы регулирования работы и другие вопросы изуча­ются в специальной дисциплине - «Тепловые сети».

Общие сведения о котельных установках

Котельная – комплекс зданий и сооружений, помещение с котлом (теплогенератором) и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенным для выработки теплоты в целях теплоснабжения .

Центральная котельная – котельная, предназначенная для нескольких зданий и сооружений, связанных с котельной наружными тепловыми сетями.

Автономная (индивидуальная) котельная – котельная, предназначенная для теплоснабжения одного здания или сооружения.

Крышная котельная – котельная, располагаемая (размещаемая) на покрытии здания непосредственно или на специально устроенном основании над покрытием.

Котел – это комплекс устройств для получения пара или для нагрева воды под давлением за счет тепловой энергии, образующейся в топке от сжигания топлива, при протекании технологического процесса или преобразовании электрической энергии в тепловую. Котел может включать полностью или частично следующие компоненты

· пароперегреватель;

· экономайзер,

· воздухоподогреватель;

· каркас;

· обмуровку;

· тепловую изоляцию;

· обшивку.

По назначению котельные классифицируются так:

· энергетические снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию и обычно входящие в комплекс электрической станции;

· отопительно-производственные сооружаются на территории промышленных предприятий и обеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения здания и тех­нологические процессы производства;

· отопительные предназначены для тех же целей, что и производственно-отопительные, но обслуживают только жилые и общественные здания. Такое деление котельных установок объясняется санитарными нормами и характером работы.

По размещению котельные подразделяются на:

· отдельностоящие;

· пристроенные к зданиям другого назначения;

· встроенные в здания другого назначения независимо от этажа размещения;

· крышные.

Устройство котельных, пристроенных к жилым зданиям, зданиям детских яслей-садов, школ, больниц и поликлиник, санаториев, учреждений отдыха, детских оздоровительных лагерей, а также котельных, встроенных в здания указанного назначения не допускается.

Технологическая схема и компоновка оборудования котельной должны обеспечивать:

· оптимальную механизацию и автоматизацию технологических процессов;

· безопасное и удобное обслуживание оборудования;

· установку оборудования по очередям;

· наименьшую протяженность коммуникации;

· оптимальные условия для механизации ремонтных работ;

· возможность въезда напольного транспорта (автопогрузчиков, электрокаров) для транспортирования узлов оборудования и трубопроводов при производстве ремонтных работ.

При невозможности обслуживания оборудования с применением инвентарных устройств в этих целях допускается предусматривать стационарные грузоподъемные механизмы (тали, тельферы, подвесные краны).

Автоматизация технологических процессов индивидуальных котельных должна обеспечить их безопасную эксплуатацию без присутствия обслуживающего персонала.

Проектирование котельной, согласно , начинается с выявления характера тепловых потребителей, определения требуемого количества теплоты, выбора необходимого теплоносителя и его параметров. На основании этих данных устанавливаются производительность котельной, ее тип (па­ровая, водогрейная или смешанная) и выбирается основное и вспомогательное оборудование.

Для отпуска теплоты в виде горячей воды для отопления, горячего водоснабжения жилых и производственных зданий проектируются котельные с водогрейными котлами. Если требуется отпуск теплоты в виде пара, то проектируются котельные с паровыми котлами, которые могут иметь установку с пароводяными подогревателями и отпускать потребителям горячую воду. Обычно паровые котельные применяют только на промышленных предприятиях, которым требуется пар для производственных нужд.

В соответствии с выбор типа и количества котлоагрегатов производится в зависимости от категорий надежности котельных и теплоснабжения.

По надежности отпуска теплоты потребителям котельные относятся к первой категории, если они являются единственными источниками теплоты в системе теплоснабжения и обеспечивают потребителей первой категории надежности, не имеющих индивидуальных резервных источников теплоты. Ко второй категории относятся все остальные котельные.

Целесообразно устанавливать однотипные котлы с одинаковой производительностью. В котельных первой категории должна предусматриваться установка не менее двух котлов, в котельных второй категории допускается установка одного котла. Максимальное количество котлов, устанавливаемых в котельной, определяется на основании технико-экономических расчетов. При проектировании котельных учитывается возможность использования вторичных энергоресурсов (ВЭР) близлежащих промышленных предприятий.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. При установке паровых котлов дополнительно предусматривают конденсатные баки, насосы для перекачки конденсата и теплообменники.

Котельные средней и большой мощности отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Кроме котлов, насосов и тягодутьевых устройств они имеют дополнительные поверхности нагрева (экономайзер и воздухоподогреватель), оборудование для водоподготовки, топливоподающие и шлакоудаляющие устройства, теплообменники, устройства автоматики и др.

Размеры помещений котельной определяются габаритами размещаемого в них оборудования с соблюдением требований, обеспечивающих удобство монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования. Как правило, все котлы располагают фронтом по прямой линии параллельно наружной стене, в которой имеются окна.

Проходы между котлами принимают не менее 0,7 м.

Расстояние между фронтом котлов и противоположной стеной принимается в зависимости от вида топлива, способа его подачи в котельную, типа котлов и их раз­мещения. Для котлов с механическими топками это Расстояние должно быть 2 м. При сжигании газа и мазута расстояние от выступающих частей горелок до стены котельной должно быть не менее 1 м. Расстояние между котлами производительностью до 4 т/ч принимается равным 1–1,5 м, а производительностью более 4 т/ч – не менее 2 м.

Для обслуживания арматуры и контрольно-измерительных приборов в котельной устанавливают площадки и лестницы с металлическими ограждениями высотой 1 м. Ширина площадок и лестниц 600 – 800 мм.

Высоту помещений котельной следует принимать такой, чтобы удалять избыточное тепло, влагу и газ из рабочей зоны, но не менее 3,2 м.

Помещение оборудуют соответствующей вентиляцией. Удаление избыточного тепла и газа обеспечивается дутьевыми вентиляторами, забирающими воздух из верхней зоны котельной и подающими его в топку котла.

Дымососы устанавливают после золоуловителей, для предотвраще­ния износа их металлических поверхностей частицами летучей золы.

В отопительных котельных малой и средней мощности применяются водогрейные и паровые котлы различных типов и конструкций. В свою очередь котлы делятся на чугунные и стальные.

Основными показателями водогрейного котла являются:

· тепловая мощность, то есть теплопроизводительность Q ;

· температура воды t .

Основными показателями парового котла являются:

· паропроизводительность D ;

· давление Р ;

· температура t.

Экономичность котла оценивается его коэффициентом полезного действия (КПД), который для всех типов чугунных котлов, работающих на твердом топливе, равен 0,6–0,7 %, а при работе на газообразном топливе – 0,8–0,85 %.

По производительности паровые котлы могут быть малой (до 25 т/ч), средней (35 – 220 т/ч) и большой (свыше 500 т/ч) производительности. По тепловой мощности водогрейные котлы могут быть малой (до 2 МВт), средней (4 – 30 МВт) и высокой (50 – 210 МВт) мощности.

Паровой котел – устройство, обогреваемое продуктами сжигаемого в топке топлива и предназначенное для получения пара давлением выше атмосферного, который используется вне самого устройства.

Водогрейный котел – устройство, обогреваемое продуктами сжигаемого в топке топлива и предназначенное для нагревания воды, которая находится под давлением выше атмосферного и используется в качестве теплоносителя вне самого устройства.

Котельная установка состоит из системы труб поверхностей нагрева, объединенных барабанами и камерами. Собственно котел предназначен для получения насыщенного пара (у паровых котлов) и нагрева воды до заданной температуры (у водогрейных котлов).

Топочные устройства – это комплекс горелочных или механических устройств, предназначенный для превращения внутренней энергии топлива в тепловую энергию продуктов сгорания.

В пароперегревателе происходит перегрев насыщенного пара до заданной температуры за счет тепла продуктов сгорания.

В водяном экономайзере питательная вода нагревается за счет дополнительного использования тепла дымовых газов и направляется в собственно котел с температурой, близкой к температуре насыщения.

Воздухоподогреватель предназначен для интенсификации и повышения устойчивости процесса сгорания топлива, а также дальнейшего использования тепла продуктов сгорания, то есть служит для подогрева воздуха перед его поступлением в топку.

Каркас котла – металлическая конструкция, с помощью которой его отдельные элементы объединяются в заданной компоновке.

Обмуровка котла предназначена для отделения топочной камеры и газоходов котла от окружающей среды.

Арматура (задвижки, вентили, клапаны и т. д.) служит для управления работой котла и обеспечения нормальных условий его эксплуатации.

Гарнитурой называются устройства для обслуживания газоходов и токи котла (лазы, люки, гляделки, взрывные клапана и др.).

Котельно-вспомогательное оборудование предназначено для подачи воздуха в топку и отсоса продуктов сгорания, приготовления и транспортирования топлива, очистки дымовых газов, удаления золы и шлака, водоподготовки и питания котла водой. По трубопроводам котельных установок транспортируются пар, вода, мазут, химические реагенты и другие вещества.

Процесс сжигания топлива и производство пара рассмотрим на при­мере работы котла КЕ 10-14С (рис. 4). В паровом котле имеются два продольно расположенных барабана – верхний 2 и нижний 3, соединенных большим количеством труб конвективного пучка 9. Топочная камера 1 образована плотными боковыми экранными трубами 8, завальцованными в верхний барабан и вваренными в нижние коллекторы 13. Для уменьшения потерь топка котла разделена на две части: собственно топку 1 и камеру догорания 7 .

В топку уголь поступает из угольного бункера 4 через пневмомеха­нический забрасыватель 5 на колосниковую решетку обратного хода 6, которая движется к фронту котла; под нее вдувается воздух, необходимый для горения топлива. По мере движения решетки топливо сгорает, шлак собирается в бункере 12, а образовавшиеся дымовые газы выходят из топ­ки через камеру догорания, омывая трубы конвективного пучка, неодно­кратно меняя направление.

В верхний барабан подогретая питательная вода поступает из эко­номайзера, опускается по обогретым слабо дальним трубкам конвективно­го пучка 9 в нижний барабан, откуда уже в виде пароводяной смеси по ближним подъемным трубам возвращается в верхний барабан. При этом происходит конвективная передача тепла от нагретых газов воде. Затем от пара отделяются капельки воды с помощью специально устроенного сепарационного потолка 14. Полученный насыщенный пар уходит в паропровод и направляется потребителям.

Котел оборудуют водяным экономайзером, который устанавливается за испарительными конвективными поверхностями нагрева. Он предназначен для подогрева питательной воды за счет использования тепла дымовых газов, перед поступлением ее в котел, что повышает экономичность котлоагрегатов. В котельных установках применяются в основном два типа экономайзеров: чугунные ребристые и стальные змеевиковые.

Рис. 4. Процесс сжигания топлива и производство пара на примере работы котла КЕ 10-14С: 1 – топочная камера; 2 – верхний барабан котла; 3 – нижний барабан котла; 4 – угольный бункер; 5 – пневмомеханический забрасыватель; 6 – колосниковая решетка обратного хода; 7 – камера догорания; 8 – трубы боковых экранов; 9 – трубы конвективного пучка; 10 – горелки; 11 – дымосос; 12 – шлаковый бункер; 13 – нижние коллекторы; 14 – сепарационный потолок; 15 – экономайзер; 16 – подача воздуха

В современных паровых котлах организуется факельное сжигание топлива в камерной топке, представляющей собой призматическую вертикальную шахту.

Котельный агрегат – это устройство, имеющее систему поверхностей нагрева, для получения пара из непрерывно поступающей в него питательной воды путем использования теплоты, выделяющейся при сгорании органического топлива (рис. 5). Факельный способ сжигания характеризуется непрерывным движением топлива вместе с воздухом и продуктами сгорания в топочной камере 11 . Топливо и необходимый для его сжигания воздух вводятся в топку котла через специальные устройства – горелки 10 .

В верхней части топка соединяется горизонтальным газоходом 16 с призматической вертикальной шахтой (иногда – с двумя), называемой по основному виду происходящего в ней теплообмена конвективной шахтой 22 . В топке, горизонтальном газоходе и конвективной шахте находятся поверхности нагрева 14 – топочные экраны, выполняемые в виде системы труб, в которых движется рабочая среда.

В зависимости от преимущественного способа передачи теплоты по­верхностям нагрева их можно подразделить на следующие виды: радиационные , т. е. теплота передается в основном излучением; радиационно-конвективные , т. е. теплота передается излучением и конвекцией примерно в равных количествах; конвективные , т. е. теплота передается в основном конвекцией.

По принципу движения потоков теплоносителя (воды или пара) котлы разделяются на три группы: с естественной циркуляцией воды; с многократной принудительной циркуляцией воды; прямоточные котлы, в которых осуществляется однократная принудительная циркуляция (в этих котлах нет барабанов), котлы этой группы могут быть паровыми и водогрейными .

Теплопроизводительность парового котла измеряется в т/ч, по пару – в кг пара/ч, а водогрейного котла – в миллиардах калорий (гигакалорий) в час (Гкал/ч). Номинальной паропроизводительностью котла называется наибольшая паропроизводительность, которую котел должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных величинах параметров пара и питательной воды.

Номинальная паропроизводительность котлов, рассчитанных на давление Р абс = 14 атм, принимается при температуре пара 250 °С, котлов, рассчитанных на давление Р абс = 24 атм – при температуре пара 425 °С.

Номинальным давлением пара (кг/см 2) называется наибольшее допустимое рабочее давление пара непосредственно за главным парозапорным устройством при номинальной паропроизводительности парового котла.

Номинальной температурой пара (°С) принято называть температуру пара непосредственно за главным парозапорным устройством парового котла при его номинальном давлении, номинальной температуре питательной воды и паропроизводительности.

Номинальной температурой питательной воды называется температура воды, принятая перед её входом в экономайзер или (при отсутствии такового) в барабан котла.

Всякий котел с естественной циркуляцией заполняется водой до определенного уровня. При этом объем барабана, заполненный водой, называют водяным , а объем, лежащий выше уровня воды, – паровым пространством .

Поверхность воды в барабане котла называется зеркалом испарения .Линию соприкосновения обмуровки с обогреваемой частью барабана котла принято называть огневой линией . Во избежание перегрева металла барабана котла низший уровень воды в нем должен находиться на 100 мм выше огневой линии.

Пылеприготовление

Серьезные недостатки слоевого сжигания топлива в котлах средней и большой мощности (ограниченная мощность механических решеток, их громоздкость, высокая стоимость и др.) привели к идее о сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии . Этот метод позволяет с успехом сжигать все виды топлива, в том числе многозольные. При этом достигаются полная механизация и автоматизация топочного процесса. Мощность камерных топок является практически не ограниченной, что позволяет использовать их достаточно широко .

Для приготовления угольной пыли применяются три основные схемы: с промежуточным пылевым бункером (рис. 6, а ), индивидуальная схема пылеприготовления без промежуточного бункера (рис. 6, б ) и с шахтно-мельничной установкой (рис. 6, в). Они используются как для сухих, так и для влажных видов топлива. Первая схема нашла широкое применение в больших энергетических установках с котлами паропроизводительностью 100 т/ч и более. Для котлов теплопроизводительностью до 100 т/ч применяется упрощенная схема пылеприготовления без промежуточного бункера.

Угольная пыль характеризуется двумя основными качественными показателями: тонкостью помола и влажностью. Теплоносителем для её сушки и транспортирования является горячий воздух. При повышенной влажности топлива с большим выходом летучих горючих веществ в качестве сушильного агента применяется смесь горячего воздуха с топочными газами, что обеспечивает более высокую температуру и снижает опасность взрываемости угольной пыли.

Пылеприготовление по схеме (рис. 6, а) производится следующим образом: дробленое свежее топливо из расходного бункера поступает на автоматические весы 3, которые взвешивают топливо и выдают в бункер 4. Отсюда оно питателем 5 подается в сушильную трубу 6, где предварительно подсушивается, а далее поступает в шаровую барабанную мельницу 7 . Вместе с топливом вмельницу вводится горячий воздух из воздухоподо­гревателя 17 .

б

б

а

а)

а)

а)

в

Рис. 6. Схема пылеприготовления: а – с промежуточным бункером; б – индивидуального пылеприготовления без промежуточного бункера; в – с шахтно-мельничной установкой; 1 – бункер угля; 2 – отсекающий шибер; 3 – автоматические весы; 4 – весовой бункер; 5 – питатель угля; 6 – устройство для сушки топлива; 7 – мельница; 8 – сепаратор; 9 – циклон; 10 – шнек для раздачи пыли по бункерам других котлов; 11 – пылевой (промежуточный) бункер; 12 – питатель пыли; 13 – мельничный вентилятор; 14 – котел; 15 – пылеугольная горелка; 16 – короб вторичного воздуха; 17– воздухоподогре ватель; 18 – дутьевой вентилятор; 19 – сепарационная шахта; 20 – короб вторичного воз-

духа; 21– верхние шлицы; 22 – выход горячих газов из муфельной горелки (нижние шлицы); 23 – муфельная горелка; 24 – подвод горячего воздуха; 25 – шахтная мельница

В мельнице топливо размалывается под ударами множества чугунных шаров весом от 10 до 160 т и диаметром 30 – 50 мм, падающих на слой топлива. При вращении барабана мельницы эти шары поднимаются по внутренней стенке барабана. Барабан мельницы диаметром от 2 до 4 м и длиной от 2,65 до 11 м облицовывается внутри стальными бронированными плитами, предохраняющими его от быстрого износа. Скорость вращения барабана мельницы – 18 – 25 об/мин, мощность электродвигателя – от 125 до 2500 кВт; расход электроэнергии на размол – до 25 кВт·ч/т пыли.

В мельнице за счет горячего воздуха топливо окончательно подсушивается и в виде пылевоздушной смеси под действием мельничного вентилятора 13, создающего разрежение, поступает в сепаратор 8 , где крупные фракции отделяются от пыли и возвращаются обратно в мельницу. Далее пылевоздушная смесь поступает вциклон 9 , в котором происходит отделение пыли от воздуха. Слабозапыленный воздух из циклона забирается мельничным вентилятором 13 и в виде первичного воздуха подается в топку. Пыль через мигалку, установленную на выходе из циклона (на схеме не показана), поступает в промежуточный пылевой бункер 11.

Далее при помощи питателя 12 она подается в пылепровод, по которому воздухом, подаваемым мельничным вентилятором, транспортируется к пылеугольным горелкам 15 и далее в топку 14. Вторичный горячий воздух, необходимый для горения, подается к горелкам от короба 16 , который воздухопроводами соединен с воздухоподогревателем. По бункерам других котлов пыль распределяется шнеком 10.

Процесс пылеприготовления по схеме без промежуточного бункера (рис. 6, б ) аналогичен описанному. В схеме имеются недостатки: полная зависимость работы котла от работы мельниц, большой износ мельничного вентилятора и неравномерное распределение пыли по горелкам.

Наиболее простой является схема с шахтно-мельничной установкой (рис. 6, в ) с применением горячего воздуха для сушки пыли.

Из расходного бункера дробленое свежее топливо самотеком поступает к питателю 5, который непрерывно в определенном количестве подает его в шахтную мельницу 25. Иногда между расходным бункером топлива и питателем устанавливают автоматические весы для взвешивания топлива. Одновременно с топливом в мельницу подается горячий первичный воздух 24, который кроме сушки используется также и для транспортирования готовой пыли в топку.

Для обеспечения определенной тонины помола шахтные мельницы снабжаются сепарационными шахтами 19. Сепарация пыли происходит за счет поддержания определенной скорости движения пылевоздушной смеси. Крупные фракции пыли, отделившиеся от остальной массы смеси, падают обратно в мельницу для дальнейшего размола.

Вторичный воздух, необходимый для горения, подводится в топку через верхние 21 и нижние 22 шлицы.

Наряду с простотой пылеприготовления шахтные мельницы имеют существенный недостаток: трудность получения необходимой тонины помола при изменении нагрузки котлоагрегата. Для устранения этого недостатка сепарационные шахты оборудуются жалюзийными решетками, устанавливаемыми под углом 35 °, с поворотными лопатками, угол поворота которых меняется от 30 º до 65 º.

Однако это хотя и позволяет улучшить режим пылеприготовления, вызывает дополнительное сопротивление пылевоздушной смеси, а при работе на влажном топливе приводит к забиванию решеток.

В шахтно-мельничных топках можно сжигать сравнительно мягкое топливо: каменные угли с выходом летучих веществ более 30 %, бурые угли с зольностью на сухую массу до 40 % и рабочей влажностью до 55 – 58 %, фрезерный торф и сланцы.

Расход электроэнергии на размол топлива в шахтно-мельничных топках почти в 1,5 раза меньше, чем на размол в шаровых барабанных мельницах.