К вспомогательному оборудованию котельной относятся различные подогреватели, насосы, аккумуляторные баки (при открытой системе теплоснабжения), редукционные и редукционно-охладительные установки.

В основном в котельных применяются теплообменники поверхностного типа. В зависимости от расположения трубной системы теплообменники разделяются на вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные теплообменники применяются в крупных паровых котельных для подогрева сетевой воды.

Горизонтальные теплообменники применяются для подогрева сырой и химически очищенной воды.

В качестве теплоносителя в этих теплообменниках используется пар или горячая вода.

Применяемые схемы включения деаэраторов представлены на рисунке 4.4.

В котельных с водогрейными котлами часто устанавливаются вакуумные деаэраторы. Однако они требуют при эксплуатации тщательного надзора, поэтому в ряде котельных предпочитают устанавливать деаэраторы атмосферного типа.

На рисунке 4.4, а показан деаэратор, работающий при абсолютном давлении 0,03 МПа. Вакуум в нем создается водоструйным эжектором. Подпиточная вода после химводоочистки подогревается в водо-водяном подогревателе горячей воды из прямой линии с температурой 130 – 150 о С. Температура воды после деаэратора 70 о С.

На рисунке 4.4, б показана схема деаэрации при давлении 0,12 МПа, т.е. выше атмосферного. При этом давлении температура воды в деаэраторе 104 о С. Перед подачей в деаэратор химически очищенная вода предварительно подогревается в водо-водяном теплообменнике.

Рисунок 4.4 – Схемы включения деаэраторов:

а – вакуумного; б – атмосферного; в – атмосферного с охладителем деаэрированной воды.

При приготовлении воды для нужд горячего водоснабжения в котельных, работающих на закрытую систему теплоснабжения, используются различные схемы присоединения к системе теплоснабжения местных теплообменников. В настоящее время применяются три схемы присоединения местных теплообменников, показанные на рисунке 4.5.

На рисунке 4.4, в показана схема деаэрации подпиточной воды, в которой после деаэрационной колонки вода поступает в охладитель деаэрированной воды, подогревая химически очищенную воду. Затем химически очищенная вода направляется в теплообменник, установленный перед деаэратором. Температура воды после охладителя деаэрированной воды около 70 о С.

Выбор схемы присоединения местных теплообменников горячего водоснабжения производится в зависимости от отношения максимального расхода теплоты на горячее водоснабжение Q Г.В к максимальному расходу теплоты на отопление Q О.

Современная котельная установка представляет собой сложное техническое сооружение и состоит из котла и вспомогательного котельного оборудования, размещенного в помещении котельной или вне ее границ и предназначенного для производства пара с необходимыми параметрами или для подогрева горячей воды, или того и другого одновременно.

В состав котла входят: топка, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, обмуровка и каркас с лестницами и площадками, а также арматура и гарнитура.

К вспомогательному оборудованию для отопительного котла относятся: тягодутьевые и питательные устройства, оборудование водоподготовки, топливодоподачи, а также контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации.
Технологический процесс получения пара в отопительном котле осуществляется в следующей последовательности. Топливо в котле при помощи горелочных устройств вводится в топку котла, где и сгорает. Воздух, необходимый для сгорания топлива, подается в топку дутьевым вентилятором или подсасывается через колосниковую решетку — при естественной тяге.

Для улучшения процесса сгорания топлива в отопительном котле и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку может предварительно подогреваться дымовыми газами в воздухоподогревателе.
Дымовые газы в отопительном котле, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Сырая водопроводная вода отопительного котла проходит через катионитовые фильтры, умягчается и далее поступает в деаэратор, где из нее удаляются коррозионно-активные газы (02 и С02) и стекает в бак деаэрованной воды. Из бака питательная вода забирается питательным насосом и подается в паровой котел.
Пройдя по поверхностям нагрева, вода нагревается, испаряется и собирается в верхнем барабане. Из котла пар направляется в общекотельный паровой коллектор и затем подается потребителям.

По назначению котельные установки разделяются на отопительные, производственно-отопительные и энергетические.

Котел — тепловой баланс

При сжигании топлива в котле не все количество тепла, которое выделилось в топке, полезно используется для нагрева воды или получения пара. Часть тепла теряется с уходящими из котла газами, с химическим и механическим недожогом и пр. Основная задача при эксплуатации котла заключается в снижении этих потерь до минимума.

Тепловым балансом котла называется равенство введенного в котел тепла и использованного, которое складывается из полезно использованного тепла, пошедшего на выработку пара (горячей воды), и тепловых потерь, возникающих в процессе работы котельной установки. Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) топлива или 1 м3 газообразного топлива.

Упрощенный тепловой баланс котла записывается в виде уравнения;
при сжигании твердого топлива, кДж/кгт
Qph = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 +Q5 +Q6,
при сжигании жидкого и газообразного топлива, кДж/кг(м3)т
Qph = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 +Q5

Если обе части уравнений разделить на Qph и умножить на 100, то получим уравнения баланса, выраженные в процентах:
100 = д1 + д2 + д3 + д4 + д5 + д6,
100 = д1 + д2 + д3 + д4
В формулах Q1 ;q1 полезно использованное тепло.
Потери тепла:
Q1; д2 — с уходящими дымовыми газами;
Q2; д3 — от химической неполноты сгорания;
Q3; д4 — от механической неполноты сгорания;
Q4; д5 — через наружные ограждения обмуровки в окружающую среду:
Q5; д6 — с физическим теплом шлака.
Коэффициент полезного действия — полезно использованное в котле тепло:
Л = д1 = 100 — д2 — д3 — д4 — д5 – д6;
Л = д1 = 100 — д2 — д3 — д4
КПД котла зависит от величины тепловых потерь: чем потери меньше, тем КПД выше. Значение КПД может находиться в пределах Л = 0,93 — 0,7 (93-70 %),. а величина тепловых потерь для котлов малой мощности составляет: д2 = 12-15 %; д3 = 2-7 %; д4 = 1-6 %; д5 = 0,4-3,5 %; д6 = 0,5-1,5 %.

Вспомогательное оборудование котельных установок представляет собой:

• электрические фильтры;
• воздухоподогреватели;
• дымовые трубы.

Данные элементы являются основными деталями среди вспомогательного оборудования. Их установка происходит над котлом. Основное и вспомогательное оборудование котельной должно быть спроектировано за такими техническими схемами, которые позволят автоматизировать управление.

Установка котельной системы и безопасность

Во время постройки собственного дома, каждый тщательно планирует интерьер, старается провести качественно все работы и ремонт, и, конечно, установку котла. Оборудование котельной установки – важнейший этап для достижения полного комфорта в собственном жилье. К установке данной системы необходимо относиться ответственно, чтобы в будущем не оплачивать штрафы и ничего не переделывать.

Работы должны проводиться под строгим контролем специалистом, чтобы избежать и пожары, и взрывы.

Во избежание ремонта котельного оборудования и серьезных последствий, предусмотрен серьезный список услуг с установки и организации. Все начинается со сбора документов и заканчивается запуском отопительной системы для использования. Чтобы работа котла и всей системы проходила бесперебойно, надежно и экономически функционировала, все услуги по использованию установки и пусконаладочных работ котельного оборудования должен проводить высококвалифицированный специалист. Он должен иметь лицензию и разрешение на проведение подобных работ.

1. Предварительно проводится обвязка все отопительной системы.
2. Проверка на правильность работы всей системы, во избежание ремонта котельного оборудования и аварий.
3. Проведение финальной настройки оборудования для котельной.
4. Получение инструктажа от специалистов.

Обслуживание системы

Если установка, наладка котельного оборудования и котла была исполнена по всем нормам и правилам, во время использования все же могут возникнуть ситуации, которые потребуют дополнительного ремонта вспомогательных оборудований котельной установки. Самой частой причиной таких поломок становиться некачественная вода, которая не отвечает нормативам оборудования для котла. Наладка котла, ремонт, связанные с ним работы, достаточно расходное дело.

Рис. 1

Чтобы уменьшить расходы на ремонт котельных и котельного оборудования в будущем, строительство отопительной системы должны совершать компании, которые имеют широкий список услуг:

• Послегарантийное обслуживание построенного объекта.
• Реконструкция.
• Необходимый ремонт и наладка.

Главная задача собственника, проведение своевременного технического обслуживания помещения под котельную.

Основные (рис 1) и вспомогательные элементы системы отопления

Котельная – это комплекс приборов, который полностью готов к преобразованию химической энергии топлива на тепловую горячую энергию, либо пара необходимых параметров.

Производитель котельного оборудования предлагает следующие основные составляющие элементы:

• водяной экономайзер;
• воздухоподогреватель;
• каркас с лестницами и полками обслуживания;
• оправа;
• тепловая изоляция;
• обшивка;
• арматура;
• гарнитура;
• газоходы.

Оборудование для котельной (нуждается в наладке) имеет дополнительные установки любого производителя:

• вентиляторы;
• дымососы;
• питательные, подпиточные и циркуляционные насосы;
• водоподготовительные установки;
• системы передачи топлива;
• установка для улавливания золы;
• вакуумный золоудалитель.

Производители котельного оборудования разработали основную установки в мазутном хозяйстве во время сгорания газа газорегуляторный пункт или газорегуляторную установку.

Рис. 2

Наладка всей системы отопления, пусконаладочный процесс – залог бесперебойной работы и комфорта каждого.

1. Паровой котел установки. Это прибор, который состоит из топки, испарительных поверхностей. Основная его работа заключается в испарении пара, который был использован за пределами данного устройства. Не правильная наладка процесса провоцирует под давлением, которое выше атмосферного счета теплоты и выделяется во время сгорания топлива, выходить пару за пределы котла.
2. Водонагревательный котел. Этот теплообменный прибор, в котором основным источником тепловой энергии является вода.
3. Топочное устройство. Работа данного агрегата в сжигание топлива, превращая его энергию в теплоту.
4. Обмуровка котла. Данная система, предусмотрена производителями, чтобы выполнять работу по уменьшению тепловых потерь, обеспечения газовой плотности.
5. Казан. Это металлическая конструкция. Основная ее работа заключается в удерживании котла и отдельных нагрузок, обеспечении нужного взаимного размещения элементов котла.
6. Паровой перегреватель. Данный прибор повышения температуры пара выше температуры насыщения давления в котле. Производитель предусмотрел работу данной системы змеевиков, где полная наладка котельного оборудования подразумевает соединение на входе насыщенного пара с барабаном котла, а на выходе – с камерой перегретого пара.
7. Водяной экономайзер. Суть работы данного прибора заключается в его нагреве продуктами сгорания топлива, что, в свою очередь, частично подогревает или полного испаряет воду в котле.
8. Воздухоподогреватель. Основная его работа в подогреве воздуха продуктами сгорания топлива, прежде чем горючее попадет в топку котла.

Потребность ремонта в гарантийный срок

Детали для котла могут понадобиться и в тот момент, пока агрегат находится еще на гарантии.

Ремонт котельного оборудования возможен:

• работа по установке котла неверно проведена;
• использование агрегата не правильное;
• техническое обслуживание проводится не вовремя;
• перепады напряжения (можно приобрести стабилизатор, который устранит эту проблему);
• не качественный теплоноситель (на входном трубопроводе можно провести установку как фильтр для котла).

Рис. 3

Чтобы избежать ремонта котельного оборудования, все нюансы стоит обдумать наперед, нежели в срочном порядке решать проблему.

Поломка? Без паники

Конечно, если ремонт котельного оборудования понадобится перед отопительным сезоном, то это полбеды, а если в разгар холодов – главное не паниковать. Но и относиться к проблеме нужно с серьезностью, ведь может сбиться наладка котла и всей системы. Если поломка установки не серьезная, ремонт можно произвести самостоятельно. Но если есть сомнения в причинах и последствиях – ремонт стоит доверить профессионалу.

Успешная работа установки зависит не только от производителя, но и от выбора модели еще в магазине. От выбора зависит, справится ли агрегат с поставленными задачами и объемом работы – весь пусконаладочный процесс. Лучше, если компания, которая совершила продажу, имела сервисный центр где-то недалеко. Чтобы в любой момент могла помочь с пусконаладочным процессом, проводила осмотр и ремонт котла (рис 2).

Конечно, производитель котельного оборудования несет ответственность за свой товар, но хозяин должен проводить эксплуатацию по инструкции и правил, чтобы не совершались сбои в наладке установки и растраты на ремонт. Статистика компаний по ремонту котлов и систем отопления утверждают, что почти 70% причин поломки из-за не правильного использования и работы приборов, нарушения требований и норм. Поэтому, ремонт котельного оборудования случается, в основном, по вине не производителя, а потребителя.

Рис. 4

Наладка устройства и ремонт

Если человек не разбирается в ремонтных вопросах, то ему будет сложно понять этот процесс с котлами и приборами к нему.

В списке можно ознакомиться с наиболее часто встречающимися проблемами:

• Электронная плата. Этот прибор производитель наделил ответственностью за все процессы. Она регулирует прибор, включает и выключает его, контролирует, влияет на пусконаладочный процесс. Небольшой сбой в работе приведет к взрыву. Во избежание поломок, такой элемент лучше монтировать как стабилизатор напряжения.
• (рис 3). Если продажа котельного оборудования осуществилась с браком от производителя, не один пусконаладочный процесс не поможет. Проблема с работой установок возникает в первые месяцы эксплуатации. Для устранения недостатка придется полностью провести замену теплообменника. Но намного чаще встречается проблема забивания прохода различными отложениями и солями. Поток теплоносителя начинает уменьшаться, и однажды котел закипает. Во избежание ремонта и пусконаладочного процесса, необходимо уделять внимание качеству воды. А так же, во время продажи агрегата, обращать внимание на его качество, нет ли брака от производителя.
• (рис 4). Пусконаладочный процесс установки подразумевает беспрерывную работу данного насоса. Но если он отключиться, произойдет закипание котла. Агрегат отключиться благодаря предохранительному термостату (есть в продаже). Но проблема не исчезнет и ремонт обеспечен. Виной в поломке является теплоноситель – жидкость для котлов отопления. Насос может остановить по двум причинам: появление накипи; увеличение мусора в середине корпуса. Чтобы избежать данной неприятности, в продаже есть специальный фильтр, который устанавливается на входном патрубке.
• Газовая автоматика. Ремонт данного элемента котла практически не возможен. Обычно, данный компонент полностью меняют. Во избежание очередной наладки котла, данную поломку лучше предупредить, чем решать. В продаже встречается топливо низкого качества. Поэтому, чтобы предупредить поломку газовой автоматики стоит покупать горючее высокого качества и использовать чистую воду для теплоносителя.

Сегодня существует множество торговых точек, которые предлагают комплектующие для котлов. Стоит заметить, что известные брендовые, популярных фирм детали рекомендуются профессионалами всегда. Они качественные, имеют не сложный пусконаладочный процесс, наладка котла происходит достаточно быстро.

Сепарационные устройства. Влажный насыщенный пар, получаемый в барабане котлоагрегатов низкого и среднего давлений, может уносить с собой капли котловой воды, содержащей растворенные в ней соли. В котлоагрегатах высокого и сверхвысокого давлений загрязнение пара обуславливается еще и дополнительным уносом солей кремниевой кислоты и соединений натрия, которые растворяются в паре.

Примеси, уносимые с паром, откладываются в пароперегревателе, что крайне нежелательно, так как может привести к пережогу труб пароперегревателя. Поэтому пар перед выходом из барабана котла подвергается сепарации, в процессе которой капли котловой воды отделяются и остаются в барабане. Сепарация пара осуществляется в специальных сепарирующих устройствах, в котором создаются условия для естественного или механического разделения воды и пара.

Естественная сепарация происходит вследствие большой разности плотностей воды и пара. Механический инерционный принцип сепарации основан на различии инерционных свойств водяных капель и пара при резком увеличении скорости и одновременном изменении направления или закручивания потока влажного пара.

На рис 14.4 показаны принципиальные схемы сепарирующих устройств.

Тягодутьевые устройства. Для нормальной работы котельного агрегата необходимы непрерывная подача воздуха для горения топлива и непрерывное удаление продуктов сгорания.

В современных котельных установках широко распространена схема с разрежением по газоходам. К недостаткам этой схемы следует отнести наличие присосов воздуха в газоотходы через неплотности в ограждениях и работу дымососов на запыленных газах. Достоинство такой схемы – отсутствие выбивания и утечек дымовых газов в помещение котельной, так как воздух в топку нагнетает вентилятор, а дымовые газы удаляет дымосос. В последнее время в мощных энергетических котельных установках широко применяется схема с наддувом. Топка и весь газовый тракт находятся под давлением 3-5 кПа. Давление создается мощными вентиляторами; дымосос отсутствует. Основной недостаток этой схемы – трудности, связанные с обеспечением надлежащей герметичности топки и газоходов котельного агрегата.

Для получения тяги необходимо увеличивать высоту трубы или температуру уходящих газов. Однако при использовании любого из этих способов необходимо иметь в виду, что высота трубы ограничена ее стоимостью и прочностью, а температура газов – оптимальным значением КПД котельной установки. Поэтому большинство современных котельных установок оборудуют искусственной тягой, для создания которой применяют дымосос, преодолевающий сопротивление газового тракта. В этом случае высоту трубы выбирают в соответствии с санитарно-техническими требованиями.

Напор воздуха, создаваемый вентилятором, также следует определять на основании аэродинамического расчета воздушного тракта (воздуховодов, воздухоподогревателя, горелочного устройства и т.д.) Максимальный напор вентилятора должен быть на 10% больше (b 2 = 1,1) потерь напора в воздушном тракте котельного агрегата.

Основы водоподготовки . Одной из основных задач безопасной эксплуатации котельных установок является организация рационального водного режима, при котором не образуется накипь на стенках испарительных поверхностей нагрева, отсутствует их коррозия и обеспечивается высокое качество вырабатываемого пара. Пар, вырабатываемый в котельной установке, возвращается от потребителя в конденсированном состоянии; при этом количество возвращаемого конденсата обычно бывает меньше, чем количество выработанного пара.

Потери конденсата и воды при продувке восполняются за счет добавки воды из какого-либо источника. Эта вода должна быть соответствующим образом подготовлена до поступления в котельный агрегат. Вода, прошедшая предварительную подготовку, называется добавочной, смесь возвращаемого конденсата и добавочной воды – питательной, а вода, которая циркулирует в контуре котла, котловой.

От качества питательной воды зависит нормальная работа котельных агрегатов. Физико-химические свойства воды характеризуют следующие показатели: прозрачность, содержание взвешенных веществ, сухой остаток, солесодержание, окисляемость, жесткость, щелочность, концентрация растворенных газов (СО 2 и О 2).

Прозрачность характеризуется наличием взвешенных механических и коллоидных примесей, а содержание взвешенных веществ определяет степень загрязнения воды твердыми нерастворимыми примесями.

Топливоподача. Для нормальной и бесперебойной работы котельных установок требуется, чтобы топливо к ним подавалось непрерывно. Процесс подачи топлива складывается из двух основных этапов: 1) подача топлива от места его добычи на склады, расположенные вблизи котельной; 2) подача топлива со складов непосредственно в котельные помещения.

Очистка дымовых газов и удаление золы и шлака . При сгорании твердого топлива образуется много золы. При слоевом процессе сжигания основная часть минеральных примесей топлива (60-70%) превращается в шлак и проваливается через колосниковые решетки в зольник. В пылеугольных топках большая часть (75-85%) золы уносится из котлоагрегатов с дымовыми газами.

В настоящее время в котельных применяют следующие типы золоуловителей: 1) инерционные механические; 2) мокрые; 3) электрофильтры; 4) комбинированные.

Инерционные (механические) золоуловители работают по принципу выделения золовых частиц из газового потока под влиянием сил инерции.

В настоящее время широко применяются золоулавители мокрого типа. На рис.14.5 показана схема мокрого золоулавителя (скруббера) с нижним тангенциальным подводом запыленного газа.

Принцип действия электрофильтров заключается в том, что запыленные газы проходят через электрическое поле, образуемое между стальным цилиндром (положительный полюс) и проволокой, проходящей по оси цилиндра (отрицательный полюс). Основная масса частиц золы получает отрицательный заряд и притягивается к стенкам цилиндра, незначительная часть частиц золы получает положительный заряд и притягивается к проволоке. При периодическом встряхивании электрофильтра электроды освобождаются от золы. Электрофильтры применяют в котельных с расходом дымовых газов более 70000 м 3 /ч, отнесенных к нормальным условиям.

Комбинированные золоуловители являются двухступенчатыми, при этом работа каждой ступени основана на различных принципах. Чаще всего комбинированный золоуловитель состоит из батарейного циклона (первая ступень) и электрофильтра (вторая ступень).

Процесс золошлакоудаления можно разделить на две основные операции: очистка шлаковых и зольных бункеров и транспортировка золы и шлака на золоотвалы или шлакобетонных изделий.

Основное и вспомогательное оборудование котельной необходимо для эффективного обогрева и обеспечения помещений горячим водоснабжением.

К нему принято относить:

Топка;
пароперегреватель;
воздухоподогреватель;
водяной экономайзер;
обмуровка и каркас с площадками и лестницами;
гарнитура и арматура.

В его состав входят:

Питательные и тягодутьевые устройства;
оборудование для топливоподачи;
оборудование для водоподготовки;
система автоматизации;
контрольно-измерительные приборы.

Механизм работы

Помогает правильному функционированию всей системы. За счет горелочных устройств топливо в котле доставляется в топку с последующим сгоранием. Необходимый воздух сюда доставляется дутьевым вентилятором, а также может подсасываться через колосниковую решетку, если имеется естественная тяга. Подогрев воздуха воздухоподогревателем повышает эффективность и экономичность котельной. Дымовые же газы удаляются в атмосферу.

Сырая вода, перемещаясь через катионные фильтры, смягчается и направляется в деаэратор, в котором ликвидируются коррозионно-активные газы. Далее вода поступает в бак деаэрованной воды, забирается насосом и идет в паровой котел. После поверхностей нагрева вода собирается в верхнем барабане. Пар из котла направляется в паровой общекотельный коллектор, а потом идет уже потребителям. Следует особенно тщательно выбирать основное и любое вспомогательное оборудование котельной.

В процессе сжигания топлива не все объемы тепла, выделяемые в топке, эффективно применяются с целью нагрева воды или парообразования. Тепло частично теряется вместе с уходящими из котла газами, механическим и химическим недожогом. Важная задача - минимизировать данные потери. Тепловой баланс котла - это равенство направленного в котел тепла и задействованного, складываемое из использованного полезно тепла, необходимого для выработки горячей воды или пара, тепловых потерь от работы котельной установки. На один килограмм твердого или жидкого топлива тепловой баланс составляет один метр кубический газообразного топлива.