Котельные установки: принцип работы

09 января 2025

153

Котельные установки – сердце любой системы отопления, горячего водоснабжения и пароснабжения. Рассмотрим принцип работы, различные типы котлов и топлива, а также преимущества и недостатки каждого варианта.

Принцип работы котельной установки — выработка тепла за счёт сжигания топлива, использования газа или электричества. Каждый из источников энергии обладает преимуществами и недостатками. Выбор зависит от производственных задач и объёма работы котельной установки.

Краткая классификация котельных:

По типу топлива.
По назначению (горячее водоснабжение, отопление, подача пара).
По расположению (встроенные, пристроенные, отдельно стоящие).
По мощности и производительности.
По статусу — является ли котельная установка главным или резервным источником тепла.

При любом из этих вариантов можно выполнить градацию по типу установленных котлов: паровые, смешанные, водогрейные. В качестве теплоносителя могут использоваться вода, пар, термомасло.

Рабочие элементы котельной

Сжигание топлива происходит в топке, откуда дым по газоходу поступает к котлу. Отработав, он уходит через дымоход уже в охлаждённом состоянии.

Горелки, газовые и дизельные, обеспечивают нагрев теплоносителя в котле. Их задача — смешение топлива и воздуха, сжигание этой смеси в камере сгорания.

Конструкция горелки зависит от нескольких параметров:

Мощность и производительность котла.
Размер камеры сгорания.
Тип регулирования горелки.

Газовые горелки используются одноступенчатые, двухступенчатые и модулируемые. Подача топлива (жидкого и твёрдого) в большинстве современных котельных автоматизирована.

Вспомогательное оборудование:

насосы для подачи воды в котёл;
вентиляторы для усиления тяги в дымоходе;
очистительная система воды;
воздухоподогреватель;
устройства топливоподачи;
водонагреватель для воды, поступающей в котёл;
элементы автоматизации;
оборудование для контроля.

Работа измерительных приборов — не просто наблюдение за процессом нагрева воды или пара, а предотвращение аварийных ситуаций. Для установок, работающих на твёрдых видах топлива, дополнительно предусмотрен золоуловитель. Его задача — минимизировать вредные выбросы в атмосферу.

Плюсы и минусы различного оборудования

Электрический нагрев — процесс экологически чистый. Он значительно безопаснее, чем работа газового оборудования. Но стоимость высока, а для промышленных масштабов и вовсе неприемлема. Использование котлов на отработанных маслах выгоднее, чем эксплуатация установок на электрической энергии. Но для удаления продуктов горения необходим дымоход, обустроенный в соответствии с чёткими техническими нормативами и правилами пожарной безопасности, включая фильтры очистки и принудительную тягу.

Природный газ удобен, не доставляет никаких экологических неудобств. При этом он обеспечивает высокий КПД и низкую стоимость. Но этот вид топлива взрывоопасен, следовательно — требуется очень жёсткий контроль за соблюдением всех мер безопасности и безупречное состояние оборудования. Ещё больше требований к безопасности (и при этом менее демократичная стоимость) — у сжиженного газа. Основой его плюс — в отличие от установок, работающих на природном газе, котельные с использованием баллонного варианта абсолютно автономны и могут быть расположены в удалённых районах.

Существуют и новые виды топлива, которые в современной промышленности используются крайне редко, но со временем могут стать привычными — синтетический газ и биотопливо.

Работа разных типов котельных установок

Паровой котёл вырабатывает пар с высокой температурой и давлением. Такие установки подразделяются на водо- и жаротрубные. Различны и виды производимого пара:

Насыщенный (Т = +100°С) .
Перегретый (Т достигает +500°С).

Сфера применения — от запаривания кормов для сельхозживотных до производства бетона, от медицинских задач до металлургической промышленности.

Водогрейный котёл — работает с большим объёмом воды и под высоким давлением. Также могут быть водо- и жаротрубные. Первый вариант характеризуется:

быстрым нагревов;
минимальной взрывоопасностью;
долгим сроком эксплуатации.

Жаротрубные — имеют два плюса: низкую себестоимость и компактность. Есть и минусы:

длительное время нагрева воды;
взрывоопасность;
требовательность к качеству воды.

Температура воды на выходе в диапазоне 95-170°С.

Водогрейные котлы, в отличие от паровых, более просты в обслуживании, не требуют принудительный поддув, более долговечны.

Термомасляные котлы работают с высокотемпературным теплоносителем (до 360 градусов). Плюсы синтетического масла: не возникает коррозия, как при работе с водой, отсутствует накипь, а при отключении нет опасности промерзания. Есть и минусы — пожароопасность нагретого масла, требования к его хранению и последующей утилизации. Установка (точнее, часть её узлов) в высокой ценовой категории.

Современные котельные

У различных узлов установки отличается и срок эксплуатации. Одни части системы при старении приводят к лишним затратам, а другие в изношенном состоянии потенциально опасны. Замена отдельных устройств или полная модернизация требуется достаточно часто:

при физическом износе;
при моральном устаревании;
увеличении нагрузки;
нарушении температурного режима;
переходе на другой вид топлива;
возрастании себестоимости вырабатываемого пара или тепла.

Может потребоваться замена не только котлов и вспомогательного оборудования, но и установка системы автоматизации, дополнительных приборов учёта. Для реконструкции котельной требуется не менее подробный проект, чем при её строительстве. Как и строительство нового объекта, модернизация завершается пусконаладочными работами, испытанием оборудования и сдачей котельной.

Независимо от причины модернизации, задача нового оборудования — увеличение КПД, повышение безопасности, сокращение эксплуатационных затрат. Требования экологии становятся строже, особенно это касается установок, работающих на жидком и твёрдом топливе.