Котельные установки в Таганроге

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.