Котельные установки. Виды, устройство котельных

06.02.2024

Водяной пар используется в паровых двигателях, паросиловых установках тепловых электростанций, в технологических установках предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения производственных, общественных и жилых зданий. Горячая вода - в основном в системах отопления и вентиляции зданий, а также для удовлетворения сантехнических нужд производства и населения. Иногда - для теплоснабжения технологических потребителей. Во многих случаях пар или горячая вода, вырабатываемые в котлах, используются в качестве теплоносителей для снабжения теплотой тепловых пунктов, называемых центральными (ЦТП), в которых установлены теплообменные аппараты (рекуперативные или смесительные) для нагрева воды, циркулирующей между ЦТП и присоединенными к ним потребителями (двухконтурные схемы). Возможно также подключение потребителей к ЦТП через дополнительные тепловые пункты (бойлерные) для снабжения теплотой отдельных или групп потребителей (трехконтурные схемы). Более подробно см. [ 9 ].

Пар и горячую воду в котельных, за исключением котельных с атомными реакторами, получают, используя теплоту сжигаемого органического топлива в специальных агрегатах, называемых соответственно паровыми, водогрейными и пароводогрейными котлами.

В зависимости от назначения котельные подразделяются на энергетические, производственные, производственно-отопительные, котельные коммунально-бытового сектора (КБС) или жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Последние покрывают потребность ЖКХ в теплоте в основном на цели отопления и горячего водоснабжения. Энергетические котельные предназначены для снабжения паром турбоэлектрогенераторов тепловых электростанций (ТЭС), паровых двигателей. Энергетическая котельная является составной частью ТЭС. Производственные котельные обеспечивают паром и горячей водой технологических потребителей и системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения.

В промышленности крупными технологическими потребителями пара являются выпарные, перегонные, ректификационные, сушильные установки, химические реакторы, установки сорбционно-десорбционной очистки природного газа от сероводорода и диоксида углерода, моечные машины, прессы, обогреваемые ванны гальванических линий, машины для ламинирования (покрытия полимерными пленками) бумаги и др.

В табл. 1.1 приведены некоторые характеристики теплового потребления предприятий различных отраслей промышленности [ 2 ].

Производственно-отопительные котельные предназначены для выработки пара или горячей воды, используемых как на производстве, так и для отопления производственных, административно-бытовых и прочих зданий на территории предприятия, а также отопления и снабжения горячей водой близлежащих жилых кварталов.

В производственных и производственно-отопительных котельных устанавливаются чаще паровые котлы. В отопительных котельных получают главным образом горячую воду, предназначенную для отопления зданий и удовлетворения коммунально-бытовых нужд населения. Поэтому в отопительных котельных применяют как паровые, так и водогрейные котлы. На современных станциях теплоснабжения ЖКХ – в основном водогрейные котлы. А имеющиеся там паровые котлы – для покрытия собственных нужд станции, в основном – для снабжения паром мазутного хозяйства (в газовых котельных мазут используется в качестве резервного или аварийного топлива). Перспективным направлением является применение в отопительных котельных комбинированных пароводогрейных котлов. В последние десять лет получили также распространение автономные крышные и блок-модульные котельные, паровые и водогрейные. Блок-модульные котельные монтируются в заводских условиях и доставляются к месту их установки в собранном виде. Для включения их в работу достаточно установить их после доставки, подключить к потребителям и источнику топливоснабжения и провести пуско-наладочные работы в установленном порядке.

Принципиальные тепловые схемы паровой и водогрейной котельной установки показаны на рис. 1.1 и 1.2.

В зависимости от количества потребителей, присоединенных к источнику теплоснабжения ЖКХ, различают районные, групповые и индивидуальные котельные [ 1 ]. Районные и групповые котельные располагаются, как правило, в отдельно стоящих зданиях. Индивидуальные – чаще в подвалах или на крышах отапливаемых зданий. Автономные автоматизированные крышные котельные, работающие на природном газе, стали получать распространение только в последние годы.

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема паровой котельной

1 – котлоагрегаты; 2 – коллектор острого пара; 3 – редукционная установка; 4 – коллектор пара р = 0,6 МПа; 5 – коллектор пара р = 0,3…0,12 МПа; 6 – сепаратор непрерывной продувки; 7 – пароводяные подогреватели; 8 – охладители конденсата после пароводяных подогревателей; 9 – термический деаэратор; 10 – охладитель выпара; 11 – водо-водяной подогреватель; 12 – пароводяной подогреватель; 13 – устройство химводоочистки; 14 – питательные насосы с электроприводом; 15 – паровые питательные насосы; 16 – сетевые насосы; 17 – подпиточный насос;

условные обозначения трубопроводов: Т1 – горячей воды, подаваемой на отопление и вентиляцию (ОВ); Т2 – обратной воды из системы отопления; Т21 – обратный, после нагрева в охладителе конденсата (ОК); Т3 – горячего бытового водоснабжения, подающий; Т4 – обратной воды из системы горячего водоснабжения; Т5 – горячей воды на технологические нужды; Т6 - обратной воды после технологических нужд; Т61 – обратной воды после ОК; Т71 – пара из котла; Т73 – пара после редукционного устройства (р = 0,3…0,12 МПа); Т72 – пара после редуцирования (р = 0,6 МПа); Т74 – пара от сепаратора непрерывной продувки; Т79 – выпара из деаэратора; Т81 – конденсата при р = 0,6 МПа; Т82 – конденсата при р = 0,2 МПа; Т84 – конденсата с производства; Т91 – питательной воды; Т92 – непрерывной продувки; Т93 – продувочной воды после испарения; В1 – сырой воды из водопровода; В20 – воды после химводоочистки

Рис. 1.2. Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной

1 – водогрейный котел; 2 – сетевой насос; 3 – рециркуляционный насос; 4 – регулятор рециркуляции; 5 – регулятор температуры сетевой воды; 6 – вакуумный деаэратор; 7 – охладитель выпара деаэратора; 8 – водо-водяной теплообменник; 9 – насос химически очищенной воды; 10 – газоводяной эжектор; 11 – расходный бак рабочей воды; 12 – насос сырой воды; 13 – теплообменник-подогреватель сырой воды; 14 – перекачивающий насос; 15 – бак-аккумулятор подпиточной воды; 16 – подпиточный насос; 17 – регулятор температуры воды перед деаэратором; а, б – подача и возврат горячей воды с производства; в – сырая вода из водопровода; г – возврат сетевой воды

Котельная - сооружение, в котором производится нагрев рабочего топлива (в основном, это вода) для систем отопления, пароснабжения и горячего водоснабжения, расположенное в одном техническом помещении. К котельной, с помощью паропроводов и теплотрассы, присоединяются потребители. Самым главным устройством котельной является паровой и/или водогрейный котлы. Котельная применяется для централизованного теплоснабжения и пароснабжения или при местном использовании, в том случае, если данная котельная локального применения (один дом или близко расположенная группа домов).

Классификация котельных

По виду размещения:

Встроенные (в здании другого назначения, в специально оборудованном месте);

Отдельно располагающиеся (в отдельном сооружении);

Крышные (на крыше здания в специально оборудованном сооружении);

Рамные (большая узловая сборка без сооружения);

Блочного (модульного) исполнения (контейнер, в транспортабельном сооружении и.т.п.);

Пристроенные (специально оснащенное сооружение, пристраиваемое к другому зданию).

По виду применяемого топлива:

Жидкотопливные (диз. топливо, отработанное масло, мазут);

Твердотопливные (дрова, торф, уголь);

Газовые;

Комбинированные.

По виду применяемых котлов:

Паровые;

Жаротрубные;

Водогрейные;

Смешанные.

По виду тепловой нагрузки:

Промышленные (горячая технологическая вода, промышленный пар);

Отопительные (Вентиляция, отопление, горячее водоснабжение);

Комбинированные.

Котельные могут работать на различном топливе, например, на природном или сжиженном газе, угле, дровах, мазуте, дизельном топливе и различных отходах производства. Поэтому, в связи с этим, все котельные делятся по типу рабочего топлива: газовые, жидкотопливные, твердотопливные и комбинированные. Газовые котельные являются одними из самых востребованных типов котельных. Газ - один из самых экологичных и наиболее дешевых видов топлива. Но при установке данного оборудования может возникнуть единственная проблема сложного процесса - получение разрешения на использование газа для отопления и горячего водоснабжения. Газовые котельные также классифицируются и могут быть: встроенными, пристроенными, отдельностоящими, и крышными. Тепловая мощность котельной зависит от мощности котла (котлоагрегата), выбирающейся в зависимости от площади отапливаемого объекта: чем крупнее отапливаемый объект, тем мощнее должен быть котел.

Жидкотопливные котельные в основном работают на дизельном топливе, но дороже, чем природный газ. Но в исключительных случаях, именно данная установка вида котельной является предпочтительнее, чем использование природного газа. Кроме дизельного топлива могут использоваться мазут, нефть и отработанное масло. Специальных разрешений, чтобы их установить, не требуется.

Твердотопливные котельные, наоборот, работают на твердом видах топлива, таких как уголь, прессованная древесина и древесные отходы. Одно из самых основных преимуществ этих котельных - полное отсутствие использования как газа, так и электричества, при этом, если пользоваться древесными отходами, то котельная очень быстро окупается, несмотря на то, что ее стоимость гораздо выше, чем другие.

Работа комбинированных видов оборудования основана на использовании двух видов топлива: одно основное, а другое как резервное или аварийное. В этом случае котлов должно быть не менее двух, которые оснащаются комбинированными газодизельными горелками, работающими как на газе, так и на дизельном топливе. Основным видом топлива чаще всего является природный газ. В том случае, если произойдет прекращение подачи основного топлива, то котельная автоматически начинает использовать резервный, а это означает, что горячее водоснабжение и отопление будет поставляться бесперебойно всем потребителям.

Каждая отдельная ситуация и выбор того или иного вида котельной рассматривается индивидуально, в соответствии с чем подбирается наиболее оптимальный вариант.

В этой статье будет рассмотрена котельная в частном доме. А именно, мы разберем: типы котельных используемых в частном доме, требования к котельной в доме, общие вопросы строительства помещения котельной и др. вопросы.

В зависимости от используемого энергоносителя:

газовые (природный или сжиженный газ);
жидко-топливные (дизельное топливо, отработанное масло, мазут);
твердотопливные (уголь, дрова, торф, кокс);
комбинированные (как газовое, так и жидкое топливо);
электрические (электрическая энергия).

В зависимости от размещения котельной относительно дома:

отдельно стоящие, стационарные (расположенные в отдельно стоящем здании от частного дома);
встроенные (расположенные в отдельном помещении частного дома);
пристроенные (выполненные в виде пристройки непосредственно к частному дому);
блочно-модульные (энергоустановка размещена в отдельном мобильном блоке-контейнере);
крышные (располагаемые на чердачном помещении частного дома).

Проектирование котельной.

Проектирование и монтаж оборудования котельной - самый важный этап в процессе ее строительства.

Чтобы избежать ошибок, которые могут обернуться для Вас финансовыми потерями, правильным решением будет обратиться в специализированную проектно-монтажную организацию (далее - подрядчик) этого профиля. Необходимо помнить, что подрядчик должен иметь все разрешительные документы на выполнение проектно-монтажных работ по строительству котельной. Вместе с подрядчиком Вы составите так называемое "техническое задание",- перечень Ваших пожеланий к устройству котельной.

На основании технического задания специалисты могут предложить инженерные решения по строительству котельной, составят технико-экономическое обоснование, помогут при оформлении технических условий, разработают проект, рассчитают нагрузки на отопление, горячее водоснабжение (ГВС) и т.д.

Эта же организация - подрядчик может выполнить согласование и регистрацию проекта в соответствующих государственных органах.

В последующем, при Вашем желании, подрядчик может обеспечить комплектацию котельной оборудованием, ее монтаж, пусконаладочные работы, сдачу в эксплуатацию и сервисное обслуживание.

В зависимости от Ваших возможностей, квалификации и понятия вопроса, объем работ, выполняемых подрядчиком можно заказать от «нуля» до сдачи «под ключ», или на этап проектирования и согласования с органами надзора необходимых документов. При этом Вы оставляете за собой право выполнять строительство помещения котельной (если это отдельно стоящая или пристроенная котельная), монтажа оборудования и пуско-наладочные работы. Можно рассматривать и другие варианты с объемом подрядных работ этих организаций. То есть, подойти к привлечению квалифицированных специалистов дифференцированно.

В общем виде проектирование котельных делится на этапы:

получение технического задания;
расчет и подбор основного оборудования;
выполнение рабочих чертежей котельной;
выполнение пояснительной записки;
согласование и сдача проекта.

Стандартный проект котельной состоит из следующих частей:

пояснительная записка (ПЗ);
теплотехническая часть (ТМ);
электрика и освещение котельной (ЭО);
автоматика безопасности, регулирования и контрольно измерительная аппаратура (КИП);
внутреннее газоснабжение котельной (ГСВ)
водопровод и канализация котельной (ВК);
отопление и вентиляция котельной (ОВ);
перечень мероприятий по оценке воздействия на окружающую среду (ПМ ООС);
узлы учета тепловой энергии (УУТ);
пожарная и охранная сигнализации (АСУ).

Выбор типа котельной.

При выборе типа котельной застройщику необходимо решить несколько основных вопросов, от которых будет зависеть объемно-планировочная схема и конструктивное решение котельной.

Вопрос 1. Какой вид энергоносителя будет использоваться для котельной?

Газ. Он сравнительно дешев, его не надо постоянно подвозить к месту потребления, его продукты сгорания экологически наиболее чистые, при сгорании остается мало сажи (реже нужно чистить дымоход и котел) и т.д. Существенным осложнением является подвод газопровода к дому. То, что рядом с вашим участком проходит какая-то «газовая» труба, вовсе не означает, что Вы к ней можете подключиться. Если подключение, в принципе, возможно, то Вам придется тесно пообщаться с представителями местного газового хозяйства, оформить множество документов, разрешений, соглашений, и, конечно, заплатить определенную сумму. В среднем, по нашим наблюдениям, стоимость подвода газа колеблется около 3-4 тысяч долларов США, по времени может занять до 1-2 года. Подробней о газификации дома можно ознакомиться в статье «Газификация дома. План газификации частного лома» .
Жидкое топливо. Для отопления жидким топливом не нужно согласований с какими-либо организациями. Основной задачей является своевременный подвоз дизельного топлива. Необходимо помнить, что при планировании участка необходимо предусмотреть возможность подъезда топливозаправщика к топливным емкостям, а также предусмотреть место для баков на участке или возможность их доставки в помещение. Чем больше баки, тем реже вы их заправляете. Заблуждением является представление о вреде продуктов сгорания дизельного топлива, при хорошо отрегулированной горелке котла дыма вы практически не увидите. Но все-таки раз в год вам придется чистить от сажи дымоход и сам котел. Расход топлива составляет примерно 1л на 10 кВт тепловой мощности. Надо помнить, что для бесперебойного функционирования дизельного котла большое значение имеет качество топлива.
Отопление электричеством. Все, что требуется, это получить в управлении районной электросети разрешение на подсоединение. В случае однофазной сети - все очень просто, в случае трехфазной, документы придется оформлять долго. Расценки на электричество известны всем. При наличии для частных потребителей возможности пользоваться “двойным” тарифом, т.е. дневная стоимость электроэнергии отличается от ночной (ночью дешевле). Это, без сомнения будет способствовать использованию нескольких видов топлива, например днем - дизельное топливо, ночью - электричество. Не стоит также забывать о надежной электрической защите оборудования. Подробнее о подводе электроэнергии к частному дому можно ознакомиться в статьях «Электроснабжение дома. Схема электроснабжения дома»
Отопление твердым топливом самое дешевое, но в тоже время самое проблемное. Топить котел нужно более или менее постоянно и вручную, к тому - же сложнее выдерживать температурные параметры, запасы топлива нужно где-то складировать и постоянно пополнять. Помните, что вы не сможете обеспечить работу котла в свое отсутствие, ночью тоже придется время от времени вставать и подкидывать дров. Частота закладки дров, кстати, зависит от работы автоматики котла, если она есть. Чистить котел и дымоход придется часто. Данный вид топлива подходит, по нашему мнению, как запасной, или в комбинации с другим топливом, например - с электричеством.

В любом случае выбор вида топлива диктуется условиями данной местности, где-то дешевле топить газом, где-то единственное топливо - дрова.

Вопрос 2. Режим отопления дома.

Если вы строите дом эпизодического посещения с недорогой отделкой, то можно использовать твердое топливо и топить котел только во время посещений. В этом случае необходимо предусмотреть возможность слива воды из систем водоснабжения и канализации. Постоянные температурные перепады и возникающий при этом конденсат могут серьезно испортить внешний вид потолков и стен (поэтому для домов эпизодического проживания дорогую отделку лучше не применять).

В случае с жидким топливом, газом и электричеством в целях экономии можно использовать программируемые режимы отопления, например всю неделю в доме поддерживается температура +5-10С, к вашему приезду котел разогревает дом до + 20С или любой заданной вами температуры.

Помните, что заранее и правильно выбранный способ отопления существенно сэкономит ваши деньги и силы.

Вопрос 3. Где будет размещена котельная?

Как говорилось выше, котельная может размещаться как в жилом доме, так и за его пределами. Какому варианту отдать предпочтение?

Если Вы строите новый дом. В этом случае, целесообразно в проекте предусмотреть размещение котельной в отдельном помещении дома с соблюдением всех норм и правил касаемых организации отопления.
Если Ваш дом уже существует. Но вот возникла необходимость организовать (или модернизировать) систему отопления, а планировка не позволяет разместить котельную внутри дома, тогда целесообразно разместить котельную в отдельно стоящем, пристроенном к дому помещении или в блочно-модульном исполнении.

При выборе этого варианта потребуются дополнительные затраты, но при этом устраняются неудобства, связанные с проживанием под одной крышей с котлом, освобождается полезная площадь проживания, а также решается проблема пожаро и взрывобезопасности.

Нормативные требования к помещению котельной.

И вот Вы определились, какая система отопления Вам нужна (для проживания в доме эпизодично или круглогодично). Затем, Вы выбрали котел.

Надо отметить, что выбор котла, в основном зависит от доступности инженерных сетей около участка застройки, характеристик участка и дома, а также финансовых возможностей застройщика.

Но на один из самых важных вопросов при строительстве котельной - какие требования предъявляются к помещению, в котором будет установлен котел, ответ найти достаточно сложно.

Внимание! При проектировании и монтаже отопительного оборудования необходимо строго руководствоваться требованиями строительных норм и правил к помещениям котельных.

Давайте рассмотрим площадь и размеры котельной в частном доме, которые требуют эти нормы и правила в зависимости от применяемых видов энергоносителя в системе отопления.

А. Для газового отопительного оборудования (по материалам ДБН В.2.5-20-2001 Газоснабжение).

Котлы можно размещать:

на кухне при мощности теплового агрегата для отопления до 30 кВт включительно, независимо от наличия газовой плиты и газового водонагревателя;
в отдельном помещении на любом этаже (в том числе в цокольном этаже или подвале) , а также пристроенных к жилым зданиям помещениях при суммарной мощности для систем отопления и горячего водоснабжения более 30 кВт до 200 кВт включительно;
в отдельном помещении первого, цокольного или подвального этажа , а также в помещениях пристроенных к жилому дому или отдельно стоящих, при их суммарной мощности для системы отопления и горячего водоснабжения до 500 кВт включительно.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ к газовым котельным:

При размещении в кухне - помещение должно отвечать следующим требованиям:

высота помещения должна быть не менее 2,5 метра;
объем помещения не менее 15 м3, плюс 0,2 м3 на один кВт мощности теплового агрегата для отопления;
в кухне должна предусматриваться вентиляция из расчета: вытяжка в объеме 3-х кратного воздухообмена помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа.

Расчет мощности вытяжки производится по формуле:

М = (SxHx12) + 30%, где:

М - мощность вытяжки;

S - площадь кухни;

H - высота потолков на кухне;

12 - каждый час (согласно нормам СЭС) воздух в помещении, где расположен газовый котел, должен обновляться до 12 раз;

30% - минимальный запас мощности, необходимой для эффективной очистки воздуха.

Пример расчета мощности вытяжки:

В помещении, где установлен газовый котел, площадь равна 7 кв.м., высота потолков - 2,5 м. Мощность вытяжки, необходимой для такого помещения, составляет:

М = (7x2,5x12) + 30% = 273 куб.м./час.

Примечание: необходимо учитывать тот факт, что 30% запаса мощности хватит только в том случае, если вытяжка находится непосредственно над котлом. В иных случаях, делая расчет, мощность вытяжки, следует прибавлять еще 15% на каждый поворот трубы воздуховода и еще 10% на каждый метр воздуховода.

Вентиляционный канал, из расчета обеспечения 3-х кратного воздухообмена, необходимо вывести на высоту дымовой трубы. Вытяжное отверстие в котельной желательно оборудовать декоративной решеткой на высоте низа отверстия не ниже 0,3 м от потолка.

При размещении в обособленных встроенных и пристроенных помещениях (суммарной тепловой мощностью от 30 до 200 кВт) должны соблюдаться требования:

высота помещения не менее 2,5 метра;
объем и площадь помещения из условий удобного обслуживания тепловых агрегатов и вспомогательного оборудования, но не менее 15 куб.м.
помещение должно быть отделено от смежных помещений ограждающими стенами с пределом огнестойкости 0,75 часа, а предел распространения огня по конструкции равен нулю. Стены могут быть выполнены из кирпича, шлакоблока, бетона.
естественное освещение из расчета 0.03 м2 (окна) на 1 м3 помещения;

Примечание: при мощности котла до 30 кВт, высота помещения может быть 2,2 метра

При размещении в отдельном помещении на первом этаже, в цокольном или подвальном этаже жилого здания при суммарной мощности до 500 кВт - помещение должно отвечать следующим требованиям:

При размещении в пристройке к жилым зданиям при суммарной тепловой мощности до 500 кВт - помещение пристройки должно отвечать следующим требованиям:

огнестойкость здания должны быть не ниже IV степени. К ним относятся здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клееной древесины и других горючих или трудногорючих материалов, защищенных от воздействия огня и высоких температур штукатуркой или другими листовыми или плитными материалами. К элементам покрытий не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня, при этом элементы чердачного покрытия из древесины подвергаются огнезащитной обработке.
пристройка должна размещаться у глухой части стены здания с расстоянием по горизонтали и вертикали от оконных и дверных проемов не менее 1 м;
стена пристройки не должна быть связана со стеной жилого здания, эти стены должны иметь разные фундаменты.
ограждающие стены и конструкции пристройки должны иметь предел огнестойкости 0.75ч., а предел распространения огня по конструкции равен нулю;
высота помещения должна быть не менее 2,5 метра. Если котел устанавливается на возвышении, тогда высота считается от верхней точки этого возвышения до потолка;
объем и площадь помещения выбирается из условий удобного обслуживания теплогенераторов и вспомогательного оборудования;
естественное освещение из расчета остекления 0.03 м2 на 1 м3 объема помещения;
в помещении должна предусматриваться вентиляция из расчета: вытяжка в объеме 3-х кратного воздухообмена помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа;
стены, отделяющие пристроенные котельные от основного здания, должны быть парогазонепроницаемыми.
При размещении теплогенераторов в отдельном помещении на первом, в цокольном или подвальном этаже оно должно иметь выход непосредственно наружу (двери должны открываться наружу). Допускается предусматривать второй выход в подсобное помещение, дверь при этом должна быть противопожарной 3-го типа. Двери должны быть шириной не менее 80 см в свету (проеме).
КАТЕГОРИЧЕСКИ не допускается размещение газовых приборов в подвалах и цокольных этажах дома при использовании сжиженного газа.

Б. Для отопительного оборудования работающем на твердом или жидком топливах.

Указанные выше требования к помещению котельной для газовых котлов относятся и к помещению топочной для котлов, работающих на твердом и жидком топливе.

Однако существует ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве котельной, а именно:

В. Для электрического отопительного оборудования.

Электрические котлы, предназначенные для работы в системах отопления, имеют немало преимуществ. Главным преимуществом этих котлов является то, что не требуется отдельное помещение под котельную. Не требуются дымоходы и по цене эти котлы сравнительно недороги. Все бы хорошо, если бы не высокая стоимость электроэнергии, особенно в сравнении с другими видами топлива. Из-за этого недостатка такие котлы дороги в эксплуатации, поэтому использовать их целесообразно для отопления помещений небольшого размера, в которых неэффективно производить дорогостоящие работы по подключению других видов отопительного оборудования, либо в качестве резервного котла в системах с газовым котлом, как альтернативный источник тепла на непродолжительное время.

Установка электрических котлов схожа с установкой газовых настенных котлов.

При установке электрокотла обязательно наличие предохранительных автоматов и, скорее всего, прокладка отдельной электролинии.

Мощность настенных электрических котлов колеблется в пределах 5 - 60 кВт, отапливаемая ими площадь - от 50 до 600 кв.м., что должно быть вполне достаточно для дачного дома или коттеджа.

Электропитание котлов малой мощности осуществляется от однофазной 220 В или трехфазной 380 В электрической сети. Для эксплуатации котлов мощностью более 12 кВт используется трехфазная сеть. Это обстоятельство требует оформления разрешительных документов с соответствующими органами на использование этого напряжения.

Строительство помещения котельной. Общие рекомендации.

Оборудовать в готовом частном доме встроенное помещение, полностью соответствующее всем предъявляемым требованиям, не так и просто.

При наличии свободной площади на участке целесообразно вынести котельную за пределы дома это будет проще и позволит решить ряд проблемных вопросов.

Не стоит забывать, что проект котельной придется согласовать с районным архитектором, органами санэпиднадзора и пожарной инспекцией.

Если Вы решили строить отдельное или пристроенное помещение котельной своими силами, тогда стоит воспользоваться статьями, размещенными на сайте и посвященными этой проблеме.

Выбор типа фундамента под здание котельной, а также цоколя очень схож с выбором и строительством фундамента под баню. Этот процесс очень хорошо изложен в статьях , «Фундамент ленточный. Устройство и расчет ленточного фундамента» ,
Из каких строительных материалов будет построены стены, крыша помещение котельной?
Конечно, здесь должны быть максимально применены негорючие материалы. Для решения этих вопросов очень полезной будет статья «Гараж. Строительство гаража на участке» . Идеальным вариантом будет отделка стен котельной и пола керамической плиткой, что позволит содержать помещение в надлежащей чистоте (что является обязательным условием для безаварийной эксплуатации котельного оборудования и повысит противопожарную безопасность помещения).
Фундамент для котла.
Желательно закладывать фундамент для котла отдельно от общего фундамента помещения. Это вызвано тем, что котел, в зависимости от его производительности, материала из которого изготавливается, а также учитывая его арматуру (обвязку котла), достаточно громоздкая конструкция по весу.

Приступать к строительству фундамента под котел можно после возведения фундамент помещения котельной.

Необходимо учесть требования нормативных документов о том, что котел должен быть установлен относительно пола котельной на высоту 15-20см.

По паспортным данным на котел и проектной документации на котельную, Вам будет известна масса котла с арматурой. Исходя из этой величины, можно воспользоваться технологией возведения фундамента под печку, очень подробно и хорошо описанной в статье «Строительство бани своими руками. Фундамент для бани» . В статье приведены два вида фундаментов под легкую и тяжелую конструкции отопительных агрегатов (до 150кг и от 480кг).
Устройство пола котельной. Пол лучше всего делать из бетона или цементно-песчаной смеси, так как эти материалы не горючи, что требуется для класса пожароопасных помещений. Технология этих работ хорошо описана в статье

горелки

водоподготовительные установки

котельные трубы, запорная арматура

теплогенераторы

указатели уровня воды

датчики и контроллеры

и многое другое

Котельное оборудование подбирают, исходя из условий эксплуатации и требуемых технических характеристик, предъявляемых к данной котельной установке.

Газовые котельные

Газовые котельные являются наиболее распространённым видом котельных установок на сегодняшний день. Очевидными преимуществами является их низкая себестоимость строительства и эксплуатации по сравнению с котельными установками других типов. Разветвленная газопроводная сеть страны, находящаяся в постоянном развитии, позволяет подвести газ практически в любую точку. Это приводит к снижению затрат на доставку рабочего топлива обычным транспортом. Кроме того, газ обладает более высокой теплоёмкостью и теплоотдачей по сравнению с другими видами топлива, он оставляет меньше вредных веществ после сгорания.

На промышленных предприятиях газовые котельные являются основным источником теплоснабжения технологических процессов и обеспечения теплом рабочего персонала. Вместе с тем, в частных жилых домах также чаще стали появляться газовые котельные. Люди по достоинству оценили преимущества таких установок.

Газовые котельные - незаменимый источник энергии, более дешевый по сравнению с электроэнергией.

Модульные котельные

Модульные котельные представляют собой готовые инженерные системы, которые легко можно транспортировать и устанавливать в любом месте. Используя модульные котельные, можно существенно сэкономить на проектировании и монтаже, так как эти системы, как правило, монтируются в готовом виде в контейнере и оснащены всем необходимым оборудованием для работы и автоматизации процесса.

В состав модульных котельных входит следующее оборудование:

водогрейные котлы
технологическое оборудование
системы автоматики
системы водоподготовки
и многое другое

Состав оборудования, входящего в модульные котельные, зависит от требуемой мощности котельных установок.Очевидным преимуществом, которым обладают модульные котельные, является их мобильность и более дешевая себестоимость установки и эксплуатации.

Котел – теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.
Классификация .

Блок модульные котельные мощностью от 200 кВт до 10000 кВт (модельный ряд)

Есть индивидуально спроектированные котельные разных типов:

Крышные котельные
Отдельно стоящие котельные
Блочные и модульные котельные
Встроенные котельные
Пристроенные котельные
Транспортабельные и мобильные котельные

Каждая котельная разработана на основе СНиП II-35-76 «Котельные установки». Расчет и проект котельной выполняется аттестованными специалистами, прошедшими обучение на заводах-изготовителях котельного оборудования.

Контроль всех параметров работы осуществляют автоматизированные системы управления без присутствия человека.

Состав котельных в базовом исполнении:

Котлы водогрейные
Надежность отпуска тепла гарантируется наличием в составе котельных не менее двух котлоагрегатов, представленных стальными жаротрубными котлами надежных и успешно зарекомендовавших себя на Российском рынке немецких фирм Buderus , Viessmann .
Горелки Weishaupt
В котельных применяются горелки немецкой фирмы Weishaupt . Для сжигания природного газа используются горелки в исполнении LN , обеспечивающие низкое содержание вредных примесей в продуктах сгорания.
Внутреннее газоснабжение
Оборудование системы газоснабжения котельных регулирует расход газа и контролирует уровни минимального и максимального давления газа. В случае нештатных ситуаций поступление газа в котельную прекращается автоматически.
Регулирование температуры сетевой воды
Применяются микропроцессорные программируемые контроллеры, которые автоматически управляют системой регулирования температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха и потребности Потребителя.
Насосное оборудование
Насосы котлового контура обеспечивают независимую работу котлов . Сдвоенные циркуляционные насосы сетевого контура гарантируют 100% резервирование.
Водоподготовка и поддержание давления в системе теплоснабжения
Установка водоподготовки обеспечивает снижение жесткости котловой воды и препятствует образованию накипи на теплообменных поверхностях оборудования. Устройство поддержания давления автоматически подпитывает водой котловой и сетевой контуры, обеспечивая необходимый уровень давления в системе теплоснабжения.
Гидравлический разделитель
Оборудование гидравлической развязки котлового и сетевого контуров позволяет обеспечить стабильную работу котельной в системах с большим объемом воды при интенсивной динамике изменений расходов, температуры и давления.
Сигнализация
В котельных установлены системы пожароохранной сигнализации и сигнализации загазованности по метану и угарному газу.
Приборы учета
Применяются контрольно-измерительные приборы, зарегистрированные в Государственном реестре средств измерений, позволяющие осуществлять:
– учет отпускаемой тепловой энергии
– учет расхода холодной воды
– учет расхода газа
– учет потребляемой электроэнергии
– контроль параметров работы оборудования котельной.
Комплексная автоматизация
Система комплексной автоматизации обеспечивает стабильную работу котельных без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Дистанционный контроль работы основного оборудования котельной осуществляется посредством выносного диспетчерского пульта сигнализации (входит в объем поставки).
Модемная связь для дистанционной диспетчеризации
Котельные в момент установки или любой период дальнейшей эксплуатации могут быть подключены к современным дистанционным системам диспетчеризации. Комплексная система автоматизации имеет встроенный блок-модем для передачи данных о работе оборудования котельных по телефонным каналам связи или сети Internet.
Дымовые трубы
Наружные и внутренние стенки дымовых труб изготовлены из нержавеющей стали и утеплены жесткой минераловатной изоляцией. Применяемые дымовые трубы имеют сертификат соответствия нормам пожарной безопасности. На каждый отопительный котел устанавливается отдельная труба. Дымовые трубы высотой 6 метров входят в объем поставки для котельных от 200 кВт до 10 МВт. По желанию Покупатель может отказаться от дымовой трубы, а также имеет возможность установить дымовые трубы другой высоты.

Конструктивные решения
Котельные , в зависимости от типоразмеров и количества котлов , состоят из одного или нескольких блоков. В зависимости от климатических условий, металлокаркас модулей утеплен жесткими трехслойными сэндвич-панелями с минераловатной изоляцией толщиной от 80 до 150 мм. Характеристики ограждающих конструкций модулей соответствуют нормативным требованиям по огнестойкости и пожаробезопасности.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

Котельные средней и большой мощности - 3,5 МВт и выше - отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Объемно-планировочные решения этих котельных должны удовлетворять требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий (СИ 245-71), СНиП П-М.2-72 и 11-35-76.

Классификация котельных установок
Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплом одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплом группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

котельная установка с паровыми котлами. Установка состоит из парового котла, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой , а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой.

Котельные установки располагаются в специально отведенных помещениях, куда посторонним нет доступа. А уже теплотрассы и теплопроводы соединяют котельные и потребителей.

Классификация котельных.

Современные котельные установки имеют различную классификацию. В основу каждой из них ложится определенный принцип или определенные значения. На сегодняшний день существуют несколько основных разграничений:

Расположение.

В зависимости от того, где располагается установка, выделяются:

Крышные;
Встроенные в здание;
Блочно-модульные;
Рамные.

В системе каждого отопления главным ее элементом является котел. Он выполняет основную функцию – нагревание. В зависимости от того, на какой основе работает вся система и котел в частности, существуют следующие типы котлов :

Паровые котлы
Водогрейные;
Смешанные;
Котлы на диатермическом масле.

Любая отопительная система работает, как ранее было замечено, от того или иного типа сырья, топлива или природного ресурса. В зависимости от этого котлы делятся на:

Твердотопливные. Для этого используются дрова, уголь и другие виды твердого топлива.
Жидкотопливные – масло, бензин, мазут и другие.
Газовые.
Смешанные или комбинированные. Предполагается использование различных видов и типов топлива.

Классификация котельных агрегатов
Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Вместе с тем по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

Котлы с естественной циркуляцией;

Котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией выполняются из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (барабанами). Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», обогревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.

В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар. В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.

По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, т.е. теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла - паропроизводительность, давление и температура.

Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров , применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.

Паровой котёл - установка, предназначенная для генерации насыщенного или перегретого пара, а также для подогрева воды (котёл отопительный).

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть подразделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.

По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.

В качестве подпитывающего насоса как правило применяется трех-плунжерный насос высокого давления серий P21/23-130D либо P30/43-130D.

Котлы сверх критического давления (СКД) - давление пара свыше 22.4МПа.

Основные элементы паровых и водогрейных котлов
Топки для сжигания газообразных, жидких и твердых топлив. При сжигании газа и мазута, а также твердого пылеугольного топлива используются, как правило, камерные топки. Топка ограничена фронтальной, задней, боковыми стенами, а также подом и сводом. Вдоль стен топки располагаются испарительные поверхности нагрева (кипятильные трубы) диаметром 50...80 мм, воспринимающие излучаемую теплоту от факела и продуктов сгорания. При сжигании газообразного или жидкого топлива под камерной топки обычно не экранируют, а в случае угольной пыли в нижней части топочной камеры выполняют «холодную» воронку для удаления золы, выпадающей из горящего факела.

Верхние концы труб ввальцованы в барабан, а нижние присоединены к коллекторам путем вальцовки или сварки. У ряда котлов кипятильные трубы заднего экрана перед присоединением их к барабану разводят в верхней части топки в несколько рядов, расположенных в шахматном порядке и образующих фестон.

Для обслуживания топки и газоходов в котельном агрегате используется следующая гарнитура: лазы, закрываемые дверцы, гляделки, взрывные клапаны, шиберы, поворотные заслонки, обдувочные аппараты, дробеочистка.

Закрываемые дверцы, лазы в обмуровке предназначены для осмотра и производства ремонтных работ при останове котла. Для наблюдения за процессом горения топлива в топке и состоянием конвективных газоходов служат гляделки. Взрывные предохранительные клапаны используются для защиты обмуровки от разрушения при хлопках в топке и газоходах котла и устанавливаются в верхних частях топки, последнего газохода агрегата, экономайзера и в своде.

Для регулирования тяги и перекрытия борова служат чугунные дымовые шиберы или поворотные заслонки.

При работе на газообразном топливе, чтобы предотвратить скопление горючих газов в топках, дымоходах и боровах котельной установки во время перерыва в работе, в них всегда должна поддерживаться небольшая тяга; для этого в каждом отдельном борове котла к сборному борову должен быть свой шибер с отверстием в верхней части диаметром не менее 50 мм.

Обдувочные аппараты и дробеочистка предназначены для очистки поверхностей нагрева от золы и сажи.

Барабаны паровых котлов. Следует отметить многоцелевое назначение барабанов паровых котлов, в частности, в них осуществляются следующие процессы:

Разделение пароводяной смеси, поступающей из подъемных обогреваемых труб, на пар и воду и сбор пара ;

Прием питательной воды из водяного экономайзера либо непосредственно из питательной магистрали;

Внутрикотловая обработка воды (термическое и химическое умягчение воды);

Непрерывная продувка;

Осушка пара от капелек котловой воды;

Промывка пара от растворенных в нем солей;

Защита от превышения давления пара.

Барабаны котлов изготовляют из котельной стали со штампованными днищами и лазом. Внутреннюю часть объема барабана, заполненную до определенного уровня водой, называют водяным объемом, а заполненную паром при работе котла - паровым объемом. Поверхность кипящей воды в барабане, отделяющая водяной объем от парового, называется зеркалом испарения. В паровом котле горячими газами омывается только та часть барабана, которая с внутренней стороны охлаждается водой. Линия, отделяющая обогреваемую газами поверхность от необогреваемой, называется огневой линией.

Пароводяная смесь поступает по подъемным кипятильным трубам, ввальцованным в днище барабана. Из барабана вода по опускным трубам подается в нижние коллекторы.

На поверхности зеркала испарения возникают выбросы, гребни и даже фонтаны, при этом в пар может попасть значительное количество капелек котловой воды, что снижает качество пара в результате повышения его солесодержания. Капли котловой воды испаряются, а соли, содержащиеся в них, осаждаются на внутренней поверхности пароперегревателя, ухудшая теплообмен, в результате которого повышается температура его стенок, что может привести к их пережогу. Соли могут также откладываться в арматуре паропроводов и привести к нарушению ее плотности.

Для равномерного поступления пара в паровое пространство барабана и снижения его влажности используются различные сепарационные устройства.

Для снижения возможности отложения накипи на испарительных поверхностях нагрева применяется внутрикотловая обработка воды: фосфатирование, щелочение, использование комплексонов.

Фосфатирование имеет целью создать в котловой воде условия, при которых накипеобразователи выделяются в форме неприкипающего шлама. Для осуществления этого необходимо поддерживать определенную щелочность котловой воды.

В отличие от фосфатирования обработка воды комплексонами может обеспечить безнакипный и бесшламовый режимы котловой воды. В качестве комплексона рекомендуется использовать натриевую соль «Трилон Б».

Поддержание допустимого по нормам солесодержания в котловой воде осуществляется продувкой котла, т.е. удалением из него некоторой части котловой воды, всегда имеющей более высокую концентрацию солей, чем питательная вода.

Для осуществления ступенчатого испарения воды барабан котла делят перегородкой на несколько отсеков, имеющих самостоятельные контуры циркуляции. В один из отсеков, называемый «чистым», поступает питательная вода. Проходя через контур циркуляции, вода испаряется , а солесодержание котловой воды в чистом отсеке повышается до определенного уровня. Для поддержания солесодержания в этом отсеке часть котловой воды из чистого отсека самотеком направляют через специальное отверстие - диффузор в нижней части перегородки в другой отсек, называемый «солевым», так как солесодержание в нем существенно выше, чем в чистом отсеке.

Непрерывная продувка воды осуществляется из места с наибольшей концентрацией солей, т.е. из солевого отсека. Пар, образующийся на обеих ступенях испарения, смешивается в паровом пространстве и выходит из барабана через ряд труб, расположенных в его верхней части.

С повышением давления пар способен растворять некоторые примеси котловой воды (кремниевую кислоту, оксиды металлов).

Для снижения солесодержания пара в некоторых котлах применяется промывка пара питательной водой.

Пароперегреватели котлов. Получение перегретого пара из сухого насыщенного осуществляется в пароперегревателе. Пароперегреватель - один из наиболее ответственных элементов котельного агрегата, так как из всех поверхностей нагрева он работает в наиболее тяжелых температурных условиях (температура перегрева до 425 °С). Змеевики пароперегревателя и коллекторы выполняются из углеродистой стали.

По способу тепловосприятия пароперегреватели подразделяются на конвективные, радиационно-конвективные и радиационные. В котельных агрегатах низкого и среднего давлений используются конвективные пароперегреватели с вертикальным или горизонтальным расположением труб. Для получения пара с температурой перегрева более 500 °С применяют комбинированные пароперегреватели, т.е. в них одна часть поверхности (радиационная) воспринимает теплоту за счет излучения, а другая часть - конвекцией. Радиационная часть поверхности нагрева пароперегревателя располагается в виде ширм непосредственно в верхней части топочной камеры.

В зависимости от направлений движения газов и пара различают три основные схемы включения пароперегревателя в газовый поток: прямоточную, при которой газы и пар движутся в одном направлении; противоточную, где газы и пар движутся в противоположных направлениях; смешанную, в которой в одной части змеевиков пароперегревателя газы и пар движутся прямоточно, а в другой - в противоположных направлениях.

Оптимальной по условиям надежности работы является смешанная схема включения пароперегревателя, при которой первая по ходу пара часть пароперегревателя выполняется противоточной, а завершение перегрева пара происходит во второй его части при прямоточном движении теплоносителей. При этом в части змеевиков, расположенных в области наибольшей тепловой нагрузки пароперегревателя, в начале газохода будет умеренная температура пара, а завершение перегрева пара происходит при меньшей тепловой нагрузке.

Температуру пара в котлах с давлением до 2,4 МПа не регулируют. При давлении 3,9 МПа и выше температуру регулируют следующими способами: впрыском конденсата в пар; использованием поверхностных пароохладителей; с помощью газового регулирования путем изменения расхода продуктов сгорания через пароперегреватель либо перемещения положения факела в топке с помощью поворотных горелок.

Пароперегреватель должен иметь манометр, предохранительный клапан, запорный вентиль для отключения пароперегревателя от паровой магистрали, прибор для измерения температуры перегретого пара.

Водяные экономайзеры. В экономайзере питательная вода перед подачей в котел подогревается дымовыми газами за счет использования теплоты продуктов сгорания топлива. Наряду с предварительным подогревом возможно частичное испарение питательной воды, поступающей в барабан котла. В зависимости от температуры, до которой ведется подогрев воды, экономайзеры подразделяют на два типа - некипящие и кипящие. В некипящих экономайзерах по условиям надежности их работы подогрев воды ведут до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в паровом котле или температуры кипения воды при имеющемся рабочем давлении в водогрейном котле. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное (до 15 мае. %) ее испарение.

В зависимости от металла , из которого изготавливают экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры используют при давлении в барабане котла не более 2,4 МПа, а стальные могут применяться при любых давлениях. В чугунных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Для очистки поверхности нагрева водяные экономайзеры имеют обдувочные устройства.

Воздухоподогреватели. В современных котельных агрегатах воздухоподогреватель играет весьма существенную роль, воспринимая теплоту от отходящих газов и передавая ее воздуху, он уменьшает наиболее заметную статью потерь теплоты с уходящими газами. При использовании подогретого воздуха повышается температура горения топлива, интенсифицируется процесс сжигания, повышается коэффициент полезного действия котельного агрегата. Вместе с тем при установке воздушного подогревателя увеличиваются аэродинамические сопротивления воздушного и дымового трактов, которые преодолеваются созданием искусственной тяги, т.е. путем установки дымососа и вентилятора.

Температура подогрева воздуха выбирается в зависимости от способа сжигания и вида топлива. Для природного газа и мазута, сжигаемых в камерных топках, температура горячего воздуха составляет 200...250 °С, а для пылеугольного сжигания твердого топлива - 300...420°С.

При наличии в котельном агрегате экономайзера и воздухоподогревателя первым по ходу газа устанавливается экономайзер, а вторым - воздухоподогреватель, что позволяет более глубоко охладить продукты горения, так как температура холодного воздуха ниже температуры питательной воды на входе в экономайзер.

По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху происходит непрерывно через разделительную стенку, по одну сторону которой движутся продукты сгорания, а по другую - нагреваемый воздух.

В регенеративных воздухоподогревателях передача теплоты от продуктов сгорания к нагреваемому воздуху осуществляется путем попеременного нагревания и охлаждения одной и той же поверхности нагрева.

Газопоршневые установки. Газопоршневая установка (ГПУ) предназначена для питания электроэнергией потребителей трехфазного (380/220 В, 50 Гц) переменного тока. Газовые электростанции используются в качестве источника постоянного и гарантированного электроснабжения больниц, банков, торговых комплексов, аэропортов, производственных и нефтегазодобывающих предприятий. Моторесурс газового двигателя выше, чем у бензогенераторов и дизельных электростанций, что приводит к уменьшению срока окупаемости. Использование газовых электрогенераторов позволяет владельцу быть независимым от плановых и аварийных отключений электроэнергии, а зачастую и вовсе отказаться от услуг поставщиков электроэнергии.

В основе работы газопоршневых двигателей (далее ГПД) лежит принцип действия двигателя внутреннего сгорания. ДВС – это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

На данный момент в промышленности выпускаются два типа поршневых двигателей, работающих на газе: газовые двигатели - с электрическим (искровым) зажиганием, и газодизели - с воспламенением газовоздушной смеси впрыском запального (жидкого) топлива. Газовые двигатели получили широкое применение в энергетике за счет повсеместной тенденции использования газа как более дешевого топлива (как природного, так и альтернативного) и относительно экологически более безопасного с точки зрения выбросов с выхлопными газами.

Из ГПУ с теплообменниками в принципе всё аналогично, но дополнительно используется система утилизации тепла.

Установка работает на нескольких видах топлива, имеет относительно низкий уровень начальных инвестиций за 1 кВт и обладает широкой линейкой выходной мощности.

Топливо для газопоршневых установок. Одним из важнейших моментов при выборе типа ГТУ является изучение состава топлива. Производители газовых двигателей предъявляют свои требования к качеству и составу топлива для каждой модели.

В настоящее время многие производители проводят адаптацию своих двигателей под соответствующее топливо, что в большинстве случаев не занимает много времени и не требует больших финансовых затрат.

Помимо природного газа, газопоршневые установки могут использовать в качестве топлива: пропан, бутан, попутный нефтяной газ, газы химической промышленности, коксовый газ, древесный газ, пиролизный газ, газ мусорных свалок, газ сточных вод и т. д.

Применение в качестве топлива перечисленных специфических газов вносит важный вклад в сохранение окружающей среды и кроме того позволяет использовать регенеративные источники энергии.

Газорегуляторный пункт. Газорегуляторный пункт – система устройств для автоматического снижения и поддержания постоянного давления газа в распределительных газопроводах. Газорегуляторный пункт включает регулятор давления для поддержания давления газа, фильтр для улавливания механических примесей , предохранительные клапаны, препятствующие попаданию газа в распределительные газопроводы при аварийном давлении газа сверх допустимых параметров, и контрольно-измерительные приборы для учёта количества проходящего газа, температуры, давления и телеметрического измерения этих параметров.

Газорегуляторные пункты сооружаются на городских распределительных газопроводах, а также на территории промышленных и коммунально-бытовых предприятий, имеющих разветвленную сеть газопроводов. Пункты, монтируемые непосредственно у потребителей и предназначенные для снабжения газом котлов, печей и др. агрегатов, обычно называют газорегуляторными устройствами. В зависимости от давления газа на входе газорегуляторные пункты бывают: среднего (от 0,05 до 3 кгс/см 2 ) и высокого (до 12 кгс/см 2 ) давления (1 кгс/см 2 =0,1Мн/м 2 ).

Предохранительные устройства и контрольно-измерительные приборы. Для водогрейных котлов предохраняющим устройством от повышения в них давления могут служить обводные линии с обратными клапанами (рис.), пропускающие воду в направлении от котла к трубопроводу системы отопления. При таком несложном устройстве, если задвижки, установленные у котла, почему-либо окажутся закрытыми, то все равно связь с атмосферой через расширительный, сосуд не нарушится.

Если на трубопроводе между котлами и расширительным сосудом кроме указанных задвижек имеется другая какая-либо запорная арматура, то должны быть установлены рычажные предохранительное клапаны.

Паровые котлы при до 70 кПа снабжаются предохранительным устройством в виде гидравлического затвора

Для безопасной и правильной эксплуатации паровые котлы кроме предохранительных устройств снабжают водоуказательными приборами, пробочными кранами и манометрами.

Для учета расхода питательной воды, подаваемой в паровой котел, или воды, циркулирующей в системе водяного отопления, устанавливают водомер или диафрагмы. Для измерения температуры воды, поступающей в систему водяного отопления и возвращающейся в котел, предусматривают в специальных футлярах термометры.

Теплоснабжение

Системы централизованного теплоснабжения характеризуются сочетанием трех основных звеньев : теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплопотребления (теплоиспользования) отдельных зданий и сооружений.

При использовании органического топлива источником тепловой энергии может быть котельная установка или ТЭЦ, на атомных станциях теплоснабжения для получения тепловой энергии используется ядерное топливо, в ряде случаев в качестве вспомогательных используются возобновляемые источники теплоты – геотермальная энергия, энергия солнечного излучения и др.

Виды топлива

По определению Д. И. Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения тепла».

Общеизвестны основные разновидности топлива -дрова, торф, уголь, сланцы, нефтяные остатки, газ. Все они представляют собой органические соединения, способные при высоких температурах вступать в реакцию с кислородом воздуха, при чем происходит выделение тепла.

Топливо добывается в большом количестве, запасы его в природе весьма значительны. Требующийся для реакции кислород берется из окружающего воздуха. В результате реакции получаются сильно нагретые газообразные продукты сгорания, тепло которых используется в котельной установке. Охлажденные газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Для сжигания может использоваться как естественное топливо, так и искусственное , полученное после переработки естественного топлива с целью выделения из него ценных продуктов, к которым относятся смолы, бензины, бензолы, минеральные смазочные масла, краски, фармацевтические продукты, сернокислый аммоний, идущий для нужд сельского хозяйства, и др.

Твердое топливо:

а) естественное - дрова, каменный уголь, антрацит, торф;

б) искусственное - древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей.

Жидкое топливо:

а) естественное - нефть;

б) искусственное - бензин, керосин, мазут, смола.

Газообразное топливо :

а) естественное - природный газ;

б) искусственное - генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.

Виды котельных установок

Стационарная котельная уже давно не является единственной возможностью для автономного отопления. Для оборудование необходимо помещение – но расположение его может быть любым.

Блочные котельные можно например, расположить как в подвале, так и на крыше (если соблюсти ряд условий). Кроме того сами котельные стали гораздо надежнее. Связано это прежде всего с тем, что заводы-изготовители начали предлагать установки, сделанные «под ключ»: все необходимое оборудование уже смонтировано в блоки или в модуле и можно запускать установку. Соответственно есть два типа котельных установок: блочные и модульные котельные . И тот и другой тип конструкций удобен в плане транспортировки (как правило, транспортируют его с помощью железнодорожного или автотранспорта).

Основное оборудование котельной : котел, водяной насос, емкость для жидкости, трубы, горелочное устройство. Некоторые приобретают также и дополнительное оборудование, которое помогает сэкономить: энергонезависимые котлы, котлы с функцией электророзжига, двухходовые и комбинированные чугунные котлы.

Относительно недавно на рынке теплового оборудование появились ТКУ – транспортабельные котельные установки. Потребность в них появилась с возникновением новых производств, которые расположены в зданиях, не подключенных к центральной системе теплоснабжения. Преимущество новинки в том, что ее достаточно просто транспортировать (модульная конструкция имеет колеса), она проста в обращении и не требует постоянного присутствия оператора. Кроме того, как правило, ТКУ полностью автоматизированы, поэтому управлять ими достаточно просто. В то же время она способна вырабатывать достаточное количество тепла и не требует подключения к коммуникациям.

Классификация котельных.

В зависимости от того, где располагается установка, выделяются:

· Крышные;

· Встроенные в здание;

· Блочно-модульные;

· Рамные.

§ Паровые котлы

§ Водогрейные;

§ Смешанные;

§ Котлы на диатермическом масле.

Любая отопительная система работает, как ранее было замечено, от того или иного типа сырья, топлива или природного ресурса. В зависимости от этого котлы делятся на:

· Твердотопливные. Для этого используются дрова, уголь и другие виды твердого топлива.

· Жидкотопливные – масло, бензин, мазут и другие.

· Газовые.

· Смешанные или комбинированные. Предполагается использование различных видов и типов топлива.