Какими бывают современные котельные. Газовые котельные установки в современной инфраструктуре

Эта статья посвящена обзору котельных, классификации, их характеристикам, объектному назначению и другим вопросам, так или иначе связанным с проектированием, строительством а также с использованием и эксплуатацией котельных.

Котельные установки

На фото только котельные, построенные нашими специалистами

Основой любой котельной является котел или каскад котлов. Давайте разберемся какие котлы бывают и какие функции они выполняют. Сразу оговорюсь, здесь речь пойдет о промышленных котлах, использующихся в системах отопления зданий, групп зданий, различных сооружений, промышленных предприятий, крупных складов и т.п. Здесь мы не будем затрагивать тему малых котлов и котельных для отопления коттеджей, частных домов, теннисных кортов и пр. Это отдельная, тоже довольно интересная тема, со своими тонкостями и нюансами.

Все котлы можно подразделить по различным категориям.

Так по виду потребляемого топлива котлы могут быть:

• Твердотопливными,
• Жидкотопливными,
• Электрическими,
• Газовыми,
• Комбинированными.

Твердотопливные котлы топятся бурым и каменным углем, дровами, топливными брикетами, высушенным брикетированным торфом. Являясь самыми старшими по возрасту, до сих пор применяются в традиционно промышленных, угольно-добывающих районах. То есть там, где применение твердого топлива экономически оправдано, потому что, в большинстве своем, эти котлы требуют строительства подающих и измельчающих устройств, золоуловителей и много других специфических устройств и даже сооружений. Чтобы не так сильно загрязнять окружающую среду требуются большие капитальные вложения. Поэтому, несмотря на небольшие цены на твердое топливо, новое строительство, и даже реконструкция, обходится довольно дорого. Поэтому ученые разных стран сейчас ищут пути более рационального и экологичного сжигания угля, разрабатывают новые системы котельных установок, так как запасов угля, в отличие от нефти и газа, должно хватить на несколько сотен лет. И к использованию угля в качестве топлива, но уже на другом уровне, человечество еще несомненно вернется.

Жидкотопливные котлы потребляют дизельное топливо, мазут, другие углеводородные жидкие продукты. Эти котлы находят широкое применение в районах, где нет магистрального природного газа, угля, в отдаленных районах Севера, где использовать другое топливо затруднительно. Для таких котлов требуются огромные, часто подогреваемые, емкости для топлива, сооружение огнеупорных стен. Принято считать, что жидкие топлива загрязняют окружающую среду своими выбросами, но это не так. Так при использовании жидкотопливных котлов, хорошо зарекомендовавших себя производителей, и при хорошей наладке, можно добиться вполне приемлемых результатов по вредным выбросам в атмосферу.

Электрические котлы потребляющие электроэнергию, могут применяться там, где ресурсов электроэнергии достаточно, а тариф не такой большой. Часто они применяются в качестве временной меры, так как их можно быстро смонтировать и запустить в эксплуатацию. Также по той же причине, применяются и в аварийных ситуациях, или там где нет других (или они невыгодны) энергоресурсов. Так или иначе, но их применение ограничено, хотя с экологической точки зрения, если не затрагивать первичное производство электроэнергии, это самые «чистые» производители тепла.

Газовые котлы работают на природном газе из газовой магистрали, на, сжатом до высокого давления, баллонном природном газе, сжижином газе типа пропан-бутан, могут работать на «доработанном» попутном газе, на биогазе. В США есть котлы, работающие на водороде. В России и Европе природный газ - это самое востребованное топливо в промышленности, а главное, в системах отопления жилых зданий, производственных объектов, различных сельскохозяйственных сооружений. Ведущие европейские компании по производству газовых котлов и горелок, отточили их конструкции для обеспечения высокого КПД (достигает 98%) а также эргономики и безопасности при эксплуатации.

Это топливо является, само по себе, безопасным продуктом сгорания. Если пренебречь сгоранием примесей, например, серы, то продукты сгорания состоят из углекислого газа и воды. Правда есть одно «но». При горении с высокими температурами в воздухе (а воздух это не только кислород, но и другие газы, прежде всего, азот), образуются некоторые концентрации окислов азота NOx, что, при сильных отклонениях от нормы, может привести к выпадениям кислотных дождей. Поэтому всегда предъявляются повышенные требования как к газосжигающему оборудованию, а также к качеству наладочных работ.

При грамотно проведенных пуско-наладочных работах, количество NOx в отработанных газах составляет мизерную величину (не более 50-60 ppm). А если еще максимально снизить температуру горения газа, например использовать беспламенное каталитическое горение, в специальных решетках, то можно достичь температуры сжигания не более 6000С, а концентрация NOx не более 20 ppm. И проблема становится практически решаемой. Так что, если сравнивать газ с другими видами энергоресурсов, исключая электричество (а это отдельная тема), то он является самым экологически чистым и, наверное, самым удобным, топливом из всех ныне применяемых.

Комбинированные котлы сделаны таким образом, что могут потреблять, после некоторых переключений, разные комбинации топлив, например, газ-солярка, газ-мазут, газ-солярка-твердое топливо. Платой за это становится усложненная конструкция котлов и горелок, а также гораздо более сложная наладка горелочных устройств. Однако, котлы с такими горелками пользуются спросом там, где необходимо зарезервировать аварийное топливо (обычно - легкое топливо (солярка). Жилищно-коммунальные службы департаментов городов требуют при новом строительстве, да и часто при реконструкции, использовать оборудование, работающее как на газе, так и на резервном топливе, чтобы можно было использовать его в случае нехватки магистрального газа для обогрева жилого сектора при сильных морозах.

По теплоносителю котлы делятся на

• Паровые,
• Водогрейные.

Паровые котлы, совсем недавно, занимавшие лидирующие позиции, ввиду того, что пар более широко использовался на производстве, сейчас применяются куда более редко. Их по прежнему используют в легкой, пищевой и некоторых других отраслях промышленности. При новом строительстве или модернизации, сейчас ставят новые паровые котлы, которые на несколько уровней превосходят прежние и по безопасности, и по производительности, и автоматизированы они на самом высоком уровне.

Стоимость таких котлов немаленькая, поэтому их и применяют только в промышленности, где пар действительно необходим, для обогрева объектов ЖКХ - это не рентабельно.

Для систем отопления жилых зданий, используются только не выработавшие свой ресурс старые паровые котлы, которые год за годом заменяют на водогрейные.

Есть еще причины отказа от паровых котлов, они заключается в том, что,

• Во-первых, для подачи пара в качестве теплоносителя, в домах должны устанавливаться, специально для этого разработанные, приборы отопления, в которых происходит конденсирование пара и обязательный отвод конденсата. Два, три десятилетия назад из этой ситуации выходили, установив в котельной или в ЦТП, скоростной паро - водяной теплообменник, в котором и конденсировали пар, а нагретая паром вода шла уже в дома, в обычные отопительные приборы. В любом случае система теплоснабжения получалась более громоздкой, чем при использовании водогрейных котлов.
• Во-вторых, система котельной, оснащенной паровыми котлами более потенциально опасная. Высокие давления, обжигающие свойства пара, старение металла паропроводов под высоким давлением (металл становится более хрупким) - вот причины, о которых задумываются при выборе котельной.
• Котельную при аварии трудно остановить. Требуется немало времени.
• Моральное старение при более низком КПД, чем у водогрейной котельной.

Современные водогрейные котельные обеспечивают высокий КПД до 95%, технология процесса, особенно у европейских фирм отработана, можно сказать, отточена. Котлы работают в штатном режиме, при необходимости система отопления легко останавливается, так как нет, как у паровых котлов перегретого под давлением пара высокой температуры.

Все современные котлы и комплектуемые для них горелки достаточно автоматизированы. Не требуют постоянного присутствия персонала. При любой неисправности, например, загазованности помещения котельной по угарному газу или метану, повышении или понижении давления теплоносителя в системе, отключения электроэнергии, и др., система автоматики просто прекратит подачу газа (т.е. выключит котельную) и «вызовет» специалиста (подаст в диспетчерскую сигнал) для выяснения поломки. В то же время циркуляция теплоносителя не прекратится, так что «размораживание» системе не грозит. Жилье и котельная вместе с тепловыми сетями будет мелено остывать. По опыту не менее 12 часов для котельной мощностью 4…6 МВт. За это время можно провести любой, даже очень сложный ремонт (хотя доводить до такого не стоит).

Все котельные можно услоновно разделить на:

• Промышленные,
• Отопительные.

К промышленным относятся котельные, которые участвуют в производственном цикле какого-либо предприятия, например, обсушивают, или наоборот, увлажняют сырье, создают атмосферу повышенных температур для протекания какой-либо реакции, стерилизуют и пастеризуют продукты. Весь этот список можно продолжать бесконечно. Как выше упоминалось, в производственных целях часто требуется технологический пар. Для этих целей разарботаны самые современные автоматизированные паровые котельные. Ценность промышленных котельных трудно преувеличить, так они необходимы в народном хозяйстве.

К отопительным относятся котельные, которые участвуют в системе отопления производственных и жилых помещений.

Отопительные котельные можно подразделить на:

• Районные, входящие в состав районных тепловых станций. Мощность этих котлов обычно составляет десятки мегаватт. Они отапливают целые районы, десятки, а порой сотни тысяч человек Такие укрупненные схемы теплоснабжения имеют как неоспоримые достоинства, такие как концентрация в одном месте всех материальных и кадровых ресурсов, комплексное управление всей системой, единая аварийная служба, единый расчетный центр и др. Но есть и огромные недостатки, диаметры труб тепловых сетей стали достигать и превышать метровую величину, а линии теплосетей - десятки километров. Стали весьма ощутимыми теплопотери при передаче теплоэнергии, огромные расходы на ремонт теплотрасс, очень дорого стали стоить ошибки при эксплуатации многомегаватного оборудования.
• Автономные источники теплоснабжения АИТ. Такие котельные отапливают здание, группу зданий, микрорайон, квартал. Раньше такие котельные назывались центральными или квартальными. В Москве, на Северо-Западе, есть экспериментальный жилой район «Куркино». Здесь нет централизованного отопления от единой теплоцентрали. Здесь весь район поделен на микрорайоны, порядка 5...10 многоэтажных домов. Каждый из этих микрорайонов отапливаются от одной небольшой своей газовой котельной. Тепловые сети здесь короткие и небольших диаметров, поэтому тепловые потери минимальны. То есть выигрыш в эффективности очевиден.
• Все чаще на крышах многоэтажных жилых зданий можно увидеть индивидуальную крышную котельную, которая обеспечивает дом собственным теплом. ТСЖ занимаясь эксплуатацией такой котельной экономит средства жильцов, так как там нет, кроме внутридомовых, тепловых потерь в сетях, при этом каждый житель может настроить в своей квартире микроклимат специальным терморегулятором, а не открывая форточку, выпуская тепло на улицу, а «умный» котел перейдет на более низкую мощность. Но это, несмотря на удобства, также и ответственность, и необходимость участвовать в процессах самоуправления, к чему далеко не все жители еще готовы.

Еще хотелось бы отметить, что сегодня строительство новой котельной - дело весьма дорогостоящее. Поэтому стоимость котельной стараются каким-либо образом снизить. Это можно сделать, например за счет удешевления строительной части. Так все реже стали делать стационарные котельные, имеющие капитальное здание, с сильным фундаментом, стали переходить на технологии сборки блочно-модульных зданий, которые просто ставятся на плоскую плиту. Вторым шагом является то, что гораздо выгоднее и быстрее установить основное и вспомогательное теплотехническое оборудование котельной в это блочно-модульное здание прямо на заводе-изготовителе, а на месте только соединить с подводящими коммуникациями и установить систему дымовых труб. Такая котельная называется блочно-модульной и может состоять изодного или нескольких блоков, удобных и проходящих по габаритам при перевозке.

Кстати о дымовых трубах. Ранее трубы изготавливались из кирпича, имели большой до 2,0 м диаметр устья и по всей высоте обтягивались крепящими бандажами - хомутами. Обычно к такой дымовой трубе подсоединялось несколько котлов, стояли специальные дымососы, которые создавали тягу в трубе. К строительству трубы предъявлялись повышенные требования к чистоте отделки внутренней поверхности и футеровке. Такие дымовые трубы долго вводились и выводились из работы, потому что требовалось много времени на разогрев (остывание) трубы.

Котельное оборудование

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

Котельные на газе

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

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

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

Современные установки

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

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

Классический способ отопления

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

Такая котельная способна работать на газе следующих видов:

• Природный.
• Сжиженный.
• Попутный нефтяной.

Достоинства современных установок на газе

Их несколько:

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

Особенности эксплуатации

Промышленный котёл NO 70

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

Автономные газовые котельные в базовой комплектации содержат следующее оборудование:

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

Проектирование

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

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

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

Типы котельных по способу установки

Комбинированное отопление частного дома

По способу установки котельные делятся на несколько типов:

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

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

Заключение

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

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

Вас также может заинтересовать

Несмотря на повсеместную газификацию и удобство использования жидкого - например, дизельного, - топлива, твердотопливные котельные установки по-прежнему остаются актуальными. Особенно в ситуации, когда у заказчика имеется избыток всевозможных отходов производства - щепы, шелухи от семечек, торфа, сена, древесных опилок и т. д.

Как и для чего проводятся испытания котельных установок

Задачи у испытаний котельных установок могут быть совершенно различными. От них зависит в том числе и то, как именно испытания будут проводиться, будут ли они обособленными или частью каких-либо комплексных работ, будут ли их осуществлять специалисты или же само предприятие.

Введение

Общие сведения и понятие о котельных установках

1 Классификация котельных установок

Виды отопительных котлов для теплоснабжения зданий

1 Газовые котлы

2 Электрические котлы

3 Твердотопливные котлы

Типы котлов для теплоснабжения зданий

1 Газотрубные котлы

2 Водотрубные котлы

Заключение

Список литературы

Введение

Проживая в умеренных широтах, где основная часть года холодная, необходимо обеспечить теплоснабжение зданий: жилых домов, офисов и других помещений. Теплоснабжение обеспечивает комфортное проживание, если это квартира или дом, продуктивную работу, если это офис или склад.

Сначала разберёмся, что же понимают под термином «Теплоснабжение». Теплоснабжение - это снабжение систем отопления здания горячей водой либо паром. Привычным источником теплоснабжения являются ТЭЦ и котельные. Существует два вида теплоснабжения зданий: централизованное и местное. При централизованном - снабжаются отдельные районы (промышленные или жилые). Для эффективной работы централизованной сети теплоснабжения, её строят, разделяя на уровни, работа каждого элемента заключается в выполнении одной задачи. С каждым уровнем задача элемента уменьшается. Местное теплоснабжение - снабжение теплом одного или несколько домов. Централизованные сети теплоснабжения имеют ряд преимуществ: снижение расходов топлива и сокращение затрат, использование низкосортного топлива, улучшение санитарного состояния жилых районов. Система централизованного теплоснабжения включает в себя источник тепловой энергии (ТЭЦ), тепловой сети и теплопотребляющих установок. ТЭЦ комбинированно вырабатывает тепло и энергию. Источниками местного теплоснабжения являются печи, котлы, водонагреватели.

Моей целью является ознакомиться с общими сведениями и понятием о котельных установках, какие котлы применяют для теплоснабжения зданий.

1. Общие сведения и понятия о котельных установках

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котел - теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные предназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона. Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора. Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной. Котельные средней и большой мощности - 3,5 МВт и выше - отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Объемно-планировочные решения этих котельных должны удовлетворять требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий.

1.1 Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплом одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплом группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

2. Виды отопительных котлов

.1 Газовые котлы

Если к участку подведен магистральный газ, то, в подавляющем большинстве случаев, оптимальным является отопление дома с использованием газового котла, так как более дешевого топлива не найдешь. Существует множество производителей и моделей газовых котлов. Для того чтобы было проще разобраться в этом разнообразии, разделим все газовые котлы на две группы: напольные котлы и настенные. Настенные и напольные котлы имеют разную конструкцию и комплектацию.

Напольный котел - вещь традиционная, консервативная и не претерпевшая серьезных изменений за многие десятилетия. Теплообменник напольных котлов обычно изготавливают из чугуна или стали. Существуют разные мнения о том, какой материал лучше. С одной стороны чугун меньше подвержен коррозии, чугунный теплообменник изготавливают обычно более толстым, что может положительно сказаться на сроке его службы. В то же время у чугунного теплообменника есть и недостатки. Он более хрупкий, а, следовательно, есть риск образование микротрещин при транспортировке и погрузке-выгрузке. Кроме того, в процессе эксплуатации чугунных котлов при использовании жесткой воды, в следствии конструктивных особенностей чугунных теплообменников, и свойств самого чугуна, со временем происходит их разрушение в результате локальных перегревов. Если говорить о стальных котлах, то они легче, не очень боятся ударов при транспортировке. В тоже время, при неправильной эксплуатации, стальной теплообменник может корродировать. Но, создать нормальные условия эксплуатации стального котла не очень сложно. Важно, чтобы температура в котле не падала ниже температуры "точки росы". Хороший проектировщик всегда сможет создать систему, при которой срок службы котла будет максимален. В свою очередь, все напольные газовые котлы можно разделить на две основные группы: с атмосферными и с наддувными (иногда их называют сменными, вентиляторными, навесными) горелками. Первые - проще, дешевле и при этом работают тише. Котлы с наддувными горелками имеют больший КПД и стоят заметно дороже (с учетом стоимости горелки). Котлы для работы с наддувными горелками имеют возможность установки горелок работающих или на газе, или на жидком топливе. Мощность напольных газовых котлов с атмосферной горелкой, в большинстве случаев, колеблется от 10 до 80 кВт (но есть фирмы производящие и более мощные котлы этого типа), в то время как модели со сменными надувными

горелками могут достигать мощности в несколько тысяч кВт. В наших условиях очень важен еще один параметр газового котла - зависимость его автоматики от электроэнергии. Ведь в нашей стране нередки случаи возникновения проблем с электричеством - где-то оно подается с перебоями, а в отдельных местах отсутствует совсем. Большинство современных газовых котлов с атмосферными горелками работают независимо от наличия электропитания. Что касается импортных котлов, то понятно, что подобные проблемы в западных странах отсутствуют, и часто возникает вопрос, а существуют ли хорошие импортные газовые котлы, работающие автономно от электроэнергии? Да существуют. Такая автономность может быть достигнута двумя способами. Первый - максимально упростить систему управления котлом и за счет практически полного отсутствия автоматики добиться независимости от электричества (это относится и к отечественным котлам). В таком случае котел может поддерживать только заданную температуру теплоносителя, и не будет ориентироваться на температуру воздуха в вашем помещении. Второй способ, более прогрессивный - с использованием теплогенератора, который из тепла вырабатывает электричество необходимое для работы автоматики котла. Эти котлы можно использовать с выносными комнатными термостатами, которые будут управлять котлом, и поддерживать заданную вами температуру в помещении.

Газовые котлы могут быть одноступенчатыми (работают только на одном уровне мощности) и двухступенчатыми (2 уровня мощности), а также с модуляцией (плавным регулированием) мощности, так как полная мощность котла требуется примерно 15-20% отопительного сезона, а 80-85% времени она является излишней, то понятно, что экономичнее использовать котел с двумя уровнями мощности или модуляцией мощности. Основными плюсами двухступенчатого котла являются: увеличение срока эксплуатации котла, за счет снижение частоты включений/выключений горелки, работа на 1-ой ступени с пониженной мощностью и снижение количества включений/выключений горелки позволяет экономить газ, а, следовательно, и деньги.

Настенные котлы появились относительно недавно, но даже за этот относительно небольшой временной промежуток завоевали массу сторонников во всем мире. Одно из наиболее точных и емких определений этих устройств - "мини котельная". Этот термин появился не случайно, ведь в небольшом корпусе находится не только горелка, теплообменник и устройство управления, но и, в большинстве моделей, один или два циркуляционных насоса, расширительный бак, система, обеспечивающая безопасную работу котла, манометр, термометр, и многие другие элементы, без которых не обходится работа нормальной котельной. При том, что в настенных котлах воплотились в жизнь самые передовые технические разработки в области отопления стоимость "настенников" часто в 1,5-2 раза ниже, чем у их напольных собратьев. Другое существенное преимущество - простота монтажа. Нередко покупатели считают, что удобство монтажа это достоинство, которое должно волновать только монтажников. Это не совсем так, ведь сумма, которую придется заплатить реальному потребителю за установку настенного котла или за монтаж котельной, где отдельно устанавливаются котел, бойлер, насосы, расширительный бак и многое другое, отличается очень существенно. Компактность и возможность вписать настенный котел практически в любой интерьер - еще один плюс этого класса котлов.

При том, что в настенных котлах воплотились в жизнь самые передовые технические разработки в области отопления стоимость "настенников" часто в 1,5-2 раза ниже, чем у их напольных собратьев. Другое существенное преимущество - простота монтажа. Нередко покупатели считают, что удобство монтажа это достоинство, которое должно волновать только монтажников. Это не совсем так, ведь сумма, которую придется заплатить реальному потребителю за установку настенного котла или за монтаж котельной, где отдельно устанавливаются котел, бойлер, насосы, расширительный бак и многое другое, отличается очень существенно. Компактность и возможность вписать настенный котел практически в любой интерьер - еще один плюс этого класса котлов.

По способу удаления отходящих газов все газовые котлы можно разделить на модели с естественной тягой (удаление отходящих газов происходит за счет тяги, создаваемой в дымоходе) и с принудительной тягой (с помощью встроенного в котел вентилятора). Большинство фирм, производящих настенные газовые котлы, выпускают модели, как с естественной тягой, так и с принудительной. Котлы с естественной тягой многим хорошо знакомы и дымоход над крышей никого не удивляет. Котлы же с принудительной тягой появились совсем недавно и имеют массу преимуществ при монтаже и эксплуатации. Как уже упоминалось выше, удаление отходящих газов из этих котлов происходит с помощью встроенного в них вентилятора. Такие модели идеальны для помещений без традиционного дымохода, так как продукты сгорания в этом случае выводятся через специальный коаксиальный дымоход, для которого достаточно сделать только отверстие в стене. Коаксиальный дымоход еще часто называют "труба в трубе". По внутренней трубе такого дымохода продукты сгорания выводятся на улицу с помощью вентилятора, а по внешней поступает воздух. Кроме того, эти котлы не сжигают кислород из помещения, не требуют дополнительного притока холодного воздуха в здание с улицы для поддержания процесса горения, позволяют снизить капиталовложения при установке, т.к. не нужно изготавливать дорогостоящий традиционный дымоход, вместо которого с успехом используется короткий и недорогой коаксиальный. Котлы с принудительной тягой используются и в случае, когда есть традиционный дымоход, но забор воздуха для горения из помещения нежелателен.

По типу розжига, настенные газовые котлы могут быть с электрическим или с пьезорозжигом. Котлы с электророзжигом экономичнее, так как отсутствует запальник с постоянно горящим пламенем. Благодаря отсутствию постоянно горящего фитилька, использование котлов с электророзжигом позволяет существенно снизить расход газа, что наиболее актуально при использовании сжиженного газа. Экономия сжиженного газа при этом может достигать 100 кг в год. Есть и еще один плюс котлов с электророзжигом - при временном прекращении электропитания котел автоматически включится при возобновлении подачи электроэнергии, а модель с пьезорозжигом придется включать вручную.

По виду горелки, настенные котлы могут быть разделены на два типа: с обычной и с модуляционной горелкой. Модуляционная горелка обеспечивает наиболее экономичный режим работы, так как котел автоматически регулирует свою мощность в зависимости от потребности в тепле. Кроме того, модуляционная горелка обеспечивает и максимальный комфорт в режиме ГВС, позволяя поддерживать температуру горячей воды на постоянном, заданном уровне.

Большинство настенных котлов оснащено устройствами, обеспечивающими их безопасную эксплуатацию. Так датчик наличия пламени при пропадании пламени отключает подачу газа, блокировочный термостат при аварийном повышении температуры котловой воды отключает котел, специальное устройство отключает котел при пропадании электропитания, другое устройство блокирует котел при отключении газа. Присутствует и устройство отключения котла при снижении объема теплоносителя ниже нормы и датчик контроля тяги.

2.2 Электрические котлы

Есть несколько основных причин ограничивающих распространение электрокотлов: далеко не на всех участках есть возможность выделить требуемую для отопления дома электрическую мощность (например, для дома площадью в 200 кв. м требуется примерно 20 кВт), очень высокая стоимость электроэнергии, перебои с электроснабжением. Достоинств у электрических котлов, действительно, много. Среди них: относительно невысокая цена, простота монтажа, легкие и компактные, их можно вешать на стену, как следствие - экономия места, безопасность (нет открытого пламени), простота в эксплуатации, электрический котел не требует отдельного помещения (котельной), электрокотел не требует монтажа дымохода, электрический котел не нуждается в особом уходе, бесшумны, электрокотел экологичен, нет вредных выбросов и посторонних запахов. Кроме того, в случаях, когда возможны перебои с подачей электроэнергии, электрокотел нередко используется в паре с резервным твердотопливным. Этот же вариант применяется и для экономии электроэнергии (сначала дом протапливается с помощью дешевого твердого топлива, а потом в автоматическом режиме температура поддерживается с помощью электрокотла).

Стоит отметить, что при установке в больших городах с жесткими экологическими нормами и проблемами согласования, электрокотлы также часто выигрывают у всех остальных типов котлов (включая газовые). Коротко об устройстве и комплектации электрических котлов. Электрический котел - достаточно простое устройство. Основными его элементами являются теплообменник, состоящий из бака с укрепленными в нем электронагревателями (ТЭНами), и блока управления и регулирования. Электрические котлы некоторых фирм поставляются уже укомплектованными циркуляционным насосом, программатором, расширительным баком, предохранительным клапаном и фильтром. Важно отметить, что электрокотлы небольшой мощности бывают в двух разных исполнениях - однофазные (220 В) и трехфазные (380 В).

Котлы мощностью более 12 кВт обычно производятся только трехфазными. Подавляющее большинство электрических котлов мощностью более 6 кВт выпускается многоступенчатыми, что позволяет рационально использовать электроэнергию и не включать котел на полную мощность в переходные периоды - весной и осенью. При применении электрокотлов наиболее актуально рациональное использование энергоносителя.

2.3 Твердотопливные котлы

Топливом для твердотопливных котлов могут быть дрова (дерево), бурый или каменный уголь, кокс торфяные брикеты. Существуют как "всеядные" модели, которые могут работать на всех вышеуказанных видах топлива, так и работающие на некоторых из них, но имеющие при этом больший КПД. Одним из основных достоинств большинства твердотопливных котлов является то, что с их помощью можно создать полностью автономную систему отопления. Поэтому чаще такие котлы используются в районах, где есть проблемы с подачей магистрального газа и электричества. Существуют еще два довода, говорящие в пользу твердотопливных котлов - доступность и невысокая стоимость топлива. Недостаток большей части представителей котлов этого класса тоже очевиден - они не могут работать в полностью автоматическом режиме и требуют регулярной загрузки топлива.

Стоит заметить, что существуют твердотопливные котлы, сочетающие в себе основное достоинство моделей, существующих уже много лет - независимость от электроэнергии и способные при этом автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя (воды или антифриза). Автоматическое поддержание температуры осуществляется следующим образом. На котле установлен датчик, отслеживающий температуру теплоносителя. Этот датчик механически соединен с заслонкой. В случае, если температура теплоносителя становится выше заданной вами, то заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется. Когда температура понижается, то заслонка приоткрывается. Таким образом, данное устройство не требует подключения к электрической сети. Как уже говорилось выше, большинство традиционных твердотопливных котлов способно работать на буром и каменном угле, дровах, коксе, брикетах.

Защита от перегрева обеспечивается наличием контура охлаждающей воды. Эта система может контролироваться вручную, т.е. при увеличении температуры теплоносителя необходимо открыть вентиль на патрубке отвода охлаждающей жидкости (вентиль на подводящем патрубке постоянно открыт). Кроме того, эта система может также управляться автоматически. Для этого на отводящем патрубке устанавливается клапан понижения температуры, который будет автоматически открываться при достижении теплоносителем максимальной температуры. Кроме того, какое топливо применить для отопления своего дома, очень важно правильно выбрать требуемую мощность котла. Обычно мощность выражается в кВт. Ориентировочно 1 кВт мощности требуется для отопления 10 кв. м хорошо утепленного помещения с высотой потолков до 3 м. Надо иметь в виду, что эта формула очень приблизительна.

Окончательный расчет мощности стоит доверять только профессионалам, которые кроме площади (объема) учтут еще множество факторов, среди которых, материал и толщина стен, тип, размер, количество и расположение окон и т.д.

Котлы с пиролизным сжиганием древесины имеют больший КПД (до 85 %) и позволяют автоматические регулировать мощность.

К недостаткам пиролизных котлов, в первую очередь, можно отнести более высокую, по сравнению с традиционными твердотопливными котлами, цену. Кстати, существуют котлы, работающие не только на дереве, но и котлы на соломе. При выборе и установке твердотопливного котла очень важно соблюсти все требования к дымоходу (его высоте и внутреннему сечению).

3. Типы котлов для теплоснабжения зданий

газовый котел теплоснабжение

Существуют два основных типа паровых котлов: газотрубные и водотрубные. Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В водотрубных котлах по трубам протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. Газотрубные котлы опираются на боковые стенки топки, тогда как водотрубные обычно крепятся к каркасу котла или здания.

3.1 Газотрубные котлы

В современной теплоэнергетике применение газотрубных котлов ограничивается тепловой мощностью около 360 кВт и рабочим давлением около 1 МПа.

Дело в том, что при проектировании сосуда высокого давления, каким является котел, толщина стенки определяется заданными значениями диаметра, рабочего давления и температуры.

При превышении же указанных предельных параметров требуемая толщина стенки оказывается неприемлемо большой. Кроме того, необходимо учитывать требования безопасности, так как взрыв крупного парового котла, сопровождающийся мгновенным выбросом больших объемов пара, может привести к катастрофе.

При современном уровне техники и существующих требованиях к безопасности газотрубные котлы можно считать устаревшими, хотя пока еще находятся в эксплуатации многие тысячи таких котлов тепловой мощностью до 700 кВт, обслуживающих промышленные предприятия и жилые здания.

3.2 Водотрубные котлы

Водотрубный котел был разработан в связи с непрерывно растущими требованиями повышения паропроизводительности и давления пара. Дело в том, что, когда пар и вода повышенного давления находятся в трубе не очень большого диаметра, требования к толщине стенки оказываются умеренными и легко выполнимыми. Водотрубные паровые котлы по конструкции значительно сложнее газотрубных. Однако они быстро разогреваются, практически безопасны в отношении взрыва, легко регулируются в соответствии с изменениями нагрузки, просты в транспортировке, легко перестраиваемы в проектных решениях и допускают значительную перегрузку. Недостатком водотрубного котла является то, что в его конструкции много агрегатов и узлов, соединения которых не должны допускать протечек при высоких давлениях и температурах. Кроме того, к агрегатам такого котла, работающим под давлением, затруднен доступ при ремонте.

Водотрубный котел состоит из пучков труб, присоединенных своими концами к барабану (или барабанам) умеренного диаметра, причем вся система монтируется над топочной камерой и заключается в наружный кожух. Направляющие перегородки заставляют топочные газы несколько раз проходить через трубные пучки, благодаря чему обеспечивается более полная теплоотдача. Барабаны (разной конструкции) служат резервуарами воды и пара; их диаметр выбирается минимальным во избежание трудностей, характерных для газотрубных котлов. Водотрубные котлы бывают следующих типов: горизонтальные с продольным или поперечным барабаном, вертикальные с одним или несколькими паровыми барабанами, радиационные, вертикальные с вертикальным или поперечным барабаном и комбинации перечисленных вариантов, в некоторых случаях с принудительной циркуляцией.

Заключение

Итак, в заключение можно сказать, что котлы являются важным элементом в теплоснабжении здания. При выборе колов необходимо учитывать технические, технико-экономические, механические и прочие показатели для лучшего вида теплоснабжения здания. Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые и водогрейные.

В моей работе рассмотрены газовые, электрические, твердотопливные виды котлов, а также типы колов, такие как газотрубные и водотрубные котлы.

Из вышесказанного стоит выделить плюсы и минусы различных видов котлов.

Плюсы газовых котлов таковы: экономичность, по сравнению с другими видами топлива, простота эксплуатации (эксплуатация котла полностью автоматизирована), высокая мощность (можно обогреть большую площадь), возможность установки оборудования на кухне (если мощность котла до 30кВт), компактные размеры, экологичность (в атмосферу выделятся мало вредных веществ).

Минусы газовых котлов: перед установкой необходимо получить разрешение Газгортехнадзора, опасность утечки газа, определённые требования к помещению, где установлен котел, наличие автоматики, перекрывающей доступ газа при утечке или недостатке вентиляции.

Преимущества электрических котлов: невысокая цена, простота монтажа, компактность и небольшой вес - электрокотлы можно вешать на стену и экономить полезное пространство, безопасность (нет открытого пламени), простота в эксплуатации, электрокотлы не требуют отдельного помещения (котельной), не требуют монтажа дымохода, не требуют особого ухода, бесшумны, экологичны - нет вредных выбросов и посторонних запахов.

Основными причинами, ограничивающими распространение электрических котлов, являются далеко не на всех участках, есть возможность выделить несколько десятков киловатт электроэнергии, достаточно высокая стоимость электроэнергии, перебои с электроснабжением.

Сначала выделим недостатки твердотопливных котлов: в первую очередь, твердотопливные котлы отопления используют твердое топливо, которое имеет сравнительно низкую теплоотдачу. Действительно, чтобы качественно протопить крупный дом, придется потратить очень немало топлива и времени. Кроме того, топливо будет сгорать довольно быстро - за два-четыре часа. После этого, если дом протоплен недостаточно, придется снова разжигать огонь. Причем для этого понадобится сначала очистить топку от образовавшихся углей и золы. Только после этого можно будет закладывать топливо и снова разжигать огонь. Все это делается вручную.

С другой же стороны, котлы, работающие на твердом топливе, имеют и некоторые плюсы. Например, не привередливость к топливу. Действительно, они могут эффективно работать на всех видах твердого топлива - дерево, торф, уголь и вообще, все, что может гореть. Разумеется, добыть такое топливо в большинстве регионов нашей страны можно быстро и не слишком дорого, что является серьезным аргументом в пользу твердотопливных котлов. Кроме того, эти котлы совершенно безопасны, так что их можно установить либо в подвале дома, либо просто неподалеку от него. При этом вы можете быть уверены, что из-за утечки топлива не произойдет страшного взрыва. Конечно, не придется оборудовать специальное место для хранения топлива - закапывать в землю емкости для хранения газа или дизтоплива.

В настоящее время существует два основных типа паровых котлов, а именно: газотрубные и водотрубные. К газотрубным котлам относятся те котлы, в которых высокотемпературные газы протекают внутри жаровых и дымогарных труб, тем самым, отдавая тепло воде, которая окружает трубы. Водотрубные котлы отличаются тем, что по трубам протекает нагреваемая вода, а трубы снаружи омываются газами.

Список литературы

1.Бойко Е.А., Шпиков А.А., Котельные установки и парогенераторы (конструкционные характеристики энергетических котельных агрегатов) - Красноярск, 2003.

.Брюханов О.Н. Газифицированные котельные агрегаты. Учебник. ИНФРА-М. - 2007.

.ГОСТ 23172-78. Koтлыстaциoнapные. Tеpмины и oпpеделения. - Определение котлов «для получения пара или для нагрева воды под давлением».

.Двойнишников В. А. и др. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности "Котлостроение" / В.А. Двойнишников, Л.В. Деев, М.А. Изюмов. - М.: Машиностроение, 1988.

.Левин И.М., Боткачик И.А., Дымососы и вентиляторы мощных электростанций, М. - Л., 1962.

.Максимов В.М., Котельные агрегаты большой паропроизводительности, М., 1961.

.Тихомиров К.В. Сергеенко Э. С. "Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция." Учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991ж

.Энциклопедия «КругосветУниверсальная» научно-популярная онлайн-энциклопедия.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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