Виды, устройство котельных. Котельные установки

Котельные установки - это устройства, предназначенные для получения водяного пара или нагревания воды. В зависимости от вида вырабатываемого рабочего тела котельные установки подразделяют на паровые и водогрейные. Паровая котельная установка служит для получения водяного пара заданных параметров, водогрейная - для нагревания воды до определенной температуры.

По назначению котельные установки делят на энергетические, производственные (промышленные) отопительно - производственные. В энергетических котельных установках вырабатывается пар высокого (р ≥ 9 МПа) и среднего (р ≥ 3,5 МПа) давлений, который в основном используют для привода паровых турбин. Производственные котельные установки предназначены для получения водяного пара или горячей воды, которые используют для различных технологических нужд. В отопительных котельных установках вырабатывают водяной пар низкого давления или нагревают воду только для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий и сооружений.

Все крупные современные заводы и фабрики, в том числе и предприятия, изготовляющие строительные материалы и изделия, оборудуют, как правило, отопительно - производственными котельными установками для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, осуществления технологических процессов производства. В частности, в промышленности строительных материалов водяной пар необходим для тепло влажностной обработки бетонных, железобетонных, тепло - изоляционных и других изделий в автоклавах и пропарочных камерах, для подогрева заполнителей бетона в пароувлажнительных установках и т. п. (см. гл. 20).

Котельные установки состоят из котельного агрегата и вспомогательного оборудования. Котельный агрегат является основным элементом котельной установки и включает комплекс элементов, предназначенных для сжигания топлива и передачи теплоты от продуктов сгорания к рабочему телу (воде и пару). Котельный агрегат состоит из собственно котла (испарителя), пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя, топочного устройства, газоходов и воздуховодов, каркаса, обмуровки, регулирующих устройств (арматуры), устройств для осмотра и очистки труб (гарнитуры).

В водогрейном котельном агрегате испарительной части, пароперегревателя и экономайзера нет. В настоящее время широко используется термин "водогрейный котел", хотя более правильно применять термин "водогрейный котлоагрегат". Вспомогательное оборудование предназначено для подготовки и подачи топлива и воды в котельный агрегат, удаления золы, шлака и дымовых газов и подачи воздуха для горения топлива (тягодутьевая установка), а также для контроля и автоматического регулирования режима работы агрегата. Источником тепловой энергии в котлоагрегате служит органическое топливо.

Рабочим телом котельных агрегатов является вода, иногда используются высококипящие органические жидкости: даутерм, дифенил, дифенилоксид и др. Применение высококипящих органических жидкостей обусловлено их теплофизическими свойствами, и в первую очередь высокой температурой кипения и конденсации при низких давлениях (по сравнению с водой). Это позволяет повысить КПД бинарного цикла, в котором водяной пар обеспечивает возможность использования нижнего температурного предела, а органические жидкости - верхнего.

Рабочий процесс в паровом котельном агрегате состоит из следующих основных стадий: 1) горение топлива; 2) теплопередача от горячих дымовых газов к воде или к пару; 3) парообразование (нагрев воды до кипения и ее испарение) и перегрев насыщенного пара.

В водогрейном котельном агрегате рабочий процесс включает лишь две первые стадии. Принципиальная схема паровой котельной установки показана на рис. 18.1. Топливо подается в топку 17 через, горелки 13. Из топки горячие продукты сгорания направляются в газоход, где расположен пароперегреватель 4, и далее поступают в конвективную шахту, в которой помещены экономайзер 5 и воздухоподогреватель 11. Дымососом 7 дымовые газы отсасываются из котельного агрегата и через дымовую трубу 6 выбрасываются в атмосферу.

Воздух на горение подается вентилятором 10. Предварительный подогрев воздуха (до топки) осуществляется в рекуперативном воздухоподогревателе и за счет теплоты дымовых газов.
Вода, прошедшая предварительно химическую и термическую обработку (она называется питательной), питательным насосом 8 нагнетается через экономайзер 5, где происходит ее подогрев, в барабан котла 18. В барабане питательная вода смешивается с водой, находящейся в контуре котла (котловая вода). По опускным трубам 14 котловая вода поступает в нижние камеры (коллекторы 12) и направляется в экранные испарительные трубы 15, где за счет теплоты горения топлива подогревается до температуры кипения и превращается в пар. Образующийся пар вместе с кипящей водой (пароводяная смесь) направляется в барабан котла 18, где происходит сепарация (отделение воды от пара).

Движение воды в опускных и экранных трубах происходит вследствие разности плотностей воды (в необогреваемых трубах 14) и пароводяной смеси (в обогреваемых трубах 15). Пар по пароотводящим трубам 2 направляется в пароперегреватель 4 и из коллектора 3 поступает к потребителю. Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду, герметизации конструкций и создания безопасных условий работы и обслуживания топку и газоходы котельного агрегата изолируют огнеупорными и теплоизоляционными материалами, которые называются обмуровкой.

Рис. 18.1. Схема паровой котельной установки
1 - паровой котел; 2 - пароотводящие трубы; 3 - коллекторы пароперегревателя; 4 - пароперегреватель; 5 - экономайзер; 6 - дымовая труба; 7 - дымосос; 8 - питательный насос; 9 - канал для продуктов сгорания; 10 - вентилятор; 11 - воздухоподогреватель; 12 - коллекторы экранов; 13 - горелки; 14 - опускные трубы; 15 - экраны; 16 - обмуровка; 17 - топка; 18 - барабан.

На рис. 18.1 не показаны установки для химической очистки воды от содержащихся в ней солей и термической очистки от растворенных газов (С0 2 , N 2 , 0 2), здание, в котором располагается котельная установка, и т. д.

При сжигании твердого топлива перед дымососом устанавливают золоотделители для очистки дымовых газов от золовой пыли, а перед горелками - систему приготовления топлива.
К числу общих требований, предъявляемых к котельным установкам, относятся надежность и долговечность работы при заданных параметрах, безопасность, легкость регулирования, низкая стоимость вырабатываемого пара (или теплоты).

В настоящее время при тепловой обработке строительных материалов и изделий основное количество расходуемой теплоты (более 90 %) получают от сжигания различных видов топлива непосредственно в топках печей, сушилок и других технологических установок, при этом некоторые из них в отличие от топочных устройств котельных установок работают с переменной тепловой нагрузкой в различные периоды обжига строительных изделий.

В наши дни энергетическая отрасль предлагает сразу несколько видов котельных, отличающихся тем или иным параметром - типом топлива, теплоносителем, вариантом размещения, степенью автоматизации (если угодно - механизации). И выбор в пользу того или иного варианта делается в зависимости от предъявляемых требований и желания достигнуть определённых целей. Также не стоит забывать об условиях эксплуатации.

Какие бывают котельные по виду топлива

Существует три типа котельных, отличающихся по виду используемого топлива:

Котельные на газе. Сразу же можно выделить их основное преимущество, которое заключается в том, что именно газ является наиболее экономичным и экологичным видом топлива. Также такие котельные достаточно компактные в плане того, что для их успешного функционирования не требуется установка дополнительного крупногабаритного оборудования, отвечающего за подачу топлива или удаление шлаков. Газовые котельные бывают полностью автоматизированными.
Котельные на жидком топливе. Такие производственные котельные заправляются обработанным маслом, мазутом, нефтью или соляркой. Ввести в эксплуатацию котельную на жидком топливе достаточно просто, ведь вам не потребуется получение специальных разрешений, согласование подключения с кем-либо ещё.
Котельные на твёрдом топливе. Для получения тепла используется торф, уголь, дрова и т. д. Такое топливо относительно дешёвое и доступное, но в отличие от предыдущих случаев требуется монтаж системы подачи топлива и удаления шлаков и золы.

Какие бывают котельные по типу теплоносителя

Котельные по типу теплоносителя делятся на три разновидности:

Котельные паровые. Нетрудно догадаться, что в паровых котельных теплоносителем должен быть пар. Оборудование такого типа, в основном, применяется на промышленных предприятиях для того, чтобы обеспечить бесперебойное протекание производственных процессов.
Котельные водогрейные. Наиболее популярный тип котельных, когда речь заходит об отоплении и горячем водоснабжении жилых многоэтажных или частных домов. Нередко используется и на промышленных объектах. Рабочий диапазон теплоносителя (а им является вода) составляет 95-115 °С.
Наконец, котельные могут быть комбинированными. В них устанавливаются котлы двух предыдущих типов - паровые и водогрейные. Так, они способны выполнять сразу несколько задач: котлы водогрейные отвечают за подачу горячей воды, вентиляцию или отопление, а пар используется для безостановочного протекания технологических процессов.
Котельные на диатермическом масле. Теплоносителем в такой котельной является высокотемпературная жидкость. Температура теплоносителя может достигать отметки +300 °С.

Какими бывают котельные по типу размещения

Существуют два типа оборудования по данному критерию - блочно-модульные котельные и стационарные. Одни от других отличаются возможностью или отсутствием оной в свободном перемещении котельной с места на место.

Котельное оборудование

Отопление газом на сегодняшний день по-прежнему остается наиболее распространенным и востребованным, а с магистральным газом еще и самым дешевым видом обогрева. Такое положение вещей, возможно, сохранится, пока это топливо существует, и нет альтернативы по всем существенным показателям - доступности, экономичности, эффективности и экологической безопасности. А потому газовые котельные продолжают свое триумфальное шествие - их массовое использование неуклонно растет.

Котельные на газе

Природный газ является самым распространенным, экологически чистым и доступным видом топлива в нашей стране. Он обеспечивает высокий КПД устройств, работающих на нем, и необходимое качество теплоснабжения, поэтому котельные на газе пользуются большим спросом. Основная их задача - обеспечение тепловой энергией и горячей водой объектов социального, промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Оборудование для котельных выпускается как на отечественных, так и на европейских предприятиях. Причем работает оно на газе как высокого, так и низкого давления. Газовые котельные включают в себя энергоустановку и дополнительное оборудование, расположенные в одном техническом помещении. Их основное преимущество заключается в удобстве эксплуатации и высокой экономичности. Такие установки, как правило, комплектуют приборами учета газопотребления. По желанию можно оснастить котельную счетчиками для контроля потребления тепловой и электроэнергии, а также воды.

Тепло вырабатывается в необходимых количествах, благодаря чему потребители экономят, не теряя в качестве тепло- и водоснабжения. Современные котельные на газе полностью автоматизированы, оснащены аварийной сигнализацией и не требуют непрерывного контроля обслуживающего персонала.

Современные установки

Стремительное расширение и развитие городской инфраструктуры служит толчком к массовому использованию котельных установок на газе и отказу от центрального теплоснабжения. Этому способствует сочетание относительно невысокой стоимости получаемого тепла и хорошей производительности, побуждающее как жилой сектор, так и отдельные предприятия задумываться о децентрализации и переходе на газовые котельные установки автономного типа.

В нынешних условиях они являются оптимальным решением вопроса снабжения теплом и удовлетворения потребностей в горячей воде различных объектов. Кроме того, подобные установки отличаются безопасной и длительной эксплуатацией. А возможность самостоятельного управления поступлением тепла и контроля расходов позволит не зависеть от коммунальных служб и снизить затраты.

Классический способ отопления

Газовые установки уже широко используются во многих отраслях для снабжения горячей водой и тепловой энергией административных сооружений, строительных площадок, культурно-спортивных комплексов, жилых зданий, сельскохозяйственных объектов и железной дороги.

Такая котельная способна работать на газе следующих видов:

Природный.
Сжиженный.
Попутный нефтяной.

Достоинства современных установок на газе

Их несколько:

Удобство и экономичность. Подобные агрегаты не привязаны к устаревшим коммуникациям и производят нужное количество недорогой тепловой энергии. Например, 1 кВт такой энергии, поступившей от котельной установки модульного типа, оборудованной двухконтурными котлами на газе, стоит существенно меньше, чем 1 кВт, получаемый из централизованной системы отопления.
Высокий КПД. Современные газовые котельные считаются лучшими по показателю КПД, который достигает 95%. Их качество обеспечения теплом также признано идеальным.
Экологичность. Котельные установки используют природный газ - экологически безопасное и чистое топливо. При эксплуатации агрегатов на нефтедобывающих предприятиях в качестве топлива возможно потребление попутного нефтяного газа. Сгорание газа наносит весьма скромный ущерб экологии, соответственно, котельные, работающие на нем, по безопасности для окружающей среды - наиболее предпочтительное отопительное оборудование.
Сравнительно небольшие габариты. У газовых модульных агрегатов достаточно маленькие размеры по сравнению с котельными других видов.
Мобильность. Это возможность свободного перемещения установок в любое место эксплуатации.

Особенности эксплуатации

Промышленный котёл NO 70

Автоматизация котельной модульной установки на газе позволила значительно сократить затраты на обслуживание. Оборудование, используемое в ней, функционирует автономно - в обязанности персонала входит только наблюдение и контроль. А эксплуатация агрегата облегчается благодаря тому, что производитель обеспечивает полную заводскую комплектацию.

Автономные газовые котельные в базовой комплектации содержат следующее оборудование:

Водогрейный или паровой котел.
Горелка.
Линия подачи (включает термозапорный и отсекающий электромагнитный клапаны).
Насосы газовой сети.
Устройства КИПиА.
Система безопасности.

Проектирование

Газовые котельные автономного типа в настоящее время составляют бо льшую часть всех действующих на территории РФ котельных. Используются в них котлы из стали или чугуна. Срок службы чугунного агрегата - до 50 лет, в то время как стального - всего 10-15 лет. При проектировании учитывают потребности конкретного объекта а, исходя из этого, котельную комплектуют соответствующим оборудованием и подбирают котел.

Разработка проекта котельной на газе - это составление схемы газоснабжения и отопления для промышленных предприятий, жилых домов, общественных и административных зданий. При этом, согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки», учитываются технологические характеристики объекта.

Важная составляющая - автоматизация. Ее уровень в современных котельных на газе обеспечивает, помимо автоматизации подачи топлива и остановки котла в аварийных ситуациях, еще и удаленную комплексную диспетчеризацию с сохранением параметров работы в архиве и системой оповещения при возникновении внештатной ситуации. Требуемая безопасность достигается взаимным дублированием нескольких ступеней системы защиты.

Типы котельных по способу установки

Комбинированное отопление частного дома

По способу установки котельные делятся на несколько типов:

Крышная - монтируется на покрытии здания или на устроенном над покрытием основании.
Транспортабельная – это современная мобильная котельная полной заводской комплектации и готовности. Используется в качестве аварийного теплоснабжения и при необходимости устанавливает на шасси, а также на полуприцеп - тракторный или контейнеровоза.
Блочно-модульная - монтируется в отдельно расположенном здании. Поставляется блок-модулями максимальной готовности.
Встроенная - располагается в помещении здания, предназначенного для обогрева. Этот вариант имеет некоторые ограничения по использованию:

Запрещен монтаж в жилых многоквартирных постройках, детских садах, школах, домах отдыха, санаториях и в лечебных корпусах больниц.
Запрещено строительство и оборудование котельной смежно, над и под помещениями общественных, бытовых, административных зданий с одновременным нахождением в них более 50 человек. А также под и над помещениями производственного назначения и складами с пожарной и взрывопожарной опасностью категорий А, Б.
Во встроенной котельной должен быть предусмотрен выход непосредственно наружу.
Открытые отрезки газопровода монтируют на здании по наружной стене в простенке, ширина которого составляет минимум 1,5 м.
Для котельных, отапливающих общественные и жилые здания, допускается давление подведенного газа до 5 кПа.

Заключение

Газовые котельные последних разработок дают возможность отказаться от централизованного или любого другого зависимого отопления. Это позволяет эффективно распоряжаться средствами и экономить, управляя характеристиками обогрева на требуемом уровне. А техническая оснащенность оборудования обеспечивает автоматическую и безопасную работу, когда оператор только наблюдает, вмешиваясь лишь в предусмотренных для этого случаях.

Можно ли представить себе жилой дом, любое бытовое, административное или социальное предприятие без современной котельной? Мы проживаем в средней полосе, а это подразумевает холодные зимы. К счастью, сегодня для любых целей можно подобрать определённую котельную, которая в точности будет соответствовать всем целям и требованиям.

Вас также может заинтересовать

Вопрос количества расходного топлива, нужного для работы котлов установленное время, крайне актуален для отрезанных от газовых магистралей посёлков и деревень. Казалось бы, достаточно просто докупить требуемое количество топлива, чтобы работа котлов не останавливалась, но это влечёт за собой определённые траты: потребность в возведении новых дополнительных помещений и расходы на их строительство.

Российские климатические условия требуют установки котла в каждый дом и на каждое предприятие без центрального теплоснабжения.

Запуск котельной необходим для новых, модернизированных и реконструированных установок, а также в ситуации, когда котельную перевели с одного топлива на другое. Непосредственно запуск подразумевает пусконаладку котлов, вспомогательного и дополнительного оборудования и систем, обеспечивающих бесперебойную и безопасную работу всей котельной.

Коммунальная котельная - это небольшая котельная установка, идеальная для отапливания одного или нескольких многоквартирных домов. Компания «АльянсТепло» предлагает блочно-модульные модели полной заводской готовности!

Котельные для сельскохозяйственных объектов - это мощные отопительные установки, в некоторых случаях использующиеся ещё и для промышленных нужд. Как правильно, они монтируются в капитальном строении, которое возводится специально для комплекса, но современные блочно-модульные установки позволяют создать котельные достаточной мощности.