Принцип работы котельной на газе - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Принцип работы котельной на газе

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.

Устройство и принцип действия промышленных газовых котлов

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.

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.

Типы промышленных котлов на газу

Промышленные газовые котлы подразделяются на несколько типов.

Водогрейные

Такие котлы отличаются симметричным расположением теплообменников и работают по многоходовому принципу движения продуктов сгорания. Применяются для нагрева теплоносителя и отопления помещения. Максимальное давление воды в циркуляционном контуре — 16 бар. Мощность серийных котлов варьируется от 0,7 до 35 МВт. Этого достаточно для обогрева крупных цехов и промышленных зданий. Для ГВС к котлу подключают бойлер с подогревом от дымохода.

Фото 2. Промышленный газовый котёл водогрейного типа. Подобные устройства применяют для обогрева помещений.

Паровые

Паровой котел рассчитан на работу с высокой температурой теплоносителя. Получение пара происходит в два этапа. Первый — нагрев воды до 100 градусов и образование первичного пара, который пропускают через сепаратор для осушения. Второй этап заключается в повторном подогреве уже сухого пара до требуемой температуры. После этого пар готов к использованию.

Парогенераторы выполняют сразу две задачи: нагревают теплоноситель для отопления зданий и производят пар. Чтобы увеличить эффективность такой установки, применяют дополнительные дымообороты, которые подогревают циркулирующую в трубах воду.

Справка. Мощная котельная установка производит до 1 т сухого пара в час.

Теплогенераторы средней и большой мощности

Средняя мощность газовых котлов доходит до 2 МВт. Этого достаточно для отопления небольшого производства или поселка.

Отоплением и водоснабжением отдельных городских микрорайонов и крупных промышленных предприятий заняты водогрейные котлы большой мощности (от 2 до 30 МВт). Такие установки имеют несколько отопительных контуров и рассчитаны на максимально эффективное использование тепловой энергии, получаемой от сгорания газа.

Когенерационные

Установки данного типа способны последовательно высвобождать тепловую энергию для отопления и водоснабжения, а затем и электрическую для обеспечения производства или микрорайона электроэнергией.

Фото 3. Два когенерационных газовых котла. Оборудование применяется для отопления и горячего водоснабжения.

Преимущество когенерации (производства разной энергии из одного топлива) состоит в высоком КПД, который достигает 90%.

Для получения электроэнергии используется газовый поршневой двигатель, излишки тепла от которого применяются для подогрева теплоносителя. Основной нагрев воды происходит в водогрейных котлах. Такая технология применяется в мини-ТЭЦ для работы в удаленных районах.

Безопасность эксплуатации котельного оборудования на сжиженном или природном газе

Угрозу представляет взрывоопасность газа, поэтому помещение котельной имеет соответствующий класс опасности. Ввод прибора в эксплуатацию и контроль за ней осуществляют органы Госнадзора. Для промышленных котлов разработаны обязательные требования по эксплуатации:

  • Обслуживание 2 раза в год.
  • Обязательна водоподготовка, фильтрация и умягчение.
  • Оборудование помещения котельной датчиками газа, пожарной сигнализацией и первичными средствами пожаротушения.
  • Все допущенные к управлению котлом лица проходят специальную подготовку.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс чистки промышленных котлов на газу водогрейного типа.

Заключение

Выбирают котельное оборудование такого класса в соответствии с конкретными задачами и условиями эксплуатации. Правильный выбор типа котла и мощности поможет сэкономить на его обслуживании.

Требования к газовой котельной на предприятии

Котельная – это комплексная инженерная система, состоящая из большого количества механизмов и узлов предназначенных для выработки тепловой энергии на производственные нужды и теплоснабжения жилых и общественных зданий.

Котельная на предприятии, как источник тепла, тесно связана с инженерными сетями расположенными, как на ее территории, так и вне.

Виды промышленных котельных установок

Промышленные газовые котлоагрегаты классифицируются по мощности на агрегаты малой, средней и большой мощности. К первой группе относятся водогрейные, паровые и конденсационные генераторы, мощностью до 20 МВт и КПД до 96 %. Обычно их применяют для теплоснабжения небольших предприятий.

Для комплексного теплоснабжения с выдачей нагрузки по отоплению, горячему водоснабжению и вентиляции предприятия устанавливают котельные с суммарной мощностью до 100 МВт.

Такое оборудование устанавливается на больших квартальных котельных, способных обеспечить теплом не только промышленных, но и жилищно-бытовых потребителей. Для снабжения горячей водой и паром крупных заводов и районных городских предприятий тепловых сетей используют газовые котлы с мощностью от 600 МВт.

По назначению газовые котельные на предприятии подразделяются:

  1. Отопительные – для централизованного снабжения на нужды отопления, вентиляции и ГВС бытовых и промышленных потребителей;
  2. Производственные – для технологического обеспечения теплом в виде пара и горячей воды промпредприятий.
  3. Отопительно-производственные – для комплексного снабжения теплом систем теплоснабжения и технологических процессов.
  4. По схеме котельные делятся на закрытого типа, когда вся сетевая вода по магистральным тепловым сетям возвращается обратно к источнику и открытую систему, когда часть горячего теплоносителя потребляется на технологические или бытовые нужды.
  5. В промышленности технологическими потребителями тепловой энергии в виде пара являются бумажные, химические и металлургические производства, нефтехимические комплексы, ректификационные и химические реакторы, сорбционно-десорбционной агрегаты процесса газа очистки, гальванические линии и устройства для ламинирования поверхностей.

Перспективным направлением стала установка комбинированных котельных пароводородных котельных, автономных блок-модулей, крышных систем теплоснабжения.

Хорошими мобильными системами считаются блок-модульные, собираемые на заводе и транспортируемые к месту установки в собранном виде.

На месте запуск таких систем проходит по ускоренной программе «под ключ», учитывая, что монтаж и наладочные работы выполнены на производстве.

Принцип работы

Газовые промышленные котельные независимо от своей мощности, практически, имеют одинаковую схему управления и принцип действия. Конструкционные различия наблюдаются только у водоводяных и пароводяных котлов. Котельные установки промышленных предприятий состоят из основного и вспомогательного оборудования.

К основному относят сам котел и устройства, заключенные в его корпусе – трубные пакеты, сепараторы, коллекторы, барабаны. К вспомогательному оборудованию относятся газогорелочное устройство, насосы, вентиляторы, дымососы, арматура, гарнитура, система автоматики управления и безопасности.


В водогрейных котлах вода нагревается до максимальной температуры 150 С, в результате сжигания топлива и передаче тепла от дымовых газов к магистральному теплоносителю. Панели выполняют газоплотными, чтобы повысить теплопередачу, для этого – стальные трубы сваривают между собой.

После топки дымовые газы вод воздействием разряжения, создаваемого дымососом, поступаю в конвекторный блок, где трубы смонтированы в шахматном порядке, что увеличивает поверхность нагрева и скорость передачи воды сетевому теплоносителю.

В водогрейном котле вода движется принудительно, скорость движения определяют сетевые насосы, обеспечивающие необходимую производительность и напор. Вход и выход воды выполняется через котловой коллектор.

Принцип работы парового котла отличается от водогрейного. Движение воды во внутреннем его контуре, происходит благодаря естественной циркуляции холодных и нагретых пароводяных сред.

В результате процесса теплопередачи на выходе котла получается насыщенный или перегретый пар. Для сбора его в современных котлах устанавливаются барабаны и сепарационные устройства в верхнем барабане, чтобы удалять из пара мельчайшие частички котловой воды.

Сетевая вода через паровой котел не циркулирует, он запитывается химочищенной питательной водой, с помощью специальных питательных насосов. Контур сетевой воды не пересекается с питательным, а нагрев ее происходит в пароводяных сетевых теплообменных аппаратах, в которых пар от котла через трубную систему нагревает подающий теплоноситель до максимальной температуры 150 С.

Котельное оборудование

Котлы являются основным элементом организации и реализации паросилового цикла системы теплоснабжения. Корпус маломощных котлов низкого давления изготавливают из чугуна, а среднего и высокого давления из котловой стали.

Для того чтобы правильно подобрать тип и количество котлов, выполняют технико-экономические расчеты, с учетом следующих факторов:

  1. Максимальная и минимальная тепловая нагрузка потребителей в зимнее и летнее время.
  2. Расстояние и диаметры тепловых сетей с разбивкой к каждому потребителю.
  3. Качество воды и топлива.
  4. Уровень автоматизации газовой котельной.
  5. Размеры котельной.
Читайте также:  Легкая стяжка ивсил термолайт

Следующим по важности элементом котлоагрегата является горелочное устройство, где происходит процесс смешивания газа и воздуха и розжиг газовоздушной смеси с образованием факела. Сам процесс горения происходит в топочной камере.

Выбор котла по теплопроизводительности горелки должен соответствовать ее мощности с учетом аварийного резерва. Неплохое газовое оборудование Лемакс можно приобрести в Ишиме.

Работа горелки обеспечивается газовым оборудованием котельной: ГРУ или ГРП, регуляторами, фильтрами, приборами контроля и системой безопасности. Все элементы газового хозяйства относятся к объектам повышенной опасности, их работа регламентируется СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Системы дымоотвода

Система дымовентиляции котельной служит для создания разряжения в газовом тракте котлоагрегата и выводе дымовых газов из котла в атмосферу . Она состоит и дымососа, вентилятора, дымоходов и дымовой трубы.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика безопасности (КИПиА) предназначены для контроля за работой установки по режимным картам, регулировки нагрузки котла и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.

Во всех современных котлоагрегатам установка КИПиА является обязательным требованием, в соответствии с нормами и правил по эксплуатации котельных установок.

Защита котельного оборудования срабатывает с включением звуковой и световой сигнализации для оповещения оперативного персонала.

Параметры защиты КИПиА:

  • отрыв факела в котле;
  • высокое давление пара, газа, воды;
  • низкое разряжение в топке котла;
  • отключение электроэнергии;
  • низкий уровень воды в котле;
  • низкое давление воздуха, воды и газа.

При срабатывании сигнализации, через короткое время, если оперативный персонал не исправил сбой, котел останавливается системой КИПиА, через принудительное отключение подачи газа в топку.

Требования к промышленным газовым котельным

Газовые котельные – пожароопасные объекты, к ним предъявляются особые требования на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации. Основные требования закреплены в СНиП II-35- «Котельные установки».

Требования к насосам обозначены в СП 89.13330.2012. Вода и пар должны соответствовать – ГОСТу 20995-75, 2761-84, а система химводоподготовки – СНиП 2.04.02-84 “Водоснабжение”. Более подробно с требованиями и правилами можно ознакомиться в книге «Котельные установки промышленных предприятий» (Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н).

Котлы промышленных котельных устанавливают в отдельностоящем здании, которое по огнестойкости определяется производственными требованиями. Для монтажа крупногабаритных элементов и узлов котла должны быть предусмотрены монтажные проемы.

Проектирование и строительство промышленных котельных выполняется с учётом существующих планов застройки и инженерных коммуникаций в районе предполагаемого строительства.

Проектом должны быть предусмотрены котельный зал, насосный зал, топливное хозяйство, помещения для химводоочистки и КИПиА.

Инженерные системы. Часть 1: Котельные.

По просьбам комментаторов другого поста ( #comment_57904834 ) решил создать серию постов про инженерные системы.

Я намерен сделать 5 частей по системам, с которыми я в разной степени знаком и с которыми сталкивается или не сталкивается большинство участников нашего сообщества: котельные, тепловые сети, отопление, вентиляция, кондиционирование. Посты очень длинные, но при этом информация в них будет самая общая. Рассказывать я собираюсь об общих принципах работы, без глубокого ковыряния и заумных формул, иначе всё повествование превратится в тоскливое болото (да и формулы я помню далеко не все).

Тема первой части не совсем в моей специализации, но в общих чертах, что к чему и как оно работает, всё равно напишу, потому что комфорт в типичной квартире, все эти “прислонить ножки к батарее”, “положить триконы, чтобы утром одеть тёплые”, да и вообще “не замёрзнуть зимой” начинаются с главного – с котельной. Специалистов прошу сильно меня не ругать и вопросов на засыпку в этой части не задавать, но вот поправлять и исправлять ошибки очень даже прошу.

Итак, вот оно – сердце, пламенный мотор и источник жизни любого района в любом городе средней полосы и выше – котельная:

На данных фотографиях представлена Самарская ТЭЦ (теплоэлектроцентраль). Тепло-электро-централью она называется потому, что вырабатывает не только тепловую, но и электрическую энергию. Каким образом это происходит напишу чуть ниже.

По данным интернета данная ТЭЦ планово вырабатывает 2132 Гкал/ч (гигакалорий в час), а обслуживает третью часть жилого сектора областного центра и более пяти крупных промышленных предприятий (данные с http://so-ups.ru/index.php? >

Главный агрегат в любой котельной – это, конечно, котёл:

На данной картинке представлен паровой котёл ДКВР-6,5 без кожуха. Кстати, высота этой штуки 5 метров с хвостиком или почти 2 этажа. В этой серии высота котлов достигает 9,6 метров, а вот например котёл ГМ-50-14 в длину имеет 18 метров, в ширину 11, а в высоту 14,6 метра (это, на секундочку, примерно 5 этажей).

Принцип действия такой дурынды заключается в том, чтобы преобразовать химическую энергию топлива (угля, мазута, газа, дерева – да чего угодно, лишь бы горело) в тепловую энергию теплоносителя (воды, пара, хладагента – да опять же чего угодно, лишь бы по трубам бегало). Проще говоря, мы сжигаем топливо, горячие продукты сгорания нагревают теплоноситель, а он в свою очередь подаётся дальше – либо на нагрев чего-то ещё, либо напрямую в тепловую сеть. Кстати, первичный теплоноситель бегает как раз по тем трубкам, которые в изобилии изображены на картинке выше. По подъёмным трубкам теплоноситель поднимается из нижнего барабана в верхний, по опускным – обратно.

Насколько я знаю, в настоящее время прямая подача первичного нагретого теплоносителя используется только в бытовых котлах, которые устанавливаются в отдельно взятом доме. В промышленных установках первичный теплоноситель всегда идёт на теплообменик, в котором он нагревает теплоноситель вторичный (как раз ту воду, которая потом уходит в теплосети по всему городу):

На картинках выше представлен водо-водяной теплообменник, именно с помощью него происходит теплообмен между первичным и вторичным теплоносителями. Холодная вода бежит по трубкам, а горячая – в пространстве между ними (или наоборот, не помню хоть убей). Через стенки трубок они обмениваются тепловой энергией, одна водичка остывает, вторая нагревается, всё очень просто. Примерно так же выглядит пароводяной теплообменник:

Только у него в трубках всегда течёт холодная (нагреваемая) вода, а в пространстве между ними – пар. Связано это с тем, что пар при охлаждении конденсируется, т.е. превращается в воду, и откачивается снизу через патрубок. Тоже всё просто.

Как видим, существует два основных процесса в котлах: нагрев воды и приготовление пара (прямо так и называется). Если с первым всё понятно, мы сталкиваемся с ним постоянно, то вот паровые котлы – вещь более универсальная. Именно из-за них мы называем котельные тепло-электро-централями.

Добавлю изображение котла ДЕ, чтобы легче ориентироваться:

Так вот, мы нагрели воду в нижнем барабане и за счёт огромного теплопритока вода начинает превращаться в пар, который накапливается в верхнем барабане. Да не просто накапливается, а под большим давлением (представьте, что вы варите пельмешки под крышкой с дырочкой – из этой дырочки происходит чух-пух сантиметров на 20). Под этим давлением пар поступает на пароводяной теплообменник, а дальше инженеры придумали гениальную вещь.

Они увидели, что после теплообменника остаётся большое количество пара, которое придется охладить, чтобы подать обратно в котёл. Для этого придётся строить какие-то установки, в которых мало того будет теряться энергия этого оставшегося пара, так ещё будет затрачиваться работа на его охлаждение. И чтобы не выполнять всех этих контрпродуктивных действий, они придумали пар подавать на турбину, вот такую:

Принцип действия простой донельзя: пар под давлением подаётся в кожух турбины, за счёт его кинетической энергии турбина крутится. А на её валу установлен электродвигатель обратного действия (прошу прощения у электриков, я в этом вопросе ноль, называю как представляю). То есть ротор двигателя вращается, искусственно создавая переменное магнитное поле, а это поле в свою очередь создаёт переменный ток. Одним источником закрываем две потребности – в тепловой и электрической энергии.

Кстати, те самые пресловутые дымовые газы или продукты сгорания после котла через дымовой тракт отправляются в дымовые трубы, по которым всегда можно определить котельную издалека:

Эти трубы не зря такие высокие, в них за счёт разности плотностей горячих газов и холодного воздуха возникает естественное гравитационное давление, которое помогает газам вылететь повыше. А если его возникает недостаточно, то подключают дымовые вентиляторы. Вопрос давления мы подробнее рассмотрим в части о вентиляции.

В принципе, мы рассмотрели основной процесс, происходящий в котельной: сжигание топлива – нагрев первичного теплоносителя – нагрев вторичного теплоносителя – подача его в сеть. После этого весь цикл повторяется, но чтобы описать его полностью, нужно рассказать про остальные части комплекса теплоснабжения.

Теперь детали, цифры, всякие интересные штуки, самые явные отличия от бытовых систем:

1). Основной тип котельных в большинстве крупных городов – газовые с паровыми котлами. В них подача топлива производится через горелки (ГМ, ГМГ и другие):

Но в отдалённых районах, или там, где нет централизованного газоснабжения, используются другие виды топлива, в основном это уголь, мазут, дерево, т.н. гранулы, торф и всякое такое. Сжигание мазута может производиться через газовые горелки, они чаще всего универсальные. А вот для сжигания твёрдого топлива используются колосниковые решётки:

Куски топлива сначала дробят, чтобы скорость горения и передачи энергии были максимальны, затем полученную крошку насыпают на решётку и дальше она как в фильме ужасов медленно движется в раскалённое жерло камеры сгорания. Процесс этот должен происходить непрерывно, т.к. при угасании пламени придётся снова разжигать первую порцию топлива, а это перебой в подаче тепла, печалька у потребителя, увольнение по статье у оператора котельной установки.

2). Вторая необычная в быту деталь была видна в первой, это дутьевые вентиляторы на горелках, вот они на переднем плане у каждого котла:

Из школьного курса химии все помнят, что пресловутое горение – это на самом деле экзотермическая реакция окисления горючего вещества. Иными словами, это реакция топлива и окислителя с выделением теплоты. Окислителем в случае горения топлива в котле является кислород, содержащийся в воздухе (так же как и в случае с газовой горелкой на плите, разве что у котла бомбит повеселее). В качестве топлива примем природный газ, основную массу которого (70-98%) составляет метан. Реакция окисления метана в кислороде выглядит так:

То есть на каждую молекулу метана нужны две молекулы кислорода. Кроме того мы помним, что кислорода в атмосферном воздухе всего лишь 23% по массе. Итого на каждый килограмм метана в газовом топливе нам требуется 8,7 кг атмосферного воздуха (всё это прикидочно, просто чтобы представить порядок цифр).

Так вот, расход газа для котла ДЕ 10-14 (соразмерный с котлами на предыдущих картинках) составляет 710 кубометров в час. Соответственно, воздуха для сжигания этого газа требуется 710 * 8,7 = 6 177 кубометров в час. Шесть тысяч! Это почти два кубометра в секунду. Вот для примера один кубометр кирпича:

Читайте также:  Почему термопот постоянно кипятит воду

И вот для подачи на горелку двух таких объёмов ежесекундно и нужны дутьевые вентиляторы.

3). Все помнят, что вода кипит при температуре 100 °С. Но на самом деле, температура кипения любого вещества зависит от давления, и чем оно выше, тем выше данная температура (и наоборот). Этим объясняется тот факт, что яичко на высокой горе не сварится в кипятке и останется сопливым, просто давление там ниже и температура кипения тоже. В котлах же ситуация обратно противоположная.

В водогрейных котлах конечная температура воды может достигать 150 °С и выше. Кипение при этом не допускается, потому что пар имеет гораздо больший удельный объём, чем у воды (проще говоря, это трах, бабах, фонтан перегретой воды и остановка котельной).

Поэтому давление в котле должно быть строго определённым, например для 150 °С оно составляет не менее 5 атмосфер (для сравнения, это давление человек ощутит на глубине 40 м под водой (1 атмосфера воздушная + по одной атмосфере на каждые 10 м воды).

В паровых котлах ситуация ещё веселее. Температура воды ограничена температурой кипения при определённом давлении, дальше она превращается в пар. А вот у пара эти параметры по сути не ограничены (на самом деле ограничены критической точкой, но там всё сложно и такие температуры на практике не используются). Например, в здоровенном котле ДЕ-25-24-380 пар нагревается до температуры 380 °С и давления в 23 атмосферы! Это давление на глубине в 220 м.

4). Все обращали внимание на признаки любого индустриального района – огромные ужасные трубы, дышащие ядовитыми газами и отравляющими несчастных горожан, сокращая их без того короткую и печальную жизнь:

На самом деле, это совершенно безобидные устройства – градирни. Их задача, всего-навсего, охлаждать поступающую из тепловой сети воду. Когда осенью запускают котельную, температура на улице достаточно высокая и за счёт низкой теплоотдачи вода в котельную возвращается очень тёплой.

Так как регулировать теплоотдачу в котле мы особо не можем, а подавать тёплую воду на нагрев опасно (повышается конечная температура воды, за ней давление, а потом трах-бабах из предыдущего пункта), воду для дополнительного охлаждения подают в эти градирни, где она стекает по стенкам с большой высоты по большой площади и остывает. Так что “отравленные газы” это всего лишь водяной пар.

Кстати, обратите внимание, работают все три градирни и на деревьях висят листочки, это значит что на улице ну прям очень тепло, а котельную уже запустили. По мере похолодания и увеличения теплопотерь их будут отключать.

На этом по котельным всё. Часть абзацев приклеена вплотную к предыдущим, потому что редактор ругается на 51 блок. Остальные части буду делать по мере наплыва вдохновения.

Дополнения, замечания и вопросы предлагаю писать в комментариях.

Устройство и принцип работы газовых котлов

Газовый котел – это сложная саморегулирующаяся система, которая преобразует энергию сгоревших газов в полезное тепло. Именно от его работы зависит комфортный температурный режим во всем доме.

Особенности и принципы работы газовых котлов

Котлы, работающие на газе, являются оптимальным решением для отопления практически любого помещения. Они просты в использовании, имеют небольшие размеры и солидный срок эксплуатации, поэтому одинаково подходят как для частых домов, так и для квартир.

Любой газовый котел имеет 3 основных компонента:

  • газовая горелка;
  • теплообменники;
  • система управления и контроля.

В зависимости от модели котел может иметь различное дополнительное оборудование, такое как насос, вентилятор, расширительный бак, предохранительный клапан, электронную систему управления, диагностики и защиты. Если у котла есть такие дополнительные элементы, то его вполне можно считать миникотельной, которая работает полностью в автоматическом режиме. Она самостоятельно поддерживает заданную программой температуру, контролирует все внутренние процессы, а в случае аварии перекрывает подачу газа и отключается.

Принцип работы котла

Чтобы понять, как работает газовый котел отопления, нужно не только знать его устройство, но и разобраться, какие программы и функции в нем заложены. В своей работе котел ориентируется на показания датчиков. Он при помощи встроенной электроники определяет потребность в горячей воде и запускает работу управляющей газовой арматуры. После этого включается газовая горелка, которая нагревает воду в теплообменнике до определенной температуры, и циркуляционный насос, который тут же разносит ее по системе отопления. После того как температура в системе достигает заданного значения, котел выключает горелку и переходит в режим ожидания. Когда температура в системе отопления снижается до определенного показателя, котел снова включает горелку и цикл повторяется.

По такой схеме работают все одноконтурные котлы в режиме отопления. Двухконтурные котлы выполняют точно такой же цикл, но его работу может прервать система горячего водоснабжения (ГВС). Двухконтурный котел имеет более сложную систему подготовки воды, так как выполняет сразу 2 функции:

  • отопление помещения;
  • горячее водоснабжение.

У него, кроме основного теплообменника, имеется второй контур (скоростной теплообменник), который и предназначен для подготовки горячей воды. Двухконтурный котел может работать в 2 режимах:

  • летний – только подготовка горячей воды для системы водоснабжения (ГВС);
  • зимний (смешанный) – нагрев воды для системы отопления и для ГВС.

Если котел работает в зимнем режиме, то вода нагревается в первичном теплообменнике и разносится циркуляционным насосом по системе отопления. При открытии крана горячей воды в котле срабатывает датчик протока. Он подает сигнал на плату управления, которая переключает трехходовой клапан из режима отопления на режим ГВС. В результате горячая вода из основного теплообменника не идет на батареи, а остается в котле.

Она начинает циркулировать по кругу, проходя через вторичный теплообменник и нагревать воду для ГВС.

Вторичный теплообменник пластинчатый, поэтому вода практически моментально нагревается, и мы мгновенно получаем в кране горячую воду. Происходит это до тех пор, пока кран горячей воды не закроется. После перекрытия воды датчик протока сообщает об этом плате, и она переключает трехходовой клапан в изначальное положение, а нагретая вода из первичного теплообменника снова поступает в систему отопления.

Из описания видно, что принцип работы газового котла не позволяет одновременно работать отоплению и подавать горячую воду. Однако уже есть специальные теплообменники, которые могут это делать (о них будет рассказано ниже).

Устройство газового котла

Котлы различных производителей могут отличаться устройством и расположением элементов, однако они все имеют типичную схему. Мы ее рассмотри на примере устройства двухконтурного котла (как самого сложного).

Он имеет такие основные элементы:

  • газовый клапан для подачи топлива на горелку;
  • газовую горелку;
  • блок розжига;
  • электрод розжига;
  • датчик контроля наличия пламени;
  • камеру сгорания газа;
  • первичный (основной) теплообменник;
  • вентилятор;
  • датчик тяги отработанных газов – маностат;
  • датчик температуры воды в первичном контуре;
  • аварийный датчик температуры воды первичного контура;
  • расширительный бачок;
  • циркуляционный насос первичного контура;
  • фильтр системы отопления;
  • датчик давления воды в системе отопления;
  • кран подпитки водой системы отопления;
  • предохранительный клапан системы отопления;
  • трехходовой клапан;
  • теплообменник горячего водоснабжения (ГВС);
  • байпас;
  • датчик протока ГВС;
  • фильтр ГВС;
  • кран слива воды;
  • электронный блок управления (плата управления);
  • регуляторы температуры системы отопления и ГВС;
  • переключатель режимов работы (лето, зима).

Как видно из большого количества разнообразных датчиков, половина устройств осуществляет мониторинг работы системы и позволяет котлу безопасно работать в автоматическом режиме. Кроме этого у котла имеются стандартные штуцеры для:

  • подачи топлива на газовый клапан;
  • подачи воды в систему отопления;
  • входа обратной воды из системы отопления;
  • входа холодной воды для ГВС;
  • выхода подогретой воды ГВС.

Чтобы более ясно понять работу котла нужно рассмотреть каждый узел в отдельности и определиться с его функциями и назначением. Стоит сразу запомнить что «лишних» и «маловажных» деталей в котле не бывает, и выход из строя даже одной из них приведет к поломке или неправильной работе котла. Ниже мы детально разберем самые важные блоки газового котла, и какие элементы в него входят.

Газовая горелка и система удаления дыма

Основным элементом газового котла является горелка. В современных котлах она модулируемая, то есть способна менять количество потребляемого газа. Эта функция при розжиге и в начале цикла нагрева уменьшает подачу газа (нагрев теплообменника происходит постепенно). Затем увеличивает подачу газа при приближении к заданной температуре и поддерживает ее. Когда вода нагревается и приближается время отключения, газа подается меньше. Таким образом, снижается расход газа до 15% и уменьшается количество циклов включения-выключения, что увеличивает срок службы котла.

Подготовка и подача топлива осуществляется при помощи газового клапана. Во время работы подача топлива регулируется при помощи шагового электродвигателя. Он управляются микропроцессором электронной платы по заложенной на заводе в него программе. Таким образом, при помощи штатной панели управления вы можете задавать необходимую температуру системы отопления и ГВС.

Также на горелке расположен электрод розжига и датчик контроля наличия пламени. Горелка находится в замкнутой камере сгорания, которая оканчивается выводом отработанных газов. На выводе установлен вентилятор для принудительного удаления дыма. Перед вентилятором есть датчик тяги – моностат, который сразу отключит котел, если дым не будет вытягиваться. Особенно часто маностат срабатывает в сильные морозы, когда в выхлопной трубе замерзает конденсат и перекрывается канал выхода отработанных газов.

Теплообменники

Теплообменники делятся на два вида: первичный и вторичный. Первый устанавливается над горелкой, так как в нем подогревается вода первого (отопительного) контура. Он представляет собой набор медных трубок, в которых циркулирует вода с помощью проточного насоса. Для увеличения полезной площади и быстроты нагрева воды на трубки напрессовываются медные пластины (ребра).

Вторичный теплообменник нужен для подогрева воды ГВС. Он имеет отличительные особенности, которые позволяют моментально нагревать воду. Выглядит теплообменник как набор пластин, между которыми раздельно циркулирует вода перового и второго контура. Когда открывается кран горячей воды, вода в первичном контуре идет не на систему отопления, а перенаправляется на вторичный теплообменник. Таким образом, вместо обогрева батарей происходит нагрев воды контура ГВС. Особенность двухконтурного котла в том, что отопление и подогрев воды ГВС не может производиться одновременно. В домашних условиях это практически не заметно, так как расход горячей воды незначителен по сравнению с работой системы отопления.

Когда суточный расход воды велик и составляет конкуренцию системе отопления, используются двухконтурный котел с битермическим теплообменником. Он характеризуются тем, что имеют только один теплообменник, который расположен над горелкой. Его конструкция немного сложнее и внутри трубок основного контура идут трубки контура ГВС. Получается, что горелка нагревает всего один теплообменник, в котором одновременно находится вода системы отопления и ГВС (потому и называют его битермический).

Система ГВС

Главным отличием двухконтурных котлов является система горячего водоснабжения (ГВС). Она позволяет практически мгновенно получать горячую воду. Для этого в котле имеется вторичный контур ГВС, который состоит из пластинчатого теплообменника, датчика протока воды и трехходового клапана. Главным датчиком, который управляет процессом запуска вторичного контура, является датчик протока. При открытии крана он подает команду на плату управления, а та, в свою очередь, на трехходовой клапан, который перекрывает подачу воды на систему отопления и направляет ее на пластинчатый теплообменник ГВС. В результате горячая вода, которая нагревается в основном теплообменнике, с помощью насоса начинает циркулировать по «малому» кругу внутри котла, проходя через теплообменник ГВС и нагревая в нем воду.

Читайте также:  Расчетная мощность системы электроснабжения

Байпас

Он соединяет прямой и обратный трубопровод основного контура. На байпасе установлен регулируемый перепускной клапан, который при возникновении критического давления открывается, и часть воды перетекает из прямого трубопровода в обратный. Клапан обеспечивает отсутствие гидравлических ударов, при включении насоса и ограничивает максимальную скорость циркуляции воды в системе отопления.

Расширительный бачок

При нагреве вода начинает расширяться в системе отопления и чтобы компенсировать избыток давления, устанавливают расширительные бачки. Они есть у всех без исключения котлов, но могут отличаться формой и размерами (зависит от мощности котла).

Расширительный бак состоит из 3 частей:

  • пространство под воду системы отопления;
  • мембрана;
  • пространство, накачанное азотом.

Бачок во время работы отопительной системы за счет мембраны нивелирует изменения давления, поэтому в процессе работы котла давление остается неизменным.

Плата управления и датчики

Какое бы ни было устройство газового котла, в нем обязательно есть плата (блок) управления. Она позволяет выставить необходимые режимы котла, контролирует и анализирует информацию от датчиков, осуществляя автоматическое управление всеми процессами в системе. На самой плате нет никаких регулировок и настроек, все установки производятся на заводе. Единственное что может изменить пользователь – это подключить наружный датчик температуры. Если датчика нет, система контроля ориентируется на температуру воды в системе и при ее остывании запускает котел.

Если подключить датчик, система управления котла начнет ориентироваться уже по нему. Чтобы подсоединить наружный термометр на плате убирается перемычка, а вместо нее подключаются провода контрольного прибора. Существуют простые мембранные датчики, на которых только выставляются максимальная и минимальная температура в помещении. Есть и более сложные электронные датчики, в которых можно указывать не только температуру, но и время включения, отключения котла. Например, котел не будет работать пока вы на работе, а включится за час до вашего возвращения.

Нормальная работа котла, его надежность зависит от множества датчиков и систем контроля таких как:

  • датчик давления газа в системе;
  • датчик контроля наличия пламени;
  • датчик тяги отработанных газов;
  • датчик температуры воды в первичном контуре;
  • аварийный датчик температуры воды первичного контура;
  • датчик давления воды в системе отопления;
  • предохранительный клапан системы отопления;
  • датчик протока ГВС.

Благодаря им котел может самостоятельно работать в течение целого сезона без остановок и поломок.

Система блокировки котла

К сожалению, в процессе работы возникают проблемы не связанные с самим котлом, а возникающие по вине внешних факторов. Например, если в доме отключат газ, то котел моментально это определит и отключится. Перезапустить его придется вручную, выполнив специальные команды.

При возникновении ошибок или аварий в работе котла он сразу прекращает работу и подает условный сигнал. В моделях с электронным монитором высвечивается код ошибки в виде набора цифр или букв. В устройствах с аналоговым (механическим) управлением ошибка обозначается морганием индикаторов.

В паспорте любого котла имеется таблица с кодами ошибок, их расшифровкой и инструкцией как сбросить (устранить) аварию. Такие таблицы легко найти в интернете, тем более коды ошибок практически у всех котлов совпадают.

Устройство газового котла отопления и принцип работы

Как известно, основным нагревательным элементом в большинстве современных отопительных систем выступает котел. Именно благодаря ему топливо преобразуется в тепловую энергию, которая передается теплоносителю и поступает в нагревательные приборы, такие как радиаторы. Важно понимать устройство газового котла отопления, изучить принцип его работы.

Принцип работы газового котла отопления, как становится понятно из его названия, основан на использовании газа как основного источника топлива. При этом идеальное устройство газовых котлов отопления должно быть таким, чтобы функционирование оборудование проходило с минимальными затратами, а вмешательство человека было минимальным.

О том, как работает газовый котел отопления и из каких элементов он состоит, далее и пойдет речь.

Разновидности и устройство газового котла

Перед тем как говорить непосредственно обо всех составляющих газового котла, требуется рассмотреть то, какие существует варианты этих отопительных устройств. Безусловно, все они имеют схожее строение, но, тем не менее, некоторые модели оснащены индивидуальными, характерными лишь для них особенностями.

Классификация котлов, функционирующих с помощью газа, является следующей:

  • образцы напольного и настенного типа. Если говорить об удобстве, то более приемлемым будет настенное оборудование, которое более характерно для частных построек. Основное достоинство напольного агрегата заключается в его гораздо большей мощности, вследствие чего с его помощью можно обогреть помещение с весьма существенной площадью. Такие модели очень часто эксплуатируются на производстве;
  • газовые котлы атмосферного и турбированного типа. Чтобы понять, как работает газовое отопление с атмосферным котлом, можно вспомнить принцип функционирования стандартной печи, где воздух из помещения поступает в специально предназначенный дымоход благодаря естественной тяге. Турбированные аппараты оснащены вентилятором, который входит в конструкцию, а камера сгорания топлива является полностью закрытой, поэтому все необходимое количество воздуха поступает с улицы (подробнее: “Как устроен турбированный газовый котел – принцип работы, преимущества и недостатки”);
  • механизмы с одним и двумя контурами. Устройство газового котла с одним контуром рассчитано так, чтобы это оборудование использовалось исключительно для обогрева комнат, в то время как приборы с двумя контурами способны также играть важную роль в системе водоснабжения, обеспечивая помещение горячей водой;
  • котлы, оснащенные обычной горелкой или горелкой модулируемой (детальнее: “Какие бывают газовые горелки для котлов отопления – виды, различия, правила использования”). Во втором случае мощность работающего оборудования регулируется автоматическим образом, благодаря чему можно значительно уменьшить расходы на топливо;
  • устройства, имеющие электронный или пьезокерамический поджиг. Первый вариант является более удобным, так как зажечь топливо в камере сгорания можно и без непосредственного участия хозяев, а во втором случае обязательно нужно при каждом запуске включать аппарат, нажимая определенную кнопку. Читайте также: “Что такое термопара для газового котла отопления – как работает, преимущества оборудования”.

Конструкция и принцип работы газового котла отопления

Как уже говорилось выше, по образу устройства большинство нагревательных котлов схожи между собой. Но для того чтобы понять, как пользоваться газовым котлом правильно, требуется, конечно же, знать, из каких структурных частей состоит это оборудование.

Основу стандартного котла на газу составляют следующие элементы:

  • прямоугольная газовая горелка. Эта конструкция включает в себя форсунки, которые и служат местом проведения газа внутрь камеры сгорания. Благодаря этим элементам пламя распределяется равномерно, что делает сгорание теплоносителя внутри системы наиболее эффективным;
  • теплообменник. Это устройство представляет собой короб из металла, оборудованный встроенной батареей. Внутри этого короба проходят трубы, по которым циркулирует теплоноситель. Нагрев воды происходит из-за того, что теплообменник, нагреваясь от сгорающего внутри камеры газа, передает ей тепло. Если в котле одноконтурного типа теплообменник может быть только один, то в двухконтурных аппаратах их может быть и два (первичный и вторичный);
  • циркуляционный насос. С помощью этого устройства регулируется давление, возникающее в системе с циркуляцией, работающей по принудительному принципу. Далеко не все котлы оснащены подобной деталью;
  • расширительный бак . Основное назначение данного элемента – временный отвод теплоносителя, что необходимо в случае нагрева и расширения воды. Такой бачок оснащен специальной емкостью, которая сможет подойти для любого котла на газу. Если планируется использовать отопительное оборудование на больших участках, то можно смонтировать еще один расширительный бак;
  • прибор, отвечающий за отвод продуктов сгорания топлива. В котлах атмосферного типа этот элемент присоединяется к отдельной дымовой трубе, имеющей естественную циркуляцию, а в турбированных механизмах в наличии уже есть двойная труба отвода коаксиального типа, вывод продуктов горения в которой осуществляется посредством вмонтированного вентилятора;
  • автоматическая система, которая служит центром управления котлом. Основным его элементом является электронная схема, позволяющая установить желаемый режим работы котла исходя из данных, отображаемых на установленных датчиках.

Для того чтобы срок службы газового котла был максимально долгим, важно, чтобы каждый его элемент функционировал надежно и исправно (прочитайте также: “Какой газовый котел самый надежный”). Добиться этого можно, лишь изучив особенности работы и строения каждой из основных функциональных частей котла.

Устройство газовой горелки

Исходя из вида конкретного котла, конструкция горелки может быть атмосферного или надувного типа. Первый вариант горелки работает с меньшим шумом, однако, и эффективность их более низкая по сравнению с надувным оборудованием.

Эти образцы, в свою очередь, имеют существенную мощность и делятся на следующие разновидности:

  • с одной ступеней;
  • с двумя ступенями;
  • модулированные надувные горелки.

Как работает теплообменник

Основной показатель, влияющий на качество работы этого функционального элемента газового котла – материал, из которого он произведен.

Наиболее долговечными считаются чугунные теплообменники. Кроме того, этот материал хорошо сохраняет тепло и может быть смонтирован как на одноконтурной, так и на двухконтурной системе (прочитайте также: “Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла – особенности конструкции”). Среди отрицательных сторон чугуна – его большая масса и вместе с тем низкая устойчивость к механическим повреждениям.

Сегодня популярностью пользуются теплообменники, изготавливаемые из стали. Этот материал не подвержен частым поломкам, он стойко переносит высокие температуры и перепады давления. Современные модели, где применяется сталь высокого качества, могут составить достоянную конкуренцию чугунным агрегатам в плане срока службы. Порой, чтобы увеличить этот показатель, изнутри на стальной теплообменник наносится слой меди, а сверху – устойчивая к высокой температуре краска.

Работа циркуляционного насоса

Принцип работы расширительного бака

Это устройство оказывает существенно более серьезное влияние на работу газового котла. Предназначен этот прибор для того, чтобы в случае избытка теплоносителя в системе, который обычно возникает вследствие перегрева теплоносителя, лишняя вода сохранялась и впоследствии использовалась вновь. Примерные расчеты показывают, что общий объем такого бака должен составлять около 10% от всей воды в отопительной системе, поэтому для монтажа такого оборудования важно иметь данные касательно длины труб и вместимости системы теплоснабжения.

Чтобы подробнее разобраться с особенностями монтажа газового котла, всегда можно изучить дополнительные фото всех его структурных частей и посмотреть видео по их установке, которые всегда можно найти у специалистов, занимающихся подключением такого оборудования.

Видео об устройстве газового котла отопления:

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector