Питательные устройства
Главная»Книги о топливоподаче»Промышленные котельные установки - Эстеркин Р.И.»Питательные устройства
Питательные устройства
Питательные устройства предназначены для подачи питательной воды в котел. Они являются ответственными элементами всей установки, обеспечивая безопасность ее эксплуатации. Питательные устройства имеют ряд требований, предъявляемых правилами Госгортехнадзора.
Питательные устройства должны иметь паспорт завода-изготовителя и обеспечивать необходимый расход питательной воды при давлении, соответствующем полному открытию рабочих предохранительных клапанов, установленных на котле. Подача воды в парогенераторы, работающие при различном давлении (разница в рабочих давлениях более 15%), должна осуществляться от различных питательных устройств.
В качестве питательных устройств для подачи воды в паровые котлы промышленных установок применяют центробежные, а для небольших установок - поршневые насосы с электрическим и паровым приводом. Центробежные насосы с электрическим приводом называются электронасосами, а с паровым - турбонасосами. Для поршневых паровых насосов в качестве привода применяют паровые машины.
Питательные устройства промышленных паровых котлов водой представляют собой не менее двух насосов с независимым приводом (один с электрическим приводом, второй - с паровым). Суммарная производительность электронасосов должна быть не менее 110%, а насосов с паровым приводом - не менее 50% номинальной паропроизводительности всех находящихся в работе котлоагрегатов. При двух независимых источниках питания электроэнергией допускается установка всех насосов только с электрическим приводом. Подача воды в водогрейные котлы производится сетевыми насосами. При этом устанавливается два насоса: один рабочий и один резервный. Подпиточных насосов тоже устанавливается два: рабочий и резервный.
Питательные насосы котлов выбираются из каталога по полному напору и производительности. Питательный насос должен создавать полный напор (м вод. ст.), определяемый по
где рб - наибольшее возможное избыточное давление в барабане котла, м вод. ст. рд - избыточное давление в деаэраторе, м вод. ст.; Нс - суммарное сопротивление всасывающего и напорного тракта питательной установки, м вод. ст.; Н - разность уровней воды в барабане котла и деаэраторе, м.
Основными характеристиками центробежного насоса являются производительность (м3/ч), полный напор (м вод. ст.), потребляемая мощность, а также КПД (%) и частота вращения (об/мин). Обычно в каталогах заводов - изготовителей насосов приводится графическая зависимость полного напора, КПД, мощности, потребляемой электродвигателем, от производительности насоса при различной частоте вращения.
Мощность, потребляемая центробежным насосом (кВт),
где Q - производительность насоса, м3/ч; Нп - полный напор, МПа; ἠ-КПД насоса по полному напору, %; ἠдв - КПД электродвигателя, %.
На рис. 10-1 показана принципиальная схема питательной установки промышленного парового котла. Работа питательных центробежных насосов с расходом воды, меньшим 10-15 % номинального, недопустима, поэтому для защиты насоса при снижении расхода питательной воды предусматривается установка сбросного клапана, соединенного с рециркуляционной линией. Рециркуляционная линия включается при пуске и остановке насоса. После насоса обязательна установка обратного клапана, препятствующего поступлению воды из трубопровода в случае остановки насоса. При установке нескольких насосов, предназначенных для параллельной работы, их напорные характеристики должны быть одинаковы.
Питательные насосы следует размещать на 5-10 м ниже баков питательной воды деаэраторов во избежание разрыва потока горячей воды вследствие ее вскипания. Во входном патрубке насоса создается разрежение, поэтому абсолютное дав-ление воды при входе в насос меньше атмосферного. Чем ниже абсолютное давление воды во всасывающем патрубке насоса, тем ниже температура ее кипения. Следовательно, при поступ-лении воды с температурой 100 °С и давлении во всасывающем патрубке насоса ниже атмосферного происходит кипение.
Образование паровых пузырей приводит к гидравлическим ударам в питательных трубопроводах и срыву подачи воды насосом, что может вызвать аварию котла. При температуре воды 70 °С центробежный насос не может засасывать воду из бака, расположенного ниже насоса. Во избежание парообразования при работе питательного насоса па горячей воде давление ее на входе в насос должно быть выше давления насыщения при данной температуре воды.
Повышение давления во всасывающем патрубке насоса достигается расположением насоса ниже питательного бака. Минимальный уровень воды в питательном баке по отношению к оси питательного насоса (м) определяется по формуле
где hвх - необходимое давление во входном патрубке насоса, включая скоростной напор, кПа; hг. с - гидравлическое сопротивление системы трубопроводов от питательного бака до насоса, кПа; рн - давление насыщенных паров воды, соответствующее ее температуре во всасывающем патрубке насоса, определяется по таблицам водяных паров, кПа; рд - избыточное давление, под которым вода находится в питательном баке, кПа.
Необходимое давление во входном патрубке насоса зависит от его конструкции и приводится в каталоге при температуре воды 20 °С в зависимости от производительности насоса (для центробежных насосов при частоте вращения 2900 об/мин составляет 80-100 кПа). Гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода от питательного бака до насоса следует иметь минимальным. Для этого трубопроводы выполняются короткими с минимальным числом поворотов, тройников и арматуры; скорость воды при расчете принимается 0,5-1 м/с.
Для паровых котлов, работающих при давлении около 4 МПа, отметка площадки деаэраторов по отношению к отметке установки насоса должна быть примерно 10 м, а для парогенераторов давлением около 1,4 МПа - примерно 6 м.
В отопительных котельных устанавливаются сетевые п подниточные насосы, а при наличии водогрейных котлов - дополнительно рециркуляционные насосы.
Сетевые насосы водоподогревательных установок выбираются по расходу сетевой воды на напор, обеспечивающий покрытие гидравлических сопротивлении сети, подогревателей сетевой воды, охладителей конденсата, а также водогрейных котлов, если они установлены. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии сетевой воды и работают при температуре воды не более 70 °С.
Подииточные насосы выбираются по расходу, обеспечивающему восполнение потерь в системе теплоснабжения. В закрытых системах теплоснабжения утечка воды принимается равной 0,5 % объема воды в трубопроводах системы с присоединенными к ней абонентами. При этом производительность насоса выбирают, исходя из двойного расхода, с учетом подачи воды в аварийных ситуациях. При открытых системах теплоснабжения производительность подпиточных насосов выбирается с учетом покрытия суммарных расходов воды при максимальном потреблении ее на горячее водоснабжение и утечек в системе. Подппточные насосы должны создавать напор, обеспечивающий преодоление давления в обратной линии перед сетевыми насосами, а также гидравлическое сопротивление соединительных трубопроводов и регулятора подпитки.
Рециркуляционные насосы устанавливаются в котельных с водогрейными котлами для частичной подачн горячей сетевой воды в трубопровод, подводящий воду к водогрейному котлу. В соответствии со СИиП П-35-76 установка рециркуляционных насосов производится в случае требования заводами - изготовителями водогрейных котлов постоянной температуры воды на входе или выходе котла. Производительность рециркуляционного насоса определяется из уравнения баланса смешивающихся потоков сетевой воды в обратной линии и горячей воды на выходе из водогрейного котла.
На рис. 10-2 представлена схема установки рециркуляционного насоса п регулятора, поддерживающего требуемую температуру воды, отпускаемой потребителям. Регулирование температуры воды, поступающей в водогрейный котел, и температуры воды, отпускаемой потребителям, осуществляется следующим образом. Количество воды, подаваемое рециркуляционным насосом, регулируется так, чтобы получить необходимую температуру воды на входе в водогрейный котел. Однако при этом температура воды на выходе из котла может оказаться выше температуры, необходимой потребителям. Для поддержания заданной температуры воды, отпускаемой потребителям, часть воды из обратной линии по перемычке направляется в прямую линию. Количество воды, отбираемой из обратной линии в прямую, регулируется регулятором температуры сетевой воды.
В соответствии со схемой па рис. 10-2 можно написать следующие уравнения:
Решая совместно уравнения (10-4) и (10-5), получим
где Gв.к - количество сетевой воды, проходящей через водогрейный котел, т/ч; Gpeц - количество сетевой воды, подаваемой рециркуляционным насосом, т/ч; Gc.в - количество обратной сетевой воды, подаваемой сетевым насосом, т/ч; Gpег - количество обратной сетевой воды, подаваемой регулятором через перемычку в линию прямой воды, направляемой потребителям, т/ч; t'с.в - температура сетевой воды в обратной линии, °С; t'в.к - температура воды на выходе из водогрейного котла, °С; t'в.к - минимальная допустимая температура воды па входе в водогрейный котел, °С.
Из уравнения (10-7) ясно, что при t'c. в = t'в. к количество воды, подаваемое рециркуляционным насосом, равно нулю. С уменьшением температуры сетевой воды количество воды, подаваемое рециркуляционным насосом, увеличивается. При повышении температуры воды после водогрейного котла количество воды, подаваемой рециркуляционным насосом, уменьша-ется, но возрастает расход обратной сетевой воды через перемычку. Это уменьшает расход воды через водогрейный котел, что допустимо до определенных границ, при которых имеется опасность вскипания воды в котле. Поэтому температура воды после водогрейного котла t'в.к должна приниматься не выше таких значений, при которых расход воды через водогрейный котел окажется ниже допустимого минимального. После расчета Gpeц, по уравнению (10-4) проверяется значение Gв.к по уравнениям (10-5) и (10-6).
Рециркуляционный насос должен создавать напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление водогрейного котла и рециркуляционных трубопроводов. Напор, создаваемый рециркуляционным насосом, обычно составляет 150- 250 кПа.
Отечественные заводы выпускают самые разнообразные центробежные насосы с электрическим и паровым приводом (электронасосы и турбонасосы).В табл.10-1 приведены характеристики насосов, применяемых в качестве питательных, сетевых, подпиточных и рециркуляционных.
