0

Устройство водогрейных котлов

Особенность твердотопливных устройств

Достоинства водогрейного агрегата:

  • Почти автономен – не зависит от электросети или газа, а работает только на твердом топливе. Модели длительного горения не нуждаются во вмешательстве до 7 дней.
  • Невысокая стоимость. Котлы на твердом топливе стоят намного дешевле газовых или жидкотопливных моделей.
  • Обогрев большой площади. В зависимости от мощности устройство может обогревать площадь в два раза больше, чем электрокотёл.
  • Чистота. Прибор вырабатывает в процессе эксплуатации негативные для внешней среды вещества, но их уровень намного меньше, чем от жидкотопливного. Но больше, в сравнении с газовым или электрическим.
  • КПД. От работы котла вырабатывается больше тепла, чем от обычной печи.

Недостатки:

  • Хранение топлива. Для отопительного сезона расход от 6 до 10 м3, но запасы планируются в зависимости от отапливаемой площади и мощности устройства.
  • Нет автоматического контроля. Отрегулировать мощность агрегата можно только с помощью единственного датчика, который контролирует температуру теплоносителя в системе. Все остальные процессы по обслуживанию котла и контролю его работы нужно выполнять своими руками. На рынке существуют модели с автоматической подачей топлива из специального отдела, но данная функция есть только в пеллетных агрегатах, которые работают на торфяных или древесных брикетах.

Если недостатки твердотопливного агрегата считаются несущественными, он становится самым оптимальным вариантом для локальной отопительной системы.

Котёл на дровах

Корпус водогрейных котлов на дровах изготавливается из высокопрочной стали с внешними тепловыми экранами. Таким способом внутренние детали устройства защищены от негативного воздействия извне. Также тепловые экраны защищают корпус от перегрева. Это сделано специально для безопасности человека: прикосновение к корпусу, даже во время работы агрегата не приведёт к ожогу.

Устройство дровяного водогрейного котла простое:

  • Он оборудован вместительной топкой, в которую и загружаются дрова на колосниковую решетку.
  • Установленные под ней вентиляторы нагнетают процесс длительного горения, создавая в камере требуемый уровень тяги.
  • Через верхнюю дверцу на корпусе загружаются дрова, а через нижнюю – производится чистка устройства от отходов.
  • Зола в зольник попадает через решетку во время работы агрегата. В зависимости от конструкции котла зола выгребается из зольника или извлекается вместе со специальным контейнером, в котором скапливается.
  • Тяга в печи образуется, стабилизируясь вентиляторами. Также она зависит от правильного размера дымохода.
  • Нередко водогрейные котлы устанавливаются в комплекте с баком теплообменника. Он монтируется сбоку или сверху от прибора. Благодаря этому устройству КПД вырастает до 85%.

Для дровяных котлов отопительной системы частного дома возможна установка дополнительной топки из чугуна или огнеупорного кирпича. Над топкой из кирпича монтируется пучок конвекционных труб для усиления эффективности устройства.

Водогрейный котел на дровах подключается к гидравлическому насосу, гарантирующему стабильную циркуляцию теплоносителя в системе отопления частного дома. Прибор работает по принципу принудительной обратки, через систему конвекции котла для предварительного обогрева теплоносителя.

Устройство, работающее на угле

Водонагревательный угольный котел длительного горения удобен в том случае, если есть отдельное помещение для хранения запасов топлива. Этот вид топлива имеет большую теплопроводность, чем древесина. На одной закладке угля котел работает дольше, чем его дровяной аналог.

В современных агрегатах в виде топлива используется каменный или бурый уголь:

  • Каменный уголь:
    • газовый;
    • длиннопламенный;
    • антрацит.
  • Бурый уголь типируется по интенсивности и чистоте пламени в период горения. Их довольно много, но в основном классификация сравнения идет с каменным или древесным углём.

Для стабильной работы угольного агрегата нужны качественный дымоход и котельная, оборудованная вентиляционной системой по требованиям пожарной безопасности.

Существует три типа угольных котлов:

  • Традиционные. Устройства, требующие загрузку угля вручную; обладают низким КПД и сажа в таких устройствах образуется довольно быстро, из-за чего дымоход потребует частой чистки.
  • Современные (длительного горения). Модели с модификацией длительного горения обеспечивают более комфортные условия эксплуатации. Воздух подается принудительно при помощи вентиляторов, тем самым повышая теплообразование. Теплообменник заливается между двойными стенками прибора, что гарантирует высокий уровень теплоотдачи. Современное устройство на одной загрузке может работать до 7 дней.
  • Пиролизные. Эффективнее других моделей. Теплоноситель нагревается не только за счет жара угля, но и газов, которые выделяются при длительном горении. Камеры сгорания у них обеспечиваются первичной и вторичной подачей воздуха.

При выборе устройства на угле для бытовых целей нужно обратить внимание на мощность агрегата: 1 кВт – 10 м2. Непредвиденные потери составляют 20-30%, но если котел двухконтурный, то все 50%.

Твердотопливные агрегаты длительного горения на дровах или угле подойдут лучше всего для обогрева частного дома в период отопительного сезона.

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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *