Водотрубные и газотрубные котлы, виды и принцип работы
Что такое паровой котел
Сегодня паровой котел прочно освоились на рынке. Многие обычные для нас действия в современной жизни были бы невозможны без парового котла. Но далеко не всегда обычный человек догадывается о том, что за устройство предоставляет ему обычные удобства с повседневной жизни. Интернет позволяет не только узнать историю и прочие энциклопедические данные о таком изобретении человека, как паровые котлы, но рассмотреть приобретение подобного устройства. Конечно, выбор магазина, где можно купить паровой котел, не так-то прост, но, к примеру, сайт предлагает широкий выбор паровых котлов разного класса. Но оставим покупку желающим, а сами перейдем к интересным фактам: истории, устройству и особенностям паровых котлов.
Периодическая технология продувки
Альтернативой непрерывной методике, считается периодическая продувка, осуществляется через временные промежутки. Метод продувки направлен на устранение шлама, аккумулирующегося в нижних точках барабанного котла. Процесс периодической продувки поделён на несколько кратковременных операций, в ходе которых осуществляется крупный сброс жидкости, увлекающей за собой шлам, удаляемый через барботер. Выведенная посредством продувки в расширитель вода охлаждается и сбрасывается в канализацию.
История
Уже в начале 17 века в работах итальянских, французских, английских учёных встречалось упоминание о паровом котле как о парогенераторе, который отделён от топки. Но любая новаторская мысль проверяется временем и только развитие угледобывающей и горнозаводской промышленности позволило применение парового котла в промышленных масштабах. Вначале конструкция парового котла сильно смахивала на котёл для варки пищи круглой формы. Изготавливались котлы из меди, впоследствии из чугуна. Французский физик Папен Дени при Лондонском королевском обществе проводил эксперименты по зависимости температуры кипения от давления, что позволило ему в 1680 году создать паровой котёл с предохранительным клапаном.
Правила выполнения продувки
Есть несколько основных условий выполнения продувки паровых агрегатов циркуляционного типа:
- процедура продувки проводится раз в 20 дней – в случае повышенной жёсткости воды;
- выполняя холодную продувку, производят спуск пара, благодаря чему добиваются охлаждения кранов до +35°C. Когда процесс завершён, открывают люки, сливая жидкость и охлаждая паровой агрегат;
- требуется осуществлять промывку парового оборудования, посредством насоса, подающего воду под давлением;
- после промывку, приступают к продувке паровой системы.
Правильно выполнив продувку парового барабанного котла, удастся надолго избавить агрегат от пагубного воздействия щелочей и солей, которые будут эффективно отведены, вместе с прочими примесями.
Устройство
Сильная горячая струя пара способна двигать предметы, оказавшиеся у неё на пути. Вот эта её способность и используется в работе парового котла. Первый самый простейший паровой котёл соорудил англичанин Томас Севери в 1698г. В топке разводили огонь, который нагревал воду, находящуюся в баке над ним. Конечно же, он производил очень мало пара, тот фактически улетал в трубу, топливо сгорало впустую.
Согласно Большой советской энциклопедии «Паровой котел – устройство, имеющее топку, обогреваемое газообразными продуктами сжигаемого в топке органического топлива и предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного, используемого вне самого устройства. Рабочим телом подавляющего большинства паровых котлов, является вода.» Проще говоря, современный паровой котёл – это закрытый агрегат, имеющий топку, в которой продукты сгорания нагревают воду, превращая её в пар. Пар под высоким давлением идёт дальше по трубам, т.е. процесс испарения создаёт условия для естественной циркуляции.
Паровые котлы подразделяются на газотрубные и водотрубные. В газотрубных котлах горячие газы, проходя по трубам, отдают свою энергию и тепло воде, омывающей эти трубы. А в водотрубных котлах пар и вода под высоким давлением находятся одновременно в трубе небольшого диаметра. Но именно это и делает водотрубные котлы безопасными в эксплуатации, т.к. возможность взрыва уменьшается. Пусть водотрубные паровые котлы и сложнее газотрубных по конструкции, но они быстро разогреваются, просты в транспортировке, допускают перегрузку, хотя агрегаты и узлы, входящие в его конструкцию, при высокой температуре и давлении не должны допускать протечек. Самое главное в паровом котле – это топка. Для её работы используется твёрдое топливо (каменный уголь или дрова) и подвижное топливо (угольная пыль, топливный газ или мазут), а так же электричество. Чтобы топливо сгорало, необходима тяга – разность давлений, которая заставляет воздух, а с ним и топочные газы проходить через топку. Естественную тягу создаёт дымовая, как правило, высокая труба, а принудительную – насосы.
Виды водотрубных котлов:
Водотрубные котлы в основном подразделяется на два вида:
- Прямоточные, в конструкции которых обычно применяется змеевик, заполняемый теплоносителем с помощью питательного насоса. В таких котлах проходящий внутри испарительных труб теплоноситель продвигается один раз, после чего на определенном этапе переходит в газообразное состояние, а после этого направляется в пароперегреватель. Таким образом, движение теплоносителя является безвозвратным на промежутке между точками входа и выхода системы такого вида котла.
- Барабанные, имеющие в своей конструкции барабан, внутри которого вода и пар отделяются друг от друга, позволяют теплоносителю совершать многократное передвижение по своей системе. При работе такого вида котла, пар после отделения от пароводяной смеси направляется в пароперегреватель, а вода тем временем снова движется в трубы, после чего в обогреваемом участке подъемных труб превращается в пар. Циркуляция жидкости при этом может происходить естественным путем или за счет использования насоса.
Применение
Всем известно, что любая тепловая котельная, применяемая в быту, работает с помощью парового котельного оборудования, состоящего из парового котла и системы труб и сосудов. Так же паровой котёл используется в работе паровых машин. Их преимущество в том, что они могут использовать любой источник тепла, преобразуя его в механическую работу. Так как двигатель внутреннего сгорания использует строго определённое топливо. Пароход и паровоз значительно легче электрических и дизельных. Благодаря применению парового котла на производстве улучшается качество работы, оптимизируются технологические процессы. Кстати, это оборудование считается достаточно безопасным в применении.
Характеристика барабанных котлов
Тепло передаётся носителю от сжигаемого топлива, приводящего к его закипанию. Образуемая, таким образом, пароводяная смесь перенаправляется в барабан, где и осуществляется разделение носителя и генерируемого продукта. Благодаря такому принципу работы барабанные котлы обеспечивают высокий уровень производительности, а их КПД достигает 90%.
Рис. 1 Внешний вид барабанного котла
Характерной особенностью котлов, оборудованных барабанами, считается возможность получения низкотемпературного пара, благодаря чему холодный запуск агрегата существенно упрощается. Требования, относящиеся к качеству используемой воды умеренные, ведь есть возможность выведения солей посредством непрерывной продувки. Котлы с барабанами имеют повышенную аккумулирующую способность, благодаря чему исключаются резкие изменения нагрузки, в процессе частотной регуляции сети.
Есть несколько аспектов в устройстве барабанных котлов, требующих модернизации:
- толстые стенки барабана — существенно ослаблены множеством отверстий, наличие которых обусловлено потребностями трубной системы. Указанный аспект, приводит к возникновению избыточных температурных напряжений, способных стать причиной возникновения трещин;
- ограниченная скорость пуска – избежать термических трещин, можно только существенно снизив скорость пуска;
- ограниченный диапазон рабочего давления – агрегаты с естественной циркуляцией, могут работать с давлением не выше 17-18Мпа. Если пренебречь указанным аспектом, то вода не сможет естественно циркулировать в котельном экране.
Правила выполнения ремонта паровых агрегатов
Осуществляя ремонт, необходимо придерживаться следующих правил:
- отслеживать температуру шлифовального круга – не допускать перегрева;
- создание плавных переходов в местах выборки – должны отсутствовать заусенцы и острые углы;
- растачивание уступов на трубных отверстиях;
- обязательное выполнение повторной дефектоскопии магнитопорошковым методом;
- зачистка абразивным кругом металлической поверхности, имеющей ширину от 10мм.
Выполняя ремонт парового агрегата, на внутренней поверхности барабана наплавляют металлические пластины, имеющие толщину порядка 15мм. Предварительно выполняется подогрев области наплавки, разогреваемой до 150 — 200°C.
Когда делают ремонт указанным способом, предусмотрительно расширяют зону подогрева относительно области наплавки, приблизительно на 150мм с каждой из сторон. Контроль над температурными показателями в процессе ремонта парового агрегата осуществляют с использованием термопар, которые привариваются на границах зон.
Если ремонт проводится методом однослойной наплавки, то валики следует располагать перпендикулярно барабанной оси, каждый последующий из них, должен перекрывать предыдущий на 1/3. Осуществляя ремонт по технологии многослойной наплавки, отдают предпочтение чередованию слоёв. Ремонт по технологии многослойной наплавки, направлен на увеличение толщины стенок на 3-5мм.
Требуется добиться объёма наплавляемой стали на уровне 400см3/м2.
Отсутствие циркуляции воды в котле Бакси
На российском рынке климатической технике пользуются спросом итальянские настенные газовые котлы BAXI. Они выпускаются в диапазоне от 14 до 24 кВт с открытой/закрытой камерой сгорания, как одноконтурными, так и двухконтурными для подогрева систем отопления и ГВС.
Агрегат имеет ЖК-дисплей и самодиагностику работы котлового оборудования. Все возможные сбои в работе котла отопления высвечиваются на рабочем экране, пользователю не составит труда понять, чем они вызваны.
Ошибка “е25” наиболее часто встречающийся сбой на устройстве Бакси, вызванная ростом температур в отопительном контуре. Автоматическая система агрегата фиксирует динамику температурного роста при помощи первичных термодатчиков, и когда повышение она превосходит 1 С в секунду, заблокирует работу котлоагрегата.
Типичные причин формирования неполадки “е25” может быть две: плохая циркуляция греющей воды или повреждение базовых элементов автоматики: термодатчика либо электронной платы.
В случае фактического перегрева воды, сбой сопровождается специфическим треском вскипающей воды в теплообменном аппарате. Такой перегрев происходит, в том случае, когда вода движется медленно и нагревается до опасной температуры.
Причины перегрева воды в газовом котлоагрегате Бакси:
- неисправность циркуляционного насоса;
- неисправность запорной арматуры;
- загрязненные фильтрующие устройства;
- большое гидравлическое сопротивление в отопительном контуре;
- завоздушивание контура отопления.
Для восстановления данной поломки, прежде всего, нужно проверить контур отопления, сбросить лишний воздух, проверить исправность запорной арматуры, прочистить фильтры и грязевики на обратном трубопроводе перед котлом.
В случае, когда забит теплообменник накипью рекомендуется выполнить промывку с химическими реагентами, по методике указанной заводом-изготовителем.
Если потребуется замена или ремонт котловых агрегатов, насоса или теплообменника, лучше обратится за помощью в сервисную организацию, особенно в том случае, когда котел находится на гарантийном обслуживании.
Схема котлов барабанного типа
Наглядно понять порядок выполнения продувки, можно взглянув на наглядную схему барабанного котла, представленную следующими элементами:
- горелки;
- топка;
- экран;
- барабан;
- трубы – опускные.
Неотъемлемыми компонентами схемы парового циркуляционного агрегата, принято считать следующие компоненты:
- фестон;
- пароперегреватель;
- газоход конвективного типа;
- экономайзер;
- подогреватель воздуха трубчатого типа.
Обязательно в состав стандартной схемы входит нижний коллектор, относящийся к экрану топки.
Рис. 6 Схема парового котла
Подобная схема парового барабанного котла применима к оборудованию, работающему на пылевидном топливе. Детально разобрав схему парового агрегата, можно понять, каким образом, выполняется продувка и важен этот процесс, продлевающий эксплуатационный срок барабанного котла. Зная устройство оборудования, возможно выполнение продувки более эффективно.
Методы и инструменты, используемые в процессе ремонта
Устройство барабанного котла предопределяет возникновение дефектов в районе кольцевых и стыковых швов, проявляющихся в виде трещин, шлаковых включений, пор. Если возникшие остаточные включения не снимаются в ходе термической обработки, то трещины возникают и на внутренних поверхностях. Специфика ремонта барабанных котлов, в случае возникновения таких дефектов, зависит от глубины трещин, составляющей 1 – 6 мм. Ремонт парового агрегата, будет состоять в снятии поверхностного металлического слоя толщиной до 8мм.
Выполнять после этого наплавку не следует, ведь прочность барабанного котла не снижается.
Удаление слоя металла осуществляется, посредством шлифовальной машины. Обеспечить полноценный ремонт, поможет абразивный круг, имеющий зернистость 50мкм. Устранение дефектов проводится под контролем ультразвуковой, а порой и магнитопорошковой дефектоскопии.
Рекомендуется в процессе ремонта использовать травление с применением водного раствора (20%), смешанного с азотной кислотой (15%).
Выполнив выборку дефекта, требуется проверить прочность элементов парового агрегата, подвергшихся удалению слоя металла. Проводится ремонт барабанов котлов посредством сварки, с использованием следующих электродов: УОНИ-13/55 (сталь 16ГНМ), УОНИ-13/45 (сталь 22К).
Метод ремонта парового агрегата зависит от размеров дефектов. Если трещина имеет глубину 6мм, то она просто вырубается посредством пневматического зубила, а впоследствии зачищается абразивным кругом. Когда трещина такого размера появляется на трубном отверстии, её ремонт проводится методом рассверливания и расточки. Ускорить ремонт парового агрегата, позволит использование фрезерных станков, посредством которых осуществляется выборка трещин.
Строго запрещено выводить трещины огневым способом.
Барабанные паровые котлы
Барабанные котлы широко применяют на ТЭС и в котельных. Наличие одного или нескольких барабанов с фиксированной границей раздела между паром и водой является отличительной чертой этих котлов. Питательная вода в них, как правило, после экономайзера 1 (см. рис. 3.1, а) подается в барабан 2, где смешивается с котловой водой (водой, заполняющей барабан и экраны). Смесь котловой и питательной воды по опускным необогреваемым трубам 3 из барабана поступает в нижние распределительные коллектора 4, а затем в экраны 5 (испарительные поверхности). В экранах вода получает теплоту Q от продуктов сгорания топлива и закипает. Образующаяся пароводяная смесь поднимается в барабан. Здесь происходит разделение пара и воды. Пар по трубам, соединенным с верхней частью барабана, направляется в перегреватель 6, а вода снова в опускные трубы 3.
В экранах за один проход испаряется лишь часть (от 4 до 25 %) поступающей в них воды. Тем самым обеспечивается достаточно надежное охлаждение труб. Предотвратить накопление солей, осаждающихся при испарении воды на внутренней поверхности труб, удается благодаря непрерывному удалению части котловой воды из котла. Поэтому для питания котла допускается использование воды с относительно большим содержанием растворенных в ней солей.
Замкнутую систему, состоящую из барабана, опускных труб, коллектора и испарительных поверхностей, по которой многократно движется рабочее тело, принято называть контуром циркуляции, а движение воды в нем – циркуляцией. Движение рабочей среды, обусловленное только различием веса столбов воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных, называют естественной циркуляцией, а паровой котел – барабанным с естественной циркуляцией. Естественная циркуляция возможна лишь в котлах с давлением, не превышающим 18,5 МПа. При большем давлении из-за малой разности плотностей пароводяной смеси и воды устойчивое движение рабочей среды в циркуляционном контуре обеспечить трудно. Если движение среды в циркуляционном контуре создается насосом 8 (см. рис. 3.1, б), то циркуляция называется принудительной, а паровой котел – барабанным с принудительной циркуляцией. Принудительная циркуляция позволяет выполнять экраны из труб меньшего диаметра как с подъемным, так и опускным движением среды в них. К недостаткам такой циркуляции следует отнести необходимость установки специальных насосов (циркуляционных), которые имеют сложную конструкцию, и дополнительный расход энергии на их работу.
Простейший барабанный котел, используемый для получения водяного пара, состоит из горизонтального цилиндрического барабана 1 с эллиптическими днищами, на 3/4 объема заполненного водой, и топки 2под ним (рис. 3.2, а). Стенки барабана, обогреваемые снаружи продуктами горения топлива, играют роль теплообменной поверхности.
С ростом паропроизводительности резко возросли размеры и масса котла. Развитие котлов, направленное на увеличение поверхности нагрева при сохранении водяного объема, шло по двум направлениям. Согласно первому направлению увеличение теплообменной поверхности достигалось благодаря размещению в водном объеме барабана труб, обогреваемых изнутри продуктами сгорания. Так, появились жаротрубные (рис. 3.2, б), затем дымогарные и, наконец, комбинированные газотрубные котлы. В жаротрубных котлах в водном объеме барабана 1 параллельно его оси размещены одна или несколько жаровых труб 3 большого диаметра (500 – 800 мм), в дымогарных – целый пучок труб 3 малого диаметра. В комбинированных газотрубных котлах (рис. 3.2, в) в начальной части жаровых труб расположена топка 2, а конвективная поверхность выполнена из дымогарных труб 3. Производительность этих котлов была невелика, ввиду ограниченных возможностей размещения жаровых и дымогарных труб в водяном объеме барабана 1.Их использовали в судовых установках, локомобилях и паровозах, а также для получения пара на собственные нужды предприятия.
Рис. 3.2. Схемы котлов: а – простейшего барабанного; б – жаротрубного; в – комбинированного газотрубного; г – водотрубного; д – вертикально-водотрубного; е – барабанного современной конструкции
Второе направление в развитии котлов связано с заменой одного барабана несколькими, меньшего диаметра, заполненными водой и пароводяной смесью. Увеличение числа барабанов привело сначала к созданию батарейных котлов, а замена части барабанов трубами меньшего диаметра, расположенными в потоке дымовых газов, – к водотрубным котлам. Благодаря большим возможностям увеличения паропроизводительности это направление получило широкое развитие в энергетике. Первые водотрубные котлы имели наклоненные к горизонтали (под углом 10 – 15°) пучки труб 3, которые с помощью камер 4 присоединялись к одному или нескольким горизонтальным барабанам 1 (рис. 3.2, г). Котлы такой конструкции получили название горизонтально-водотрубных. Среди них особо следует выделить котлы русского конструктора В. Г. Шухова. Прогрессивная идея, связанная с разделением общих камер, барабанов и трубных пучков на однотипные группы (секции) одинаковой длины и тем же числом труб, заложенная в конструкцию, позволила осуществлять сборку котлов разной паропроизводительности из стандартных деталей.
Но такие котлы не могли работать при переменных нагрузках.
Создание вертикально-водотрубных котлов – следующий этап развития котлов. Пучки труб 3, соединяющие верхние и нижние горизонтальные барабаны 1,стали располагать вертикально или под большим углом к горизонту (рис. 3.2, д). Повысилась надежность циркуляции рабочей среды, обеспечился доступ к концам труб и тем самым упростились процессы вальцовки и очистки труб. Совершенствование конструкции этих котлов, направленное на повышение надежности и эффективности их работы, привело к появлению современной конструкции котла (рис. 3.2, е):однобарабанного с нижним коллектором 5 небольшого диаметра; опускными трубами 6 и барабаном 1, вынесенными из зоны обогрева за обмуровку котла; полным экранированием топки; конвективными пучками труб с поперечным омыванием продуктами сгорания; предварительным подогревом воздуха 9, воды 8 и перегревом пара 7.
Конструктивная схема современного барабанного котла определяется его мощностью и параметрами пара, видом сжигаемого топлива и характеристиками газовоздушного тракта. Так, с ростом давления меняется соотношение между площадями нагревательных, испарительных и перегревательных поверхностей. Увеличение давления рабочего тела от
р = 4 МПа до р = 17 МПа приводит к уменьшению доли теплоты q, затраченной на испарение воды с 64 до 38,5 %. Доля теплоты, расходуемой на подогрев воды, увеличивается при этом с 16,5 до 26,5 %, а на перегрев пара – с 19,5 до 35 %. Поэтому с повышением давления растут площади нагревательной и перегревательной поверхностей, а площадь испарительной поверхности уменьшается.
В отечественных промышленных и промышленно-отопительных котельных широко распространены котельные агрегаты типа ДКВР (двухбарабанный котел, водотрубный, реконструированный) с номинальной паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч, изготовляемые Бийским котельным заводом.
Котлы типа ДКВР (рис. 3.3 и 3.4) изготовляют в основном на рабочее давление пара
14 кгс/см 2 для производства насыщенного пара и с пароперегревателем для производства перегретого пара с температурой 250 °С. Кроме того, котлы паропроизводительностью 6,5 и 10 т/ч изготовляют на давление 24 кгс/см 2 для производства пара, перегретого до 370 °С, а котлы паропроизводительностью 10 т/ч также на давление 40 кгс/см 2 для производства пара, перегретого до 440 °С.
Котлы типа ДКВР выпускают в двух модификациях по длине верхнего барабана.
У котлов паропроизводительностью 2,5; 4,0 и 6,5 т/ч, а также у более ранней модификации котла паропроизводительностью 10 т/ч верхний барабан выполнен значительно более длинным, чем нижний. Барабаны соединены системой гнутых цельнотянутых стальных кипятильных труб наружным диаметром 51×2,5 мм, образующих развитую конвективную поверхность нагрева. Трубы расположены в коридорном порядке и своими концами завальцованы в барабаны. В продольном направлении трубы расположены на расстоянии между осями (шаг) 110, а в поперечном 100 мм.
Пароперегреватель в котлах типа ДКВР выполняют вертикальным змеевиковым из стальных цельнотянутых труб наружным диаметром 32 мм. Его размещают в начале котельного пучка, отделяя от камеры догорания двумя рядами кипятильных труб. Для того чтобы можно было разместить пароперегреватель, часть кипятильных труб не устанавливают. Трубный пучок и экраны в сборе с барабанами, коллекторами и опорной рамой этих котлов вписываются в железнодорожный габарит; это позволяет собирать металлическую часть котла на заводе и доставлять ее на монтажную площадку в собранном виде, что упрощает монтаж.
При установке котлов типа ДКВР с низкотемпературными поверхностями нагрева целесообразно предусматривать только водяной экономайзер либо только воздухоподогреватель, чтобы не усложнять компоновку и эксплуатацию котельного агрегата. Такое решение целесообразно еще и потому, что температура дымовых газов за котлами с развитыми поверхностями нагрева относительно низка и составляет приблизительно 250 – 300 °С, вследствие чего количество теплоты, уносимой дымовыми газами, относительно невелико. Более целесообразно устанавливать водяные экономайзеры, тогда агрегат получается компактным и простым в эксплуатации. При этом предпочтительнее выбирать чугунные ребристые экономайзеры, так как их изготовляют из недефицитного материала и они меньше страдают от коррозии.
Котлы типа ДКВР довольно чувствительны к качеству питательной воды, поэтому вода, используемая для их питания, должна подвергаться умягчению и деаэрации. Работа котельных установок с котлами типа ДКВР легко поддается автоматизации, особенно при сжигании жидкого и газообразного топлив.
Парогенераторы серии ДКВР хорошо компонуются со слоевыми топочными устройствами и первоначально были разработаны для сжигания твердого топлива. Позднее ряд парогенераторов перевели на сжигание жидкого и газообразного топлива. При работе на жидком и газообразном топливе производительность парогенераторов может быть выше номинальной на 30 – 50 % При этом нижняя часть верхнего барабана, расположенная над топочной камерой, должна быть защищена огнеупорным кирпичом или торкретом.
В ЦКТИ была обследована работа большого числа промышленных котельных, в которых эксплуатировались парогенераторы серии ДКВР. В результате обследования было установлено, что 85 % парогенераторов используют газ и мазут. Кроме того, были выявлены недостатки в работе парогенераторов: большие присосы воздуха в конвективную часть поверхности нагрева и водяной экономайзер, недостаточная степень заводской готовности, более низкие эксплуатационные КПД по сравнению с расчетными.
При разработке новой конструкции газомазутных парогенераторов серии ДЕ (рис. 3.5) особое внимание было обращено на увеличение степени заводской готовности парогенераторов в условиях крупносерийного производства, снижение металлоемкости конструкции, приближение эксплуатационных показателей к расчетным.
Во всех типоразмерах серии от 4 до 25 т/ч диаметр верхнего и нижнего барабанов парогенераторов принят равным 1000 мм. Толщина стенок обоих барабанов при давлении 1,37 МПа равна 13 мм. Длина цилиндрической части барабанов в зависимости от производительности изменяется от 2240 мм (парогенератор производительностью 4 т/ч) до 7500 мм (парогенератор производительностью 25 т/ч). В каждом барабане в переднем и заднем днище установлены лазовые затворы, что обеспечивает доступ в барабаны при ремонте.
Топочная камера от конвективной поверхности нагрева отделена газоплотной перегородкой.
Во всех парогенераторах серии предусмотрено двухступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения выделена часть труб конвективного пучка. Общим опускным звеном всех контуров первой ступени испарения являются последние (по ходу продуктов сгорания) трубы конвективного пучка. Опускные трубы второй ступени испарения вынесены за пределы газохода.
Парогенератор производительностью 25 т/ч имеет пароперегреватель, обеспечивающий небольшой перегрев пара, до 225 °С.
Котельный агрегат типа ГМ-10 предназначается для производства перегретого пара с давлениями 1,4 и 4 МПа и температурами соответственно 250 и 440 °С. Котел предназначается для работы на природном газе и мазуте и отличается тем, что работает с наддувом, т. е. при избыточном давлении в топке. Это позволяет работать без дымососа.
Во избежание выбивания дымовых газов в окружающую среду котел выполнен с двойной стальной обшивкой. Через пространство, образуемое листами обшивки, проходит воздух, подаваемый дутьевым вентилятором, в результате чего через случайные неплотности в окружающую среду может выбиваться только холодный воздух.
По своей компоновке котел двухбарабанный асимметричный: кипятильный пучок и пароперегреватель размещены рядом с топкой. Топливо и воздух поступают в топку через комбинированные горелки, конструкция которых обеспечивает быстрый переход от сжигания одного вида топлива к сжиганию другого.
БАРАБАННЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ, КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
Паровые котлы. Их виды и принципы работы.
Паровым котлом называется устройство, предназначенное для получения пара или нагревания воды с давлением, выше атмосферного, используемых за пределами устройства, в которых применяется тепло, выделяемое при сжигании топлива, а также тепло отходящих газов. Используют его как в быту, так и в промышленности. Пар применяется для обогрева помещений, аппаратов и трубопроводов, а также для вращения турбомашин.
Как можно понять из определения, паровой котел является агрегатом, производящим пар. При этом котлы такого типа могут давать пар двух видов: насыщенный и перегретый. В первом случае температура его составляет порядка 100 градусов, а давление – около 100 кПа. Температура перегретого пара поднимается до 500 градусов, а давление – до 26 МПа. Насыщенный пар используют в бытовых целях, в основном для обогрева частных домов. Перегретый пар нашел применение в промышленности и энергетике. Он хорошо переносит тепло, поэтому его использование в значительной степени повышает КПД установки.
Несмотря на многообразие конструкций, принципиальное устройство и принцип работы паровых котлов не отличаются. Общая схема нагрева воды с ее последующим преобразованием в пар выглядит таким образом
Топливо вводится в топку, где оно и сгорает. Воздух, необходимый для сгорания топлива, подаётся в топку дутьевым вентилятором при искусственной тяге или подсасывается через колосниковую решётку – при естественной тяге.
Для улучшения процесса сгорания топлива и повышения экономичности работы котлоагрегата воздух перед подачей в топку предварительно подогревается дымовыми газами в воздухоподогревателе.
Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещённым в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу.
Сырая водопроводная вода проходит через катионитовые фильтры, смягчается и дальше поступает в деаэрационную колонку, где из неё удаляют агрессивные газы (О2 и СО2) и стекает в бак деаэрованной воды. Из бака питательной воды она питательным насосом подаётся в паровой котёл.
Пройдя по поверхности нагрева, вода испаряется и под рабочим давлением пара собирается в верхнем барабане. Из котла пар подаётся в общекотельный паровой коллектор и оттуда подаётся потребителям.
В зависимости от назначения, условий эксплуатации и требований к параметрам пара устройство парового котла может быть различным. Конструктивно паровые котлы различаются по:
В данной работе мы будем исследовать паровой котел, который является по устройству пароотделителя барабанным. Рассмотрим его особенности конструкции, а также как объекта управления, в следующем пункте.
БАРАБАННЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ, КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
Барабанный паровой котел как объект управления представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами. Бойко Е.А. Паровые котлы
В барабане вода отделяется от пара и снова направляется в водо-отпускные трубы. Такое движение обусловлено различием между весом столба воды в опускных трубах и весом столба (трубных панелях) или как их называют экранах. Таким образом, у котлов с естественной циркуляцией вода самотеком многократно проходит через трубы.
Рисунок 1 – схема технологического процесса,
протекающего в барабанном паровом котле.
Топливо поступает через горелочные устройства в топку l, где его сжигают обычно факельным способом. Для поддерживания процесса горения в топку и подают воздух в количестве QB .Его нагнетают с помощью вентилятора ДВ и предварительно нагревают в воздухоподогревателе 9.
Образовавшиеся в процессе горения дымовые газы Qг отсасывают из топки дымососом ДС. Попутно они проходят через поверхности нагрева пароперегревателей 5, 6, водяного экономайзера в атмосферу.
Процесс парообразования протекает в подъемных трубах циркуляционного контура 2, экранирующих камерную топку и снабжаемых водой из отпускных труб 3. Насыщенный пар Gб из барабана 4 поступает в пароперегреватель , где нагревается до установленной температуры за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами. При этом температуру перегрева пара регулируют в пароохладителе 7 с помощью впрыска воды Gвпр .
Основными регулируемыми величинами котла служат расход перегретого пара Gп.п , его давление pп.п и температура tп.п.Расход пара является переменной величиной, а его давление и температуру поддерживают вблизи постоянных значений в пределах допустимых отклонений, что обусловлено требованиям заданного режима работы турбины или иного потребления тепловой энергии. Кроме того, следует поддерживать в пределах допустимых отклонений значения следующих величин: уровень воды в барабане Нб -регулируют изменением подачи питательной воды Gп.в ; разрежения в верхней части топки Sr– регулируют изменением подачи дымососов, отсасывающих дымовые газы из топки оптимального избытка воздуха за пароперегревателем a(O2)- регулируют изменением подачи дутьевых вентиляторов, нагнетающих воздух в топку концентрации оксидов азота в дымовых газах(CNOx)- регулируют ,например, подачей вентиляторов рециркуляции газов в топку солесодержания котловой воды( а пересчете на NaCl)- регулируют изменением расхода воды Gп.р , выпускаемой из барабана в расширитель непрерывной продувки.
Перечисленные величины изменяются в результате регулирующих воздействий и под действием внешних и внутренних возмущений, носящих детерминированный или случайный характер. Котел в целом, например по каналу топливо-расход или давление пара, считают системой направленного действия.
Однако выходные регулируемые величины некоторых участков служат одновременно входными по отношению к другим .Например расход перегретого пара , являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива Вт , служит входным воздействием по отношению к давлению и температуре перегретого пара, а давление пара в барабане, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива, служит также одним из входных воздействий участка регулирования уровня воды в барабане.
Следовательно ,котел как объект управления- сложная динамическая система с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами.
Рисунок 2 – Схема взаимосвязей между выходными
и входными величинами в барабанном котле.
Система управления барабанным котлом в целом включает автономные АСР процессов горения и парообразования, температуры перегрева пара, питания и водного режима.
Регулирование процессов горения и парообразования.
Процессы горения и парообразования тесно связаны. Количество сжигаемого топлива, а точнее, тепловыделение в топке в установившемся режиме должно соответствовать количеству вырабатываемого пара. Косвенным показателем тепловыделения служит тепловая нагрузка. Она характеризует количество теплоты, воспринятое поверхностями нагрева в единицу трубах и на парообразование. Количество пара вырабатываемого котлом, в свою очередь должно соответствовать расходу пара на турбину Dп.п. Показателем соответствия служит давление пара перед турбиной.
Процесс сжигания топлива должен осуществляться с максимальной экономичностью, а потери теплоты при ее передачи поверхностями нагрева должны быть минимальны.
В современных энергетических котлах осуществляется способ сжигания топлива. Косвенным показателем устойчивости факела в топочной камере является постоянство разрежения в ее верхней части Sт. Регулирование процессов и процессов горения и парообразования в целом сводится к поддерживанию вблизи заданных значений следующих величин:
1) давление перегретого пара и тепловой нагрузки;
2) избытка воздуха в топке за пароперегревателем, влияющего на экономичность процесса горения;
3) разрежения в верхней части топки.
Регулирование давление перегретого пара и тепловой нагрузки.
Котел как объект регулирования давления и тепловой нагрузки может быть представлен в виде последовательного соединения простых участков, разграниченных конструктивно: топочной камеры; парообразующей части, состоящей из поверхностей нагрева, расположенных в топочной камере; барабана и пароперегревателя.
Существующие способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки и давления пара в магистрали основаны на принципах регулирования по отклонению и возмущению. Они определяются: заданным режимом работы котла (базовым и регулирующим) и схемой подсоединения провода перегретого пара к потреблению (турбине).
базовым называют режим поддержания паровой нагрузки котла на заданном уровне вне зависимости от изменения общей электрической или тепловой нагрузки ТЭС.
В регулирующем режиме котел воспринимает колебания тепловой и электрической нагрузок турбин (участвует в регулировании тепловой и электрической нагрузок).
Котел может быть подключен как к одной турбине (блочный вариант ТЭС), так и к общей паровой магистрали, объединяющей группу котлов и турбин (вариант ТЭС с общим паропроводом).
ОПТИМИЗАЦИИ
Оптимизация (от лат. Optinum – наилучшее) – это процесс нахождения экстремума функции или выбор наилучшего (оптимального) варианта из множества возможных вариантов (альтернатив).
Какую бы техническую задачу ни решал конструктор или технолог, он всегда стремится получить наилучший или оптимальный ответ. Любая практически реализованная конструкция или любой технологический процесс могут рассматриваться с определенной точки зрения как оптимальные, так как имелись определенные основания для предпочтения их остальным.
Задача оптимизации в технологии состоит в том, чтобы наилучшим образом построить технологический процесс и определить оптимальные режимы его проведения.
Сравнение отопительных котлов на газе и твердом топливе
Владельцы частных домов стараются обеспечить полную автономность своего жилища. Сделать это можно, в том числе, с помощью котлов отопления, которые обеспечивают в помещении комфортную температуру в холодное время года и нагревают холодную воду. Производители климатической техники предлагают широкий выбор оборудования, работающего на разных видах топлива. Наиболее популярными среди них являются твердотопливные и газовые котлы, отличающиеся высоким уровнем надежности и экономичностью. Какие преимущества есть у этого оборудования перед другой отопительной техникой?
Основные преимущества газовых и твердотопливных котлов
Основное достоинство оборудования, работающего на газе или дровах – низкая стоимость энергоносителя. По сравнению с системами на дизельном топливе и электроэнергии затраты на отопление газовым или твердотопливным котлом минимальные. Это и является главной причиной широкого распространения оборудования.
Котлы на природном газе имеют простое управление отоплением, они укомплектованы различными системами безопасности и автоматизации, позволяющей снижать расход топлива. Твердотопливные котлы требуют больше внимания к себе, так как приходится владельцу недвижимости удалять золу и добавлять дрова. Современные модели способны на одной закладке топлива проработать 24-36 часов, что облегчает жизнь хозяевам дома, но все газовые котлы меньше требуют к себе внимания. С другой стороны – твердотопливные котлы очень простые и не нуждаются в сложном обслуживании.
Широкий ассортимент котлов, работающих на твердом топливе или природном газе позволяет выбрать оборудование нужной мощности и стоимости.
Отопительную технику этого типа можно приобрести как для небольших дачных домов, так и для респектабельных коттеджей и объектов коммерческой недвижимости.
Чем отличаются газовые и твердотопливные котлы?
У отопительной техники, работающей на газе или твердом топливе, есть и свои преимущества, которых нет у конкурирующих систем. Так газовые котлы, в отличие от твердотопливных, имеют следующие достоинства:
- в наличие модели небольших габаритов, в том числе настенные котлы;
- нет необходимости в возведении полноценного дымохода;
- более высокая степень автоматизации;
- информативная панель управления;
- минимальные требования к помещению, в котором установлен котел;
- простой монтаж.
Газовые котлы отличаются компактностью, можно выбрать настенную модель и установить ее на кухне городской квартиры.
Это решение пользуется растущей популярностью, поэтому в ассортименте многих производителей котлы для помещений площадью 30-80 кв.м.
Твердотопливные котлы нуждаются в полноценном дымоходе для отводов продуктов сгорания, его необходимо создавать из кирпича или приобретать готовые системы из керамических труб или нержавеющей стали. Дым газовых котлов имеет низкую температуру и содержит минимальное количество сажи. Это существенно снижает требования к дымоходным каналам, что делает затраты минимальными.
В газовых котлах реализованы самые современные системы автоматизации управлением и безопасности. Они позволяют обеспечить высокий уровень защиты от замерзания, понижения давления в магистрали, перегрева. У твердотопливных котлов подобные системы представлены в минимальном количестве, но и на данном оборудовании можно установить gsm-термометр и управлять температурным режимом с помощью смартфона.
Твердотопливные котлы требуют специального помещения, они отличаются большими габаритами и устанавливаются только на пол из-за своего большого веса. Они неприхотливы, а современные модели отличаются высоким КПД. Использовать в качестве топлива можно не только дрова, но и каменный уголь, торф, пеллеты. Несмотря на то, что твердотопливные котлы уступают газовому отопительному оборудованию по ряду параметров, только они смогут обеспечить полную независимость от внешних энергоносителей.
Газовый или твердотопливный
Классические твердотопливные котлы.
Это самый «древний» вид оборудования появившийся задолго до газовых, электрических и жидко топливных аналогов. Принцип сжигания топлива аналогичен принципу сжигания в традиционной печи – загрузка порции топлива в камеру сгорания, горение, выгрузка продуктов горения, новая загрузка.
Классические котлы характеризуются низкой стоимостью, невысоким КПД, невозможностью четко управлять процессом горения и требуют регулярного несколько раз в сутки обслуживания – чистки топки и загрузки новой порции топлива.
В то же время это, как правило, полностью автономные системы не зависящие от электроэнергии. Если у вас ограниченные финансовые возможности и небольшая площадь отапливаемых помещений – классический твердотопливный котел вполне приемлемый вариант.
На сегодняшний день котлы на твердом топливе принято подразделять на три группы
Классические котлы на твердом топливе имеют богатую историю, но, даже насчитывая многовековую историю, они ничуть не утеряли в своей популярности, благодаря энергонезависимости. Это автономная система отопления, для которой не нужны инженерные коммуникации, включая и электричество. А все, что они требуют – это дрова, коих за городом всегда в избытке. Современные традиционные котлы на твердом топливе выпускаются с технологичной автоматикой, которая позволяет не контролировать работу отопительной системы и при этом температура в доме будет на заданном уровне. Главная задача состоит в том, чтобы всегда иметь дрова в необходимом объеме и в сухом виде, а остальное котел сделает сам.
Пиролизные котлы имеют самый высокий КПД из всего твердотопливного оборудования и это, конечно, их главное достоинство. А удается этого достичь благодаря тому, что они сжигают еще и образовавшийся в ходе горения древесный газ, который выделяет также тепло. Это говорит о том, что этот вид отопления более экономичный по отношению к топливу. К тому же при работе пиролизных котлов практически не образуется сажа и зола. Но и стоимость этих котлов более высокая, чем остальных представителей твердотопливного оборудования.
Универсальные твердотопливные котлы могут превращаться в газовое или дизельное отопительное оборудование, а все благодаря тому, что они оснащаются сменной горелкой, которая может быть впоследствии заменена на дизельную или газовую. Такой вариант отопления будет особенно удобен при частых перебоях с газом, когда вы сможете иметь под рукой запасной вариант.
Что необходимо для того чтобы котлы работали?
Для нормальной работы твердотопливных котлов необходимо обеспечить:
Котельную – речь идет не о помещении, а о группе оборудования, которая позволит в оптимальном режиме обеспечить нормальное функционирование котлу при запуске
Каждая модель и вид имеет свой перечень необходимого оборудования, но в стандартном исполнении это циркуляционный насос, расширительный бак, группа смешивания и гребенка.
Дымоход – это необходимая мера для твердотопливного котла, при этом крайне важно, чтобы он был правильно рассчитан, поскольку недостаточная и избыточная тяга могут негативно сказаться на работе котла.
Сама отопительная система в лице труб и радиаторов.
Не лишним, хоть и необязательным является бойлер, который обеспечит ваш дом горячей водой.
Ну, и конечно, правильный монтаж твердотопливной отопительной системы – это необходимая мера для нормальной работы твердотопливных котлов.
Как рассчитать мощность и характеристики котла
Расчет мощности котла рассчитывается в среднем 1кВт на 10 м 2 . При квадратуре помещения в 100 м 2 , мощность котла составит 10 кВт. Эти расчёты имеют погрешность, так как климатические условия отличаются в разных регионах страны. Так же следует учитывать теплопотери здания, утепление стен, окон, дверей. Для южных регионов 0,8 – 1 кВт на 10м 2 , для средней полосы 1 -1,5 кВт на 10 м 2 . Для суровых северных областей 1,5 – 2,0 кВт на 10 м 2 . При наличии теплых полов, мощность котла возрастает и рассчитывается при помощи специалистов, исходя из конкретного случая. Также каждый дополнительный расходный узел увеличивает количество кВт мощности.
Следует отметить, что при выборе твердотопливного агрегата, требуется учитывать энергозависимость котла, например наличие электрического фена или тэна, подогревающего воздух в котле. Если в вашем регионе перебои с электроснабжением, потребуется приобрести мощный бесперебойник или генератор достаточной мощности.
Еще одним важным атрибутом отопительной системы твердотопливного котла служит буферная емкость или тепловой аккумулятор. Эти атрибуты понадобятся владельцам домов с большой квадратурой или многоэтажных коттеджей. В таких случаях без использования буферной емкости или теплового аккумулятора расход топлива увеличивается. Размеры котла и его вспомогательных агрегатов требуют отдельного помещения. Удобно располагать их в подвалах или полуподвальных помещениях. К тому же противопожарные требования также требуют расположение отопительного узла в отдельном помещении. Это помещение в обязательном порядке должно быть оснащено вентиляцией для обеспечения достаточного притока воздуха. Без вентиляции сотрудники пожарной охраны имеют право наложить денежный штраф или запретить эксплуатацию котла.
Также следует заострить внимание на регулировке тяги, интенсивности подачи воздуха в камеру сгорания при эксплуатации котлов на древесном топливе. С одной стороны, при уменьшении тяги топливо не сгорает интенсивно, а постепенно тлеет
Это естественным образом увеличивает время сгорания дров, понижая расход средств, на дальнейшее приобретение топлива. Но такие плюсы влекут за собой не менее большие минусы, так как температура горения значительно снижается, что приводит к очень быстрому засорению дымохода и внутренней части котла, то есть на стенках оседает древесная сажа в виде смолы, которая очень сложно удаляется. И время между чистками котла и дымохода значительно снижается, а этот процесс очень сложный, неприятный и «грязный». Такие проблемы присущи относительно недорогим, механическим агрегатам, не нашпигованным электроникой, которая сама высчитывает количество подаваемого воздуха в камеру сгорания и интенсивность горения.
Общая сумма финансовых вложений на отопительную систему может составить от 30000 до 500000 рублей, в зависимости от сложности системы, самих агрегатов и конкретного здания. Эта сумма не включает в себя стоимость подключения и монтажные работы.
Отличительные черты котлов газ-дрова
«газ-дрова»
относится к первому типу. Обозначается буквами Т. Г. Твердым топливом для него являются дрова, уголь, брикеты, пеллеты . Оборудование удобно для тех, кто только планирует провести газ в дом, в котором уже проживает.
Материалом для изготовления топки котла служат сталь и чугун, поэтому оборудование размещается на полу. Более того, для котла с чугунной топкой требуется усилить фундамент.
Существуют одноконтурные и двухконтурные модели котлов. Одноконтурные
могут только отапливать помещение, двухконтурные
дополнительно обеспечивают дом горячей водой. Теплообменные узлы подают в жилье 700 литров горячей воды за час.
Комбинированный котел может иметь одну или две топки. В двухтопочных моделях в нижней топке располагается газовая горелка, а в верхнюю монтируется дымоход. Обе топки разогреваются одновременно. Продукты сгорания оседают на специальный поддон. Это облегчает процесс чистки
оборудования. Поддон устанавливается только в случае использования дров.
Критерии выбора котлов газ-дрова
Так как одним из энергоресурсов данного вида котла является газ, следует учитывать его давление в сети. Производительность котла снижается при низком давлении газа. В таком случае учитывается возможный недобор мощности.
Следующий важный параметр
, по которому выбирается котел, — его назначение
. Если в функции котла будет входить только отопление, то можно остановить свой выбор на одноконтурном оборудовании. В случае когда требуется обеспечить жилье горячим водоснабжением, приобретается двухконтурный котел. Это устройство бывает двух видов: со встроенным бойлером или со встроенным змеевиком. Первый всегда имеет наготове 40−60 литров горячей воды. Второй вид устройства уступает бойлеру в плане объема воды, но при этом имеет более компактные размеры, вес и экономит больше топлива. К одноконтурному котлу можно всегда подключить дополнительно
бойлер косвенного нагрева .
При покупке котла необходимо требовать официальный сертификат. Без этого документа будет сложно зарегистрировать отопительное оборудование и приобрести разрешение на его подсоединение к системам газоснабжения.
Установка оборудования
Эксплуатация котла «газ-дрова» предполагает работу по доставке и загрузке дров, причем загрузка происходит вручную. Работа оборудования на дровах не превышает четырех часов.
При покупке дров учитывается их влажность, которая не должна превышать 20%. Лучше приобретать дрова в специализированном магазине.
Бесперебойная работа
отопления и горячей воды возможна благодаря автоматизации. Если отсутствует один вид топлива (твердый), комбинированный котел автоматически вводит в работу другой (газ).
Таким образом, комбинированный котел «газ-дрова» — один из самых доступных видов отопления
загородного дома. Устройство безотказно в работе, не требует специального обучения в техническом обслуживании, безопасно и экологично.
Высокая стоимость углеводородов все чаще заставляет собственников частных домов обращать внимание на котельные установки, работающие на твердом топливе. Широчайший ассортимент продукции позволяет выбрать оборудование, не уступающим по своим характеристикам газовым и электрическим отопительным котлам
Но как не запутаться в таком многообразии? На какие критерии следует ориентироваться при выборе твердотопливника? Как выбрать лучший твердотопливный котел для отопления дома? На эти и другие вопросы можно найти ответ в данной публикации.
Экономика отопительного оборудования
Чтобы понять, какой котел будет более экономичным и насколько именно, нужно учесть два важных момента: сколько денег нужно будет тратить на топливо и насколько быстро окупится сам котел. Разумеется, абсолютные значения привести в данной статье будет сложно, так как цены на все быстро меняются. Поэтому оптимальнее рассмотреть все в относительных показателях. Конечно же, определяться выгода твердотопливного котла будет относительно газового и электрического котлов. Правда, здесь еще необходимо будет учесть, не будет ли приобретение твердотопливного котла слишком дорогим удовольствием? Трата единоразовая, но для многих это может стать решающим фактором.
Классификация котельного оборудования
Все твердотопливные установки можно классифицировать по следующим признакам:
Кроме этого, большинство домовладельцев обращают внимание на стоимость устройства, его автономность, систему безопасности, КПД, бренд и прочие моменты. Но, основным фактором в выборе котельного оборудования является тип используемого топлива.
Только проанализировав совокупность всех позиций можно с достаточной долей уверенности ответить на вопрос о лучшем твердотопливнике
Наши специалисты решили упростить задачу для потенциальных владельцев данного оборудования и составили рейтинг твердотопливных котлов, основываясь на личном опыте, популярности среди наших соотечественников и отзывов реальных владельцев.
Отличия твердотопливного и газового котла: преимущества и недостатки каждого
При выборе автономного отопления для жилья любой хозяин в первую очередь думает об экономии. Многие выбирают твердотопливные или газовые котлы, так как топливо для них самое дешевое. Но прежде чем остановить выбор на том или ином типе агрегатов, следует подробно разобраться в преимуществах и недостатках каждого из них.
- 1 Преимущества и недостатки газовых котлов
- 2 Преимущества и недостатки твердотопливных котлов
- 3 Сравнение основных характеристик
Преимущества и недостатки газовых котлов
Газовые котлы обычно устанавливают в населенных пунктах, где проведена газовая магистраль. Современные агрегаты отличаются наличием различных функций, удобным и красивым интерфейсом. Некоторые модели оснащены режимом управления котлом с помощью приложения в смартфоне.
Газовые агрегаты могут похвастаться наличием следующих преимуществ:
Недостатки газовых котлов следующие:
Некоторые боятся взрывоопасности газовых устройств. Однако при соблюдении правил эксплуатации и поддержании агрегата в исправном состоянии взрыв газа не произойдет. К тому же, современные агрегаты оснащены системой безопасности, которая сразу же перекрывает газ, если пламя тухнет.
Двухконтурные модели газовых котлов имеют возможность производить не только тепло, а еще и теплую воду для бытовых нужд.
В чем преимущества газовых котлов Navien Ace
Преимущества и недостатки твердотопливных котлов
Твердотопливные котлы в основном используют в местах, где невозможно найти альтернативные источники топлива. К примеру, где отсутствует газовая магистраль или происходят перебои с электричеством, твердотопливный котел – единственный вариант автономного отопления.
К преимуществам твердотопливных агрегатов относятся:
Недостатками твердотопливного агрегата являются:
По стоимости и функциональности различные модели твердотопливных агрегатов могут отличаться. Есть устройства, которые можно использовать как печь. Верхняя поверхность у таких агрегатов имеет съемные кольца. Такой котел позволят сэкономить газ и электричество.
Также существуют продвинутые модели агрегатов с автоматизированной закладкой топлива и бункером, которые не требуют постоянной ручной подачи дров. К современным твердотопливным моделям также можно подключить комнатный термостат, который будет поддерживать нагрев на определенном уровне.
Сравнение основных характеристик
При выборе твердотопливного или газового котла важно учитывать определенные их характеристики и нюансы:
Выбор того или другого устройства зависит и от многих внешних факторов. Зная преимущества и недостатки газового и твердотопливного котлов, можно понять, какой из них будет выгодней в конкретном случае. Некоторые экономные хозяева покупают и газовый, и твердотопливный агрегат и соединяют их в одну систему.
Автономный газ против пеллет, угля и дров
Хорошо выйти морозным утром на участок, взять большой колун и от души, с шутками, под радостный лай собаки наколоть дров. Разок — хорошо. А постоянно?
Даже засыпать уголь в котел по три раза в день утомительно. Твердое топливо недорогое, но отнимает много сил и времени. А еще запах, очистка, вывоз отходов, складирование…
Продолжаем серию статей по сравнению сжиженного углеводородного газа (СУГ) с разными вариантами отопления.
Рассчитайте сами
Примерный расчет — 1 кВт необходим для обогрева 10 кв. м. (если расстояние от пола до потолка до 3 м), дополнительно нужно взять запас в 15-20%, необходимый для подготовки горячей воды.
Котельное оборудование работает около 10 ч/сутки. Отопительный сезон в средней полосе России длится 7-8 месяцев в году, в остальное время котел работает на подготовку горячей воды и поддержание в доме минимальной температуры +8°С.
По данным ForumHouse
Вся статья в 1 таблице
6000-7000 рублей в месяц*
Установка котла. Нужно забрасывать топливо 2 раза в неделю
Нужны постоянные поставки
Опасность угарного газа
6000-7000 рублей в месяц*
Установка котла. Нужно забрасывать топливо 2-3 раза в день
Нужны постоянные поставки
Опасность угарного газа
4000-5000 рублей в месяц*
Установка газгольдера на участке. Топливо поступает автоматически
Высокая. Риски исключены
*На дом площадью в 100 кв. м.
Эффективность
Эффективность пеллет, угля и дров
Сколько веков грелись дровами и углем — на холода не жаловались. Нужно отапливать два этажа, а не избушку? 1 кг пеллет из торфа горит как 1.6 кг дерева. Правда, с большим домом все равно будут трудности.
Знаете почему? Одно только слово: истопник. Это человек, который за вас будет круглосуточно подбрасывать топливо в печь. Без истопника никак. Ушли вы на работу — печь остывает. Спать легли — утром дом застужен.
Эффективность отопления на дровах, угле и даже пеллетах резко снижается, если посчитать трудозатраты на загрузку топлива. А еще отходы. Уголь дает золоотвалы, на которые придется тратить законный выходной.
При сжигании 1 кг твердого топлива выделяется 5 кВт тепловой энергии. Для дома на 100 кв. м нужно 10 кВт в час, то есть 2 кг пеллет или угля каждые 60 минут. Кто-то должен это топливо закладывать, пусть и не так часто.
Отопление дровами и их аналогами очень суетное: найди, закажи, загрузи, проследи, почисти, вывезти отходы. Зато все по классике + зарядка и дисциплина.
Эффективную систему можно наладить: выбрать карборобот или пеллетный котел с автоподачей, расписать график загрузки топлива. Понадобятся деньги, свободное время и самоорганизация.
Вилка КПД твердотопливного котла — 50-90%. Разброс эффективности зависит от теплопотерь дома, калорийности топлива и других факторов. Это очень низкий КПД по сравнению с электрическими котлами и оборудованием на природном или жидком газе.
Рассчитайте сами
При сжигании 1 кг твердого топлива получаем 5 кВт тепловой энергии. При сжигании 1 кг сжиженного газа получаем 12.8 кВт.
Эффективность СУГ
КПД газового котла выдает стабильные 97%. Подача газа из резервуара ровная и полностью автоматизированная. Дом на газовом отоплении не зависит от перепадов в сети, аварий на трубопроводе и поставок топлива, как это бывает с дровами.
Крыть нечем: автономный газ эффективнее по всем статьям. При прочих равных он дает в 2.5 раза больше тепловой энергии. Поэтому газгольдер выйдет дороже, чем старые добрые дрова и уголь, так ведь? Посчитаем.
Стоимость
Стоимость отопление пеллетами дома на 100 кв. м
Тонна стандартных пеллет стоит в среднем 8-9 тысяч рублей. Возьмем цену 8 500 за тонну. При отопительном сезоне протяженностью 8 месяцев мы получаем:
теплопотери — 28 224 кВт/ч;
расход пеллет — 5 т 644 кг;
в деньгах — 47 980 рублей за сезон.
Рассчитайте сами
Цены на пеллеты в Московской области — 8.50 рублей за кг. Средняя зимняя цена 1 л сжиженного газа — 21 рубль.
Тонна каменного угля или топливных брикетов стоит примерно как тонна пеллет. Дрова немного дешевле. Дополнительно учтите связанные расходы после установки котла:
Доставка топлива: от 7 000 рублей.
Вывоз отходов: от 5 000 рублей.
Оплата истопника: от 10 000 рублей (без проживания).
Отопление газгольдером: стоимость за месяц и сезон
Отопление жидким газом дома 100 кв. м стоит 4-5 тысяч рублей в месяц при закупке газа по высокой зимней цене (21 руб./л). За отопительный сезон (8 месяцев) выходит 40 тысяч рублей. Получается даже дешевле пеллет при полной автоматике и без отходов.
Совет: выбирайте отопительную систему по особенностям региона. Где-то лес и дешевые дрова, где-то с углем проще и выгоднее. Автономный газгольдер не привязан к месту: СУГ везде стоит одинаково.
Стоимость установки газгольдера и твердотопливного котла
Мы провели усредненный расчет для того же дома площадью 100 кв. м. Итоговая цена включает работающее оборудование и отопление в течение года.
Не заложили в стоимость автономной газификации покупку котла. Разброс предложений слишком большой: от 37 до 100 тыс рублей.
Оборудование: газгольдер Реал-Инвест с высокими патрубками на 4 600 л.
Работы: монтаж, доставка песка, копка экскаватором, вывоз грунта (2 машины).
230 000 рублей
Оборудование: твердотопливный котел длительного горения Buderus Logano 124 201.
Работы: установка котла 12 000, дополнительный монтаж до 10 000.
146 201 рублей
Заправка топлива на год
Полный резервуар (хватит на 12 месяцев) умножаем на стоимость газа:
3 910 л х 21 руб./л = 82 110 рублей
Стоимость топлива в месяц умножаем на 12:
6 000 рублей x 12 = 72 000 рублей
1 500 рублей
Входит в монтаж
Перенастройка котла на СУГ
12 000 рублей + комплект форсунок (в зависимости от модели котла от 2 до 8-9 тысяч рублей)
Доставка (по Московской области)
До 120 км от МКАД бесплатно
1 000-3 000 рублей
335 000 рублей. Газ автоматически подается в систему
221 201 рублей. Нужно раз в неделю забрасывать пеллеты в систему
Легкость использования
Хранение
Твердое топливо нужно складировать в отведенном месте с определенными условиями:
Пеллеты — сложить в полиэтиленовые мешки, чтобы защитить от влаги; хранить в сухом помещении, если у гранул высокая пористость.
Дрова — закрыть от дождя и снега; проветривать, чтобы не копилась сырость; сделать основание из досок, чтобы не появилась плесень.
Уголь — хранить под навесом при 20°С и ниже, чтобы не окислялся; защитить укрывным материалом, чтобы не самовоспламенился.
Газгольдер заполняется пару раз в год, дальше газ сам бегает по трубам. Резервуар зарыт под землей и не занимает место на участке.
Загрузка топлива
Дрова и уголь нужно грузить постоянно. Поэтому часто эти работы выполняют истопники нашего времени — гости столицы.
Топливные гранулы не требуют постоянной загрузки, нормальный режим — раз в неделю. Но все-таки сами пеллеты пока в котел не прыгают. Есть автоматизированный котел — «карборобот». Можно присмотреться к нему.
Газгольдер заправляют раз в полгода, чаще всего осенью. Каждый этап строго регламентирован, вам нужно только открыть ворота. Газовоз проедет по любой дороге, резервуар наполнится за 1-2 часа. Еще вы можете сэкономить на заправке.
Примечание: ТТ — твердое топливо.
Отходы и чистка
Топка углем и дровами — это дым, гарь, копоть, сажа, деготь, зола, пепел. То есть операции по очистке оборудования раз в 2 недели.
Древесные золоотвалы можно использовать как удобрение на огороде, золой от угля засыпать ямы на грунтовке. Или вызвать утилизатор — прибавится регулярная статья расходов.
Газгольдер специалисты осматривают 2 раза в год: весной и осенью. При необходимости проводят косметический ремонт.
Техосмотры газгольдера
После установки вы заключаете договор на 1 год бесплатного сервисного обслуживания. В услугу входят 2 профилактических выезда инженера осенью и весной и 1 аварийный вызов в течение 24 часов.
Потом соглашение можно перезаключить за 12 000 рублей в год. Или пользоваться услугой разового осмотра за 3 500 рублей. Внеплановый аварийный выезд стоит 5 000 рублей.
Надежность
Твердотопливный котел стабильно работает при 2 условиях: есть запас топлива и тот, кто его засыпает. Как и на классическую печь, на такой котел вполне можно положиться. Нужно только следить за его состоянием.
Совет: из несомненных плюсов твердотопливных котлов — возможность топить чем угодно, когда нет пеллет и угля. На щепе, подшивке журнала Maxim и стене старого сарая можно дождаться подвоза топлива.
Автономный газгольдер исключительно надежен. Он безостановочно выпаривает газ даже при морозах под 40 градусов. Человеческий фактор в случае жидкого газа исключен. При правильной установке и эксплуатации перебоев быть не может.
Безопасность
При отоплении дровами, углем, пеллетами нельзя исключить угрозу отравления угарным газом. Если котельная находится в доме, будьте готовы реагировать на дым в любое время. Даже ночью спешно открывать окна и двери, настраивать оборудование.
Если вы правильно храните и используете жидкий газ, он безопасен. СУГ тяжелее воздуха, поэтому при утечке из газгольдера уходит в грунт.
Сама утечка невозможна, если емкость новая, а не б/у с износом швов. Резервуар нужно установить по СП 62.13330.2011 на удалении от блуждающих токов и трубопровода теплотрассы.
Итоги
Монтаж газгольдера дороже, чем установка твердотопливного котла: 300 тысяч против 200. Само жидкое топливо тоже дороже пеллет, угля и тем более дров.
Однако топить СУГ гораздо выгоднее в пересчете на затраты в отопительный сезон. Сжиженный газ в 2.5 раза эффективнее.
Газгольдер создает автономную систему отопления без участия человека. Основная проблема твердых видов топлива — с ними нужно регулярно возиться. Резервуар современнее и безопаснее.
Неочевидный бонус автономной газификации
Газгольдер может сам питать электрогенератор и поддерживать автономное энергообеспечение. Пеллетный котел зависим от электричества — при отключении сети перейдет в режим ожидания.
