Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами

Водогрейный котел нагревает сетевую воду, которая потом поступает в тепловую сеть. Эта вода имеет специальный химический состав — очищена от примесей и содержит реагенты для защиты оборудования от коррозии. Пить такую воду нельзя.

Котельная может отапливать один дом или целый район — всё зависит от мощности установленных котлов. Для мощных объектов часто применяют несколько агрегатов: например, котельной с тремя котлами по 20 МВт хватит на небольшой жилой квартал.

Работа водотрубных котлов требует поддержания постоянного расхода воды через агрегат. Нельзя резко менять количество проходящей воды — это приведёт к аварии. Поэтому регулирование отпуска тепла ведут изменением температуры на выходе, а не изменением расхода.

ВАЖНО: Минимальная температура воды на входе в жаротрубный котел зависит от вида топлива: для природного газа — не ниже 60 °C, для малосернистого мазута — не ниже 70 °C.

Тепловые схемы для закрытых систем теплоснабжения работают по принципу изолированных контуров. Вода, циркулирующая в котлах, не попадает напрямую к потребителям — между ними стоят теплообменники.

Вода из обратной линии тепловых сетей с напором 20−40 м. вод. ст. поступает к сетевым насосам. Туда же подаётся вода от подпиточных насосов, компенсирующая утечки воды в сетях. Обычно утечка не превышает 0,25% от объёма воды в трубопроводах.

Ключевой элемент схемы — рециркуляционный насос. Он перекачивает горячую воду с выхода котлов обратно на их вход, повышая температуру входящей воды. Это защищает металл котла от низкотемпературной коррозии, которая возникает при конденсации влаги из дымовых газов.

В состав тепловой схемы для закрытой системы теплоснабжения входят:

• Котлы водогрейные — нагревают воду до заданной температуры;
• Насос сетевой — прокачивает воду по тепловой сети к потребителям;
• Насос рециркуляционный — обеспечивает подогрев воды перед котлом;
• Бак запаса воды — накапливает исходную или подготовленную воду для подпитки;
• Теплообменники — разделяют котловой и сетевой контур, а также готовят воду для ГВС;
• Расширительные мембранные баки — компенсируют температурные расширения в трубопроводах.

Принципиальные тепловые схемы котельных для закрытых систем рассчитывают на несколько характерных режимов работы:

• Максимальный зимний — при температуре абсолютного минимума;
• Режим наиболее холодного месяца;
• Режим наиболее холодной пятидневки;
• Переходный период — начало и завершение отопительного сезона;
• Летний — минимальная нагрузка, когда отопление не требуется.

При максимально зимнем режиме котлы работают на максимальном режиме, вся вода проходит через котлы, температура воды на выходе равна требуемой температуре в подающей магистрали. В остальных режимах котлы загружены частично, либо выводятся в горячий резерв, при этом часть воды минует котлы по линии перепуска и смешивается с горячей водой, обеспечивая нужную температуру.

Максимальный часовой расход воды в тепловых сетях получается не в самый холодный день, а в точке излома графика температур. Это связано с особенностями регулирования систем отопления и нужно учитывать при выборе насосов.

Открытые системы теплоснабжения отличаются тем, что воду для горячего водоснабжения берут напрямую из тепловой сети. Это упрощает абонентские узлы, но усложняет схему котельной и повышает требования к качеству сетевой воды — ведь она идёт в водопроводные краны.

Схема для открытых систем имеет принципиальные отличия. Главное — значительно больший расход подпиточной воды. В закрытой системе восполняют только утечки (около 0,25%), а в открытой — весь водоразбор на ГВС плюс утечки.

Химически очищенная вода для открытых систем должна соответствовать санитарным нормам. Недостаточно просто умягчить воду — нужна полная очистка с удалением железа, марганца, органики.

Расчет тепловых схем котельных выполняют для определения расхода воды через все элементы при разных режимах. Исходные данные — тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и ГВС с учётом потерь в сетях.

Количество горячей воды на ГВС в сутки принимают около 20% от полной теплопроизводительности котельной. Потери в наружных тепловых сетях — до 3% общего расхода теплоты на отопление и другие нужды.

Расчетный объём воды в закрытой системе теплоснабжения ориентировочно составляет 65 м³ на 1 МВт установленной мощности для жилых районов и промышленных объектов при отсутствии исходных данных.

Сетевые насосы выбирают по суммарному расходу воды в тепловой сети и требуемому напору. Обычно устанавливают 2−3 основных насоса и один летний меньшей производительности.

Подпиточных насосов ставят не менее двух. Их производительность для закрытых систем — 0,25% от объёма воды в системе в час. Для открытых систем — по максимальному водоразбору ГВС плюс утечки.

Рециркуляционные насосы рассчитывают исходя из необходимости поддержания минимальной температуры на входе в котлы. Расход рециркуляции меняется в зависимости от режима.

Котел водогрейный выбирают по установленной теплопроизводительности котельной. Обычно ставят несколько агрегатов меньшей мощности вместо одного большого — это повышает надёжность и позволяет гибко регулировать выработку тепла.

При выходе из строя одного котла остальные должны обеспечивать не менее 70% расчетной нагрузки для потребителей второй категории. Для первой категории — 100%.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ: Процент нагрузки, которую необходимо обеспечить в случае аварии — расчетный показатель, который зависит от региона установки котельной и температуры окружающего воздуха. Также при выборе оборудования учитывается время устранения аварии, так как тепловая сеть инертна.

Система теплоснабжения должна работать стабильно при отключении любого котла на ремонт. Поэтому общее количество агрегатов выбирают с учётом резерва мощности.

Водогрейные котельные обеспечивают надёжное теплоснабжение при правильном проектировании и расчёте. Выбор между закрытой и открытой системой определяют местные условия, протяжённость сетей и требования санитарных норм. Использование нескольких водогрейных агрегатов даёт большую эксплуатационную гибкость и повышает надёжность работы всей системы теплоснабжения.