Котельные установки в Самаре
Котельные установки: виды, категории, составные элементы, принцип работы
Котельная установка (транспортабельная либо модульная) – это система из одного или более блоков модульных конструкций с внутренним техническим оснащением, а также соединением с коммуникациями. Оборудование данного типа, предоставляется от завода уже полностью готовым к эксплуатации(необходимо только произвести соединение блоков, если их несколько и подключить к внешним коммуникациям).
Различают котельные установки по следующим основным характеристикам:
Вид топлива, которое будет использоваться:
- природный либо сжиженный газ;
- нефтяной либо попутный газ;
- уголь, кокс или пелеты(твердое топливо);
- дизтопливо;
- отработка;
- комбинированные(основной вид топлива и резервный).
Вид рабочей среды:
- вода (75-95°С);
- перегретая вода (115°С);
- пар (насыщенный 100ºC при давление 100 кПа и перегретый, отличается повышенной температурой (до 500ºC) и высоким давлением (больше 26 МПа));
- термомасло (рабочая температура теплоносителя может достигать 350°C при атмосферном давлении)
Правила проектирования и строительства котельных раскрыты в нормативных документах, выложенных на нашем сайте, согласно с которыми они подразделяются на две категории по надежности поставки тепловой энергии:
І категория – котельная система, которая сама полностью обеспечивает теплом без помощи дополнительных, резервных источников, в которой не допускается нарушение теплоснабжения (например больницы, школы-интернаты и т.д.);
ІІ категория – все остальные, не относящиеся к первой.
Главные требования к любой категории котельных – паровое давление не больше 3,9 МПа, температура воды не должна превышать 200ºС, что изложено в СП 89.13330.2012 «Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76».
Принцип работы котельной:
Например, водогрейная котельная установка работает по такой схеме:
- процесс нагревания воды для потребления осуществляется в котле;
- циркуляция теплоносителя (как правило, воды) обеспечивается с помощью насосов (сетевых, циркуляционных);
- поток нагретой жидкости подается в источник тепла: радиатор, теплообменник либо же пол с нагревом;
- режим работы котлов и температура теплоносителя регулируется с помощью специальной автоматики, можно «завязать» температуру теплоносителя в зависимости от температуры наружнего воздуха.
Сети подачи теплоносителя разделяются на прямые (подающие) и обратные. Когда вода подается потребителю – это подающая линия котельной установки, а когда она возвращается из радиаторов – обратная.
Обустройство котельной системы
Модульный блок оборудования выбирается индивидуально согласно требованиям и параметрам главного оснащения. Ее составляющие:
- помещение под котельную;
- котлы («с обвязкой»);
- горелки (разделяют атмосферные и турбированные);
- насосное и газовое оснащение (обычно используются основные линии и резервные);
- теплообменники (применяются при независимом отопительном контуре и контуре горячего водоснабжения);
- инженерные коммуникации, автоматика, сигнализация, связь, контрольная система пожарной безопасности;
- водоочистное оборудование(фильтры, химводоподготовка);
- расширительный бак.;
- запорная и предохранительная арматура.
Прочее оборудование, в зависимости от технического задания на изготовление.
В блочно-модульную систему также входят дымоходы и газовые трубы (бывают на основании котельной, самонесущие, пристенные, на растяжках и т. д.).
Составляющие конструкции котельной
Транспортабельная котельная – это каркасный блок-модуль (один или несколько), построенный с использованием негорючих материалов, что обеспечит огнеупорность и пожарную безопасность. Количество блоков каркасного типа зависит от требуемой мощности, вспомогательного оборудования и необходимых подсобных помещений. Если реально котельную установку оборудовать в единый блок, то рекомендуется монтаж нескольких окон и дверных проемов из стали.
Высокую прочность сооружения повышает технология строения котельной – в виде сварной каркасной конструкции. Это также увеличивает сопротивление ветру и снегу. Основа каркаса – швеллеры из стали, для балок потолка используются прокатные швеллеры. Для сооружения стен используют рифленую сталь с утеплителем или панели типа «сендвич». Кровля здания под котельную, как правило, односкатная или же двухскатная. Металлические конструкции котельного блока в обязательном порядке подлежат антикоррозионной обработке.
Когда составляется проект установки, то пункты взрывопожарной безопасности, огнеупорности конструкции обязательно следуют СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с Изменением N 1)» .
Оснащение котельной установки
Главная составляющая любой котельной – котел. Процесс нагрева воды и получения пара осуществляется как раз в нем.
Вода (как правило), которая играет роль носителя тепла, нагревается за счет выработки энергии. Тепло вырабатывается от сжигания топливных материалов в газовых либо твердотопливных котлах. В электрокотлах тепло образуется за счет электроэнергии. Материал для изготовления котла выбирается также согласно виду топливного сырья. Как правило, это чугун либо сталь. К примеру, если отопление производится за счет твердого топлива, то рекомендуется использовать котлы чугунные, так как на стальных быстро образуется сера, из-за которой значительно сокращается их срок эксплуатации. Чем невыгодно отличаются чугунные котлы, так это большим весом и громоздкостью.
Техническо-финансовые расчеты, производимые при выборе котлов, проводятся с учетом ряда факторов:
- эффективность производительности, как котла, так и котельной системы в целом;
- гарантия стабильной работы при минимуме нагрузок не в отопительный сезон;
- количество теплопотребителей;
- характеристики топлива;
- наличие системы автоматики;
- габариты котла;
- надежность;
- условия ремонта, очистки либо промывки котла.
Немаловажный факт – для котельных первой и второй категорий назначается установка минимум двух котлов, на случай выхода из строя одного из них (дабы не заморозить систему).
Что собой представляет горелка
У любого вида котлов, кроме электрического, имеется важная составляющая часть – горелка. Как газовые, так и дизельные горелки выполняют функции:
- подготовка топлива к горению – смешивание его с воздухом;
- сжигание смеси, что происходит в отсеке сгорания котла.
Нагрев воды и пара осуществляется за счет последней функции.
При выборе горелки следует опираться на такие показатели:
- вид топлива, которое будет использоваться в качестве источника тепла;
- характеристики котла: производительность, мощность, габариты камеры сгорания, тяга.
Исходя из вышеперечисленных качеств, например, газовые горелки подразделяются на одно и двухступенчатые. Последние могут работать в двух режимах. А также плавно-двухступенчатые и модуляционные. Последние на порядок дороже за счет автоматики, но работают плавно на всех режимах.
Оснащение газовых котельных
Так как газ обладает повышенными свойствами горючести, то и правила эксплуатации газовых котельных установок достаточно строгие. Согласно правилам (СП 89.13330.2012 «Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76») газорегуляторные установки монтируются в самой котельной, а газорегуляторные пункты отдельно, на площадке. Кроме того, к котлу, мощность которого меньше 30 МВт, должны предусматриваться две линии снижения, вторая линия будет срабатывать, когда выходит из строя главная ветвь. В остальных случаях, кроме котельных первой категории, рекомендуется установка одной нити.
И так, газовое оснащение котельных включает:
- приборы регулировки газового давления;
- фильтрацию;
- предохранительную и запорную спецарматуру;
- при необходимости коммерческий учет газа и поагрегатный.
Кроме того, используются различные контрольно-измерительные устройства: термометры, датчики, манометры и другие приборы.
Приборы, регулирующие газовое давление, являются обязательным элементом, необходимым для снижения и стабилизации показателей давления газа перед горелками, имеется в виду газовая рампа. А в случаях значительного понижения давления газа, необходимо применение регуляторов давления газа.
Газовые фильтры-отстойники необходимы для очистки топлива от различных загрязнений: воды, твердых элементов, вкраплений, которые недопустимы для стабильной работы регуляторов давления газа и счетчиков, а также уменьшают производительность котла.
Безопасность использования и нормальное функционирование обеспечивает запорно-предохранительная арматура, например: термозапорные клапаны (в последнее время не обязательны, так как присутствует противопожарная автоматика), клапаны предохранительные (запорные, сбросные), краны шаровые, затворы поворотные.
Насосы в котельных установках
Функции насосного оборудования:
- регулирование равномерной подачи воды (теплоносителя);
- транспортировка воды и нагнетание давления;
- циркуляция теплоносителя;
- подмешивания горячей воды в холодную (антиконденсатные).
Типоразмеры и мощность насосов подбирают исходя из «потребностей» характеристик среды, а именно необходимого давления и производительности. Выделяют следующие типы:
- сетевые, что выполняют функцию циркуляции воды и пара в системе;
- питательные, с целью запитки подготовленной воды в систему;
- циркуляционные, что регулируют напор теплоносителя в отдельном контуре (независимом или ГВС);
- антиконденсационные, используются для подмешивания горячей воды в обратный трубопровод (во избежании «потения» котлов, что неизбежно приводит к коррозии и сокращению срока службы).
Количество используемых насосов зависит от задач, поставленных перед ними, как правило устанавливают основной и резервный, кроме тех редких случаев, когда заказчик пытается сэкономить на комплектации.
Как функционирует система обмена тепла в котельных установках
Теплообменное оснащение состоит из:
теплообменников, как правило, пластинчатых разборных (реже кожухотрубных), площадь теплопередачи которых зависит от нескольких параметров, например давлений и температур «до» и «после», структуры теплоносителя (вода-вода, вода-пар,…);
Теплообменники нужны в вентиляционной системе и горячего водоснабжения, иногда в отопительной (независимый контур отопления, что продлевает «жизнь» котла и экономит средства на химводподготовку огромного кол-ва воды).
Система автоматики котельных, сигнализация
Контроль над котельными установками, в частности над их безопасным функционированием, осуществляется дистанционно (в большинстве современных котельных), с помощью пульта управления. Система автоматики котельных оборудована автоматическими приборами, что не требует постоянного присутствия диспетчера. Информирование о возникновении аварийной ситуации предоставляется на дистанционный пульт, а оповещение производится с помощью звуко-световой сигнализации.
Основные причины сбоя:
- проблемы с подачей топливных материалов;
- сбои давления воды или пара;
- отключение от электроэнергии;
- неправильный уровень воды;
- выход из строя какого либо оборудования.
Оборудование, что находится в состоянии поломки, отключается автоматически. На смену ему срабатывает резервное оснащение. Таким образом, регулировка работы установок происходит автоматически. В каких случаях срабатывает система сигнализации указано в СП 89.13330.2012.
Подготовка и очищение воды
Перед тем, как вода попадает в котел или теплообменник, необходимо произвести ее очистку от механических взвесей, грязи и минералов. Очищение и смягчение воды обеспечивается с помощью специальной системы. Это нужно для предотвращения образования коррозии, пены, солей и накипи на составляющих котельной. Производится очистка благодаря нескольким видам фильтрации, известкованию, а также избавлению от хлора, что послужит гарантией долгосрочной службы установки. Как вода, так и пар, должны соответствовать требованиям ГОСТов, санитарным правилам и нормам по использованию питьевой воды, водоснабжению населения, а также по безопасной эксплуатации водных систем.
К системе водоочистного оборудования относятся:
- фильтры механические и магнитные;
- устройства умягчения, избавления от железа;
- вихревые реакторы и прочее.
Как и при выборе других составляющих котельного оборудования, при подборе системы водоподготовки следует руководствоваться санитарными правилами и нормами:
ГОСТа 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора»
СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения»
ПБ 10-574-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов»
ГОСТ 20995-75 «Котлы паровые стационарные давлением до 3,9 МПа. Показатели качества питательной воды и пара»
Защита от повышения давления воды
В каждой котельной системе предусмотрено наличие специального бака (расширительный), который выполняет функцию защиты от повышения давления воды. Когда теплоноситель нагревается, увеличивается в объеме, что может привести к гидроудару или протечкам. Бак мембранный компенсирует объем теплоносителя и удаляет лишний воздух, что образовался при нагреве. Мембранные баки устанавливают в системах отопления, горячего водоснабжения, по сути, в любом контуре.
Все баки схожи по конструкции: бак в форме цилиндра или же прямоугольника, вертикального либо горизонтального положения. Внутри находится гибкая мембрана, которая делит устройство на два отсека: для воздуха и жидкости. Механизм действия расширительного бака заключается в подаче излишков воды в бак. Для изготовления мембранных баков выбирается такое сырье, что способно удерживать высокие температуры и скачки давления.
Газовые трубы и дымоходы
В котельных установках предусмотрено наличие системы отвода продуктов сгорания топлива. К ней относятся газовые и дымовые трубы, которые нужны для выхода газа и дыма, обоспечения естественной тяги. Газовые трубы идут непосредственно от котлов, присоединяются к дымоходам перпендикулярно или вертикально, зависит от конструкции котлов (атмосферные или турбированные).
Как и в случае с другими элементами котельных, материал, размеры, параметры крепления труб выбираются, исходя из технических характеристик оборудования, пожеланий заказчика, согласно установленным требованиям и нормам.
Различают следующие виды конструкций:
- дымовая труба на ферме (чаще всего)
- дымовая труба на растяжках (требуется большая площадь для монтажа)
- дымовая труба на мачте (по сути ферменная)
- фасадная дымовая труба (исходя из названия, крепится к фасаду)
- самонесущая дымовая труба (держится за счет основания на фундаменте)
Кроме вышеперечисленного, существует дополнительное оснащение котельных, что гарантирует нормальное и безопасное пользование. К дополнительному вспомогательному оборудованию относятся разнотипные деаэраторы, бойлеры, аккумуляторные баки и многое, многое другое.