Котельні установки. Види, влаштування котелень

Розробка оптимального технічного рішення щодо виготовлення котельні з урахуванням усіх ТУ, наданих Замовником

Про компанію

Наше підприємство здійснює модульні котельні установки контейнерного типу КОМПакт з літа 2004 року. Котельні КОМПакт теплопродуктивність від 100 кВт до 20000 кВт призначені для опалення та гарячого водопостачання житлових, промислових та громадських об'єктів, а також для забезпечення гарячою водою або парою технологічних потреб різних виробництв.

Які бувають котельні

Енергетика вимагає застосування різних видів котелень, що класифікуються за різними ознаками: типу використовуваного палива м теплоносія, місцю розміщення, принципу механізації або автоматизації, цілей та вимог замовників.

Види котелень по виду палива:

• газові котельні, їхня головна перевага – економічність та екологічність. Вони не вимагають наявності складного великогабаритного обладнання та можуть працювати в автономному режимі;
• рідкопаливні котельні – працюють на мазуті, нафті, дизпаливі та відпрацьованому маслі, швидко вводячись в експлуатацію та не вимагаючи дозволів на своє використання, підключення та не лімітуючись обсягами палива;
• твердопаливні котельні працюють на дровах, торфі, відходах лісопереробної промисловості, вугіллі. Їх «фішка» полягає в низькій вартості палива та доступності, але вони вимагають монтажу систем паливної подачі та систем видалення золи та шлаків.

Види котелень в залежності від теплоносія:

• водогрійні- котельні, що використовуються в системах гарячого водопостачання та опалення будівель житлового та нежитлового фонду. Як теплоносій використовується вода, що нагрівається до максимальних +95 ... +110 ° С;
• парові– як теплоносій застосовується пара, і найчастіше такі котельні облаштовують на виробництвах;
• комбіновані– у них використовуються котли обох типів, причому гаряча вода покриває навантаження на вентиляційно-опалювальні потреби та водопостачання, а пара застосовується для технологічних процесів;
• маслянисті– як теплоносій застосовується діатермічне масло та інші органічні рідини, що нагріваються до температури +300°С.

Види котелень в залежності від свого розміщення

1. Блочно-модульнісистеми мають ряд переваг у порівнянні з котельнями стаціонарного типу. Вони відрізняються швидкістю установки та запуску в експлуатацію, можливістю збільшення потужностей через додавання модульних блоків та автономністю роботи, високим коефіцієнтом та мобільністю. Вони можуть бути прибудовані до стіни, вбудовані в неї, розміщені на даху та у підвалі, стояти окремо один від одного.
2. Стаціонарнікотельні використовуються, коли потрібна потужність 30 і більше МВт або, коли не можна будувати блочно-модульну систему. Вони є капітальними, ґрунтовними та вимагають монтажу на робочому об'єкті.

Види котелень за ступенем механізації або автоматизації робочих процесів:

• автоматизовані– повністю автоматизовані та практично не вимагають втручання людей;
• механізовані– обладнуються механізованими елементами – конвеєрними стрічками, вугледробилками, уловлювачами тріски тощо, що значно полегшує роботу оператора;
• ручні– обладнані модулями ручної подачі палива (візком або бункером із системою зовнішнього завантаження), очищення від золи та шлаків також здійснюється вручну.

У цій статті буде розглянуто котельню у приватному будинку. А саме, ми розберемо: типи котелень, що використовуються в приватному будинку, вимоги до котельні в будинку, загальні питання будівництва приміщення котельні та ін.

Залежно від використовуваного енергоносія:

• газові (природний чи скраплений газ);
• рідко-паливні (дизельне паливо, відпрацьоване масло, мазут);
• твердопаливні (вугілля, дрова, торф, кокс);
• комбіновані (як газове, і рідке паливо);
• електричні (електрична енергія).

Залежно від розміщення котельні щодо будинку:

• окремо стоять, стаціонарні (розташовані в окремій будівлі від приватного будинку);
• вбудовані (розташовані в окремому приміщенні приватного будинку);
• прибудовані (виконані у вигляді прибудови безпосередньо до приватного будинку);
• блочно-модульні (енергоустановка розміщена в окремому мобільному блоці-контейнері);
• дахові (розташовані на горищному приміщенні приватного будинку).

Проектування котельні.

Проектування та монтаж обладнання котельні – найважливіший етап у процесі її будівництва.

Щоб уникнути помилок, які можуть обернутися для Вас фінансовими втратами, правильним рішенням буде звернутися до спеціалізованої проектно-монтажної організації (далі - підрядника) цього профілю. Необхідно пам'ятати, що підрядник повинен мати усі дозвільні документи на виконання проектно-монтажних робіт із будівництва котельні. Разом з підрядником Ви складете так зване "технічне завдання" - перелік Ваших побажань до влаштування котельні.

На підставі технічного завдання фахівці можуть запропонувати інженерні рішення щодо будівництва котельні, складуть техніко-економічне обґрунтування, допоможуть при оформленні технічних умов, розроблять проект, розрахують навантаження на опалення, гаряче водопостачання (ГВП) тощо.

Ця ж організація - підрядник може виконати узгодження та реєстрацію проекту у відповідних державних органах.

Надалі, за Вашим бажанням, підрядник може забезпечити комплектацію котельної обладнанням, її монтаж, пусконалагоджувальні роботи, здачу в експлуатацію та сервісне обслуговування.

Залежно від Ваших можливостей, кваліфікації та поняття питання, обсяг робіт, що виконуються підрядником, можна замовити від «нуля» до здачі «під ключ», або на етап проектування та погодження з органами нагляду необхідних документів. При цьому Ви залишаєте за собою право виконувати будівництво приміщення котельні (якщо це окрема або прибудована котельня), монтаж обладнання та пуско-налагоджувальні роботи. Можна й інші варіанти з обсягом підрядних робіт цих организаций. Тобто підійти до залучення кваліфікованих фахівців диференційовано.

У загальному вигляді проектування котелень поділяється на етапи:

• отримання технічного завдання;
• розрахунок та підбір основного обладнання;
• виконання робочих креслень котельні;
• виконання пояснювальної записки;
• узгодження та здавання проекту.

Стандартний проект котельні складається з наступних частин:

• пояснювальна записка (ПЗ);
• теплотехнічна частина (ТМ);
• електрика та освітлення котельні (ЕО);
• автоматика безпеки, регулювання та контрольно-вимірювальна апаратура (КІП);
• внутрішнє газопостачання котельні (ГСВ)
• водопровід та каналізація котельні (ВК);
• опалення та вентиляція котельні (ВВ);
• перелік заходів щодо оцінки впливу на навколишнє середовище (ПМ ООС);
• вузли обліку теплової енергії (УТ);
• пожежна та охоронна сигналізації (АСУ).

Вибір типу котельні.

При виборі типу котельні забудовнику необхідно вирішити кілька основних питань, від яких залежатиме об'ємно-планувальна схема та конструктивне вирішення котельні.

Запитання 1. Який вид енергоносія використовуватиметься для котельні?

• Газ. Він порівняно дешевий, його не треба постійно підвозити до місця споживання, його продукти згоряння екологічно найбільш чисті, при згорянні залишається мало сажі (рідше потрібно чистити димохід та котел) і т.д. Істотним ускладненням є підведення газопроводу до будинку. Те, що поруч із вашою ділянкою проходить якась «газова» труба, зовсім не означає, що Ви до неї можете підключитися. Якщо підключення, в принципі, можливо, Вам доведеться тісно поспілкуватися з представниками місцевого газового господарства, оформити безліч документів, дозволів, угод, і, звичайно, заплатити певну суму. У середньому, за нашими спостереженнями, вартість підведення газу коливається близько 3-4 тисяч доларів США, за часом може зайняти до 1-2 років. Докладніше про газифікацію будинку можна ознайомитись у статті «Газифікація будинку. План газифікації приватного брухту».

  
  

• Рідке паливо. Для опалення рідким паливом не потрібне погодження з будь-якими організаціями. Основним завданням є своєчасне підвезення дизельного палива. Необхідно пам'ятати, що при плануванні ділянки необхідно передбачити можливість під'їзду паливозаправника до паливних ємностей, а також передбачити місце для баків на ділянці або можливість доставки їх у приміщення. Що більше баки, то рідше ви їх заправляєте. Оманою є уявлення про шкоду продуктів згоряння дизельного палива, при добре відрегульованому пальнику котла диму ви практично не побачите. Але все-таки раз на рік вам доведеться чистити від сажі димар і сам казан. Витрата палива становить приблизно 1л на 10 кВт теплової потужності. Потрібно пам'ятати, що для безперебійного функціонування дизельного котла велике значення має якість палива.

  
  

• Опалення електрикою. Все, що потрібно, це отримати в управлінні районної електромережі дозвіл на підключення. У разі однофазної мережі - все дуже просто, у разі трифазної документи доведеться оформляти довго. Розцінки на електрику відомі всім. За наявності приватних споживачів можливості користуватися “подвійним” тарифом, тобто. денна вартість електроенергії відрізняється від нічної (вночі дешевше). Це, без сумніву, сприятиме використанню кількох видів палива, наприклад удень – дизельне паливо, вночі – електрика. Не варто також забувати про надійний електричний захист обладнання. Докладніше про підведення електроенергії до приватного будинку можна ознайомитись у статтях «Електропостачання будинку. Схема електропостачання будинку»
• Опалення твердим паливом найдешевше, але водночас найпроблемніше. Топити котел потрібно більш-менш постійно і вручну, до того ж складніше витримувати температурні параметри, запаси палива потрібно десь складувати і постійно поповнювати. Пам'ятайте, що ви не зможете забезпечити роботу котла за відсутності, вночі теж доведеться час від часу вставати і підкидати дров. Частота закладки дров, до речі, залежить від роботи автоматики казана, якщо вона є. Чистити котел і димар доведеться часто. Даний вид палива підходить, на нашу думку, як запасний, або в комбінації з іншим паливом, наприклад - з електрикою.

  
  

  У будь-якому разі вибір виду палива диктується умовами даної місцевості, десь дешевше топити газом, десь єдине паливо – дрова.

Запитання 2. Режим опалення будинку.

Якщо ви будуєте будинок епізодичного відвідування з недорогим оздобленням, можна використовувати тверде паливо і топити котел тільки під час відвідувань. У цьому випадку необхідно передбачити можливість зливу води із систем водопостачання та каналізації. Постійні температурні перепади і конденсат, що виникає при цьому, можуть серйозно зіпсувати зовнішній вигляд стель і стін (тому для будинків епізодичного проживання дорогу обробку краще не застосовувати).

У випадку з рідким паливом, газом та електрикою з метою економії можна використовувати програмовані режими опалення, наприклад, весь тиждень у будинку підтримується температура +5-10С, до вашого приїзду котел розігріває будинок до +20С або будь-якої заданої вами температури.

Пам'ятайте, що заздалегідь і правильно обраний спосіб опалення суттєво заощадить ваші гроші та сили.

Запитання 3. Де буде розміщена котельня?

Як говорилося вище, котельня може розміщуватися як у житловому будинку, так і за його межами. Який варіант віддати перевагу?

• Якщо ви будуєте новий будинок. У цьому випадку, доцільно в проекті передбачити розміщення котельні в окремому приміщенні будинку з дотриманням усіх норм і правил щодо організації опалення.
• Якщо Ваш будинок вже існує. Але виникла потреба організувати (або модернізувати) систему опалення, а планування не дозволяє розмістити котельню всередині будинку, тоді доцільно розмістити котельню в приміщенні, що окремо стоїть, до будинку або в блочно-модульному виконанні.

При виборі цього варіанту будуть потрібні додаткові витрати, але при цьому усуваються незручності, пов'язані з проживанням під одним дахом з котлом, звільняється корисна площа проживання, а також вирішується проблема пожежі та вибухобезпеки.

Нормативні вимоги до приміщення котельні.

І ось Ви визначилися яка система опалення Вам потрібна (для проживання в будинку епізодично або цілий рік). Потім Ви вибрали котел.

Слід зазначити, що вибір котла, в основному, залежить від доступності інженерних мереж біля ділянки забудови, характеристик ділянки та будинку, а також фінансових можливостей забудовника.

Але на одне з найважливіших питань при будівництві котельні - які вимоги пред'являються до приміщення, в якому буде встановлено котел, знайти відповідь досить складно.

Увага! При проектуванні та монтажі опалювального обладнання необхідно суворо керуватися вимогами будівельних норм та правил до приміщень котелень.

Давайте розглянемо площу та розміри котельні у приватному будинку, які вимагають ці норми та правила залежно від застосовуваних видів енергоносія у системі опалення.

А. Для газового опалювального обладнання (за матеріалами ДБН В.2.5-20-2001) Газопостачання.

Котли можна розміщувати:

1. на кухніпри потужності теплового агрегату для опалення до 30 кВт включно, незалежно від наявності газової плити та газового водонагрівача;
2. в окремому приміщенні на будь-якому поверсі (у тому числі на цокольному поверсі або підвалі), а також прибудованих до житлових будинків при сумарній потужності для систем опалення та гарячого водопостачання понад 30 кВт до 200 кВт включно;
3. в окремому приміщенні першого, цокольного або підвального поверху, а також у приміщеннях прибудованих до житлового будинку або тих, що окремо стоять, при їх сумарній потужності для системи опалення та гарячого водопостачання до 500 кВт включно.

ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ до газових котелень:

При розміщенні на кухні - приміщення має відповідати таким вимогам:

• висота приміщення має бути не менше 2,5 метра;
• обсяг приміщення не менше 15 м3 плюс 0,2 м3 на один кВт потужності теплового агрегату для опалення;
• у кухні повинна передбачатися вентиляція з розрахунку: витяжка в об'ємі 3-х кратного повітрообміну приміщення за годину, приплив в об'ємі витяжки плюс кількість повітря на горіння газу.

Розрахунок потужності витяжки провадиться за формулою:

М = (SxHx12) + 30%, де:

М – потужність витяжки;

S – площа кухні;

H – висота стель на кухні;

12 - щогодини (згідно з нормами СЕС) повітря в приміщенні, де розташований газовий котел, повинен оновлюватися до 12 разів;

30% – мінімальний запас потужності, необхідної для ефективного очищення повітря.

Приклад розрахунку потужності витяжки:

У приміщенні, де встановлено газовий котел, площа дорівнює 7 кв.м., висота стель – 2,5 м. Потужність витяжки, необхідної для такого приміщення, становить:

М = (7x2, 5x12) + 30% = 273 куб.м./год.

Примітка: необхідно враховувати те, що 30% запасу потужності вистачить лише в тому випадку, якщо витяжка знаходиться безпосередньо над котлом. В інших випадках, роблячи розрахунок, потужність витяжки, слід додавати ще 15% на кожен поворот труби повітроводу і ще 10% на кожен метр повітроводу.

Вентиляційний канал з розрахунку забезпечення 3-х кратного повітрообміну необхідно вивести на висоту димової труби. Витяжний отвір у котельні бажано обладнати декоративними ґратами на висоті низу отвору не нижче 0,3 м від стелі.

При розміщенні в відокремлених вбудованих та прибудованих приміщеннях (сумарною тепловою потужністю від 30 до 200 кВт) повинні дотримуватися вимог:

• висота приміщення щонайменше 2,5 метра;
• обсяг та площа приміщення з умов зручного обслуговування теплових агрегатів та допоміжного обладнання, але не менше 15 куб.м.
• приміщення має бути відокремлено від суміжних приміщень огороджувальними стінами з межею вогнестійкості 0,75 години, а межа поширення вогню по конструкції дорівнює нулю. Стіни можуть бути виконані з цегли, шлакоблоку, бетону.
• природне висвітлення з розрахунку 0.03 м2 (вікна) на 1 м3 приміщення;

Примітка: при потужності котла до 30 кВт висота приміщення може бути 2,2 метра

При розміщенні в окремому приміщенні на першому поверсі, у цокольному або підвальному поверсі житлової будівлі при сумарній потужності до 500 кВт - приміщення має відповідати таким вимогам:

При розміщенні в прибудові до житлових будинків при сумарній тепловій потужності до 500 кВт - приміщення прибудови має відповідати таким вимогам:

• вогнестійкість будівлі повинні бути не нижче IV ступеня. До них відносяться будівлі з несучими та огороджувальними конструкціями з цільної або клеєної деревини та інших горючих або важкогорючих матеріалів, захищених від впливу вогню та високих температур штукатуркою або іншими листовими чи плитними матеріалами. До елементів покриттів не пред'являються вимоги за межами вогнестійкості та межами поширення вогню, при цьому елементи горищного покриття з деревини піддаються вогнезахисній обробці.
• прибудова повинна розміщуватися біля глухої частини стіни будівлі з відстанню по горизонталі та вертикалі від віконних та дверних отворів не менше 1 м;
• стіна прибудови не повинна бути пов'язана зі стіною житлової будівлі, ці стіни повинні мати різні фундаменти.
• огороджувальні стіни та конструкції прибудови повинні мати межу вогнестійкості 0.75ч., а межа поширення вогню по конструкції дорівнює нулю;
• висота приміщення має бути не менше 2,5 метра. Якщо казан встановлюється на піднесенні, тоді висота вважається від верхньої точки цього піднесення до стелі;
• обсяг та площа приміщення вибирається з умов зручного обслуговування теплогенераторів та допоміжного обладнання;
• природне освітлення із розрахунку скління 0.03 м2 на 1 м3 обсягу приміщення;
• у приміщенні повинна передбачатися вентиляція з розрахунку: витяжка в об'ємі 3-х кратного повітрообміну приміщення за годину, приплив в об'ємі витяжки плюс кількість повітря на горіння газу;
• стіни, що відокремлюють прибудовані котельні від основної будівлі, повинні бути парогазонепроникними.
• При розміщенні теплогенераторів в окремому приміщенні на першому, у цокольному або підвальному поверсі воно повинно мати вихід безпосередньо назовні (двері повинні відчинятися назовні). Допускається передбачати другий вихід у підсобне приміщення, двері при цьому повинні бути протипожежними 3-го типу. Двері повинні бути шириною не менше 80 см у світлі (отворі).
• КАТЕГОРИЧНО не допускається розміщення газових приладів у підвалах та цокольних поверхах будинку під час використання зрідженого газу.

Б. Для опалювального обладнання, що працює на твердому або рідкому паливі.

Вказані вище вимоги до приміщення котельні для газових котлів відносяться і до приміщення топкової для котлів, що працюють на твердому та рідкому паливі.

Однак існує ряд особливостей, які необхідно враховувати при проектуванні та будівництві котельні, а саме:

C. Для електричного опалювального обладнання.

Електричні котли призначені для роботи в системах опалення мають чимало переваг. Головною перевагою цих котлів є те, що не потрібне окреме приміщення під котельню. Не потрібні димарі і ціні ці котли порівняно недорогі. Все добре, якби не висока вартість електроенергії, особливо в порівнянні з іншими видами палива. Через це недоліки такі котли дороги в експлуатації, тому використовувати їх доцільно для опалення приміщень невеликого розміру, в яких неефективно проводити дорогі роботи з підключення інших видів опалювального обладнання, або як резервний котл в системах з газовим котлом, як альтернативне джерело тепла нетривалий час.

Установка електричних котлів схожа на установку газових настінних котлів.

При установці електрокотла обов'язково наявність запобіжних автоматів і, швидше за все, прокладання окремої електролінії.

Потужність настінних електричних котлів коливається в межах 5 – 60 кВт, опалювана ними площа – від 50 до 600 кв.м., що має бути цілком достатньо для дачного будинку чи котеджу.

Електроживлення котлів малої потужності здійснюється від однофазної 220 В або трифазної 380 В електричної мережі. Для експлуатації котлів потужністю понад 12 кВт використовується трифазна мережа. Ця обставина вимагає оформлення дозвільних документів із відповідними органами на використання цієї напруги.

Будівництво приміщення котельні. Загальні поради.

Обладнати в готовому приватному будинку вбудоване приміщення, що повністю відповідає всім вимогам, не так і просто.

За наявності вільної площі на ділянці доцільно винести котельню за межі будинку це буде простіше та дозволить вирішити низку проблемних питань.

Не варто забувати, що проект котельні доведеться погодити з районним архітектором, органами санепіднагляду та пожежною інспекцією.

Якщо Ви вирішили будувати окреме або прибудоване приміщення котельні самотужки, тоді варто скористатися статтями, розміщеними на сайті та присвяченими цій проблемі.

1. Вибір типу фундаменту під будівлю котельні, а також цоколя дуже схожий на вибір і будівництво фундаменту під баню. Цей процес дуже добре викладений у статтях «Фундамент стрічковий. Пристрій та розрахунок стрічкового фундаменту» ,
2. З яких будівельних матеріалів буде збудовано стіни, дах приміщення котельні?

   Звичайно, тут мають бути максимально застосовані негорючі матеріали. Для вирішення цих питань дуже корисною буде стаття Гараж. Будівництво гаража на ділянці». Ідеальним варіантом буде оздоблення стін котельної та підлоги керамічною плиткою, що дозволить утримувати приміщення у належній чистоті (що є обов'язковою умовою для безаварійної експлуатації котельного обладнання та підвищить протипожежну безпеку приміщення).

3. Фундамент для казана.

   Бажано закладати фундамент для казана окремо від загального фундаменту приміщення. Це викликано тим, що котел, залежно від його продуктивності, матеріалу з якого виготовляється, а також враховуючи його арматуру (обв'язування котла), є досить громіздкою конструкцією за вагою.

   Приступати до будівництва фундаменту під казан можна після зведення фундаменту приміщення котельні.

   Необхідно врахувати вимоги нормативних документів про те, що котел має бути встановлений щодо підлоги котельні на висоту 15-20см.

   За паспортними даними на котел та проектної документації на котельню, Вам буде відома маса котла з арматурою. Виходячи з цієї величини, можна скористатися технологією зведення фундаменту під грубку, дуже докладно та добре описаною у статті «Будівництво лазні своїми руками. Фундамент для лазні. У статті наведено два види фундаментів під легку та важку конструкції опалювальних агрегатів (до 150кг та від 480кг).

4. Влаштування підлоги котельні. Підлога найкраще робити з бетону або цементно-піщаної суміші, оскільки ці матеріали не горючі, що потрібно для класу пожежонебезпечних приміщень. Технологія цих робіт добре описана у статті

Дата: 15.12.2014

Окрема котельня ідеально підходить для обігріву кількох будівель, що знаходяться на одній території. Така конструкція дозволяє заощаджувати простір самої будівлі. Це може бути актуально у випадку, якщо дахову котельню не дозволяє встановити площу даху, прибудувати топку неможливо через особливості опалювальної будівлі, а квадратні метри самого приміщення занадто дорогі для витрачання їх під опалювальні потреби.

Серед мінусів окремостоящих котелень - дорожнеча будівництва та прокладання тепломагістралі, а також ризик замерзання труб у холодну погоду. Не варто розташовувати котельню занадто далеко від приміщення, що опалюється: величезна кількість тепла при «подорожі» тепломагістралі буде віддаватися землі.

Окремі котельні відрізняються більшою різноманітністю котлів, ніж дахові, - вони бувають водогрійні, парові та змішані (пароводогрійні).

Прибудована котельня зазвичай примикає до зовнішньої стіни опалювального будинку. Створення такої прибудови суворо регламентується правилами протипожежної безпеки, тому вона обов'язково повинна мати окремий вихід назовні (і в деяких випадках не мати двері всередину приміщення, що опалюється).

Загалом, прибудована котельня має багато обмежень. Так, її заборонено встановлювати для опалення шкіл та дошкільних закладів, лікувальних стаціонарних закладів, спальних корпусів санаторіїв та подібних організацій, громадських будівель, у яких регулярно перебуває понад 50 осіб. Теплова потужність прибудованої котельні не повинна перевищувати необхідних для опалення приміщення норм. Регламентації піддаються і самі котли, і метод проведення тепла в будинок.

Прибудована котельна установка значно поступається з безпеки окремо, але в ряді випадків дозволяє добре заощадити простір.

Вбудована котельня відрізняється від прибудованої тим, що знаходиться безпосередньо в будівлі, що опалюється. Її теж заборонено встановлювати в житлових приміщеннях і в будинках, що примикають до промислових приміщень категорій А і Б, крім того, вона обкладається ще більшою кількістю протипожежних регулювань: вимагає окремого виходу назовні та наявності протипожежних перегородок та з'єднань, що відокремлюють її від опалювальних приміщень.

По суті, плюсів у вбудованої котельні два: економія на будівництві окремої котельні та можливість чітко регулювати кількість виробленого тепла.

На відміну від попередніх видів, блочно-модульні котельні - це повністю готові до роботи мобільні установки, за допомогою яких можна обігрівати будівельні майданчики, котеджні селища, пересувні виробничі приміщення, не підключені до центральної системи опалення житлові будівлі.

Плюси БМК - мобільність, безпека, автоматизованість, а також простота складання та розбирання, що реалізується завдяки блочній конструкції та спочатку підготовленому до експлуатації обладнання.

Блочно-модульні котельні можуть працювати практично на будь-якому рідкому та твердому паливі, включаючи газ, дизельне паливо, вугілля, дрова та нафту.

Вибір котельні для підприємства слід здійснювати, спираючись не тільки на місце розташування - хоча воно часто відіграє важливу роль, - але і на масу інших факторів. Тільки фахівець зможе грамотно прорахувати і спроектувати котельню, зробивши її ефективною, економічною та ідеально відповідною потребам опалювального приміщення та людей, що знаходяться там.

Котельна установка (котельна) – це споруда, в якій здійснюється нагрівання робочої рідини (теплоносія) (як правило – води) для системи опалення або паропостачання, розташоване в одному технічному приміщенні. Котельні з'єднуються із споживачами за допомогою теплотраси та/або паропроводів. Основним пристроєм котельні є паровий, жаротрубний та/або водогрійний котли. Котельні використовуються при централізованому тепло- та паропостачанні або при місцевому теплопостачанні будівель.

Котельна установка є комплексом пристроїв, розміщених у спеціальних приміщеннях і службовців для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари або гарячої води. Її основні елементи - котел, топковий пристрій (топка), живильні та тягодуттьові пристрої. У випадку котельна установка є сукупність котла (котлів) і устаткування, що включає такі пристрої: подачі і спалювання палива; очищення, хімічної підготовки та деаерації води; теплообмінні апарати різного призначення; насоси вихідної (сирої) води, мережеві або циркуляційні – для циркуляції води в системі теплопостачання, підживлювальні – для відшкодування води, що витрачається у споживача та витоків у мережах, живильні для подачі води в парові котли, рециркуляційні (підмішувальні); баки живильні, конденсаційні, баки-акумулятори гарячої води; дутьові вентилятори та повітряний тракт; димососи, газовий тракт та димову трубу; пристрої вентиляції; системи автоматичного регулювання та безпеки спалювання палива; тепловий щит або пульт керування.

Котел - це теплообмінний пристрій, в якому теплота гарячих продуктів горіння палива передається воді. В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару, а у водогрійних котлах нагрівається до необхідної температури.

Топковий пристрій служить для спалювання палива та перетворення його хімічної енергії на тепло нагрітих газів.

Поживні пристрої (насоси, інжектори), призначені для подачі води в котел.

Тягодітьовий пристрій складається з дутьових вентиляторів, системи газовоздуховодів, димососів та димової труби, за допомогою яких забезпечуються подача необхідної кількості повітря в топку та рух продуктів згоряння газоходами котла, а також видалення їх в атмосферу. Продукти згоряння, переміщаючись газоходами і стикаючись з поверхнею нагріву, передають теплоту воді.

Для забезпечення більш економічної роботи сучасні котельні установки мають допоміжні елементи: водяний економайзер та повітропідігрівач, що служать відповідно для підігріву води та повітря; пристрої для подачі палива та видалення золи, для очищення димових газів та поживної води; прилади теплового контролю та засоби автоматизації, що забезпечують нормальну та безперебійну роботу всіх ланок котельні.

Залежно від використання їх теплоти котельні поділяються на енергетичні, опалювально-виробничі та опалювальні.

Енергетичні котельні забезпечують парою паросилові установки, що виробляють електроенергію, і зазвичай входять до комплексу електричної станції. Опалювально-виробничі котельні бувають на промислових підприємствах та забезпечують теплотою системи опалення та вентиляції, гарячого водопостачання будівель та технологічні процеси виробництва. Опалювальні котельні вирішують ті самі завдання, але обслуговують житлові та громадські будинки. Вони поділяються на окремі, блоковані, тобто. що примикають до інших будівель і вбудовані в будівлі. Останнім часом все частіше будують окремо укрупнені котельні з розрахунком на обслуговування групи будівель, житлового кварталу, мікрорайону.

Влаштування вбудованих у житлові та громадські будівлі котелень в даний час допускається тільки при відповідному обґрунтуванні та узгодженні з органами санітарного нагляду.

Котельні малої потужності (індивідуальні та невеликі групові) зазвичай складаються з котлів, циркуляційних та підживлювальних насосів та тягодутьевих пристроїв. Залежно від цього обладнання переважно визначаються розміри приміщень котельні.

2. Класифікація котельних установок

Котельні установки в залежності від характеру споживачів поділяються на енергетичні, виробничо-опалювальні та опалювальні. По виду одержуваного теплоносія їх ділять на парові (для вироблення пари) і водогрійні (для вироблення гарячої води).

Енергетичні котельні установки виробляють пари для парових турбін на теплових електростанціях. Такі котельні обладнують, як правило, котлоагрегатами великої та середньої потужності, які виробляють пару підвищених параметрів.

Виробничо-опалювальні котельні установки (зазвичай парові) виробляють пар не тільки для виробничих потреб, але й для цілей опалення, вентиляції та гарячого водопостачання.

Опалювальні котельні установки (в основному водогрійні, але вони можуть бути паровими) призначені для обслуговування систем опалення виробничих і житлових приміщень.

Залежно від масштабу теплопостачання опалювальні котельні бувають місцеві (індивідуальні), групові та районні.

Місцеві котельні зазвичай обладнують водогрійними казанами з нагріванням води до температури не більше 115 °С або паровими казанами з робочим тиском до 70 кПа. Такі котельні призначені для постачання теплоти однієї або декількох будівель.

Групові котельні установки забезпечують теплою групи будівель, житлові квартали чи невеликі мікрорайони. Їх обладнують як паровими, і водогрійними котлами більшої теплопродуктивності, ніж котли місцевих котельних. Ці котельні зазвичай розміщують у спеціально споруджених окремих будинках.

Районні опалювальні котельні служать для теплопостачання великих житлових масивів: їх обладнають порівняно потужними водогрійними або паровими котлами.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Окремі елементи важливої ​​схеми котельної установки прийнято умовно показати як прямокутників, гуртків тощо. і з'єднувати їх між собою лініями (суцільними, пунктирними), що позначають трубопровід, паропроводи і т. п. У принципових схемах парових та водогрійних котельних установок є суттєві відмінності. Парова котельна установка (рис. 4, а) з двох парових котлів 1, обладнаних індивідуальними водяними 4 і повітряними 5 економайзерами, включає груповий золоуловлювач 11, до якого димові гази підходять по збірному борову 12. Для відсмоктування димових газів на ділянці між золоу димовою трубою 9 встановлені димососи 7 з електродвигунами 8. Для роботи котельні без димососів встановлені шибери (заслінки) 10.

Пар від котлів по окремих паропроводах 19 надходить в загальний паропровід 18 і по ньому до споживача 17. Віддавши теплоту, пара конденсується і по конденсатопроводу 16 повертається в котельню в збірний конденсаційний бак 14. Через трубопровід 15 в конденсаційний бак (Для компенсації обсягу, що не повернувся від споживачів).

У випадку, коли частина конденсату губиться у споживача, з конденсаційного бака суміш конденсату і додаткової води подається насосами 13 по живильному трубопроводу 2 спочатку в економайзер 4, а потім в котел 1. Повітря, необхідне для горіння, засмоктується відцентровими дутьовими вентиляторами 6 частково з приміщення котельної, частково зовні та по повітроводах 3 подається спочатку до повітропідігрівачів 5, а потім до топок котлів.

Водогрійна котельна установка (рис. 4 б) складається з двох водогрійних котлів 1, одного групового водяного економайзера 5, що обслуговує обидва котли. Димові гази по виході з економайзера по загальному збірному борову 3 надходять безпосередньо в димову трубу 4. Вода, нагріта в котлах, надходить у загальний трубопровід 8, звідки подається до споживача 7. Віддавши теплоту, охолоджена вода зворотним трубопроводом 2 спрямовується спочатку в економайзер 5 , а потім знову в казани. Вода замкнутого контуру (котел, споживач, економайзер, котел) переміщується циркуляційними насосами 6.

Рис. 5. : 1 – циркуляційний насос; 2 – топка; 3 - пароперегрівач; 4 – верхній барабан; 5 – водопідігрівач; 6 - повітропідігрівач; 7 – димова труба; 8 - відцентровий вентилятор (димосос); 9 - вентилятор для подачі повітря в повітропідігрівач

На рис. 6 представлена ​​схема котельного агрегату з паровим котлом, що має верхній барабан 12. У нижній частині котла розташована топка 3. Для спалювання рідкого або газоподібного палива використовують форсунки або пальники 4, через які паливо разом з повітрям подається в топку. Котел обмежений цегляними стінами -обмуровкою 7.

При спалюванні палива теплота, що виділяється, нагріває воду до кипіння в трубних екранах 2, встановлених на внутрішній поверхні топки 3, і забезпечує її перетворення у водяну пару.

Рис. 6.

Димові гази з топки надходять у газоходи котла, що утворюються обмурівкою та спеціальними перегородками, встановленими в пучках труб. При русі гази омивають пучки труб котла і пароперегрівача 11, проходять через економайзер 5 і повітропідігрівач 6 де вони також охолоджуються внаслідок передачі теплоти воді, що надходить в котел, і повітрі, що подається в топку. Потім значно охолоджені димові гази за допомогою димососа 17 видаляються через димову трубу 19 атмосферу. Димові гази від котла можуть відводитися без димососа під дією природної тяги, створюваної димовою трубою.

Вода з джерела водопостачання по живильному трубопроводу подається насосом 16 у водяний економайзер 5, звідки після підігріву надходить у верхній барабан котла 12. Заповнення барабана котла водою контролюється водовказівним склом, встановленому на барабані. При цьому вода випаровується, а пар, що утворюється, збирається у верхній частині верхнього барабана 12. Потім пара надходить в пароперегрівач 11, де за рахунок теплоти димових газів він повністю підсушується, і температура його підвищується.

З пароперегрівача 11 пара надходить у головний паропровід 13 і звідти до споживача, а після використання конденсується та у вигляді гарячої води (конденсату) повертається назад у котельню.

Втрати конденсату споживача заповнюються водою з водопроводу чи інших джерел водопостачання. Перед подачею в казан воду піддають відповідній обробці.

Повітря, необхідне для горіння палива, забирається, як правило, зверху приміщення котельні і подається вентилятором 18 повітряподогреватель 6, де він підігрівається і потім прямує в топку. У котелень невеликої потужності повітропідігрівачі зазвичай відсутні, і холодне повітря в топку подається або вентилятором, або за рахунок розрідження в топці, що створює димова труба. Котельні установки обладнують водопідготовчими пристроями (на схемі не показані), контрольно-вимірювальними приладами та відповідними засобами автоматизації, що забезпечує їхню безперебійну та надійну експлуатацію.

Рис. 7.

Для правильного монтажу всіх елементів котельні використовують монтажну схему, приклад якої показано на рис. 9.

Рис. 9.

Водогрійні котельні установки призначені для отримання гарячої води, що використовується для опалення, гарячого водопостачання та інших цілей.

Для забезпечення нормальної експлуатації котельні з водогрійними котлами обладнають необхідною арматурою, контрольно-вимірювальними приладами та засобами автоматизації.

Водогрійна котельня має один теплоносій - воду на відміну від парової котельні, у якої два теплоносія - вода та пара. У зв'язку з цим у паровій котельні необхідно мати окремі трубопроводи для пари та води, а також баки для збору конденсату. Однак це не означає, що схеми водогрійних котелень простіші за парові. Водогрійна і парова котельні за складністю пристрою бувають різними залежно від виду палива, конструкції котлів, топок тощо. . Усі вони зв'язуються між собою загальними комунікаціями – трубопроводами, газопроводами та ін.

Пристрій котлів меншої потужності показано нижче у пункті 4 цієї теми. Щоб краще зрозуміти пристрій і принципи дії котлів різної потужності, бажано порівняти пристрій менш потужних котлів з пристроєм описаних вище котлів більшої потужності, і знайти в них основні елементи, що виконують такі ж функції, а також зрозуміти основні причини відмінностей в конструкціях.

3. Класифікація котельних агрегатів

Котли як технічні пристрої для пари або гарячої води відрізняються різноманіттям конструктивних форм, принципів дії, використовуваних видів палива та виробничих показників. Але за способом організації руху води та пароводяної суміші всі котли можуть бути розділені на дві групи:

Котли із природною циркуляцією;

Котли з примусовим рухом теплоносія (води, пароводяної суміші).

У сучасних опалювальних і опалювально-виробничих котельнях для пари використовуються в основному котли з природною циркуляцією, а для виробництва гарячої води - котли з примусовим рухом теплоносія, що працюють за прямоточним принципом.

Сучасні парові котли з природною циркуляцією роблять із вертикальних труб, розташованих між двома колекторами (верхнім та нижнім барабанами). Їх пристрій показано на кресленні на рис. 10, фотографія верхнього і нижнього барабана з трубами, що їх з'єднують, - на рис. 11, а розміщення у котельні - на рис. 12. Одна частина труб, званих підйомними трубами, що обігріваються, нагрівається факелом і продуктами згоряння палива, а інша, зазвичай не обігрівається частина труб, знаходиться поза котельним агрегатом і носить назву «опускні труби». У підйомних трубах, що обігріваються, вода нагрівається до кипіння, частково випаровується і у вигляді пароводяної суміші надходить в барабан котла, де відбувається її поділ на пару і воду. По опускних трубах, що не обігріваються, вода з верхнього барабана надходить в нижній колектор (барабан).

Рух теплоносія в котлах з природною циркуляцією здійснюється за рахунок рушійного напору, що створюється різницею ваг стовпа води в опускних та стовпа пароводяної суміші в підйомних трубах.

Рис. 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

У парових котлах з багаторазовою примусовою циркуляцією поверхні нагрівання виконуються як змійовиків, утворюють циркуляційні контури. Рух води та пароводяної суміші у таких контурах здійснюється за допомогою циркуляційного насоса.

У прямоточних парових казанах кратність циркуляції становить одиницю, тобто. поживна вода, нагріваючись, послідовно перетворюється на пароводяну суміш, насичену і перегріту пару.

У водогрійних котлах вода під час руху по контуру циркуляції нагрівається за один оберт від початкової до кінцевої температури.

По виду теплоносія котли поділяються на водогрійні та парові. Основними показниками водогрійного котла є теплова потужність, тобто теплопродуктивність та температура води; основними показниками парового котла - паропродуктивність, тиск та температура.

Водогрійні котли, призначенням яких є отримання гарячої води заданих параметрів, застосовують для теплопостачання систем опалення та вентиляції, побутових та технологічних споживачів. Водогрійні котли, що працюють зазвичай за прямоточним принципом з постійною витратою води, встановлюють не тільки на ТЕЦ, але і в районних опалювальних, а також опалювально-виробничих котельнях як основне джерело теплопостачання.

Рис. 13.

Рис. 14.

По відносному руху теплообмінних середовищ (димових газів, води та пари) парові котли (парогенератори) можуть бути поділені на дві групи: водотрубні котли та жаротрубні котли. У водотрубних парогенераторах усередині труб рухається вода та пароводяна суміш, а димові гази омивають труби зовні. У Росії у XX столітті переважно використовувалися водотрубні казани Шухова. У жаротрубних, навпаки, всередині труб рухаються димові гази, а вода омиває труби зовні.

За принципом руху води та пароводяної суміші парогенератори поділяються на агрегати з природною циркуляцією та з примусовою циркуляцією. Останні поділяються на прямоточні та з багаторазово-примусовою циркуляцією.

Приклади розміщення котельних котлів різної потужності та призначення, а також іншого обладнання, показані на рис. 14-16.

Рис. 15.

Рис. 16. Приклади розміщення побутових котлів та іншого обладнання