Основное и вспомогательное оборудование котельной

Применение

Мощные, энергоэффективные промышленные кондиционеры с возможностями гибкой настройки успешно применяются для создания комфортного микроклимата в больших зданиях. Их устанавливают для очистки и охлаждения воздуха в помещениях, вентиляции объектов разного назначения:

• цехов и складов;
• стадионов, спорткомплексов, спортзалов и концертных залов;
• торгово-развлекательных центров, магазинов;
• крупных кафе и ресторанов;
• учебных заведений;
• больниц и поликлиник.

Промышленные кондиционеры обеспечивают максимальную энергоэффективность и объединяют в себе системы вентиляции, очистки и увлажнения/осушения воздуха. Наружное размещение компрессоров позволяет добиться низкого уровня шума при высокой производительности.

Кондиционеры для промышленного применения выбирают исходя из пяти главных параметров:

• производительность;
• энергоэффективность;
• удобство управления;
• простота обслуживания;
• долговечность.

В частных домах и больших квартирах их редко используют, зачастую обходятся традиционными бытовыми или полупромышленными кондиционерами. Которые, в свою очередь, способны поддерживать комфортный микроклимат в каждой комнате независимо от погодных условий на улице и температурных режимов в соседних помещениях.

В крышных и центральных системах кондиционирования нет функции раздельного управления микроклиматом в разных помещениях.

Достоинства настенных газовых котлов

Настенная модель представлена в виде корпусного прибора, состоящего из газового нагревателя, технического устройства для теплообмена и электроники, управляющей агрегатом.

Газовые котлы очень выгодны,как с точки зрения надежности и практичности, так и с точки зрения стоимости покупки и эксплуатационных расходов.

Обеспечение горячего водоснабжения и отопления с помощью навесного газового котла имеет ряд преимуществ:

• Интересный дизайн.
• Легкость и небольшой вес. Подвесные модели изготавливаются из стали или меди. Для обустройства агрегата отдельное помещение не требуется. Компактные размеры позволяют установку под любую мебель или устройство.
• Высокий показатель КПД (90-94%), что ведет к снижению расхода энергии и экономии энергозатрат. Достигается благодаря входящим в комплектацию циркуляционному насосу и модулируемой горелки.
• Автономность функционирования оборудования не требует регулярного контроля за работой котла.
• Невысокая стоимость.
• Наличие дополнительных устройств (некоторые модели укомплектованы двумя циркуляционными насосами, термометром, манометром, датчиками безопасности и др.).
• Возможность снабжения горячей водой через косвенную систему подогрева.
• Адаптация к работе с разными энергоносителями.
• Разнообразный набор функций (блокировка насоса, защита от замерзания и перегрева, автодиагностика и др.).

С каждым годом все более явно можно наблюдать тренд на предпочтение именно настенных моделей.

Описание паровой котельной

Паровая котельная – это востребованная теплогенерирующая установка, которая используется для получения пара различной температуры и давления.

В настоящее время, все больше растет спрос на паровые котельные, назначение которых – обеспечить бесперебойную работу:

• Промышленных предприятий.
• Добывающих месторождений.
• Производственных линий и процессов.

Для чего нужны паровые котельные системы? Ответ очевиден: они эффективны, не требуют больших затрат, могут функционировать в различных климатических зонах на любых доступных видах топлива.

В каком бы варианте ни была выполнена котельная паровая установка, принцип работы ее везде одинаков. При сгорании топлива в специальном пространстве выделяется тепло, которое нагревает воду в котле до состояния пара (перегретого или насыщенного). Этот выделяемый пар и является теплоносителем.

Применение электрических котлов в промышленности

Высокая цена на электроэнергию препятствует широкому использованию электрических котлов в быту. Несомненно, что эта цена поднята искусственно, чтобы была возможность реализовать газ. Ведь скважину, которая начала работать, непросто заглушить. Поэтому до тех пор, пока будет добываться газ нельзя надеяться на уменьшение цен на электроэнергию, пеллеты, дрова и уголь. Из-за высокой цены электроэнергии для предприятий электрические котлы отопления промышленные применяются чрезвычайно редко. Они используются в качестве резерва, чтобы обеспечить отопление в случае каких либо непредвиденных обстоятельств.

Конструкция двухконтурного газового котла

Здесь уже в самом устройстве есть небольшое отличие. В двухконтурных газовых котлах теплообменник не один, а два – первичный и вторичный:

• Первичный теплообменник выполняет ту же роль, что и теплообменник настенного и напольного котлов – служит для отопления помещения и представлена трубкой из меди или стали. Правда, последнюю использовать менее выгодно из-за того, что она склонна к коррозии. Медь лишена такого недостатка.
• Вторичный теплообменник как раз-таки нужен для прогрева воды для хозяйственных нужд. Его могут изготавливать из стали. На него оказывает воздействие температура, несколько меньшая, чем температура, которая достигает первичного теплообменника. Дело в механизме работы самого вторичного теплообменника. По теплообменнику движутся две жидкости: одна – теплоноситель котла, другая – та самая вода, которую владелец планирует использовать для мытья, к примеру. Когда две эти жидкости встречаются, то через тонкий слой металла теплоноситель делится теплом с хозяйственной водой, а затем вновь поступает в первичный теплообменник (восстановить прежнюю температуру). В то время как хозяйственная вода, нагревшись, достигает кранов раковин и ванн. Так и происходит её нагрев. Вторичный теплообменник чаще всего имеет довольно много чередующихся слоёв, что и помогает хорошо прогревать внушительное количество воды.

Так как двухконтурные газовые котлы имеют такую разницу в устройстве по сравнению с одноконтурными, то и их принцип работы несколько отличается.

Слева из латуни исполнен трехходовой клапан. Справа с синей головкой установлен газовый клапан. Сзади блестит вторичный теплообменник.

Виды горелок

Атмосферные горелки забирают кислород из помещения

Горелки напольных котлов подразделяются на одно-, двухступенчатые и модуляционные. Одноступенчатые предполагают, что аппарат может выдавать только один уровень мощности, при двухступенчатой системе выбирается из двух уровней. Модуляционная регулирует имеющуюся мощность. От вида горелок зависит эффективность работы оборудования.

Надувные горелки оборудованы турбинами для нагрева. Они забирают воздух из комнаты и с улицы. Для них не требуется выделение отдельного помещения.

Атмосферные горелки – одни из самых надежных по приемлемой цене. Их минусом считается выжигание воздуха и низкий уровень КПД.

Информация об устройстве

В цехах и производственных зданиях небольшой площади обычно устанавливаются агрегаты с малой мощностью. Они имеют в составе стержневое горелочное устройство, которое представляет собой несколько параллельных одноименных элементов с множеством отверстий. Через них выходит топливно-воздушная смесь. Смешивание протекает внутри стержней, тогда как еще одна порция кислорода подается в топку.

Пламя распространяется по площади максимально равномерно, а раскаленные газы устремляются наверх, где нагревают водотрубный теплообменник. Последний может быть изготовлен из стали или чугуна. Теплогенераторы являются низкотемпературными, ведь теплоноситель в них нагревается до 90 °C.

Промышленные газовые котлы небольшой мощности имеют стержневые горелки, а упомянутый параметр у них не превышает 100 кВт. Если же перед вами более мощный агрегат, в нем установлено факельное газогорелочное устройство. Ее отличие состоит в том, что конструкция вместе с вентилятором находится снаружи, на фронтальной панели корпуса. Внутри располагается сопло, из которого на поверхность камеры сгорания воздействует факел пламени.

Водяная рубашка прогревается напрямую, тогда как отходящие продукты сжигания поступают в газоходы жаротрубного теплообменника. Камера сгорания имеет круглое сечение и гофрированные стенки, которые придают топке высокую прочность. Разогретые газы перед выходом в канал дымохода могут совершить путь в противоположном направлении, отдавая энергию водяной рубашке. Этот процесс может повторяться около 2-3 раз.

Промышленные газовые котлы с такой конструкцией используются для отопления и являются двухходовыми или трехходовыми. В них температура поднимается до 115 °C, а пар является высокотемпературным.

Основная конструкция газового котла

Внешнее устройство такого газового котла включает в себя:

Корпус, защищающий сам котел от огня и от посторонних вмешательств для его качественной работы

• Панель управления для ввода определенных команд, регулирующих температуру в отоплении, соответственно, и температуру нагрева воды. По дизайну панель управления может состоять как из каких-либо поворотных ручек, так и из сенсорных кнопок
• Дисплей, наглядно отображающий ту температуру, которую мы задали с помощью панели управления, на какой стадии в текущий момент находится отопление, возможные ошибки и сбои в системе, с помощью чего можно определить, какие именно неполадки возникли с котлом
• Манометр (механический или электронный), с помощью которого мы можем увидеть давление жидкостей в системе отопления.

Стоит отметить, что современные котлы работают только в замкнутых системах с созданием давления воды в этой системе от 1 до 2 атм.

Внутреннее устройство газового котла включает:

1. Первичный теплообменник
2. Газовая горелка
3. Насос
4. Газовая арматура
5. Вторичный теплообменник
6. Трехходовой клапан
7. Турбина (дымосос)

Рассмотрим принцип работы газового котла, подробно разбирая каждый элемент внутреннего устройства:

Преимущества и недостатки

Одноконтурные котлы могут иметь небольшие встроенные бойлеры для запаса горячей воды

В зависимости от особенностей конструкции напольный котел имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Со встроенным бойлером

Одноконтурные котлы с бойлером имеют ряд преимуществ:

• Большое внутреннее сечение теплообменника. Благодаря этому уменьшается образование накипи.
• Простота конструкции обеспечивает высокий показатель надежности.
• Расход тепловой энергии будет самым рациональным.
• Вода внутри бойлера всегда имеет одинаковую температуру, так как на неё не влияют скачки давления в газовой магистрали.
• Комплект «бойлер и газовый котёл» полностью обеспечат горячей водой и теплом все здание.

Минусом является то, что корректная работа бойлера зависит от качества воды, которая чаще всего не соответствует норме.

С чугунным теплообменником

Чугунные теплообменники стоят дороже, но имеют больше преимуществ

Котлы с чугунным теплообменником обладают следующими преимуществами:

• Прочные, не поддаются коррозии.
• Обеспечивается равномерное распределение тепла за счёт материала.
• Чугун обладает отличными техническими свойствами.
• Материал устойчив к влиянию окружающей среды.
• Чугунный теплообменник способен выдерживать высокую температуру.
• У материала длительный срок эксплуатации.

К недостаткам чугунных теплообменников относят:

• большой вес, что затрудняет транспортировку;
• чугун боится перепадов температур – если на раскаленный материал попадет вода, он может лопнуть;
• переносить котел с чугунным теплообменником очень сложно, так как материал хрупкий и может треснуть при нечаянном падении.

Энергонезависимые

Главное преимущество энергонезависимых котлов заключается в отсутствии необходимости подключения электричества. За счет минимального количества узлов устройство очень компактное, легко монтируется. Двухконтурные напольные энергонезависимые котлы способны обеспечить дом горячей водой и полноценным обогревом в местности с нестабильным энергоснабжением.

Устройства такого типа будут хорошо работать только в случае достаточного давления в газовой магистрали. Этот момент является минусом.

Основное оборудование

Схематичное исполнение котельной с деаэратором

Основные элементы конструктивно расположено в границах котла и служат для обеспечения процессов выработки тепловой энергии в виде пара или горячей воды. К видам котельного оборудования относятся:

1. Котел — источник тепла. Они бывают водогрейными, вырабатывающие горячую воду для центрального теплоснабжения и с предельной Т до 150 С и паровые, вырабатывающие насыщенный или перегретый пар более 1 МПа.
2. Топочное устройство или топка обеспечивает полноту сжигания энергоносителя. В нем происходит процесс окисления топлива с образованием тепловой энергии.
3. Обмуровка котла необходима тепловой защиты конструкций котлоагрегата с целью снижения тепловых потерь в атмосферу и обеспечения газоплотности теплогенератора. Она состоит из огнеупорных материалов, которые жестко прикреплены к каркасу агрегата.
4. Каркас – конструкция из металла для обеспечения взаимного расположения рабочих элементов и котла.
5. Пароперегреватель используется для нагрева пара выходящего из барабана и сепаратора с Т выше точки насыщения. Конструктивно он выполнен в виде жаропрочных стальных змеевиковых труб.
6. Водяной экономайзер используется для нагрева воды, поступающей в котловой питательный контур за счет снижения температуры уходящих газов, тем самым повышая экономичность работы котла. Он исполняется в виде кипящего и некипящего типа. В первом вода нагревается до Т кипения, а во втором никогда не достигает ее. Конструктивно устройство первого типа выполняются из пакетов стальных труб, а второго – чугунных.
7. Воздухоподогреватель выполняет задачу по подогреву первичного воздуха перед котлом за счет охлаждения продуктов сгорания, процесс протекает в рекуперативных подогревателях.
8. Запорно-регулирующая арматура — сантехнические устройства, установленные на газовом, водяном и паровом тракте котла для регулировки расхода среды на входе и выхода из агрегата. Запорная — используется для открытия/закрытия участков тепловой схемы. Регулирующая — применяется для поддержания заданных рабочих параметров среды по давлению и температуре. Предохранительная, в виде сбросных клапанов, применяется в системах безопасности для аварийного закрытия при достижении высоких значений контролируемых параметров безопасности. К специальной арматуре относятся конденсатоотводчики и топливные фильтры, их устанавливают в системах водо и топливоснабжения котла.
9. Гарнитура агрегата применяется для обслуживания газотопочного тракта котла. К ним относятся: лазы, люки, дверцы, воздушные заслонки, взрывные клапаны на газоходах и сажеобдувочные аппараты для очистки котловых труб от сажи.

Общая структура

Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.

Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.

Вспомогательное оборудование котельной

Для того чтобы в котле эффективно протекали процессы теплопередачи, все потоки воды, топлива и воздуха должны пройти процесс подготовки, перед подачей в агрегат. Эти задачи выполняет вспомогательные котельные установки.

Группа насосов в котельной

К вспомогательным элементам котлоагрегата относят устройства:

• системы топливоподачи;
• системы дымоочистки;
• тягодутьевые аппараты;
• питательные и циркуляционные насосы, отвечающие за движение воды по контуру;
• сепарационные устройства котла;
• установка водоподготовки.

К тягодутьевым аппаратам относятся дымососы и вентиляторы работающих в системе газовоздушных трактов котла. Первые служат для создания разряжения в топочной камере и отвода дымовых газов через дымовую трубу в атмосферу.

Они устанавливаются между газоходом и дымовой трубой, обычно вне помещения котельной, сзади котла, из-за высокого уровня шума, создаваемого при работе.

Вентиляторы предназначены для принудительной подачи воздуха в топочную камеру, для создания газовоздушной смеси на выходе из газовой горелки, для обеспечения полного сгорания топлива. Устройство также устанавливается вне здания котельной, но перед фронтом котла.

Сепарационные устройства служат для сепарации пара от котловой воды, их монтаж выполняют в верхнем барабане котла. Система водоподготовки занимается очисткой питательной воды от солей жесткости в натрий-катионитовых фильтрах для уменьшения процессов накипеобразования на котловых поверхностях нагрева котла и удаление активного кислорода в деаэрационно-питательной установке, для уменьшения коррозионных процессов во внутренних поверхностях нагрева теплогенератора.

Для питания паровых котлов, устанавливают не менее двух электронасосов, с рабочим давлением не менее 1.25 давления водяного тракта котла, и производительностью 110% от номинальной паропроизводительности всех работающих котлов.

Кроме того устанавливают два паровых насоса не менее 50% номинальной производительности котельной.

Насосы котельной подразделяются:

1. Питательные — предназначены для подачи питательной воды в котел.
2. Подпиточные – для подпитки контура теплоснабжения при утечках теплоносителя в магистральных сетях.
3. Сетевые для циркуляции теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Они также используются и для водогрейных котельных.
4. Насосы ХВО — в системе химводоподготовки.
5. Газовое оборудование.

Вспомогательное оборудование котельной

Для того чтобы в котле эффективно протекали процессы теплопередачи, все потоки воды, топлива и воздуха должны пройти процесс подготовки, перед подачей в агрегат. Эти задачи выполняет вспомогательные котельные установки.

Группа насосов в котельной

К вспомогательным элементам котлоагрегата относят устройства:

• системы топливоподачи;
• системы дымоочистки;
• тягодутьевые аппараты;
• питательные и циркуляционные насосы, отвечающие за движение воды по контуру;
• сепарационные устройства котла;
• установка водоподготовки.

К тягодутьевым аппаратам относятся дымососы и вентиляторы работающих в системе газовоздушных трактов котла. Первые служат для создания разряжения в топочной камере и отвода дымовых газов через дымовую трубу в атмосферу.

Они устанавливаются между газоходом и дымовой трубой, обычно вне помещения котельной, сзади котла, из-за высокого уровня шума, создаваемого при работе.

Вентиляторы предназначены для принудительной подачи воздуха в топочную камеру, для создания газовоздушной смеси на выходе из газовой горелки, для обеспечения полного сгорания топлива. Устройство также устанавливается вне здания котельной, но перед фронтом котла.

Сепарационные устройства служат для сепарации пара от котловой воды, их монтаж выполняют в верхнем барабане котла. Система водоподготовки занимается очисткой питательной воды от солей жесткости в натрий-катионитовых фильтрах для уменьшения процессов накипеобразования на котловых поверхностях нагрева котла и удаление активного кислорода в деаэрационно-питательной установке, для уменьшения коррозионных процессов во внутренних поверхностях нагрева теплогенератора.

Для питания паровых котлов, устанавливают не менее двух электронасосов, с рабочим давлением не менее 1.25 давления водяного тракта котла, и производительностью 110% от номинальной паропроизводительности всех работающих котлов.

Кроме того устанавливают два паровых насоса не менее 50% номинальной производительности котельной.

Насосы котельной подразделяются:

1. Питательные — предназначены для подачи питательной воды в котел.
2. Подпиточные – для подпитки контура теплоснабжения при утечках теплоносителя в магистральных сетях.
3. Сетевые для циркуляции теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Они также используются и для водогрейных котельных.
4. Насосы ХВО — в системе химводоподготовки.
5. Газовое оборудование.

Особенности приборов

Как известно, кроме промышленных котлов, выпускается линейка водогрейных газовых котлов для дома.

Отличия между теми и другими моделями достаточно существенные:

• Размеры. Габариты бытовых котлов значительно меньше. При этом наблюдается устойчивая тенденция по уменьшению габаритов промышленных установок. Среди последних разработок можно встретить промышленные отопительные и водонагревательные агрегаты настенного типа приличной мощности.
• Мощность. Бытовые модели имеют этот параметр на уровне до 120 кВт. Мощность промышленных котлов часто доходит до тысяч единиц.
• Потребность в организации запаса воды. Это в первую очередь касается промышленных приборов. В этих целях обычно монтируют громадную емкость, где можно сделать резервный запас воды на определенное время (на случай перебоев с подачей). Проводить остановку всего производства по такой причине запрещается. В первую очередь это относится к тем ситуациям, когда пар или горячая вода являются неотъемлемой частью технологического процесса предприятия. Например, нередко таким образом пропаривают сырье. В таком случае подача теплоносителя осуществляется из водогрейной системы. Восполнять выбранную жидкость можно из водопровода или из резервной емкости.

Проектирования дымохода

Важно запомнить, что неправильное проектирование (расчеты параметров) и эксплуатация, несоблюдение норм при присоединении дымохода к котлу этого класса приводит к возникновению опасной ситуации

При проектировании отопительной газовой установки особое внимание нужно уделить дымоходу и газоходу. Установка дымохода должна проходить по всем нормам СНиП

То есть следует сделать правильный расчет всех характеристик и норм, которые будут отвечать параметрам котла. Так как от этого проектирования зависит эксплуатация установки, и качество выбросов продуктов сгорания.

Газоходы – это трубопровод, который является частью дымохода. По газоходу перемещаются продукты горения для выброса в дымовую трубу.

В зависимости от функциональности и расположения проектирование газоходов может быть:

• Вертикальный газоход;
• Горизонтальный газоход;
• Подъемный газоход;
• Опускной газоход;
• Поворотный газоход.

Рис. 5 Газоходы Изготовляется (проектируется) конструкция газохода из стали 3-8 мм толщиной (расчет зависит от мощности котлов). При очень высокой температуре выбросов следует защитить трубы футеровочным покрытием или др. Это нужно, для того чтобы уберечь трубы от агрессивной среды выбросов и опасности при эксплуатации. Газоходы в установках с лицензией должны прокладываться над землей.

Насос

Насос в газовом котле

Служит для предания движения теплоносителю. Это устройство заставляет циркулировать отопительную жидкость от нагретого первичного теплообменника в радиаторы, нагревать их и двигаться обратно для нагрева. Насос, как правило, имеет несколько скоростей и настраивается сервисным инженером, исходя из размеров вашей системы отопления.

Слишком высокая скорость насоса может создать дополнительный шум и снизить КПД котла. А слишком малая – приведет к неравномерному нагреву радиаторов

Поэтому для правильной настройки очень важно обращаться к квалифицированным инженерам сервисных служб

Газовая горелка

горелка газового котла

Принцип устройства горелки настенного газового котла подобен горелке газовой плиты с разницей лишь в габаритах и внешнем виде. Как и в газовой плите, чем больше мощность котла, тем больше по размеру горелка. Примечательно, что размеры горелки напрямую совпадают с размерами теплообменника, что позволяет котлу быть эргономичным. Такой тип горелки называется «инжекционным». Принцип работы его заключается в том, что в горелку подается газ и первичный воздух. Внутри нее происходит смешение и образование газовоздушной смеси. Далее приготовленная смесь выходит через отверстия в горелке, смешивается со вторичным воздухом и попадая в камеру сгорания, поджигается с помощью электроподжига, имеющегося у каждого котла. Камера сгорания, как правило, закрыта специальными крышками и защищена от утечки тепла и перегрева корпуса асбестовыми пластинами. При горении газа происходит образование огня и дыма.

Теплообменник и горелка газового котла

Параметры пара (давление, температура)

Пар — это высокая температура, большое давление, высокая теплота парообразования/конденсации, высокая проникающая способность. Из-за этих параметров пар получил большое распространение в промышленности. В большинстве технологических процессов промышленного производства применяют насыщенный водяной пар, для которого характерна прямая зависимость давления от температуры.

Пример модельного ряда паровых котлов, классифицируемых по давлению пара (температуры):

• пар до 1,7 кгс/см² абс. (115°С);
• пар до 10 кгс/см² (180°С);
• пар до 16 кгс/см² (201°С);
• пар до 24 кгс/см² (222 °С);
• перегретый пар.