Глава 3. Автономные котельные малой мощности
3.1. Принципиальные тепловые схемы модульных котельных
В модульных котельных в качестве основного оборудования используются паровые и водогрейные котлы, работающие на газообразном, жидком топливе или биотопливе.
В состав модульной котельной, помимо паровых и водогрейных котлов, могут входить теплообменники горячего водоснабжения и отопления, насосы, модуль водоподготовительного оборудования и другое оборудование. Выбор как основного, так и вспомогательного оборудования производится после определения нагрузок отопления и горячего водоснабжения.
Как правило, модульные котельные с паровыми котлами обслуживают промышленные предприятия, использующие пар для технологических нужд. Одновременно этот пар применяют для нагрева воды, идущей на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Непосредственно к паровому коллектору присоединяются паровые сети с паровым потребителем.
Водяные сети присоединяются через бойлеры (пароводяные нагреватели) (рис.3.1). Как правило, указанные бойлеры устанавливаются в котельной.
Рис.3.1. Тепловая схема модульной котельной с паровыми котлами:
1 - паровой котел; 2 - паропровод; 3 - конденсатопровод; 4 - бойлер; 5 - подающий трубопровод; 6 - обратный трубопровод; 7 - сетевой насос; 8 - грязевик; 9- деаэра-
тор подпиточной воды; 10 - регулятор давления; 11 - подпиточный насос; 12 - конденсатный бак; 13 - химическая водоочистка; 14 - конденсатный насос; 15 - деаэратор питательной воды; 16 - питательный насос; 17 – паропотребитель
При использовании водогрейных котлов вода для целей теплоснабжения нагревается непосредственно в трубных пучках котла. В этом случае тепловая схема и оборудование котельной выбирается исходя из анализа схемы теплоснабжения объекта.
Различают две основные схемы теплоснабжения:
- c открытым водоразбором, когда теплоноситель на нужды ГВС подается потребителю непосредственно из тепловой сети. Такие схемы действуют в районах старой застройки ряда городов и в настоящее время при новом строительстве практически не применяются;
- c закрытым водоразбором, при данной схеме приготовление теплоносителя на нужды ГВС потребителей осуществляется в отдельных теплообменниках. При этом размещение теплообменников может быть как непосредственно в котельной, так и за ее пределами, в центральных тепловых пунктах (ЦТП) или индивидуальных тепловых пунктах (ИТП).
На рис.3.2 рассматривается схема, при которой системы отопления и вентиляции потребителей присоединяются к тепловой сети по зависимой схеме (непосредственно к тепловой сети), а установки ГВС присоединяются по схеме с закрытым водоразбором через теплообменники.
Рис.3.2. Принципиальная тепловая схема модульной котельной для закрытой системы теплоснабжения с зависимым присоединением системы отопления:
1 - водогрейный котёл; 2 - сетевой насос; 3 - циркуляционный насос ГВС; 4 - подпиточный насос; 5 - водо-водяной подогреватель ГВС; 6 - фильтр-грязевик; 7 - водоподготовка; 8 - мембранный бак
При данном варианте работа котлов и потребителей отопления и вентиляции обеспечивается одной группой сетевых насосов. Такие схемы более дешевы из-за отсутствия дополнительных теплообменников, насосов и арматуры.
Существенным недостатком таких схем является загрязнение котлов частицами отложений, попадающих в котел из системы отопления потребителей. Кроме того, такие схемы не позволяют в полной мере обеспечивать отпуск теплоты потребителям с учетом погодного регулирования. Поэтому такие схемы теплоснабжения получили распространение при небольшом количестве теплопотребителей и непротяженных тепловых сетях.
На рис.3.3 рассматривается схема с независимым подключением потребителей отопления, вентиляции и ГВС через теплообменники. В данном варианте теплообменники могут размещаться как непосредственно в котельной, так и за ее пределами.
Рис.3.3. Принципиальная тепловая схема модульной котельной для закрытой системы теплоснабжения с независимым присоединением системы отопления:
1 - водогрейный котёл; 2 – насос котлового контура; 3 – насос контура отопления; 4 - циркуляционный насос ГВС; 5 - подпиточный насос; 6 - водо-водяной подогреватель системы отопления; 7 - водо-водяной подогреватель системы ГВС; 8 - фильтр-грязевик; 9 - водоподготовка; 10 - мембранный бак
Такая схема с независимым присоединении нагрузок рекомендуется при протяженной «грязной» теплосети с большими утечками.
В этом случае внутренний контур обеспечивает работу котлового оборудования на «чистой» воде, легко осуществляется регулирование температуры отпускаемого теплоносителя и поддерживается требуемый номинальный расход воды через котлы независимо от присоединенных сетей, т.е. их количества и способов регулирования.
К недостаткам данной схемы следует отнести весьма высокую цену подогревателей, резко повышающуюся с ростом мощности котельной, большие размеры установки, особенно если подогреватели не пластинчатые и дополнительные расходы на насосы (требуются насосы с большим напором).
Данный вариант получил наибольшее распространение на практике.
Модульные котельные установки работают, как правило, на газе и мазуте М100. В качестве резервного топлива может использоваться дизельное топливо. Регулирование тепловых нагрузок обеспечивается в диапазоне 50 – 100 %.
Система автоматического управления, которой комплектуются модульные котельные, обеспечивает автоматический пуск котла, автоматическое включение в работу подпиточного насоса при понижении давления воды в системе отопления, полуавтоматическое включение и выключение сетевых насосов в системе отопления и горячего водоснабжения, автоматическое двухпозиционное регулирование уровня воды в барабане и конденсатном баке, подачи топлива и воздуха, температуры топлива, автоматическое поддержание температуры воды в сетях отопления и горячего водоснабжения, защиту и аварийную сигнализацию.
Функциональная схема котлоагрегата, используемого в схемах модульных котельных, представлена на рис.3.4.
Расширительный бак служит для компенсации температурных расширений применяемого теплоносителя при повышении его температуры. Емкость расширительного бака разделена мембранной перегородкой на две части, одна из которых заполнена сжатым газом. При повышении температуры жидкий теплоноситель расширяется, сжимая посредством мембраны газ, заполняющий соответствующую часть расширительного бака.
Аксонометрическая схема модульной котельной установки приведена на рис.3.5.