Принцип работы газовой котельной

Требования к газовой котельной на предприятии

Котельная – это комплексная инженерная система, состоящая из большого количества механизмов и узлов предназначенных для выработки тепловой энергии на производственные нужды и теплоснабжения жилых и общественных зданий.

Котельная на предприятии, как источник тепла, тесно связана с инженерными сетями расположенными, как на ее территории, так и вне.

Виды промышленных котельных установок

Промышленные газовые котлоагрегаты классифицируются по мощности на агрегаты малой, средней и большой мощности. К первой группе относятся водогрейные, паровые и конденсационные генераторы, мощностью до 20 МВт и КПД до 96 %. Обычно их применяют для теплоснабжения небольших предприятий.

Для комплексного теплоснабжения с выдачей нагрузки по отоплению, горячему водоснабжению и вентиляции предприятия устанавливают котельные с суммарной мощностью до 100 МВт.

Такое оборудование устанавливается на больших квартальных котельных, способных обеспечить теплом не только промышленных, но и жилищно-бытовых потребителей. Для снабжения горячей водой и паром крупных заводов и районных городских предприятий тепловых сетей используют газовые котлы с мощностью от 600 МВт.

По назначению газовые котельные на предприятии подразделяются:

  1. Отопительные – для централизованного снабжения на нужды отопления, вентиляции и ГВС бытовых и промышленных потребителей;
  2. Производственные – для технологического обеспечения теплом в виде пара и горячей воды промпредприятий.
  3. Отопительно-производственные – для комплексного снабжения теплом систем теплоснабжения и технологических процессов.
  4. По схеме котельные делятся на закрытого типа, когда вся сетевая вода по магистральным тепловым сетям возвращается обратно к источнику и открытую систему, когда часть горячего теплоносителя потребляется на технологические или бытовые нужды.
  5. В промышленности технологическими потребителями тепловой энергии в виде пара являются бумажные, химические и металлургические производства, нефтехимические комплексы, ректификационные и химические реакторы, сорбционно-десорбционной агрегаты процесса газа очистки, гальванические линии и устройства для ламинирования поверхностей.

Перспективным направлением стала установка комбинированных котельных пароводородных котельных, автономных блок-модулей, крышных систем теплоснабжения.

Хорошими мобильными системами считаются блок-модульные, собираемые на заводе и транспортируемые к месту установки в собранном виде.

На месте запуск таких систем проходит по ускоренной программе «под ключ», учитывая, что монтаж и наладочные работы выполнены на производстве.

Принцип работы

Газовые промышленные котельные независимо от своей мощности, практически, имеют одинаковую схему управления и принцип действия. Конструкционные различия наблюдаются только у водоводяных и пароводяных котлов. Котельные установки промышленных предприятий состоят из основного и вспомогательного оборудования.

К основному относят сам котел и устройства, заключенные в его корпусе – трубные пакеты, сепараторы, коллекторы, барабаны. К вспомогательному оборудованию относятся газогорелочное устройство, насосы, вентиляторы, дымососы, арматура, гарнитура, система автоматики управления и безопасности.


В водогрейных котлах вода нагревается до максимальной температуры 150 С, в результате сжигания топлива и передаче тепла от дымовых газов к магистральному теплоносителю. Панели выполняют газоплотными, чтобы повысить теплопередачу, для этого – стальные трубы сваривают между собой.

После топки дымовые газы вод воздействием разряжения, создаваемого дымососом, поступаю в конвекторный блок, где трубы смонтированы в шахматном порядке, что увеличивает поверхность нагрева и скорость передачи воды сетевому теплоносителю.

В водогрейном котле вода движется принудительно, скорость движения определяют сетевые насосы, обеспечивающие необходимую производительность и напор. Вход и выход воды выполняется через котловой коллектор.

Принцип работы парового котла отличается от водогрейного. Движение воды во внутреннем его контуре, происходит благодаря естественной циркуляции холодных и нагретых пароводяных сред.

В результате процесса теплопередачи на выходе котла получается насыщенный или перегретый пар. Для сбора его в современных котлах устанавливаются барабаны и сепарационные устройства в верхнем барабане, чтобы удалять из пара мельчайшие частички котловой воды.

Сетевая вода через паровой котел не циркулирует, он запитывается химочищенной питательной водой, с помощью специальных питательных насосов. Контур сетевой воды не пересекается с питательным, а нагрев ее происходит в пароводяных сетевых теплообменных аппаратах, в которых пар от котла через трубную систему нагревает подающий теплоноситель до максимальной температуры 150 С.

Котельное оборудование

Котлы являются основным элементом организации и реализации паросилового цикла системы теплоснабжения. Корпус маломощных котлов низкого давления изготавливают из чугуна, а среднего и высокого давления из котловой стали.

Для того чтобы правильно подобрать тип и количество котлов, выполняют технико-экономические расчеты, с учетом следующих факторов:

  1. Максимальная и минимальная тепловая нагрузка потребителей в зимнее и летнее время.
  2. Расстояние и диаметры тепловых сетей с разбивкой к каждому потребителю.
  3. Качество воды и топлива.
  4. Уровень автоматизации газовой котельной.
  5. Размеры котельной.

Следующим по важности элементом котлоагрегата является горелочное устройство, где происходит процесс смешивания газа и воздуха и розжиг газовоздушной смеси с образованием факела. Сам процесс горения происходит в топочной камере.

Выбор котла по теплопроизводительности горелки должен соответствовать ее мощности с учетом аварийного резерва. Неплохое газовое оборудование Лемакс можно приобрести в Ишиме.

Работа горелки обеспечивается газовым оборудованием котельной: ГРУ или ГРП, регуляторами, фильтрами, приборами контроля и системой безопасности. Все элементы газового хозяйства относятся к объектам повышенной опасности, их работа регламентируется СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Системы дымоотвода

Система дымовентиляции котельной служит для создания разряжения в газовом тракте котлоагрегата и выводе дымовых газов из котла в атмосферу . Она состоит и дымососа, вентилятора, дымоходов и дымовой трубы.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика безопасности (КИПиА) предназначены для контроля за работой установки по режимным картам, регулировки нагрузки котла и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.

Во всех современных котлоагрегатам установка КИПиА является обязательным требованием, в соответствии с нормами и правил по эксплуатации котельных установок.

Защита котельного оборудования срабатывает с включением звуковой и световой сигнализации для оповещения оперативного персонала.

Параметры защиты КИПиА:

  • отрыв факела в котле;
  • высокое давление пара, газа, воды;
  • низкое разряжение в топке котла;
  • отключение электроэнергии;
  • низкий уровень воды в котле;
  • низкое давление воздуха, воды и газа.

При срабатывании сигнализации, через короткое время, если оперативный персонал не исправил сбой, котел останавливается системой КИПиА, через принудительное отключение подачи газа в топку.

Требования к промышленным газовым котельным

Газовые котельные – пожароопасные объекты, к ним предъявляются особые требования на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации. Основные требования закреплены в СНиП II-35- «Котельные установки».

Требования к насосам обозначены в СП 89.13330.2012. Вода и пар должны соответствовать – ГОСТу 20995-75, 2761-84, а система химводоподготовки – СНиП 2.04.02-84 “Водоснабжение”. Более подробно с требованиями и правилами можно ознакомиться в книге «Котельные установки промышленных предприятий» (Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н).

Котлы промышленных котельных устанавливают в отдельностоящем здании, которое по огнестойкости определяется производственными требованиями. Для монтажа крупногабаритных элементов и узлов котла должны быть предусмотрены монтажные проемы.

Проектирование и строительство промышленных котельных выполняется с учётом существующих планов застройки и инженерных коммуникаций в районе предполагаемого строительства.

Проектом должны быть предусмотрены котельный зал, насосный зал, топливное хозяйство, помещения для химводоочистки и КИПиА.

Устройство газовой котельной на предприятии

Как работает котельная

Котельная – это сложная, высокоточная инженерная система, состоящая из большого количества элементов. Котельная тесно связана с рядом других инженерных сетей дома, предприятия и пр., поэтому ее стабильная работа – важное требование техники безопасности. Чтобы вы могли лучше представлять, что собой представляет данная система, следует описать, как работает котельная.

Газовые котельные

Принцип работы котельной на газе заключается в следующем: топливо из газопровода или от газгольдера подается на горелку котла. Та, в свою очередь, обеспечивает сгорание газа в соответствующей камере. В процессе выделяется тепло, которое нагревает теплоноситель, проходящий через теплообменник котла.

Горячий теплоноситель направляется в распределительный коллектор, где распределяется по имеющимся в системе отопительным контурам (это могут быть радиаторы отопления, теплые полы, бойлер ГВС и т. д.). Когда теплоноситель преодолевает весь путь по контурам, он остывает и направляется по обратной линии в котел для нагрева. Таким образом, создается замкнутый цикл.

Распределительный коллектор включает в себя различное оборудование, которое обеспечивает циркуляцию теплоносителя и контроль его температуры. Удаление продуктов сгорания обеспечивается дымоходом. Управление работой котельной осуществляет автоматика.

Дизельные котельные

Принцип работы дизельных котельных отчасти схож с газовыми системами. При включении котла начинают функционировать сразу два устройства – наддув и топливный насос, подающий топливо на форсунку. При этом создается оптимальное давление, которое устанавливается производителем, это гарантирует равномерную подачу солярки. Показатели давления в форсунке достигают 10–16 бар.

Затем одновременно происходят две операции — распыление топлива через форсунку и подача напряжения на электроды розжига. Следует воспламенение топливной смеси, начинается работа котельной в нормальном режиме.

Если вам требуется установка или ремонт котельного оборудования, обратитесь в ООО «ЭнергоСтройТехСервис».

Виды промышленных котельных установок

Практически на каждом промышленном предприятии необходимо отапливать производственные и офисные помещения, склады. К тому же часто использование горячей воды или пара прописаны в технологических процессах производства. Можно для этих целей использовать централизованную тепловую энергию, но выгоднее установить на предприятии промышленный газовый котел.

Виды промышленных котельных установок

Газовые промышленные котлы в зависимости от мощности делятся:

  • маломощные;
  • среднемощные;
  • котлы большой мощности.

К котлам малой мощности относятся водогрейные и конденсационные котлы, мощность которых не превышает 500 кВт, а КПД составляет приблизительно 96 %. Такое оборудование применяется для обогрева небольших предприятий.

Для автономного отопления и обеспечения горячей водой предприятий используются котлы с мощностью до 200 кВт. Такие промышленные котлы устанавливают в квартальных котельных.

Для обеспечения тепловой энергией крупных производств и комплектации районных городских котельных используют газовые котлы большой мощности от 20 МВт.

На средних и крупных предприятиях для выработки насыщенного и сухого пара используют парогенераторы. Также существуют газовые котлы, которые на ряду с тепловой энергией вырабатывают электрическую. Они называются когенерационными.

Несмотря на размеры и производительность основные элементы и принципы работы всех промышленных газовых котлов одинаковы. Это камера сгорания и газовая горелка. В результате сжигания газа, а в промышленных агрегатах используется только природный, вода нагревается и по теплообменникам поступает в систему.

В промышленных теплоагрегатах могут быть установлены как водотрубные, так и жаротрубные теплообменники. В водотрубных вода находится внутри трубок, и нагревается газогорелочным устройством, продукты горения выводятся через дымоход наружу. Совсем другой принцип работы котлов с жаротрубными теплообменниками. В этом случае в трубках теплообменника находится горячий газ, который нагревает воду в баке котла. При этом газоходы погружаются непосредственно в воду.

В промышленных газовых котлах применяется принудительный способ удаления продуктов сгорания. Если хватает естественной тяги, то для удаления применяют дутьевые машины, которые нагнетают воздух непосредственно в топку. Их обычно устанавливают на котлах малой и средней мощности. При недостаточной естественной тяге используют дымососы, установленные на выходе из газовоздушного тракта. В котлах большой мощности применяют комбинированные способ удаления продуктов горения. На котел устанавливают как дутьевые машины, так и дымососы.

Принцип работы

В промышленных газовых котлах малой и средней мощности (до 100 кВт) применяются стержневые горелочные устройства. Одна часть воздуха смешивается с топливом непосредственно в горелочных стержнях, и через многочисленные отверстия выходит наружу, а другая поступает непосредственно в топку. Газовоздушная смесь, сгорая, нагревает теплоноситель в чугунном(стальном) водотрубном теплообменнике. Такие котлы относятся к низкотемпературным, температура воды не превышает 90 С.

В промышленных отопительных установках мощностью свыше 100 кВт для нагрева теплоносителя применяются факельные газовые горелки. В отличие от стержневой, факельная находится не внутри агрегата, а снаружи. Вместе с горелкой на наружную панель вынесен и вентилятор. Во внутрь топочной камеры введено сопло, через которое распространяется пламя.

В таких котлах установлены жаротрубные теплообменники. Для дополнительной прочности стенки в топке гофрированные, а сама камера круглая. Отработанные газы не сразу выходят в дымоход. Они несколько раз проходят по теплообменнику, благодаря этому движению вода может нагреваться до 115 С. Такие промышленные газовые котлы могут быть трех- и двухходовыми. Они считаются высокотемпературными, и используются для производства пара.

Какой котел лучше

У каждого вида котла имеются свои плюсы и минусы. При выборе конкретной модели, жаротрубной или водотрубной, необходимо руководствоваться областью применения, площадью отапливаемых помещений, потребностями технологических процессов.

Например, известная итальянская фирма Ferroli, выпускает трехходовые жаротрубные промышленные газовые котлы с мощностью 800 кВт, и давлением теплоносителя 10 Бар. Эти котлы хорошо себя зарекомендовали на различных производствах. Они эффективны и надежны. Но многие другие итальянские фирмы выпускают не мене производительные промышленные котлы с водотрубными теплообменниками.

Для увеличения коэффициента полезного действия газовых отопительных котлов используются экономайзеры. Обычно они входят в базовую комплектацию жаротрубной котельной установки. За счет их удается повысить КПД устройства на 4-6%, и позволяет значительно уменьшить расход природного газа.

Соблюдайте основные требования к газовой котельной!

Тем людям, которые сталкиваются с вопросами подвода газа к своему дому, приходится сталкиваться с различными трудностями и препятствиями со стороны газовой службы. Самое главное, что законодательством не собраны все нормы и требования по оборудованию котельной частного строения в отдельном документе. Потому газовщики страны могут манипулировать требованиями по своему усмотрению, уделяя внимание одним деталям, и снижая свою бдительность, в других случаях. Но основные требования газовщиков разных регионов, все же, во многом сходные. Требования к газовой котельной направлены на соблюдение правил техники безопасности по работе с отопительными газоиспользующими приборами. Они направлены на то, чтобы свести к минимуму потери от случаев утечки и взрыва газа.

Базовые требования к газовой котельной в индивидуальном жилом доме

Котельная – место размещения газового котла. Котел разрешается устанавливать в отдельной котельной, на кухне, в другом подсобном помещении подвального или цокольного этажа, в выполненной пристройке. В каждом случае к помещению предъявляются особенные требования. Требования регламентируются следующими документами: СНиП 42/01/2002, СП 42/101, а также «Инструкция по размещению тепловых агрегатов, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения одноквартирных или блокированных жилых домов» (Постановление Минстроя РФ от 13.09.96 18/69) и др. Скачать СНиП 42/01/2002 можно в конце статьи.

Высота помещения, где устанавливается тепловой агрегат для отопления и плита для приготовления пищи, должна составлять не менее чем 2,5 метра.

Показатели объема помещения варьируют в пределах 15 кубов + 0,2 куба, которые рассчитываются на каждый киловатт мощности газового котла, > 60 кВт.

Помещение должно иметь в обязательном порядке достаточную вентиляцию. Сюда включают газовую дымовую трубу и вентиляционные отверстия.

На кухне должно быть достаточно широкое окно с форточкой, открывающейся наружу. Площадь остекления составляет три сотых квадрата на один куб объема помещения. Для комнаты, занимающей объем 16 куб. м, окна должны составлять 0,48 кв. метра. То есть в такой комнате приемлемо окно с размерами 0,5 м по ширине и 1 метр в высоту (не забываем о форточке, открывающейся наружу).

Читайте также:  Принцип работы теплового счетчика

Над установленной газовой плитой на потолке должен быть прикреплен металлический тонкий лист или фольга.

Внизу двери должна быть достаточная щель или дополнительная вентиляция.

Требования к газовой котельной, находящейся на кухне, мало чем отличаются от условий в других изолированных помещениях дома без плиты. Дополнительно следует учесть, что размещение в отдельном помещении предусматривает отделение котельной от смежных комнат стенами с необходимым пределом огнестойкости (не

Котельная в подсобном помещении

Наши граждане не такие богатые и расточительные, чтобы оборудовать отдельное помещение только под котельную. Потому они совмещают котельную с санитарно-бытовым узлом с установленной стиральной машинкой, раковиной и ванной, унитазом. Газовщики «выступают» против туалета, требуя его огораживание хотя бы гипсокартонной перегородкой с дверью. Насчет стиральной машинки, они умалчивают, наверное, потому, что в то время, когда разрабатывались нормы, не было повальной установки стирального оборудования нового образца, а обычная стиральная машинка была переносимым предметом. По поводу раковины и ванной, особенных пунктов в требованиях к газовой котельной не имеется.

Котельная должна быть высотой 2,5 метра и более. Многим хозяевам для переоборудования помещения под котельную пришлось пожертвовать кладовкой. Но в этом случае, в старой кладовке пришлось увеличивать окно, устанавливать форточку, просверливать внизу дверей отверстия. Кроме того, следовало установить вентиляцию. Если наблюдались проблемы с высотой помещения, то наши предприимчивые хозяева, прочитав требования закона о том, что высота от основы котла отопления к потолку должна быть 2,5 метра, проводили вкапывание котла на недостающие 20-50 см. В таком случае, отопительный прибор находился в яме, и соблюдались требования по высоте. Сейчас во многих районах газовщики заставляют закапывать такие ямы, соглашаясь с имеющейся высотой до поры до времени. Кроме того, на замену старым напольным котлам огромных размеров пришли разные типы отопительных приборов напольного или навесного способа установки. Некоторые из них имеют совсем небольшие размеры, потому решить проблему с высотой помещения можно, поменяв напольный агрегат на навесной. При его установке не требуется наличие котельной.

Как выбрать размер котельной в частном доме, и какому виду стоит отдать предпочтение?

Котельная в пристройке

Если места в жилом доме для оборудования котельной нет, пристраивают дополнительное помещение. Но, в этом случае, потребуются разрешения архитектурного плана на достройку здания и ввод его в эксплуатацию. Кроме затрат на материалы и стоимость работ, потребуются затраты на проект и ввод достройки в эксплуатацию с изменением технического паспорта и документов по экспликации. Так что, затрат, в любом случае, не избежать. Если будут положительно решены вопросы с архитектурными органами, следует придерживаться:

  • требуемой высоты помещения (2,5 метра), размещение – не ближе 1 м от оконных и дверных проемов;
  • обязательности наличия широкого окна с форточкой, открывающейся наружу, соответствующего требованиям по площади остекления (0,03 м2 на каждый куб объема) для создания необходимого естественное освещение ;
  • требований к наличию правильно выполненной вытяжной вентиляции;
  • правильно обустроенной дымовой трубы;
  • открывающейся наружу двери с вентиляционными отверстиями;
  • требований по размерам комнаты
  • требований по пожарной безопасности (предел огнестойкости конструкций, предел распространения огня и др.)

Котельная, находящаяся в пристройке, подсобном подвальном или цокольном этаже, обязательно должна иметь выход на улицу с открывающимися наружу дверями. Внизу дверь должна иметь отверстия для циркуляции воздуха. Дополнительно к таким помещениям обязательно наличие оборудования, осуществляющего контроль загазованности в автоматическом режиме. Требования к газовой котельной такого вида направлены на безопасность обслуживания.

Выбор котла

Основным моментом при выборе котла является его мощность, которая зависит от размеров отапливаемой площади. Примерная мощность отопительного прибора составляет 1 кВт для 10 квадратов площади с высотой потолков > 2,5 метра. При этом стоит учитывать уровень утепленности дома, давая небольшие скидки на теплопотери (примерно +15%). При выборе отапливаемого прибора исходят из ценовых показателей. Двухконтурные котлы, кроме отопления, имеют возможность нагрева воды. Они стоят дороже. При ограниченном бюджете, останавливаются на одноконтурных конструкциях, работающих только на обогрев. Напольные отопительные котлы могут оснащаться надувными и атмосферными горелками. Котлы, в конструкции которых есть надувные горелки, проще при использовании и дешевле. Они работают без особенного шума. Напротив, котлы с атмосферными горелками будут дороже, однако у них высший уровень КПД.

Схема подключения газовых двухконтурных котлов в любом частном доме и ее основные нюансы.

При обустройстве своей котельной лучше всего посоветоваться со знающим специалистом газовой службы в своем регионе. Потому, как обходчики, проверяющие установку теплового оборудования, могут найти любую причину, чтобы составить предписание с отягощающими условиями или штрафом. Лучше выполнить все предписания газовщиков и подобных служб предварительно. Можно ознакомиться с мнениями соседей по оборудованию комнаты с котлом, познакомиться с информацией в интернете. Тогда вы никогда не будете платить лишние деньги представителям газового или дымоходно-вентиляционного хозяйства за обслуживание дымоходов и других «выдумок» предприимчивых работников таких служб. Если условий для установки напольных котлов нет, лучше установить навесные котлы, не требующие таких жестких требований, относительно помещения. Правда, при установке навесных конструкций предъявляются особенные условия к разводной трубопроводной системе, соединительным муфтам и переходникам.

Оборудование котельных установок и принцип их работы

Модульные котельные установки (транспортабельные и блочные котельные установки) представляют собой один или несколько блок-модулей (в зависимости от необходимой тепловой мощности) с установленным внутренним технологическим оборудованием и оборудованием для подключения к инженерным сетям. Такие котельные поставляются Заказчику в полной заводской готовности.

Схема и характеристики котельной установки зависят от нескольких факторов: необходимой тепловой мощности, используемого топлива (природный газ, сжиженные газ, попутный нефтяной газ, мазут, дизельное топливо, отработанное масло, уголь, кокс, многотопливные котельные), назначения котельной установки (отопительные или промышленные котельные). Тип топлива является самым главным критерием для дальнейшего подбора оборудования, а именно котлов и горелок. В зависимости от топлива можно выделить газовые котельные, а так же дизельные, нефтяные, мазутные, твердотопливные котельные.

Основные требования к проектированию и строительству котельных с давлением пара не более 3,9 МПа (40 кгс/см 2 ) и с температурой воды не более 200°С собраны в своде правил СП 89.13330.2012 “Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76”.

В соответствии с вышеуказанным нормативным документом все котельные установки делятся на две категории:

  • категория I – котельные установки, которые являются единственным источником тепловой энергии или которые обеспечивают тепловой энергией потребителей без индивидуальных резервных источников тепла
  • категория II – котельные установки, не относящиеся к первой категории

Работа котельных установок

Рассмотрим работу котельной на примере водогрейной котельной установки. В котлах происходит нагрев теплоносителя (в большинстве случаев, воды) для подачи ее потребителю. Установленные насосы способствуют постоянной циркуляции теплоносителя (подача ее потребителю и возврат ее обратно). Вода поступает по трубам в теплоисточник (радиатор, теплые полы, отопительные котлы). В котельной обязательно должна быть предусмотрена регулировка продолжительности работы и температуры теплоносителя. Линия подачи воды потребителя называется прямой линией (или подающей).

Поступив в радиаторы, вода остывает и возвращается обратно. Это является обратной линией котельной.

Оборудование котельной установки

Оборудование для блочно-модульной котельной подбирается и компонуется по Индивидуальному заказу на основе заполненного Опросного листа на ТКУ, в котором указываются основные требования и параметры основного оборудования. Блочно-модульная котельная состоит из:

  • Здание котельной
  • Котельное оборудование (котлы)
  • Горелки
  • Газовое оборудование
  • Насосное оборудование
  • Теплообменная система котельной
  • Системы автоматизации, связи и сигнализации, контроля и пожарной безопасности
  • Системы водоочистки и водоподготовки
  • Мембранный расширительный бак
  • Газоходы и дымовые трубы

Блок-модуль котельной

Здание транспортабельной котельной представляет собой блок-модуль (контейнерный модуль). Это одноэтажная каркасная конструкция из негорючих материалов для обеспечения пожарной безопасности и высокой огнестойкости. Необходимая мощность котельной определяет количество модулей каркасного типа, их габаритные размеры (см. ГОСТ 23838-89 “Здания предприятий. Параметры”). В случае возможности установки всего оборудования в один блок-бокс, завод-изготовитель котельной может порекомендовать предусмотреть одно или несколько алюминиевых окон или стальных дверных проемов.

Здание модульной котельной является сварной каркасной конструкцией с основанием в виде платформы, за счет которой увеличивается прочность конструкции и способность ее сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам. Стальные швеллеры служат основой стоек, балок и прогонов каркаса. Прокатные швеллеры или уголки используются для балок пола. В качестве ограждающих конструкций блок-модуль обшиваются сэндвич-панелями из листов рифленой стали. Крышу котельной традиционно делают одно- или двускатную.

Устройство теплоизоляции здания котельной (утеплитель, подшивка) позволяет эксплуатировать котельную при низки температурах. Также все металлоконструкции должны пройти антикоррозионную обработку.

При проектировании здания котельной следует учитывать требования к взрывопожарной безопасности и огнестойкости сооружения в соответствии с СП 12.13130.2009 “Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с Изменением N 1)”.

Котельное оборудование

Котлы являются одним из важных элементов котельных установок. Именно в них происходит нагрев теплоносителя или получение пара.

В соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов” различают водогрейные, паровые и пароводогрейные котлы. Теплоноситель для котельных (вода или пар) образовывается за счет получаемой тепловой энергии от сжигания топлива (в случае газовых, твердотопливных и жидкотопливных котлов) или за счет преобразования электроэнергии в тепловую (в случае электрических котлов). Корпус котла изготавливается из чугуна или из стали в зависимости от используемого вида топлива. Например, в случае использования твердого топлива на стальных стенках котла происходит отложение серы, из-за чего срок службы котла сокращается. Выходом из этого может стать использование чугунных котлов, но они тоже обладают одним недостатком: являются слишком большими и громоздкими.

При выборе вида и количество котлов производятся технико-экономические расчеты, для которых учитываются следующие факторы:

  • производительность котлов и котельной в целом
  • обеспечение стабильности в работе котлов при минимальной нагрузке в теплый период года
  • количество потребителей
  • расстояние доставки теплоносителя до конечного потребителя
  • требования к КПД котла
  • вид топлива и его химические характеристики (твердое топливо, газ, электричество)
  • автоматизация работы котельной и ее степень
  • габаритные размеры котла
  • прочность котла
  • возможность очистки, промывки и ремонта котла

При выборе количества котлов следует помнить пп. 4.8. и 4.14. СП 89.13330.2012, в соответствии с которыми минимальное количество котлов определяется категорией котельной: в котельных первой категории устанавливается минимально два котла, в котельных второй категории – один котел.

Горелки

Одним из важных рабочих элементов котельной является горелка (кроме электрических котлов). Функциями любых горелок (газовых, дизельных) являются подготовка, смешение топлива и воздуха и сжигание полученной горючей смеси в камере сгорания котла, за счет чего происходит нагрев теплоносителя в котле.

Выбор конструкции и типа горелки осуществляется на основании используемого топлива (жидкого топлива или газа), а также анализа требований к мощности и производительности котла, размерам камеры сгорания котла, диапазону и типу регулирования горелки. Так, газовые горелки бывают одноступенчатыми, двуступенчатыми (с возможностью работать в двух режимах), плавно-двухступенчатые (работают в диапазоне заданных режимов) и модулируемые горелки (работают в диапазоне мощностей от 10 до 100%).

Газовое оборудование для котельных

К газовому оборудованию котельных относятся:

Требования к использованию газового оборудования достаточно строгие из-за повышенной горючести газа. Их (требования) Вы можете посмотреть в СП 89.13330.2012 “Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76”. Согласно им, установки ГРУ устанавливаются в здании котельной, а пункты ГРП на площадке котельной. Также, если каждый котел имеет тепловую мощность более 30 МВт, рекомендуется предусматривать две линии редуцирования (т.е. дублирующая нитка редуцирования включается только в случае выхода из строя основной линии редуцирования). Если тепловая мощность котлов в котельной менее 30 МВт, возможна установка одной линии редуцирования (кроме котельных I категории).

Количество трубопроводов подачи газа также регламентируется Сводами Правил СП 89.13330.2012: в котельных I категории мощностью до 30 МВт, которые работают только на газе, газ от ГРУ или ГРП может поступать от двух трубопроводов; в котельных II категории – от одного.

Регуляторы давления газа необходимы для регулирования давления поставляемого газа вне зависимости от расхода: обычно регуляторы давления понижают давление газа.

Фильтры толстой и тонкой очистки газа необходимы для фильтрации газа от примесей, твердых частиц и вкраплений, которые могут засорить трубопроводы, снизить производительность котлов и уменьшить срок службы оборудования.

Запорная и предохранительная арматура устанавливается на газовой линии котельной также для нормальной и безопасной эксплуатации газового оборудования. Основными элементами такой арматуры являются запорные и термозапорные клапаны, контрольные клапаны, обратные клапаны, предохранительные клапаны, задвижки.

Насосное оборудование котельных

Насосы необходимы для равномерной подачи теплоносителя и его отпуска, транспортировки теплоносителя по трубам к тепловому источнику и циркуляции теплоносителя. В зависимости от специфики котельной и используемого котельного оборудования выбирается тип и конструкция насоса (см. СП 89.13330.2012). Конструктивно насосы изготавливаются и поставляются с паровым или электроприводом. По типу насосы бывают сетевые (для циркуляции теплоносителя в системе), питательные (для подачи воды к котлам), циркуляционные (для обеспечения заданного напора воды у потребителя), антиконденсационные и подпиточные (для восполнения системы водой из внешних источников) насосы. Количество насосов рассчитывается исходя из производительности котельной. При этом в некоторых случаях обязательна установка резервного насоса.

Теплообменная система котельной

Система ГВС котельной состоит из теплообменников, обычно пластинчатых, и водоподогревателей (паровых, водяных, пароводяных). Теплообменное оборудование необходимо для подогрева нагреваемой воды от горячей среды.

Количество водоподогревателей рассчитывается для каждой системы котельной (системы вентиляции, системы отопления) и в зависимости от необходимых параметров отпускаемой воды/пара.

Автоматизация котельных установок, системы связи, сигнализации, контроля и пожарной безопасности

Особенностью котельных (котельных установок) является полностью автоматизированная работа котельной без постоянного присутствия персонала, но под постоянной диспетчеризацией и контролем посредством вывода информации о параметрах работы котельной на дистанционном пульте управления.

В случае аварийных ситуаций (прекращение подачи топлива к горелкам, понижение/повышение давления воды/пара/масла, повышение/понижение уровня воды, исчезновение электрического напряжения, повышение/понижение температуры воды/масла на выходе и т.п.) информация о них поступает на пульт управления котельной. Для оповещения о поломке оборудования должна быть предусмотрена система сигнализации (звукая, световая). При этом автоматически происходит отключение вышедшего из строя оборудования и ввод в работу резервного оборудования. Регулирование параметров работы котельной должно осуществляться автоматически, если эти параметры выходят за рамки заданных.

Читайте также:  Устройство алюминиевого радиатора отопления в разрезе: как работает, чертежи

Случаи сигнализации, оповещения и регулирования приведены в СП 89.13330.2012.

Водоподготовка котельных установок, водоочистка

Система водоподготовки в котельных необходима для очистки воды перед поступлением в котлы или тепловые сети от механических примесей и растворенных загрязнителей, деминералиции и умягчения. Это предотвращает образование накипи на котельном оборудовании, образование коррозии и вспенивание котловой воды и унос солей с паром. Для подготовки воды используется несколько методов: механическая фильтрация и нанофильтрация, обратный осмос, известкование, ультрафильтрация, дехлорирование, натрий-катионирование и др.

Вода и пар, используемая в котельной, должна отвечать требованиям:

  • ГОСТа 2761-84 “Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора”
  • СанПиН 2.1.4.1074-01 “Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения”
  • ПБ 10-574-03 “Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов”
  • ГОСТ 20995-75 “Котлы паровые стационарные давлением до 3,9 МПа. Показатели качества питательной воды и пара”

Среди оборудования, используемого в системах водоподготовки, можно назвать: фильтры, установки обезжелезивания, установка умягчения, вихревые реакторы для реагентного умягчения и т.п.

Выбор водоподготовительных установок должен соответствовать требованиям СП 31.13330.2012 “Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84”.

Расширительный мембранный бак

Расширительные баки необходимы в составе котельных, так как они предотвращают повышение давления воды (при подогреве воды происходит ее расширение и, соответственно, увеличение ее объема), возможность гидроудара и компенсируют ее объем. Баки также удаляют образовавшийся воздух в результате нагрева теплоносителя. Для выполнения этих функций в котельной устанавливают расширительные баки для разных систем: расширительный бак отопления и расширительный бак горячего водоснабжения.

Конструктивно мембранные баки для отопления и водоснабжения схожи. Они представляют собой вертикальный или горизонтальный цилиндрический или прямоугольный бак, с установленной внутри эластичной мембраной. Эта мембрана разделяет расширительный бак на воздушный и жидкостный отсеки. Принцип работы мембранного бака заключается в том, что излишки воды в системе при ее нагревании попадают в бак. Эту воду можно использовать для водоснабжения и водоподготовки, подавая ее в систему под нужным давлением.

Материал расширительных баков для системы отопления должен быть более устойчивым к высоким температурам. Расширительные баки для систем водоснабжения должны быть сделаны из эластичного материала, чтобы выдерживать большие перепады давления.

Дымовые трубы и газоходы

Дымовые трубы и газоходы относятся к системе дымоудаления (газоотвода) котельных установок. В случае затрудненного естественного рассеивания отработанных газов и дыма (в случае отсутствия естественной тяги) строятся дымовые трубы разных конструкций. Газоходы же тянутся от котлов и крепятся перпендикулярно к дымовым трубам.

Дымовые трубы бывают следующих конструкций:

  • дымовая труба на ферме
  • дымовая труба на растяжках
  • дымовая труба на мачте
  • фасадная дымовая труба
  • самонесущая дымовая труба

Кроме того, в конструкцию одной дымовой трубы может входить несколько вертикальных газоходов.

Материал, высота, диаметр и метод крепления трубы определяются исходя из мощности котельной и на основании аэродинамических подсчетов газового тракта, скорости газа, требований к устойчивости конструкции (в соответствии с требованиями СП 43.13330.2012 “Сооружения промышленных предприятий. Актуализированная редакция СНиП 2.09.03-85”).

На котельных установках также устанавливается вспомогательное оборудование для надежной эксплуатации котлов и всей системы в целом. Комплект вспомогательного оборудования зависит от вида используемого топлива, от мощности и от технико-экономических требований Заказчика. Вспомогательное оборудование включает в себя:

  • деаэраторы (вакуумные, атмосферного давления, химические, термические)
  • водоподогреватель (бойлер)
  • баки-аккумуляторы и др.

Специалисты нашей компании выполняют весь комплекс услуг по проектированию, аэродинамическому расчету, изготовлению и вводу в эксплуатацию котельных установок, крышных котельных и дымовых труб. Вся поставляемая продукция имеет все необходимые Разрешения и Сертификаты соответствия.

Заказывая котельные установки у ГК Газовик, Вы можете быть уверены в бесперебойном обеспечении тепловой энергией потребителей.

© 2007–2020 «ХК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

Инженерные системы. Часть 1: Котельные.

По просьбам комментаторов другого поста ( #comment_57904834 ) решил создать серию постов про инженерные системы.

Я намерен сделать 5 частей по системам, с которыми я в разной степени знаком и с которыми сталкивается или не сталкивается большинство участников нашего сообщества: котельные, тепловые сети, отопление, вентиляция, кондиционирование. Посты очень длинные, но при этом информация в них будет самая общая. Рассказывать я собираюсь об общих принципах работы, без глубокого ковыряния и заумных формул, иначе всё повествование превратится в тоскливое болото (да и формулы я помню далеко не все).

Тема первой части не совсем в моей специализации, но в общих чертах, что к чему и как оно работает, всё равно напишу, потому что комфорт в типичной квартире, все эти “прислонить ножки к батарее”, “положить триконы, чтобы утром одеть тёплые”, да и вообще “не замёрзнуть зимой” начинаются с главного – с котельной. Специалистов прошу сильно меня не ругать и вопросов на засыпку в этой части не задавать, но вот поправлять и исправлять ошибки очень даже прошу.

Итак, вот оно – сердце, пламенный мотор и источник жизни любого района в любом городе средней полосы и выше – котельная:

На данных фотографиях представлена Самарская ТЭЦ (теплоэлектроцентраль). Тепло-электро-централью она называется потому, что вырабатывает не только тепловую, но и электрическую энергию. Каким образом это происходит напишу чуть ниже.

По данным интернета данная ТЭЦ планово вырабатывает 2132 Гкал/ч (гигакалорий в час), а обслуживает третью часть жилого сектора областного центра и более пяти крупных промышленных предприятий (данные с http://so-ups.ru/index.php? >

Главный агрегат в любой котельной – это, конечно, котёл:

На данной картинке представлен паровой котёл ДКВР-6,5 без кожуха. Кстати, высота этой штуки 5 метров с хвостиком или почти 2 этажа. В этой серии высота котлов достигает 9,6 метров, а вот например котёл ГМ-50-14 в длину имеет 18 метров, в ширину 11, а в высоту 14,6 метра (это, на секундочку, примерно 5 этажей).

Принцип действия такой дурынды заключается в том, чтобы преобразовать химическую энергию топлива (угля, мазута, газа, дерева – да чего угодно, лишь бы горело) в тепловую энергию теплоносителя (воды, пара, хладагента – да опять же чего угодно, лишь бы по трубам бегало). Проще говоря, мы сжигаем топливо, горячие продукты сгорания нагревают теплоноситель, а он в свою очередь подаётся дальше – либо на нагрев чего-то ещё, либо напрямую в тепловую сеть. Кстати, первичный теплоноситель бегает как раз по тем трубкам, которые в изобилии изображены на картинке выше. По подъёмным трубкам теплоноситель поднимается из нижнего барабана в верхний, по опускным – обратно.

Насколько я знаю, в настоящее время прямая подача первичного нагретого теплоносителя используется только в бытовых котлах, которые устанавливаются в отдельно взятом доме. В промышленных установках первичный теплоноситель всегда идёт на теплообменик, в котором он нагревает теплоноситель вторичный (как раз ту воду, которая потом уходит в теплосети по всему городу):

На картинках выше представлен водо-водяной теплообменник, именно с помощью него происходит теплообмен между первичным и вторичным теплоносителями. Холодная вода бежит по трубкам, а горячая – в пространстве между ними (или наоборот, не помню хоть убей). Через стенки трубок они обмениваются тепловой энергией, одна водичка остывает, вторая нагревается, всё очень просто. Примерно так же выглядит пароводяной теплообменник:

Только у него в трубках всегда течёт холодная (нагреваемая) вода, а в пространстве между ними – пар. Связано это с тем, что пар при охлаждении конденсируется, т.е. превращается в воду, и откачивается снизу через патрубок. Тоже всё просто.

Как видим, существует два основных процесса в котлах: нагрев воды и приготовление пара (прямо так и называется). Если с первым всё понятно, мы сталкиваемся с ним постоянно, то вот паровые котлы – вещь более универсальная. Именно из-за них мы называем котельные тепло-электро-централями.

Добавлю изображение котла ДЕ, чтобы легче ориентироваться:

Так вот, мы нагрели воду в нижнем барабане и за счёт огромного теплопритока вода начинает превращаться в пар, который накапливается в верхнем барабане. Да не просто накапливается, а под большим давлением (представьте, что вы варите пельмешки под крышкой с дырочкой – из этой дырочки происходит чух-пух сантиметров на 20). Под этим давлением пар поступает на пароводяной теплообменник, а дальше инженеры придумали гениальную вещь.

Они увидели, что после теплообменника остаётся большое количество пара, которое придется охладить, чтобы подать обратно в котёл. Для этого придётся строить какие-то установки, в которых мало того будет теряться энергия этого оставшегося пара, так ещё будет затрачиваться работа на его охлаждение. И чтобы не выполнять всех этих контрпродуктивных действий, они придумали пар подавать на турбину, вот такую:

Принцип действия простой донельзя: пар под давлением подаётся в кожух турбины, за счёт его кинетической энергии турбина крутится. А на её валу установлен электродвигатель обратного действия (прошу прощения у электриков, я в этом вопросе ноль, называю как представляю). То есть ротор двигателя вращается, искусственно создавая переменное магнитное поле, а это поле в свою очередь создаёт переменный ток. Одним источником закрываем две потребности – в тепловой и электрической энергии.

Кстати, те самые пресловутые дымовые газы или продукты сгорания после котла через дымовой тракт отправляются в дымовые трубы, по которым всегда можно определить котельную издалека:

Эти трубы не зря такие высокие, в них за счёт разности плотностей горячих газов и холодного воздуха возникает естественное гравитационное давление, которое помогает газам вылететь повыше. А если его возникает недостаточно, то подключают дымовые вентиляторы. Вопрос давления мы подробнее рассмотрим в части о вентиляции.

В принципе, мы рассмотрели основной процесс, происходящий в котельной: сжигание топлива – нагрев первичного теплоносителя – нагрев вторичного теплоносителя – подача его в сеть. После этого весь цикл повторяется, но чтобы описать его полностью, нужно рассказать про остальные части комплекса теплоснабжения.

Теперь детали, цифры, всякие интересные штуки, самые явные отличия от бытовых систем:

1). Основной тип котельных в большинстве крупных городов – газовые с паровыми котлами. В них подача топлива производится через горелки (ГМ, ГМГ и другие):

Но в отдалённых районах, или там, где нет централизованного газоснабжения, используются другие виды топлива, в основном это уголь, мазут, дерево, т.н. гранулы, торф и всякое такое. Сжигание мазута может производиться через газовые горелки, они чаще всего универсальные. А вот для сжигания твёрдого топлива используются колосниковые решётки:

Куски топлива сначала дробят, чтобы скорость горения и передачи энергии были максимальны, затем полученную крошку насыпают на решётку и дальше она как в фильме ужасов медленно движется в раскалённое жерло камеры сгорания. Процесс этот должен происходить непрерывно, т.к. при угасании пламени придётся снова разжигать первую порцию топлива, а это перебой в подаче тепла, печалька у потребителя, увольнение по статье у оператора котельной установки.

2). Вторая необычная в быту деталь была видна в первой, это дутьевые вентиляторы на горелках, вот они на переднем плане у каждого котла:

Из школьного курса химии все помнят, что пресловутое горение – это на самом деле экзотермическая реакция окисления горючего вещества. Иными словами, это реакция топлива и окислителя с выделением теплоты. Окислителем в случае горения топлива в котле является кислород, содержащийся в воздухе (так же как и в случае с газовой горелкой на плите, разве что у котла бомбит повеселее). В качестве топлива примем природный газ, основную массу которого (70-98%) составляет метан. Реакция окисления метана в кислороде выглядит так:

То есть на каждую молекулу метана нужны две молекулы кислорода. Кроме того мы помним, что кислорода в атмосферном воздухе всего лишь 23% по массе. Итого на каждый килограмм метана в газовом топливе нам требуется 8,7 кг атмосферного воздуха (всё это прикидочно, просто чтобы представить порядок цифр).

Так вот, расход газа для котла ДЕ 10-14 (соразмерный с котлами на предыдущих картинках) составляет 710 кубометров в час. Соответственно, воздуха для сжигания этого газа требуется 710 * 8,7 = 6 177 кубометров в час. Шесть тысяч! Это почти два кубометра в секунду. Вот для примера один кубометр кирпича:

И вот для подачи на горелку двух таких объёмов ежесекундно и нужны дутьевые вентиляторы.

3). Все помнят, что вода кипит при температуре 100 °С. Но на самом деле, температура кипения любого вещества зависит от давления, и чем оно выше, тем выше данная температура (и наоборот). Этим объясняется тот факт, что яичко на высокой горе не сварится в кипятке и останется сопливым, просто давление там ниже и температура кипения тоже. В котлах же ситуация обратно противоположная.

В водогрейных котлах конечная температура воды может достигать 150 °С и выше. Кипение при этом не допускается, потому что пар имеет гораздо больший удельный объём, чем у воды (проще говоря, это трах, бабах, фонтан перегретой воды и остановка котельной).

Поэтому давление в котле должно быть строго определённым, например для 150 °С оно составляет не менее 5 атмосфер (для сравнения, это давление человек ощутит на глубине 40 м под водой (1 атмосфера воздушная + по одной атмосфере на каждые 10 м воды).

В паровых котлах ситуация ещё веселее. Температура воды ограничена температурой кипения при определённом давлении, дальше она превращается в пар. А вот у пара эти параметры по сути не ограничены (на самом деле ограничены критической точкой, но там всё сложно и такие температуры на практике не используются). Например, в здоровенном котле ДЕ-25-24-380 пар нагревается до температуры 380 °С и давления в 23 атмосферы! Это давление на глубине в 220 м.

4). Все обращали внимание на признаки любого индустриального района – огромные ужасные трубы, дышащие ядовитыми газами и отравляющими несчастных горожан, сокращая их без того короткую и печальную жизнь:

На самом деле, это совершенно безобидные устройства – градирни. Их задача, всего-навсего, охлаждать поступающую из тепловой сети воду. Когда осенью запускают котельную, температура на улице достаточно высокая и за счёт низкой теплоотдачи вода в котельную возвращается очень тёплой.

Так как регулировать теплоотдачу в котле мы особо не можем, а подавать тёплую воду на нагрев опасно (повышается конечная температура воды, за ней давление, а потом трах-бабах из предыдущего пункта), воду для дополнительного охлаждения подают в эти градирни, где она стекает по стенкам с большой высоты по большой площади и остывает. Так что “отравленные газы” это всего лишь водяной пар.

Кстати, обратите внимание, работают все три градирни и на деревьях висят листочки, это значит что на улице ну прям очень тепло, а котельную уже запустили. По мере похолодания и увеличения теплопотерь их будут отключать.

На этом по котельным всё. Часть абзацев приклеена вплотную к предыдущим, потому что редактор ругается на 51 блок. Остальные части буду делать по мере наплыва вдохновения.

Дополнения, замечания и вопросы предлагаю писать в комментариях.

Устройство газового котла отопления и принцип работы

Как известно, основным нагревательным элементом в большинстве современных отопительных систем выступает котел. Именно благодаря ему топливо преобразуется в тепловую энергию, которая передается теплоносителю и поступает в нагревательные приборы, такие как радиаторы. Важно понимать устройство газового котла отопления, изучить принцип его работы.

Принцип работы газового котла отопления, как становится понятно из его названия, основан на использовании газа как основного источника топлива. При этом идеальное устройство газовых котлов отопления должно быть таким, чтобы функционирование оборудование проходило с минимальными затратами, а вмешательство человека было минимальным.

О том, как работает газовый котел отопления и из каких элементов он состоит, далее и пойдет речь.

Разновидности и устройство газового котла

Перед тем как говорить непосредственно обо всех составляющих газового котла, требуется рассмотреть то, какие существует варианты этих отопительных устройств. Безусловно, все они имеют схожее строение, но, тем не менее, некоторые модели оснащены индивидуальными, характерными лишь для них особенностями.

Классификация котлов, функционирующих с помощью газа, является следующей:

  • образцы напольного и настенного типа. Если говорить об удобстве, то более приемлемым будет настенное оборудование, которое более характерно для частных построек. Основное достоинство напольного агрегата заключается в его гораздо большей мощности, вследствие чего с его помощью можно обогреть помещение с весьма существенной площадью. Такие модели очень часто эксплуатируются на производстве;
  • газовые котлы атмосферного и турбированного типа. Чтобы понять, как работает газовое отопление с атмосферным котлом, можно вспомнить принцип функционирования стандартной печи, где воздух из помещения поступает в специально предназначенный дымоход благодаря естественной тяге. Турбированные аппараты оснащены вентилятором, который входит в конструкцию, а камера сгорания топлива является полностью закрытой, поэтому все необходимое количество воздуха поступает с улицы (подробнее: “Как устроен турбированный газовый котел – принцип работы, преимущества и недостатки”);
  • механизмы с одним и двумя контурами. Устройство газового котла с одним контуром рассчитано так, чтобы это оборудование использовалось исключительно для обогрева комнат, в то время как приборы с двумя контурами способны также играть важную роль в системе водоснабжения, обеспечивая помещение горячей водой;
  • котлы, оснащенные обычной горелкой или горелкой модулируемой (детальнее: “Какие бывают газовые горелки для котлов отопления – виды, различия, правила использования”). Во втором случае мощность работающего оборудования регулируется автоматическим образом, благодаря чему можно значительно уменьшить расходы на топливо;
  • устройства, имеющие электронный или пьезокерамический поджиг. Первый вариант является более удобным, так как зажечь топливо в камере сгорания можно и без непосредственного участия хозяев, а во втором случае обязательно нужно при каждом запуске включать аппарат, нажимая определенную кнопку. Читайте также: “Что такое термопара для газового котла отопления – как работает, преимущества оборудования”.

Конструкция и принцип работы газового котла отопления

Как уже говорилось выше, по образу устройства большинство нагревательных котлов схожи между собой. Но для того чтобы понять, как пользоваться газовым котлом правильно, требуется, конечно же, знать, из каких структурных частей состоит это оборудование.

Основу стандартного котла на газу составляют следующие элементы:

  • прямоугольная газовая горелка. Эта конструкция включает в себя форсунки, которые и служат местом проведения газа внутрь камеры сгорания. Благодаря этим элементам пламя распределяется равномерно, что делает сгорание теплоносителя внутри системы наиболее эффективным;
  • теплообменник. Это устройство представляет собой короб из металла, оборудованный встроенной батареей. Внутри этого короба проходят трубы, по которым циркулирует теплоноситель. Нагрев воды происходит из-за того, что теплообменник, нагреваясь от сгорающего внутри камеры газа, передает ей тепло. Если в котле одноконтурного типа теплообменник может быть только один, то в двухконтурных аппаратах их может быть и два (первичный и вторичный);
  • циркуляционный насос. С помощью этого устройства регулируется давление, возникающее в системе с циркуляцией, работающей по принудительному принципу. Далеко не все котлы оснащены подобной деталью;
  • расширительный бак . Основное назначение данного элемента – временный отвод теплоносителя, что необходимо в случае нагрева и расширения воды. Такой бачок оснащен специальной емкостью, которая сможет подойти для любого котла на газу. Если планируется использовать отопительное оборудование на больших участках, то можно смонтировать еще один расширительный бак;
  • прибор, отвечающий за отвод продуктов сгорания топлива. В котлах атмосферного типа этот элемент присоединяется к отдельной дымовой трубе, имеющей естественную циркуляцию, а в турбированных механизмах в наличии уже есть двойная труба отвода коаксиального типа, вывод продуктов горения в которой осуществляется посредством вмонтированного вентилятора;
  • автоматическая система, которая служит центром управления котлом. Основным его элементом является электронная схема, позволяющая установить желаемый режим работы котла исходя из данных, отображаемых на установленных датчиках.

Для того чтобы срок службы газового котла был максимально долгим, важно, чтобы каждый его элемент функционировал надежно и исправно (прочитайте также: “Какой газовый котел самый надежный”). Добиться этого можно, лишь изучив особенности работы и строения каждой из основных функциональных частей котла.

Устройство газовой горелки

Исходя из вида конкретного котла, конструкция горелки может быть атмосферного или надувного типа. Первый вариант горелки работает с меньшим шумом, однако, и эффективность их более низкая по сравнению с надувным оборудованием.

Эти образцы, в свою очередь, имеют существенную мощность и делятся на следующие разновидности:

  • с одной ступеней;
  • с двумя ступенями;
  • модулированные надувные горелки.

Как работает теплообменник

Основной показатель, влияющий на качество работы этого функционального элемента газового котла – материал, из которого он произведен.

Наиболее долговечными считаются чугунные теплообменники. Кроме того, этот материал хорошо сохраняет тепло и может быть смонтирован как на одноконтурной, так и на двухконтурной системе (прочитайте также: “Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла – особенности конструкции”). Среди отрицательных сторон чугуна – его большая масса и вместе с тем низкая устойчивость к механическим повреждениям.

Сегодня популярностью пользуются теплообменники, изготавливаемые из стали. Этот материал не подвержен частым поломкам, он стойко переносит высокие температуры и перепады давления. Современные модели, где применяется сталь высокого качества, могут составить достоянную конкуренцию чугунным агрегатам в плане срока службы. Порой, чтобы увеличить этот показатель, изнутри на стальной теплообменник наносится слой меди, а сверху – устойчивая к высокой температуре краска.

Работа циркуляционного насоса

Принцип работы расширительного бака

Это устройство оказывает существенно более серьезное влияние на работу газового котла. Предназначен этот прибор для того, чтобы в случае избытка теплоносителя в системе, который обычно возникает вследствие перегрева теплоносителя, лишняя вода сохранялась и впоследствии использовалась вновь. Примерные расчеты показывают, что общий объем такого бака должен составлять около 10% от всей воды в отопительной системе, поэтому для монтажа такого оборудования важно иметь данные касательно длины труб и вместимости системы теплоснабжения.

Чтобы подробнее разобраться с особенностями монтажа газового котла, всегда можно изучить дополнительные фото всех его структурных частей и посмотреть видео по их установке, которые всегда можно найти у специалистов, занимающихся подключением такого оборудования.

Видео об устройстве газового котла отопления:


Обеспечат теплом огромные площади! Промышленные газовые котлы для обогрева, их принципы работы

Высокий спрос на бытовые и промышленные газовые котлы обусловлен их высокой эффективностью, экономичностью и безопасностью.

Современный котел на газу способен отапливать помещение, нагревать теплоноситель и вырабатывать пар для производственных нужд.

Сложное устройство топки позволяет получать высокий КПД при низком расходе газа, а толстые стенки и легированная сталь делают прибор долговечным.

Устройство и принцип действия промышленных газовых котлов

Принцип действия отопительного устройства основан на сжигании газа в топке с сопутствующим нагревом теплоносителя. По этому признаку котлы делятся на две группы:

  • с циркуляцией горячего воздуха (жаротрубные);
  • с нагревом жидкости почти до температуры кипения (водотрубные).

Паровые котлы устанавливаются на предприятиях, использующих пар в промышленном производстве.

Справка. Стоимость природного газа и его теплотворная способность не имеет конкурентов среди других природных горючих материалов. Поэтому использование природного газа дает значительную экономическую выгоду.

Газовая горелка

Главной частью любого котла является горелка. По типу подачи газа они делятся:

  • на инжекторные, засасывающие газ вместе с воздушной струей;
  • на наддувные, применяющие принудительное нагнетание воздуха мощным вентилятором;
  • на диффузные, подающие газ к месту горения через специальные диффузионные каналы.

Фото 1. Промышленный котел на газу марки Энтророс. В устройстве установлена наддувная газовая горелка.

Распространенная конструкция горелки — набор из нескольких параллельных стержневых устройств, которые расположены равномерно по всему объему топки. Они снабжены отверстиями для выхода смеси газа с воздухом и обеспечивают равномерный нагрев. Для повышения эффективности между стержнями помещают трубопровод с теплоносителем. Такие установки способны достичь КПД в 98—99%.

Еще один популярный вариант горелки промышленного котла мощностью от 100 кВт и выше имеет факельное устройство. На одной из стенок агрегата устраивается специальное сопло, в которое нагнетается газовоздушная смесь. Факельное горение хорошо показало себя в двух и трехходовых котлах, используется для получения теплоносителя с температурой 115—120 градусов или пара.

Топочная камера

Для топки мощного котла важно длительное время выдерживать высокую температуру. Жаропрочность обеспечивает использование специальных сталей с добавлением марганца, хрома и других легирующих компонентов. Стенки укрепляют гофрированием и окружают теплоизоляционной оболочкой.

В водогрейных котлах в топке размещают один или два теплообменных контура, по которым циркулирует теплоноситель.

В паровых или котлах высокого давления применяются топочные экраны и теплообменник для получения тепла, а пар образуется в дымоходе, где температура дымовых газов снижается до 600—800 °C.

В топочной камере парового котла размещают сепаратор и пароперегреватель.

Безопасность эксплуатации обеспечивает взрывной клапан, который обязательно устанавливают на одной (чаще задней) стенке котла. Механизм срабатывает в случае превышения давления в топке.

Автоматика и система управления

Сложность управления промышленным котлом связана с постоянно изменяющимися температурой и давлением воды, мгновенным расходом газа, забором воздуха для горелки и другими факторами.

Чтобы исключить человеческий фактор, все управление осуществляется с помощью специальных контроллеров.

Данные для их работы поступают с датчиков температуры, давления, расхода воздуха и газа. Для большей надежности в современных котлах автоматику разделяют на две части:

  • Автоматика подачи топлива, которая отвечает за работу модуляционной горелки и поддержание стабильной работы всей системы.
  • Автоматика безопасности учитывает критические условия работы котла, наличие пламени в топке, подачу газа, нагрев теплоносителя. В случае неисправности происходит отключение котла и прекращение подачи топлива. Некоторые модели котлов снабжены системами самодиагностики.

Внимание! Обычно используется природный газ: метан. Он легче воздуха и является оптимальным топливом. В отдельных случаях допускается сжигание пропан-бутановой смеси. Этот газ тяжелее воздуха и требует соответствующей настройки оборудования.

Типы промышленных котлов на газу

Промышленные газовые котлы подразделяются на несколько типов.

Водогрейные

Такие котлы отличаются симметричным расположением теплообменников и работают по многоходовому принципу движения продуктов сгорания. Применяются для нагрева теплоносителя и отопления помещения. Максимальное давление воды в циркуляционном контуре — 16 бар. Мощность серийных котлов варьируется от 0,7 до 35 МВт. Этого достаточно для обогрева крупных цехов и промышленных зданий. Для ГВС к котлу подключают бойлер с подогревом от дымохода.

Фото 2. Промышленный газовый котёл водогрейного типа. Подобные устройства применяют для обогрева помещений.

Паровые

Паровой котел рассчитан на работу с высокой температурой теплоносителя. Получение пара происходит в два этапа. Первый — нагрев воды до 100 градусов и образование первичного пара, который пропускают через сепаратор для осушения. Второй этап заключается в повторном подогреве уже сухого пара до требуемой температуры. После этого пар готов к использованию.

Парогенераторы выполняют сразу две задачи: нагревают теплоноситель для отопления зданий и производят пар. Чтобы увеличить эффективность такой установки, применяют дополнительные дымообороты, которые подогревают циркулирующую в трубах воду.

Справка. Мощная котельная установка производит до 1 т сухого пара в час.

Теплогенераторы средней и большой мощности

Средняя мощность газовых котлов доходит до 2 МВт. Этого достаточно для отопления небольшого производства или поселка.

Отоплением и водоснабжением отдельных городских микрорайонов и крупных промышленных предприятий заняты водогрейные котлы большой мощности (от 2 до 30 МВт). Такие установки имеют несколько отопительных контуров и рассчитаны на максимально эффективное использование тепловой энергии, получаемой от сгорания газа.

Когенерационные

Установки данного типа способны последовательно высвобождать тепловую энергию для отопления и водоснабжения, а затем и электрическую для обеспечения производства или микрорайона электроэнергией.

Фото 3. Два когенерационных газовых котла. Оборудование применяется для отопления и горячего водоснабжения.

Преимущество когенерации (производства разной энергии из одного топлива) состоит в высоком КПД, который достигает 90%.

Для получения электроэнергии используется газовый поршневой двигатель, излишки тепла от которого применяются для подогрева теплоносителя. Основной нагрев воды происходит в водогрейных котлах. Такая технология применяется в мини-ТЭЦ для работы в удаленных районах.

Безопасность эксплуатации котельного оборудования на сжиженном или природном газе

Угрозу представляет взрывоопасность газа, поэтому помещение котельной имеет соответствующий класс опасности. Ввод прибора в эксплуатацию и контроль за ней осуществляют органы Госнадзора. Для промышленных котлов разработаны обязательные требования по эксплуатации:

  • Обслуживание 2 раза в год.
  • Обязательна водоподготовка, фильтрация и умягчение.
  • Оборудование помещения котельной датчиками газа, пожарной сигнализацией и первичными средствами пожаротушения.
  • Все допущенные к управлению котлом лица проходят специальную подготовку.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс чистки промышленных котлов на газу водогрейного типа.

Заключение

Выбирают котельное оборудование такого класса в соответствии с конкретными задачами и условиями эксплуатации. Правильный выбор типа котла и мощности поможет сэкономить на его обслуживании.

Читайте также:  Устройство печей из кирпича: как работает, чертежи
Ссылка на основную публикацию
Программирование сайта —
Сайтмедиа