Устройство и принцип работы водогрейного котла

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

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

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

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

Odnoklassniki

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

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

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

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

Газовая горелка

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

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

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

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

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

Топочная камера

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

Стенки укрепляют гофрированием и окружают теплоизоляционной оболочкой.

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

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

В топочной камере парового котла размещают сепаратор и пароперегреватель.

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

Автоматика и система управления

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

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

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

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

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

Этот газ тяжелее воздуха и требует соответствующей настройки оборудования

В отдельных случаях допускается сжигание пропан-бутановой смеси. Этот газ тяжелее воздуха и требует соответствующей настройки оборудования.

Классификация водогрейных котлов на газе

Водогрейные газовые котлы устанавливаются в источниках теплоснабжения для организации подачи ГВС  и отопления на бытовые и промышленные нужды.

Принцип функционирования таких устройств заключается в циклическом процессе нагрева и охлаждения теплоносителя. В зависимости от температуры нагрева они группируются:

• на низкотемпературные с температурой нагреваемой среды до 115 С;
• высокотемпературные от 115 до 150 С;
• на устройства, вырабатывающие перегретый теплоноситель свыше 150 С.

По назначению они разделяются на две группы:

1. Газовые промышленные свыше 100 кВт и теплоносителем до 115 С.
2. Бытовые, для частного дома, с мощностью до 100 кВт и  теплоносителем до 90 С.

Промышленные газовые котлы

Промышленные водогрейные газовые  котлоагрегаты  сегодня являются самыми эффективными источниками теплоснабжения. Они могут быть выполнены водотрубными, когда теплоноситель циркулирует внутри труб, а дымовые газы снаружи.

И жаротрубными, когда дымовые газы проходят внутри труб, а теплоноситель снаружи. Монтаж обоих вариантов отличается различной конструкцией дымоотводящих каналов.

Как правило, промышленный водогрейный агрегат состоит из 2-х взаимосвязанных конструктивных частей: топочной и конвективной.

Первая — выполнена из стальных панелей, называемых экранами по месту расположения: задний, боковой, фронтальный и потолочный. Конвективные поверхности нагрева располагаются после топочных поверхностей нагрева, чтобы обеспечить максимальный теплосъем от уходящих газов.

Для этого направление движения теплоносителя и дымовых газов выполняется по принципу противотока.

Котлы для частного дома

Эти устройства имеют меньшую мощность и работают при более низкой температуре теплоносителя, поэтому могут быть как настенными, так и напольными.

В зависимости от количества контуров нагрева, они изготавливаются одноконтурными для отопления и двухконтурными для отопления и ГВС. Одноконтурные котлы могут иметь патрубки для подключения внешнего бойлера косвенного нагрева ГВС.

Теплообменники изготавливаются из стали, чугуна и меди. Последние в основном для настенных конструкций. Газовое топливо сжигается в топке, которая может выполняться закрытой для принудительного движения дымовых газов и открытой в случае естественного удаления уходящих газов.

Горячие газы омывают теплообменник, через который проходит теплоноситель для контура отопления и ГВС. Остывшие дымовые газы выбрасываются в атмосферу через дымоотводной канал.

Нагретый теплоноситель с температурой до 90 С поступает во внутридомовую тепловую сеть, распределяется по стоякам и далее по радиаторам отопления, где отдает тепловую энергию воздуху в помещении, остывает и возвращается в котел для следующего цикла нагрева.

Автоматизация котельной

Насосная группа в БМК

Технологические котловые процессы, характеризуются взаимосвязанными параметрами рабочих сред: давлением пара, воды, газа, разряжением в топке, количеством первичного воздуха, питательной воды и газа.

Система защиты котельных обеспечивает:

• регулировку тепловых процессов;
• контроль в водяном, воздушном и топливных системах;
• управление технологическими процессами;
• сигнализацию об аварийном состоянии котлоагрегата.

Она может быть частичной, регулирующей только некоторые этапы производства и комплексной, когда обслуживание оборудования осуществляется без персонала.

Основные задачи автоматизации:

1. Регулировка объема воздуха и топлива, в соответствии с режимными картами по нагрузке котлагрегата.
2. Обеспечения тяги в топочном устройстве и на выходе из парогенератора.
3. Подпитка котловых труб водой.
4. Регулировка параметров пара и горячей воды.

Различают система автоматики:

1. С регулировкой по отклонению параметров, то есть управление зависит от изменения контролируемого параметра.
2. Непрерывного действия, при изменении контрольного значения регулирующий орган воздействует на параметр плавно.
3. Многопозиционное регулирование — система выбирает одно из возможных положений – включено/включено.
4. Прямого воздействия с использованием энергии контролируемой среды.
5. Непрямого воздействия с использованием энергии внешнего источника (электро, пневмо, гидро).

Обзор некоторых популярных моделей

Для наглядности рассмотрим ключевые характеристики и примерные цены некоторых популярных моделей водогрейных котлов. Сразу оговоримся, что производителей, а уж тем более самих моделей – достаточно много, поэтому ниже описаны лишь некоторые. Для удобства посетителей сайта информация приведена в виде небольшой таблицы.

Таблица. Сравнительная характеристика некоторых водогрейных котельных аппаратов.

Наименование, фото	Краткое описание	Среднерыночная стоимость, в рублях
FORTE BT-S 12 kWt	Твердотопливный энергонезависимый прибор весом 115 килограммов и мощностью 12 киловатт. КПД составляет 78 процентов, габариты – 89,5х47х68 сантиметров (ВхШхГ), площадь обогрева – от 60 до 110 метров квадратных.	Около 27000
Tehni-x ЭВН 50 VR	Электрический водонагреватель, который отличается наличием «мокрого» ТЭНа и объемом в 50 литров. Вес изделия составляет 15 килограммов. Бак стальной, с полиуретановой изоляцией.	Около 5 500 – 6000
Kospel ekco L1z 21	Электрический котел, предназначающийся для использования в отопительных системах в тандеме с водонагревателем косвенного нагрева. Весят такие водогрейные котлы 16 килограммов, габариты составляют 66х38х17,5 сантиметра (ВхШхГ). Температура воды на выходе находится в пределах от 40 до 85 градусов, что же касается напряжения, то оно должно составлять 380В.	16000
КВр-0.35 ДВО	Твердотопливный котел, оборудованный ручной топкой. Показатель мощности (в данном случае – тепловой) составляет 350 киловатт, модель способна эффективно обогревать помещения площадью до 9,45 кубического метра. Работает не угле и древесных отходах.	210000
ViraTM	Изделия этой торговой марки отличаются, прежде всего, своей универсальностью. Они являются не только отопительными и водогрейными, но еще и варочными, к тому же работают как на твердом топливе (дровах), так и на электричестве.	От 23890
RS-200H	Водогрейные котельные приборы, работающие на газу, с напольным способом установки. В комплект входят также дымовые трубы. Расход составляет всего 21 кубический метр газа в час, в то время как показатель тепловой мощности достигает 200 киловатт.	От 150 000 до 185000

Водогрейная котельная. Котельная водогрейного режима. Водогрейная котельная – принцип работы, описание, комплектация, фото

Котельная водогрейного режима – распространенный вариант теплогенерирующей установки.

География поставки	любой регион РФ и СНГ
Гарантия	24 мес
Краткое описание	Современные водогрейные котельные – высокоэффективные отопительные системы, которые могут использоваться для обогрева помещений разных площадей и типов. У нас можно выбрать котельную подходящей мощности быстро и просто

Расчёт стоимости в 1 клик!

Водогрейная котельная описание

Водогрейная котельная – это независимая система, которая отвечает за подачу горячей воды и отопление. Она проста в установке, имеет высокий КПД, незначительные теплопотери, успешно работает в любых климатических условиях, безопасна для окружающей среды.

Многим пользователям интересна водогрейная котельная, принцип работы которой заключается в циклическом процессе. Если коротко, то теплоноситель нагревается, затем распределяется по участкам потребления и возвращается назад.

Назначение водогрейной котельной весьма обширно. Она применяется как жилых, так и промышленных зданий.

Водогрейные котельные установки могут работать на различных видах горючего

Принимая во внимание будущее назначение систем, можно говорить о таких видах:

• Жидкое.
• Газообразное.
• Твердое.

По типу потребляемого топлива, газовая водогрейная котельная система – одна из самых популярных

Очень часто водогрейная промышленная котельная (СПб) является смешанной. В комплектации такой установки предусмотрено наличие и парового, и водогрейного котлов. Их одновременное или попеременное использование, позволяет максимально выгодно добиваться конечных целей.

Как показывает практика, блочные водогрейные котельные (Санкт-Петербург) заказывают, как малые, так и крупные объекты ЖКХ, учреждения и предприятия. Цена на эти системы довольно демократична, что привлекает многих заказчиков.

Котлы напольные и настенные

Напольные водогрейные котлы могут работать на любом типе топлива. Само оборудование монтируется только на поверхности пола, для установки требуется выделить отдельное помещение. Правила обслуживания таких котлов простые, устройство снабжается всей необходимой автоматикой, позволяющей сделать эксплуатацию максимально простой.

Настенные конструкции паровых котлов предполагают их установку непосредственно на поверхность стены. Такое оборудование отличается компактными размерами, оно очень удобно в использовании, не требует выделения отдельного помещения. Все настенные котлы имеют не только больший срок службы, но легкое обслуживание. Они экономичны, удобны, быстро монтируются.

Производство подогревателей воды ПП, ВВП, ВПЕ. Поставка в регионы РФ и Казахстан.

Котлы КВ-Г (котел водогрейный газовый) (рис. 71) выпускаются теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч (4,65 и 7,56 МВт) вместо котлов ТВГ. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе, и представляют собой трубную систему, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева, по типу подогревателей кожухотрубных и теплообменников.

К радиационной поверхности относятся четыре топочных экрана и потолочный. Трубы крайних односветных топочных экранов и потолочного по всей высоте (длине) соединены между собой металлическими пластинами. Каждый топочный экран представляет собой отдельную секцию, состоящую из прямых труб, вваренных в верхний и нижний коллекторы.

Для заданного направления движения воды по топочным экранам верхние коллекторы имеют смещенную от центра глухую перегородку (15 и 23 трубы). Топочные экраны соединяются между собой перепускными трубами.

Рис. 71. Трубная система (часть) котла водогрейного КВГ-6,5-150: коллекторы: 1 — входа обратной воды; 6 и 9 — задние; 8 и 10- верхние боковые конвективной части; 11 — выход горячей воды; 15 — верхние потолочные экраны; 16 — передний; 17 — нижние топочные экраны; перегородки: 2 — из труб; 3 — в трубах конвективной части; 13 — в верхних коллекторах топочных экранов; 4 — пакеты змеевиков; экраны: 5 — конвективные; 12 — потолочный, переходящий во фронтовой; 18 — боковой; 7 и 14- перепускные трубы

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций — правой и левой, в каждой по семь труб 0 51 х2,5 мм, вваренных одними концами в верхние, а другими — в нижний коллекторы, т. е. представляют собой нижние и боковые части поверхности нагрева. В боковые трубы вварены четыре пакета трехтрубных змеевиков 0 28×3 мм. Для направления движения воды в змеевиках в боковых трубах установлены глухие перегородки.

Радиационную поверхность от конвективной отделяет перегородка из горизонтально размещенных труб 0 28×3 мм, соединенных между собой металлическими пластинами. Эта перегородка в верхней части находится на уровне верхних змеевиков. Таким образом, через оставленное сверху пространство продукты сгорания топлива из радиационной поверхности нагрева переходят в конвективную, обогревая змеевики, а затем через газоходы и дымовую трубу удаляются в атмосферу.

Для очистки от накипи и шлама все коллекторы вертикальных и потолочных экранов имеют съемные лючки на торцах, а верхние коллекторы топочных экранов — съемные лючки и сверху (по одному).

Для чего нужна водоподготовка котлов

Пример системы водоподготовки для котельной

Котлы – дорогостоящее оборудование, за которым нужен правильный уход. Главный враг котельной – жесткая вода. Во время закипания ионы солей жесткости образуют нерастворенную форму и оседают накипью на нагревательных элементах и стенках котла. Поэтому необходимо умягчить и обессолить воду.

Жесткая вода, высокое содержание солей в ней – это потенциальные причины серьезных поломок в котельной. Это не говоря о самых примитивных, но не менее опасных механических примесях – песке, камнях, взвесях, иле.

Сложность задачи очистки напрямую зависит от качества источника. Например, для исходной воды из скважины может потребоваться минимальный набор фильтров – механический фильтр, аэрация Гидрос-AR с последующим обезжелезиванием на Гидрос-D, умягчение с помощью ионного обмена Гидрос-S или обратный осмос Гидрос-RO.

Водоподготовка для паровых и водогрейных котлов

Оборудование водоподготовки для паровых и водогрейных котлов отличается, поскольку они имеют разные требования к качеству воды.

• Паровой котел. Основной показатель жесткости воды – 0,02 мг-экв/л. Для водоподготовки необходимо устанавливать фильтры грубой очистки, установку обратного осмоса, предподготовку для установки обратного осмоса, систему умягчения после установки обратного осмоса, деаэратор и комплекс дозирования щелочи и фосфатов.
• Водогрейный котел. Основной показатель жесткости воды – 0,1 мг-экв/л. Для водоподготовки достаточно одноступенчатого натрий катионирования.

Бывают случаи, когда водоподготовка производительностью 2 м3/час для парового котла выходит дороже, занимает большую площадь и требует более квалифицированного обслуживающего персонала, чем водоподготовка на 10 м3/ч для водогрейного котла.

Классификация котельных агрегатов

Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Но по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

— котлы с естественной циркуляцией;

— котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды — котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией делают из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (верхним и нижним барабанами). Их устройство показано на чертеже на рис. 10, фотография верхнего и нижнего барабана с соединяющими их трубами — на рис. 11, а размещение в котельной — на рис. 12. Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», нагревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.

Рис. 10. Паровой котел серии КЕ, работающий на твердом топливе

Рис. 11. Верхний и нижний барабаны и трубы парового котла

Рис. 12. Паровой котел с верхним и нижним барабанами в котельной

В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар.

В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.

По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, то есть теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла — паропроизводительность, давление и температура.

Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют 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.

Рис. 13. Устройство парового котла

Рис. 14. Примеры размещения котлов и другого оборудования в котельной

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть разделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.

По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.

Примеры размещения в котельных котлов разной мощности и назначения, а также другого оборудования, показаны на рис. 14- 16.

Рис. 15. Примеры размещения котлов и другого оборудования в котельной

Рис. 16. Примеры размещения бытовых котлов и другого оборудования

Устройство промышленного котла, работающего на газе

Отличия затронули топочную камеру, автоматику, а также устройство газового горелочного устройства. Благодаря особенностям конструкции, помимо нагрева теплоносителя, продуцируется большое количество горячего пара, используемого в различных сферах производства.

Устройство топочной камеры

Данный принцип работы отличает все паровые котлы. Конструкционные отличия заключаются в принципе подогрева теплоносителя. В жаротрубных моделях, внутри теплообменника расположены трубки, по которым циркулирует нагретый дым. В водотрубных котлах, наоборот, горячий воздух окружает трубы с циркулирующим теплоносителем.

Автоматика промышленных котлов

В промышленных котлах, предусмотрено автоматическое регулирование работы, обеспечивающее безопасность эксплуатации. За работой котельной следит автоматика. Современное оборудование, оснащено микропроцессорными контроллерами и модуляционной горелкой, автоматически изменяющей производительность и подстраивающейся под необходимые параметры.

Безопасность эксплуатации обеспечивают следующие узлы:

• Автоматика для подачи газа – работает в двух базовых режимах на сжигание магистрального и сжиженного газа, что очень удобно и позволяет попеременно использовать каждый вид топлива. Автоматика отслеживает, параметры давления газа и выключает работу котла при достижении максимально допустимых значений и показателей.
• Автоматика безопасности – представляет целую многоуровневую систему, контролирующую подачу и давление газа, наличие пламени на горелочном устройстве, электророзжиг, параметры тяги, температуру нагрева теплоносителя и многое другое.В некоторых котлах, помимо прочего, предусмотрена система самодиагностики, проверяющая работоспособность оборудования и сохраняющая результаты проверок в базе данных контролирующего процессора.

Правила промышленной безопасности газовых котлов

Любое газовое оборудование – потенциально опасно. Котельная имеет класс взрывоопасности, В1-В4. По этой причине, к установке теплогенератора, работающего на сжиженном или магистральном газе, предъявляются высокие требования, описанные в СНиП и ППБ. Ввод котельной в эксплуатацию, происходит только после инспекции представителя Газнадзора.

Существуют несколько требований, отдельно оговаривающих промышленное использование газового отопительного теплогенератора:

• Обслуживание промышленных отопительных котлов, осуществляется дважды в году: в начале и после окончания отопительного сезона.
• Паровые котлы чувствительны к качеству воды. Накипь, при высоких температурах горения газа, может стать причиной возникновения аварийной ситуации. Подключение системы водоподготовки и фильтра для умягчения воды, непременное условие ввода котла в эксплуатацию.
• В котельной предусматривают систему пожарной сигнализации, детекторов утечки угарного газа, индивидуальные средства защиты и пожаротушения.
• К контролю работы котельного оборудования, допускаются специально обученные специалисты с необходимым допуском.

Все чаще для отопления и горячего водоснабжения в домах используются котлы. Они компактны, мощны, удобны в эксплуатации. Газ на сегодняшний день обходится дешевле, чем другие виды топлива

Если вы задумываетесь об установке такого оборудования у себя дома, важно понять, как работает газовый котел. Это поможет вам быстрее разобраться в управлении техникой и успешно ее эксплуатировать