CC BY
26
УДК 621.1
А. Г. МИХАЙЛОВ Д. С. РОМАНЕНКО С. В. ТЕРЕБИЛОВ
Омский государственный технический университет
К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ
Излагаются основные вопросы по выбору теплогенераторов для автономного теплоснабжения. Приводится классификация подобного оборудования по назначению, принципу действия и конструктивным особенностям.
В современной практике строительства все более широкое применение находит автономное (децентрализованное) теплоснабжение. Оно особенно разви то п тех регионах России, где нет недостатка в сетевом (природном) газе и имеется достаточно развитая система газоснабжения. В целом эти системы обеспечивают более высокий уровень теплового комфорта и создают дополнительные возможности для энергосбережения. В соответствии с основными положениями «Энергетической стратегии России нанериоддо 2020 г.» доля децентрализованного теплоснабжения вырастет с 28,6 % в 1999 г. до 33 % в 2020 г.
11а рис. 1 представлены прогнозы производства тепловой энергии различными источниками (оптимистический вариант) [ 1).
Система теплоснабжения подразумевает наличие источника теплоты — теплогенератора (котла). На современном рынке предлагается большой выбор моделей котлов для автономного теплоснабжения и их модификаций, а если прибавить сюда еще и возможности комбинирования и проблему цены, то выбор теплогенератора часто превращается в сложную задачу. Однако существуют общие критерии и требования, которые надо учитывать при выборе данного основного оборудования.
Современные котлы должны удовлетворять, прежде всего, следующим основным требованиям:
— высокий к.п.д (у газовых и жидко-топливных — до 90 - 92 %, у твердотопливных — не менее 80 %);
— экономичность и экологичность.
В настоящие время выпускается достаточно большое число теплогенераторов как отечественными производителями, так и за рубежом. Их широкое применение объясняется простотой монтажа (котел, как правило, поступает моноблоком полной заводской готовности), простотой обслуживания, хорошей ремонтопригодностью, а также способностью работать при давлении в топке выше атмосферного (под наддувом).
Современные водогрейные и паровые котлы малой и средней мощности для автономного теплоснаб-жения часто выполняют жаротрубными или жаро-газотрубными. Эти котлы отличаются высоким КПД, низкими выбросами токсичных газов, компактностью, высокой степенью автоматизации, простотой эксплуатации и надежностью.
Жаротрубно-дымогарные котлы имеют, как правило, цилиндрический корпус, расположенный горизонтально. Внутри корпуса котлов находится горячая вода, у паровых — водяной и паровые объемы, где, в свою очередь, размещаются одна или иногда две жаровые трубы. В переднем торце каждой жаровой трубы устанавливается, как правило, наддувная (вентиляторная) горелка, рассчитанная на сжигание газо-
□ Потери 1мпо>лфши
■ Протводство исшрапшовагоыын неючкигамп
□ ПрОШООДСГВО ДсЦаПрЯЛШОЛЛШЫШ! НС10ЧИ1КЯЫН
Рис. 1. Производство тепловой энергии в период до 2020 года
Рис. 4. Водогрейный котел
Рис. 2. Схема котла: I — горелка; 2 — дверца; 3 — гляделка;
4 — тепловая изоляция; 5 — газотрубная поверхность нагрева; 6 — лючок в водяное пространство котла; 7 — жаровая труба (топка); 8 — патрубок подвода ноды в котел; 9 — патрубок для отвода горячей йоды; 10 — газоход отходящих газов; 11 — смотровое окно; 12 — дренажный трубопровод; 13 — опорная рама
Bo.tuipeiiiiMe
Паровые
Рис. 5. Паровой котел
V
Используют О. ИЛИ Q.
По пршшмну действии
По схеме движении
ТГЛЛЛММИ1ГЛ>Й
Па пмлам
1PII ПЛНПГИТГПГЙ
Но материалам
)ЛСМС1ГТОП KOMCTOVKUHII
По вилам тсплообмемных поверхностей
По конструкции Kopuvca
I ~
По наличию ешбнлнитора пламени в топке
Но периодичности
ДСПС1ПМИ
Рис. 3. Классификация котлоагрегатов
образного или жидкого топлива. Таким образом, жаровая труба является топочной камерой, п которой сгорает практически все топливо. В зависимости от мины и избыточного давления применяются гладкие или волнистые жаровые грубы. Расположены они всегда в нижней части водяного пространства, что повышает теплообмен и улучшает циркуляцию котловой воды.
В качестве примера приведен комбинированный жарогазотрубный водогрейный котел марки Unimal международной компании LOOS (рис. 2).
Топка имеет относительно большой объем, что обеспечивает полное сгорание топлива, а трехходовое движение дымовых газов — высокую эффективность радиационного теплообмена в жаровой трубе и конвективного теплообмена в газотрубной части котла.
С учетом вышеизложенного и с целыо облегчения выбора теплогенераторов ниже предлагается классификация жаротрубных котлов по назначению, принципу действия и конструктивным особенностям (рис.3).
А-А
г1
Рис. 6. Топка с оребренной поверхностью теплообмена
Рис. 7. Котел разборный секционный: 1 — чугунная секция котла; 2 — топочная камера; 3 — орсбренныс поверхности нагрева; 4 — распределительная труба подачи обратной воды
А-А
AoJ
Г=Т
Рис. 8. Топка со стабилизатором пламени:
1 — окно для установки горелочного устройства;
2 — стабилизатор пламени;
3 — топочное пространство;
4 — выход продуктов сгорания
По функциональному назначению коглы делятся на водогрейные и паровые.
Водогрейный котел — устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива, и предназначенного для нагревания воды, находящейся поддавлением выше атмосферного и используемою в качестве теплоносителя вне самого устройства (рис. 4).
Тепло та, вырабатываемая водогрейными котлами, используется на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также может использоваться для обеспечения технологических процессов.
В случае применения более развитых поверхностей теплообмена на выходе из жаротрубного котла получается пар (рис. 5).
При составлении теплового баланса котла (при расчете КПД) учитывается низшая теплота сгорания Ои, выделяющееся при сжигании 1 кгили 1 м 'топлива. В случае развитых концевых поверхностей теплообмена, где возможна конденсация влаги, в расчетах учитывается высшая теплота сгорания Ов.
По принципу действия большинство жарогазо-трубиых котлов можно отнести к теплообменным аппаратам рекуперативного типа со сложными схемами движения теплоносителей, зачастую определяемых количеством ходов для продуктов сгорания (одно- и многоходовые), которые обеспечивают эффективную теплопередачу и приемлемые массогаба-ритные показатели (2).
В качестве теплоносителей, с одной стороны, используют нагретые продукты сгорания топлива жидкого, газообразного, с другой — вода или органические жидкости, имеющие различные температуры кипения и замерзания.
Материал основных корпусных деталей выбирается с учетом прочностных, антикоррозионных и теплопроводных свойств. В основном это чугун или сталь.
Элементы, в которых происходит движение рабочих тел могут выполняться с различными поверхностями теплообмена — гладкими, носцелыоинтенсификации теплообмена возможно использовать конструкции с ребрами |3| различных типов и форм (рис. 6,7).
По конструкции котлы выполняют разборные (рис. 7) или перазборные (рис. 2).
В топке котлоагрегатов, с целыо увеличения теплового напряжения, могут устанавливаться стабилизаторы пламени различных видов (4], способствующие более полному сгоранию топлива и повышению устойчивости работы горелок (рис. 8).
Для постоянной подачи теплоносителя потребителю существуют котлы непрерывного действия, а в случае, к примеру, наличия пиковых нагрузок, — периодического.
Предложенная схема классификации создает предпосылки для создания базы данных для САПР автономных источников теплоснабжения.
Библиографический список
I. В.М. 11олонский и лр. Автономное теплоснабжение / В.М. Полонский. Г.И.Титов. А.В. Полонский — М.. Ассоциации строительных вузов, 2006. - 152 с.
2.11емцев З.Ф. Арсеньев Г.В. Теплоэнергетические установки теплоснабжения. — М. : Энергоиздат, 1082. — 400 с.
3 Михайлов А.Г. и др. Расчет течения многокомпонентной реагирующей смеси в теплогенераторе с оребренной поверхностью топки / Михайлов А.Г., 'ГеребиловС.В.; Омский гос. техн. ун-т. - Омск. 2008. - 5 с. - Деп. и ВИНИТИ 15.07.08. №619.
4. Михайлов А.Г. и др. Расчет течения многокомпонентной реагирующей смеси в котлоагрегате с рассекателем в гонке. / Михайлов Л.Г.. РоманенкоД.С.;Омский гос. техн. ун-т. — Омск. 2008. - 5с. - Деп. в ВИНИТИ 15.07.08. N»620.
МИХАЙЛОВ Андрей Гаррьевич, кандидат технических паук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины».
РОМАНЕНКО Дмитрий Сергеевич, студент гр. ГП-5 факультета транспорта нефти и газа. ТЕРЕБИЛОВ Сергей Викторович, студент гр. ГП-5 факультета транспорта нефти и газа.
Статья поступила в редакцию 15.09.08 г. © Л. Г. Михайлов, Д. С. Романенко, С. В. Терсбилов
Книжная полка
Серебреницкий, П. П. Краткий справочник технолога-машиностроителя [Текст] / П. П. Сереб-реницкий. - СПб.: Политехника, 2007. - 951 с.: рис., табл. - Библиогр. в конце глав. - ISBN 978-5-7325-0569-6.
В справочнике содержатся сведения о технологическом процессе, его элементах и схемах его построения, рассмотрены правила оформления технологической документации, приведены краткие сведения о приспособлениях, о режущем, вспомогательном и измерительном инструменте, применяемых машинострои тельных материалах, а также о современном автоматизированном оборудовании, в том числе электроэрозионном. Приводится информация для расчета режимов резания на основные виды технологических операций, в том числе информация для определения режимов первого выбора.
Структура справочника определена исходя из задач технологической подготовки производства, построенного по схеме компьютерно-интегрированного, предполагающего использование электронных ЗЭ-моделей изделий на всех этапах решения задач ТПП. Приведенный в справочнике обзор систем компьютерного проектирования и моделирования позволит оценить их возможности для автоматизированного решения технологических задач и дать начальную информацию для их выбора.
Справочник предназначен в помощь технологам машиностроительных производств. Он будет также полезен студентам высших и средних учебных заведений.
