Газифицированные котельные агрегаты

ГАЗИФИЦИРОВАННЫЕ 
КОТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

О.Н. БРЮХАНОВ 
В.А. КУЗНЕЦОВ

2-е издание, исправленное и дополненное

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебника для учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального образования 
по специальности 08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем 
газоснабжения» (протокол № 3 от 17.03.2021)

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНИК

УДК 621.182(075.32)
ББК 31.38я723
 
Б89

А в т о р ы :
Брюханов О.Н. — доктор технических наук, профессор (Национальный 
исследовательский Московский государственный строительный университет);
Кузнецов В.А. — кандидат технических наук, доцент, доцент Московского политехнического университета
Р е ц е н з е н т ы:
В.А. Жила — профессор, заведующий кафедрой теплофикации и газоснабжения Московского государственного строительного уни верситета;
А.И. Плужников — профессор, генеральный директор ООО «ВНИИ промгаз»;
Е.Ф. Андросова — почетный работник жилищно-коммунального хозяйства России, преподаватель Новороссийского техникума градостроительства и экономики

ISBN 978-5-16-014787-1 (print)
ISBN 978-5-16-107292-9 (online)

© Брюханов О.Н., Кузнецов В.А., 2005
© Брюханов О.Н., Кузнецов В.А., 2021, 
с изменениями

Брюханов О.Н.
Б89  
Газифицированные котельные агрегаты : учебник / О.Н. Брюханов, В.А. Кузнецов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 
2022. — 392 с. — (Среднее профессиональное образование). — 
DOI 10.12737/1003548.
ISBN 978-5-16-014787-1 (print)
ISBN 978-5-16-107292-9 (online)
В учебнике даны основные понятия о газифицированных теплогенерирующих (котельных) установках и терминология, используемая в котельной технике, принцип действия и устройства газифицированных теплогенерирующих (котельных) установок. Рассмотрены типы и устройство 
генераторов тепла (котлов) их топочных устройств; типы и устройство 
газогорелочных устройств, количество и места их установки в топочных 
устройствах; вспомогательное оборудование – устройства подвода воздуха и удаления продуктов сгорания, устройства водоподготовки, питания 
паровых и циркуляции теплоносителя водогрейных котлов; устройство 
теплового контроля и автоматического регулирования котельной установки. Рассмотрены вопросы эксплуатации и эффективности работы газифицированных теплогенерирующих (котельных) установок и систем их 
газоснабжения; требования к проведению газоопасных и аварийно-восстановительных работ систем газоснабжения.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего 
поколения. 
Для студентов среднего профессионального образования по специальности 08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения».
УДК 621.182(075.32)
ББК 31.38я723

Введение

Тепловая энергия является одним из основных видов энер гии, 
необходимых для обеспечения жизнедеятельности челове ка. Тепловую энергию в основном используют для получения электрической энергии, для технологических нужд предприятий различного назначения, для отопления и горячего водоснабже ния жилых 
и общественных зданий.
Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и обеспечивающих ее доставку потребителю в виде водяного пара или 
горячей воды, называют системами теплоснабжения. Системы 
теплоснабжения являются важнейшей составляющей энергетического хозяйства страны. Важнейшим звеном еди ной системы 
энерготеплоснабжения служат котельные (теп логенерирующие) 
установки — совокупность узлов и механизмов для производства 
тепловой энергии в виде водяного пара или го рячей воды. В качестве 
первичных источников энергии для теплогенерирующих установок 
используют органическое и ядерное топливо, солнечную и геотермальную энергию, горю чие и тепловые отходы промышленных 
предприятий. По сво ему агрегатному состоянию все виды органического топлива разделяют на твердое, жидкое и газообразное. 
Основной вид газообразного топлива — природный газ, доля потребления которого в общей структуре потребления топлива котельными установками достигает в настоящее время 55% и имеет 
тен денцию к сохранению этого значения на достаточно длитель ную 
перспективу. Поэтому эффективное использование этого важнейшего источника теплоты в теплогенерирующих уста новках является важной составной частью крупнейшей народ нохозяйственной 
задачи по экономии топливно-энергетичес ких ресурсов.
Природный газ, являясь универсальным и экономичным видом топлива, способствует повышению производительности труда, 
улучшению производственного комфорта, созданию но вого высокоэффективного оборудования и технологических процессов, снижению удельных расходов топлива. Квалифици рованное сжигание 
газа защищает от загрязнения воздушный бассейн промышленных 
объектов и населенных пунктов.
Снижение удельных расходов газа на единицу конечной продукции достигается применением новых технологических процессов и более экономичного оборудования.

Газифицированные котельные агрегаты, использующие современные конструкции газогорелочных устройств, наиболее рационально сжигающих газ, автоматизация процессов горения способствуют обеспечению энергосбережения.
Учебник подготовлен сотрудниками кафедры теплогазоснабжения и вентиляции Московского института коммунального хозяйства и строительства.

Раздел I. 
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
О КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

Глава 1. 
НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ
И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОТЕЛЬНОЙ 
УСТАНОВКИ

1.1. ПОНЯТИЕ, НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ 
КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Котельная установка на газообразном топливе — это комплекс 
сооружений агрегатов и устройств, предназначенных для: выработ ки 
тепловой энергии в виде пара и горячей воды за счет сжигания 
газа; централизованной подготовки теплоносителей нужных потребителю параметров; подачи теплоносителя потребителю; сбора 
отработанного теплоносителя. Она состоит в самом общем случае 
из: котельного агрегата, устройств для приготовления топлива и его 
подачи в топку; дутьевого вентилятора для подачи необходи мого 
количества воздуха; оборудования для удаления золы и шла ка 
(при использовании в качестве резервного твердого топлива); 
дымососа для отвода продуктов сгорания из котельного агрегата; 
устройств очистки дымовых газов; дымовой трубы; оборудования 
для очистки воды от механических примесей; накипеобразующих 
солей и агрессивных газов; насосов различного назначения.
Котельные по назначению подразделяют:
 
– на энергетические — для выработки пара, преобразуемого 
в элек троэнергию (они, как правило, входят в состав электростанции);
 
– отопительные — для обеспечения теплотой системы 
отопле ния, вентиляции и горячего водоснабжения;

– отопительно-производственные — для обеспечения теплотой 
системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения 
и для технологического теплоснабжения;
 
– производственные — для технологического теплоснабжения.
Отопительные котельные оснащают, как правило, водогрейными котлами, вырабатывающими горячую воду, производственные — паровыми, вырабатывающими водяной пар, отопительно-производственные — как теми, так и другими.
По объектам теплоснабжения котельные можно разделить 
на центральные и автономные, в том числе крышные. Центральная 
котель ная предназначена для нескольких зданий и сооружений, 
связан ных с котельной наружными тепловыми сетями. Автономная 
(индивидуальная) котельная предназначена для теплоснабжения 
одного здания, квартиры или сооружения. Крышную котельную 
располага ют (размещают) на покрытии здания непосредственно 
или на специально устроенном основании над покрытием.
Котельные по размещению подразделяют:
 
– на отдельно стоящие;
 
– пристроенные к зданиям другого назначения;
 
– встроенные в здания другого назначения независимо от эта жа 
размещения;
 
– крышные.
Котельные по надежности отпуска теплоты потребителям от носят:
а) к первой категории — котельные, являющиеся единствен ным 
источником теплоты системы теплоснабжения и обеспечи вающие 
потребителей первой категории, нарушение теплоснаб жения которых связано с опасностью для жизни людей или со значительным 
ущербом народному хозяйству (повреждение тех нологического 
оборудования, массовый брак продукции), не имеющих индивидуальных резервных источников теплоты;
б) ко второй категории — остальные котельные.
Виды резервного топлива, используемого в планируемые перерывы подачи основного топлива (газа), и аварийного, используемого в кратковременные периоды аварийного отключения 
основного (резервного) топлива, а также их необходимость для котельных устанавливают с учетом категории котельной, исхо дя 
из местных условий эксплуатации, по согласованию с топливоснабжающими организациями.
Для котельных, отнесенных к первой категории, в качестве аварийного, как правило, предусматривают использование жид кого 
топлива, вид которого определяется органом, устанавлива ющим 
основной вид топлива.

При переводе котельных с котлами, оборудованными камерными топками для сжигания твердого топлива, на сжигание газообразного в качестве резервного, как правило, должно сохраняться твердое топливо, если технико-экономическими и экологическими расчетами не обоснован другой вид топлива.

1.2. ОСНОВНОЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 
КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

В общем случае газовая котельная установка — это совокуп ность 
котла и вспомогательного оборудования. Она включает в себя следующие основные устройства: котлы, экономайзеры и воздухоподогреватели. Котлы являются ее главной частью. Кот лы, в которых вырабатывается пар, называют паровыми; пред назначенные 
для выработки горячей воды — водогрейными; вы рабатывающие 
водяной пар и горячую воду одновременно — комбинированными. 
В котлах дымовые газы, образовавшиеся в топочном устройстве 
при сгорании газообразного топлива, омы вают поверхность нагрева 
котла, отдавая ей часть заключенной в них тепловой энергии, и покидают котел с более или менее высокой температурой. Для дополнительного использования теплоты, содержащейся в дымовых 
газах, уходящих из котла, за ними устанавливают так называемые 
хвостовые поверхности на грева — экономайзер, в котором подогревается питательная или сетевая вода, или воздухоподогреватель, 
в котором подогревает ся воздух, идущий на горение в топочное 
устройство. В зависи мости от местных условий экономайзеры 
и воздухоподогревате ли иногда не устанавливают или устанавливают только одно из названных устройств. Схемы и конструкции 
котлов, экономай зеров и воздухоподогревателей рассмотрены 
в разделе II.
Кроме перечисленного основного оборудования, теплогенерирующая установка должна иметь вспомогательное оборудова ние, 
в состав которого входят: тяговое устройство, дутьевая ус тановка, 
питательные или сетевые насосы, устройства подготов ки питательной воды, идущей на питание паровых котлов, или подпиточной воды, идущей на восполнение утечек в тепловой сети, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы, сред ства регулирования и управления, устройства топливоподачи.
Тяговое устройство предназначено для создания разрежения 
в газоходах теплогенерирующей установки, необходимого для удаления в атмосферу охлажденных дымовых газов и преодоле ния сопротивлений при их движении в газоходах установки. К тяговым 

устройствам принадлежат дымососы (искусственная тяга) и дымовая труба (естественная тяга).
Дутьевая установка состоит из вентиляторов и воздуховодов, 
служащих для подачи воздуха в топку котельного агрегата.
Питательные насосы служат для подачи воды в паровой ко тел. 
В котельной устанавливают баки питательной воды, в кото рые поступает конденсат пара, возвращаемый от потребителя, и подводится добавочная вода, покрывающая потери пара у по требителя. 
Питательный насос забирает воду из этих питатель ных баков 
и подает ее в паровой котел.
Сетевые (циркуляционные) насосы устанавливают в водогрей ных 
котельных. В таких установках трубопровод обратной воды отопительной системы присоединяют к сетевому насосу, кото рый прокачивает воду через котел и затем по нагнетательному трубопроводу 
подает ее в отопительную систему. Таким обра зом, котел включается в контур циркуляции воды через отопи тельную систему.
Устройства для подготовки питательной или подпиточной воды 
включают в себя водозаборные устройства, установки хим- водообработки и деаэрации. В установке химводообработки умягчают 
(удаление солей жесткости, вызывающих отложение накипи на тепловоспринимающих поверхностях котла) исход ную сырую воду, 
а в деаэраторе удаляют коррозионно-активные газы из химобработанной воды. Деаэрированная вода подается на питание паровых 
котлов питательными насосами и подпит ку тепловых сетей подпиточными.
Для контроля и автоматического регулирования процессов, протекающих в котельной установке, служат приборы контроля и автоматики.
Котельную установку топливом (природным газом) обеспечивает оборудование топливоподачи, включающее в себя отвод 
от магистрального трубопровода и газорегуляторный пункт, в котором снижают давление газа от магистрального до необходи мого 
для работы газовых горелок и поддержания давления газа на входе 
в горелку в заданных пределах.

1.3. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ 
ГАЗОВЫХ КОТЕЛЬНЫХ

Наиболее простую тепловую схему имеют котельные, предназначенные для обеспечения только технологической потреб ности 
с единым паровым теплоносителем (незначительное ко личество 
теплоты на другие нужды отпускается также в виде пара) и воз

вратом конденсата от теплообменников. Принципи альная тепловая 
схема такой котельной представлена на рис. 1.1. Котельные с такой 
тепловой схемой просты в эксплуатации, а при незначительной 
потребности производства в горячей воде, высоком коэффициенте 
возврата конденсата и непротяженных пароконденсатных трубопроводов достаточно эффективны в по треблении топлива.
Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной дана на рис. 1.2. Представленная тепловая 
схема дает возможность обеспечить технологических потребите лей, 
а также подогреватели сетевой воды паром одного или не скольких 
параметров за счет установки одной или нескольких редукционных 
охладительных установок (РОУ) при номиналь ном давлении пара 
в котлах.

Потери, 
собственные 
нужды

4

2

5
7
6

8

10

9

1

3

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема производственной котельной:
1 — котел паровой; 2 — деаэратор; 3 — охладитель выпара; 4 — потребители 
пара; 5, 7 — подогреватели химически очищенной и сырой воды; 6 — установ ка 
химической очистки воды; 8 — охладитель продувочной воды; 9 — сепара тор 
непрерывной продувки; 10 — питательный насос

Представленная тепловая схема может использоваться как 
при открытой, так и при закрытой системе горячего водоснаб жения 
(ГВС). Только при открытой системе (при непосред ственном заборе 
воды на нужды горячего водоснабжения из тепловой сети) возрастают нагрузки на деаэрационную установ ку и установку химической очистки воды, кроме того, при от крытой системе в тепловую 
схему котельной необходимо вклю чать баки-аккумуляторы для покрытия суточной неравномерно сти потребления горячей воды.

Наиболее часто встречающиеся схемы включения подогревателей сетевой воды к паровым котлам представлены на рис. 1.3. 
Схема 1.3, а предусматривает подачу пара непосред ственно 
из верхнего барабана котла в пароводяной подогрева тель, установленный не менее чем на 1,5–1,7 м над осью верх него барабана и его 
слив (самотеком) в нижний барабан. Такая схема позволяет экономить электроэнергию на перекачивающие насосы. Схема же 1.3, б 
кроме повышенной энергоемкости тре бует и дополнительных капитальных затрат (охладитель конден сата, насосы его перекачки), 
однако эта схема более надежна в эксплуатации.

3

4
4

1

18
19

6
5
7

2

8
9

10

17 16
14
13

1211
15
20

0

0

Пар на производство

В тепловую 
сеть

Из тепловой 
сети

Cырая вода

Пар на собПар на соб
ственные 
ственные 

нужды
нужды

Рис. 1.2. Принципиальная тепловая схема производственно -отопительной 
котельной с паровыми котлами:
1 — паровой котел; 2, 3 — деаэраторы питательной и подпиточной воды; 
4 — охладители выпара; 5–9 — насосы сырой воды, питательный, подпиточный, 
сетевой, конденсатный; 10 — конденсатный бак; 11, 14, 15 — охладители 
продувочной, подпиточной воды и конденсата; 12, 13, 16 — подогреватели 
сы рой, химически очищенной, сетевой воды; 17 — редукционно-охладительная 
установка; 18 — сепаратор непрерывной продувки; 19 — продувочный колодец; 
20 — установка химической очистки воды

На рис. 1.4 представлена принципиальная тепловая схема водогрейной котельной, работающей на закрытую систему горяче го 
водоснабжения. Основное преимущество такой схемы — относительно невысокая производительность водоподготови тельной уста

новки и подпиточных насосов, недостаток — удоро жание оборудования абонентских узлов горячего водоснабжения (необходимость 
установки теплообменных аппаратов, в которых теплота передается 
от сетевой воды к воде, идущей на нужды горячего водоснабжения). 
Водогрейные котлы надежно работа ют только при поддержании 
в заданных пределах постоянного расхода воды, проходящей через 
них, независимо от колебаний тепловой нагрузки потребителя. Поэтому в тепловых схемах во догрейных котельных предусматривают 
регулирование отпуска тепловой энергии в сеть по качественному 
графику, т.е. по из менению температуры воды на выходе из котла. 
Для обеспече ния расчетной температуры воды на входе в тепловую 
сеть в схеме предусматривается возможность подмешивания к выходящей из котлов воде через перепускную линию необходимого 
ко личества обратной сетевой воды (G). Для устранения низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей нагрева котла 
к обратной сетевой воде при ее температуре менее 60оС при ра боте 
на природном газе и менее 70–90оС при работе на мало- и высокосернистом мазуте при помощи рециркуляционного на соса осуществляется подмешивание горячей воды, выходящей из котла 
к обратной сетевой воде.

а
б

1
7

3

4

5
7

2

П П П

П П П
0
0

0

0
0
0
0
0
0

0
0

0
0
0

0
0 0
0 0

0
0

2
6

1

8

8

Рис. 1.3. Принципиальная тепловая схема подключения подогревателей 
сетевой воды к паровым котлам:
а — схема с пароводяным подогревателем и безнасосным возвратом 
конденсата; б — схема с пароводяным и водоводяным подогревателями; 
1 — паровой котел; 2 — пароводяной подогреватель сетевой воды; 
3 — водоводяной подогреватель (ох ладитель конденсата); 4 — бак питательной 
воды (деаэратор); 5 — регулятор пере пуска; 6 — редукционная установка; 
7, 8— верхние и нижние барабаны котла

Основное отличие тепловой схемы водогрейной котельной, 
работающей на открытую схему ГВС, — необходимость в значи