Что влияет на экономичность котла
Для того чтобы научиться правильно выбирать самые экономичные газовые котлы для конкретных условий, вначале потребуется понять, как получается и распределяется тепловая энергия при сгорании газа.
Теплотворная способность газа используемого для отопления должна соответствовать нормативным требованиям. Конечно, за это отвечает не потребители, а газоснабжающие организации, но только качественное топливо может помочь газовому котлу для отопления достигнуть проектного КПД.
https://www.youtube.com/watch?v=2M_qMJoszUs
Важную экономическую роль в системе индивидуального отопления играют:
- вид котла;
- примененные монтажные материалы;
- условия окружающей среды и геометрия объекта отопления.
Теплотворная способность топлива – это показатель, определяющий, количество тепла, выделяемое при сжигании единичного объема газа. КПД прибора показывает часть полезной теплоты сгорания используемой при разных режимах отопления и ГВС.
Экономичный котел для отопления должен сначала полностью и качественно сжечь природный или сжиженный газ, а освобожденную энергию эффективно направить на повышение температуры в системе отопления.
В реальных условиях процессы горения и теплопередачи протекают не так хорошо:
- Для полного сжигания топлива и получения максимальной мощности, потребуется смешать газовоздушную смесь в соотношении 1 к 10, однако это под силу не всем теплогенераторам.
- Реакции окисления метана происходит с выделением СО2 и воды, последняя мгновенно испаряется, тем самым отнимает часть тепла, образующего при сгорании топлива.
- Разогретые продукты горения не в состоянии отдать всю свою температуру теплоносителю, поскольку часть ее уносят уходящие газы в дымовую трубу, размер таких потерь зависит от конструкции устройства и газовоздушного тракта.
Таким образом, одна часть энергии газа, безвозвратно теряется при горении, а вторая – при тепловой конвекции. Чем суммарный размер таких потерь меньше, тем экономичнее устройство для приусадебного домостроения.
Самые экономичные котлы для отопления частного дома выбирают по КПД, который обязательно уточняется в паспорте котла и находится от 90 до 96%. Если КПД будет указан сверх верхней границы данного диапазона, то можно смело утверждать, что такие данные не реальные, а продавец обманывает покупателя.
К этому классу принадлежат многие разновидности настенных устройств. Второй тип — напольный газовый котел открытого типа, работающий на естественной вентиляции воздуха и дымовых газов в газовоздушном тракте агрегата.
Он намного экономичнее предыдущего, хотя и обладает более сложной конструкцией с крупными размерами, поэтому обычно исполняются напольным.
Следующий параметр — материал котловых теплообменных аппаратов: медные, чугунные или из нержавеющей стали. Самой большой теплоотдачей отличаются медные и чугунные, они экономичнее, поскольку значительно снижают расход топлива.
Еще один немаловажный параметр связан с технологий процесса нагрева. Например, в конденсационных котлах, кроме водяного теплоносителя дополнительно вырабатывается паровой.
Несмотря на повышенную рыночную цену, они меньше затрачивают топлива на выработку единицы тепловой энергии и, следовательно, имеет малый срок окупаемости.
Особое внимание в пакете энергоэффективности котловой системы отопления необходимо уделить внимание выполнению правил эксплуатации газовых котлов, пользователям надо знать, как настроить эффективную работу всего отопительного комплекса.
Если объект отопления и тепловые сети не будут подготовлены должным образом к работе в зимний период (теплоизоляция, очистка, промывка, опрессовка), затраты на работу оборудования вырастут кратно, а оборудование, работающее в аварийном режиме, может выйти из строя.
Поэтому понятие экономичного режима работы намного шире, чем просто приобретение эффективного агрегата, важно, чтобы он еще соответствовал отопительным характеристикам дома и подходил к действующей системе отопления.
Аср экономичности
Основным способом регулирования экономичности является изменение количества воздуха, подаваемого в топку с помощью дутьевого вентилятора.
Существует несколько вариантов схем автоматического управления подачей воздуха в зависимости от способов косвенной оценки экономичности процесса горения по соотношению различных сигналов.
При постоянном качестве топлива его расход и количество воздуха, необходимое для обеспечения требуемой полноты сгорания, связаны прямой пропорциональной зависимостью, устанавливаемой в результате режимных испытаний. Если измерение расхода топлива осуществляется достаточно точно, то поддержание оптимального избытка воздуха можно осуществить по соотношению расход топлива — расход воздуха, используя схему регулирования подачи воздуха, известную под названием топливо — воздух (рис.2).
При газообразном топливе требуемое соотношение между количествами газа и воздуха осуществляется просто – путем сравнения перепада давлений на сужающем устройстве, устанавливаемом на газопроводе, Дрг с перепадом давлений на воздухоподогревателе Дрв или на специальном измерительном устройстве расхода воздуха. Разность перепада давлений (Дрг-Дрв) является входным сигналом автоматического регулятора.
Структурная схема АСР экономичности показана на рис. 2.
АСР содержит датчик расхода газа на котел 1а и датчик расхода воздуха – перепад давления на воздухоподгревателе 1б, регулятор 2 с задатчиком 3, исполнительный механизм 4 и регулирующий орган – заслонку на газопроводе 5.
Рис. 2 АСР экономичности
Введение дополнительного корректирующего сигнала по содержанию О2 от корректирующего регулятора повышает точность поддержания оптимального избытка воздуха в любой системе регулирования экономичности.
АСР разрежения
Наличие небольшого по величине (до 2– 5 мм вод. ст.) постоянного разрежения в верхней части топки необходимо по условиям нормального топочного режима. Оно препятствует выбиванию газов из топки, свидетельствует об устойчивости факела и является косвенным показателем материального баланса между нагнетаемым в топку воздухом и уходящими газами.
Объект регулирования по разрежению представляет собой топочную камеру с включенными последовательно с нею газоходами от поворотной камеры до всасывающих патрубков дымососов. Входным регулирующим воздействием этого участка служит расход отсасываемых дымовых газов, определяемый производительностью дымососов.
К внешним возмущающим воздействиям следует отнести изменение расхода воздуха в зависимости от тепловой нагрузки агрегата, к внутренним — нарушения газовоздушного режима, связанные с работой систем пылеприготовления, операциями по удалению шлака и т. п.
Регулирование разрежения обычно осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами. При этом их производительность можно регулировать:
Ш – поворотными многоосными дроссельными заслонками направляющими аппаратами,
Ш – изменением числа оборотов рабочего колеса дымососа с помощью изменения скорости вращения его первичного двигателя (частотное регулирование).
Наибольшее распространение получила схема регулирования разрежения с одноимпульсным регулятором.
Структурная схема АСР разрежения показана на рис. 3
АСР содержит датчик разрежения 1 – тягомер получающий по импульсной трубке сигнал по разрежению в верхней части топки котла (порядка – 3-5 мм вод ст.), регулятор 2 с задатчиком 3, исполнительный механизм 4 и регулирующий орган – направляющий аппарат дымососа 5.
Требуемое значение регулируемой величины устанавливается с помощью ручного задатчика ЗРУ регулятора разрежения 1.
Включения регулятора воздуха приводит к временному нарушению материального баланса между поступающим воздухом и уходящими газами. При работе парогенератора в регулирующем режиме могут происходить частые изменения тепловой нагрузки и, следовательно, изменения расхода воздуха.
Для предупреждения частого возникновения такого небаланса и увеличения быстродействия регулятора разрежения рекомендуется ввести в ПИ-регулятор разрежения дополнительное исчезающее воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи .
Рис. 3. Структурная схема АСР разрежения
АСР питания
Структурная схема АСР питания котла водой показана на рис. 4
АСР содержит датчик уровня воды в барабане котла 1 – дифманометр, регулятор 2 с задатчиком 3, исполнительный механизм 4 и регулирующий орган – задвижку на трубопроводе питания котла водой 5.
Рис. 4. Структурная схема АСР питания котла водой
Водогрейные котлы
Магистральные сети районных тепловых станций (РТС) имеют большую протяженность и значительно разветвлены. Поэтому информация о несоответствии количества вырабатываемого и потребляемого тепла приходит с большим опозданием (от 0,5 до 2 ч). Отсюда практически невозможно ни дистанционно, ни автоматически поддерживать точный график температуры.
В летний период отклонения температуры воды от заданного значения составляют ±5° в прямой и обратной магистралях теплосети. Изменение температуры воды в прямой и обратной магистралях аналогично, за исключением периода переключения количества горелок с целью поддержания заданной температуры воды в прямой магистрали.
АСР нагрузки котла
Регулятор нагрузки котла работает в комплекте с термометром сопротивления, установленным на трубопроводе прямой сетевой воды после котла. Регулятор воздействует на исполнительный механизм дроссельной газовой заслонки, расположенной перед горелками котла.
Структурная схема АСР нагрузки показана на рис. 5.
АСР содержит датчик температуры 1 – термометр сопротивления установленный на трубоппроаоде прямой сетевой воды непосредственно за котлом, регулятор 2 с задатчиком 3, исполнительный механизм 4 и регулирующий орган – заслонку на газопроводе 5.
АСР экономичности
Структурная схема АСР экономичности показана на рис. 6. АСР содержит датчик расхода газа на котел 1а и датчик давления воздуха перед горелкой 1б, регулятор 2 с задатчиком 3, исполнительный механизм 4 и регулирующий орган – направляющий аппарат вентилятора 5.
Рис. 6.Структурная схема АСР экономичности
АСР разрежения
автоматический регулирование котельная тепловой
Как и в паровых котлах в топках водогрейных котлов необходимо поддерживать небольшое по величине (до 2– 5 мм вод. ст.) разрежение. Оно препятствует выбиванию газов из топки, свидетельствует об устойчивости факела и является косвенным показателем материального баланса между нагнетаемым в топку воздухом и уходящими газами.
Регулирование разрежения осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами. Структурная схема АСР разрежения показана на рис. 7.
АСР содержит датчик разрежения 1 – тягомер получающий по импульсной трубке сигнал по разрежению в верхней части топки котла (порядка – 3-5 мм вод ст.), регулятор 2 с задатчиком 3, исполнительный механизм 4 и регулирующий орган – направляющий аппарат дымососа 5.
Рис. 7. Структурная схема АСР разрежения
АСР рециркуляции
При уменьшении температуры сетевой воды в обратной магистрали перед входом в котельную регулятор рециркуляции увеличивает подмешивание более горячей воды из подающей магистрали в обратную для восстановления требуемой температуры воды а входе в котел.
Влияние свойств топлива на экономичность работы топок
Каждый вид и марка топлива обладают теми или иными свойствами и характеристиками, оказывают влияние свойств топлива на экономичность работы топок; разное топливо требует создания в топке различных условий, благоприятствующих его сжиганию с минимальными потерями.
Довольно часто причиной неэкономичного сжигания, а также недостаточной производительности котла является несоответствие типа и конструкции топки особенностям используемого топлива. Для каждого вида топлива следует применять топку специальной конструкции, учитывающей все его характерные свойства.
К основным характеристикам и свойствам твердого топлива, определяющим условия экономичного горения и конструктивное оформление топочных устройств, относятся влажность, зольность, плавкость золы, размеры кусков, спекаемость, выход летучих, содержание серы и теплота сгорания.
Влажность сильно колеблется даже для одного и того же вида топлива; она влияет на экономичность процесса горения. С увеличением влажности уменьшается теплота сгорания рабочего топлива. Изменение низшей теплоты сгорания топлива при увеличении содержания влаги на 1 % приведено в табл. 3-7.
С увеличением влажности топлива объем водяных паров возрастает, а следовательно, возрастает и объем газов, приходящихся на 1000 ккал низшей теплоты сгора-
Таблица 3-4. Краткая характеристика некоторых углей
ния топлива. Увеличенный объем продуктов сгорания, проходящих по газоходам, вызывает увеличение температуры уходящих газов, а следовательно, и большие потери с ними. Одновременно повышается и расход электроэнергии на тягу как в связи с возросшим объемом газов, так и в связи с ростом сопротивлений из-за увеличения скоростей в газоходах.
Кроме того, затрата тепла на испарение влаги топлива, а также увеличенный объем продуктов сгорания при повышенной его влажности являются причиной снижения температуры в топке, замедленного выделения летучих; весь топочный процесс ухудшается, и поэтому увеличиваются потери от химической неполноты сгорания.
Таблица 3-5. Марки каменных углей
Таблица 3-6. Классификация углей по размеру кусков
Таблица 3-7. Изменение низшей теплоты сгорания топлива при увеличении содержания влаги на 1%
Зависимость к.п.д. котлоагрегата от приведенной влажности топлива может быть выражена приближенной формулой
здесь ɳ΄΄к.а – к. п. д. котлоагрегата при данной влажности топлива, %; ɳ΄к.а – к. п. д. котлоагрегата при условной расчетной влажности, % ; Wn – приведенная влажность рабочего топлива, 3 кг/ккал; а – коэффициент, зависящий от типа и конструктивных особенностей котлоагрегата.
Например, для котлоагрегата ДКВР-10-13 при работе на твердом топливе указанная выше зависимость может быть представлена (по ЦКТИ):
При влажности твердого топлива выше 60% сжигание его в большинстве случаев становится невозможным, так как количество выделенного топливом тепла не может нагреть продукты горения даже до температуры 900 °С, при которой еще возможен устойчивый топочный процесс.
Повышенная влажность топлива приводит к коррозии водяных экономайзеров и воздухоподогревателей и к их засорению из-за прилипания к этим поверхностям нагрева влажной золы, что увеличивает потери с уходящими газами.
Зимой высоковлажное топливо смерзается, причем из сравнительно небольших кусков и мелочи образуются глыбы. Смерзание топлива усложняет эксплуатацию.
Приведенные недостатки использования влажного топлива относятся в первую очередь к твердому топливу, однако опыты подтвердили [Л. 33], что при сжигании обводненных мазутов также увеличиваются потери тепла с уходящими газами, расход электроэнергии на собственные нужды и коррозионная активность продуктов сгорания; возрастают и отложения золы на поверхностях нагрева.
Зольность топлива также оказывает влияние на экономичность процесса горения. При удалении из топки и газоходов шлаков и золы безвозвратно теряются и недогоревшие частицы топлива. При этом чем больше зольность топлива, тем значительней и эта потеря от механической неполноты сгорания. С увеличением количества золы в топливе повышается и потеря с физическим теплом очаговых остатков.
Золовые отложения засоряют и загрязняют поверхности нагрева, что приводит к худшему охлаждению газов, повышению их температуры и в связи с этим к увеличению потери с уходящими газами. Зольность топлива мало влияет на температуру горения, так как наличие ее уменьшает как содержание горючей части, так и соответственно объем продуктов сгорания 1 кг топлива. Количество золы колеблется даже для одного и того же вида топлива.
Значения приведенной зольности
т.е. зольности рабочей массы топлива Ар, отнесенной к 1000 ккал теплоты сгорания, для некоторых углей даны в таблице 3-4.
Плавкость золы, зависящая в основном от ее состава, является важной характеристикой топлива. Различают следующие температуры плавления золы: t1 – начало деформации, t2 – начало размягчения и t3 – начало жидкоплавкого состояния.
Плавкость золы имеет большое значение для экономичного сжигания топлива. Так, жидкий шлак заливает колосники и тем самым затрудняет или вовсе прекращает доступ воздуха в слой топлива, что ухудшает или приостанавливает процесс горения.
Мелкие расплавленные частицы шлака и золы налипают на трубы и, накапливаясь на них, уменьшают сечение газохода, нарушают теплообмен, приводят к ограничению мощности агрегата, повышенным потере топлива и расходу электроэнергии на тягу. Во избежание шлакования поверхностей нагрева температура газов на выходе из топки не должна превышать температуры начала деформации золы.
Тепловое напряжение топочного объема должно быть не выше нормативных значений, рекомендуемых для данных топлива и топочного устройства. Сильное шлакование поверхностей нагрева котлов снижает экономичность и весьма усложняет эксплуатацию котлоагрегатов.
Размер кусков топлива оказывает большое влияние на процесс горения; чем крупнее куски, тем легче и с меньшим сопротивлением воздух проходит через слой, однако при больших кусках топлива уменьшается активная поверхность горения и часть воздуха, проходя через слой, не принимает участия в этом процессе.
Для ослабления такого явления необходимо в топочных устройствах при сжигании крупных кусков топлива поддерживать несколько большую толщину слоя. Мелкое топливо создает большое сопротивление проходу воздуха через слой, кроме того, частицы такого топлива легко поднимаются из слоя воздушно-газовыми струями, увеличивая потерю от механической неполноты сгорания.
Большое1 сопротивление слоя и унос из него частиц топлива обусловливают неравномерность горения мелкого топлива, в отдельных местах наблюдаются очаги с интенсивным горением и выносом газовоздушным потоком большого количества мелочи. При разрастании таких очагов в этих местах выносится все топливо до самой решетки и через образовавшийся прогар (кратер) устремляется струя воздуха, не участвующего в горении; в то же время в остальной части решетки процесс горения будет происходить с недостатком воздуха.
Такое горение носит название кратерного. Оно особенно развивается при совместном сжигании крупных кусков топлива с мелочью Кратерное горение характеризуется увеличением уноса топлива, большими потерями с механической и химической неполнотой сгорания.
При слоевом сжигании газовых, пламенных и бурых углей максимальный размер кусков топлива не должен превышать 40-50 мм, наиболее благоприятный минимальный – 10 мм. Нормально количество мелочи размером до 10 мм не должно превышать 15-20%, из которых кусочков величиной от 0 до 5 мм должно быть не больше половины.
Для антрацита при сжигании в слое максимальный размер кусков должен составлять 30-35 мм, а минимальный – 5 мм. Нормально количество мелочи от 0 до 5 мм не должно превышать 10-15%.
При использовании топочных устройств с пневмомеханическими забрасывателями (топки ПМЗ-РПК, ПМЗ-ЛЦР и ПМЗ-ЧЦР), в которых сжигание топлива происходит как в слое, так и во взвешенном состоянии, содержание в угле мелочи 0-6 мм допускается до 60% и 0-3 мм – до 25% [Л. 48].
Как правило, в слоевых топках следует сжигать сортированный уголь, особенно это важно для механических топок, где затруднено даже частичное устранение неравномерности распределения топлива и кратерного горения, приводящих к значительным потерям.
Летучие. При нагревании и в результате возгонки из топлива выделяются летучие, на решетке остается нелетучий остаток – кокс, а также шлак и зола.
Выход летучих Vг определяется в процентах на горючую – (т. е. безводную и беззольную) массу топлива; у каменных углей выход летучих от 9 до 45-50%, в том числе у тощих – до 20%, у бурых углей – больше 40%, у антрацитов – менее 9%.
При прочих равных условиях чем больше выход летучих, тем меньше потери от механической неполноты сгорания и тем меньшими могут быть выбраны коэффициенты избытка воздуха в топке, что положительно сказывается на экономичности котла.
Спекаемость кокса топлива значительно влияет на процесс горения в слоевых топках, на его экономичность. Различают неспекающийся, слабоспекающийся и сильноспекающийся нелетучий остаток топлива (кокс).
Неспекаемость, равно как и сильную спекаемость кокса, можно рассматривать при слоевом сжигании как отрицательный фактор по следующим причинам.
- Сжигание неспекающихся углей, образующих порошкообразный кокс, ограничивает форсировку топки, особенно при большом содержании мелочи в топливе, вследствие неизбежного роста потерь от механической неполноты сгорания с уносом;
- Сжигание сильноспекающихся углей, создающих большое сопротивление проходу воздуха через слой, увеличивает недожог топлива и обусловливает кратерное горение. Для разрушения сплавленных между собой частиц угля и кокса и ликвидации кратерного горения требуется частая шуровка слоя. Обслуживание топок, не имеющих механических шуровочных устройств, значительно усложняется.
При умеренно спекающемся топливе с образованием пористого и легко проницаемого для воздуха слоя процесс горения протекает благоприятно, парализуется вредное влияние мелочи с уменьшением уноса из слоя несгоревших частиц.
Содержание серы снижает теплоту сгорания топлив, особенно высококалорийных, так как при сгорании 1 кг серы выделяется в среднем только 2 600 ккал. Высокое содержание серы приводит к сильному загрязнению продуктов сгорания топлива сернистым ангидридом SO2.
При наличии избыточного воздуха происходит частичное окисление SО2 до SО3 с образованием в соединении с водяными парами серной кислоты H2S04. Последняя вызывает коррозию поверхностей нагрева. Содержание окислов серы в продуктах сгорания значительно, повышает температуру точки росы (иногда до 140-150°С), что ограничивает возможную глубину их охлаждения по условиям коррозии и тем самым снижает экономичность котлоагрегатов. Наличие этих окислов в продуктах сгорания ухудшает санитарные условия окружающей местности и в котельной.
Низшая теплота сгорания топлива Qрн, ккал/кг, ккал/м3 представляет собой количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого или 1 м3 (при нормальных условиях) газообразного топлива за вычетом теплоты, идущей на испарение влаги топлива и образующейся при сжигании водорода.
Чтобы сравнивать разные виды натуральных топлив по отношению к условному, имеющему теплоту сгорания Qрн=7 000 ккал/кг, вводят калорийный эквивалент Эт=Qрн/7 000. Зная этот эквивалент, можно определить низшую теплоту сгорания натурального топлива из выражения Qpн = 7000 * Эт. Значения низшей теплоты сгорания и калорийного эквивалента для некоторых углей даны в табл. 3-4.
Сама по себе теплота сгорания топлива не оказывает влияние свойств топлива на экономичность работы топок, однако величина теплоты сгорания в значительной степени зависит от содержания в топливе балласта (влаги, золы), влияние которого на экономичность топочного процесса было рассмотрено выше. По этим причинам теплота сгорания топлива и рассматривается как один из факторов, определяющих экономичность горения.
Некоторые виды углей при использовании их в отдельности не обеспечивают достаточно экономичной работы котлов. Поэтому в тех случаях, когда это возможно по условиям снабжения, рекомендуется смешивать угли разных марок, с тем чтобы недостатки одного компонента компенсировались положительными свойствами другого.
Правильно подобранная смесь топлив должна обладать .необходимой спекаемостью, иметь достаточный выход летучих (18-26 %):
тощие угли и антрациты, особенно с большим содержанием мелочи, целесообразно смешивать со спекающимися каменными углями, имеющими большой выход летучих, в примерной пропорции: 75-60% тощих углей или антрацитов и 25-40% спекающихся углей;
неспекающиеся каменные и бурые угли, особенно несортированные, рекомендуется смешивать с 15-20% спекающихся углей, что заметно уменьшает потери с провалом и уносом;
антрациты целесообразно смешивать с бурыми углями; при этом получается рыхлый и пористый шлак, улучшающий процесс горения; не следует смешивать мелкий антрацит с бурым углем такого же размера кусков; неплохие результаты получаются при смешении мелкого антрацита с крупным бурым углем.
Для экономичного сжигания топочных мазутов важным является их вязкость, от величины которой зависит качество распыления форсунками и связанная с ним полнота сгорания топлива. Существенное влияние на экономичное сжигание мазутов имеет содержание механических примесей.
Как работает типичный паровой отопительный котел
В топочной камере образуется тепло. В дальнейшем оно поступает на поверхности подогрева. Существует 2 разновидности поверхностей обогрева: конвективные и радиационные.
Принцип действия парового котла
В состав конвективных поверхностей входят следующие элементы:
- воздухоподогрева тели;
- экономайзеры;
- теплообменные устройства.
Перечисленное дополнительное оборудование нужно для увеличения эффективности котла, рационализации расхода горючего и снижения уровня тепловых потерь.
Важно, чтобы вода, используемая для работы котла, была исключительно чистой – примеси недопустимы. Поэтому перед подачей в котел жидкость обязательно очищается от газов и разного рода примесей, становясь в итоге питательной
Очищенная жидкость направляется в экономайзер. В этом ей помогает специальный насос. В экономайзере осуществляется подогрев жидкого теплоносителя под воздействием газов. Далее жидкость переходит в верхнее отделение барабанного отсека. Здесь котловая вода перемешивается с питательной жидкостью.
Некоторый объем воды переходит из верхнего отделения барабанного отсека в его нижнее отделение. Движение воды происходит по кипятильным трубкам.
Вверху парового котла газы имеют меньшую температуру, которая постепенно увеличивается по мере приближения к нижнему отсеку агрегата.
Вода подогревается и в совокупности со смесью пара с водой направляется в верхнюю камеру барабана.
Вторая же часть жидкости из верхнего барабанного отсека уходит на перераспределени е. Осуществляется нагрев котловой воды. Создающиеся пузырьки пара идут в верхнее отделение барабанного отсека.
В верхней камере барабана за счет сепаратора происходит практически полное разделение смеси жидкости и пара. В результате создается насыщенный пар, что способствует дополнительному увеличению полезного действия котла. Именно этот насыщенный пар и используется конечным потребителем.
С целью увеличения эффективности котлов их работа организована так, что в верхней камере барабанного отсека уровень «низшей» и «высшей» воды колеблется. Между упомянутыми уровнями жидкости имеется резервный запас воды, предназначенный для поддержания работы отопительного агрегата в случае прекращения поступления жидкости в систему.
Допустимый «высший» уровень жидкости в барабанном отсеке определяется с расчетом на то, чтобы вода не попадала в пароперегревател ь.
Максимально допустимый «низший» уровень жидкости в барабане рассчитывают так, чтобы не допустить перегревания верхнего отделения барабана, а также кипятильного пучка. Важно, чтобы вода заходила в опускные трубки в стабильном объеме.
Для дополнительного увеличения эффективности конструкция оснащается воздухоподогрева телем.
Жидкость в системе может циркулировать принудительно и естественно. В основе естественного движения лежит разность плотности жидкости и создающегося пара. Смесь воды с паром в подъемных трубках имеет меньшую плотность, чем аналогичный состав в опускных трубках.
Принудительная же циркуляция обеспечивается специальным насосным оборудованием.
Схема перевода парового котла в водогрейный режим
Промышленные системы отопления
Чтобы организовать обогрев промышленных помещений, надо учитывать кардинальные отличия производственных зданий от жилых и административных. Они заключаются в следующем:
- большие габариты и высота потолков;
- низкая степень утепления;
- наличие множества сквозняков или постоянно открывающихся проемов ворот;
- наличие технологического оборудования, выделяющего тепло;
- выбросы в пространство цехов вредных веществ, которые надо удалять;
- стоимость энергоносителей для промышленности, как правило, выше, чем для населения.
Кроме перечисленных особенностей, промышленные системы отопления при обогреве зданий должны обеспечивать оптимальные температуры на рабочих местах либо поддерживать микроклимат, требуемый для хранения той или иной продукции.
Примечание. Значения температур на рабочих местах прописаны в нормативной документации, в разных странах постсоветского пространства эти данные могут отличаться. Что касается условий хранения продукции или оборудования, то все их перечислить невозможно, здесь требуется индивидуальный подход.
В настоящее время для создания тех или иных условий в помещениях используются такие системы отопления промышленных зданий:
- водяная;
- воздушная;
- инфракрасный обогрев.
Традиционные одно – и двухтрубные системы, где в качестве теплоносителя применяется вода, успешно функционируют в зданиях небольшой и средней площади с высотой потолков до 5 м. Хотя следует отметить, что однотрубные схемы внедряются нечасто, поскольку большая протяженность сетей и большое количество батарей делают водяное промышленное отопление неэффективным. Обычно роль отопительных приборов играют стальные регистры из гладких труб либо конвекторы.
В зданиях, чьи потолки находятся на высоте 5 м и более, водяной обогрев регистрами становится нецелесообразным. Теплый воздух, нагреваемый батареями, поднимается в верхнюю зону цеха, оставляя нижнюю часть, где работают люди, холодной. На металлургических и химических предприятиях водяное отопление промышленных помещений также не будет эффективным, даже невзирая на малую высоту корпусов.
Причина – большое количество вредностей, выделяющихся во время технологических процессов. Их удаляют с помощью приточно-вытяжной вентиляции, из-за чего воздух в цеху обновляется 4—10 раз в час, быстро прогреть его радиаторами невозможно. На практике 2 системы объединяются в одну и организовывается воздушное отопление зданий.
Примечание. Чтобы избежать выхолаживания цеха через открывающиеся ворота, около них устанавливаются воздушные завесы.
Крупные промышленные предприятия, например, трубные или металлургические цеха протяженностью 500 м и более, судостроительные верфи и ангары с высотой 60 м, не могут обогреваться полностью по причине экономической нецелесообразности. В таких гигантских корпусах принято осуществлять местное отопление с помощью переносных или стационарных тепловентиляторов.
Рейтинг самых экономичных газовых котлов
Сегодня рынок газовых котлов насыщен предложениями как отечественных , так и заграничных производителей, поэтому несложно будет выбрать экономичное устройство, главное правильно рассчитать его характеристики и определить предпочтительный тип – настенный или напольный.
Специалисты советуют увеличить рабочую тепловую нагрузку на 20%, поскольку газовые службы не рекомендуют использовать оборудования на предельной мощности. Для того чтобы отопить дом на 100 кв.м потребуется выбрать агрегат нагрузкой 12.0 кВт.
Рейтинг котлов, составленный, по отзывам потребителей в 2022 году:
- Ariston Clas В 24 FF – очень продуманный и надежный газовый настенный котёл итальянского производителя. Устройство двухконтурное, конвекционного типа для двух режимов отопления и вентиляция. Относится к энергоэффективному оборудованию, при выходной мощности в 25.80 кВт, он потребляет всего 120.0 Вт электроэнергии и способен нагреть 250 квадратных м отапливаемой площади, кроме того имеет приличную мощность по нагреву горячей воды в медном теплообменном аппарате. При разнице температур на входе и выходе из агрегата 33 C, устройство может нагреть 15.0 л/мин воды.
Агрегат работает с наддувом в закрытой камере сгорания и оборудован коаксиальной дымовой трубой. Часовой расход природного газа при настройки рабочего режима, составляет 2.86 м3/час, а сжиженного — 2.13 кг/час, КПД установки — 93.8%, цена – 45000 руб.
- Двухконтурный настенный агрегат Mora Top Meteor PK24KT производства Чехии относится к конвекционному типу. В работе устройство потребляет электроэнергии в размере 111.0 Вт, при этом он вырабатывает 24 кВт тепловой энергии за счет конденсации. Mora Top Meteor PK24KT занимает высокие оценки по экономичности. Котел способен подать качественное отопление в доме 200 м2. Устройство имеет закрытую топочную камеру, медный раздельный теплообменник и дымовую трубу коаксиальной конструкции. КПД равен 90.0%. При разнице температур холодной и ГВС в 30 C, нагреватель может подать потребителям 11.0 л/мин горячей воды.Расход магистрального газа, стандартной теплоемкости не превышает 2.67 м3/час. Комплектация установки термостатом создает комфортный температурный режим в доме. Цена котла – 42000 руб.
- Navien Deluxe 24K – южнокорейский настенный двухконтурный агрегат конвекционного типа. При потреблении 150.0 Вт на входе он обеспечивает теплопроизводительность в 24.0 кВт, и хотя соотношение менее эффективное, чем в предыдущих моделях . но он обладает повышенной надёжностью. Теплообменник выполнен из нержавеющей стали, чем объясняется устойчивость конструкции к механическим нагрузкам. Он оборудован закрытой камерой сгорания и дымовой трубой коаксиального типа. КПД котла достигает 90.5%. Navien Deluxe 24K обеспечивает качественной тепловой нагрузкой дом с площадью свыше 200 кв. м, при разности температуры воды в 30 С, производительность по ГВС – 9.9 л/мин. Расход газа с пиковой нагрузкой оборудования – 2.6 м3/час, а сжиженного — 2.13 кг/час. В комплекте предусмотрен термостат для повышения экономичности установки, цена – 46000 руб.
- BUDERUS LOGAMAX U072-24 –котел германского совместного производства Bosch и Buderu, сборка выполняется в Турции. Устройство имеет небольшие размеры 40х30х70 см, низкие шумовые характеристики при работе(38дБА), поэтому агрегат можно установить даже на небольшой кухне. Медный теплообменный аппарат и закрытая камера сгорания позволяет экономно нагреть теплоноситель для обогрева дома до 240 м2, цена устройства 28800 руб.
- ЛЕМАКС ПРЕМИУМ-10 популярный одноконтурный котел отечественного производства, благодаря доступным ценам и экономичному режиму горения. Он может обогреть дом до 100.0 м2 площади с КПД 90 % и сверхнизким расходом газа на отопление дома – 0.6 м3/час. Снижение общей стоимости поспособствовало применение качественной стали с антикоррозионным термическим покрытием. Важным преимуществом установки является его энергонезависимость от электричества. Оптимизировать работу котла помогает итальянская горелка. Цена – 16 510 руб.
Выбирая экономичное устройство для индивидуального отопления и горячего водоснабжения, потребители правильно делают, что заглядывают в паспорт, изучая его технические характеристики.
Но высокие КПД и мощность агрегата, не являются гарантией снижения удельных расходов топлива на выработку теплоносителя. Потребуется не только грамотно подобрать оборудование и следить за его работой в соответствии с рекомендациями завода изготовителя, но и экономично настроить газовый котел.
