ПИТАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Воду в котлы подают питательной установкой. С особой надежностью должно производиться питание паровых генераторов высокого (повышенного) давления. В этом случае даже кратковременное прекращение питания может привести к тяжелой аварии, связанной с потерей воды и пережогом стенок подъемных труб и барабана котла. В производственно-отопительных котельных для подачи питательной воды в агрегаты применяют обычно поршневые насосы с паровым приводом и центробежные с электрическим приводом. Кроме того, в некоторых небольших отопительных котельных в качестве питательных устройств используют инжекторы, а также ручные насосы.
Из паровых насосов наибольшее распространение в отопительных установках получили поршневые насосы ПВД и ПДГ, предназначенные в основном для питания паровых котлов водой при температуре до 100 °С. Насосы этого типа выпускают как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением цилиндров. Эти насосы используют в паровых котлах с рабочим давлением 0,4—2,0 МПа, производительностью 2—6 т/ч. Указанные насосы имеют недостатки: низкую экономичность, высокий расход пара, неравномерность подачи воды, чувствительность к механическим примесям и загрязнениям и др. В связи с этим их обычно используют как резервные.
В качестве основного устройства применяют центробежные насосы с электрическим приводом. Центробежные насосы подают воду равномерно. Производительность их зависит от размеров и числа оборотов. Насосы большой производительности выполняют сдвоенными с двухсторонним всасыванием. Преимущества центробежных насосов: высокая экономичность и надежность работы, удобство регулирования производительности, простота в обслуживании и др. К недостаткам следует отнести: необходимость держать насос под заливом или заполнять его перед пуском; резкое уменьшение производительности при износе и снижении давления при повышении производительности; уменьшение КПД при малых производительностях и большом напоре. В котлах большой мощности в качестве резервных применяют центробежные насосы с приводом от вспомогательной паровой турбины — турбонасосы.
Для питания водой мелких отопительных котельных применяют инжекторы. Инжекторы являются пароструйными устройствами. Для надежной работы инжекторов температура питательной воды должна быть не выше 40 °С и высота подачи — не более 2 м. Расход пара инжекторами составляет 7—9 % количества подаваемой воды. Большая часть теплоты этого пара расходуется на подогрев воды и возвращается в котельный агрегат. Инжекторы отличаются простотой устройства и их обслуживания, занимают мало места. Выбор типа, количества и производительности насосов производится в соответствии с правилами Госгортехнадзора.
Для обеспечения необходимой надежности питания паровых котельных агрегатов повышенного давления (р1,7-105 Па) устанавливают не менее двух питательных насосов с независимыми приводами — электрическим и паровым. Один из них (обычно паровой) является резервным. Производительность каждого из насосов выбирают не менее 120 % максимальной выработки пара всех работающих котлов. При установке трех и более насосов суммарная производительность их должна быть такой, чтобы при временном выходе из строя самого мощного из них остальные могли обеспечить 120 %-ную максимальную паропроизводительность котлов. Суммарная мощность насосов с паровым приводом также должна составлять не менее 120 % от D. Характеристика питательных насосов должна быть выбрана исходя из условий обеспечения требуемой производительности и необходимого напора.
Производительность питательного насоса, м3/с, определяют из выражения
Давление в приемном патрубке насоса складывается из давления столба воды (от ее уровня в питательном баке до приемного патрубка) и давления в деаэраторе (при наличии его) (рис. 10.4) за вычетом гидравлического сопротивления всасывающего трубопровода
Необходимое давление в нагнетательном патрубке насоса определяется величиной сопротивления, возникающего при подаче воды в генераторы; для барабанных генераторов оно складывается из наибольшего возможного давления в барабане котельного агрегата, давления столба воды (от уровня оси насоса до уровня воды в барабане генератора), суммы всех гидравлических сопротивлений в напорных трубопроводах (и их арматуре), водяном экономайзере и скоростного напора при входе в барабан котла:
Основная часть напора насоса необходима для создания манометрического давления воды. Заметим, что на преодоление гидравлического сопротивления питательного тракта затрачивается всего 10—15 % общего напора насоса. Давление в нагнетательном патрубке насоса, определяемое расчетным путем, необходимо увеличить на 5—10 % для гарантии подачи питательной воды в котельные агрегаты при случайном возрастании сопротивления тракта. При упрощенных расчетах напор, развиваемый питательным насосом, может быть приближенно определен из следующего выражения;
Насосы подают воду в котельные агрегаты из питательных, а иногда из деаэраторных баков, в которых температура ее обычно составляет 50°С и выше; в деаэраторах питательная вода имеет температуру выше 100 °С. Высота всасывания насосов зависит от температуры; она меньше, чем температура воды. При температуре 0 °С высота всасывания центробежных насосов составляет 6,5 м, при 20 °С — 5,9; при 40 °С — 4,7; при 60 °С — 2,2 м; при 70 °С — 0. Следовательно, при температуре выше 70 °С вода должна поступать в насос под некоторым напором, т. е. он должен быть установлен ниже питательного бака.
Расстояние от уровня воды в питательном баке до оси насоса называют геометрической (или геодезической) высотой всасывания или подпора. Последняя для надежной работы насоса должна быть такой, чтобы перед ним создавалось давление, превышающее давление насыщенного пара при данной температуре воды, входящей в насос. При несоблюдении этого условия перед насосом нли внутри него может произойти парообразование. Насос будет работать на двухфазной среде, сплошность потока нарушится, что приведет к уменьшению производительности и напора насоса; кроме того, появится опасность возникновения гидравлических ударов и других нежелательных осложнений в его работе. Указанное явление, вызванное изменением давления и парообразованием в насосе, называтся кавитацией.
Необходимая манометрическая высота подпора, определяющая избыток давления при входе воды в насос при температуре 100 °С, составляет 5 м; при большей температуре (>100°С) и наличии в питательном баке величину добавочного давления при входе в насос определяют путем увеличения температуры воды, входящей в насос, на 3—5 °С. Соответственно увеличение давления насыщения и определяет запас подпора. Геодезическая высота подпора воды перед входом в насос при поступлении ее из деаэратора с давлением 1,2-105 Па составляет не менее 7—8 м. Во избежание парообразования в насосе уменьшают гидравлическое сопротивление трубопроводов между питательными баками и насосами. Для этого их делают по возможности короткими с минимальным количеством арматуры; скорость воды в них допускается не более 0,5—1 м/с. Необходимо также поддерживать в питательных баках постоянный уровень воды и давление.
В питательных баках создается некоторый запас воды, достаточный для обеспечения питания котлов в течение некоторого времени в случае прекращения подачи конденсата или подпиточной воды, восполняющей его потери. Поэтому вместимость баков рассчитывают исходя из 1—2-часового запаса для мелких котельных и 0,5—1- часового для котельных большой мощности. В отопительных котельных обычно предусматривают один питательный бак, в производственно-отопительных, работающих круглый год, — два бака или один, разделенный на две части перегородкой. Конденсатные баки служат для сбора возвращающегося конденсата. В зависимости от способа возврата конденсата (перекачкой или самотеком) их устанавливают в специально заглубленных помещениях на одном уровне с котлом или выше.
