Тепловая схема паровой котельной

На схеме представлены:          

Основные системы:

1. Паровой котлоагрегат (S)
2. Модуль термической обработки - атмосферный деаэратор (ETM)
3. Модуль питательных насосов (EPM)
4. Регулирующий модуль (ERM)

Вспомогательные системы:

1. Сепаратор (ECP)
2. Барботер-охладитель (EBR)
3. Модуль химической подготовки воды (EHS)
4. Система сбора конденсата (ECD)
5. Модуль автоматизированного отбора проб (ETH)

Паровой котлоагрегат (S)

Котлоагрегат – изделие полной заводской готовности, включающее в себя котел, горелку, запорную арматуру, системы верхней(постоянной) и нижней(периодической) продувок, предохранительные клапаны, манометры, датчиками давления, указатели и датчики уровня. Управляется системой автоматики. Опционально может комплектоваться экономайзером и пароперегревателем.

Автоматика котлоагрегата собирает данные с датчиков давления в котле и регулирует мощность(паропроизводительность) в котле горелкой. При снижении давления пара в котле подаётся сигнал об увеличении мощности горелки, при увеличении давления пара в котле подаётся сигнал о снижении мощности горелки. При превышении давления пара выше максимальной уставки, срабатывает ограничительное реле, принудительно останавливающее работу горелки. Работоспособность системы поддержания давления отслеживается по манометру, установленному вместе с датчиками. В качестве механического прибора безопасности от превышения давления в котле предусмотрены предохранительные клапаны.

На подаче пара установлены запорный клапана, обратный клапан и клапан с электроприводом. Запорный клапан служит для ручного отключения парового котла. Обратный клапан служит для предотвращения перетока пара из общего парового коллектора в неработающий или не вышедший на рабочие параметры котел. Клапан с электроприводом позволяет плавно открывать подачу пара из котла, предотвращая резкое снижение давления в котле. Кроме того, автоматика позволяет контролировать открытие клапана и, при необходимости, закрывать его, если давление пара в котле снизилось больше уставки. Данная функция позволяет предотвратить резкое вскипание воды в паровом котле и как следствие вынос воды в паропровод.

Для поддержания уровня воды в паровом котле предусмотрена группа датчиков. Датчик максимального уровня срабатывает при превышении верхней уставки уровня воды в паровом котле и дает сигнал в автоматику об аварии, выводя котел из работы. Два датчика минимального уровня срабатывают при снижении нижней уставки уровня воды в паровом котле и дает сигнал в автоматику об аварии, выводя котле из работы. Два датчика предусмотрены из соображений большей безопасности(резервирования), так как снижение уровня воды и раскрытие поверхностей нагрева в паровом котле может привести к взрыву и тяжелым последствиям. Контроль уровня в паровом котле осуществляется специальным кондуктометрическим датчиком. Он постоянно отслеживает уровень воды в паровом котле в пределах рабочего диапазона, подаёт сигнал об уровне в автоматику котла, которая в свою очередь управляет системой подпитки котла через регулирующий модуль и модуль питательных насосов. Работоспособность системы поддержания уровня воды в паровом котле контролируется визуальными указателями уровня, установленными на котле.

В процессе образования пара в котловой воде остаются примеси, поступающие с питательной водой. Это могут быть соли жёсткости (ионы кальция и магния), железо и другие элементы. Количество примесей зависит от качества исходной воды и водоподготовки. В зависимости от состава, примеси могут быть как тяжелее, так и легче котловой воды. Тяжелые примеси осаживаются на дне котла в виде шлама, легкие примеси скапливаются на поверхности котловой воды в виде растворённых солей, изменяя электропроводимость котловой воды. Так как процесс парообразования и поступление питательной воды в котел постоянный, то со временем количество примесей в котловой воде увеличивается. Увеличение шлама приводит к осаждению его на поверхностях нагрева котла. Теплопроводность греющих поверхностей при этом будет снижаться. Это приведет к перегреву поверхностей нагрева и выходу из строя котла. Увеличение растворенных солей в котле приведёт к образованию отложений и нарушению нормального водного режима.

Для удаления шлама из котла предусматривается периодическая(нижняя) продувка. Она представляет из себя быстродействующий клапан с пневмоприводом. Для удаления шлама важно быстрое открытие клапана периодической продувки, так как это позволяет выбрасывать котловую воду с большой скоростью, захватывая при своём движении шлам. Подачу воздуха (или другой управляющей среды) на пневмопривод осуществляет электромагнитный клапан, управляемый автоматикой котла по таймеру. Настройку работы периодической продувки необходимо осуществлять по показателям питательной и котловой воды.

Для удаления растворенных солей с поверхности котловой воды предусматривается постоянная(верхняя) продувка. Она представляет из себя клапан с электроприводом, который сбрасывает из верхней части котловой воды с наибольшей концентрацией солей необходимый объем продувки. В котле установлен датчик солесодержания. Сигнал от него поступает в автоматику, и она регулирует процент открытия клапана непрерывной продувки. Чем выше солесодержание (количество растворенных солей), тем больше открытие клапана непрерывной продувки и наоборот, чем ниже солесодержание, тем меньше открытие клапана. Для визуального контроля работы системы непрерывной продувки опционально устанавливается смотровое стекло.

Для увеличения эффективности парового котлоагрегата опционально предусматривается экономайзер. Он представляет из себя теплообменник уходящих газов, нагреваемой средой в котором является питательная вода, поступающая в паровой котел. В результате работы экономайзера снижается температура дымовых газов, что благоприятно сказывается на экологии. Кроме того, экономайзер подогревает питательную воду, снижая затраты энергии на нагрев воды в самом котле, тем самым увеличивая КПД парового котла.

Если для технологического процесса необходим пар с температурой выше точки насыщения, то опционально котел может комплектоваться пароперегревателем. Пароперегреватель представляет из себя теплообменник, забирающий дымовые газы из второго хода котла, пропускающий их через себя и возвращающий их в третий ход котла. Насыщенный пар, вырабатываемый в котле, направляется в пароперегреватель, где происходит его догрев до необходимой температуры.

Модуль термической обработки - атмосферный деаэратор (ETM)

Атмосферный деаэратор представляет из себя двухступенчатую установку, состоящую из деаэрационного бака и деаэрационной колонки. Включает в себя запорную и регулирующую арматуру, предохранительные устройства, манометры, термометры, указатели и датчики уровня. Управляется системой автоматики. Опционально может комплектоваться рекуператором выпара и системой быстрого разогрева.

Автоматика деаэратора регулирует уровень воды в деаэраторе и может поддерживать заданное давление в паровой части.

Система безопасности деаэратора включает в себя предохранительный клапан, клапан прерыватель вакуума и переливное устройство. Как альтернатива, для системы безопасности деаэратора возможно использование гидрозатвора. Предохранительный клапан защищает от превышения давления в деаэраторе. Клапан прерыватель вакуума защищает от разряжения в деаэраторе, представляет из себя обратный клапан, открывающийся при давлении в деаэраторе ниже атмосферного. Переливное устройство защищает от превышения уровня воды в деаэраторе, представляет из себя конденсатоотводчик, либо клапан с электроприводом, открывающимся по сигналу от датчика уровня.

Химически очищенная вода подаётся в деаэрационную колонку, где происходи первая ступень деаэрации. Подача воды осуществляется клапаном с электроприводом по сигналу от датчика уровня воды в деаэраторе. Работоспособность системы контролируется визуальными указателями уровня и датчиком уровня, установленными на деаэрационном баке.

При наличии конденсата, он также подаётся в отдельный патрубок на деаэрационной колонке. При этом подача конденсата осуществляется без регулировки.

В верхней части деаэрационной колонки предусматривается клапан выпара. Данный клапан настраивается таким образом, чтобы в деаэрационной установке всегда поддерживалось заданное давление в паровой части, при этом процесс деаэрации должен протекать в штатном режиме, вода полностью деаэрироваться.

Пар для деаэрации поступает в паровое пространство под деаэрационную колонку и в нижнюю часть деаэрационного бака – в барботаж. На этих линия установлены запорные клапаны с возможностью регулировки(распределения) пара между паровым пространством и барботажем. Настройка ведется по параметрам деаэрированной воды. Регулировка подачи пара на деаэратор осуществляется регулирующим клапаном прямого действия (либо клапаном с электроприводом) по сигналу о давлении в деаэрационной колонке. Работоспособность системы контролируется манометром, установленными на деаэрационной колонке.

Для контроля температуры воды в деаэрационном баке установлен термометр.

Опционально предлагается система быстрого разогрева. Она представляет из себя паровую линию с регулятором прямого действия по температуре. Термостат регулятора температуры устанавливается непосредственно в деаэрационный бак. При снижении температуры воды в деаэрационном баке ниже уставки, регулятор открывается и подаёт дополнительный объем пара непосредственно в деаэрируемую воду для увеличения скорости нагрева.

Также опционально предлагается рекуператор (охладитель) выпара. Представляет из себя теплообменник, греющей средой которого является выпар с деаэратора, а нагреваемой средой вода, идущая на деаэрацию. Позволяет снизить объем водяного пара в выпаре за счет его конденсации в рекуператоре, а также нагреть воду, идущую на деаэрацию, тем самым снизив расход пара на деаэрацию.

Модуль питательных насосов (EPM)

   Модуль питательных насосов представляет из себя специально подобранный питательный насос с запорной и защитной арматурой, контрольно-измерительными приборами и трубной обвязкой. Установлен на раме. Насосные модули могут комплектоваться электрическим шкафом с кабельным подключением. Предназначен для подачи питательной воды из деаэратора в паровой котел (на регулирующий модуль).

Для надежной и долговечной работы насосного модуля необходимо обеспечить перед ним минимально необходимый напор, так как вода из деаэратора поступает с температурой выше точки кипения и есть риск появления кавитации в питательном насосе. Обеспечивается это подъемом деаэратора над уровнем установки модуля питательного насоса.

Модуль питательных насосов представлен в трех основных исполнениях – модуль с двумя питательными насосами (основной и резервный) без частотного преобразователя двигателя, модуль с двумя питательными насосами (основной и резервный) с частотным преобразователем двигателя и модуль с одним питательным насосом без частотного преобразователя двигателя. Частным случаем насосного модуля может быть модуль с насосом специального низкокавитационного исполнения, позволяющим снизить высоту установки деаэратора.

При применении насосного модуля с частотным преобразователем подразумевается работа на регулирующий модуль с двухходовым клапаном. Частотный преобразователь поддерживает постоянное давление за насосным модулем посредством датчика давления на напорной стороне питательного насоса. В случае полного закрытия двухходового клапана на регулирующем модуле, питательный насос выключится.

При применении насосного модуля без частотного преобразователя подразумевается работа на регулирующий модуль с трехходовым клапаном и линией разгрузки. При этом включение и выключение насоса происходит по сигналу от автоматики парового котла. В случае, если регулирующий модуль перекрывает подачу воды в паровой котел, вода идет по линии разгрузки и через некоторое время питательный насос отключается.

Регулирующий модуль (ERM)

Регулирующий модуль представляет из себя специально подобранный клапан с запорной и защитной арматурой. Предназначен для регулировки уровня вод в паровом котле.

Регулирующий модуль представлен в двух исполнениях – модуль с двухходовым клапаном и модуль с трехходовым клапаном и линией разгрузки.

Регулирующий модуль с двухходовым клапаном управляется автоматикой котла посредством датчика уровня. При повышении уровня воды в паровом котле выше уставки, клапан прикрывается, при понижении, клапан приоткрывается. В результате обеспечивается поддержание постоянного уровня воды в котле.

Регулирующий модуль с трехходовым клапаном управляется автоматикой котла посредством датчика уровня. При повышении уровня воды в паровом котле выше уставки, клапан прикрывается, при понижении, клапан приоткрывается. В результате обеспечивается поддержание постоянного уровня воды в котле. Учитывая то что в этом случае насосный модуль применяется без частотного привода, для избежания его работы в «тупик» на трехходовом клапане предусмотрена линия разгрузки. Она открывается при закрытии регулирующего клапана и перепускает питательную воду обратно в деаэратор по линии разгрузки.

Сепаратор (ECP)

Сепаратор представляет из себя цилиндрический сосуд с подключенными к нему запорными, регулирующими и предохранительными устройствами. Снабжен указателем уровня и манометром. Предназначен для разделения на пар и воду пароводяной смеси, образующейся из продувочной воды паровых котлов.

Пар вторичного вскипания отводиться в верхнюю часть сепаратора и может быть использован, например, для подачи в деаэратор.

Для предотвращения превышения давления в сепараторе устанавливается предохранительный клапан. Визуально давление в сепараторе контролируется манометром. Отвод воды после вторичного вскипания осуществляется через конденсатоотводчик, который не пропускает пар и отводит только воду. Для избежания опорожнения сепаратора и поддержания заданного давления, конденсатоотводчик соединен импульсной трубкой с паровой частью сепаратора.

В качестве альтернативы конденсатоотводчику и предохранительному клапану можно применить гидрозатвор.

Барботер-охладитель (EBR)

Барботер-охладитель представляет собой цилиндрический сосуд с подключенными к нему запорными и регулирующими клапанами, датчиками температуры и термометром. Предназначен для охлаждения горячих стоков (например, от сепаратора) до нормируемой температуры путем разбавления холодной водой и последующего сброса в канализацию.

Барботер-охладитель может комплектоваться в двух исполнения – с одной или двумя линиями охлаждения.

Барботер-охладитель с одной линией охлаждения оборудуется нижней линией с регулирующим клапаном и датчиком температуры в водяной части барботера. Датчик измеряет температуру воды перед сбросом в канализацию и регулирует подачу охлаждающей воды.

Барботер охладитель с двумя линиями охлаждения имеет по сравнению с одной линией охлаждения дополнительную верхнюю линию с регулирующим клапаном и датчиком температуры в паровой части барботера. Датчик измеряет температуру выпара в барботере и регулирует подачу охлаждающей воды в паровую часть, снижая температуру выпара.

В верхней части барботера расположен патрубок выпара. В нижней части барботера установлен термометр.

Модуль химической подготовки воды (EHS)

Модуль химической подготовки воды представляет из себя установку для очистки исходной холодной воды от содержащихся в ней солей жесткости, железа и других взвешенных частиц, а также корректировке воды по pH.

В зависимости от необходимой производительности и качества исходной воды, установка может содержать от одного до нескольких баков с автоматизированной системой переключения потоков исходной, очищенной и дренажной воды. Работа установки полностью автоматизирована и включает в себя циклы очистки, промывки и регенерации фильтров.

Подавляющее большинство фильтров состоит из двух основных видов фильтрации – умягчение (натрий-катионирование) и обезжелезивание (сорбция).

При умягчении происходит ионообменный процесс, в котором ионы кальция и магния замещаются ионами натрия, в результате чего вода становится более мягкая и в дальнейшем не подвержена образованию накипи. По истечению фильтроцикла ионообменная смола подлежит восстановлению путем обработки солевым раствором и двум циклам промывки чистой водой.

При обезжелезивании происходит механическая очистка воды от взвешенных частиц путем пропускания её через сорбент. В результате на выходе из фильтра получаем очищенную от железа и других примесей воду. По истечению фильтроцикла сорбент подлежит промывке чистой водой для удаления скопившейся взвеси.

Система сбора конденсата (ECD)

Система сбора конденсата представляет из себя бак сбора конденсата, систему контроля качества возвращаемого конденсата и конденсатный насосный модуль. Предназначен для сбора конденсата, его контроля и подачи в деаэратор.

Бак сбора конденсата связан с атмосферой через патрубок выпара и оборудован указателем и датчиком уровня.

Система контроля конденсата состоит из регулирующего трехходового клапана с пневмоприводом и датчиков мутности и солесодержания. Датчики мутности и солесодержания в постоянном режиме ведут анализ возвращаемого конденсата. Если качество конденсата не соответствует необходимому качеству, то подаётся сигнал на трехходовой клапан, который моментально перенаправляет поток конденсата в дренаж. В случае удовлетворительного качества конденсат поступает в бак сбора конденсата.

Конденсатный насосный модуль, как и модуль питательных насосов, состоит из запорной и защитной арматуры, контрольно-измерительных приборов и трубной обвязки. Предназначен для подачи конденсата из бака запаса в деаэратор.

Модуль автоматизированного отбора проб (ETH)

Модуль автоматизированного отбора проб представляет из себя установку для сбора и охлаждения проб воды всех ключевых точек паровой котельной и дальнейшего контроля их основных параметров. Состоит их охладителя отбора проб, электромагнитных клапанов, датчиков контроля параметров и шкафа автоматики. Установлены на раме.

Контролируемая проба воды поступает в установку на охладитель отбора проб. После охлаждения, контролируется температура пробы для предотвращения выхода из строя измеряющей аппаратуры. Охлажденная проба поступает на три датчика, контролирующие pH, солесодержание и количество растворенного кислорода в пробе. Данные о параметрах пробы поступают на диспетчерский пульт и архивируются в шкафе автоматики. Регулирование потоков проб и охлаждающей воды осуществляется электромагнитными клапанами.