Предприятия Водогрейные котлы на промышленном газе

Обеспечат теплом огромные площади! Промышленные газовые котлы для обогрева, их принципы работы

Высокий спрос на бытовые и промышленные газовые котлы обусловлен их высокой эффективностью, экономичностью и безопасностью.

Современный котел на газу способен отапливать помещение, нагревать теплоноситель и вырабатывать пар для производственных нужд.

Сложное устройство топки позволяет получать высокий КПД при низком расходе газа, а толстые стенки и легированная сталь делают прибор долговечным.

Устройство и принцип действия промышленных газовых котлов

Принцип действия отопительного устройства основан на сжигании газа в топке с сопутствующим нагревом теплоносителя. По этому признаку котлы делятся на две группы:

• с циркуляцией горячего воздуха (жаротрубные);
• с нагревом жидкости почти до температуры кипения (водотрубные).

Паровые котлы устанавливаются на предприятиях, использующих пар в промышленном производстве.

Справка. Стоимость природного газа и его теплотворная способность не имеет конкурентов среди других природных горючих материалов. Поэтому использование природного газа дает значительную экономическую выгоду.

Газовая горелка

Главной частью любого котла является горелка. По типу подачи газа они делятся:

• на инжекторные, засасывающие газ вместе с воздушной струей;
• на наддувные, применяющие принудительное нагнетание воздуха мощным вентилятором;
• на диффузные, подающие газ к месту горения через специальные диффузионные каналы.

Фото 1. Промышленный котел на газу марки Энтророс. В устройстве установлена наддувная газовая горелка.

Распространенная конструкция горелки — набор из нескольких параллельных стержневых устройств, которые расположены равномерно по всему объему топки. Они снабжены отверстиями для выхода смеси газа с воздухом и обеспечивают равномерный нагрев. Для повышения эффективности между стержнями помещают трубопровод с теплоносителем. Такие установки способны достичь КПД в 98—99%.

Еще один популярный вариант горелки промышленного котла мощностью от 100 кВт и выше имеет факельное устройство. На одной из стенок агрегата устраивается специальное сопло, в которое нагнетается газовоздушная смесь. Факельное горение хорошо показало себя в двух и трехходовых котлах, используется для получения теплоносителя с температурой 115—120 градусов или пара.

Топочная камера

Для топки мощного котла важно длительное время выдерживать высокую температуру. Жаропрочность обеспечивает использование специальных сталей с добавлением марганца, хрома и других легирующих компонентов. Стенки укрепляют гофрированием и окружают теплоизоляционной оболочкой.

В водогрейных котлах в топке размещают один или два теплообменных контура, по которым циркулирует теплоноситель.

В паровых или котлах высокого давления применяются топочные экраны и теплообменник для получения тепла, а пар образуется в дымоходе, где температура дымовых газов снижается до 600—800 °C.

В топочной камере парового котла размещают сепаратор и пароперегреватель.

Безопасность эксплуатации обеспечивает взрывной клапан, который обязательно устанавливают на одной (чаще задней) стенке котла. Механизм срабатывает в случае превышения давления в топке.

Автоматика и система управления

Сложность управления промышленным котлом связана с постоянно изменяющимися температурой и давлением воды, мгновенным расходом газа, забором воздуха для горелки и другими факторами.

Чтобы исключить человеческий фактор, все управление осуществляется с помощью специальных контроллеров.

Данные для их работы поступают с датчиков температуры, давления, расхода воздуха и газа. Для большей надежности в современных котлах автоматику разделяют на две части:

• Автоматика подачи топлива, которая отвечает за работу модуляционной горелки и поддержание стабильной работы всей системы.
• Автоматика безопасности учитывает критические условия работы котла, наличие пламени в топке, подачу газа, нагрев теплоносителя. В случае неисправности происходит отключение котла и прекращение подачи топлива. Некоторые модели котлов снабжены системами самодиагностики.

Внимание! Обычно используется природный газ: метан. Он легче воздуха и является оптимальным топливом. В отдельных случаях допускается сжигание пропан-бутановой смеси. Этот газ тяжелее воздуха и требует соответствующей настройки оборудования.

Типы промышленных котлов на газу

Промышленные газовые котлы подразделяются на несколько типов.

Водогрейные

Такие котлы отличаются симметричным расположением теплообменников и работают по многоходовому принципу движения продуктов сгорания. Применяются для нагрева теплоносителя и отопления помещения. Максимальное давление воды в циркуляционном контуре — 16 бар. Мощность серийных котлов варьируется от 0,7 до 35 МВт. Этого достаточно для обогрева крупных цехов и промышленных зданий. Для ГВС к котлу подключают бойлер с подогревом от дымохода.

Фото 2. Промышленный газовый котёл водогрейного типа. Подобные устройства применяют для обогрева помещений.

Паровые

Паровой котел рассчитан на работу с высокой температурой теплоносителя. Получение пара происходит в два этапа. Первый — нагрев воды до 100 градусов и образование первичного пара, который пропускают через сепаратор для осушения. Второй этап заключается в повторном подогреве уже сухого пара до требуемой температуры. После этого пар готов к использованию.

Парогенераторы выполняют сразу две задачи: нагревают теплоноситель для отопления зданий и производят пар. Чтобы увеличить эффективность такой установки, применяют дополнительные дымообороты, которые подогревают циркулирующую в трубах воду.

Справка. Мощная котельная установка производит до 1 т сухого пара в час.

Теплогенераторы средней и большой мощности

Средняя мощность газовых котлов доходит до 2 МВт. Этого достаточно для отопления небольшого производства или поселка.

Отоплением и водоснабжением отдельных городских микрорайонов и крупных промышленных предприятий заняты водогрейные котлы большой мощности (от 2 до 30 МВт). Такие установки имеют несколько отопительных контуров и рассчитаны на максимально эффективное использование тепловой энергии, получаемой от сгорания газа.

Когенерационные

Установки данного типа способны последовательно высвобождать тепловую энергию для отопления и водоснабжения, а затем и электрическую для обеспечения производства или микрорайона электроэнергией.

Фото 3. Два когенерационных газовых котла. Оборудование применяется для отопления и горячего водоснабжения.

Преимущество когенерации (производства разной энергии из одного топлива) состоит в высоком КПД, который достигает 90%.

Для получения электроэнергии используется газовый поршневой двигатель, излишки тепла от которого применяются для подогрева теплоносителя. Основной нагрев воды происходит в водогрейных котлах. Такая технология применяется в мини-ТЭЦ для работы в удаленных районах.

Безопасность эксплуатации котельного оборудования на сжиженном или природном газе

Угрозу представляет взрывоопасность газа, поэтому помещение котельной имеет соответствующий класс опасности. Ввод прибора в эксплуатацию и контроль за ней осуществляют органы Госнадзора. Для промышленных котлов разработаны обязательные требования по эксплуатации:

• Обслуживание 2 раза в год.
• Обязательна водоподготовка, фильтрация и умягчение.
• Оборудование помещения котельной датчиками газа, пожарной сигнализацией и первичными средствами пожаротушения.
• Все допущенные к управлению котлом лица проходят специальную подготовку.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс чистки промышленных котлов на газу водогрейного типа.

Заключение

Выбирают котельное оборудование такого класса в соответствии с конкретными задачами и условиями эксплуатации. Правильный выбор типа котла и мощности поможет сэкономить на его обслуживании.

Типы промышленных отопительных котлов

Конструктивные и эксплуотационные особенности

Энергетика и энергетическое оборудование

Котел — мощный стационарный водонагреватель, предназначенный для получения горячей воды или пара. Промышленные котлы это отопительные системы, которые обладают высокими мощностями и вследствие этого — большими размерами. Обычно промышленные отопительные котлы это громоздкие системы, которые устанавливаются в специализированных помещениях, отвечающим всем требованиям техники безопасности. Установка и обслуживание таких котлов осуществляется специализированными организациями.

Разделение котлов по теплоносителю («выходному продукту»): — котлы водогрейные.
— котлы паровые.

Паровые котлы предназначены для производства пара и по своему назначению делятся на:
— энергетические котлы, вырабатывающие пар, используемый в паровых турбинах для выработки электрической энергии. Подобные котлы используются на ТЭС и ТЭЦ в связке с турбогенераторами. Такая связка называется турбоагрегатом.
— промышленные котлы — вырабатывают пар для технологических нужд. Паровые котлы часто применяются в деревообрабатывающей отрасли для сохранения необходимой влажности в камерах, где проходит сушка ценных пород дерева, в медицине для стерилизации инструментов и спецодежды, в сельском хозяйстве при изготовлении комбикормов и т.д.
Промышленные котлы вырабатывают насыщенный пар, а энергетические перегретый.

Насыщенным паром называют пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью, т.е пар имеет температуру кипения воды.
Насышенный пар применяют, в частности, для подогрева «темных» нефтепродуктов (мазута, смазочных масел) при транспортировки их по трубам.

Перегретый пар — пар, нагретый до температуры, превышающей температуру кипения при данном давлении. Перегретый пар используется в тепловых машинах с целью повышения их КПД.
Пример паровых котлов: котлы серии ТГМ, ТГМП, ТП, Е. Еще сохранились в эксплуатации устаревшие паровые котлы: Бабкокс-Вилькокс и Буккау.
В связи с тем, что в энергетической отрасли «технологические» котлы не рассматриваются, то в энергетической литературе «энергетические» котлы, совместо с мощными водогрейными котлами, часто называют «промышленными», в отличии от маломощных «бытовых» котлов, предназначенных для отопления квартир, дач и коттеджей.
Поскольку данный сайт имеет энергетическую тематику, здесь использована эта же терминология.

Водогрейный котёл предназначен для нагрева воды под давлением
«Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).
Водогрейные котлы применяются в основном для теплоснабжения на районных котельных и ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины.
Пиковый водогрейный котел устанавливается на ТЭЦ для дополнительного нагрева прямой сетевой воды сверх нагрева в сетевых подогревателях паровой турбины в холодное время года. Обычно этот нагрев осуществляется в пределах 100-150°С. Наиболее распространены в России, мощные пиковые водогрейные котлы марок ПТВМ и КВГМ различных модификаций.

По конструктивным особенностям паровые и водогрейные котлы делятся на:
— газотрубные,
— водотрубные.

Котёл газотрубный (жаротрубный, дымогарный и дымогарно-жаротрубный) — паровой или водогрейный котёл, у которого поверхность нагрева состоит из трубок небольшого диаметра, внутри которых движутся горячие продукты сгорания топлива.Теплообмен происходит посредством нагрева теплоносителя (воды), который находится снаружи трубок.
По конструкции является противоположностью водотрубному котлу.
Газотрубные котлы вытеснены водотрубными котлами.

Котёл водотрубный — паровой или водогрейный котел, у которого поверхность нагрева (экран) состоит из кипятильных трубок, внутри которых движется теплоноситель (вода). Теплообмен происходит посредством нагрева кипятильных трубок горячими продуктами сгорающего топлива. Различают прямоточные и барабанные водотрубные котлы.
Водотрубные паровые котлы по конструкции значительно сложнее газотрубных. Однако они быстро разогреваются, практически безопасны в отношении взрыва, легко регулируются в соответствии с изменениями нагрузки, просты в транспортировке и допускают значительную перегрузку.
Недостатком водотрубных котлов является то, что в их конструкции много агрегатов и узлов, соединения которых не должны допускать протечек при высоких давлениях и температурах. Кроме того, к агрегатам таких котлов, работающих под давлением, затруднен доступ при ремонте.

Для лучшего запоминания конструктивной разницы между газотрубным и водотрубным котлами, полезно знать чКонструктивные то самый известный газотрубный котел — самовар.

Все водогрейные котлы большой мощности — водотрубные, с наддувом воздуха вентиляторами
Пример: ПТВМ, КВГМ, ТВГ

Водогрейные котлы разделяются по температурному уровню теплоносителя (температура воды на выходе):
— низкотемпературные котлы ( температура до 115 °С);
Низкотемпературный режим работы является экономичным, но выставляет высокие требования к материалу, из которого изготовлен котел. При низких температурах в котле на его поверхностях кратковременно может образовываться конденсат, который может негативно воздействовать на поверхности, находящиеся в контакте с продуктами сгорания.
— котлы на перегретой воде (температура до 150 °С и выше).
Отопительные котлы, производящие перегретую воду, характеризует высокая эксплуатационная надежность, долгий срок службы, работа с пониженным уровнем шума и низкими выбросами вредных веществ, простое и удобное управление, быстрый монтаж, удобное техническое обслуживание.
Большинство промышленных водогрейных котлов производят перегретую воду. В качестве исключения можно привести серию твердотопливных котлов КВ-Р, где температура воды на выходе из котла равна 95 °С.
Разделение котлов по типу применяемого топлива: — газовые котлы;
— жидкотопливные (дизельные) котлы;
— двухтопливные (газомазутные) котлы
— котлы на твердом топливе, для промышленных котлов это, в основном, уголь.
Газовые котлы.
Наиболее экономичные котлы на настоящее время. Имеют малый выброс вредных веществ в атмосферу и наиболее полное сгорание топлива.
Промышленные газовые котлы получили в России особое распространение. Это связано с тем стоимость газа намного меньше любого другого источника топлива. Кроме того, в нашей стране подача газа является постоянной, а это позволяет обходиться без построения отдельных хранилищ. Промышленные котлы, работающие на газе просты в обслуживании и эксплуатации, а уровень КПД у них самый высокий. Полностью автоматизированные, безопасные (уровень безопасности промышленного газового котла является сто процентным).
Таким образом газовые котлы относятся к самым безопасным и надёжным. Котлы на других видах топлива обычно применяются, в случаях когда доставка газа затруднительа или его использование является слишком дорогим.
Жидкотопливные (дизельные) котлы.
Жидкотопливные котлы очень близки (по производительности) к газовым. Разница только в том, что жидкотопливный котел работает на солярке (которая бывает «летней» и «зимней»).
Дизельное топливо широко используются по всему миру в качестве либо основного, либо резервного. В Московском энергетическом комплексе дизельное топливо используется как резервное.
Двухтопливные (газомазутные) котлы, которые работают на твердом топливе, и со сменными горелками, могут работать на газе или на дизельном топливе.
Котлы на твердом топливе.
Промышленные котлы на твёрдом топливе в ряде случаев являются единственным видом отопительного оборудования, которое может быть применено на том или ином производстве. Особенно это касается отдалённых регионов, где газ или электроэнергия являются дорогостоящими.
Уголь является наиболее дешевым и легкодоступным топливом.Тем не менее, он никогда не был оптимальным топливом для тепловых и электростанций. Удельное содержание энергии на единицу веса (т. е. теплотворная способность) у угля ниже, чем у нефти или природного газа. Его труднее транспортировать, и, кроме того, сжигание угля вызывает целый ряд нежелательных экологических последствий, в частности выпадение кислотных дождей.
Поэтому во всем мире давно сушествует тенденция заменять уголь на природный газ.
Тем не менее, учитывая дешевизну и огромные и повсеместные запасы угля, не прекращаются работы по созданию технологий, призванных уменьшить его энергетические и экологические изъяны. Одно из таких направлений описано в статье «Будущее тепловых электростанций на угольном топливе», опубликованной в журнале «В мире науки» (Scientific American) №11 1987.

Перевод паровых котлов в водогрейный режим. Промышленные паровые котлы (мощностью 1—40 МВт) можно переоборудовать в водогрейные. Это целесообразно когда у котлов уже закончился расчетный срок службы, и потребителям не нужна высокая температура теплоносителя, паровые котлы переводятся на водогрейный режим с максимальной температурой подогрева воды 115°С. Реконструкция котла гораздо дешевле строительства нового водогрейного.
При этом основная часть поверхностей нагрева котла сохраняется, но порядок их включения по воде изменяется. Котёл может быть переведён на любую из вышеназванных схем циркуляции; при этом барабан заполняется водой доверху, часто в него помещаются перегородки или какие-либо распределлительные устройства; экономайзер может быть переключён по сетевой воде параллельно или последовательно бывшей испарительной поверхности.
Преимуществом такого подхода является то, что существенно упрощается эксплуатация котельных за счет вывода из работы всего парового контура, а также упрощения эксплуатации самих котлов — экономичность котлов и расчетная тепловая мощность не снижаются (а при понижении температуры теплоносителя экономичность может и существенно возрасти).
К недостаткам можно отнести то, что при работе котла на сетевой воде низкого качества он может быстро засоряться (нужны фильтры). Котёл на переменных режимах (при различных нагрузках) ведёт себя менее стабильно, чем соответствующий водогрейный, в некоторых схемах из-за этого котёл быстро выходит из строя. мощность Котла меньше, чем у стандартного водогрейного той же площади.

Принцип работы промышленных газовых котлов

Благодаря экономичности и широкой сфере применения газовые котлы пользуются неизменным спросом. Их можно использовать для отопления и горячего водоснабжения индивидуальных и многоквартирных жилых домов, производственных и общественных зданий.

Газовые котлы бывают бытовые и промышленные. Бытовые более простые и предназначены для отопления помещений в индивидуальных домах, и подогрева воды в квартирах. Промышленные отличаются большим размером, и используются для отопления производственных, общественных, культурно-бытовых объектов.

Принцип работы промышленных газовых котлов

Газовые промышленные котлы работают на природном газе, так как он считается одним из самых дешевых видов топлива. Промышленные котлы, аккумулируя большой объем теплоэнегрии, нагревают до заданной температуры большой объем теплоносителя, который необходим для отопления производственных и общественных объектов.

Принцип работы и устройство промышленных котлов практически не отличается от работы и устройства бытовых. В обоих котлах имеется газовая горелка и медные теплообменники. Газ поступает в горелку, и сгорая, нагревает воду в теплообменнике, по которым она транспортируется в систему отопления.

Модификация промышленных котлов отопления

Если бытовые газовые котлы бывают навесные и напольные, то промышленные выпускаются в навесном и стационарном варианте. Те и другие модели могут использоваться как для отопления, так и для горячего водоснабжения.

Навесные промышленные газовые котлы бывают двухконтурными и одноконтурными. Двухконтурные предназначены для подогрева горячей воды и отопления. Они могут быть проточными, вода нагревается по мере необходимости, и накопительными. В накопительных горячая вода находится в бойлере, и при снижении заданной температуры подогревается. Одноконтурные используются исключительно для отопления.

Стационарные промышленные газовые котлы являются частью системы отопления, к которой предъявляются конкретные требования с заданными техническими параметрами. Эти котлы имеют большую мощность, размеры, производительность.

Виды котлов

В зависимости от целевого назначения газовые промышленные котлы могут быть водогрейными или паровыми. Для обогрева производственных цехов, складов наиболее часто используют водогрейные котлы. Такой котел может быть чугунным или стальным и состоит из:

• теплообменника;
• газовой горелки;
• датчиков;
• насоса;
• манометра;
• термометра;
• автоматической системой безопасности.

Принципы работы водогрейных промышленных котлов следующий: газ, сгорая, нагревает воду, которая проточным способом движется по теплообменнику. Для предотвращения пристеночного закипания и образования накипи, в котле поддерживается высокое давление. Различные датчики позволяют контролировать работу котла, и регулировать ее в зависимости от внешних факторов.

Водогрейные газовые котлы очень часто входят в стандартную комплектацию блочно модульных котельных

Преимущество и безопасность использования водогрейных газовых котлов

Одними из главных преимуществ котла является его высокий КПД, доступность и экономичность. Принцип работы их довольно прост, а конструкция разработана так, что обеспечивает максимальное сгорание топлива. Благодаря наличию автоматических систем контроля и датчиков такие котлы безопасны и удобны в работе.

Для безопасной эксплуатации достаточно соблюдать правила, своевременно проводить техническое обслуживание и ремонты. Одной из самых опасных неполадок может стать затухание газовой горелки. Это может произойти в случае:

• падения давления в системе ниже установленной нормы;
• отключение электричества;
• отсутствие тяги в дымоходе.

В современных промышленных газовых котлах для предотвращения затухания установлены специальные датчики системы безопасности, которые блокируют подачу газа в аварийных случаях. Котлы могут укомплектовываться системами регулирующие интенсивность пламени, блокирующих в случае необходимости насос, предотвращающие перегрев воды.

Предприятия Водогрейные котлы на промышленном газе

Водогрейные газовые котлы применяют для обогрева загородных домов, индивидуальных жилых домов, небольших общественных или промышленных зданий в районах, где нет центрального отопления или подключение к нему нецелесообразно.

Конструкция водогрейных газовых котлов

Водогрейные котлы на газе обладают газоплотной топочной камерой и конвективной частью, которая реализована посредством применения экономайзера.

В заднем экране топочной камеры имеется отверстие, в которое установлен взрывной клапан. Он предохраняет конструкцию котла от разрушения в случае возникновения избыточного давления в топочной камере.

Водогрейные устройства установлены на раму, которая выполнена из швеллера, и ставится на опоры. Крепёж опор к ровной подготовленной поверхности осуществляется при помощи анкерных болтов, благодаря чему нет необходимости изготавливать фундамент.

Блок горелки крепится на фронтовой плите болтовым соединением. Крепёж фронтовой плиты осуществляется при помощи шарниров. Плита служит в качестве люка, с помощью которого можно осуществить доступ в топочную камеру котла для ремонтных работ и осмотра без разбора фронтовой обшивки и изоляции.

Газовые водогрейные котлы имеют газоплотную топочную камеру и конвективную часть, выполняющую роль экономайзера.

Подробнее о паровом котле ДКВр, читайте здесь.

Крепление и отверстие под горелку на фронтовой плите производится под выбранную заказчиком горелку. Газовые водогрейные котлы могут работать с различными видами горелочных устройств, как импортного, так и отечественного производства. Для этого на фронтальной плите делают отверстия и крепления под нужную горелку.

Классификация устройств на газовом топливе

По назначению водогрейные газовые котлы разделяют на две крупных категории:

• Промышленные устройства, для которых характерна высокая мощность. В роли теплоносителя в них используется пар;
• Котлы бытовые, обладающие мощностью, необходимой для отопления помещений определенной площади, однако она значительно меньше, чем у промышленных.

По исполнению агрегаты делятся на:

По температурному уровню теплоносителя:

• Низкотемпературные, температура до 115 °С. Низкотемпературный режим работы считается самым экономичным, но предъявляет высокие требования к материалу, который использовался для изготовления котла.Воздействие низких температур в котле может способствовать кратковременному образованию на его поверхностях конденсата, который оказывает негативное влияние на поверхности, контактирующие с продуктами сгорания.
• Котлы на перегретой воде.

Впервые на российском рынке — электрический настенный отопительный котел от Vaillant!

Электрические котлы галант, читайте здесь.

Современные настенные котлы бывают:

• двухконтурными – для отопления и горячего водоснабжения;
• одноконтурными – только для отопления.

С учетом системы подачи воздуха отопительное оборудование бывают с закрытой камерой сгорания (воздух, требуемый для поддержания горения, берется снаружи), и с открытой камерой (используется воздух из помещения).

Все настенные газовые котлы в миниатюре обладают всеми элементами котельной, включая насос, системы отвода продуктов сгорания, безопасности и автоматического управления, расширительный бак и т.д.

Промышленное отопительное оборудование

Промышленные газовые водогрейные котлы, благодаря постоянной модернизации, обладают следующими преимуществами:

• Значительно увеличился срок безремонтной эксплуатации.
• Существенно сократились эксплуатационные расходы на текущее обслуживание котельного оборудования.
• Увеличилась производительность работы оборудования.
• Повысилась экономичность котельного оборудования, благодаря возможности автоматического контроля и регулировки нагрузки устройства согласно температуре воздуха.
• Значительно повысилась надежность промышленного котла.
• Имеются комфортные условия для работы оператора за счет инновационной автоматики, которая выполнена на базе микропроцессорных схем.