Мир инженера

информация для инженеров и проектировщиков

Принцип работы водогрейной котельной

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой нашей теме поговорим про водогрейную котельную и узнаем принцип работы водогрейной котельной. Основным отличительным признаком водогрейной котельной от других остальных является наличие водогрейного котла, который обеспечивает получение горячей воды заданных параметров 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.

Принципиальная схема водогрейной котельной

1 – водогрейные котлоагрегаты

2 – сетевые насосы

3 – подпиточные насосы

4 – рециркуляционные насосы

5 – насосы сырой воды

6 – деаэрационные насосы

7 – вакуумный деаэратор

8 – охладитель выпара

9 – пароводяной эжектор

10 – бак для сбора конденсата

12 – подогреватель химически очищенной воды

13 – подогреватель сырой воды

14 – охладители деаэрированной воды

Работа водогрейной котельной

Водогрейная котельная работает следующим образом. Сырая вода из ближайшего водоема или из наружной водопроводной сети с помощью насоса сырой воды (5) поступает в теплообменник (подогреватель сырой воды). Там она нагревается до температуры 20-30 0 С с помощью теплоты сетевой воды, поступающей из подогревателя химически очищенной воды (12). Затем сырая вода либо сразу отправляется на химводоочистку (11), либо проходит через охладитель деаэрированной воды (14), где охлаждают воду, идущую на подпитку тепловой сети. На химводоочистке производится уменьшение жесткости сырой воды в Na-катионитовых или Н-катионитовых фильтрах. После химводоочистки (11) сырая вода становится химически очищенной (умягченной). Химически очищенная вода поступает в подогреватель химически очищенной воды (12), где она нагревается за счет теплоты сетевой воды из котельного агрегата. После (12) химически очищенная вода пройдя через охладитель выпара (8) поступает в вакуумный деаэратор (7). Деаэраторы в котельной предназначены для удаления из воды коррозионно-активных газов (О₂, СО₂) при одновременном ее подогреве. В водогрейных котельных подогрев химически очищенной воды в вакуумном деаэраторе (7) осуществляется за счет теплоты сетевой воды, поступающей из водогрейного котла.

Как правило, в водогрейных котельных применяются вакуумные деаэраторы (ДВ). В этих деаэраторах удаление О₂ и СО₂ происходит при рабочем давлении 0,16÷0,5 атм. (0,016÷0,05 МПа). Средний подогрев воды в вакуумных деаэраторах составляет от 15-25 0 С. Температура деаэрированной воды на выходе из вакуумного деаэратора (7) составляет 55-80 0 С. Для поддержания вакуума в вакуумном деаэраторе (7) используются паровоздушные эжектора, которые последовательно включены с баком для сбора конденсата из деаэрационного насоса (6).

После процесса деаэрации химочищенная вода становится подпиточной. Если ее температура после вакуумных деаэраторов получится выше значения 65-70 0 С, то она проходит через охладитель деаэрированной воды (14), где охлаждается сырой водой. После охладителя деаэрированной воды (14) подпиточная вода смешивается с потоком сетевой воды после подогревателя сырой воды (13), а затем с помощью подпиточного насоса (3) поступает на подпитку водяной тепловой сети (в обратный трубопровод). Подогрев сетевой воды для систем отопления, вентиляции и ГВС зданий осуществляется в водогрейном котле. При разработке и расчете тепловых схем с водогрейным котлами необходимо учитывать некоторые особенности их конструкций и эксплуатации.

Водогрейные котлы работают надежно и экономично только при поддержании постоянного расхода сетевой воды, проходящей через них. Также должна поддерживаться неизменной температура сетевой воды на выходе из котла, т.е. τ_КОТ ВЫХ = const, G_КОТ = const.

Для того, чтобы обеспечить температуру сетевой воды в тепловой сети в соответствии с установленным температурным графиком должно быть предусмотрено наличие перепускного участка (перемычки). Через этот участок сетевая вода из обратного трубопровода тепловой сети в количестве G_ПЕРЕП. подмешивается в подающий трубопровод тепловой сети. За счет этого происходит уменьшение температуры на выходе из котла τ_КОТ ВЫХ до значений τ₀₁. Для предупреждений низкотемпературной коррозии внутренних поверхностей нагрева водогрейных котлов температура сетевой воды на входе в котлы τ_КОТ ВХОД должна быть выше температуры точки росы продуктов сгорания, что бы не произошло реакции между сконденсированными водяными парами и окислами серы и как следствие, значение температуры сетевой воды на входе в котел τ_КОТ ВХОДА должны быть:

— не ниже 60 0 С при работе водогрейных котлов на газообразном топливе;

— не ниже 70 0 С при работе водогрейных котлов на малосернистом мазуте;

— температура на входе в котел τ_КОТ ВХОДА >= 110 0 С при работе на высокосернистом мазуте или твердом топливе.

Для того, чтобы поддерживать температуру сетевой воды на входе в котел τ_КОТ ВХОД на нужном уровне и для того чтобы поддерживать постоянный расход сетевой воды через котел устанавливаются рециркуляционные насосы. При их помощи осуществляется подмешивание сетевой воды, выходящей из котла в обратный трубопровод тепловой сети.

Надеюсь, что мне удалось подробно объяснить принцип работы водогрейной котельной и теперь Вам всё понятно, где, как и какой насос используется в котельной.

Принцип работы водогрейного котла

Принцип работы котельной с водогрейными котлами

Водогрейные твердотопливные котлы считаются наилучшим вариантом отопления в тех случаях, когда речь идет о больших помещениях производственного назначения, а также жилых домах на несколько квартир. Такое оборудование отличается надежностью и высокими качественными характеристиками.

Принцип работы

Принцип работы водогрейного котла на твердом топливе аналогичен любому другому устройству, которое нагревает теплоноситель в отопительном контуре с помощью тепловой энергии.

Использоваться могут самые разные виды твердого топлива – дрова, уголь, пеллеты и брикеты, а также любые другие органические ископаемые, которые хорошо горят и доступны в больших объемах.

Выбор в пользу твердотопливных водогрейных котлов делают обычно в тех местах, где есть неограниченный доступ к твердому топливу, необходимому для его работы.

С точки зрения теплоемкости наилучшими характеристиками обладает антрацит или обогащенная руда, а также кокс.

Водогрейные твердотопливные котлы отличаются высоким коэффициентом теплоотдачи, а благодаря большой площади поверхности теплообменника они способны подогревать большое количество воды.

Виды водогрейных отопительных котлов на твердом топливе

По уровню мощности:

• маломощные агрегаты – выдают в пределах 4 кВт-65 кВт;
• приборы средней мощности – от 70 кВт до 1,8 МВт;
• оборудование с большим уровнем мощности способно генерировать от 1,8 МВт тепловой энергии и более.

По типу циркуляции теплоносителя:

• котлы с естественным типом циркуляции;
• приборы с принудительной циркуляцией;
• котлы с комбинированным типом циркуляции;
• прямоточные водогрейные котлы.

Конструктивные различия водогрейных котлов

Различают две основных конструкции водогрейных котлов: водотрубные и газотрубные.

В первом случае по трубам, установленным внутри котла, движется вода, которая нагревается продуктами сгорания.

Во втором варианте — наоборот, по трубам проходит газ от сгорающего топлива, нагревающий воду извне.

Различия по типу используемого топлива

• Газовые котлы. Наиболее распространенный вариант благодаря экономичности и экологичности топлива. Кроме того, этот вид имеет самую высокую степень надежности и безопасности.
• Жидкотопливные котлы, как правило, работают на солярке, и по своим эксплуатационным характеристикам очень близки к газовому оборудованию.
• Котлы на твердом топливе. Такие аппараты могут заправляться дровами, углем или специальными брикетами из древесных отходов. Несмотря на то что эти материалы имеют очень невысокую стоимость, эксплуатация водогрейных котлов на твердом топливе приводит к неблагоприятным экологическим последствиям. Поэтому этот вид используют при невозможности обеспечения котла газом или жидким топливом.

Преимущества использования водогрейных котлов

• Высокий КПД при минимально возможном расходе топлива.
• Компактность аппарата, что позволяет сэкономить на строительстве котельной. Нередко котел водогрейный устанавливается даже не в отдельно стоящем строении, а в подвале дома, который он и снабжает. Правилами СНИП в некоторых случаях это вполне разрешено.
• Конструкция водогрейного котла отличается простотой, обслуживание и ремонт аппарата не представляет особой сложности.
• При точном программировании температурных режимов и правильной пусконаладке водогрейный котел стабильно поддерживает требуемую температуру для оптимального отопления строения. При этом участие человека не требуется.

Устройство, принцип работы водогрейных котлов

Общее устройство:

1. Трубы внизу (3 шт.) – для входа воды, в том числе и для остужения, чтобы котел не перегревался, для наполнения и слива.
2. Воздушный клапан – располагается у самого днища в конструкции.
3. Нижняя заслонка – дверца, прикрываются топку.
4. Отсек для очистки от продуктов горения.
5. Крышка возле дымохода, чтобы удобнее было очищать.
6. Дымоход.
7. Верхняя заслонка.
8. Трубу вверху (2 шт.) – для выхода воды, в том числе и для той, что защищает от перегрева.

Принцип работы:

1. Топливо закладывается в топку.
2. Вода поступает по принимающей трубе.
3. Под влиянием высоких температур в результате горения вода в приемнике нагревается и поднимается далее по трубной «артерии» с подачей в отопительную систему.
4. Дымоход выполняет конвекторную функцию – вытягивает газ и дым от сгорания энергоносителя.
5. Воздухообменный клапан подает или блокирует подачу кислорода для горения.

Обычно такие котлы изготавливаются из прочной, но гибкой стали, способной выдерживать очень высокие температуры и давление.

Теплоноситель: вода

В таких установках используется самое дешевое теплоносительное природное вещество – вода. Они вполне годны для того, чтобы обогреть ангар, склад или иное внутренне помещение масштабного уровня. Но вода может создавать внутри системы накипь, которую усовершенствованные модели котлов могут уменьшить, либо очистить.

Такие котлы обычно призваны отапливать:

• склад;
• жилые дома (коммунальными службами);
• производственные помещения (цех, крытые платформы);
• помещения сельскохозяйственного значения;
• овощехранилища или зернохранилища;
• учреждения и административные здания;
• другие крупные объекты и сооружения.

Виды: жаротрубный, водотрубный

Особые конструктивные преимущества водогрейных котлов заключаются в том, что можно выбрать любой из двух вариантов: жаротрубный (или – газотрубный) либо водотрубный.

Характеристики:

1. Жаротрубная модель – специальная система трубок, подающих нагретый энергоноситель, автоматические горелки с дутьевыми вентиляторными приспособлениями. В бытовых условиях эти варианты не используют.
2. Водотрубная модель – специальные кипятильные трубки перемещают теплоноситель. Быстрый прогрев, случаются перегрузки, но взрывы практически исключены.

Виды: низкотемпературный, высокотемпературный

Существует также котлы различного уровня горения и теплоотдачи. Например, есть варианты длительного, а есть краткосрочного горения, также есть иные виды.

Характеристики:

1. Низкотемпературная модель – до 115 градусов. Большая экономия расхода топлива, но есть и скопление конденсата, поэтому требуется аккуратная эксплуатация.
2. Высокотемпературная модель – до 150 градусов и выше. Надёжность стабильная, уровень эксплуатации высок. Бесшумная работа, выбросы отходов минимальны, имеется системы контроля над безопасностью.

Конструкция водогрейных котлов

Газовый водонагревательный котел имеет прочный стальной или чугунный корпус, отделанный теплоизоляционными материалами.

Основу конструкции составляют газовая горелка и теплообменник, используемые для подогрева воды, поступающей затем в систему.

Оснащение современных моделей

В водогрейных приборах устанавливаются газовые горелки двух типов:

От типа горелки и качества ее работы зависит производительность, и, соответственно, функциональность котла. Причина того, что газовый котел недостаточно греет воду, заключается в том, что в системе газоснабжения упало давления газа, в результате чего не обеспечивается необходимое его поступление в камеру сгорания. Как следствие, слабая интенсивность горения газообразной топливной массы и низкая температура нагрева теплообменника.

Атмосферные горелки естественным образом смешивают бытовой газ с воздухом, а наддувные оборудованы вентиляторами – нагнетателями. Смешивание газа с воздухом происходит под давлением. Топливная масса поступает в топку под высоким давлением, вследствие чего улучшается интенсивность её горения и эффективность нагрева теплоносителя.

Конструкция водогрейного котла состоит из следующих элементов:

• опорная рама (для напольного типа);
• блок конвективной, радиационной поверхности нагрева;
• блок с ЗИП (запорная арматура, клапана и вентили).

Водогрейный котел устанавливается на опорную раму или монтируется на стену, после чего производится подключение воздуховода, воды и газа. Завершается монтаж установкой контрольно-измерительных приборов, запорной арматуры и установкой предохранительных клапанов. Как правило, все водогрейные котлы оснащаются взрывным клапаном, который устанавливается с тыльной стороны прибора. Основная задача этого приспособления — предотвратить разрушение нагревательного контура вследствие перегрева и превышения рабочего давления в камере сгорания.

Важным компонентом котла является насосное оборудование, необходимая производительность которого определяется расчётным путём с привязкой к отапливаемой площади и мощности котла.

В процессе установки котла необходимо также оборудовать дымосос, через который из камеры сгорания будут удаляться продукты сгорания топлива. Параметры дымососа определяются также расчётным путём на стадии разработки проекта системы отопления. Неверный расчёт характеристик дымососа чреват не только наслоениями сажи на его стенках и снижением эффективности работы котла, но и опасным ухудшением функционирования вентиляции и высокой концентрацией в помещении угарного газа.