CC BY
99ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
СОВРЕМЕННАЯ КОМПОНОВКА ОТОПИТЕЛЬНОЙ ВОДОГРЕЙНОЙ КОТЕЛЬНОЙ КОТЛАМИ
МАЛОЙ МОЩНОСТИ
1 2 Пестич С.Д. , Нефёдова М.А.
1Пестич Сергей Дмитриевич - магистрант; 2Нефёдова Марина Александровна - старший преподаватель, кафедра теплогазоснабжения и вентиляции, факультет инженерной экологии и городского хозяйства, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет,
г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье анализируются современные схемы компоновки котельных котлами малой мощности до 30 кВТ. Возможные способы улучшения работы котельных за счет усовершенствования схем компоновки, что приведет к энергоэффективной и энергосберегающей работе котельных.
Ключевые слова: схема компоновки, котельная, котел, традиционная схема, каскадная схема, каскад котлов, энергосбережение.
Энергосберегающие технологии при сжигании газа в котлах малой мощности -комплексная задача, которая включает повышение экономичности сжигания газа, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу и капитальные затраты на их осуществление. Можно выделить следующие направления решения:
- конструктивное направление: совершенствование узлов и элементов котла, топочных и горелочных устройств;
- технологическое направление: разработка тепловых схем компоновки котлов, автоматизация работы котлов и котельных;
- режимные мероприятия: снижение тепловых потерь и выбросов вредных веществ в атмосферу.
Выбор компоновки котельного оборудования осуществляется таким образом, чтобы было обеспечено надёжное и бесперебойное теплоснабжение потребителей [1]. В зависимости от вида вырабатываемого теплоносителя котельные малой мощности можно подразделить на паровые и водогрейные [13].
По назначению котельные делятся на следующие группы [7, 8]:
- отопительные, которые предназначены для теплоснабжения систем горячего водоснабжения, отопления и вентиляции жилых и общественных зданий;
- производственные, которые обеспечивают горячей водой и паром технологические процессы предприятий;
- производственно-отопительные, которые обеспечивают горячей водой и паром различных потребителей.
Согласно нормативным требованиям расчетная производительность котельной определяется как сумма расчетных часовых расходов теплоты на нужды отопления, вентиляции и кондиционирования для трех характерных режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего с учетом расчетных расходов тепла на ГВС, потерь теплоты и расхода на собственные нужды котельной [10, 11, 12]. В случае выхода из строя одного из установленных котлов оставшиеся должны обеспечивать не менее 87% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 2-й категории и 100% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 1-й категории [12].
Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлами малой мощности включает весь перечень оборудования и трубопроводы. Расположение
котлоагрегатов и дополнительного оборудования: насосов, аккумуляторных и конденсационных баков, устройства подачи топлива, деаэраторы и теплообменники, тепловые щиты, пульты управления и вентиляторы.
После разработки принципиальной тепловой схемы котельной выбирается необходимое оборудование котельной. В водогрейной котельной принципиальная тепловая сеть может быть, как открытой, так и закрытой и зависит от вида вырабатываемого теплоносителя [14, 9]. Расчет тепловой схемы котельной базируется на решении уравнений теплового и материального баланса, составляемых для каждого элемента, схемы.
Принципиальные схемы компоновки котельных перестают отвечать современным стандартам в области энергоэффективности и имеют ряд недостатков: невозможность плавного регулирования температуры теплоносителя, низкая степень автоматизации, необходимость обслуживания и контроля работы эксплуатационным персоналом [15].
Каскадная схема компоновки котельной с водогрейными котлами малой мощности. Современным требованиям отвечает каскадная схема компоновки водогрейных котлов. Каскадная котельная - это система взаимосвязанных между собой нескольких котлов, мощность которых в сумме обеспечивает требуемое теплопотребление объекта. Принцип работы каскадной котельной основан на последовательном (каскадном) соединении котлов между собой [5]. При этом один из котлов каскадной схемы является главным, который в зависимости от потребности в увеличении мощности работы котельной, последовательно подключает остальные котлы каскада. Мощность каждого котла, входящего в состав каскада, может быть любая. Общая мощность каскадной котельной варьируется от требуемого теплопотребления объекта до минимальной-номинальной мощности одного котла каскада [4].
Котельная каскадной схемы компоновки имеет ряд преимуществ по сравнению с котельной принципиальной схемы компоновки. При работе котельной принципиальной схемы компоновки используются все котлы, установленные в котельной, несмотря на требуемую отпускаемую нагрузку [2], исключая резервный котел. В котельной каскадной схемы компоновки возможно включение того количества котлоагрегатов, которое необходимо для обеспечения требуемой тепловой нагрузки. Причем подключение последующих котлов, в случае повышения нагрузки, будет происходить автоматически и при плавном регулировании системы каскада, то есть будет идти распределение нагрузки по всем котлам [4, 5].
Плавное регулирование увеличивает срок службы котельного оборудования. При выходе из строя одного котлоагрегата, котельная каскадной схемы компоновки будет продолжать работать, при этом обеспечивая до 50% требуемой мощности, что повышает надежность всей отопительной системы. Каскадная схема компоновки позволяет сокращать объемы теплогенерирующего оборудования, что в свою очередь, облегчает их обслуживание и может выполняться в процессе эксплуатации [5]. Важным преимуществом каскадной схемы является снижение вредных выбросов в атмосферу за счет плавного регулирования работы котлов и уменьшение расхода топлива [2, 3].
Плюсами каскадной схемы компоновки является возможность установки различных систем автоматики [2]. Для повышения эффективности работы системы отопления и экономии технико-экономических ресурсов устанавливается специальный контроллер, снижающий температуру воды в системе отопления в ночные часы [6]. Также возможно установить контроллер включения работы котельной не только от датчика температуры наружного воздуха, но и от сообщения с мобильного телефона. Установка подобного контроллера нужна в том случае, если источником теплоснабжения является объект сезонного пользование (например, загородный дом, эксплуатируемый в летний период).
Список литературы
1. Воликов А.Н. Направления развития котлов малой мощности для централизованного теплоснабжения / А.Н. Воликов // Труды молодых учёных. Часть 2. СПб.: СПбГАСУ, 1998. С. 100-105.
2. Нефёдова М.А. Анализ требований, предъявляемых к подбору котлоагрегата для каскадных котельных / М.А. Нефёдова // Естественные и технические науки. № 11. М.: ООО «Издательство «Спутник +»», 2015. С. 568-572.
3. Нефёдова М.А. Использование конденсационных котлов в каскадных котельных / Н.А. Щеглова, Е.А. Бирюзова, М.А. Нефёдова // Научно-технический прогресс: актуальные и перспективные направления будущего / Сборник материалов V Международной научно-практической конференции (7 апреля 2017 года). Том II. Кемерово: ЗапСибНЦ, 2017. С. 204-206. [Электронный ресурс]. Режим доступа: Шр5://еИЬгагу.ги/11ет.азр?1а=29230660/ (дата обращения: 10.04.2018).
4. Нефёдова М.А. Оптимизация работы котельного оборудования за счет применения новой схемы компоновки / М.А. Нефёдова // В мире научных открытий. № 8 (68), 2015. С. 134-145.
5. Нефёдова М.А. Разработка методов работы и повышение энергоэффективности газовых котельных малой мощности / ГРАНТ СПбГАСУ // научный руководитель к.т.н., доцент Бирюзова Е.А. СПб.: СПбГАСУ, 2015. 100 с.
6. Нефёдова М.А. Современные системы дымоудаления каскадных котельных / М.А. Нефёдова, Н.А. Щеглова // Сборник докладов 69-й международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: Актуальные проблемы современного строительства. СПб.: СПбГАСУ, 2016. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.spbgasu.ru/ (дата обращения: 10.04.2018).
7. Палей Е.Л. Котельные. Нормативные требования и практические рекомендации при проектировании: справочно-практическое пособие / Е.Л. Палей. Санкт-Петербург: Газовый клуб, 2010. 119 с.
8. Палей Е.Л. Проектирование котельных в секторе ЖКХ: справочное практическое пособие / Е.Л. Палей. Санкт-Петербург: Газовый клуб, 2006. 175 с.
9. Сергеев А.В. Справочное пособие для персонала котельных: Тепломеханическое оборудование котельных / А.В. Сергеев. СПб. : Издательство ДЕАН, 2012. 256 с.
10. СНиП 11-35-76* Котельные установки (с Изменением). М.: Стройиздат, 1977. 51 с.
11. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. М.: Госстрой, 2003. 36 с.
12. СП 42-104-2000 Проектирование автономных источников теплоснабжения. М.: Госстрой, 2000. 23 с.
13. СП 89.1330.2012 Котельные установки. Актуализированная редакция. М.: Минрегион России, 2012. 93 с.
14. СП 124.13330.2012 «Тепловые сети». М.: Госстрой, 2012. 73 с.
15. Щеглова Н. Каскадные котельные - источник автономного теплоснабжения / Н. Щеглова, Е. Бирюзова, М. Нефёдова // Берг-коллегия. Промышленная безопасность. Энергетика. Экология № 9 (144), 2016. С. 22-23.
