Принцип роботи та влаштування парового котла – відмінності, переваги

Парові котли - це обладнання, яке може використовуватися як на промислових об'єктах, так і для побутових цілей. Головною функцією таких пристроїв є перетворення води в пару, яка надалі може використовуватися для обігріву приміщень або забезпечення руху різних механізмів. У цій статті буде розглянуто пристрій парового котла, його особливості та застосування.

Сфери застосування парових котлів та призначення

Парові котли активно використовуються у таких галузях:

1. Опалювальні системи. Існують промислові та побутові моделі парових котлів, що дозволяють використовувати пару як теплоносій. Пар проходить через опалювальні контури та/або надходить у теплообмінники пристроїв гарячого водопостачання, забезпечуючи тим самим переміщення теплової енергії. Побутовий паровий опалювальний котел часто комбінується із твердопаливними опалювальними пристроями. На промислових об'єктах використовуються потужніші та надійніші пристрої, що виробляють перегріту пару, що має підвищену тепловіддачу.
2. Енергетика. Парові машини дозволяють перетворювати розігріту пару на електричну енергію. Робочий процес виглядає досить просто: пара переміщається в турбіну і обертає вал, за рахунок чого відбувається вироблення електрики. Цей принцип успішно використовується на безлічі електростанцій.
3. Промисловість. Парові пристрої можуть забезпечувати механічне рух різних елементів систем. Принцип роботи парового котла промислового призначення має такий самий вигляд, як і в попередньому випадку, але вироблена енергія спрямована на здійснення механічного впливу на елементи, які повинні рухатися.

Знання того, для чого потрібен паровий котел і де він застосовується, дозволяє використовувати пристрій із граничною ефективністю.

Принцип роботи парового казана

Насамперед потрібно зрозуміти, що називається паровим котлом. Паровий котел - це пристрій, що генерує пару. Існує два види пари, що виробляється - насичений і перегрітий. Температура насиченого становить 100 градусів, а тиск – 100 кПа. Перегріта пара розігрівається до 500 градусів, а величина тиску при цьому може перевищувати 26 МПа. Насичена пара використовується в агрегатах побутового призначення, а перегріта через свої особливості застосовується тільки на об'єктах промислового масштабу.

Сировиною для створення пари є вода, яка переробляється в казані, що працює на будь-якому виді палива. Створена пара в процесі роботи перетворюється на теплоносій, що доставляє теплову енергію на ділянку його застосування.

Незалежно від особливостей конструкції конкретного пристрою, загальний принцип роботи парового казана завжди залишається незмінним:

• Насамперед воду проходить етап очищення і направляється в резервуар (зазвичай що знаходиться у верхній частині пристрою) за допомогою електричного насоса;
• Накопичена в резервуарі вода надходить у труби, що ведуть до розташованого нижче колектора;
• З колектора вода прямує вгору, надходячи до зони нагрівання;
• У трубі вода перетворюється на пару, що виходить вгору за рахунок різниці тисків рідини та газу;
• У верхній частині конструкції розташовується сепаратор, що дозволяє відокремити пару від води та відвести надлишки останньої в резервуар;
• Пара прямує у трубопровід і вирушає до споживачів;
• У парогенераторах етап нагрівання здійснюється ще раз для досягнення парою необхідного стану.

Щоб добре зрозуміти, як працює паровий котел, потрібно також розглянути особливості його конструкції, про що йтиметься далі.

Влаштування парового котла

Порада:
Не робіть ПОМИЛКИ у розрахунках!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту та будівництва швидко та точно.

Конструктивно паровий котел – це ємність, у якій відбувається процес перетворення води на пару. Ємність зазвичай виконується з труби, діаметр якої може змінюватись у досить широких межах. Крім заповненої труби, схема парового котла включає топкову камеру, призначену для спалювання палива.

Топка може мати певні особливості, які безпосередньо залежать від виду палива, що використовується. Наприклад, твердопаливні камери топки в нижній частині обладнуються колосниковими гратами, крізь які в камеру надходить кисень. У верхній частині конструкції встановлюється традиційний димар, що створює тягу і забезпечує нормальне горіння. У разі використання рідких енергоносіїв або газу топкова камера постачається пальником.

У будь-якому випадку газ, що виділяється при згорянні палива, підходить до заповненої водою ємності, віддає їй своє тепло і виводиться в атмосферу димоходом. Вода в певний момент починає кипіти і перетворюватися на пару, яка прямує у верхню частину ємності, а потім – у труби.

Види парових казанів

Перший параметр, за яким класифікуються парові котли - вид палива, в залежності від чого виділяють наступні види котлів:

• Газові;
• Вугільні;
• Мазутні;
• електричні.

Залежно від їхнього призначення виділяють такі види парових котлів:

• Побутові;
• Промислові;
• Енергетичні;
• Утилізаційні.

Останній параметр – конструкція, що дозволяє виділити два види казанів:

Конструкція парового казана досить важлива, тому варто розібратися, у чому полягають відмінності цих видів пристроїв.

Відмінності газо- та водотрубних котлів за схемою роботи

Місткість, що дозволяє створювати пару, зазвичай виконується з однієї або кількох труб. Вода, що знаходиться в них, прогрівається за рахунок розігрітих газів, що виділяються в процесі горіння палива. Така конструкція передбачає, що газ сам піднімається до заповнених водою труб, і пристрої, що працюють за таким принципом, називають газотрубними котлами.

В іншому типі котлів газ переміщається трубою в самій ємності з водою. Місткість у цьому випадку називається барабаном, а сам котел відноситься до категорії водотрубних. Заповнені водою барабани можуть розташовуватися горизонтально, вертикально, радіально або комбіновано, в залежності від чого виділяють відповідні види водотрубних котлів.

Порівняння особливостей видів котлів дозволяє зробити такі висновки:

1. Перша відмінність – різні розміри труб, що використовуються. Газотрубні пристрої оснащуються досить великими трубами, порівняно з виробами, що використовуються у водотрубних котлах.
2. Наступна відмінність полягає у різниці потужностей. Граничне значення потужності газотрубних казанів становить 360 кВт, а максимальний тиск не може перевищувати 1 МПа. Високий тиск та об'єм пари вимагають збільшення товщини стінок пристрою, що негативно позначається на підсумковій вартості котла. Водотрубні котли такого недоліку позбавлені - для них можуть використовуватися тонкі труби, що дозволяють досягти більшої температури і тиску в порівнянні з газотрубними аналогами.
3. Водотрубні котли відрізняються не тільки потужністю та вищою температурою. До їх переваг належить ще й можливість витримувати серйозні навантаження, що говорить про більший ступінь безпеки подібних пристроїв.

Додаткові елементи котлів

Пристрій парового котла не обмежується основними елементами, які вже описані вище. Іноді паровий котел може комплектуватись додатковими пристроями, що дозволяють підвищити ефективність або функціональність системи.

Йдеться про такі елементи:

1. Пароперегрівач. Даний елемент дозволяє розігріти пару до температури понад 100 градусів, що дозволяє досягти більшої економічності за рахунок збільшення ККД агрегату. Пара при використанні перегрівача може досягати температури 500 градусів, причому його нагрівання здійснюється вже в трубах, тобто після етапу випаровування води. Пароперегрівач може бути як вбудованим, так і виконуватись у форматі окремого пристрою. Існують конвекційні та радіаційні пристрої (другий тип має у 2-3 рази більшу потужність).
2. Сепаратор пара. Цей елемент парового котла дозволяє усунути всю зайву вологу з пари та максимально її висушити. При використанні сепаратора ККД всього казана істотно підвищується.
3. Паровий акумулятор. Цей пристрій дозволяє стабілізувати роботу системи. Акумулятор вбирає надлишки виробленої пари і повертає їх в систему, якщо його стає занадто мало.
4. Пристрій для очищення води. Даний пристрій дозволяє знизити насиченість води киснем та різними хімічними речовинами. Своєчасна підготовка води дає змогу зменшити вплив корозії на внутрішні елементи котла та звести до мінімуму кількість відкладень у системі.

Також пристрій парового котла включає клапан для спуску конденсату, підігрівачі повітря і блок управління агрегатом, в який входить вимикач горіння і регулятори витрати сировини і енергоресурсів. Розуміння того, з чого складається паровий котел дозволяє підігнати його конфігурацію під вирішення конкретних завдань.

Парогенератор

Парогенератори – це різновиди парових казанів, забезпечені додатковими елементами. Зокрема, конструкція такого пристрою може включати кілька проміжних пароперегрівачів, що дозволяють багаторазово підвищити потужність обладнання.

Найчастіше парогенератори використовують у атомних електростанціях. Використання пари дозволяє перетворити енергію, що виробляється при розпаді атомів в електрику.

Пара в атомних реакторах може працювати наступним чином:

1. Вода оточує зовнішню частину корпусу реактора, приймаючи теплову енергію. Пара утворюється у своєму контурі, що знаходиться зовні реактора. Парогенератор у подібній конструкції виконує функцію теплообмінника.
2. Друга схема має на увазі перебування труб для нагрівання води в самому реакторі. В результаті виходить, що реактор перетворюється на своєрідну топкову камеру, а вироблена пара відправляється відразу в електрогенератор. Дана конструкція називається киплячим реактором і вимагає установки парогенератора.

Висновок

Парові котли – це досить потужні та ефективні пристрої, які виявляються незамінними у низці ситуацій. Побутові парові котли дозволяють прогрівати будинок або виконувати якусь роботу, а промислові агрегати дозволяють виробляти електричну енергію у величезних кількостях. У будь-якому випадку для ефективного вирішення поставлених завдань призначення та влаштування котла повинні відповідати один одному.

Котельні установки. Види, влаштування котелень.

Котельня (котельна) - це споруда, в якій здійснюється нагрівання робочої рідини (теплоносія) (як правило - води) для системи опалення або паропостачання, розташоване в одному технічному приміщенні. Котельні з'єднуються із споживачами за допомогою теплотраси та/або паропроводів. Основним пристроєм котельні є паровий, жаротрубний та/або водогрійний котли. Котельні використовуються при централізованому тепло- та паропостачанні або при місцевому теплопостачанні будівель.

Котельна установка є комплексом пристроїв, розміщених у спеціальних приміщеннях і службовців для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари або гарячої води. Її основні елементи - котел, топковий пристрій (топка), живильні та тягодутьєві пристрої. У загальному випадку котельна установка є сукупністю котла (котлів) і обладнання, що включає наступні пристрої: подачі та спалювання палива; очищення, хімічної підготовки та деаерації води; теплообмінні апарати різного призначення; насоси вихідної (сирої) води, мережеві або циркуляційні – для циркуляції води в системі теплопостачання, підживлювальні – для відшкодування води, що витрачається у споживача та витоків у мережах, живильні для подачі води в парові котли, рециркуляційні (підмішувальні); баки живильні, конденсаційні, баки-акумулятори гарячої води; дутьові вентилятори та повітряний тракт; димососи, газовий тракт та димову трубу; пристрої вентиляції; системи автоматичного регулювання та безпеки спалювання палива; тепловий щит або пульт керування.

Котел - це теплообмінний пристрій, в якому теплота гарячих продуктів горіння палива передається воді.В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару, а у водогрійних котлах нагрівається до необхідної температури.

Топковий пристрій служить для спалювання палива та перетворення його хімічної енергії на тепло нагрітих газів.

Поживні пристрої (насоси, інжектори) призначені для подачі води в казан.

Тягодітьовий пристрій складається з дутьових вентиляторів, системи газовоздуховодів, димососів та димової труби, за допомогою яких забезпечуються подача необхідної кількості повітря в топку та рух продуктів згоряння газоходами котла, а також видалення їх в атмосферу. Продукти згоряння, переміщаючись газоходами і стикаючись з поверхнею нагріву, передають теплоту воді.

Для забезпечення більш економічної роботи сучасні котельні установки мають допоміжні елементи: водяний економайзер та повітропідігрівач, що служать відповідно для підігріву води та повітря; пристрої для подачі палива та видалення золи, для очищення димових газів та поживної води; прилади теплового контролю та засоби автоматизації, що забезпечують нормальну та безперебійну роботу всіх ланок котельні.

Залежно від використання їх теплоти котельні поділяються на енергетичні, опалювально-виробничі та опалювальні.

Енергетичні котельні забезпечують парою паросилові установки, що виробляють електроенергію, і зазвичай входять до комплексу електричної станції. Опалювально-виробничі котельні бувають на промислових підприємствах та забезпечують теплотою системи опалення та вентиляції, гарячого водопостачання будівель та технологічні процеси виробництва. Опалювальні котельні вирішують ті самі завдання, але обслуговують житлові та громадські будинки. Вони поділяються на окремі, блоковані, тобто.що примикають до інших будівель і вбудовані в будівлі. Останнім часом все частіше будують укрупнені котельні, що окремо стоять, з розрахунком на обслуговування групи будівель, житлового кварталу, мікрорайону.

Влаштування вбудованих у житлові та громадські будівлі котелень в даний час допускається лише за відповідного обґрунтування та погодження з органами санітарного нагляду.

Котельні малої потужності (індивідуальні та невеликі групові) зазвичай складаються з котлів, циркуляційних та підживлювальних насосів та тягодутьевих пристроїв. Залежно від цього обладнання переважно визначаються розміри приміщень котельні.

Класифікація котельних установок

Котельні установки залежно від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду одержуваного теплоносія їх ділять на парові (для вироблення пари) і водогрійні (для вироблення гарячої води).

Енергетичні котельні установки виробляють пари для парових турбін на теплових електростанціях. Такі котельні обладнують, як правило, котлоагрегатами великої та середньої потужності, які виробляють пару підвищених параметрів.

Виробничо-опалювальні котельні установки (зазвичай парові) виробляють пар не тільки для виробничих потреб, але й для цілей опалення, вентиляції та гарячого водопостачання.

Опалювальні котельні установки (в основному водогрійні, але вони можуть бути паровими) призначені для обслуговування систем опалення виробничих і житлових приміщень.

Залежно від масштабу теплопостачання опалювальні котельні бувають місцеві (індивідуальні), групові та районні.

Місцеві котельні зазвичай обладнують водогрійними казанами з нагріванням води до температури не більше 115 °С або паровими казанами з робочим тиском до 70 кПа. Такі котельні призначені для постачання теплоти однієї чи кількох будівель.

Групові котельні установки забезпечують теплою групи будівель, житлові квартали чи невеликі мікрорайони. Їх обладнують як паровими, і водогрійними котлами більшої теплопродуктивності, ніж котли місцевих котельних. Ці котельні зазвичай розміщують у спеціально споруджених окремих будинках.

Районні котельні опалювальні служать для теплопостачання великих житлових масивів: їх обладнають порівняно потужними водогрійними або паровими котлами.

Класифікація котельних агрегатів

Котли як технічні пристрої для пари або гарячої води відрізняються різноманіттям конструктивних форм, принципів дії, використовуваних видів палива і виробничих показників. Але за способом організації руху води та пароводяної суміші всі котли можуть бути поділені на дві групи:

• котли із природною циркуляцією;
• казани з примусовим рухом теплоносія (води, пароводяної суміші).

У сучасних опалювальних і опалювально-виробничих котельнях для пари використовуються в основному котли з природною циркуляцією, а для виробництва гарячої води - котли з примусовим рухом теплоносія, що працюють за прямоточним принципом.

У прямоточних парових казанах кратність циркуляції становить одиницю, тобто. поживна вода, нагріваючись, послідовно перетворюється на пароводяну суміш, насичену і перегріту пару.

У водогрійних котлах вода під час руху по контуру циркуляції нагрівається за один оберт від початкової до кінцевої температури.

По виду теплоносія котли поділяються на водогрійні і парові.

Водогрійні котли, призначенням яких є отримання гарячої води заданих параметрів, застосовують для теплопостачання систем опалення та вентиляції, побутових та технологічних споживачів. а також опалювально-виробничих котелень як основне джерело теплопостачання.

По відносному руху теплообмінних середовищ (димових газів, води та пари) парові котли (парогенератори) можуть бути розділені на дві групи: водотрубні котли та жаротрубні котли. Росії у XX столітті переважно використовувалися водотрубні котли Шухова. навпаки, всередині труб рухаються димові гази, а вода омиває труби зовні.

За принципом руху води та пароводяної суміші парогенератори поділяються на агрегати з природною циркуляцією та з примусовою циркуляцією.

Як працює котельня

Котельнею прийнято називати окрему будівлю або цілий комплекс будівель і споруд, в яких розміщуються котельні установки і допоміжне обладнання для вироблення тепла або пари.

Основним завданням котельні є забезпечення споживачів гарячою водою та/або парою, які використовуються для потреб теплопостачання та у виробничих процесах.

Вироблення тепла здійснюється в котлах за допомогою процесів радіаційного і конвективного теплообміну між паливом, що спалюється, і нагрівається середовищем.

Існує кілька варіантів котелень, які розрізняються за типом палива, котлів для вироблення теплоносія, місце розташування.

Кожна котельня виконує свої функції та призначена для певних потреб.

Найчастіше парові котельні використовуються для потреб промисловості та сільського господарства, а різні види водогрійних котелень служать для систем теплопостачання та забезпечення споживачів гарячою водою.

Класифікація котелень

За типом розташування

За типом розташування котельні бувають:

• центральні;
• районні;
• індивідуальні та блок-модульні.

Центральні котельні

Центральні котельні призначені для постачання енергоресурсів безлічі об'єктів від одного виробника теплової енергії. Вироблені в котельному агрегаті пари або гаряча вода за системою трубопроводів передаються кінцевим споживачам.

Така схема теплопостачання була поширена донедавна. Плюсом є те, що теплом забезпечуються житлові будинки та підприємства, що знаходяться на певній відстані від котельні.

Головним і найсуттєвішим недоліком центральних котелень є розгалужена мережа трубопроводів. Мережі вимагають постійного обслуговування, температуру віддалених споживачів складно підтримувати та регулювати в нормативних межах, великі теплові мережі мають високі втрати тепла, що призводить до перевитрати палива.Котельня, що працює на такі мережі, тягне на собі велике господарство всіх мереж, витрати на обслуговування потужних казанів та допоміжного обладнання, велике споживання палива.

Районні котельні

Районні котельні призначені для забезпечення теплової енергії частиною міста. Їх розташовують у центрі забудови щоб забезпечити рівномірний розподіл тепла всім споживачам.

Районна котельня має те саме обладнання, що й центральна, тільки менша потужність. Її спорудження потребує менших капіталовкладень і проходить у короткі терміни.

Такий варіант теплопостачання зручний для новозведених районів, що знаходяться на значних відстанях від великих центральних котелень.

В даний час, як правило, кожен мікрорайон, що знову будується, має свою районну котельню або теплову станцію.

Індивідуальні котельні

Ще компактнішими є індивідуальні та блок модульні котельні.

Останнім часом вони набули широкого поширення. Такі котельні можуть обслуговувати один будинок або кілька довколишніх об'єктів теплопостачання.

Їх можна встановлювати у важкодоступних районах, там, де неможливе прокладання трубопроводів.

Великою перевагою індивідуальних котелень є їхня незалежність від стану тепломагістралей, можливість регулювання параметрів теплоносія за бажанням споживача.

За типом палива, що використовується

Газові котельні

Для роботи газових котелень в залежності від вимог виробництва та доступності палива можуть бути використані різні типи газу.

Найбільш поширеним є природний газ, який надходить на котельню, як правило, з трубопроводів системи газопостачання.

Іншим менш поширеним видом газового палива є пропан бутанові суміші (ЗВГ). Це скраплений нафтовий газ, який зберігається в газгольдерах біля котелень. Перевагою використання цього газу є незалежність від централізованого газопостачання. А до недоліків потрібно віднести високу вартість газу та необхідність обслуговування дорогого обладнання для зберігання.

Крім того, якість ЗВГ сильно залежить від постачальника. Звичайно, всі хочуть заощадити, ЗВГ приходить скажемо так, не зовсім чистий. Само собою, пальники та котли від цього довше не прослужать.

Звичайно, ми маємо згадати і біогаз, що виробляється з органічних відходів, наприклад, гною або відходів харчової промисловості. Це біологічно безпечне паливо, але його виробництво обмежене. Пов'язано це з тим, що експлуатація ферментаторів біогазу в зимовий період часто потребує більшої кількості тепла, ніж буде отримано під час його спалювання.

Зріджений природний газ (ЗПГ) виходить із природного газу при його охолодженні із збереженням усіх паливних властивостей природного газу. Такий варіант палива можна використовувати у віддалених районах, де відсутні газопроводи. Даний метод наразі є дорогим, але багато хто очікує, що в міру оптимізації та здешевлення систем зберігання — за ЗПГ майбутнє.

Ще один вид газу – синтетичний, виходить при спалюванні вугілля, деревних відходів та інших джерел. Використання його обмежене через високу вартість отримання такого палива.

Твердопаливні котельні

Як паливо в таких котлах можуть використовуватися вугілля, дрова, пелети, паливні брикети, тріска, тирса, торф та інше.

Такий тип котельної установки використовують при нестачі електричної енергії та відсутності газопостачання.

Це практичний спосіб обігріву дрібних виробництв, особливо деревообробних.

Недоліками є необхідність постійного контролю над процесами горіння, труднощі у частині автоматизації процесу шкідливого на довкілля.

При спалюванні вугілля в приладах топки в атмосферу виділяються оксид вуглецю, оксид азоту, бензапірен, діоксид сірки, діоксид азоту. Крім того, у повітря потрапляють дрібні негорілі частинки палива, сажа і зола. Все це розсіюється в повітрі та осідає на прилеглій території.

Для зменшення шкідливого впливу вугільних котелень на довкілля виробляють оптимальні режими горіння, що дозволяють максимально спалювати паливо, встановлюють золоуловлювачі та фільтри.

Мазутні котельні

Котельні установки на мазуті можуть використовуватися як автономні або як частина комбінованих установок, де мазут виступає як резервне паливо.

Використовують мазут марок М100 та М40. Перевагами мазутних котелень є відносно низька вартість палива, його доступність у віддалених районах, порівняно висока пожежна безпека, відсутність численних дозволів на початок роботи.

До недоліків можна віднести необхідність пристрою мазутосховища та періодичне чищення всіх систем, неприємний запах палива, недостатню екологічність порівняно зі спалюванням природного газу. Мазут перед спалюванням необхідно підігрівати, у зимовий час цей процес потребує великих витрат теплової чи електричної потужності.

За типом встановлених котлів

При експлуатації котелень використовуються такі види котлів:

Парові котли

Паровий котел - це пристрій, що служить для вироблення пари високої температури та тиску з підготовленої води.

За своїм принципом дії котли поділяються на водотрубні та жаротрубні.

Водотрубні котли представляють пристрій, що складається з двох частин, топки екранованої великою кількістю труб, в яких циркулює вода і конвективна частина, де згорілі гази проходять крізь касети з труб меншого діаметру. нагріванні вода перетворюється на пару, за рахунок великої площі нагрівання процес перетворення води на пару відбувається досить швидко.

Така конструкція котла називається прямоточною.

У котлах барабанного типу присутній такий пристрій як барабан, в якому не тільки збирається пара, а й відокремлюється від нього конденсат, що повертається в систему.

Застосування кількох послідовно встановлених котлів барабанного типу дозволяє отримати суху пару високої температури. Його можна стискати до високого тиску, що необхідно у виробничих процесах.

У жаротрубних котлах все навпаки. У велику ємність (вона ж корпус котла) з водою вставлена ​​жарова труба, в якій відбувається процес горіння. димогарні труби циркулює вода, яка і перетворюється на високотемпературну пару.

Така конструкція парового котла має великий недолік — високий тиск кінцевого продукту, тому котли необхідно оснащувати дорогою і складною системою безпеки.

У парових казанах виробляється різний тип пари: перегрітий і насичений.

Перегрітий має температуру до +500°С, у ньому відсутні водяні краплі та суспензії.

Насичена пара утворюється при температурі +100°С, вона швидко остигає та утворює конденсат, який повертається в установку.

Парові котли застосовуються:

• у теплоенергетиці та житлово-комунальному господарстві;
• у металургійній та хімічній промисловості;
• у медицині;
• для пастеризації продукції у кондитерській, молочній та м'ясній галузях;
• у будівельній промисловості;
• при виробництві бетону та залізобетонних конструкцій;
• у сільському господарстві для запарювання кормів.

Водогрійні котли

У водогрійних казанах відбувається нагрівання великого обсягу підготовленої води під тиском. Гаряча вода надалі використовується для опалення та гарячого водопостачання житлових, господарських та адміністративних будівель, промислових об'єктів та підприємств.

За конструктивними особливостями водогрійні котли поділяються на:

• водотрубні, в яких теплообмін відбувається між поверхнею кип'ятільних труб, наповнених водою і паливом, що спалюється;
• жаротрубні, у яких усередині газохідних трубок, занурених у теплоносій, рухаються продукти згоряння палива.

Перевагами водотрубних котлів є швидке нагрівання води, покращене теплознімання, низька вибухонебезпечність, довговічність конструкції.

Недоліками є складність конструкції та обслуговування, висока вимога до якості з'єднань, збільшені розміри габаритів котлів.

Жаротрубні котли прості у використанні, компактніші, мають відносно невисоку вартість.

При цьому вони мають суттєві недоліки:

• мала швидкість теплоносія спричиняє високу вимогу до поживної води;
• такі котли вибухонебезпечні;
• тривалий час нагрівання води спричиняє необхідність підтримки високої температури великої маси теплоносія, що призводить до перевитрати палива.

Як правило, максимальна температура води на виході з котла може становити від 95 до 170°С.

Перевагою промислових водогрійних котлів у порівнянні з паровими є їх низький гідравлічний опір, зручне обслуговування та простота очищення поверхонь нагріву, великий термін експлуатації, можливість роботи без примусового піддуву повітря.

Термомасляні котли

У термомасляних котлах як високотемпературний теплоносій використовують органічне або напівсинтетичне масло, яке нагрівають до 300-360°С. Таку температуру не можуть забезпечити парові та водогрійні котли.

Термомасляні котли компактні та прості в конструкції.

Використання в якості теплоносія масла замість води дозволяє уникнути проблем корозії, накипу, промерзання обладнання при відключенні та суттєво економити на процесах хімводопідготовки та деаерації.

Термомасляні котли застосовують:

• на асфальтобетонних заводах для розігріву бітуму;
• при виробництві та транспортуванні бітуму;
• у нафтопереробній та нафтохімічній промисловості для процесів зберігання та зливу;
• у хімічній промисловості для підігріву різних реагентів;
• при деревообробці при процесах сушіння;
• у харчовій промисловості.

До недоліків таких котлів можна віднести необхідність утилізації олії кожні кілька років, необхідність виділення додаткового місця для встановлення ємності з олією, дорогі окремі вузли установки, високий ступінь плинності олії. Ну і звичайно висока пожежна небезпека самого масла при такій температурі.

За призначенням теплового навантаження

Тепловим навантаженням називається та кількість теплової енергії, яка подається споживачеві для підтримки комфортної температури в приміщеннях.

Для житлових будівель

Теплове навантаження розраховується на кожен об'єкт виходячи з площі опалювального приміщення, кількості людей, що знаходяться в ньому, матеріалів теплоізоляції стін, підлоги і стелі, необхідної температури всередині будівлі.

Відповідно до Постанови Уряду РФ від 06.05.2011 N 354 (ред. від 18.03.2024) «Про надання комунальних послуг власникам та користувачам приміщень у багатоквартирних будинках та житлових будинків» температура повітря у житлових приміщеннях у опалювальний період має становити не нижче +20 ° С (у кутових кімнатах +22 ° С). При цьому допускається перевищення нормативної температури на 4 градуси, зниження у нічний час не більше ніж на 3 градуси.

Для теплопостачання житлових будинків встановлюють теплові пункти, які передають та розподіляють теплову енергію, що отримується від централізованих котелень, до споживачів.

Теплові пункти розподіляються на центральні та індивідуальні.

Центральний тепловий пункт (ЦТП) відіграє велику роль у теплопостачанні груп об'єктів, таких як мікрорайони міста та невеликі селища.

З допомогою ЦТП підтримується середня температура всім підключених споживачів, немає можливості регулювати температурний режим окремому будинку.

При аварійній ситуації одразу кілька будівель залишаються без опалення та гарячої води.

Індивідуальний тепловий пункт (ІТП) розподіляє теплоносій між абонентами та регулює режими подачі, температури та інші параметри в окремих будівлях.

При цьому є можливість індивідуального встановлення температури для кожної точки споживання.

Завдяки невеликій відстані від тепломережі до теплового пункту витік теплоносія мінімальний.

Для промислових об'єктів

При розрахунку теплових навантажень для промислових підприємств є свої особливості:

• розрахункова температура всередині приміщення нижче, ніж для житлових будівель і становить 16-18 ° С;
• у виробничих приміщеннях значна частина тепловиділень походить від працюючого обладнання та установок;
• промислові будівлі, як правило, мають велику площу скління та великі вхідні ворота;
• виробничі цехи займають значну площу з висотою стель понад 3-4 м;
• на промислових об'єктах використовуються потужні припливно-витяжні установки.

Дані фактори відіграють велику роль при розрахунку теплових навантажень та виборі методів забезпечення теплом та гарячою водою.

Для громадських будівель

Розрахункова внутрішня температура громадських будівель залежить від призначення приміщень та знаходиться в межах від +16 до +20°С.

При визначенні теплових навантажень беруть до уваги режим експлуатації приміщень, теплові надходження від сонячної радіації та внутрішньої господарської діяльності людей.

Значну роль розрахунках грає наявність і потужність встановленої припливно-витяжної вентиляції.

За категорією надійності відпустки тепла

Відповідно до СП 89.13330.2016 "Котельні установки" за надійністю відпуску тепла споживачам котельні установки поділяються на дві категорії.

До першої категорії належать котельні, які є єдиним джерелом тепла для системи теплопостачання, що забезпечує споживачів першої категорії, які не мають резервних джерел теплової енергії.

До другої категорії належать решта котелень.

Технічне обслуговування та експлуатація котелень

Планове технічне обслуговування: періодичність, види робіт

Для безперебійної роботи обладнання та запобігання виникненню аварійних ситуацій проводять планове технічне обслуговування (ТО) котелень.

Періодичність таких робіт становить 1 або 2 рази на рік і залежить від потужності та призначення котельні. При використанні котлів тільки в період опалення технічне обслуговування проводять перед його початком. Якщо котельне обладнання працює цілий рік, його перевіряють двічі на рік.

Для кожної котельної установки складається графік проведення технічного обслуговування та перелік робіт, що входять до нього.

Планове технічне обслуговування включає ТО котельних агрегатів і пальників, перевірка та налаштування спрацьовування автоматики, огляд корпусу та ізоляції, проведення необхідного ремонту обладнання.

Аварійні ситуації: типові несправності, способи реагування

При експлуатації котелень можу виникати такі аварійні ситуації:

• раптове відключення електроенергії. І тут обслуговуючий персонал зобов'язаний проконтролювати, що подача палива автоматично припинилася, перевести ключі управління автоматикою у положення “дистанційно”, повідомити керівництву ситуації;
• зниження тиску в нагнітальній лінії та падіння рівня води в котлі. При цьому перевіряють справність насосів, пускають воду на обвідній лінії. При різкому зниженні рівня води у паровому казані контролює відключення котла автоматикою;
• підвищення рівня води у паровому казані або його барабані. Необхідно припинити подачу води, відкрити вентилі на лінії продувки, при подальшому підвищенні рівня зупинити котел;
• підвищення тиску в котлі вище за встановлений.Якщо арматура безпеки спрацювала, але тиск не знижується необхідно припинити подачу палива та зупинити котел;
• загазованість котельні. Негайно перекрити подачу газу, зупинити казан.

На всі інші можливі аварійні ситуації є точні інструкції щодо їх запобігання та усунення наслідків.

Оновлення та модернізація котелень: цілі, можливі поліпшення

Оновлення та модернізацію котельні проводять у разі морального та фізичного зносу обладнання, при переході з одного виду палива на інше, збільшенні собівартості тепла, що виробляється, порушенні температурних графіків подачі тепла, збільшенні навантаження на котельню, неможливості побудувати нового джерела теплопостачання.

Модернізація котельні включає комплекс заходів, в результаті яких підвищується ефективність роботи котельні, збільшується потужність і безпека, зменшується витрати на експлуатацію.

Модернізація може зачіпати всю систему функціонування котельні або лише деяких вузлів. Наприклад, системи паливоподачі та паливопідготовки, систем автоматизації та приладів обліку, систему водопідготовки, заміну котельних агрегатів.

Кожен із варіантів вимагає ретельного опрацювання можливих витрат та отримання бажаного результату.

Безпека та екологічні стандарти

Заходи безпеки під час експлуатації котелень

Будь-яка котельна установка є об'єктом підвищеної небезпеки під контролем Ростехнагляду.

Особливі вимоги пред'являються безпеки роботи газових котельних. При їх експлуатації небезпечними факторами є вибух та витік газу.

Високий рівень безпеки досягається встановленням приладів обліку та автоматизацією процесів горіння палива.

Крім того, важливу роль у системі безпеки котельні відіграють датчики загазованості приміщення.

Для захисту котла від перегріву встановлюють датчики тиску теплоносія, які вимикають котел під час припинення роботи циркуляційного насоса.

Усі датчики безпеки котельні з'єднані в єдину систему автоматизації, що забезпечує швидке реагування на будь-яку аварійну ситуацію.

Вплив котелень на довкілля: зниження негативного впливу

При експлуатації котелень відбувається процес спалювання палива, в результаті якого в навколишнє середовище відбувається викид шкідливих речовин, таких як діоксид сірки, оксиди азоту, оксиди вуглецю і тверді частинки.

Ці речовини є причиною виникнення смогу, випадання кислотних дощів та глобальної зміни клімату.

Викиди від котелень можуть містити важкі метали, радіоактивні речовини, шкідливі хімічні сполуки, які потрапляють у ґрунт і водоймища, шкідливо впливаючи на навколишнє середовище та здоров'я людини.

Для зменшення негативного впливу застосовують такі заходи:

• використання чистіших видів палива, наприклад, заміна вугілля на природний газ;
• встановлення фільтрів та очисних систем перед димовими трубами, рециркуляція газів, що відходять;
• встановлення високих димових труб для розсіювання викидів;
• підвищення енергоефективності установок; оптимізація процесів горіння.

Відповідність екологічним нормам та стандартам

ГОСТ Р 55173-2012 Установки котельні. Загальні технічні вимоги” регламентує нормативи питомих викидів забруднюючих речовин, що утворюються внаслідок експлуатації котелень.

Кількісні значення питомих викидів не повинні перевищувати ці значення по всіх видах забруднюючих речовин.

Під цей норматив підпадають тверді частинки, оксиди сірки та азоту, окису вуглецю.

Контроль за викидами здійснюють міністерство природних ресурсів та Росприроднагляд.

У разі недотримання вимог нормативів до підприємства застосовують заходи адміністративної відповідальності у вигляді штрафів або зупинення діяльності до усунення зауважень.