котельные в москве на чем работают
Как работает котельная?
Интересовались ли вы когда-нибудь тем, как работает котельная? Какие процессы приводят к появлению в доме тепла и горячей воды? Для новичка и человека, не связанного с монтажом оборудования, информация о том, как работает котельная, может быть интересной и полезной.
Разберем на примере газовой котельной установки.
Что требуется для работы котельной?
Наибольшей популярностью на территории России пользуются газовые котельные. Связано это с дешевизной и доступностью топлива: газифицированными у нас являются практически все районы, кроме новых и совсем глухих. С газом в нашей стране знакомы все: на нём работают самые банальные бытовые плиты.
Однако в котельной давление газа намного выше — в среднем, для отапливания жилого дома используется давление до 5кПа, а для котельной — до 0,3МПа.
Второй важный элемент котельной — это вода, однако требования к ней предъявляются весьма специфические. Чтобы установка работала как нужно, воды требуется много, причем она должна быть очень мягкой. Очищается жидкость при помощи фильтров, которые обновляются постоянно, поскольку вода через них проходит безостановочно.
Из отфильтрованной воды затем удаляется кислород: работать с насыщенной кислородом водой котел не может. Для его удаления применяются специальные устройства деаэраторы, «пастеризующие» воду, которая затем доставляется до котла.
Естественно, все процессы не могут происходить в котельной самостоятельно, под воздействием собственных сил. Для нагнетания воздуха котлу требуется центробежный вентилятор, для удаления продуктов горения — дымосос, для откачивания воды — насосы. Всевозможное дополнительное оборудование помогает проконтролировать работу систем, обезопасить котельную, снизить риски. Любая современная котельная, будь она автономной или централизованной, также требует комплекса аварийных устройств. И все это потребляет электричество.
Кроме того, любая котельная оснащается радиаторами и трубами, из которых состоят теплотрассы: иногда расстояние от котла до отапливаемого объекта может быть очень большим.
Как работает котельная?
Разобравшись с топливом и оборудованием, переходим к ключевому вопросу: все же, как работает котельная?
Сначала из газгольдера или газопровода топливо подается на горелку, которая обеспечивает его сгорание в специальной камере. В процессе сгорания вырабатывается тепло, которое подогревает теплоноситель, откуда он поступает в распределитель. Из распределителя теплоноситель (вода, как правило) передается по отопительным контурам — то есть, по бойлерам, радиаторам, теплым полам и т. д. Пройдя по контурам, теплоноситель остывает и возвращается в котельную. Так получается замкнутый цикл.
Схема работы котельных
Все котельные в Москве в качестве топлива используют природный газ, поступающий из городской системы газоснабжения. Чтобы топливо горело, необходим окислитель — кислород из атмосферного воздуха, поступающий в водогрейный котел через дутьевые вентиляторы. Получившаяся газовоздушная смесь воспламеняется и нагревает циркулирующий в контуре теплоноситель (специально подготовленную воду под давлением), который затем поступает в тепловую сеть. Оставшиеся после сгорания газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Их состав постоянно контролируется и полностью соответствует экологическим нормативам.
Горячая вода в тепловых пунктах отдает тепло воде, пришедшей из домов потребителей, после чего охлажденная вода возвращается обратно в котельную и участвует в цикле заново. Часть воды неизбежно теряется во время технологических операций. Для восполнения потерь вода из городского водопровода проходит через водоподготовительную установку для дополнительной очистки. После этого подпитывающий насос подает воду в котел.
Современная котельная бережно расходует топливо и воду, практически не загрязняет атмосферу, но все же проигрывает в энергоэффективности ТЭЦ, одновременно вырабатывающим электроэнергию и тепло. Поэтому в последние годы «Мосэнерго» ведет активную работу по переключению нагрузки с котельных на ТЭЦ. Это позволяет экономить топливо, оптимизировать затраты, сокращать воздействие на окружающую среду и в целом повышать эффективность теплоснабжения Москвы.
Принцип работы ТЭЦ
Интерактивное приложение «Как работает ТЭЦ»
Чтобы газ лучше горел, в котлах установлены тягодутьевые механизмы. В котел подается воздух, который служит окислителем в процессе сгорания газа. Для снижения уровня шума механизмы снабжены шумоглушителями. Образовавшиеся при горении топлива дымовые газы отводятся в дымовую трубу и рассеиваются в атмосфере.
Раскаленный газ устремляется по газоходу и нагревает воду, проходящую по специальным трубкам котла. При нагревании вода превращается в перегретый пар, который поступает в паровую турбину. Пар поступает внутрь турбины и начинает вращать лопатки турбины, которые связаны с ротором генератора. Энергия пара превращается в механическую энергию. В генераторе механическая энергия переходит в электрическую, ротор продолжает вращаться, создавая в обмотках статора переменный электрический ток.
Через повышающий трансформатор и понижающую трансформаторную подстанцию электроэнергия по линиям электропередач поступает потребителям. Отработавший в турбине пар направляется в конденсатор, где превращается в воду и возвращается в котел. На ТЭЦ вода движется по кругу. Градирни предназначены для охлаждения воды. На ТЭЦ используются вентиляторные и башенные градирни. Вода в градирнях охлаждается атмосферным воздухом. В результате выделяется пар, который мы и видим над градирней в виде облаков. Вода в градирнях под напором поднимается вверх и водопадом падает вниз в аванкамеру, откуда поступает обратно на ТЭЦ. Для снижения капельного уноса градирни оснащены водоуловителями.
Водоснабжение осуществляется от Москвы-реки. В здании химводоочистки вода очищается от механических примесей и поступает на группы фильтров. На одних она подготавливается до уровня очищенной воды для подпитки теплосети, на других — до уровня обессоленной воды и идет на подпитку энергоблоков.
Цикл, используемый для горячего водоснабжения и теплофикации, также замкнутый. Часть пара из паровой турбины направляется в водонагреватели. Далее горячая вода направляется в тепловые пункты, где происходит теплообмен с водой, поступающей из домов.
Высококлассные специалисты « Мосэнерго » круглосуточно поддерживают процесс производства, обеспечивая огромный мегаполис электроэнергией и теплом.
Как работает парогазовый энергоблок
Инженерные системы. Часть 1: Котельные.
По просьбам комментаторов другого поста (#comment_57904834) решил создать серию постов про инженерные системы.
Я намерен сделать 5 частей по системам, с которыми я в разной степени знаком и с которыми сталкивается или не сталкивается большинство участников нашего сообщества: котельные, тепловые сети, отопление, вентиляция, кондиционирование. Посты очень длинные, но при этом информация в них будет самая общая. Рассказывать я собираюсь об общих принципах работы, без глубокого ковыряния и заумных формул, иначе всё повествование превратится в тоскливое болото (да и формулы я помню далеко не все).
На данных фотографиях представлена Самарская ТЭЦ (теплоэлектроцентраль). Тепло-электро-централью она называется потому, что вырабатывает не только тепловую, но и электрическую энергию. Каким образом это происходит напишу чуть ниже.
На данной картинке представлен паровой котёл ДКВР-6,5 без кожуха. Кстати, высота этой штуки 5 метров с хвостиком или почти 2 этажа. В этой серии высота котлов достигает 9,6 метров, а вот например котёл ГМ-50-14 в длину имеет 18 метров, в ширину 11, а в высоту 14,6 метра (это, на секундочку, примерно 5 этажей).
Насколько я знаю, в настоящее время прямая подача первичного нагретого теплоносителя используется только в бытовых котлах, которые устанавливаются в отдельно взятом доме. В промышленных установках первичный теплоноситель всегда идёт на теплообменик, в котором он нагревает теплоноситель вторичный (как раз ту воду, которая потом уходит в теплосети по всему городу):
Добавлю изображение котла ДЕ, чтобы легче ориентироваться:
Они увидели, что после теплообменника остаётся большое количество пара, которое придется охладить, чтобы подать обратно в котёл. Для этого придётся строить какие-то установки, в которых мало того будет теряться энергия этого оставшегося пара, так ещё будет затрачиваться работа на его охлаждение. И чтобы не выполнять всех этих контрпродуктивных действий, они придумали пар подавать на турбину, вот такую:
Кстати, те самые пресловутые дымовые газы или продукты сгорания после котла через дымовой тракт отправляются в дымовые трубы, по которым всегда можно определить котельную издалека:
Эти трубы не зря такие высокие, в них за счёт разности плотностей горячих газов и холодного воздуха возникает естественное гравитационное давление, которое помогает газам вылететь повыше. А если его возникает недостаточно, то подключают дымовые вентиляторы. Вопрос давления мы подробнее рассмотрим в части о вентиляции.
Теперь детали, цифры, всякие интересные штуки, самые явные отличия от бытовых систем:
Но в отдалённых районах, или там, где нет централизованного газоснабжения, используются другие виды топлива, в основном это уголь, мазут, дерево, т.н. гранулы, торф и всякое такое. Сжигание мазута может производиться через газовые горелки, они чаще всего универсальные. А вот для сжигания твёрдого топлива используются колосниковые решётки:
Куски топлива сначала дробят, чтобы скорость горения и передачи энергии были максимальны, затем полученную крошку насыпают на решётку и дальше она как в фильме ужасов медленно движется в раскалённое жерло камеры сгорания. Процесс этот должен происходить непрерывно, т.к. при угасании пламени придётся снова разжигать первую порцию топлива, а это перебой в подаче тепла, печалька у потребителя, увольнение по статье у оператора котельной установки.
2). Вторая необычная в быту деталь была видна в первой, это дутьевые вентиляторы на горелках, вот они на переднем плане у каждого котла:
То есть на каждую молекулу метана нужны две молекулы кислорода. Кроме того мы помним, что кислорода в атмосферном воздухе всего лишь 23% по массе. Итого на каждый килограмм метана в газовом топливе нам требуется 8,7 кг атмосферного воздуха (всё это прикидочно, просто чтобы представить порядок цифр).
Так вот, расход газа для котла ДЕ 10-14 (соразмерный с котлами на предыдущих картинках) составляет 710 кубометров в час. Соответственно, воздуха для сжигания этого газа требуется 710 * 8,7 = 6 177 кубометров в час. Шесть тысяч! Это почти два кубометра в секунду. Вот для примера один кубометр кирпича:
И вот для подачи на горелку двух таких объёмов ежесекундно и нужны дутьевые вентиляторы.
3). Все помнят, что вода кипит при температуре 100 °С. Но на самом деле, температура кипения любого вещества зависит от давления, и чем оно выше, тем выше данная температура (и наоборот). Этим объясняется тот факт, что яичко на высокой горе не сварится в кипятке и останется сопливым, просто давление там ниже и температура кипения тоже. В котлах же ситуация обратно противоположная.
Поэтому давление в котле должно быть строго определённым, например для 150 °С оно составляет не менее 5 атмосфер (для сравнения, это давление человек ощутит на глубине 40 м под водой (1 атмосфера воздушная + по одной атмосфере на каждые 10 м воды).
В паровых котлах ситуация ещё веселее. Температура воды ограничена температурой кипения при определённом давлении, дальше она превращается в пар. А вот у пара эти параметры по сути не ограничены (на самом деле ограничены критической точкой, но там всё сложно и такие температуры на практике не используются). Например, в здоровенном котле ДЕ-25-24-380 пар нагревается до температуры 380 °С и давления в 23 атмосферы! Это давление на глубине в 220 м.
Кстати, обратите внимание, работают все три градирни и на деревьях висят листочки, это значит что на улице ну прям очень тепло, а котельную уже запустили. По мере похолодания и увеличения теплопотерь их будут отключать.
На этом по котельным всё. Часть абзацев приклеена вплотную к предыдущим, потому что редактор ругается на 51 блок. Остальные части буду делать по мере наплыва вдохновения.
Дополнения, замечания и вопросы предлагаю писать в комментариях.
Катюши, уголь, пар. Как выглядят самые необычные электростанции Москвы
© «Мосэнерго» Первая центральная электростанция в Москве, Георгиевская, была построена в 1888 году на углу Большой Дмитровки и Георгиевского переулка. Она снабжала электроэнергией Кремль и другие объекты в радиусе примерно двух километров от него. Но скоро этих мощностей стало недостаточно, и в 1897 году на Раушской набережной возвели новую станцию, а Георгиевскую закрыли. Теперь в ее здании находится выставочный зал «Новый Манеж».
Сегодня станция на Раушской набережной, Государственная электрическая станция №1 имени П.Г. Смидовича (ГЭС-1), продолжает работать и является старейшей действующей электростанцией в России. Она же первая в 1946 году первая в стране перешла на сжигание самого экологического топлива – природного газа.
Первая центральная электростанция в Москве, Георгиевская, была построена в 1888 году на углу Большой Дмитровки и Георгиевского переулка. Она снабжала электроэнергией Кремль и другие объекты в радиусе примерно двух километров от него. Но скоро этих мощностей стало недостаточно, и в 1897 году на Раушской набережной возвели новую станцию, а Георгиевскую закрыли. Теперь в ее здании находится выставочный зал «Новый Манеж».
Сегодня станция на Раушской набережной, Государственная электрическая станция №1 имени П.Г. Смидовича (ГЭС-1), продолжает работать и является старейшей действующей электростанцией в России. Она же первая в 1946 году первая в стране перешла на сжигание самого экологического топлива – природного газа.
© «Мосэнерго» А в подмосковном Дзержинском находится последняя электростанция в столичном регионе, которая пока продолжает сжигать уголь в качестве основного топлива, как и газ. Однако в ближайшее время ТЭЦ-22 полностью откажется от угля, что позволит улучшить экологическую обстановку на юго-востоке Москвы, сделать комфортнее жизнь более миллиона жителей.
Кстати, именно на этой электростанции в 2021 году планируется ввести в эксплуатацию крупнейшую в мире теплофикационную турбину – Т-295.
А в подмосковном Дзержинском находится последняя электростанция в столичном регионе, которая пока продолжает сжигать уголь в качестве основного топлива, как и газ. Однако в ближайшее время ТЭЦ-22 полностью откажется от угля, что позволит улучшить экологическую обстановку на юго-востоке Москвы, сделать комфортнее жизнь более миллиона жителей.
Кстати, именно на этой электростанции в 2021 году планируется ввести в эксплуатацию крупнейшую в мире теплофикационную турбину – Т-295.
© «Мосэнерго» Построенная в 1936 году на Шоссе Энтузиастов ТЭЦ-11 стала первой в СССР полностью оснащенной исключительно отечественным оборудованием. В 1960 году от нее был проложен первый в стране теплопровод диаметром 1000 мм.
Сегодня станция обеспечивает электрической энергией и теплом жилые дома в районах Перово, Соколиная гора и соседних, а также промышленные предприятия на востоке и юго-востоке Москвы.
Построенная в 1936 году на Шоссе Энтузиастов ТЭЦ-11 стала первой в СССР полностью оснащенной исключительно отечественным оборудованием. В 1960 году от нее был проложен первый в стране теплопровод диаметром 1000 мм.
Сегодня станция обеспечивает электрической энергией и теплом жилые дома в районах Перово, Соколиная гора и соседних, а также промышленные предприятия на востоке и юго-востоке Москвы.
© «Мосэнерго» В подмосковных Мытищах расположена самая молодая действующая сегодня электростанция «Мосэнерго» – ТЭЦ-27. Ее первые котлы были введены в 1992 году, первый энергоблок станции начал работу четыре года спустя. Здесь же в 2007 году был введен первый в Москве парогазовый энергоблок мощностью 450 МВт (годом позже на станции начал работать еще один блок аналогичной мощности).
Сегодня ТЭЦ-27 обеспечивает электроэнергией и теплом более 1 миллиона жителей севера и северо-востока Москвы, а также округа Мытищи.
В подмосковных Мытищах расположена самая молодая действующая сегодня электростанция «Мосэнерго» – ТЭЦ-27. Ее первые котлы были введены в 1992 году, первый энергоблок станции начал работу четыре года спустя. Здесь же в 2007 году был введен первый в Москве парогазовый энергоблок мощностью 450 МВт (годом позже на станции начал работать еще один блок аналогичной мощности).
Сегодня ТЭЦ-27 обеспечивает электроэнергией и теплом более 1 миллиона жителей севера и северо-востока Москвы, а также округа Мытищи.