На чем работают котельные
Как работает котельная?
Интересовались ли вы когда-нибудь тем, как работает котельная? Какие процессы приводят к появлению в доме тепла и горячей воды? Для новичка и человека, не связанного с монтажом оборудования, информация о том, как работает котельная, может быть интересной и полезной.
Разберем на примере газовой котельной установки.
Что требуется для работы котельной?
Наибольшей популярностью на территории России пользуются газовые котельные. Связано это с дешевизной и доступностью топлива: газифицированными у нас являются практически все районы, кроме новых и совсем глухих. С газом в нашей стране знакомы все: на нём работают самые банальные бытовые плиты.
Однако в котельной давление газа намного выше — в среднем, для отапливания жилого дома используется давление до 5кПа, а для котельной — до 0,3МПа.
Второй важный элемент котельной — это вода, однако требования к ней предъявляются весьма специфические. Чтобы установка работала как нужно, воды требуется много, причем она должна быть очень мягкой. Очищается жидкость при помощи фильтров, которые обновляются постоянно, поскольку вода через них проходит безостановочно.
Из отфильтрованной воды затем удаляется кислород: работать с насыщенной кислородом водой котел не может. Для его удаления применяются специальные устройства деаэраторы, «пастеризующие» воду, которая затем доставляется до котла.
Естественно, все процессы не могут происходить в котельной самостоятельно, под воздействием собственных сил. Для нагнетания воздуха котлу требуется центробежный вентилятор, для удаления продуктов горения — дымосос, для откачивания воды — насосы. Всевозможное дополнительное оборудование помогает проконтролировать работу систем, обезопасить котельную, снизить риски. Любая современная котельная, будь она автономной или централизованной, также требует комплекса аварийных устройств. И все это потребляет электричество.
Кроме того, любая котельная оснащается радиаторами и трубами, из которых состоят теплотрассы: иногда расстояние от котла до отапливаемого объекта может быть очень большим.
Как работает котельная?
Разобравшись с топливом и оборудованием, переходим к ключевому вопросу: все же, как работает котельная?
Сначала из газгольдера или газопровода топливо подается на горелку, которая обеспечивает его сгорание в специальной камере. В процессе сгорания вырабатывается тепло, которое подогревает теплоноситель, откуда он поступает в распределитель. Из распределителя теплоноситель (вода, как правило) передается по отопительным контурам — то есть, по бойлерам, радиаторам, теплым полам и т. д. Пройдя по контурам, теплоноситель остывает и возвращается в котельную. Так получается замкнутый цикл.
Газовые котельные
Котельные подключаются к потребителям, теплотрассами и/или паропроводами.
Протяженность теплотрассы и ее теплоизоляция прямым образом влияют на тепловые потери, поэтому котельную располагают в непосредственной близости с потребителем, либо на равном удалении при группе потребителей для снижения потерь в теплотрассе.
В ряде случаев для более эффективного теплоснабжения переходят от крупных котельных, отапливающих целый район, к модульным котельным установкам, отапливающим группу домов или отдельное производство.
В зависимости от исполнения котельные подразделяются на:
модульные (транспортабельные) котельные,
передвижные котельные на шасси.
Основным элементом (устройством) модульной котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котел.
В зависимости от пожелания заказчика возможно установка котлов отечественного или импортного производства:
DanVex и др. производителей.
При выборе котла и блока горелок учитывают такие параметры как: требуемую мощность, параметры теплоносителя и вид топлива.
По виду топлива котельные бывают работающими на:
попутном нефтяном газе,
отработавшем машинном масле,
дизельном топливе (как резервное топливо).
Также в состав модульной котельной входят такие основные элементы, как:
Состав и комплектность модульной газовой котельной основывается на техническом задании от заказчика, согласно заполненного опросного листа.
Принцип работы газовой котельной довольно прост. Газ из газопровода или от газгольдера податься к горелке котла.
Горелка обеспечивает сгорание газа в камере сгорания, выделяющееся в процессе горения тепло нагревает теплоноситель, циркулирующий через теплообменник котла.
Нагретый теплоноситель поступает в распределительный коллектор, который распределяет его по отопительным контурам (радиаторы отопления, теплые полы, бойлер ГВС и т.д.).
В состав распределительного коллектора входит различное оборудование обеспечивающее циркуляцию теплоносителя и управление его температурой.
Удаление продуктов сгорания обеспечивает дымоход, а управление работой всей системы автоматика котла
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).
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.
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).
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):
Добавлю изображение котла ДЕ, чтобы легче ориентироваться:
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:
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.
Теперь детали, цифры, всякие интересные штуки, самые явные отличия от бытовых систем:
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:
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.
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.
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.
Принцип работы котельной
Принцип работы котельной
Котельной называют отдельное помещение, которое выделяется для установки нагревательного оборудования.
В зависимости от места расположения помещения выделяют следующие виды котельных:
Устройство котельной и принцип работы
Чтобы работа котельной была безопасной, нужно правильно ее обустроить. Если планируется устройство котельной в частном доме на газу, то для этих целей нужно выделить отдельное помещение.
При его устройстве придерживаются следующих принципов:
Принцип работы газовой котельной основан на сгорании природного топлива (сжиженного или магистрального газа). За бесперебойную подачу топлива отвечает автоматическая система обеспечения газом. При утечке топлива или аварийной ситуации защитная система перекрывает подачу газа.
Основные узлы газовой котельной
В котельной монтируются следующие важные узлы и агрегаты:
Нагревательное оборудование может быть настенного или напольного типа. Поскольку настенный газовый котел обычно имеет небольшую мощность, для его монтажа не понадобится отдельное помещение. В котельной чаще устанавливают напольную разновидность газовых агрегатов. Котел может быть одноконтурным или двухконтурным.
Камера сгорания в таких агрегатах бывает закрытого или открытого типа. Котлы с открытой камерой нуждаются в наличии традиционного дымохода, а агрегаты с закрытой камерой укомплектовываются коаксиальным дымоходом.
Автоматика и дистанционное управление
Автоматизация котельной частного дома позволяет настраивать ее под параметры сети, осуществлять дистанционное управление работой системы, а также обеспечить необходимый уровень безопасности.
Дистанционное управление работой котельной дает следующие преимущества:
Самым перспективным считается погодозависимое управление отоплением. В этом случае устанавливается умный котел отопления, который помимо датчиков измерения комнатной температуры имеет внешний измеритель для оценки температуры воздуха за окном. Если на улице холодает, то котел сильнее нагревает теплоноситель, при потеплении степень нагрева уменьшается.
Принцип работы котельной с водогрейными котлами
Принцип работы котельной с водогрейными котлами следующий — внутри конструкции осуществляется нагрев воды, однако, бывают случаи, когда температура повышается за счёт теплоносителя.
Кроме этого, прибор оснащён встроенными насосами, которые необходимы для постоянной циркуляции.
Жидкость же поступает по трубам и попадает в радиатор (при попадании туда воды, она остывает и возвращается в противоположном направлении — обратная линия) или в отопительный котёл (подающая).
В последнем из них специально предусмотрено регулирование за продолжительностью работы, а также температура.
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:
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.
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.
Котельное оборудование
Котлы являются одним из важных элементов котельных установок. Именно в них происходит нагрев теплоносителя или получение пара.
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.
Устройство и эксплуатация котельной
Котельные установки модульного типа, поставляемые в полной заводской комплектации, представляют собой один или ряд блоков с установленным котельным оборудованием и агрегатами для подключения к коммуникационным сетям. Для монтажа котельного оборудования выделяется специальная комната, которая должна быть высотой не менее 2,5 м и объемом не менее 7,5 кв. метров (для котла мощностью до 30 кВт).
Принцип работы котельной
За счет сгорания газа осуществляется работа оборудования. Для регуляции стабильной подачи топлива применяется автосистема газообеспечения. В случае возникновения аварийной ситуации или утечки газа она мгновенно отключается.
Проточный теплообменник обеспечивает быструю подачу воды, а контроллер снабжен диагностической системой, возможностью регулировки температуры и интерфейсом для компьютеров.
Из чего состоит котельная установка
Котельная установка представляет из себя целый комплекс разнообразных устройств, соединяющихся в единую систему, задача которой заключается в преобразовании топлива в энергию. Часть заключённых в систему устройств строго обязательны — без них котельная просто не будет работать; часть исполняют вспомогательные функции, а часть служат для оптимизации работы всей установки, повышения производственных показателей и экономии. От того, как работает каждая из деталей котельной, зависит итоговая работа всей системы.
Основные устройства, без которых котельная установка просто не будет работать, это:
Котёл — несомненное «сердце» котельной установки, в котором тепло от сгоревшего топлива передаётся воде, нагревая её до необходимой температуры в водяных установках или же превращая в пар — в паровых. Процесс сжигания топлива происходит в топке, откуда дым по газоходу передаётся котлу, а затем, в отработавшем и охлаждённом состоянии, отправляется по дымоходу в атмосферу.
Даже самая простая котельная не сможет работать без котла, топки, газохода и дымохода.
К перечню вспомогательных устройств котельной относятся:
Другие устройства для запуска и монтажа котельной обязательными не являются, но могут использоваться для упрощения процесса работы с котлами, для экономии топлива, для повышения производительности и улучшения других показателей — в зависимости от специфики «привязанных» к котельной объектов и особенностей самой установки.
По вопросам продажи котельной обращайтесь к специалистам компании «АльянсТепло». Наши специалисты помогут вам рассчитать стоимость и создать проект котельной установки!