 |
1.5.1. Схемы систем отопления животноводческих помещений
|
|
|
|
Зоотехнические требования, регламентирующие содержание животных, сводятся в основном к поддержанию внутри животноводческих помещений нормативных параметров микроклимата, к которым относятся температура, от- носительная влажность и подвижность воздуха, концентрация газов и пыли. При нарушении правил содержания животных снижаются их воспроизводи- тельная способность и продуктивность, наблюдается высокая заболеваемость, увеличиваются затраты кормов на единицу продукции. При неудовлетвори- тельном микроклимате продуктивность падает на 20... 30 % и уменьшается про- должительность использования помещений.
На терморегуляцию, теплообмен, обмен веществ и прочие жизненные про- цессы организма больше других факторов влияет температура полов и воздуха помещений. При температуре воздуха ниже заданного предела часть корма, предназначенного для получения продукции, идет на поддержание теплоты в организме. Этот предел называется нижней критической температурой. При высокой температуре воздуха у животных снижаются аппетит и сопротивляе- мость организма болезням, а в отдельных случаях возможен тепловой удар.
Создание оптимального микроклимата предусматривает комплекс меро- приятий, среди которых ключевую роль играет использование эффективных систем отопления. Однако если расчетная температура воздуха позволяет под- держивать заданные условия в помещении за счет биологической теплоты, вы- деляемой животными, то следует стремиться к обеспечению требований темпе- ратурного режима средствами естественного воздухообмена.
Отопление применяют в тех случаях, когда тепловыделений от животных недостаточно для компенсации теплопотерь через ограждающие конструкции, для нагрева приточного воздуха, а также испарения влаги со смоченной и от- крытой водных поверхностей, а дальнейшее утепление помещений экономиче- ски нецелесообразно по сравнению с подачей искусственной теплоты. Это от- носится к районам с низкими наружными температурами, где животноводче- ские помещения рекомендуется оборудовать системами искусственного обог- рева.
|
|
|
В животноводческих помещениях применяют следующие виды отопления: печное, центральное (водяное и паровое низкого давления) и воздушное. Наи- более широко используются системы воздушного отопления, совмещенные с приточной вентиляцией. Это относится, прежде всего, к помещениям большого объема - коровникам с привязным содержанием животных и свинарникам с от- кормочным поголовьем. Система воздушного отопления рекомендуется также в качестве основной в родильных отделениях помещений для крупного рогатого скота. Здесь же целесообразно предусматривать дополнительную систему во- дяного отопления с тепловыми приборами и обогрев полов с целью повышения температуры поверхности пола и воздуха припольной зоны. Помещения для содержания молодняка характеризуются значительными колебаниями количе-
ства тепло- и влаговыделений (по мере роста животных). Поэтому в них реко- мендуется использовать комбинированные системы отопления, состоящие из систем воздушного и водяного (парового) отопления.
На животноводческих фермах применяют в основном прямоточные мест- ные и центральные системы. Использование рекуперативных прямоточных сис- тем сдерживается в силу того, что и эксплуатация связана с некоторыми слож- ностями. Системы с частичной рециркуляцией допускается устанавливать в помещениях для откорма крупного рогатого скота и свиней.
1. 5. 2. Устройство пароводяных огневых котельных установок
Комплекс агрегатов и устройств, предназначенных для получения пара или горячей воды за счет сжигания топлива или утилизации теплоты отработавших газов каких-либо производств, называется огневой котельной установкой. Она включает в себя: котельный агрегат и вспомогательное оборудование для под- готовки и подачи воды, топлива и воздуха, удаления и очистки дымовых газов, удаления золы и шлака (при сжигании твердого топлива).
|
|
|
Котельный агрегат (котел) - это устройство, в котором непосредственно вырабатывается пар или горячая вода. Котлы, предназначенные для получения пара, называют паровыми, а для получения горячей воды - водогрейными. По виду сжигаемого топлива различают котлы, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе.
Основными характеристиками паровых котельных агрегат являются паро- производительность, давление, температура пара и питающей воды; водогрей- ных - тепловая мощность, рабочая температура горячей воды и давление в кот- ле. В соответствии с давлением пара различают котлы низкого давления (до 1 МПа), среднего (1... 10 МПа), высокого (10... 22, 5 МПа) и сверхкритичесго (свыше 22, 5 МПа) давления. В отопительных котельных установках применяют паровые котлы низкого давления.
В зависимости от паропроизводительности и давления пара в состав ко- тельной установки могут входить те или иные элементы оборудования. В схеме котельной установки можно выделить следующие материальные потоки: топ- ливный, воздушный, газовый, пароводяной и золошлакоудаляющий.
В потоках питающая вода перед подачей в котел проходит систему подго- товки, которая заключается в осветлении, умягчении и деаэрации. При осветле- нии из воды удаляются механические примеси путем отстаивания, фильтрова- ния и коагуляции. Жесткость воды снижается с помощью химической обработ- ки путем удаления из нее растворенных накипеобразующих соли кальция и магния. С помощью деаэрации из воды удаляется растворенный в ней воздух, присутствие которого, резко ухудшает теплопередачу на теплообменных по- верхностях и вызывает их коррозию.
После прохождения системы подготовки вода подогревается в экономай- зере выходящими из котла дымовыми газами и поступает в котел.
Генерация паров происходит в испарительных трубах, расположенных в зоне высоких температур, - в топке (эти трубы называют экраном) и газоходе за топкой. Температура газов в топке составляет около 1500 °С. При такой темпе-
|
|
|
ратуре основным способом переноса теплоты от газов является излучение. На выходе из топки температура газов составляет около 1000°С; перенос теплоты от них к теплообменным поверхностям перегревателя, экономайзера и воздухо- подогревателя происходит как за счет излуче ния, так и теплоотдачи.
Чтобы интенсифицировать теплоотдачу внутренних поверхностей испари- тельных труб, предусматривают определенную схему движения пароводяной смеси. В зависимости от конструкции котла различают естественную, принуди- тельную и прямоточную циркуляцию воды и пароводяной смеси. В котлах ма- лой и средней производительности, применяемых в сельскохозяйственном про- изводстве, используют схему с естественной циркуляцией. Функции экономай- зера и воздухоподогревателя состоят в предварительном подогреве соответст- венно питающей воды и воздуха топочными газами, что позволяет повысить КПД котла.
1. 5. 3. Особенности конструкций котлов
Промышленность выпускает котельные установки с вертикальным и гори- зонтальным расположением котла. Наибольшее распространение получили па- ровые котлы малой производительности (300... 1500 кг/ч), вырабатывающие пар низкого давления (до 70 кПа) и горячую воду. Они используются на животно- водческих фермах и птицефабриках для отопления, горячего водоснабжения, а также в технологических процессах тепловой обработки кормов, пастеризации молока и для других нужд хозяйства. Это котлы марок КГ-300, КТ-Ф-300, КВ- ЗООУ, КВ-ЗООМ, КЖ-Ф-500, КТ-500, Д-721Г-Ф и Д-900.
Конструкция котла КВ-ЗООМ включает в себя жаровую камеру и корпус, соединенные торцевыми стенками фланцами. Пространство между ними (водя- ная камера) имеет вместимость 1, 28м3, из которых 0, 23м3 приходятся на паро- вое пространство в верхней части котла. Жаровая камера оборудована топоч- ным устройством и в противоположной части - системой конвективных труб, заполненных водой из водяной камеры и обтекаемых снаружи топочными газа- ми. По верху котла проходит паросборник, на котором размещены предохрани- тельные клапаны, манометр и пароотвод, подключенный к пароперегревателю, находящемуся в жаровой камере. Топка, поддувало и указатель уровня воды расположены на передней стенке котла, а на его задней стенке крепится дымо- вая труба.
|
|
|
Для питания котла водой служит подпиточный насос. С целью предвари- тельного подогрева вода проходит через водоподогреватель в дымовой трубе.
Котел КВ-300 М выпускают в двух вариантах: для работы твердом и на жидком топливе. Он снабжен системой автоматики для прекращения подачи топлива в форсунку (горелку) при снижении уровня воды и возрастании давле- ния пара. Котлы на твердом топливе имеют автоматические устройства, управ- ляющие работой системы подачи воздуха в топку.
Котел Д-721А предназначен для работы только жидком топливе. Топливный бак, топливный насос, горелка и вентилятор размещены в пе-
редней (машинной, или топочной) части котла. Процесс получения пара в жа- ротрубном котле полностью автоматизирован. Кроме того, автоматизированы
процессы подачи и отключения топлива, подачи воды и сброса избытка пара. Для этого в котле установлен автомат защиты горения, который при прекраще- нии горения факела отключает подачу топлива, обесточивая двигатель топлив- ного насоса и двигатель вентилятора. Имеются также автоматический регуля- тор подачи воды и предохранительные паровые клапаны. В арматуру котла входят манометр, водомерное устройство, водяной насос и продувочные венти- ли. Кожух котла покрыт теплоизоляцией.
В крупных животноводческих комплексах и на птицефабриках применяют реконструированные паровые двухбарабанные вертикально-водотрубные кот- лы. Такой котел в течение 1 ч вырабатывает от 2, 5 до 20 т насыщенного или пе- регретого пара при его давлении 1, 3; 2, 35 или 3, 9 МПа. Температура пара равна 442 º С. Котел может быть укомплектован топками различного типа, работаю- щими на твердом, жидком и газообразном топливе.
Водогрейные котлы малой производительности широко применяются в животноводстве наряду с паровыми для отопления и горячего водоснабжения. Их изготавливают из чугуна или стали. Эти котлы обеспечивают получение во- ды со следующими выходными параметрами: избыточное давление до 0, 6 МПа; температура до 115°С. Чугунные водогрейные котлы в меньшей степени под- вержены коррозии, чем стальные. Преимущество последних состоит в большей надежности при перегреве.
1. 5. 4. Теплогенераторы
Теплогенераторы служат для воздушного отопления и вентиляции живот- новодческих производственных и служебных помещений при отсутствии цен- трализованного теплоснабжения. Теплогенераторы работают как на природном газе, так и на жидком топливе: дизельном, печном бытовом и керосине.
|
|
|
Теплогенератор ТГ-2, 5А имеет цилиндрический корпус который изготов- лен из жаростойкой нержавеющей стали. Внутри корпуса находятся дымоход, теплообменник, главный вентилятор с электродвигателем и кожухом. Теплооб- менник имеет камеру сгорания и ребристый радиатор со вставками, предназна- ченными для замедления тяги.
На корпусе теплогенератора размещены форсунка, отстойник топлива, станция управления и датчик системы автоматики, которая обеспечивает рабо- ту теплогенератора на различный режимах в зависимости от заданной темпера- туры в отапливаемом помещении. Главный вентилятор подает холодный воздух в теплообменник; при этом производительность вентилятора регулируется из- менением угла поворота лопастей.
Форсунка предназначена для распыления топлива. Давление впрыскивания топлива через распылитель составляет 0, 98…1, 37 МПа. Топливо, проходящее через распылитель, приобретает вращательно-вихревое движение и поступает в камеру сгорания имеющую форму конуса. Воздушному потоку, подаваемому главным вентилятором, перед поступлением в камеру сгорания специальным завихрителем также сообщается вращательно-вихревое движение, но противо- положного по отношению к потоку топлива направления. Продукты сгорания топлива перемещаются между ребрами теплообменника, передают им свою те-
плоту и через дымовую трубу удаляются наружу. Нагретый в теплообменнике воздух поступает к потребителю.
При работе с теплогенераторами требуется, чтобы их защитные системы (терморегуляторы, заземление и др. ) были в исправном состоянии. Запрещена работа на теплогенераторах при поврежденных изоляторах и без предваритель- ной продувки камер сгорания воздухом. Нельзя проводить пуск при отсутствии защитных решеток на всасывающих элементах установок и стекол смотровых окнах. Запрещено зажигать рабочую смесь в теплогенераторах через смотровые окна.
1. 5. 5. Основные правила эксплуатации котлов и огневых установок и требования безопасности при их обслуживании
Наиболее важным фактором, влияющим на эффективность работы паро- вых и водогрейных котлов, является качество используемой воды. С целью очистки питающей воды от механических примесей, удаления растворенных в ней солей жесткости (соли кальция и магния) и коррозионно-активных газов (кислород и углекислый газ) проводят специальную водоподготовку. Механи- ческие примеси удаляют путем отстаивания или фильтрования. Для удаления солей жесткости, образующих накипь на поверхностях нагрева котла, воду об- рабатывают до ее поступления в котел и периодически продувают сам котел. Подготовка воды до входа в котел заключается в ее химической обработке га- шеной известью, каустической или кальцинированной содой и пропускании че- рез слой катионитовой смолы. При продувке из барабана котла выводится часть воды с высокой концентрацией солей. Растворенный в питающей воде воздух вызывает коррозию поверхностей нагрева котельной установки и, локализуясь у этих поверхностей, создает дополнительное термическое сопротивление пе- редаче теплоты от топочных газов к кипящей воде. С целью удаления воздуха питающую воду нагревают до температуры кипения. Этот процесс называется деаэрацией, аппарат для его проведения — деаэратором. При нагревании воды растворимость воздуха в ней уменьшается и происходит его выделение (де- сорбция).
Для контроля основных технологических параметров и своевременного ре- гулирования питания котла котельные установки оснащают контрольно- измерительными приборами и средствами автоматики. Приборы служат для измерения давления пара (воды) в котле, температуры питающей воды, насы- щенного и перегретого пара, температуры и состава отходящих топочных газов, степени разрежения в топке котла, расхода пара и т. п.
В автоматическом режиме осуществляется регулирование подачи питаю- щей воды, температуры перегретого пара, процесса горения, солесодержания котловой воды, пылеприготовления, устройств звуковой и световой сигнализа- ции, блокировки и защиты. В зависимости от типа применяемого устройства питание котла регулируют:
- по уровню воды и расходу пара;
- по уровню воды в барабане;
- дополнительно к двум предыдущим параметрам – по перепаду давления на регулирующем клапане;
Процессом горения топлива управляют посредством подачи топлива и воздуха, а также с помощью тяги. Регулирование подачи воздуха в топку и уда- ления топочных газов осуществляют с помощью тягодутьевых устройств. Воз- дух подается дутьевыми вентиляторами, развивающими давление 1, 0... 2, 5 кПа, а топочные газы удаляются с помощью дымососов, способных противостоять высокой (свыше 100 ° С) температуре газов и имеющих износостойкие (против истирания золой) лопатки.
Система сигнализации фиксирует превышение предельного уровня воды в барабане, предельной температуры перегретого пар остановку дутьевого венти- лятора или дымососа и оповещает обслуживающий персонал о нарушениях нормального режима эксплуатации котла. При получении соответствующего сигнала персонал должен принять надлежащие меры для нормализации — ре- жима, не дожидаясь срабатывания блокировочных систем.
Блокировка предусматривает выполнение в определенной последователь- ности необходимых операций при пуске или остановке тех или иных устройств котельной установки.
Все котельные установки оборудованы защитными устройствами в виде предохранительных клапанов, размещенных на барабан котла и на выходе пе- регревателя. При увеличении давления пар сверх допустимого эти клапаны ав- томатически срабатывают, выпуская избыток пара.
При эксплуатации котельных установок большое значение имеет соблюде- ние требований техники безопасности, так как эти установки обладают повы- шенной пожаро- и взрывоопасностью. Все котельные установки, работающие при давлении более 0, 17 МПа необходимо монтировать и эксплуатировать в соответствии с правилами, устанавливаемыми Госгортехнадзором России. Пра- вила эксплуатации регламентируют, в частности, порядок проведения гидрав- лических испытаний, периодичность наружного и внутреннего осмотра котлов.
Безопасную работу котельной установки обеспечивает система автомати- ческого регулирования, она же повышает экономичность за счет поддержания оптимальных условий эксплуатации. При наличии системы автоматического регулирования сокращается численность обслуживающего персонала и облег- чаются условия труда.
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируют отопительные системы?
2. Системы отопления предпочтительнее на животноводческих фермах?
3. Котельная установка и ее устройств.
4. Какими показателями характеризуются паровые и водогрейные котлы?
5. Назовите основные конструктивные части теплогенератора.
6. Какие схемы и устройства применяют для обеспечения безопасной рабо- ты котельной установки?
ЗАНЯТИЕ 8-9
Тема 1. 6. Водоснабжение ферм
|
|
|
