Как котельная нагревает воду

Мир инженера

информация для инженеров и проектировщиков

Принцип работы водогрейной котельной

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой нашей теме поговорим про водогрейную котельную и узнаем принцип работы водогрейной котельной. Основным отличительным признаком водогрейной котельной от других остальных является наличие водогрейного котла, который обеспечивает получение горячей воды заданных параметров для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.

Принципиальная схема водогрейной котельной

1 – водогрейные котлоагрегаты

2 – сетевые насосы

3 – подпиточные насосы

4 – рециркуляционные насосы

5 – насосы сырой воды

6 – деаэрационные насосы

7 – вакуумный деаэратор

8 – охладитель выпара

9 – пароводяной эжектор

10 – бак для сбора конденсата

12 – подогреватель химически очищенной воды

13 – подогреватель сырой воды

14 – охладители деаэрированной воды

Работа водогрейной котельной

Водогрейная котельная работает следующим образом. Сырая вода из ближайшего водоема или из наружной водопроводной сети с помощью насоса сырой воды (5) поступает в теплообменник (подогреватель сырой воды). Там она нагревается до температуры 20-30 0 С с помощью теплоты сетевой воды, поступающей из подогревателя химически очищенной воды (12). Затем сырая вода либо сразу отправляется на химводоочистку (11), либо проходит через охладитель деаэрированной воды (14), где охлаждают воду, идущую на подпитку тепловой сети. На химводоочистке производится уменьшение жесткости сырой воды в Na-катионитовых или Н-катионитовых фильтрах. После химводоочистки (11) сырая вода становится химически очищенной (умягченной). Химически очищенная вода поступает в подогреватель химически очищенной воды (12), где она нагревается за счет теплоты сетевой воды из котельного агрегата. После (12) химически очищенная вода пройдя через охладитель выпара (8) поступает в вакуумный деаэратор (7). Деаэраторы в котельной предназначены для удаления из воды коррозионно-активных газов (О₂, СО₂) при одновременном ее подогреве. В водогрейных котельных подогрев химически очищенной воды в вакуумном деаэраторе (7) осуществляется за счет теплоты сетевой воды, поступающей из водогрейного котла.

Как правило, в водогрейных котельных применяются вакуумные деаэраторы (ДВ). В этих деаэраторах удаление О₂ и СО₂ происходит при рабочем давлении 0,16÷0,5 атм. (0,016÷0,05 МПа). Средний подогрев воды в вакуумных деаэраторах составляет от 15-25 0 С. Температура деаэрированной воды на выходе из вакуумного деаэратора (7) составляет 55-80 0 С. Для поддержания вакуума в вакуумном деаэраторе (7) используются паровоздушные эжектора, которые последовательно включены с баком для сбора конденсата из деаэрационного насоса (6).

После процесса деаэрации химочищенная вода становится подпиточной. Если ее температура после вакуумных деаэраторов получится выше значения 65-70 0 С, то она проходит через охладитель деаэрированной воды (14), где охлаждается сырой водой. После охладителя деаэрированной воды (14) подпиточная вода смешивается с потоком сетевой воды после подогревателя сырой воды (13), а затем с помощью подпиточного насоса (3) поступает на подпитку водяной тепловой сети (в обратный трубопровод). Подогрев сетевой воды для систем отопления, вентиляции и ГВС зданий осуществляется в водогрейном котле. При разработке и расчете тепловых схем с водогрейным котлами необходимо учитывать некоторые особенности их конструкций и эксплуатации.

Водогрейные котлы работают надежно и экономично только при поддержании постоянного расхода сетевой воды, проходящей через них. Также должна поддерживаться неизменной температура сетевой воды на выходе из котла, т.е. τ_КОТ ВЫХ = const, G_КОТ = const.

Для того, чтобы обеспечить температуру сетевой воды в тепловой сети в соответствии с установленным температурным графиком должно быть предусмотрено наличие перепускного участка (перемычки). Через этот участок сетевая вода из обратного трубопровода тепловой сети в количестве G_ПЕРЕП. подмешивается в подающий трубопровод тепловой сети. За счет этого происходит уменьшение температуры на выходе из котла τ_КОТ ВЫХ до значений τ₀₁. Для предупреждений низкотемпературной коррозии внутренних поверхностей нагрева водогрейных котлов температура сетевой воды на входе в котлы τ_КОТ ВХОД должна быть выше температуры точки росы продуктов сгорания, что бы не произошло реакции между сконденсированными водяными парами и окислами серы и как следствие, значение температуры сетевой воды на входе в котел τ_КОТ ВХОДА должны быть:

— не ниже 60 0 С при работе водогрейных котлов на газообразном топливе;

— не ниже 70 0 С при работе водогрейных котлов на малосернистом мазуте;

— температура на входе в котел τ_КОТ ВХОДА >= 110 0 С при работе на высокосернистом мазуте или твердом топливе.

Для того, чтобы поддерживать температуру сетевой воды на входе в котел τ_КОТ ВХОД на нужном уровне и для того чтобы поддерживать постоянный расход сетевой воды через котел устанавливаются рециркуляционные насосы. При их помощи осуществляется подмешивание сетевой воды, выходящей из котла в обратный трубопровод тепловой сети.

Надеюсь, что мне удалось подробно объяснить принцип работы водогрейной котельной и теперь Вам всё понятно, где, как и какой насос используется в котельной.

Источник

Откуда берется горячая вода?

Пожалуй, всем известно, что огромные котлы-градирни и испускающие дым полосатые трубы, что видны с любой точки города, принадлежат ТЭЦ. Более того, многие знают, что эти махины обеспечивают наши дома светом, отоплением и горячим водоснабжением. Но что именно представляет собой процесс образования тепла и как в нем задействованы колонны градирен – вопрос довольно запутанный.

Расходные материалы

Весь процесс работы ТЭЦ начинается с подготовки воды. Поскольку она используется здесь в качестве основного теплоносителя, то перед попаданием в паровой котел, где с ней будут происходить основные метаморфозы, требует предварительной очистки. Чтобы предупредить накипь на стенках котлов, воду сначала смягчают – ее жесткость порой необходимо уменьшить в 4000 раз, также ее нужно избавить от различных примесей и взвесей.

В качестве топлива для подогрева котлов с водой на различных электростанциях используют, как правило, газ, уголь или торф. Сгорание этих материалов выделяет тепловую энергию, которую на станции и используют для работы всего энергоблока. Уголь перед использованием перемалывают, а поступающий газ очищают от механических примесей, сероводорода и углекислого газа.

Производство пара

Огромный паровой котел в машинном зале – высота с 9-этажный дом не предел – можно назвать сердцем ТЭЦ. Его питает подготовленное топливо, выделяя при этом огромное количество энергии. Под ее силой вода в котле превращается в пар с температурой на выходе почти в 600 градусов. Под давлением этого пара вращаются лопасти генератора, в результате чего создается электричество.

ТЭЦ вырабатывает также тепловую энергию, предназначенную для отопления и горячего водоснабжения района и города. Для этого на турбине существуют отборы, которые выводят часть нагретого пара, пока тот еще не дошел до конденсатора. Выведенный пар передается в сетевой подогреватель, выступающий в качестве теплообменника.

Тепловые сети

Попав в трубки сетевых подогревателей, вода нагревается и передается по подземным трубопроводам дальше в тепловую сеть за счет насосов, гоняющих воду по трубам. Теплосети, как правило, несут воду 70-150 градусов – все зависит от температуры снаружи: чем ниже градус на улице, тем горячее теплоноситель.

Перевалочным пунктом для теплоносителя становится центральный тепловой пункт ( ЦТП). Он обслуживает сразу целую систему зданий, предприятие или микрорайон. Это своеобразный посредник между объектом, создающим тепло и непосредственным потребителем. Если в котельной вода нагревается благодаря сгоранию топлива, то ЦТП работает с уже нагретым теплоносителем.

Рецепт горячей воды

Поставка теплоносителя заканчивается на входе в ЦТП или ИТП ( индивидуальный ТП) – так, теплоноситель передается для дальнейших действий в руки ТСЖ или другой управляющей компании. Именно в тепловом пункте создается та горячая вода, с которой мы привыкли иметь дело – поступающая сюда с ТЭЦ вода греет в теплообменнике чистую холодную воду из водозаборников и превращает ее в ту самую горячую, что течет в наших кранах.

Обогрев здания и комнаты, эта вода постепенно остывает, ее температура падает до 40-70 градусов. Часть такой воды идет на смешение с теплоносителем и подается в наши краны с горячей водой. Дорога же другой части – снова на станцию, здесь остывшую воду согреют сетевые теплообменники.

Для чего же нужны градирни?

Величественные и массивные башни, называемые градирнями, не являются реакторами и центрами событий на ТЭЦ и на самом деле играют вспомогательную роль. Как это ни удивительно, но они применяются на теплостанции для охлаждения воды. Но зачем давать остывать той воде, которую постоянно нагревают?

В градирнях используется вторая часть « обратки», прошедшей цикл нагревания-охлаждения. Но ее температура еще довольно велика: 50 градусов для дальнейшего применения – слишком высокий показатель. Используют же побывавшую в градирнях воду для охлаждения конденсаторов паровых турбин. Это необходимо для того, чтобы пар, прошедший через паровую турбину, смог попасть в конденсатор и на холодных трубах внутри него сконденсироваться. Эти трубы как раз и охлаждаются водой, прошедшей градирни, температура которой теперь около 20 градусов. Если их не остудить, то не будет и потока пара через турбину, тогда и работать она не сможет. Конденсатор же снова превратит пар в воду, которая будет вновь пущена по циклу.

Так, круг за кругом вода будет нагреваться и остывать, превращаться в пар и снова в воду. За счет того, что трубы, котёл и радиаторы образуют замкнутую систему, вода будет двигаться по кругу цикл за циклом, постоянно и непрерывно.

Возможно, Вас заинтересуют:

тепло в доме, теория тепла, полезно знать

Источник

Котельная: как это работает

Отопительный сезон стартовал. В квартирах нагрелись батареи, и большинству горожан холода уже не страшны. Но откуда в трубах берётся тепло? Фотокорреспондент «Черёмухи» Александра Острикова узнала, что всё не так просто, как может показаться на первый взгляд. И это во многом объясняет, почему отопление ― самая дорогая услуга в коммунальной платёжке.

Табличка на котельной микрорайона ГЭС гласит: «Посторонним вход воспрещён». Попасть сюда неспециалисту практически невозможно. Но благодаря объективу камеры фотокорра «Ч», посетить одну из самых горячих точек Рыбинска может каждый.

Тепло рождается благодаря двум ресурсам: газу и холодной воде. Первый нагревает вторую, и, казалось бы, всё. Но на деле процесс несколько сложнее.

Из резервуара вода поступает на очистку от примесей.

Это важно, потому что не любая вода может стать теплоносителем. Идеальная для того, чтобы принести в наши квартиры тепло, должна быть мягкой. Для этого её очищают в таких установках:

Дальше теплоноситель идёт в котёл. Котёл ― это не просто гигантская кастрюля, это сложная инженерная система, которой кроме газа, чтобы нагреть воду, нужно ещё и много электричества: для работы насосов и удаления продуктов горения. По многочисленным трубам внутри котла вода циркулирует, пока не набирает нужную температуру.

Нужная температура ― выше, чем та, что предусмотрена нормативом. Делают это специально, потому что ни один котёл не справится с объёмами горячей воды, необходимыми для обогрева целого микрорайона, пусть и такого небольшого, как ГЭС. Поэтому перегретую воду потом разбавляют до нужной температуры.

Дальше теплоноситель по многочисленным трубам и благодаря мощным насосам отправляется к нам в батареи. Вернувшаяся в котельную вода вновь нагревается и опять отправляется в путь.

Котельная в микрорайоне ГЭС полностью автоматизирована. Для её обслуживания нужен всего один человек, который постоянно следит за информацией от системы.

Кстати, на случай непредвиденной ситуации с поставкой газа, у котельной есть запас солярки. Так что, случись авария, люди не должны мёрзнуть, пока газовики будут её устранять.

Котельная для бесперебойной работы требует большого объёма ресурсов: это и вода, и газ, и электричество. Всё это стоит недёшево. Так и получается, что отопление ― самая дорогая строка в наших платёжках.

Источник

Как работает котел с бойлером

Вопрос, как работает котел с бойлером, актуален для каждого потребителя, который желает совместить автономное отопление с подачей горячей воды. Самым простым решением этой задачи считается установка двухконтурного отопительного прибора, обеспечивающего повседневные нужды ГВС без подключения дополнительного устройства. Однако его производительность не всегда устраивает домовладельцев, поэтому многие из них делают выбор в пользу котла с отдельным накопительным баком.

Варианты компоновки

Плюсы и минусы двухконтурного котла знакомы многим. Он довольно эффективен для горячего водоснабжения на 2–3 человек, но как быть, если в доме проживает больше людей или у домовладельца нет возможности установить электрический водонагреватель? В такой ситуации существует несколько альтернативных решений:

● Установка бойлера косвенного нагрева (БКН) – используется для совместной работы с одноконтурным отопительным прибором.

● Монтаж котла со встроенным бойлером – подразумевает установку агрегата, часть тепла у которого уходит на поддержку температуры внутри вмонтированного накопительного бака.

Выбор того или иного типа компоновки во многом зависит от общих потребностей семейства в горячей воде, имеющегося отопительного оборудования в доме, запланированных материальных затрат. Консультанты интернет-магазина «Мособлгаз» помогут подобрать приемлемый вариант с учетом ваших потребностей. В нашем каталоге представлен широкий выбор котлов, водонагревателей, БКН, которые помогут организовать эффективную и надежную отопительную систему, совмещенную с подачей теплой воды.

Как работает котел с бойлером косвенного нагрева

Чтобы понять, как работает котел с бойлером косвенного нагрева, нужно разобраться с его конструктивными особенностями, видами и схемами подключения.

Конструкция и принцип работы

При правильном проектировании аппарат косвенного нагрева дает высокие показатели производительности с оптимальным соотношением расходов на получение подогретой воды. Поскольку его работа не зависит от электричества, он не перегружает электрические сети в период отопления. Немаловажно, что благодаря рециркуляции подогретая вода подается в смесители сразу же после их открытия, поэтому домочадцам не нужно ожидать ее подогрева, как это бывает с электрическим водонагревателем.

В основе конструкции прибора лежит металлический резервуар. Изнутри он может иметь эмалированное, стеклофарфоровое или керамическое покрытие, позволяющее сохранить надлежащее качество воды и исключить появление ржавчины. Дополнительную защиту емкости от коррозионных процессов обеспечивает магниевый анод, который умягчает воду и продлевает срок службы устройства.

Внутри резервуара размещается стальной или латунный теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель. Обычно он производится в виде змеевика, способствующего наиболее эффективному и быстрому подогреву жидкости. Также аппарат снабжается предохранительным клапаном и термостатом, который контролирует нагрев до нужной температуры.

Принцип действия моделей со змеевиком достаточно прост:

● Холодная вода подается в резервуар.

● Теплоноситель перемещается по теплообменнику и подогревает ее до необходимой температуры.

● Скорость нагрева напрямую зависит от числа витков на змеевике. Чем их больше, тем быстрее будет нагреваться жидкость в накопительном баке.

В некоторых моделях вместо змеевика используется принцип «бак в баке». Рассматривая, как работает котел с таким бойлером, стоит отметить, что в процессе его функционирования холодная вода попадает в меньшую емкость и начинает подогреваться от теплоносителя, который размещается во внешнем резервуаре. Такие устройства быстро нагревают жидкость, поскольку площадь нагрева у них больше, чем у моделей со змеевиком.

Бойлеры косвенного нагрева обычно используются для получения больших объемов горячей воды. Резервуары могут иметь вместительность до 1000 и более литров, что полностью обеспечивает нужды большого семейства. Емкость напрямую зависит от мощности отопительного оборудования. Если она будет небольшой, вода никогда не сможет достичь температуры, необходимой для комфортного применения.

Автоматическая система, управляющая работой котла, имеет в приоритете отопление помещений. Если температура теплоносителя снижается до нижних значений, управляющий блок направляет мощность оборудования сначала на подогрев воды в отопительном контуре, а только затем – на горячее водоснабжение. Чтобы поддерживать температуру жидкости для нужд ГВС на заданном уровне, можно использовать модели водонагревателей, которые дополнительно оснащаются ТЭНом.

Схема подключения

Обвязка БКН требует его подключения к отопительной и водопроводной системам. Монтаж водонагревателя напольного типа производится на ровную поверхность рядом с котлом. Настенные модели крепятся на стену из кирпича или бетона с их расположением на одном уровне с отопительным оборудованием или чуть выше.

При организации системы отопления следует не просто разобраться, как работает газовый котел с бойлером, но и выполнить его правильное подключение. Соединение аппарата с водопроводом производится с учетом следующих правил:

● Холодная вода должна подаваться в нижнюю часть резервуара, а теплоноситель выходить из верхней.

● При включении нагревательного контура теплоноситель должен двигаться в направлении сверху вниз. Иными словами, труба с теплоносителем подключается к верхнему патрубку, а с остывшей водой – к нижнему.

● На все патрубки следует установить краны с накидными гайками, которые позволят отключить прибор в случае его ремонта или замены.

При использовании такой схемы можно достичь максимального КПД аппарата. Теплоноситель, который перемещается по змеевику, будет подогревать жидкость в верхней части резервуара, отдавать остатки тепла охлажденной воде в нижней части и далее поступать в отопительное оборудование для нового подогрева.

Подключение БКН к системе отопления производится с учетом его размещения и возможностей существующей разводки. В зависимости от этих критериев применяют следующие схемы:

1.Соединение посредством трехходового клапана. При использовании этой схемы на подвод горячей воды ставят циркуляционный насос, а затем клапан, предназначенный для управления термостатом. При охлаждении воды клапан по сигналу термостата будет включать ее подогрев, а по достижении нужных значений направлять поток по отопительному контуру.

2. Установка гидравлического распределителя. Схема используется в многоконтурных системах, к примеру, в домах, где отопление осуществляется не только радиаторами, но и посредством теплого пола. Гидравлика будет выполнять перераспредление давления на разных участках системы и способствовать постоянному передвижению теплоносителя без помощи насоса.

3. Монтаж двухнасосной системы. Соединение подходит для частных домов, где не требуются большие объемы горячей воды. Разобраться, как работает котел с косвенным бойлером по этой схеме, несложно. Оборудование подключается параллельно, соответственно, потоки теплоносителя движутся по двум разным трубам. Чтобы обеспечить принудительное движение жидкости, на каждую магистраль устанавливается насос.

При наличии дополнительного патрубка к водонагревателю можно подключить рециркуляционную систему. Для этого монтируется еще один контур с установкой обратного и предохранительного клапанов, расширительного бака и автоматического воздухоотводчика. Рециркуляция будет обеспечивать постоянную подачу воды для нужд ГВС, то есть пользователям не придется ожидать, пока теплоноситель ее прогреет.

Встроенный бойлер

Отопительные приборы со встроенным накопительным баком позволяют подключать сразу несколько точек водозабора. Такие модели занимают мало места, не требуют отдельного подсоединения к системе отопления и быстро подогревают воду в резервуаре. В зависимости от особенностей работы они бывают двух типов:

● Конвекционные – применяются для обогрева больших помещений (площадью свыше 300 кв. метров). При их подключении газ поступает в горелку, и пламя начинает подогревать теплоноситель, который обеспечивает отопление и подачу горячей воды.

● Конденсационные – более усовершенствованные модели, использующие в работе не только теплоноситель, но и дополнительную энергию, которая выделяется в результате конденсации водяного пара.

Встроенные баки устанавливаются только на двухконтурные модели. Их объем может варьироваться от 10 до 100 л, причем оборудование с резервуарами до 60 л обычно изготавливается в настенном исполнении, а свыше этого показателя – в напольном. По сути, приборы являются теми же котлами с бойлером косвенного нагрева, только их бак размещается не отдельно, а внутри корпуса.

Приборы достаточно мощные – в среднем от 28 кВт. В зависимости от конструкции они оборудуются открытой либо закрытой камерой сгорания. При использовании первой в помещениях устанавливаются обычные дымоходы, для второй – коаксиальные. Внутри накопительного бака размещается вторичный пластинчатый теплообменник, который быстро подогревает воду в резервуаре.

Принцип действия оборудования схож с БКН. Жидкость для бытовых нужд и отопления дома греется одновременно во время прохождения через теплообменники. При ее использовании применяется механизм приоритетной подачи, то есть при открытии водопроводного крана система начинает обеспечивать пользователей горячей водой. Пока жидкость расходуется, прибор подогревает новые ее запасы. Поскольку забор воды выполняется короткое время, теплоноситель для отопления не успевает существенно охлаждаться.

Как выбрать бойлер

Независимо от того, как работает котел с бойлером, перед его установкой следует грамотно подойти к выбору накопительного бака. Все резервуары выпускаются из нержавейки или черного металла с покрытием. Первый вариант стоит дешевле, второй является достаточно дорогим, однако имеет более продолжительный период эксплуатации. Хорошо, если изнутри бак будет оснащен стеклофарфоровым или эмалевым покрытием. В таком случае он надежно защитит металл от коррозии, а при умеренном нагреве (не выше 60 °C) прослужит дольше, чем сам отопительный агрегат.

Ключевым критерием при подборе водонагревателя является правильное соотношение его емкости и мощности отопительного оборудования. Далеко не каждый знает, что баки на 140 и 200 литров могут выдавать примерно одинаковый объем горячей воды в час. Поэтому, если котел имеет высокую мощность, потребителю вовсе необязательно ставить резервуар больших размеров.

Если же в доме применяется маломощное отопительное оборудование, нагреватель воды значительного объема не будет выдавать литраж, заявленный в его паспорте. К примеру, при использовании прибора отопления на 23 кВт и водонагревателя на 200 литров потребитель получит столько же горячей воды за час, сколько дает резервуар на 140 литров. Иными словами, при покупке 200-литрового бака вы переплатите.

Источник