Для одновременной выработки технологического пара и перегретой воды для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции используют комбинированные пароводогрейные котлы. На рис. 2.28 (7-23 учеб) показана принципиальная схема комбинированного пароводогрейного котла. В этой схеме в зависимости от потребности в паре все или часть экранов (например, боковые) выключаются из гидравлического контура водогрейного котла и переводятся в парообразующий контур с естественной циркуляцией. В паровом контуре 6 устанавливаются выносные циклоны 4 и горизонтальные уравнительные емкости 3. Горизонтальные уравнительные емкости 3 связаны с выносными циклонами 4 «дыхательными» трубами. Сетевой насос подает питательную воду в выносные циклоны и водогрейный контур 8. В водогрейном контуре 8 сетевая вода нагревается последовательно в конвективной 9 и экранных (фронтовой и задний экраны) 8 поверхностях нагрева и направляется к потребителям. Из выносных циклонов вода по опускным трубам поступает в нижние коллекторы боковых экранов. В подъемных трубах боковых экранов образуется пароводяная эмульсия, которая собирается в верхних коллекторах. Верхние коллекторы экранов соединены с циклонами, в которых происходит отделение капелек воды от пара. Из выносных циклонов пар поступает к потребителям или в теплообменники. Наличие теплообменников позволяет использовать излишки пара (при недостаточном его расходе потребителями) для подогрева сетевой воды.
При необходимости получения пара с р> 1 МПа для подачи воды в выносные циклоны (уравнительные емкости) устанавливается специальный насос, забирающий питательную воду из деаэратора питательной воды. При получении пара низкого давления (менее 1 МПа) питание парового контура производится сетевым насосом. Однако при этом качество сетевой воды должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к питательной воде для парогенераторов.
Использование боковых экранов в качестве парового контура позволяет получить 10—15 % пара от общей теплопроизводительности котла. Комбинированные котлы такого типа не требуют глубокого регулирования, так как пар в основном используется на собственные нужды и расход его изменяется пропорционально теплофикационной нагрузке котельной. Однако при включении всех топочных экранов паропроизводительность комбинированных котлов, выполненных по рассмотренной схеме, может достигать 40—45 % номинальной нагрузки водогрейного котла. В этом случае комбинированный пароводогрейный котел может снабжать паром технологических потребителей. Однако выработка пара в количестве 40-45 % потребует одновременно выработки горячей воды до 50—60 % номинальной теплопроизводительности котла, что в летний период может оказаться излишним. Поэтому комбинированные пароводогрейные котлы, выполненные по приведенной схеме, имеют ограниченное применение.
Таким образом, комбинированный паоводогрейный котел должен иметь гибкое регулирование. При переводе водогрейных котлов на комбинированный пароводогрейный режим работы предлагается один из вариантов: а – установка дополнительного воздухоподогревателя (рис.2.29,а или 7-24,а учеб) ; б- установка второй конвективной шахты с размещением в ней поверхностей нагрева парового контура(рис.2.29,б или 7-24,б учеб) ; в – разделение существующей конвективной шахты на две части с размещением в одной из них конвективных поверхностей нагрева парового контура(рис.2.29,в или 7-24,в учеб). При установке параллельно конвективной шахте отдельно стоящего трубчатого воздухоподогревателя отбор продуктов сгорания для ВЗП производится после первого конвективного пучка. Регулирование паровой и водогрейной нагрузок достигается изменением количества продуктов сгорания, проходящих через конвективную шахту и воздухоподогреватель. Для этого под ВЗП и под шахтой установлены поворотные шиберы. Недостатком этого варианта является высокая нагрузка котла по горячей воде (15-20% от номинальной).
При установке второй шахты в ней размещают конвективный пароперегреватель, ВЭК и ВЗП. Вторая шахта рассчитывается на пропуск всех продуктов сгорания при общей нагрузке котла 50-60% от номинальной. Регулирование производится изменением количества продуктов сгорания, проходящих через первую и вторую часть шахты, посредством поворотных шиберов. При этом варианте увеличивается максимальная возможная паропроизводительность котла. Нагрузка по горячей воде при общей нагрузке 50-60% от номинальной не превышает 5%. Такие котлы могут работать круглый год.
При разделении существующей конвективной шахты в одной части вместо водогрейных поверхностей нагрева устанавливается ВЭК парового контура. Регулирование производится изменением количества продуктов сгорания, проходящих через первую и вторую часть шахты, посредством поворотных шиберов. Преимущества данного метода в сохранении габаритов серийного водогрейного котла. Недостаток – трудность поддержания постоянной паровой нагрузки при большом колебании суммарной нагрузки котла (в пределах 100-50% номинальной).