Стремительное развитие технологий отражается в различных сферах жизни человека. Сегодня представить себе частный дом без инженерных коммуникаций невозможно. И далеко не последнюю роль здесь играет горячее водоснабжение и отопление. Чтобы такая система работала исправно, ее монтаж должны проводить настоящие профессионалы. Компания «Паллада» предлагает вам высококачественные блочно-модульные котельные по привлекательной цене. За годы работы наши специалисты накопили большой опыт и осуществили много успешных проектов. Мы обеспечиваем полную комплектацию объектов котельным оборудованием.
Устройство и эксплуатация автоматизированной котельной
Автоматические 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).
Разберемся, как работает автоматизированная блочно-модульная котельная. На сегодняшний день существуют определенные нормы безопасности и показатели, позволяющие оборудовать такое помещение по всем правилам. При грамотном устройстве котельных установок обеспечивается максимальный КПД и эффективность системы. Характеристики котельной установки зависят от следующих факторов: типа топлива, устройства модульной котельной и назначения оборудования. Первый критерий является, пожалуй, основным для подбора котельных установок, а именно горелок и котлов.
Принцип работы автоматической 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. Котельное оборудование – это удобное решение для домов с возможностью установки отопительного оборудования в специально предназначенном помещении. Благодаря 92% КПД они существенно экономят электроэнергию. Проточный теплообменник обеспечивает быструю подачу воды, а контроллер снабжен диагностической системой, возможностью регулировки температуры и интерфейсом для компьютеров.
Усовершенствованная платформа, наличие монтажной рамы, присутствие быстроразъемных соединений и разных вспомогательных устройств позволяют значительно упростить установку и техобслуживание автоматического отопительного оборудования. Наличие модулируемой горелки обеспечивает экологичность устройства. В комплект оборудования входит множество элементов для отвода отработанных газов и систем подачи воды.
Наличие возможности регулировки мощности автоматизированной блочно-модульной котельной позволяет добиться комфортных температур в кратчайший срок работы. Специальное реле используется для контроля давления газа в котле.
Преимущества отопительного оборудования
Одним их основных элементов котельной является газовый котел. Данной оборудование используется при организации отопительных систем индивидуального и массового пользования. Низкая цена котельной установки и её надежность позволяет построить высокоэффективную систему, а агрегаты автоматического управления – сделать ее работу безопасной.
В нашей стране газовые котлы позволяют получить оптимальное решение задач горячего водоснабжения и отопления дома. Они выделяются следующими преимуществами:
- актуальностью – агрегаты вводятся в действие в кратчайшие сроки, поскольку монтируются быстро;
- безопасностью эксплуатации, за счет использования высокотехнологических горелок;
- бесшумностью в работе;
- использованием передовых разработок;
- компактностью – могут устанавливаться в небольших помещениях;
- обеспечением экономного расходования газа;
- органичным сочетанием высокой производительностью и эффективности;
- применением наилучших материалов;
- удобством техобслуживания.
Монтаж котельного оборудования
Гарантией стабильно работающей котельной является грамотно выполненный инженерный расчет и высококвалифицированный монтаж. Монтаж котельных установок осуществляется с соблюдением всех особенностей проекта, а также использованием современных материалов и оборудования, что позволяет увеличить срок эксплуатации системы. Следовательно, результаты работы удовлетворяют даже самых требовательных заказчиков.
Грамотный монтаж котельного оборудования позволит оптимизировать работу котельной и снизить риск возникновения неполадок. Специалисты компании «Паллада», осуществляющие установку отопительных систем, знают принцип действия котельной, владеют богатым арсеналом передовых технологий и выполняют все работы в соответствии с правилами безопасности.
Обслуживание котельной
Техническое обслуживание котельных нужно проводить регулярно – не менее двух раз в год. Такие работы позволяют своевременно обнаружить протечки и прочие неполадки. К тому же обслуживание котельного оборудования – это необходимое условие для длительной эксплуатации системы. Обратитесь за помощью к квалифицированным специалистам, они легко справятся даже с самой сложной технической задачей.
Перечень работ по обслуживанию котельной:
- Внешний осмотр системы;
- Запуск котельного оборудования;
- Проверка системы топления на герметичность;
- Стравливание воздуха;
- Устранение неисправностей.
Отдельно хочется отметить техобслуживание газовых котлов, которые обязаны подвергаться тщательной проверке. Данную процедуру должны проводить квалифицированные мастера, имеющие специальный допуск безопасности. Как правило, в плановое техобслуживание входит: чистка фильтров, форсунок, проверка и чистка топки. Наши опытные специалисты заменят части оборудования и произведут их настройку (при необходимости), а затем проверят котел в разных режимах работы. Настройка системы безопасности обеспечит незамедлительное отключение агрегата в случае перегрева.
Источник: wasteoil.ru
Устройство и принцип действия паровой котельной
Котельные могут подразделяться по способу отпускаемого тепла (водогрейные, паровые, перегретая вода, термомаслянные), по предназначению (отопительные, технологические), по виду использованного топлива (газовые, дизельные, газодизельные, мазутные, газо-мазутные, твердотопливные), по вариантам исполнения (блочно-модульные, крышные, стационарные, пристроенные, встроенные). Цель у котельных всегда одна — это выработка тепла для дальнейшего его использования.
Паровые котельные — это такие котельные отпуск тепла в которых происходит через выработку котельной насыщенного или перегретого пара. Паровые котельные в основном всегда являются чисто производственными котельными, в которых предполагается дальнейшее использование пара для производственных нужд, или для производственно-отопительных, в которых наряду с производственной нагрузкой присутствует отопительная.
Паровая котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная, стационарная котельная соответственно как один так и другой вариант может быть выполнен как отдельностоящая, так и пристроенная котельная в зависимости от желания Заказчика и от условий конкретного предприятия.
Паровая котельная также может работать на разных видах топлива как-то на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный, или аварийный (газодизельные, газо-мазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь и т.д.) и возможно различные виды альтернативного топлива.
Котельная на которой стоят паровые котлы , использующие жидкое топливо (мазут, дизельное топливо, нефть различного вида, отработанное масло и т.д.), должны иметь соответствующие склады топлива и установки подготовки данного топлива к сжиганию в котле. В основном это сводится к подогреву жидкого топлива, чтобы его можно было распылить в горелках для полного сжигания в топке котла.
Котельная на которой стоят котлы, использующие твердое топливо (уголь, торф, древесные отходы и т.д.), кроме складов топлива и подготовки его к сжиганию, должны иметь цеха или установки золоудаления т.к. сжечь полностью твердое топливо не удается. Кроме того большое внимание надо уделять очистке дымовых газов от продуктов сгорания, точнее сказать от продуктов неполного сгорания топлива (сажи и т.д.).«Cuenod» Франция, «Ecoflam» Италия, «Weishaupt» Германия, «Saacke» Германия, «Dreizler» Германия, «Cib Unigas» Италия; насосное и теплообменное оборудование, системы автоматики и безопасности.
Все поставляемое оборудование имеет сертификаты соответствия и разрешения на промышленное применение на территории Российской Федерации.
Паровые котельные производимые нашей компанией по желанию Заказчика могут быть изготовлены под работу в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль за работой котельной осуществляется непосредственно автоматикой котельной (вся информация выводится на щит управления, устанавливаемый в котельном помещении) плюс общий аварийный сигнал или группа сигналов передается на диспетчерский пульт находящийся вне помещения котельной посредством телефонной, GSM или интернет связи.
Под паровым котлом следует понимать специальное устройство, имеющее топку, в которой осуществляется сгорание топлива. Результатом данного процесса является выделяемое тепло, предназначенное для получения пара высокого давления. Пар этот может быть использован для самых различных целей.
Что представляет собой парогенератор? Для каких целей он необходим? И каков принцип работы парового котла?
Конструктивные элементы парового котла и обеспечение безопасности работы с паровым котлом
К конструктивным элементам парового котла относятся цилиндры и сосуды различных размеров и диаметра, трубы, соединенные между собой в целостную систему посредством вальцовки и сварочных соединений. Абсолютно любой паровой котел имеет трубопроводы, барабан и коллекторы. Ремонт парового котла, его осмотр и чистка осуществляются через лазы – специальные технологические отверстия.
Емкость парового котла, которая заполняется водой и находится внутри, носит название водного пространства. Под паровым пространством следует понимать пространство, которое заполняется образующимся в результате паром. Между собой паровое и водное пространства разделены поверхностью, которую называют зеркалом испарения. В паровом пространстве имеется оборудование, предназначенное для сепарации пара и влаги.
Работа парового котла сопровождается постоянным и интенсивным охлаждением металлических элементов всей конструкции, которые в процессе работы подвергаются воздействию высокой температуры. Это позволяет проводить безопасную эксплуатацию парового котла. Охлаждение происходит в результате регулярной циркуляции теплоносителя по трубам обогревания.
Тепло от газов, которые образуются в результате сгорания топлива, поступает к трубопроводу. Тем временем теплоноситель, не останавливаясь, отводит тепло от трубопроводных стенок, тем самым препятствуя перегреву трубопровода. Если же весь этот процесс недостаточно интенсивен, трубопровод может сильно перегреться, в результате потеряв свои прочностные характеристики. Перегрев трубопровода может привести к оплавлению труб или даже их разрыву. Такие явления могут стать поводом для аварийной остановки парового котла.
Паровой котел — принцип работы
Принцип работы парогенератора достаточно прост. В основе работы лежит теплообмен пара, воды и дымовых газов. Существует классификация тепловых котлов по способу передвижения сред теплообмена. Здесь выделяют два вида котлов: водотрубные и жаротрубные агрегаты. Принцип работы жаротрубного котла заключается в следующем: нагретый газ движется внутри труб, а вода, которая будет нагреваться, находится за пределами труб.
Принцип работы водотрубных паровых котлов подразумевает передвижение воды по трубам. Нагревается вода в результате воздействия на трубы внешних дымовых газов. За счет такого воздействия вода и доходит до состояния кипения.
Котельное паровое оборудование классифицируют в зависимости от движения в них воды и пара. Так, существуют котлы с естественной и принудительной циркуляцией. Принудительная циркуляция подразумевает движение теплоносителей под воздействием специально предназначенных для этого насосов. Паровые котлы с естественной циркуляцией работают в результате перепада плотностей пара и воды.
В целом работа парового котла всегда примерно одинакова. Заключается она в следующем: вода подготавливается в деаэраторе, после чего при помощи насоса подается в систему экономайзера воды, где и происходит нагрев воды в результате уходящих газов. Далее вода движется в верхний барабан и смешивается с водой котла. Часть нагретой воды котла поступает в нижний барабан по кипятильному трубопроводу. Здесь образуется так называемая пароводяная смесь. В результате эта смесь по подъемному трубопроводу поднимается в верхний барабан.
Оставшаяся в верхнем барабане вода спускается по опускным трубопроводам, которые находятся за пределами топки, к коллекторной системе экранных труб. При этом паровая смесь снова оказывается в верхнем барабане котла. Систему трубопроводов, осуществляющую движение теплоносителя, следует называть циркуляционным контуром.
Пар, который образуется в испарителях, далее проходит через так называемые паросепараторы, которые являются обязательной составляющей жаротрубных паровых котлов. Здесь из пара и выделяются капельки влаги. После того как пар становится сухим, он поступает к перегревателю по паропроводу. Здесь пар и нагревается до необходимых температур.
Контроль за работой котла
Компании, выпускающие паровые котлы, обязательно оснащают оборудование специальными контрольно-измерительными устройствами и приборами, которые позволяют контролировать работу парового котла.
Уровень воды в системе возможно регулировать при помощи водомерного стекла. Водомерное стекло является важным элементом контрольной системы. Расположено оно на передней панели кожуха топки. Оснащено это стекло специальными кранами: нижним и верхним. Нижний располагается на верхнем уровне огневого короба, а верхний кран устанавливается внутри парового пространства котла. Между собой краны связаны специальной стеклянной трубкой и плоским стеклом. Это стекло при помощи нижнего крана заполняется водой и всегда находится под паровым давлением, поступающим через верхний кран. Действует данный прибор по принципу закона сообщающихся сосудов. Это означает, что уровень воды в котле всегда будет равен уровню воды в стеклянном сосуде.
Уровень воды во время работы котла всегда должен быть между самым минимальным и максимальным уровнями. Устанавливается минимальный уровень для того, чтобы исключить перегрев металлических элементов. Многие модели подразумевают нижний уровень воды не ниже 100 мм над зоной огня. Чтобы вода не попала в систему паропровода, устанавливают максимальный уровень. Если вода все же попадет в паропровод, в нем может произойти гидравлический удар, что приведет к серьезной аварии.
Принцип работы промышленных и бытовых котлов примерно одинаковый, да и конструкция у них очень похожа. Немного отличаются так называемые котлы-утилизаторы. Такие котлы подогревают воду тепловой энергией газов, которые выделяются газотурбинными установками, дизель-генераторами и другим оборудованием. Конструкция такого котла заметно отличается от обычного парового. Вторичные газы в котле-утилизаторе сразу же поступают на нагревающую поверхность. В таком котле отсутствует воздухоподогреватель и топка. В котел поступают газы с температурой от 350 до 700 градусов Цельсия. Как правило, такое оборудование предназначено для промышленных целей и устанавливается на больших энергоемких производствах.
Прямоточные котлы
Помимо котлов с естественной и принудительной циркуляцией существуют и так называемые прямоточные котлы. В конструкции таких котлов отсутствует барабан. Вода однократно проходит через испарительный трубопровод, постепенно превращаясь в пар. В переходной зоне завершается процесс преобразования воды в пар. Пароводяная смесь из испарительного трубопровода поступает в пароперегреватель, где пар и нагревается до необходимой температуры. Некоторые прямоточные котлы имеют промежуточный подогреватель пара. Он предназначен для повторного прогревания пара, который поступил из турбинной установки. Снова прогревшись, пар возвращается в турбину. Прямоточный котел представляет так называемую разомкнутую гидросистему. Такая котельная установка может работать как на докритических давлениях, так и на сверхкритических.
Прямоточные паровые котлы не требуют специально оборудованных помещений. Они не требуют регулярный контроль по эксплуатации и технадзору.
Самым главными и неоспоримым преимуществом прямоточного парового котла следует считать минимальное время, требуемое для нагрева воды, и маленький срок, требуемый для приведения котла в рабочее состояние. За счет всех этих плюсов прямоточные котлы служат как бы резервными установками, применение которых необходимо при сбоях и во время нагрузок основного котельного оборудования.
Помимо этого прямоточные котлы имеют и другие плюсы. Во-первых, они допускают более высокую тепловую нагрузку. Во-вторых, отсутствуют тяжелые и громоздкие коллекторные установки, имеется возможность свободной компоновки нагревательных поверхностей. Наиболее эффективно используется нагревательная поверхность. Прямоточные котлы обладают высоким КПД и достаточно компактны, имеют высокую маневренность.
Минусы прямоточных котлов
К недостаткам прямоточного парового котла следует отнести слишком частое включение горелок по сравнению с жаротрубным котлом. Здесь также отсутствуют аккумулирующие паровые и водяные емкости. Несмотря на то, что данная проблема решаема при помощи регулируемой подачи топлива, это может привести к тому, что горелки будут еще чаще включаться, а режим нагрузки будет колебаться, что повлечет преждевременный износ оборудования.
Кроме того, в результате постоянного выключения и включения горелок выделяется сажа, которая откладывается на нагревательной поверхности и требует удаления. Топливо при этом расходуется в гораздо большем количестве.
Выбор прямоточных котлов сейчас достаточно велик. Отличаются они по своей мощности и моделям. Выбор парового котла должен осуществляться исходя из целей и задач оборудования.
Стремительное развитие сельского хозяйства и производства требует наличия современного высокотехнологичного оборудования. Тем не менее, чтобы обеспечить полноценный производственный цикл и создать комфортные условия работы для сотрудников, необходимо специализированное оборудование для отопления помещений.
Решить эти задачи призваны паровые котлы. Они активно используются во всех областях человеческой жизнедеятельности, там, где необходимо постоянное поддержание заданной температуры.
Принцип работы котла
Чтобы понять, что такое паровой котел, рассмотрим его устройство и принцип действия. Цель использования рассматриваемого агрегата – генерация пара. Процесс происходит за счет образования теплоты в процессе сгорания топлива или нагрева трубчатых электронагревателей, причем температура жидкости парового котла доходит до нужной отметки.
Рабочим составом парового котла служит вода. Она, нагреваясь, переходит в парообразное состояние. Промышленностью выпускаются небольшие котлы, с продуктивностью до 20 кг/ч и промышленные агрегаты, производящие до 5 тысяч тонн пара за один час.
Котел паровой – наполненный водой барабан, под которым расположены опускные трубы, необходимые для поступления воды в коллекторы.
Вся система котла являются технологически связанными друг с другом трубами. В силу того, что в них входит смесь, имеющая плотность, меньшую, чем плотность воды, она подымается в сепаратор. В нем смесь делится на жидкость и пар, при этом пар поступает в паропроводы и водоподогреватель и подается в турбину, а жидкость возвращается назад в барабан.
Агрегат состоит из:
- Паропровода;
- Водоподогревателя;
- Корпуса;
- Экономайзера;
- Обшивки.
Все модификации котлов имеют топку, в которой сжигается топливо. Образовавшееся тепло поглощается водой, которая, достигая нужной температуры, испаряется. Наблюдается процесс естественной циркуляции. Продукты сгорания топлива остывают и выводятся через дымоотвод.
Корпус рассматриваемого агрегата имеет внешнюю теплоизоляцию и обшивку в виде разъемного стального кожуха. Водоподогреватель позволяет увеличить производительность и состоит из дымогарных труб, в которых вода нагревается за счет теплоты отработанных газов.
На дне агрегата имеется предохранительный клапан, выпускающий пар в том случае, если рабочее давление превышает допустимый предел. В оснастку котлов также входят ручной и пароструйный инжектор. Первый необходим для наполнения жидкостью в начале работы, а также для подпитки в случае поломки пароструйного инжектора.
Для облегчения эксплуатации паровые котлы оборудуются системами автоматизированного управления.
Классификация паровых котлов
Зависимо от способа нагрева теплоносителя различают газовые, твердотопливные и электрические паровые котлы.
Паровые котлы на газе характеризуются мощностью образования насыщенного пара, измеряемой в кг/ч. Главными характеристиками агрегата являются температура и давление пара.
Паровые газовые котлы могут использовать в качестве топлива природный или сжиженный газ. Топливо горит в установленной на крышке котла горелке. Дымовые газы увеличивают температуру воды, в результате чего она переход в парообразное состояние и под давлением поступает к потребителям через инсталлированный сепаратор пара.
Паровой водогрейный котел может использовать в качестве топлива и дрова. Принцип функционирования паровых котлов на дровах базируется на тепловом обмене между теплоносителем и дымовыми газами. Дрова горят в топке, охваченной остужаемой водяной рубашкой. Дымовые газы преодолевают теплообменник и выходят сверху агрегата. При испарении подогреваемого теплоносителя образуется пар. Он скапливается сверху котла, в паросборной камере и направляется на производственные нужды по паропроводу.
Паровые котлы электрического типа отличаются от двух остальных видов компактными размерами. Это позволяет рассматриваемые паровые водогрейные котлы устанавливать на стену.
В настоящее время паровые водогрейные котлы электрического типа являются самыми востребованными, так как они не требуют организации отдельной котельной с дымоходом, не сжигают кислород, имеют простое управление.
Определение
Как вы уже поняли, паровой котел является агрегатом, производящим пар. При этом котлы такого типа могут давать пар двух видов: насыщенный и перегретый. В первом случае температура его составляет порядка 100 градусов, а давление — около 100 кПа. Температура перегретого пара поднимается до 500 градусов, а давление — до 26 МПа. Насыщенный пар используют в бытовых целях, в основном для обогрева частных домов. Перегретый пар нашел применение в промышленности и энергетике. Он хорошо переносит тепло, поэтому его использование в значительной степени повышает КПД установки.
Сфера применения
Выделяют три основные области применения паровых котлов:
- Отопительные системы. Пар выступает в роли энергоносителя.
- Энергетика. Промышленные паровые машины, или, как их еще называют, парогенераторы, используются для получения электрической энергии.
- Промышленность. Пар в промышленности используют не только для обогрева «рубашек» аппаратов и трубопроводов, но и для преобразования тепловой энергии в механическую и перемещения транспортных средств.
Бытовые паровые котлы используются для отопления жилых помещений. Простыми словами, их задача состоит в подогреве воды и передвижении пара по трубопроводу. Такую систему часто обустраивают вместе со стационарной печью или котлом. Обычно бытовые приборы вырабатывают насыщенный не перегретый пар, которого вполне достаточно для решения возложенных на них задач.
В промышленности пар перегревают — продолжают греть после испарения с целью еще больше повысить температуру. К таким установкам предъявляют особые требования по качеству, так как при перегреве пара емкость рискует взорваться. Перегретый пар, полученный из котла, может идти на образование электричества или механическое движение.
Электрический ток с помощью пара образуется следующим образом. Испаряясь, пар попадает в турбину, где он, благодаря плотному потоку вращает вал. Таким образом, тепловая энергия переходит в механическую, а та, в свою очередь, преобразовывается в электрическую. Так работают турбины электростанций.
Вращение вала, которое возникает при испарении больших количеств перегретого пара, может передаваться непосредственно на мотор и колеса. Так в движение приводится паровой транспорт. В качестве популярных примеров работы парового двигателя можно привести парогенератор паровоза или же судовой паровой котел. Принцип работы последних довольно прост: при сжигании угля образуется тепло, которое нагревает воду и образует пар. Ну а пар, в свою очередь, вращает колеса, или в случае с судном, винты.
Рассмотрим более детально, как работаю такие котлы. Источником тепла, необходимого для подогрева воды, может выступать любой вид энергии: электрическая, солнечная, геотермальная, тепло от сгорания газа или твердого топлива. Пар, образующийся в процессе нагрева воды, представляет собой теплоноситель, то есть переносит тепловую энергию с места нагрева в место использования.
Несмотря на многообразие конструкций, принципиальное устройство и принцип работы паровых котлов не отличаются. Общая схема нагрева воды с ее последующим преобразованием в пар выглядит таким образом:
- Очищение воды на фильтрах и ее подача в резервуар для нагрева с помощью насоса. Резервуар, как правило, располагается в верхней части установки.
- Из резервуара, по трубам вода попадает в коллектор, расположенный, соответственно, ниже.
- Вода вновь поднимается вверх, только теперь не через трубы, а через зону нагрева.
- В зоне нагрева образуется пар. Под действие разности давлений между жидким и газообразным веществом, он поднимется вверх.
- Вверху нагретый пар пропускается через сепаратор, где он окончательно отделяется от воды. Остатки жидкости возвращаются в резервуар, а пар следует в паропровод.
- Если это не обычный котел, а парогенератор, то его трубопроводы дополнительно нагреваются. О способах их нагрева будет сказано ниже.
Устройство
Паровые котлы представляют собой емкость, в которой вода нагревается и образует пар. Обычно они выполняются в виде труб, различных размеров. Кроме трубы с водой, котел всегда имеет камеру для сгорания топлива (топку). Ее конструкция может варьироваться в зависимости от типа применяемого топлива. Если это дрова, или твердый уголь, то в нижней части топки устанавливается колосниковая решетка, на которую укладывают топливо. С нижней части колосников, в топочную камеру поступает воздух. А вверху топки обустраивают дымоход, который необходим для эффективной тяги — циркуляции воздуха и горения топлива.
Принцип работы паровых котлов на твердом топливе несколько отличается от устройств, в которых в качестве теплоносителя использован жидкий или газообразный материал. Во втором случае, топочная камера предполагает горелку, которая работает подобно горелкам бытовой газовой печи. Для циркуляции воздуха также используют колосниковую решетку и дымоход, ведь в независимости от вида топлива, воздух является важнейшим условием горения.
Горючий газ, полученный от сгорания топлива, поднимается к емкости с водой. Он отдает воде свое тепло и выходит через дымоход в атмосферу. Когда вода нагревается до температуры кипения, она начинает испаряться. Стоит отметить, что вода испаряется и ранее, но не в таких количествах и не с такой температурой пара. Испарившийся пар самостоятельно поступает в трубы. Таким образом, циркуляция пара и смена агрегатных состояний воды происходит естественным образом. Принцип работы парового котла с естественной циркуляцией предполагает минимальное вмешательство человека. Все, что нужно сделать оператору, это обеспечить стабильный нагрев воды и проконтролировать процесс с помощью специальных устройств.
В случае с электрическими котлами подогрев воды происходит проще. Она нагревается с помощью нагревательных элементов типа ТЭНов или выступает в роли проводника и нагревается по закону Джоуля-Ленца.
Классификация
Паровые котлы, принцип работы которых мы сегодня рассматриваем, могут классифицироваться по нескольким параметрам.
По виду топлива:
- Угольные.
- Газовые.
- Мазутные.
- Электрические.
По назначению:
- Бытовые.
- Энергетические.
- Промышленные.
- Утилизационные.
По конструкции:
- Газотрубные.
- Водотрубные.
Чем отличаются газо- и водотрубные паровые котлы
Принцип работы котлов основан на подогреве емкости с водой. Емкость, в которой вода переходит в парообразное состояние, как правило, представляет собой трубу или несколько труб. Приборы, в которых горючее обогревает трубы, поднимаясь вверх, называются газотрубными котлами.
Но есть и другой вариант — когда горючий газ перемещается по трубе, расположенной внутри емкости с водой. В таком случае водные емкости называются барабанами, а сам котел — водотрубным. В обиходе его также называют огнетрубным котлом. В зависимости от расположения водных барабанов, котлы такого типа подразделяют на: горизонтальные, вертикальны и радиальные. Также встречаются модели, в которых реализованы разные направления труб.
Устройство и принцип работы огнетрубного парового котла несколько отличается от газотрубного. Во-первых, это касается размера труб с водой и паром. У водотрубных котлов трубы менее габаритны, чем у газотрубных. Во-вторых, имеют место различия по мощности. Газотрубный котел дает давление не более 1 МПа и имеет теплообразующую способность до 360 кВт. Причиной тому являются крупные трубы. Чтобы в трубах образовывалось достаточно пара и давления, их стенки должны быть толстыми. Как результат — цена таких котлов завышена. Водотрубный котел мощнее. Благодаря тонким стенкам труб, пар нагревается лучше. И в-третьих, водотрубные котлы безопаснее. Они производят высокую температуру и не боятся значительных перегрузок.
Дополнительные элементы котлов
Принцип работы парового котла довольно прост, тем не менее его конструкция состоит из довольно большого количества элементов. Кроме топочной камеры и труб для циркуляции воды/пара, котлы оснащаются устройствами для повышения их эффективности (увеличение температуры пара, его давления и количества). К таким устройствам относят:
- Пароперегреватель. Служит для повышения температуры пара выше 100 градусов. Перегревание пара повышает экономичность аппарата и его коэффициент полезного действия. Перегретый пар может достигать температуры в 500 градусов по Цельсию. Столь высокие температуры имеют место в паровых установках атомных станций. Суть перегрева состоит в том, что после испарения идущий по трубе пар подвергается повторному нагреву. Для этого аппарат может оснащаться дополнительной топочной камерой или простым трубопроводом, который, прежде чем вывести пар на целевое использование, несколько раз проходит через основную топку. Пароперегреватели бывают радиационными и конвекционными. Первые работают в 2-3 раза эффективнее.
- Сепаратор. Служит для «осушения» пара — отделения его от воды. Это позволяет увеличить КПД установки.
- Паровой аккумулятор. Данное устройство создано для поддержания постоянного уровня выхода пара из установки. Когда пара не хватает, оно добавляет его в систему и, наоборот, отбирает в случае переизбытка.
Подготовительное устройство для воды. Чтобы аппарат работал дольше, вода, попадающая в него, должна отвечать специфическим требованиям. Данное устройство снижает количество кислорода и минералов в воде. Эти несложные меры позволяют предотвратить коррозию труб и образование на их стенках накипи. Ржавчина и накипь не только снижают эффективность аппарата, но и быстро приводят его в негодность, особенно в случае активного использования.
Контрольные устройства
Кроме того, котел оснащается вспомогательными устройствами для контроля и управления. К примеру, сигнализатор предельных уровней воды следит за поддержанием постоянного уровня жидкости в барабане. Принцип работы сигнализатора предельных уровней парового котла основывается на изменении массы специальных грузов во время их перехода из жидкой фазы в парообразную, и наоборот. В случае отклонения от нормы он подает звуковой сигнал для оповещения сотрудников предприятия.
Для позиционного регулирования уровня воды также используется уровнемерная колонка парового котла. Принцип работы устройства основан на электропроводности воды. Колонка представляет собой трубку, оснащенную четырьмя электродами, контролирующими уровень воды. Если водяной столб достигает нижней отметки, подключается питательный насос, а если верхней — питание котла водой останавливается.
Еще одним простейшим устройством для измерения уровня воды в паровом котле служит водомерное стекло, встроенное в корпус аппарата. Принцип работы водомерного стекла парового котла прост — оно предназначено для визуального контроля уровня воды.
Кроме уровня жидкости, в системе с помощью термометров и манометров замеряют температуру и давление соответственно. Все это необходимо для нормального функционирования котла и предотвращения возможности возникновения аварийных ситуаций.
Парогенераторы
Мы уже рассмотрели принцип работы парового котла, теперь кратко познакомимся с особенностями парогенераторов — наиболее мощных котлов, оборудованных дополнительными устройствами. Как вы уже поняли, главное отличие парогенератора от котла состоит в том, что его конструкция включает один или несколько промежуточных пароперегревателей, что позволяет достичь высочайших температур пара. На атомных электростанциях, благодаря очень горячему пару, преобразуют энергию распада атома в электрическую энергию.
Существует два основных способа нагрева воды и переведения ее в газообразное состояние в реакторе:
Вода омывает корпус реактора. При этом реактор охлаждается, а вода нагревается. Таким образом, пар образуется в отдельном контуре. В таком случае парогенератор выполняет функции теплообменника.
Трубы с водой проходят внутри реактора. В этом варианте, реактор является топочной камерой, с которой пар подается непосредственно на электрогенератор. Эта конструкция называется кипящим реактором. Здесь все работает без парогенератора.
Заключение
Сегодня мы с вами познакомились с таким полезным прибором, как паровой котел. Устройство и принцип работы этого аппарат довольно просты и основаны на банальных физических свойствах воды. Тем не менее паровые котлы в значительной степени облегчают жизнь человека. Они согревают здания и помогают вырабатывать электричество.
Источник: www.tehnohacker.ru
Котлы отопления – принцип работы и классификация
Содержание
- Принцип работы котла.
- Классификация газового устройства:
- По месту установки.
- Материал теплообменника.
- По типу горелки.
- По количеству контуров.
- Способ отведения продуктов сгорания.
- Энергозависимость котла.
При строительства частного дома возникает вопрос: “А как обогревать дом и нагревать горячую воду?”.
Для отопления коттеджа используют различные котлы отопление, работающие как правило на природном газе. Возможно использование и другого топлива, но газ на сегодняшний день самый дешёвый вид топлива.
Также большую популярность набирают многоэтажные жилые дома с индивидуальным отоплением.
Принцип работы котла
Нагрев здания происходит за счет нагрева теплоносителя в теплообменнике котла, потом вода перетекает по трубам в радиаторы. Передав тепло воздуху, вода (или антифриз) возвращается обратно в теплообменник котла и заного подогревается до указанной температуры. Нагревание теплоносителя осуществляется пламенем в результате сгорания топлива.
Теплоноситель(вода или антифриз) может двигаться по трубам самостоятельно (естественным путем) из-за разности давления между холодной и горячей жидкостями или механическим (принудительным) методом с применением циркуляционного насоса.
Газовые котлы бывают одноконтурными и двухконтурными.
В рамках данной статьи поговорим о Одноконтурных котлах отопления.
Классификация газового устройства
Котлы подразделяют по следующим признакам:
- место установки — напольные и настенныее
- тип горелки — атмосферная или наддув (турбинного типа)
- материал теплообменника — чугунные, стальные и др.
- способ движения теплоносителя — естественное или принудительное
- способ отведения продуктов сгорания — естественная тяга или принудительная
- тип камеры сгорания — открытая или закрытая
- наличие или отсутствие автоматических датчиков контроля и безопасности
По месту установки
Котлы отопления могут быть настенными и напольными.
Напольные котлы отопления — это более мощные устройства, чем настенные, способные обогревать большие площади. В отличие от настенных, они требуют специального помещения котельной с оборудованным дымоходом, вентиляцией и отдельным входом.
Дымоход выводится через перекрытие на кровлю здания, его высота должна быть выше уровня конька на 0,5м. В напольных котлах применяются чугунные теплообменники, что значительно увеличивает срок службы этого котла.
Материал теплообменника
Теплообменники котлов изготавливаются из разных материалов – сталь, чугун или медь. Эти материалов имеют свои достоинства и недостатки.
Стальной теплообменник
Сталь сильнее подвергается коррозии. Толщина стенок теплообменника из стали, невелика, поэтому они быстрее выходят из строя в результате прогорания.
Срок эксплуатации котла со стальным теплообменником составляет не более 20 лет, в то время как чугунный функционирует более 50 лет.
Чугунный теплообменник
В теплообменнике из чугуна некоторые детали взаимозаменяемы, что служит большим преимуществом при ремонте по отношению к стальному.
Чугун устойчив к коррозии.
В современных газовых котлах используется новая модификация — серый чугун, имеющий лучшие качествами по стойкости к коррозии.
Но несмотря на множество плюсов чугунных котлов, у них есть и минусы:
- Большой вес, что усложняет монтаж.
- Хрупкость — При монтаже или транспортировки от сильного удара могут появиться микротрещины, которые в дальнейшем снизят срок его службы или приведут к аварии.
- Нельзя допускать резкого перепада температуры теплоносителя в чугунных теплообменниках, поскольку это приводит к растрескиванию материала.
- Необходимо следить за жёсткостью воды. От этого образуется накипь на внутренних стенках теплообменника, приводящая к растрескиванию чугуна.
- Преимущество, которое является и недостатком – чугунный одноконтурный газовый котел отопления имеет большую тепловую инерционность.
При отключении отопления дольше будет сохраняться тепло, потому что вода в чугунном теплообменнике будет остывает медленнее. Это немного замедляет регулирование теплового режима в помещении, когда автоматика выключает котел при достижении определенной температуры, но теплоноситель продолжает оставаться горячим еще некоторое время.
Другие материалы теплообменника
Теплообменники изготавливают также из нержавеющей стали. Коррозия будет поражать стенки теплообменника очень медленно. Но толщина стенок теплообменника небольшая, поэтому будет легко прогорать.
Срок службы такого устройства значительно меньше стальных и чугунных теплообменников.
В современных газовых устройствах теплообменники изготавливают из стали с различными добавками. Это увеличивает их стойкость и к коррозии, и к температуре.
Сейчас появились конденсационные котлы, в которых конденсат, образованный при сгорании газа, преобразуется в тепловую энергию, что оказывает положительное действие на длительность эксплуатации котла и увеличивает его КПД.
По типу горелки
Горелки котла условно подразделяют на два вида — атмосферную и наддувную горелку, иногда называемую турбинированной, навесной, или вентиляторной.
Атмосферная горелка – самая простая по конструкции и обслуживанию. Такая горелка поставляется в комплекте с котлом, и её стоимость уже включена в цену газового оборудования. Атмосферная горелка использует воздух, которое находящийся в помещении.
Недостатки: при снижении или повышении давления в газопроводах увеличивается или уменьшается высота пламени, что может привести к прогоранию теплообменника или самой горелки.
Можно отрегулировать ее под определенное давление. Но для этого потребуется вызывать специалиста, что не всегда удобно. Ведь давление в газопроводах может меняться время от времени.
В тех регионах, где давление газа в магистральном газопроводе не всегда стабильное, лучше воспользоваться котлами с наддувными горелками.
Наддувные устройства не входят в комплектацию газового оборудования и покупаются отдельно. При их применении котел может работать на различных видах топлива:
газообразном — природном газе;
сжиженном — баллонном;
жидком — мазут, солярка;
твердом — дрова, уголь, пеллеты;
Данный тип горелок работает с помощью встроенного вентилятора, поэтому присутствует некоторый шум. Преимущество заключается в том, что они справляются с перепадами давления в газопроводе. Все виды горелок могут иметь функцию модуляции пламени и быть одно- или двухступенчатыми. Модуляция пламени – горелка автоматически регулирует мощность горения газа в зависимости от температуры теплоносителя в теплообменнике.
В одноступенчатой горелке пламя автоматически не регулируется — пламя либо горит, либо не горит. Двухступенчатая горелка может регулировать мощность пламени в автоматическом режиме, что сокращает расход газа и повышает КПД котла. При этом увеличивается время между включением и отключением горелки, что положительным образом влияет на длительность её эксплуатации.
По количеству контуров
Котлы могут быть одноконтурными и двухконтурными.
Особенность конструкции котла с одним контуром предусматривает одну горелку и работу только на подогрев воды для системы отопления. Одноконтурные агрегаты могут быть на твердом топливе, газу, электричестве и на жидком топливе.
Двухконтурный газовый котел устроен так, что может работать в двух режимах: отопления и горячего водоснабжения. При отоплении нагревается теплообменник с теплоносителем. Он может прогреваться до температуры в интервале от 35 до 80° в зависимости от настроек.
У каждого производителя своя конструкция внутренней начинки описываемого оборудования. Но есть у них одинаковое решение — внутри корпуса помещаются два контура. Первый отвечает за отопление и работает по замкнутой схеме. Вода в нем циркулирует по кругу, обходя все точки обогрева, установленные в помещениях дома. Теплоноситель, который движется по замкнутой схеме, во второй контур не попадает. За это отвечает отдельный клапан.
Когда в смесителях в кухне и ванной комнате открывается кран с водой, клапан перекрывает доступ теплоносителя в систему отопления, нагревает холодную воду и подаёт горячую воду в контур ГВС. Когда краны на кухне или в ванной закрываются, происходит обратное действие.
Практически все газовые котлы имеют одинаковые технические узлы, а модели от разных производителей отличаются лишь несколькими деталями.
Способ отведения продуктов сгорания
Котлы делятся на устройства с естественной или принудительной тягой. Во-первых обязателен монтаж дымоходной трубы. Во-вторых отведение продуктов сгорания происходит принудительным способом — благодаря встроенному в дымоходную трубу вентилятору.
Газовые котлы, работающие на естественной тяге, называют еще устройствами с открытой камерой сгорания. Необходимый для горения газа кислород забирается из помещения – в этом их недостаток. Необходим доступ наружного воздуха в помещение с котлом. Из-за чего получается небольшой сковзняк. Недостаток кислорода отрицательно влияет на здоровье.
Некоторые котлы оборудованы коаксиальным дымоходм. Их называют газовыми котлами с закрытой камерой сгорания.
Продукты сгорания отводятся через коаксиальный дымоход, называемое «труба в трубе». Это две трубы разных диаметров, вставленных одна в другую. Через трубу меньшего диаметра удаляются продукты сгорания газа. А в пространство между труб поступает свежий воздух с улицы, который нагревается внутренней трубой. В итоге увеличивается КПД котла.
Преимущества такого дымохода очевидны:
- Кислород забирается с улицы.
- Небольшой размер дымохода, так как коаксиальный дымоход можно устраивать в наружной стене, расположенной рядом с газовым оборудованием.
- Такой дымоход может устанавлен в любом месте помещения и быть горизонтальным, наклонным или вертикальным, что позволяет .
- Котлы с коаксиальным дымоходом более экономичными, хотя их стоимость выше.
Энергозависимость котла
Большинство современных котлов имеют в комплектации различные датчики для безопасности работ: термостаты, поддерживающие нужную температуру в помещении и регулирующие подачу топлива в котел, циркуляционные насосы и вентиляторы. Все они работают при условии постоянного подключения к электрической сетия.
Обычно используют Источники Бесперебойного Питания (ИБП), также в качестве резервного источника электроэнергии можно использовать другие устройства, например, дизельные или бензиновые генераторы. Однако их применение в загородном доме нецелесообразно. Но иногда необходимо.
Источник: rudic.ru