Как правильно сделать обвязку твёрдотопливного котла

Если обвязка твёрдотопливного котла выполнена правильно – это существенно влияет на сроки эксплуатации отопительного оборудования, предотвращает возникновение аварийных ситуаций, обеспечивает стабильную работу системы отопления. Схемы подключения могут отличаться, но существуют общие принципы установки, которым необходимо следовать во время монтажа водяного контура.

Варианты обвязки твердотопливного котла

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления выбирается, в зависимости от технических характеристик отапливаемого здания. При выборе, обращают внимание на несколько параметров:

1. Тип циркуляции теплоносителя.
2. Вид отопительной системы.
3. Одновременное использование радиаторного обогрева и системы теплых полов.

Выбор обвязки влияет на теплотехнические характеристики и параметры системы обогрева, поэтому, к побору подходящей схемы, нельзя относиться легкомысленно.

По типу циркуляции теплоносителя, принято различать следующие схемы:

• Обвязка твердотопливного котла отопления с принудительной циркуляцией – система требует использования циркуляционного насоса, нагнетающего давление в водяном контуре. Преимуществом данной схемы является равномерное прогревание всех участков отопления, независимо от удаленности от котла.
• Гравитационная система отопления – используется естественная циркуляция теплоносителя. Преимуществом подключения твердотопливного котла к системе отопления с самотечной циркуляцией, является полная энергонезависимость, а также, отсутствие необходимости в дополнительных капиталовложениях, во время монтажа.
  Недостатком – необходимость в тщательном соблюдении углов и уклонов труб, а также, возможность применения исключительно в радиаторном отоплении.

Кроме распределения систем по типу циркуляции теплоносителя, принято разделять еще несколько схем по схожему признаку:

• Открытая система – циркуляция осуществляется естественным способом или при помощи циркуляционного насоса. При этом, в водяном контуре отсутствует давление. Схема обвязки твердотопливного котла с открытой системой, укомплектовывается расширительным баком открытого типа.
• Закрытая система – подключение твердотопливного котла к закрытой системе отопления, осуществляется с использованием расширительного бака мембранного типа, поддерживающего стабильные параметры давления в водяном контуре.

По своему устройству или принципу подключения, принято различать еще несколько распространенных схем обогрева:

• Обвязка твердотопливного котла в однотрубной системе – в данном случае, подача теплоносителя осуществляется последовательно. Нагретая жидкость поступает из радиатора в радиатор, постепенно остывая. К последней батарее подключается обратный трубопровод, по которому, остывший теплоноситель возвращается к котлу.
  Преимуществом однотрубного решения является сокращение расходов на проведение монтажных работ и эстетичный внешний вид (трубы можно спрятать в стену или пол). Недостатком, является неравномерный прогрев водяного контура.
• Обвязка твердотопливного котла двухтрубной системой отопления – в данной схеме, к каждому радиатору подводится как подача, так и обратка теплоносителя. В результате данного способа монтажа, обеспечивается более равномерное прогревание на всей протяженности водяного контура.
  Разводка труб от твердотопливного котла по дому двухтрубным методом, требует больших материальных затрат на приобретение строительных материалов.

Существуют современные системы обвязки твердотопливных котлов с использованием гидрострелки и коллекторной группы. Такие решения используются, если планируется подключение водяных контуров, использующих принцип высоко и низкотемпературного нагрева. Гидрострелка устанавливается в систему отопления с теплыми полами.

При выборе системы отопления с твердотопливным котлом, ориентируются на следующие моменты:

1. Стоимость работ по обвязке.
2. Теплотехнические характеристики помещения.

При расчетах и выборе подходящей схемы обвязки, не обойтись без грамотной консультации инженера теплотехника.

Схема обвязки без теплоаккумулятора

При выборе способа обвязки твердотопливного отопительного котла, одним из решающих факторов является наличие теплоаккумулятора. Если буферная емкость не предусмотрена, система обогрева, делается с использованием малого и большого круга отопительной системы. Монтаж малого круга осуществляется по следующим правилам:

• Сразу после котла, на подачу системы обогрева устанавливают группу безопасности.
• Буквально, через 1,5 м трубопровода, устанавливают тройник. Трубой соединяют подачу и обратку системы отопления.
• На соединяющую трубу устанавливают клиновидный кран, для контроля интенсивности циркуляции теплоносителя по малому кругу отопления.
• На обратку устанавливается трехходовой смесительный клапан, подключенный к трубе, соединяющей подачу и обратку.

Принцип работы данной схемы заключается в следующем:

• После включения котла, нагретый теплоноситель циркулирует по малому кругу отопления. Трехходовой клапан препятствует, чтобы холодная, не прогретая вода, поступала в теплообменник. Большая разница в температуре на подаче и обратке, приводит к тому, что котел начинает «плакать». Образовывается большое количество конденсата, что негативно влияет на теплообменник.
• Теплоноситель, постепенно прогревается и после нагрева свыше 60°С, открывается трехходовой клапан. С этого момента, начинает работать большой круг системы отопления.
• Малый круг отопительной системы, продолжает функционировать как узел подмеса, предотвращающий закипание теплоносителя, и уменьшая разрыв между температурой на подаче и обратке.

Обвязка с бойлером косвенного нагрева

Схема обвязки твердотопливного котла с буферной емкостью, несколько отличается от предыдущего варианта. По сути, буферная емкость или бойлер косвенного нагрева, представляет собой обычный термос, в котором вода нагревается и хранится для определенных целей.

Простая обвязка твердотопливного котла с баком теплоаккумулятором, заменяет собой малый круг отопления и производится следующим образом:

• Емкость устанавливается между котлом и системой отопления.
• К верхней части бойлера, подключается подающий трубопровод, к нижней, обратка системы.
• На обратку устанавливают два циркуляционных насоса. Производительность насосного оборудования должна быть разной. Настройки выставляются таким образом, чтобы движение теплоносителя в буферной емкости, осуществлялось сверху вниз. Добиться этого можно, поставив циркуляционный насос большей производительности перед накопителем, а меньше, после него.

Обвязка твердотопливного котла с бойлером косвенного нагрева, выполняет несколько важных функций:

• Уменьшает разницу температур на подаче и обратке системы обогрева.
• Позволяет аккумулировать полученное тепло и подмешивать горячую воду в систему отопления, после прогорания дров в котле.

Обвязка котла на твердом топливе с бойлером косвенного нагрева, является стандартом подключения в западных странах. У отечественного потребителя, схема не пользуется широкой популярностью, за счет относительно высокой стоимости приобретения и установки необходимого оборудования.

Обвязка тт котла совместно с электрокотлом

Принципиальная схема обвязки, включающая установку и параллельное использование электрокотла, вместе с тт агрегатом, пользуется огромной популярностью. Преимуществом данного решения, является возможность применения дешевого твердотопливного котла. А после сгорания дров или угля в топке, при отсутствии возможности подложить новую порцию топлива, осуществляется автоматический переход на электричество.

Обвязка выполняется следующим образом:

• Два котла подключаются параллельно.
• В электрокотле вмонтирован циркуляционный насос. Для твердотопливного агрегата, потребуется установить насосное оборудование.
• Чтобы предотвратить появление дублирующего потока теплоносителя, при одновременном включении двух циркуляционных насосов, устанавливается специальный клапан, перекрывающий прохождение потока. В данном случае, обратный клапан в системе отопления нужен для того, чтобы при одновременной работе двух котлов, не происходило застаивание теплоносителя в котловом контуре. Потребуется установить две арматуры. Один клапан устанавливают на подающий трубопровод от электрокотла, второй, на обратку, идущую к твердотопливному котлу.
• Работоспособность системы будут обеспечивать два термодатчика. Комнатный датчик подключают к электрокотлу. При падении температуры в комнатах ниже установленного минимума, автоматически запускается нагрев теплоносителя с помощью электричества. Чтобы предотвратить потери тепла, на насос для тт котла, также устанавливают термодатчик, отключающий циркуляцию теплоносителя при остывании топочной камеры.

Какой трубой делать обвязку котла на твердом топливе

Нет строгих правил, регламентирующих какую именно трубу использовать для обвязки тт котла. Существует всего одна рекомендация, связанная с реальным опытом эксплуатации.

Участок малого круга отопления, изготавливают с использованием металлической обвязки (сталь, медь). Делается это, чтобы при закипании теплоносителя и возникновении аварийной ситуации, трубы не испортились и сохранили герметичность под воздействием высоких температур. Материал остальной части трубопровода, можно выбрать по желанию.

Наиболее распространенными вариантами обвязки являются:

• Металлопластик – обвязка металлопластиковыми трубами, отличается простотой и скоростью монтажа. При наличии необходимого инструмента, все работы легко выполнить самостоятельно. Ставить металлопластиковые трубы стоит, только если в системе предусмотрено наличие буферной емкости, снижающей вероятность перегрева теплоносителя.
• Медь – обвязка медной трубой, обеспечит максимальную теплоотдачу системы отопления. Материал выдерживает температуру до 300°С, не окисляется. Недостатками считаются высокая температура нагрева поверхности трубы, а также требования, связанные с запретом применения фитингов, изготовленных из алюминия.
• Полипропилен – подключение полипропиленовыми трубами, является наиболее востребованным вариантом обвязки. Трубы лучше, чем металлопластик выдерживает перегрев, подходят для отопительных систем любого типа, независимо, от выбранного теплоносителя.
  Правильная обвязка твердотопливного котла полипропиленом, требует, чтобы участок подачи и обратки возле котла, изготавливался из металла. После этого, с помощью переходников, подключают полипропилен. Используют бесшовный материал, предназначенный для отопительных систем (трубы для ГВС использовать запрещается).

Ввиду того, что, нагрев теплоносителя часто достигает температуры закипания жидкости, обвязать твердотопливный котел лучше трубами из металла. Но, так как данный вариант не всегда возможен, допускается использование аналогов. Применение полипропилена со стекловолокном, в системах обогрева с котлом на твердом топливе, показало себя одним из надежных и оптимальных способов обвязки.

Как и чем утеплить трубы

Утепление труб выполняют с помощью мерилона или любого другого утеплителя, предназначенного для этих целей. Если трубопровод укладывают в грунт, как в случае отдельно стоящей котельной, тогда, для дополнительной защиты, используют ПЭТ с большим диаметром.

ПЭТ труба защищает от механических повреждений. Утеплитель является своеобразной защитой от выпадения конденсата, предотвращения ожогов при случайном прикосновении к трубам, а также, уменьшения теплопотерь. Фиксируют изоляцию с помощью хомутов или вязальной проволоки.

Необходимые агрегаты и узлы для обвязки тт котла

Полный перечень арматуры для обвязки котла с системой, зависит от выбранной схемы, наличия или отсутствия буферной емкости и другого оборудования. При стандартном подключении, потребуются следующие узы:

• Термостатический или термосмесительный клапан – необходим для стабилизации нагрева теплоносителя и предотвращения перегрева, и закипания последнего.
• Расширительный бак – предусмотрен в любой схеме отопления. Мембранный расширительный бак монтируют в закрытых системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. В гравитационных схемах, в высшей точке водяного контура, устанавливается открытая емкость.
• Циркуляционный насос – устанавливается в закрытых и открытых системах с принудительной циркуляцией жидкости в водяном контуре. Некоторые решения, как использование буферной емкости, двух параллельно подключенных котлов, требует установки сразу двух модулей циркуляционного оборудования.
• Обратный клапан – координирует направленность теплового потока жидкости. Используется при подключении мембранного бака. Предотвращает появление дублирующего потока при одновременном подключении электрического и твердотопливного котлов.
• Коллектор – используется при одновременном подключении теплых полов и радиаторов. Без коллектора, не обойтись при изготовлении лучевой системы отопления, когда к каждому отопительному прибору ведет свой отдельный трубопровод. Коллектор в системе отопления нужен для большинства современных схем обогрева.
• Воздухоудалитель – автоматический клапан, входящий в стандартную комплектацию группы безопасности. В автоматическом режиме, стравливает воздух из системы отопления.
• Клапан подпитки системы – контролирует давление и общий объем теплоносителя в системе. При падении ниже минимального значения, открывается и дополняет водяной контур жидкостью.
• Датчик давления в системе – также входит в группу безопасности. Показывает номинальное давление в системе отопления, часто, первым указывает на перегрев теплоносителя. Благодаря сверке показаний термометра и датчика давления (манометра), удобно выставлять необходимый рабочий режим и настроить автоматический регулятор тяги.
• Фильтр грубой очистки – устанавливается на обратку, непосредственно перед циркуляционным насосом. Рекомендуется, чтобы фильтр монтировался перед буферной емкостью, расширительным баком и другими чувствительными элементами отопительной системы.
• Гидравлическая стрелка – гидрострелка в системе отопления, нужна для котлов, использующих принцип длительного горения и модуляционные настройки мощности. Практически – это устройство заменяет собой буферную емкость и имеет общий принцип работы.
• Смесительный узел или узел подмеса – смешивает горячую и остывшую воду из отопительного когтура, чтобы предотвратить закипание и уменьшить разницу между подачей и обраткой теплоносителя.

Способы защиты тт котла и системы отопления от перегрева

Закипание системы отопления, является главным минусом применения твердотопливных котлов. Регулировать работу агрегатов достаточно сложно. Чтобы предотвратить закипание, в современных системах, используют многоуровневую защиту:
{banner_downtext}

• Малый круг отопления – первоначально, схема предотвращает выпадение конденсата. После того, как заработал большой круг отопления, конструкция играет роль узла подмеса.
• Группа безопасности – включает воздухоотводчик, манометр и датчик давления. При чрезмерном перегреве, повышается давление в системе, что приводит к срыванию клапана и сбросу определенного количества воды из водяного контура.
• Мембранный бак – давление в расширительном баке в закрытой системе отопления твердотопливного котла, меняется, в зависимости от нагрева теплоносителя. Емкость подбирается из учета от общего объема теплоносителя, по специальным формулам. Давление в системе отопления должно быть не более 2 мБар. Большинство теплообменников тт котлов, не выдерживают больших параметров и деформируются при перегреве.
• Буферная емкость – подсоединение твердотопливного отопительного котла к системе отопления через бойлер накопитель, делает фактически невозможным закипание теплоносителя.
• Подключение циркуляционного насоса – при отключении электроэнергии, движение теплоносителя останавливается, что приводит к практически моментальному закипанию. Правила безопасности требуют подключения насоса через источник бесперебойного питания.

Оптимальный объем системы отопления высчитывается по формуле, 1 кВт = 15 л воды. Полученный результат используется при подборе расширительного мембранного бака или определения необходимого количества теплоносителя / антифриза.

Что лучше залить в систему отопления при обогреве твердотопливным котлом

Система обогрева, с подключенным к ней твердотопливным котлом, может работать практически на любом типе теплоносителя. На выбор влияет несколько факторов:

• Тип здания – в отапливаемых помещениях, целесообразнее использовать в качестве жидкости для системы отопления, обычную воду.
• Если планируется топить здание время от времени, лучше применять незамерзающую жидкость.

Антифриз, используемый для отопительных систем, помимо своего основного качества (замерзания при -15°С), имеет еще одно свойство. Для нагрева жидкости, требуются большие затраты тепла. Соответственно, закипание антифриза наблюдается реже, чем обычной или дистиллированной воды.

Выбор обвязки твердотопливного котла влияет на безопасность и сроки эксплуатации отопительного оборудования. Расчет системы обогрева, требует привлечения квалифицированного специалиста теплотехника.

схемы открытой и закрытой систем, варианты подключения

В отличие от других обогревателей, обвязка твердотопливного котла обычно никогда не содержит циркуляционных насосов, регулировочных устройств и элементов управления. Эти проблемы приходится решать уже в процессе эксплуатации самим владельцам. Им предстоит выбирать подходящую схему и дополнительное оборудование. Если все сделать правильно, то повысится производительность, надежность и экономичность работы обогревателя.

Типовой монтаж системы

Управление процессом горения в обогревателях, работающих на дровах, составляет некоторую сложность, что приводит к большой инерционности работы системы отопления. Это доставляет некоторое неудобство во время эксплуатации. Кроме того, нарушается безопасность обслуживания.

Стандартная обвязка котла на твердом топливе делает его производительность зависимой от температуры теплоносителя. Чтобы работа отопления была более эффективной, температура циркулирующей жидкости должна находиться в диапазоне 60-65°C.

В этом случае и воздух в помещении чересчур нагреется, что создаст некоторый дискомфорт. Кроме того, на эффективность работы обогревателя влияют дополнительные факторы:

• тип отопительной системы;
• количество контуров;
• численность потребителей тепловой энергии и т.д.

Поэтому, чтобы правильно обвязать твердотопливный котел, необходимо рассмотреть и просчитать все возможные варианты, которые существуют. Возможно, придется создать свою схему подключения оборудования, а в этом случае необходимо проконсультироваться у специалистов.

Открытая схема отопления

Схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и открытым расширительным баком считается самой подходящей для таких обогревателей. Дело в том, что даже при резком скачке температуры и давления такая система останется работоспособной.

Отсутствие электрического оборудования позволяет использовать такую схему вдали от цивилизованных районов. Кроме того, если сравнивать с газовой, то твердотопливная система отопления намного дешевле. У схемы естественной циркуляции есть и ряд недостатков:

1. Появление коррозии в трубопроводах, так как система открыта для свободного доступа кислорода.
2. Быстрое испарение теплоносителя из расширительного бака.
3. Большая разница между температурой теплоносителя в разных частях контура.

Чтобы кислород не поступал в систему, а вода не так быстро испарялась, в расширительный бак владельцы добавляют масло, которое образует защитную пленку. При монтаже дровяной котельной следует выполнить ряд условий.

Для нормальной естественной циркуляции котел должен находиться ниже уровня батарей минимум на 50 см, а расширительный бак — выше остального оборудования. Трубопроводы следует располагать с небольшим уклоном и с наименьшим количеством запорной арматуры.

Закрытая обвязка котла с насосом

Установка в схему обвязки твердотопливных котлов буферной емкости делает такую систему закрытой. Это предохраняет от воздействия кислорода и испарения теплоносителя. Кроме того, буферный бак играет роль теплового аккумулятора, и котлы начинают работать более эффективно.

В обвязку монтируется бак объемом, в который помещается не менее 1/10 от всего количества жидкости в системе. Кроме того, на трубопроводе подачи обязательно устанавливается предохранительный клапан, а на самой верхней точке системы — сброс воздуха. Предохранительный клапан срабатывает при повышении давления в системе выше рабочего на 1 атм.

Читать так же: как правильно сделать обвязку котла отопления.

Для выравнивания температурного баланса во всех контурах устанавливают в схему обвязки твердотопливного котла циркуляционный насос. Рядом с ним обычно устанавливают байпас, чтобы при поломке подкачивающего устройства перейти на естественную циркуляцию теплоносителя.

Сам насос устанавливается на обратный трубопровод, между буферной емкостью и входным штуцером. Такая схема монтажа позволяет продлить срок службы помпы, так как в обратном трубопроводе температура несколько ниже. Кроме того, если вода в котле закипит, то насос все равно сможет продолжить работу, снижая температуру жидкости в системе трубопроводов.

Применение коллектора и трехходового клапана

При подключении к твердотопливному котлу нескольких потребителей применяют коллектор (гребенку). Через это устройство и происходит параллельное подключение веток отопления. Этот элемент обеспечивает балансировку контуров и распределяет теплоноситель ко всем потребителям.

Кроме того, наличие распределительных гребенок позволяет установить несколько центробежных насосов, одновременно обеспечивать теплоносителем с одинаковой температурой все потребители. Единственным минусом такой системы является усложнение конструкции и ее удорожание.

Еще одним способом применения коллекторной обвязки является гидравлическая стрелка. Она представляет собой вертикальную емкость, устанавливаемую между твердотопливным котлом и потребителями, которые подключаются к патрубкам на различной высоте.

Это позволяет обеспечивать каждую ветку системы оптимальной температурой. Немаловажную роль в обвязке котла играет трехходовый клапан, который помогает защитить обогреватель от попадания в него слишком холодного теплоносителя.

Это приводит к появлению конденсата на стенках котла и возникновению коррозии. Клапан представляет собой вентиль с двумя входами и одним выходом. Его действие производится посредством сигналов с температурного датчика, который срабатывает при критическом снижении температуры в обратном трубопроводе.

В этом случае вентиль открывает малый круг, который идет на котел, и он начинает снабжаться горячим теплоносителем. Как только температура обогревателя восстановится, клапан перекроет поступление горячей воды на котел.

Обвязка твердотопливного котла является очень ответственной и сложной работой, поэтому, прежде чем выбрать конкретную схему, необходимо все хорошо взвесить и рассчитать. В противном случае система отопления может потерять эффективность или перестанет работать.

.

Обвязка твердотопливного котла — схема подключения к отоплению

От того, насколько правильно сделана обвязка твердотопливного котла, зависит эффективность его дальнейшей работы и срок службы. В эксплуатации дровяные и угольные теплогенераторы отличаются от агрегатов на других видах топлива, потому требуют особого подхода.

Предлагается подробно рассмотреть, как после монтажа отопительной разводки подключить котел на твердом топливе, в том числе – своими руками. Описание различных схем подключения ТТ-котла к системе отопления  вы сможете найти в данном материале.

В чем отличие твердотопливных котлов

Помимо сжигания различных видов твердого топлива, теплогенераторы имеют ряд отличий от остальных источников тепла. Эти особенности нужно воспринимать как данность и всегда учитывать при обвязке твердотопливного котла с системой водяного отопления. В чем они заключаются:

1. Высокая инерционность. На данный момент не существует способов резко потушить разгоревшееся твердое топливо в камере сжигания.
2. Образование конденсата в топливнике во время прогрева. Особенность проявляется из-за поступления в котловой бак теплоносителя с низкой температурой (ниже 50 °С).

Примечание. Явление инерционности отсутствует только у одного вида агрегатов на твердом топливе – пеллетных котлов. В них имеется горелка, куда древесные гранулы подаются дозировано, после прекращения подачи пламя угасает почти сразу же.

Схема устройства ТТ-котла прямого горения с принудительным нагнетанием воздуха

Инерционность создает опасность перегрева водяной рубашки отопителя, вследствие чего теплоноситель в ней вскипает. Образуется пар, который создает высокое давление, разрывающее корпус агрегата и часть подающего трубопровода. Как результат, в помещении топочной много воды, куча пара и непригодный к дальнейшей эксплуатации твердотопливный котел.

Подобная ситуация может возникнуть, когда обвязка теплогенератора выполнена неправильно. Ведь на самом деле нормальный режим работы дровяных котлов – максимальный, именно в это время агрегат выходит на свой паспортный КПД. Когда термостат реагирует на достижение теплоносителем температуры 85 °С и прикрывает воздушную заслонку, горение и тление в топке еще продолжается. Температура воды повышается еще на 2—4 °С, а то и больше, прежде чем ее рост остановится.

Во избежание превышения давления и последующей аварии, в обвязке твердотопливного котла всегда участвует важный элемент – группа безопасности, подробнее о ней будет сказано ниже.

Другая неприятная особенность работы агрегата на дровах – появление конденсата на внутренних стенках топливника из-за прохождения через водяную рубашку еще не разогретого теплоносителя. Этот конденсат – вовсе не божья роса, поскольку представляет собой агрессивную жидкость, от которой быстро корродируют стальные стенки камеры сжигания. Потом смешавшись с пеплом, конденсат превращается в липкую субстанцию, отодрать ее от поверхности не так легко. Проблема решается установкой смесительного узла в схему обвязки твердотопливного котла.

Такой налет служит теплоизолятором и снижает КПД твердотопливного котла

Владельцам теплогенераторов с чугунными теплообменниками, не боящимися коррозии, рано вздыхать с облегчением. Их может ожидать другая беда – возможность разрушения чугуна от температурного шока. Представьте, что в частном доме на 20—30 минут отключили электроэнергию и циркуляционный насос, прогоняющий воду через твердотопливный котел, остановился. За это время вода в радиаторах успевает остыть, а в теплообменнике – нагреться (из-за той же инерционности).

Появляется электричество, включается насос и направляет в разогретый котел остывший теплоноситель из закрытой системы отопления. От резкого перепада температур у теплообменника случается температурный шок, чугунная секция дает трещину, на пол бежит вода. Отремонтировать весьма сложно, заменить секцию удается не всегда. Так что и при таком раскладе узел подмеса предотвратит аварию, о чем будет сказано далее.

Аварийные ситуации и их последствия описаны не с целью напугать пользователей твердотопливных котлов или побудить их к покупкам ненужных элементов схем обвязки. Описание основано на практическом опыте, который необходимо учитывать всегда. При правильном подключении теплового агрегата вероятность подобных последствий чрезвычайно низка, почти такая же, как у теплогенераторов на других видах топлива.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Всегда открытый выход смесительного клапана (левый патрубок на схеме) должен быть направлен к насосу и теплогенератору, иначе циркуляции в малом котловом контуре не будет

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак — он должен подключаться к обратной линии отопительной системы перед насосом (по направлению течения воды).

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и применяется с любыми котлами на твердом топливе, в том числе — пеллетными. Вы можете найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Способ защиты от выпадения влаги в топке подробно рассматривается на видео:

В этом случае и воздух в помещении чересчур нагреется, что создаст некоторый дискомфорт. Кроме того, на эффективность работы обогревателя влияют дополнительные факторы:

• тип отопительной системы;
• количество контуров;
• численность потребителей тепловой энергии и т.д.

Поэтому, чтобы правильно обвязать твердотопливный котел, необходимо рассмотреть и просчитать все возможные варианты, которые существуют. Возможно, придется создать свою схему подключения оборудования, а в этом случае необходимо проконсультироваться у специалистов.

Открытая схема отопления

Схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и открытым расширительным баком считается самой подходящей для таких обогревателей. Дело в том, что даже при резком скачке температуры и давления такая система останется работоспособной.

Отсутствие электрического оборудования позволяет использовать такую схему вдали от цивилизованных районов. Кроме того, если сравнивать с газовой, то твердотопливная система отопления намного дешевле. У схемы естественной циркуляции есть и ряд недостатков:

1. Появление коррозии в трубопроводах, так как система открыта для свободного доступа кислорода.
2. Быстрое испарение теплоносителя из расширительного бака.
3. Большая разница между температурой теплоносителя в разных частях контура.

Чтобы кислород не поступал в систему, а вода не так быстро испарялась, в расширительный бак владельцы добавляют масло, которое образует защитную пленку. При монтаже дровяной котельной следует выполнить ряд условий.

Для нормальной естественной циркуляции котел должен находиться ниже уровня батарей минимум на 50 см, а расширительный бак — выше остального оборудования. Трубопроводы следует располагать с небольшим уклоном и с наименьшим количеством запорной арматуры.

Закрытая обвязка котла с насосом

Установка в схему обвязки твердотопливных котлов буферной емкости делает такую систему закрытой. Это предохраняет от воздействия кислорода и испарения теплоносителя. Кроме того, буферный бак играет роль теплового аккумулятора, и котлы начинают работать более эффективно.

В обвязку монтируется бак объемом, в который помещается не менее 1/10 от всего количества жидкости в системе. Кроме того, на трубопроводе подачи обязательно устанавливается предохранительный клапан, а на самой верхней точке системы — сброс воздуха. Предохранительный клапан срабатывает при повышении давления в системе выше рабочего на 1 атм.

Читать так же: как правильно сделать обвязку котла отопления.

Для выравнивания температурного баланса во всех контурах устанавливают в схему обвязки твердотопливного котла циркуляционный насос. Рядом с ним обычно устанавливают байпас, чтобы при поломке подкачивающего устройства перейти на естественную циркуляцию теплоносителя.

Сам насос устанавливается на обратный трубопровод, между буферной емкостью и входным штуцером. Такая схема монтажа позволяет продлить срок службы помпы, так как в обратном трубопроводе температура несколько ниже. Кроме того, если вода в котле закипит, то насос все равно сможет продолжить работу, снижая температуру жидкости в системе трубопроводов.

Применение коллектора и трехходового клапана

При подключении к твердотопливному котлу нескольких потребителей применяют коллектор (гребенку). Через это устройство и происходит параллельное подключение веток отопления. Этот элемент обеспечивает балансировку контуров и распределяет теплоноситель ко всем потребителям.

Кроме того, наличие распределительных гребенок позволяет установить несколько центробежных насосов, одновременно обеспечивать теплоносителем с одинаковой температурой все потребители. Единственным минусом такой системы является усложнение конструкции и ее удорожание.

Еще одним способом применения коллекторной обвязки является гидравлическая стрелка. Она представляет собой вертикальную емкость, устанавливаемую между твердотопливным котлом и потребителями, которые подключаются к патрубкам на различной высоте.

Это позволяет обеспечивать каждую ветку системы оптимальной температурой. Немаловажную роль в обвязке котла играет трехходовый клапан, который помогает защитить обогреватель от попадания в него слишком холодного теплоносителя.

Это приводит к появлению конденсата на стенках котла и возникновению коррозии. Клапан представляет собой вентиль с двумя входами и одним выходом. Его действие производится посредством сигналов с температурного датчика, который срабатывает при критическом снижении температуры в обратном трубопроводе.

В этом случае вентиль открывает малый круг, который идет на котел, и он начинает снабжаться горячим теплоносителем. Как только температура обогревателя восстановится, клапан перекроет поступление горячей воды на котел.

Обвязка твердотопливного котла является очень ответственной и сложной работой, поэтому, прежде чем выбрать конкретную схему, необходимо все хорошо взвесить и рассчитать. В противном случае система отопления может потерять эффективность или перестанет работать.

.

Обвязка твердотопливного котла — схема подключения к отоплению

От того, насколько правильно сделана обвязка твердотопливного котла, зависит эффективность его дальнейшей работы и срок службы. В эксплуатации дровяные и угольные теплогенераторы отличаются от агрегатов на других видах топлива, потому требуют особого подхода.

Предлагается подробно рассмотреть, как после монтажа отопительной разводки подключить котел на твердом топливе, в том числе – своими руками. Описание различных схем подключения ТТ-котла к системе отопления  вы сможете найти в данном материале.

В чем отличие твердотопливных котлов

Помимо сжигания различных видов твердого топлива, теплогенераторы имеют ряд отличий от остальных источников тепла. Эти особенности нужно воспринимать как данность и всегда учитывать при обвязке твердотопливного котла с системой водяного отопления. В чем они заключаются:

1. Высокая инерционность. На данный момент не существует способов резко потушить разгоревшееся твердое топливо в камере сжигания.
2. Образование конденсата в топливнике во время прогрева. Особенность проявляется из-за поступления в котловой бак теплоносителя с низкой температурой (ниже 50 °С).

Примечание. Явление инерционности отсутствует только у одного вида агрегатов на твердом топливе – пеллетных котлов. В них имеется горелка, куда древесные гранулы подаются дозировано, после прекращения подачи пламя угасает почти сразу же.

Схема устройства ТТ-котла прямого горения с принудительным нагнетанием воздуха

Инерционность создает опасность перегрева водяной рубашки отопителя, вследствие чего теплоноситель в ней вскипает. Образуется пар, который создает высокое давление, разрывающее корпус агрегата и часть подающего трубопровода. Как результат, в помещении топочной много воды, куча пара и непригодный к дальнейшей эксплуатации твердотопливный котел.

Подобная ситуация может возникнуть, когда обвязка теплогенератора выполнена неправильно. Ведь на самом деле нормальный режим работы дровяных котлов – максимальный, именно в это время агрегат выходит на свой паспортный КПД. Когда термостат реагирует на достижение теплоносителем температуры 85 °С и прикрывает воздушную заслонку, горение и тление в топке еще продолжается. Температура воды повышается еще на 2—4 °С, а то и больше, прежде чем ее рост остановится.

Во избежание превышения давления и последующей аварии, в обвязке твердотопливного котла всегда участвует важный элемент – группа безопасности, подробнее о ней будет сказано ниже.

Другая неприятная особенность работы агрегата на дровах – появление конденсата на внутренних стенках топливника из-за прохождения через водяную рубашку еще не разогретого теплоносителя. Этот конденсат – вовсе не божья роса, поскольку представляет собой агрессивную жидкость, от которой быстро корродируют стальные стенки камеры сжигания. Потом смешавшись с пеплом, конденсат превращается в липкую субстанцию, отодрать ее от поверхности не так легко. Проблема решается установкой смесительного узла в схему обвязки твердотопливного котла.

Такой налет служит теплоизолятором и снижает КПД твердотопливного котла

Владельцам теплогенераторов с чугунными теплообменниками, не боящимися коррозии, рано вздыхать с облегчением. Их может ожидать другая беда – возможность разрушения чугуна от температурного шока. Представьте, что в частном доме на 20—30 минут отключили электроэнергию и циркуляционный насос, прогоняющий воду через твердотопливный котел, остановился. За это время вода в радиаторах успевает остыть, а в теплообменнике – нагреться (из-за той же инерционности).

Появляется электричество, включается насос и направляет в разогретый котел остывший теплоноситель из закрытой системы отопления. От резкого перепада температур у теплообменника случается температурный шок, чугунная секция дает трещину, на пол бежит вода. Отремонтировать весьма сложно, заменить секцию удается не всегда. Так что и при таком раскладе узел подмеса предотвратит аварию, о чем будет сказано далее.

Аварийные ситуации и их последствия описаны не с целью напугать пользователей твердотопливных котлов или побудить их к покупкам ненужных элементов схем обвязки. Описание основано на практическом опыте, который необходимо учитывать всегда. При правильном подключении теплового агрегата вероятность подобных последствий чрезвычайно низка, почти такая же, как у теплогенераторов на других видах топлива.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Всегда открытый выход смесительного клапана (левый патрубок на схеме) должен быть направлен к насосу и теплогенератору, иначе циркуляции в малом котловом контуре не будет

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак — он должен подключаться к обратной линии отопительной системы перед насосом (по направлению течения воды).

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и применяется с любыми котлами на твердом топливе, в том числе — пеллетными. Вы можете найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Способ защиты от выпадения влаги в топке подробно рассматривается на видео:

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры. Если вы поставили шаровой кран для отсечения и ремонта деталей группы, снимите со штока рукоятку.

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

1. Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
2. При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
3. Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
4. По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Важный нюанс. В паре с 3-ходовым вентилем ставится специальная головка с датчиком и капилляром, рассчитанная на регулирование температуры воды в определенном диапазоне (например, 40…70 или 50…80 градусов). Обычная радиаторная термоголовка не подойдет.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

1. Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
2. Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Подключение медными трубами не защитит полипропилен от разрушения в случае перегрева ТТ-котла. Зато позволит корректно работать термодатчику и предохранительному клапану на группе безопасности

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар.

Насос неспособен перекачивать газы, поэтому при заполнении камеры паром крыльчатка остановится, циркуляция теплоносителя прекратится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки.  В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Вариант обвязки с буферной емкостью

Наличие буферной емкости крайне желательно для работы котла на твердых видах топлива и вот почему. Чтобы агрегат функционировал эффективно и производил тепло с заявленным в паспорте КПД (от 75 до 85% у разных типов), он должен действовать на максимальном режиме. Когда прикрывается воздушная заслонка с целью замедлить горение, в топке наблюдается недостаток кислорода и КПД сжигания дров снижается. При этом возрастают выбросы в атмосферу угарного газа (СО).

Для справки. Именно из-за выбросов в большинстве европейских стран запрещается эксплуатировать твердотопливные котлы без буферной емкости.

С другой стороны, при максимальном горении температура теплоносителя в современных теплогенераторах достигает 85 °С, а одной закладки дров хватает всего часа на 4. Это не устраивает многих владельцев частных домов. Решение проблемы – поставить буферную емкость и включить ее в обвязку ТТ-котла таким образом, чтобы она служила баком-аккумулятором. Схематично это выглядит так:

Измеряя температуру Т1 и Т2, можно настроить послойную загрузку емкости балансировочным вентилем

Когда топка горит вовсю, буферная емкость накапливает тепло (на техническом языке – загружается), а после затухания отдает его в отопительную систему. Для управления температурой теплоносителя, подающегося в радиаторы, с другой стороны от бака-аккумулятора тоже ставится трехходовой смесительный клапан и второй насос. Теперь вовсе не обязательно бегать к котлу каждые 4 часа, ведь после затухания топки обогрев дома какое-то время будет обеспечивать буферная емкость. Как долго – зависит от ее объема и температуры нагрева.

Справка. На основании практического опыта вместительность теплоаккумулятора можно определить так: на частный дом площадью 200 м² понадобится бак объемом не менее 1 м³.

Есть парочка важных нюансов. Чтобы схема обвязки благополучно работала, нужен твердотопливный котел, чьей мощности хватит на одновременное отопление и загрузку буферной емкости. Значит, потребуется мощность в 2 раза выше расчетной. Другой момент – подбор производительности насосов таким образом, чтобы расход в котловом контуре немного превышал количество протекающей воды в контуре отопительном.

Интересный вариант стыковки ТТ-котла с самодельным буферным резервуаром (он же — бойлер косвенного нагрева) без насоса продемонстрирован нашим экспертом в видеосюжете:

Совместное подключение двух котлов

Для повышения комфорта отопления частного дома многие хозяева устанавливают два и более источника тепла, работающие на разных энергоносителях. На данный момент наиболее актуальны сочетания котлов на:

• природном газе и дровах;
• твердом топливе и электричестве.

Соответственно, газовый и твердотопливный котел надо подключить таким образом, чтобы второй автоматически замещал первый после сжигания очередной порции дров. Такие же требования выдвигаются и к обвязке электрокотла с дровяным. Это сделать достаточно просто, когда в схеме обвязки участвует буферная емкость, поскольку она одновременно играет роль гидрострелки, что и показано на рисунке.

Подающие линии котлов присоединяются к верхним патрубкам теплоаккумулятора, обратные – к нижним

Совет. Информацию о расчете объема буферного резервуара вы найдете в отдельной публикации.

Как видите, благодаря наличию промежуточного бака-аккумулятора 2 разных котла могут обслуживать сразу несколько распределительных контуров отопления – батареи и теплые полы, и вдобавок загружать бойлер косвенного нагрева. Но теплоаккумулятор с ТТ-котлом ставят далеко не все, поскольку это недешевое удовольствие. На этот случай существует простая схема, причем ее можно смонтировать своими руками:

В схеме учтена особенность электрокотла – встроенный циркуляционный насос всегда работает

Примечание. Схема справедлива как для электрического, так и для газового теплогенератора, работающего вместе с твердотопливным.

Здесь основным источником тепла является дровяной отопитель. После прогорания закладки дров температура воздуха в доме начинает падать, что регистрирует датчик комнатного термостата и тут же включает нагрев электрокотлом. Без новой загрузки дров температура в подающей трубе снижается и накладной механический термостат отключает насос твердотопливного агрегата. Если спустя какое-то время его разжечь, то все произойдет в обратном порядке. Подробно об этом способе совместного подключения рассказано на видео:

Обвязка методом первичных и вторичных колец

Существует еще один способ совместной обвязки твердотопливного котла с электрическим для обеспечения большого числа потребителей. Это  метод первичных и вторичных колец циркуляции, который предусматривает гидравлическое разделение потоков, но без использования гидрострелки. Также для надежной работы системы требуется минимум электроники, а контроллер не нужен вообще, невзирая на кажущуюся сложность схемы:

Хитрость в том, что все потребители и котлы подсоединяются к одному первичному кольцу циркуляции как подающим трубопроводом, так и обратным. За счет малого расстояния между подключениями (до 300 мм) перепад давлений выходит минимальным по сравнению с напором насоса главного контура. Благодаря этому движение воды в первичном кольце не зависит от работы насосов колец вторичных. Меняется лишь температура теплоносителя.

Теоретически в главный контур может быть включено сколько угодно источников тепла и вторичных колец. Главное, верно подобрать диаметры труб и производительность насосных агрегатов. Фактическая производительность главного кольцевого насоса должна превышать расход в самом «прожорливом» вторичном контуре.

Чтобы этого добиться, необходимо выполнить гидравлический расчет и только потом удастся верно подобрать насосы, так что без помощи специалистов обычному домовладельцу не обойтись. Кроме того, надо увязать работу твердотопливного и электрического котлов путем установки отключающих термостатов, о чем рассказано в следующем видео:

Заключение

Как вы могли убедиться, правильно сделать обвязку котла на твердом топливе не так уж просто. К вопросу надо отнестись ответственно и перед выполнением работ по монтажу и подключению дополнительно проконсультироваться со специалистом, чья квалификация не вызывает сомнений. Например, с таким, кто дает пояснения в представленных видеороликах.

Подключение твердотовливного и газового котла в одну систему ► Exsys

Сегодня в нашей стране газовое отопление помещений различного назначения остается одним из наиболее популярных видов обогрева. Однако, в связи с постоянным повышением стоимости газа, все больше людей всерьез задумываются о переводе системы отопления на твердотопливные котлы (на дровах, угле и т.д.). Именно поэтому, перед многими владельцами домов неизбежно стает вопрос «как организовать экономную систему отопления дома, сохранив при этом комфорт и удобство использования?» В таком случае стоит всерьез задуматься о комбинированной системе отопления, сочетающей твердое топливо и газ.

Подключение твердотопливного котла и газового в одну систему – вопрос, требующий детального рассмотрения, ведь здесь существует множество мелких нюансов и требований, несоблюдение которых может спровоцировать не только мелкую поломку, но и более масштабные проблемы.

Обслуживание твердотопливного оборудования является делом достаточно хлопотным и трудоемким, а потому параллельное подключение котлов, работающих на газе и твердом топливе можно назвать прекрасной альтернативой, помогающей решить все вопросы, возникающие с организацией эффективной отопительной системы. Однако при этом, очень важно монтировать оба источника тепла так, чтобы они продуктивно функционировали, не мешали друг другу и гарантировали высокий уровень безопасности.

Особенности функционирования двух котлов в одной отопительной системе

Подключение твердотопливного и газового котла в одну систему вызывает ряд нестыковок, связанных с особенностями их работы. Так, твердотопливное оборудование должно функционировать исключительно в открытой системе. В свою очередь, для газового котла, радиаторов, вентилей и других элементов, попадание воздуха означает повышенную угрозу появления коррозии и, как следствие, снижение эффективности и надежности.

Также, стоит отметить, что монтаж котла на твердом топливе в систему закрытого типа категорически запрещается из соображений безопасности, ведь если температура воды в системе превысит «безопасную» отметку, немедленно прекратить ее нагрев достаточно сложно, ведь даже после прекращения подачи воздуха для горения, жар, оставшийся на колосниковой решетке, будет по-прежнему нагревать воду.

Подключение двух котлов отопления в одну систему и его разновидности

Подключение твердотопливного котла и газового в одну систему имеет ряд особенностей и может производиться несколькими способами, каждый из которых требует соблюдения определенных правил и норм.

Монтаж отопительных котлов 

Данный способ подключения твердотопливного и газового котлов может спровоцировать возникновение аварийной ситуации за счет наличия отсекающих кранов. Так, в случае, если пользователь решит «переключиться» между котлами и не откроет отсекающий кран – произойдет авария. Интенсивно нагревающаяся вода увеличится в объеме, а поскольку ее выход в расширительный бак становится невозможным, это приведет к разрыву трубы или теплообменника.

Подсоединение котлов с кранами только на «обратке»

Во избежание возникновения угрозы аварийной ситуации, существует способ подсоединения твердотопливного котла и газового в одну систему без использования запорного вентиля на трубе, ведущей от котла в расширительный бак. В этом случае отсекающий кран монтируется на обратную трубу, а его закрывание предотвращает циркуляцию воды. Такой способ имеет свои преимущества, ведь отсутствие вентиля на подающей трубе позволяет выводить избыток воды из котла.

Однако этот метод имеет определенные особенности, ведь делает невозможным демонтаж котла в случае необходимости ремонта или замены без остановки функционирования всей системы.

Монтаж котлов с использованием дополнительного расширительного бака

Один из наилучших вариантов подключение твердотопливного котла и газового в одну систему – установка дополнительного закрытого расширительного бака с диафрагмой. Такой бак приобретается отдельно или поставляется в комплекте с навесным газовым котлом современной конструкции.

Подключение котлов с использованием промежуточного теплообменника

Еще одним вариантом успешного объединения котлов является использование промежуточного теплообменника. Здесь открытый контур с расширительным баком отделен от общего контура системы отопления, а вода, нагретая твердотопливным котлом, циркулирует через теплообменник и «отдает» тепло воде в закрытом контуре системы.

 

Преимущества монтажа твердотопливного и газового котла в одну систему

Подключение двух котлов в единую систему отопления может понадобиться в нескольких случаях. Так, например, если в ходе строительных работ увеличилась площадь помещения и мощность оборудования не хватает для его обогрева, устанавливается дополнительный котел. Такое решение имеет определенные преимущества:

1. Осуществление одновременного контроля над функционированием всего оборудования.
2. Экономичная эксплуатация отопительной системы за счет смены видов топлива.
3. Более длительная эксплуатация отопительного оборудования.

Если Вы хотите установить комбинированную отопительную систему, которая отличается высокой эффективностью, надежностью и удобством использования, один из вышеперечисленных методов поможет сделать это быстро и безопасно. Однако, учитывая все нюансы и особенности проведения монтажа, наилучшим решением будет обращение к специалистам.

Навигация по записям

Монтаж, установка и обвязка твердотопливных котлов.

Монтаж твердотопливных котлов (котлов на твердом топливе) подразумевает наличие профессиональных знаний, умений и навыков. Этот вид отопительного оборудования самостоятельно обвязать вряд ли удастся.

Обвязка котла осуществляется только стальной трубой, на резьбовых соединениях и без применения сварочных работ.

В монтаж входит: установка котла на твердом топливе, сбор котла (чугунные), обвязка малого круга котла, установка расширительного бака, насоса отопления, группы безопасности, присоединение к системе отопления в топочной.

Наша компания осуществляет обвязку твердотопливных котлов, приобретенных в нашем магазине и не только. Монтаж котлов на дровах требует определенных знаний умений и навыков. Подключение котлов происходит по техническим схемам, которые заранее обговариваются с заказчиком. Последнее время котлы обвязывают в закрытой системе отопления с установкой циркуляционного насоса и мембранного бака. Твердотопливные котлы, по противопожарным правилам, необходимо обвязывать металлической трубой, соединения которой, может быть как сварены так и на резьбах (второй вариант предпочтителен, т.к. дает возможность дальнейшего обслуживания основных узлов системы.

 Комфорт эксплуатации котла на дровах зависит от правильного монтажа, от установки фильтров, термостатических клапанов. Обязательным условием обвязки твердотопливного котла — это наличие малого круга котла, основным узлом которого, является трехходовой термостатический вентиль. Этот вентиль выполняет особую роль в обвязке котлов на твердом топливе- он не позволяет температуре обратки снижаться менее 50-55*С. Данное условие необходимо для высокого КПД котла, длительности горения, чистоты котла, хорошего состояния дымохода.

 

Обвязка твердотопливных котлов также рекомендуется в качестве резервных источников тепла. Ведь он поддержит полноценное функционирование системы отопления на случаи пропадания газа или же на время критического падения его давления. В качестве основного источника тепла твердотопливный котел раньше использовался весьма редко, однако теперь он стал более популярным из-за высокой цены подключения газопровода к дому, а также из-за распространения частного строительства, где еще не развита инфраструктура.

Монтаж котла на твердом топливе — это трудоемкий и высокотехнологичный процесс, требующий доскональных знаний. Чего стоит смонтированная система с твердотопливным котлом в купе с буферной емкостью- теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева и электрокотлом (или газовым котлом). Необходимо точно подобрать по мощности оборудование, количество насосов, предусмотреть клапана для регулирования, учесть «малый круг» на защиту котла от конденсата…

 

 Смонтировать систему с твердотопливным котлом надо так, чтобы все основные узлы были легко сьемными, а значит подключены на резьбовых соединениях. Не помешает напомнить, что установка твердотопливных котлов должен быть осуществлена только железной трубой (!!!никакого пластика или металлопласта!!!)

 

 Котел на твердом топливе: за и против

Последние несколько лет отопление с помощью твердого топлива становится все больше актуальным, одновременно с этим возрастает ассортимент представленной на рынке техники.

У многих людей возникает вопрос: «А будет ли комфортным и экономичным отопление твердотопливным котлом?» Ответ на этот вопрос все зависит от предпочтений и условий проживания человека, а также от его дальновидности.

Стоит отметить, что из-за массового использования газовых котлов, твердотопливные котлы сегодня устанавливаются довольно редко. Однако все меняется, газ не вечный, а цены на него растут все больше с каждым годом. Последнее время, рачительные хозяева монтируют котлы на твердом топливе, как альтернативные источники отопления.

Существует целый ряд особенностей и характеристик, которые отличают твердотопливные котлы от более современных, то есть газовых или электрических. И если учитывать все эти особенности на этапе выбора котла и его обвязки, то можно получить действительно комфортное и автономное отопление, плюс к этому горячее водоснабжение, которое будет мало зависеть от внешних политических, экономических и прочих невзгод.

Твердотопливные котлы — это отличная альтернатива газовым котлам. При покупке твердотопливного котла Вы существенно сэкономите расходы на отопление и  горячую воду. 

Однако использование твердотопливного котла в качестве единственного и основного источника тепла или горячей воды имеет свои определенные нюансы, которые очень часто потребитель вообще не знает. Поэтому информацию о твердотопливном котле нужно получить по максимуму еще до принятия решения о его установке.

Все процессы сгорания топлива и выделение тепла в твердотопливном и газовом котлах сильно отличаются. А если не учитывать всех нюансов, то можно купить прибор, который нанесет больше вреда, нежели пользы своему владельцу. И если в магазине хороший продавец, то он должен детально расспросить потенциального покупателя обо всех его пожеланиях относительно использования твердотопливного котла и рассказать ему все технические нюансы, которые имеет в эксплуатации твердотопливный котел отопления. Конечно, некоторые покупатели могут и отказаться, но другие, которые учтут все требования по монтажу и эксплуатации, будут довольны своей покупкой и оставят только положительные отзывы.

 

Как правильно выполнить обвязку твердотопливного котла?

Дровяной котел требует обдуманного и квалифицированного подхода к монтажу и эксплуатации. В противном случае срок службы теплогенератора может оказаться недолгим или вы не получите того комфорта, на который рассчитывали. Как правильно обвязать твердотопливный котел?

 

Cистема гравитационного типа

Далеко не все изготовители, среди которых немало зарубежных фирм, в своих инструкциях достаточно подробно и понятно прописывают, как правильно выполнить обвязку котла. Рассмотрим наиболее распространенные схемы обвязки для различных систем отопления.

Рис. 1. Твердотопливный котел в гравитационной системе отопления открытого типа

Система отопления с естественной циркуляцией – это самый простой вариант. Ее еще называют, гравитационного типа (рис. 1). Несмотря на скудный арсенал средств, система содержит все необходимое для безопасной эксплуатации котла. Защита его от перегрева обеспечивается циркуляцией теплоносителя, которая происходит в контуре отопления при работающем котле всегда, если только отопительные приборы расположены хотя бы на полметра выше котла. Нелишне напомнить, что, по крайней мере, один контур в такой системе должен быть неотсекаемым, то есть циркуляция теплоносителя в нем при работающем котле не должна прерываться ни при каких условиях. Избежать превышения допустимого давления в котле позволяет расширительный бак, который может быть как открытого типа (рис. 1), так и мембранным (рис. 2).

Рис. 2. Твердотопливный котел в гравитационной системе отопления с мембранным расширительным баком: ПК – предохранительный клапан; РБ – расширительный бак; КВ – колпачковый вентиль; ВО – автоматический воздухоотводчик; ТС – термостатический смеситель.

Поскольку расширительный бак открытого типа устанавливается в наивысшей точке отопительной системы, высота его расположения относительно котла и определяет давление в котле, которое обычно ограничивается у различных изготовителей значением 2-2,5 бара для стальных котлов и 4 бара – для чугунных секционных.

Заметим, что расширительный бак открытого типа является местом попадания в теплоноситель кислорода из воздуха. Это не несет почти никакой угрозы долговечности чугунного котла, но грозит сокращением срока службы котла стального – из-за коррозии.

Применение мембранного расширительного бака в отопительной системе превращает ее в закрытую и, как следствие, требует установки предохранительного сбросного клапана (рис. 2). В дополнение к нему нужен еще и манометр для визуального контроля давления в котле (у большинства изготовителей манометр входит в основной комплект поставки).

Еще одно следствие замены открытого расширительного бака на мембранный – необходимость установки в системе воздухоотводчиков. Для удобства монтажа рекомендуется использовать группу безопасности, которая состоит из предохранительного клапана, манометра и автоматического воздухоотводчика.

Для производства бытовой горячей воды в одной из ветвей гравитационной системы отопления может быть расположен бак-водонагреватель (он также должен находиться не менее чем на 0,5 м выше котла). Процесс нагрева воды в баке – саморегулирующийся. Как только жидкость нагревается, на выходе из котла циркуляция через контур прекращается (с исчезновением разницы температур в прямой и обратной линиях). Она возобновляется, когда температура в баке понижается вследствие разбора горячей воды и замещения ее холодной водой из водопровода.

Для чего нужен термостатический смеситель?

Термостатический смеситель является важным элементом схемы на выходе горячей воды из бака-водонагревателя в процессе приготовления горячей воды. Его установку  в соответствии с требованиями безопасности обязательно нужно рпедусмтаривать. Он позволяет удерживать постоянную температуру в водоразборной точке.

Учтем максимальное давление  и минимальную температуру

Изготовители твердотопливных котлов регламентируют не только максимальные давление, температуру, но и минимальную температуру котловой воды (50-65°С) или минимальную температуру воды в обратной линии (45-50°С). Как обеспечить соблюдение этого требования в случае системы отопления гравитационного типа? Рассмотрим два состояния котла: пуск из холодного состояния и работу в стационарном режиме. В применении к первому состоянию проблема обычно состоит в том, чтобы сократить промежуток времени, когда температура котловой воды ниже допустимой. С одной стороны, сам по себе котел прогревается достаточно быстро, поскольку скорость циркуляции в системе на этой стадии пренебрежимо мала, ведь она зависит не только от разницы температур, но и высоты, на которую поднялась в системе горячая вода из котла.

С другой – по мере роста скорости циркуляции возрастает поток холодной воды из непрогретой системы в котел. Очевидно, что это будет продолжаться до тех пор, пока вся холодная вода в системе отопления не окажется замещена теплой водой из котла.

Минусы гравитационной системы

Недостатки гравитационной системы зависят от инерционности отопления котел после пуска из холодного состояния значительное время работает в нежелательном режиме, что может отрицательно сказаться на сроке его службы.

Чтобы значение температуры в обратной линии не опускалось ниже предельного, необходимо минимизировать перепад температур – иными словами, за счет увеличения скорости протока добиваться как можно меньшего остывания воды в системе отопления. Для этого требуется обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление системы – за счет применения труб большего диаметра, отопительных приборов с большим сечением каналов и пр. Итак, в рамках системы отопления гравитационного типа реально обеспечить рабочие условия котла – по крайней мере, в стационарном режиме работы. Вместе с тем для создания комфорта такое решение предоставляет мало возможностей. Его достоинства – видимая простота и независимость от электроснабжения, к очевидным же минусам можно отнести слабую управляемость и, как следствие, необходимость в частых дозагрузках котла и неэкономичный расход топлива.

Принудительная циркуляция

Рис. 3. Твердотопливный котел в системе отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя: ПЛ – подающая линия; ОЛ – обратная линия; ЦН – циркуляционный насос; ПК – предохранительный клапан; ВО – автоматический воздухоотводчик; РБ – расширительный бак; КВ – колпачковый вентиль; ТС – термостатический смеситель; ОП – отопительный прибор; ТВ – термостатический вентиль

Гораздо более широкие возможности предоставляет система отопления с принудительной циркуляцией. Проблема поддержания минимальной температуры котловой воды решается таким хорошо известным способом, как подмес в обратную линию воды из линии подачи (рис. 3). Он производится с помощью трехходового термического вентиля, в котором встроен термоэлемент необходимой температуры. В номенклатуре продукции различных производителей существует несколько типов клапанов: в комплекте с насосом, со встроенным термоэлементом (50, 55, 60, 70 или 75°С). Они устанавливаются, как правило, на обратной линии и осуществляют подмес более горячего теплоносителя из подающего трубопровода в обратный. При повышении температуры на входе в котел, байпас между подачей и обраткой закрывается и подмес прекращается.

Поскольку в системе отопления с принудительной циркуляцией отсутствуют ограничения на гидравлическое сопротивление трубопроводов и арматуры, с ее применением становится возможным регулирование теплоотдачи отопительных приборов с помощью термостатических вентилей и, таким образом, повышение комфортности отопления. Однако последствием такого регулирования может стать перегрев котла из-за превышения его текущей производительности над потреблением тепла системой отопления. Кроме того, в условиях нестабильного электроснабжения также существует угроза перегрева котла и выхода его из строя из-за остановки циркуляционного насоса. Во избежание такой неприятности изготовители часто снабжают твердотопливный котел встроенным аварийным теплообменником либо предлагают отдельный модуль с теплообменником вместе с необходимой запорно-регулирующей арматурой как дополнительное оборудование.

Принцип действия теплообменника

Рис. 4. Твердотопливный котел со встроенным (а) и внешним (б) аварийными теплообменниками

На рис. 4 показана схема подсоединений встроенного и внешнего аварийных теплообменников. Принцип действия теплообменника прост: по достижении предельно допустимого значения температуры котловой воды срабатывает настроенный на эту температуру термоклапан и открывает проток через теплообменник холодной воды, которая, отобрав лишнее тепло от котловой воды (либо воды в линии подачи), отправляется в канализацию.

Разумеется, обходиться так с теплом, которое стоит денег, неразумно, но что можно сделать, чтобы и безопасность обеспечить, и тепло сохранить? Одним из вариантов может стать установка бака-водонагревателя с естественной циркуляцией, как показано пунктиром на рис. 3. Если циркуляционный насос работает, он запирает естественную циркуляцию через теплообменник бака-водонагревателя посредством обратного клапана, установленного на выходе теплообменника.

Выключение насоса при разогретом котле открывает путь естественной циркуляции и сбросу тепла из котла в бак-водонагреватель.

Необходимый объем бака для обеспечения функции аварийного аккумулятора тепла рассчитывается по формуле:

V = 0,25 – 0,3 x Wн x n x 860 / (Tп – Tх ), л,

где Wн – номинальная мощность котла;

n – число часов горения одной загрузки топлива на номинальной мощности;

Tп – температура подачи; °С;

Tх – температура холодной воды, °С.

Разумеется, он не может быть основным средством приготовления горячей воды в доме. Кроме того, он не действует как аккумулятор тепла в ситуации, когда циркуляционный насос работает, однако котел производит больше тепла, чем потребляет отопительный контур.

Для чего нужен дополнительный бак-аккумулятор?

Рис. 5. Примерная схема обвязки твердотопливного котла с баком-аккумулятором: ПЛ – подающая линия; ОЛ – обратная линия; ПК – предохранительный клапан; ВО – автоматический воздухоотводчик; РБ – расширительный бак; КВ – колпачковый вентиль; ЦНК – циркуляционный насос котла; ТС – термостатический смеситель; ОП – отопительный прибор; БА – бак-аккумулятор; ТВ – трехходовой вентиль с приводом; КТ – комнатный термостат; ЦНО – циркуляционный насос отопления

Более совершенное решение, как водится, и стоит дороже, поскольку оно предполагает установку дополнительного оборудования – бака-аккумулятора, циркуляционного насоса и запорной арматуры.

Суть решения в том, что жесткая связь между производительностью котла и потреблением тепла системой отопления устраняется при помощи бака-аккумулятора, способного сохранить все тепло от сгорания топлива в котле, чтобы затем оно расходовалось по мере необходимости. При выборе котла обычно руководствуются расчетными теплопотерями дома во время самой холодной пятидневки года. Однако, как известно, действительные теплопотери в течение отопительного сезона могут быть в несколько раз ниже, производительность же твердотопливного котла можно уменьшить только наполовину: изготовители, как правило, не рекомендуют эксплуатировать котел на мощности ниже 50% номинальной, поскольку это может привести к отложению смол на теплообменнике и ухудшению характеристик котла, а также повысит риск образования угарного газа. Если есть где хранить выработанное тепло, можно эксплуатировать котел исключительно на номинальной мощности, когда его КПД максимален. Более того, можно установить котел существенно большей мощности, чем требуется для отопления дома в самое холодное время года. В результате загружать и топить его придется реже. Это – существенный плюс с точки зрения удобства эксплуатации. Ну и, разумеется, огромный плюс с точки зрения создания комфорта – возможность регулировать потребление тепла системой отопления без оглядки на условия эксплуатации котла.

Примерная схема обвязки твердотопливного котла с баком-аккумулятором показана на рис. 5. Важно, что как вход горячей воды от котла в бак, так и выход горячей воды в систему отопления расположены в верхней части бака, поэтому степень его заполнения теплом (горячей водой) практически не влияет на готовность системы отопления. Важно также, чтобы циркуляционный насос котлового контура автоматически отключался всякий раз, когда дрова в котле прогорели, и он остыл. Дело в том, что тяга в котле есть практически всегда, и если не выключать насос при холодном котле, тепло из бака-накопителя будет расходоваться на подогрев котла и воздуха в нем, короче говоря, тепло будет вылетать в трубу. Расчеты необходимого объема бака-аккумулятора лучше все же доверить специалистам.

Надо ли экономить на дополнительном оборудовании?

Потребитель часто принимает решение приобрести твердотопливный котел, руководствуясь, главным образом, его невысокой стоимостью и поэтому чаще всего не готов платить сумму, равноценную стоимости котла, за дополнительное оборудование. Однако если он будет знать, что дополнительные затраты позволят реже загружать котел, не заниматься постоянно регулированием его производительности, словом, получить максимум возможного комфорта, то, вполне вероятно, он захочет это приобрести.

 Текст Егора Найденова

Задать вопрос эксперту

Как установить два котла газовый и твердотопливный

Как подключить два котла в системе отопления

Подключение двух котлов отопления, работающих одновременно на общую тепловую нагрузку, широко используется в современных схемах теплоснабжения.

Такая работа является более экономичной и обладает широким диапазоном модуляции теплового режима источника отопления. Но достичь этого эффекта не так-то просто, потребуется знать, как правильно согласовать их работу между собой.

В каких случаях необходимо установить два котла

Решение по установке второго котла возникает чаще всего в случаях, когда базовый котел не может самостоятельно нести всю тепловую нагрузку внутридомовой системы отопления. Такая схема устранят проблему дефицита мощности котельного оборудования.

Тем не менее, существуют и иные причины подключение двух котлов в одну систему отопления для обеспечения санитарной температуры в помещении:

Требования к помещению с двумя котлоагрегатами

В том случае, когда выбраны однотипные источники отопления, применяются требования к топочной, предъявляемые к определенному виду используемого топлива: газ, уголь, паллеты или электронагрев.

Если выбирается агрегаты, функционирующие на разных видах энергоносителей, помещения обязаны соответствовать обоим, при этом выбирается больший показатель.

Требования к агрегатам, использующим твердое топливо:

Требования к топочным с котлоагрегатами, работающими на газе:

Схемы подключения

Обвязать два разнотипных котла в одной тепловой схеме очень ответственный этап. Любая даже незначительная ошибка, кроме неэффективности работы теплового оборудования, может создать аварийную ситуацию в доме.

Расчет двухкотловой схемы подключения нужно поручить проектной организации, чтобы они могли подобрать наиболее оптимальную пару агрегатов с параллельной или последовательной обвязкой и вариантами управления: автоматическим или ручным.

Котлы с автоматическим управлением

С точки зрения гидравлики эта схема не имеет больших отличий от ручного принципа управления, только в ней устанавливается 2 обратных клапана.

Это требуется с целью исключения «паразитных» или холостых потоков теплоносителя через котлоагрегат, который находится в резерве. Такую проблему также решают путем установки гидрострелки. Обратные клапаны устанавливают на обратной магистрали, направленные друг на друга.

Для данной системы также потребуется термостат, отключающий насос для принудительной циркуляции. Когда в котле выгорит уголь, не будет никакого смысла циркулировать вхолостую воду через остановленный аппарат, тем самым создавая сопротивление для работы второго устройства.

Схема подключения 2-х котлов с ручным управлением

В этом варианте для согласованности работы котлоагрегатов нужна только запорно-регулирующая арматура. Все оперативные переключения между агрегатами выполняются руками оператора путем открытия/закрытия 2-х вентилей на линии обратного теплоносителя. Для полного прекращения движения горячей воды потребуется отключить 4-е вентиля, соответственно по паре на подаче и обратке.

В подобных схемах предусматриваю расширительные бачки для компенсации теплового расширения воды при нагреве котла из холодного состояния. Не рекомендуется в целях экономии оставлять один бак, поскольку он может не справится с нагрузкой во время работы двух котлов.

Последовательное и параллельное включение

Эти две общепринятые схемы обвязки двух котлов, работающих в паре.

Последовательная, предполагает поочередное включение агрегатов без дополнительных линий и узлов. При этом первый по ходу движения воды агрегат нагревает ее, а второй — догревает до нужной температуры.

Параллельная схема предполагает обустройства двух точек соединения потоков на прямом и обратном теплоносителях. В этом варианте котлы работают независимо друг от друга.

Первый вариант применяется для небольших источников нагрева. На практике он встречается довольно редко и считается непрактичным, поскольку нельзя снять для ремонтных операций один агрегат, не нарушив работоспособность другого.

Такая схема будет неработоспособной при неисправности даже одного агрегата. Сегодня эта схема частично модернизирована за счет установки байпасных линий и дополнительной запорно-регулировочной арматуры.

Параллельное включение в единой обвязке разнотипных котлоагрегатов считается преимущественным и допускает установку гидрострелки и автоматического блока управления.

Схемы обвязки по типам котлов

Довольно просто обвязать работу двух однотипных агрегатов, но это не всегда позволяют реальные условия эксплуатации. Более часто приходится объединять работу агрегатов не только с различной мощностью, но и с разными энергоносителями.

Наиболее популярные пары двухкотловых схем:

Подключение газового и напольного твердотопливного котла

Это наиболее технически сложный способ обвязки двух котлов, поскольку требует выполнения дымовентиляционной системы и соблюдения габаритов помещения для установки крупных пожароопасных объектов.

Разработку схемы лучше всего поручить проектной организации, поскольку в ней должны быть учтены все правила безопасной эксплуатации, как для газового, так и твердотопливного котла.

Оптимальный режим в отопительной сети достигается при монтаже многоконтурной системы, в этом случае необходимо подключить котлы с двумя независимыми контурами.

Учитывая, что твердотопливные устройства практически не поддаются регулированию температуры теплоносителя, должна применять открытая система теплоснабжения с установкой расширительного бака.

Более того, закрытая система теплоснабжения с применением газового и твердотопливного котлоагрегатов недопустима и является серьезным нарушением правил пожарной безопасности.

Электрический и газовый

Очень эффективная и простая в управлении схема. Сочетая газовый и электрический котлы в одной системе теплоснабжения, возможно, добиться намного большего теплотехнического эффекта, а при правильной комбинации режимов работы агрегатов — схема экономнее традиционных газовых котлов.

Функцию ведущего в этой паре, как правило, осуществляет газовый котлоагрегат, имея наименьшую себестоимость тепловой энергии. Электрокотел на дифтарифном учете электроэнергии включается ночью с использованием самого дешевого тарифа.

При выборе тепловой мощности оборудования необходимо ориентироваться на такую схему обвязки котлов. Газовый агрегат должен быть более мощным, а электрокотел обладать пиковой мощностью для работы в ночное время или при пиковой нагрузке теплопотребления. Запретов по совместной эксплуатации этой пары котлов в нормативных материалах не существует. Однако при их установке потребуется согласования проекта котельной и от газовой службы, и от энергонадзора.

Подключение твердотопливного и электрокотла

Подключение твердотопливного и электрокотла тоже является эффективной реализацией комбинированного источника теплоснабжения. Базовым котлом является твердотопливный, который способен работать при одной загрузке не менее 8 часов. Он хорошо разогревает объект теплоснабжения.

После выгорания топлива и остывания теплоносителя до 60 С, в работу включается электрокотел в режиме поддержания температурного графика. Желательно для большей энергоэффективности иметь бак-аккумулятор горячей воды, который нагревают электрокотлом в часы ночного экономного режима.

Сам твердотопливный котел плохо поддается регулированию из-за инертности процесса горения, он будет выдавать практически номинальную производительность, пока не выгорит топливо.

В этом случае работая на нагрев первичного контура в баке-аккумуляторее, регулировка режима отопления будет осуществляется во вторичном контуре отопления от бака-аккумулятора через трехходовой кран путем подмеса холодной воды от обратного теплоносителя с горячей от подающей линии.

Многотопливные котлы вместо двух котлов

Для небольших объектов теплоснабжения допускают установку котлов, конструкция которых предусматривает возможность одновременного сжигания нескольких видов топлива.

Лучше всего зарекомендовали себя пары:

Первая пара наиболее распространенная и реализована во многих отечественных твердотопливных котла, когда в контур отопления вмонтированы ТЭНы с нагрузкой не менее 50 % от номинальной мощности.

Таким образом, приняв решение оборудовать котельную двумя котлами, способных к совместной работе, пользователь однозначно выигрывает, получая более современную энергоэффективную комбинированную схему теплоснабжения.

При правильном подборе оборудования можно достичь не только минимальной себестоимости тепловой энергии, но и повысить уровень автоматизации, надежности и безопасности источника отопления.

Источник

Как подключается котел газовый и твердотопливный в одном – особенности установки

Особенностью твердотопливных котлов является необходимость загрузки дров для поддержания тепла в приборах отопления, для этого со стороны жильцов требуется постоянное внимание. Решением проблемы в такой ситуации можно назвать подключение теплоаккумулятора, установка дополнительного котла в систему отопления или использование одновременно двух котлов: твердотопливного и газового.

В этом случае тепло в батареи подается, если дрова в топке уже закончились, но есть газ в баллоне. В качестве альтернативного варианта можно установить агрегат дрова-газ, который не требует особых затрат и усилий на монтажные работы. Но практическое применение показало, что подключение двух котлов в одну систему намного эффективнее и выгоднее. При подключении газового и твердотопливного котла одновременно система находится в режиме постоянной работы даже при выходе из строя одного из устройств. Поломка котла, работающего на газе и дровах, приводит к остановке работы всей системы и в помещениях становится холодно.

В чем заключается сложность подключения двух котлов

Основной сложностью использования двух котлов в одной отопительной системе является необходимость обустройства разных типов обвязки. Два газовых котла в одном доме могут устанавливаться только при закрытой системе отопления. То есть, подключение газового котла к системе отопления не доставит проблем. А для твердотопливных агрегатов нужна открытая система. Дело в том, что второй вариант котла способен нагревать воду до очень высокой температуры, что приводит к повышению давления в системе. Даже при слабом горении углей теплоноситель продолжает нагреваться.

В такой ситуации требуется сброс давления в отопительной сети, для чего в контур врезают расширительный бак открытого типа. При недостаточном объеме этого элемента системы можно вывести отдельную трубу в канализацию для отвода излишков теплоносителя. Однако установка такого бачка может стать причиной попадания воздуха в теплоноситель, от чего могут пострадать внутренние элементы газового котла, труб и приборов отопления.

Избежать всех перечисленных сложностей подключения двух котлов в одну систему отопления одновременно можно с помощью двух вариантов:

Обустройство системы отопления с теплоаккумулятором

Применение такого элемента в схеме с двумя котлами в одной системе отопления имеет несколько особенностей в зависимости от установленных агрегатов:

Для самостоятельного создания схемы отопления с двумя котлами необходимо приобрести следующее:

Для подобной схемы характерна работа в нескольких режимах:

Сборка системы открытого типа с аккумулятором тепла

Организация такого типа отопительной системы выполняется по следующей схеме:

Система закрытого типа с аккумулятором тепла

Закрытая система отопления не требует установки расширительного бачка, поэтому монтажный процесс значительно упрощается. Чаще всего газовые котлы оснащены расширительным баком и предохранительным клапаном.

Для правильной сборки такого отопительного контура необходимо следовать определенной инструкции:

Монтаж закрытой системы с двумя котлами – газовым и твердотопливным

При обустройстве такой отопительной системы твердотопливный и газовый котел в одном контуре подключаются параллельно с обязательной установкой группы безопасности. Открытый расширительный бак заменяют закрытым мембранным бачком, который располагают в специальном помещении.

В составе группы безопасности отмечаются следующие элементы:

Вопрос, как подключить два котла, газовый и твердый, решается в следующем порядке:

Схема подключения двух котлов в одну систему вполне может использоваться при установке универсального комбинированного котла отопления.

Источник

Как правильно подключить два котла в одну систему параллельно

Модернизация системы отопления в частном доме может потребовать установить сразу два котла, соединив их в общую сеть. Какой последовательности необходимо придерживаться при этом? Как подключить два котла в одну систему, что необходимо учитывать, если есть необходимость совместного использования газового с твердотопливным, электрическим котлом или отопительным оборудованием, работающим на жидком топливе.

Как подключить два котла вместе?

Сразу хочется уточнить, что просто подключить два котла на разных видах топлива в одну систему является одним из возможных решений проблемы недостатка мощности установленного оборудования. Также возможно соединения в одну сеть более чем двух моделей.

Для каких целей может понадобиться подключить два котла в одну систему? Существует несколько весомых причин объясняющих целесообразность этого.

Как видно подключить два отопительных котла на разных видах топлива, это практично, кроме того может быть обусловлено острой необходимостью, связанной с недостатком производительности оборудования.

Как параллельно подключить два газовых котла

Существует две схемы подключения газового и любого другого водонагревательного оборудования. Подключить два котла к одной системе отопления можно:

Как соединить два котла – газовый и твердотопливный?

Объединение в одну систему газового и твердотопливного котлов является более простой задачей, для выполнения которой необходимо учитывать основные особенности отличающие работу этих двух видов оборудования.

Модели газового и твердотопливного оборудования можно устанавливать в одну сеть последовательно. В таком случае ТТ котлы будут играть роль основного источника теплоснабжения.

Принцип их работы будет заключаться в том, что газовое оборудование будет включаться на обогрев только в том случае, если работа основного узла по каким либо причинам станет невозможной. Также обычно на газовый котёл возлагается задача нагрева воды, конечно если такая функция предусмотрена. Во время проектирования такой системы необходимо учитывать эти особенности.

Также обязательно потребуется согласовать выбранную схему в газовом хозяйстве и получить там все необходимые разрешения, включая технические условия и проект подключения.

Как объединить газовый и жидкотопливный котлы

Из соображений безопасности для такого подключения необходимо создать условия, при которых возможно безопасная работа сразу двух типов оборудования. Для этого необходимо сделать следующее:

Подключение выполняется последовательным или параллельным способом в зависимости от потребностей заказчика. План и принципиальную схему составляют в проектном отделе, после чего она согласовывается в службе газового хозяйства.

Преимущества установки нескольких котлов в одну сеть

Подключить два котла одновременно: напольный и настенный котлы может понадобиться в случае, если площадь помещения в результате строительных работ, резко возросла. Даже если изначально оборудование приобреталось с запасом мощности, его может не хватить для обогрева дополнительных помещений большей площадью. В таком случае устанавливается дополнительный котел, связанный с общей системой отопления. Преимуществом такого решения является:

Источник

Три способа оптимизации сжигания твердого топлива

Основным оправданием покупки твердотопливного котла является то, что используемое топливо является более дешевой альтернативой нефти и газу, что может привести к более быстрой окупаемости. Много лет назад все котлы работали на твердом топливе; однако удобство трубопроводов для нефти и газа, а также снижение цен на топливо, рост затрат на рабочую силу и строгие правила EPA подняли вопросы относительно того, какой тип котла позволит сэкономить больше денег.

В последние годы технология твердотопливных котлов значительно продвинулась вперед.Системы могут быть сконструированы для автоматической работы с электромеханическими системами подачи топлива, регуляторами частоты и даже с автоматическим оборудованием для удаления золы.

Тем не менее, даже при современной технике, необходимо получить экономию на твердотопливном котле. При правильной эксплуатации эти котлы могут работать непрерывно, останавливаясь только на плановые процедуры отключения.

Чтобы воспользоваться преимуществами твердотопливного котла, необходимо понимать несколько принципов подачи топлива и его сжигания.Вот три совета по оптимизации работы твердотопливного котла.

Твердотопливные котлы также можно настроить переносными. Эта универсальность оказывается удобной для пользователей, работающих с сезонным нагревом воды и / или пара.

Непрерывная и равномерная подача топлива — ключ к успеху

Котельная система живет и умирает (так сказать) потоком топлива в топку. Наибольшие проблемы возникают у котлов, у которых нет хорошего контроля над тем, насколько равномерным и последовательным является этот поток.Этот принцип особенно важен в приложениях с частыми колебаниями нагрузки. Система должна контролировать подачу топлива, потому что даже небольшое прерывание подачи может вызвать нарушение нагрузки. Дозирование топлива в котел должно соответствовать требованиям нагрузки, иначе процесс не будет равновесным. Это может помочь увидеть в топливе ингредиент, который, наряду с воздухом, находящимся под огнем и над огнем (обсуждается позже), производит энергию.

В случае твердого топлива почти всегда существует множество размеров частиц.Из-за такого несоответствия размеров топлива дозирование топлива должно поддерживать постоянную турбулентность потока, чтобы разные размеры не разделялись. Если происходит тенденция разделения, слой печи не будет однородным, и горение будет смещено в сторону определенных областей. Равномерная консистенция топлива обеспечит большую площадь поверхности горения и предотвратит появление горячих точек и мертвых зон внутри печи.

Использование системы подачи и дозирования топлива, в которой используются шнеки для перекачки топлива, является эффективным способом точного контроля скорости подачи, а также поддержания постоянной смеси размеров топлива.

Винтовые конвейеры оказались намного эффективнее цепных или ленточных конвейеров. Геометрия крыльев и кожух шнека позволяют более точно рассчитывать скорость подачи. Другие типы конвейеров печально известны тем, что вызывают «мостик» топлива, что приводит к неравномерным слоям топлива на дне печи, вызывая неэффективное сгорание. Системы дозирования, в которых используются винтовые конвейеры, также создают пробку между печью и внешней средой. Цепные системы дозирования не создают такого уплотнения, позволяя неизмеримому количеству избыточного воздуха попадать в зону горения.

Под огнем Воздух: меньше значит больше

Чаще всего твердотопливные системы используют слишком много воздуха для подпаливания и, как следствие, не имеют достаточного количества топлива в топке. Когда это соотношение воздух / топливо несбалансировано, сгорание происходит преждевременно, что не только снижает потенциал КПД, но также может вызвать повреждение печи.

По мере сгорания твердого топлива оно претерпевает определенные изменения. Во-первых, вся влага из топлива испаряется. После высыхания топливо начнет выделять летучие газы.По мере поступления большего количества воздуха газы воспламеняются и выделяют энергию. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока выгорает только уголь. Наконец, золу выпускают, и ее нужно утилизировать.

На этой схеме показан процесс, в котором топливо поступает в топку и проходит различные стадии сгорания.

Если смотреть на груду топлива в топке, не должно быть видно решеток. На самом деле даже не должно показаться, что куча горит.Когда используется достаточное количество воздуха, горючее будет казаться «дымящимся», но на самом деле происходит то, что тепло и воздух вступают в реакцию с топливом и выделяют летучие газы топлива. Если используется слишком много воздуха для дожигания, летучие газы будут выделяться и сжигаться одновременно, выделяя тепло на дне печи, а не в верхней части печи, где начнется передача тепла. Это преждевременное возгорание может быстро сократить срок службы решеток, а также ухудшить теплопередачу и даже унести частицы золы / пыли с дымовыми газами.

Это отличная фотография, показывающая потоки летучих газов, выделяющихся из топлива и поднимающихся к верху камеры, где процесс сгорания будет завершен.

Будьте осторожны, чтобы не уменьшить количество нагнетаемого воздуха до такой степени, чтобы котел не сгорел. Это может быть опасно, поскольку система может отреагировать нарастанием скорости вращения вентилятора, что приведет к тому, что большее количество топлива станет летучим и заполнит печь. Если эти газы возникнут внезапно, возникнет опасный обратный удар, который приведет к повреждению котельного оборудования и всех, кто находится в непосредственной близости.Лучший способ обеспечить необходимое количество воздуха — это иметь систему управления, которая ограничивает подачу воздуха вместе с подачей топлива. Для некоторых видов топлива необходимо использовать разные соотношения. Записывайте, в каких сценариях лучше всего будет горючее на решетках и будет достаточно воздуха для улетучивания топлива со скоростью, позволяющей не отставать от производства.

Позвоните в телефонную трубку и нажмите на огонь Air

После того, как нагретое топливо вступает в реакцию с воздухом подпаливания и выделяются летучие газы, нагретый воздух интенсивно смешивается с газами и вызывает их возгорание, выделяя тепло, которое должно передаваться через поверхности нагрева котла в воду. внутри судна.Цель состоит в том, чтобы добиться стехиометрического горения; то есть, когда каждая доступная высвобождаемая молекула топлива сопоставляется с молекулой кислорода из вентилятора, что приводит к анализу дымовых газов, который не показывает ни оксида углерода, ни кислорода. Это идеальное смешивание возможно только в лабораторных условиях; однако есть способы добиться очень эффективного сгорания в котельной среде.

Это еще одна отличная фотография внутренней части печи. По мере того, как летучие вещества выделяются из топлива, они встречаются с потоками воздуха под высоким давлением из форсунок с избыточным пламенем.Это турбулентное смешение воздуха и летучих газов завершает процесс сгорания, выделяя тепло для передачи внутри котла.

При нехватке избыточного воздуха большие количества окиси углерода и других горючих веществ будут проходить через систему и выходить из дымовой трубы. Эта трата топлива приводит к потерям тепла и снижает эффективность. Избыток воздуха для горения приводит к потерям тепла, поглощаемым избыточным воздухом, что также снижает эффективность. Цель здесь — найти «золотую середину» для перегретого воздуха.Точно так же, как поток воздуха под горением должен изменяться со скоростью подачи топлива, количество воздуха над огнем должно зависеть исключительно от количества кислорода в дымовой трубе. Меньшее количество кислорода указывает на более эффективное сгорание. Снимите показания дымовой трубы, чтобы увидеть корреляцию между уровнями окиси углерода и кислорода, чтобы определить наилучшую настройку кислорода для соответствующей системы котла.

Понимание того, как работает твердотопливный котел, сводится к пониманию топлива и процесса сгорания, а также оборудования, которое контролирует процесс сжигания топлива.Неправильная эксплуатация может привести к нежелательному техническому обслуживанию и разочарованию владельца котла. С другой стороны, при правильной эксплуатации твердотопливные котлы могут быть очень надежными, стабильными и экономичными.

Обзор проблем и решений для компонентов, подверженных возгоранию котлов

Основными проблемами, возникающими в котлах, являются агломерация, высокотемпературная коррозия, шлакообразование, загрязнение, щелочное охрупчивание и усталостное разрушение.

Агломерация

Проблема агломерации в основном возникает у очага пожара в котлах с псевдоожиженным слоем [27].Агломерация — это в основном проблема золы в котлах, работающих на биомассе. Зола, образующаяся из топливных агломератов с высоким содержанием серы и с низким содержанием золы, если они длительное время склонны к сульфатированию. Степень сульфатирования зависит как от времени, так и от температуры. Он изменяется пропорционально увеличению температуры и времени. Зола агломерируется, когда на месторождении образуется 50–60% или более количества сульфата кальция и Ca – K-силикатов. Петлевые уплотнения и зола более склонны к агломерации, чем летучая зола.Летучая зола образует более слабые отложения, чем зола, но все они со временем агломерируются [28]. Скорость агломерации увеличивается при повышении температуры от 850 до 950 ° C. Агломерация происходит сначала за счет карбонизации, а затем за счет сульфатации при более низких температурах [29]. Склонность золы к агломерации увеличивается с увеличением содержания железа или щелочного металла [27]. Сильвеннойнен сообщил, что смесь силикатов щелочных металлов с низкой температурой плавления образуется, когда богатая щелочами зола реагирует со свободным кварцем, который присутствует в песке, и эта смесь образует адгезионную связь между частицами псевдоожиженного слоя, что приводит к агломерации [30].Легкоплавкие хлориды щелочных металлов могут увеличивать липкость частиц летучей золы и увеличивать скорость осаждения золы на трубах пароперегревателя. Осажденные хлориды щелочных металлов могут увеличивать скорость коррозии пароперегревателей, поскольку хлориды могут образовывать эвтектики с низкой температурой плавления и вызывать агрессивную жидкофазную коррозию [31].

Возможные решения для агломерации

Добавки, такие как сера, каолин и сульфат аммиака, могут использоваться для уменьшения агломерации на трубах пароперегревателя.Дэвидссон сообщил, что если каолин добавить к материалу слоя перед сжиганием, то это наверняка решит проблему агломерации. В одном из исследований сообщалось, что температуры агломерации соломы и коры пшеницы были определены как 739 и 988 ° C соответственно [32]. Однако, если в слой добавлен каолин, начальные температуры агломерации слоя увеличиваются до 886 и 1000 ° C соответственно. Когда в слой добавляли каолин, состав покрытий изменялся в сторону более высоких температур плавления, в основном из-за пониженного содержания калия, поскольку каолин поглощает основные виды калия.Однако коммерческое использование каолина против отложений обходится дорого [29]. Проблему также можно решить, если вместо каолина добавить сульфат аммония или серу [28,29,30,31,32,33]. Реакции между добавками, такими как сера и хлориды щелочных металлов, образуют сульфаты щелочных металлов, а хлор выделяется в газовую фазу в виде HCl. Сульфаты щелочных металлов имеют более высокие температуры плавления, чем соответствующие хлориды щелочных металлов, и, следовательно, будут иметь меньшую тенденцию к прилипанию к перегревателям в виде отложений.Таким образом, можно минимизировать образование отложений и коррозионный потенциал перегревателей [31].

Шлакообразование

В зависимости от различных методов отложения золы на поверхности нагрева наблюдаются два типа отложения золы, а именно шлакование и засорение. Шлакование и засорение котлов — два основных фактора, которые отрицательно влияют на эффективность котлов [34, 35]. Эти проблемы в основном влияют на возгорание котла. Эти два процесса приводят к частому отключению сажеобдувщиков.Шлак — это расплавленная зола и негорючий побочный продукт, который остается в виде остатка после сжигания угля. Шлакование — это отложение частично расплавленных остатков на стенках или поверхностях печи, подверженных тепловому излучению. Это происходит в самых горячих частях котла. Шлак образуется, когда частицы расплавленной размягченной золы не охлаждаются до твердого состояния, когда они достигают горячей поверхности [36, 37]. Это снижает поглощение тепла в топке, увеличивает температуру газа на выходе из топки, снижает эффективность и готовность котла из-за незапланированных остановов, ведущих к потерям в работе [37].Установлено, что серьезное шлакообразование происходит в основном на стенках печи. Дымовые газы в центре топки заставляют ее отклоняться с двух других сторон стенок; это приводит к попаданию пламени пылевидного угля на боковые стенки печи. Благодаря этому на боковых стенках происходит зашлаковывание. Это приводит к небольшому зашлаковыванию областей арочной горелки, а также областей передней и задней стенок нижней печи [38].

Возможные решения по шлакованию

Процесс шлакования полностью предотвратить невозможно.Однако его можно уменьшить, используя несколько способов, например, обеспечение равномерного распределения тепла во избежание локальных температур. Его также можно свести к минимуму путем добавления кондиционера к частицам расплавленной золы, переносимым дымовым газом, который поглощается этими расплавленными частицами и создает эффект зародышеобразования, когда эти частицы охлаждаются, вызывая их более быстрое затвердевание, тем самым предотвращая образование отложений или в значительно большем количестве рыхлых депозитов [39]. Образование отложений на конвенционной поверхности можно уменьшить, поддерживая соответствующую температуру на выходе из печи, а также удаляя достаточное количество тепла.Помимо вышеуказанных решений, соотношение высоты, ширины и глубины печи должно быть пропорциональным, чтобы ограничить возможность воздействия частиц золы на поверхность печи [40].

Обрастание

Обрастание — это образование отложений спеченной золы на обычных поверхностях нагрева, таких как подогреватели и пароперегреватели [40], которые не подвергаются прямому воздействию излучения пламени. Это происходит при охлаждении взвешенной золы-уноса вместе с дымовыми газами [41]. Чрезмерное загрязнение может привести к повышению температуры газа и скорости осаждения, что приводит к постоянному изменению условий в котле и, следовательно, к снижению его эффективности [42].Изменение температуры для высокотемпературного обрастания находится в диапазоне от 900 до 1300 ° C, а для низкотемпературного загрязнения — от 300 до 900 ° C [38]. Загрязнение котлов происходит из-за снижения теплопередачи, что в дальнейшем приводит к значительным потерям перегрева и температуры горячих дымовых газов [43, 44]. Основными факторами, которые приводят к удалению отложений, являются прочность отложений и адгезионная связь между теплопередающей поверхностью и отложением золы. Процесс удаления отложений включает разрушение матрицы отложений и / или разрыв клеевого соединения.В котлах угольных электростанций возникает множество производственных проблем из-за обрастания. Отсутствие своевременного обслуживания и очистки также может привести к засорению [45].

Возможные решения для загрязнения

Не существует постоянных решений для устранения загрязнения, но есть определенные технологии, которые могут помочь свести к минимуму проблемы отложений в котлах. Некоторые из этих процессов — это технология импульсной детонационной волны, интеллектуальный нагнетатель сажи, технология химической обработки, противообрастающие покрытия и т. Д. [35].Эти технологии могут помочь в некоторой степени уменьшить проблему загрязнения труб котла в зависимости от их эффективности. Заключительные замечания и рекомендации могут быть составлены в соответствии с показанными результатами. Сажевые обдувы могут использоваться для очистки нагретой плоскости котлов во время работы с продувочной средой в виде воды и пара. Вода или пар направляются на осадок через сопло, что приводит к его разрушению и коррозии. Существуют некоторые инструменты для прогнозирования воздействия золы, такие как AshProSM, которые используются для анализа ситуации с зашлаковыванием и загрязнением угольных котлов.Интегрированный котел с расчетным гидродинамическим моделированием (CFD) с моделями воздействия золы используется для определения образования, переноса, осаждения, роста отложений и прочности [36]. Некоторые из других методов, которые используются для предотвращения загрязнения в котлах, включают влажную предварительную обработку энергетического котла, работающего на буром угле, с использованием минеральных добавок в угольном коммунальном котле, мониторинг тенденций загрязнения, технология химической обработки: нацелена на печь технология впрыска (TIFI) и др.[44].

Едкое охрупчивание

В котлах происходит каустическое охрупчивание, которое приводит к образованию трещин на склепанных пластинах из низкоуглеродистой стали. Температура колеблется от 200 до 250 ° C, что в дальнейшем приводит к отложению концентрированного гидроксида на водной стороне котла [46]. Мы также можем объяснить каустическое охрупчивание как явление, при котором котел становится хрупким из-за накопления каустической соды [47]. Щелочное охрупчивание также известно как коррозионное растрескивание под напряжением [46].Едкое охрупчивание вызывается наличием каустической соды в питательной воде котла, которая находится в прямом контакте со сталью и барабанами котла [48]. В котле при испарении воды увеличивается концентрация карбоната натрия. Карбонат натрия используется для умягчения воды посредством. известково-содовый процесс. Во время этого процесса есть вероятность, что некоторые частицы карбоната натрия могут остаться. Со временем концентрация карбоната натрия увеличивается, и он подвергается гидролизу с образованием гидроксида натрия.Когда концентрация гидроксида натрия увеличивается на определенную величину, вода становится щелочной. Эта щелочная вода проникает в мелкие трещинки внутренних стенок котла. Испарение этой воды приводит к постоянному увеличению количества гидроксида натрия в трубах котла. Этот гидроксид натрия разрушает железо, присутствующее в котлах, и растворяет его; таким образом, образуется феррат натрия, который в дальнейшем приводит к каустической хрупкости [49].

Возможные решения для каустической хрупкости

Каустическая хрупкость в котлах — естественный процесс, и его можно временно предотвратить путем добавления комбинации химикатов, состоящих из достаточного количества сульфата натрия в обычную котловую воду [50].Каустическое растрескивание происходит в растворах, где действует смешанный активный и пассивный контроль коррозии [51]. Мы можем предотвратить охрупчивание щелочью, добавляя такие соединения, как сульфит натрия, танин, лигнин и фосфат, поскольку они блокируют трещины, образованные проникновением щелочи [52].

Усталостное разрушение

Склонность материала к разрушению в результате непрерывного хрупкого растрескивания при повторяющихся переменных или циклических напряжениях с интенсивностью значительно ниже нормальной прочности известна как усталостное разрушение [53].Это может повлиять на подавляющее большинство материалов, в основном кристаллические твердые тела, такие как металлы и сплавы. Процесс утомления можно разделить в основном на три этапа. Первый шаг — это инициация. Пересечение поверхности с полосами скольжения, образованными из-за образования и движения дислокаций, вызванных чрезмерным приложением напряжения, приводит к возникновению усталости. Затем наступает II этап — рост трещины. Усталостная трещина II стадии — это обязательно небольшая трещина, связанная с тонкими складками металла, вытесненными с поверхности.Эти щели известны как вторжения. Трещины могут развиваться и расти на границах раздела всех типов, а также на границах зерен. Последняя стадия — рост трещины Стадии III. Это наиболее важный аспект усталостного разрушения, который вызывается постепенным макроскопическим поворотом трещины в некристаллографическую плоскость [54]. На начальном этапе работы котла наблюдаются различные отказы труб, в том числе кратковременный перегрев, разрывы сварных швов, дефекты материала, разрушение из-за химического выброса и иногда усталостные разрушения.Усталостное разрушение вызывается высоким значением максимального предела прочности на разрыв, большим количеством вариаций приложенного напряжения, прикреплением коррозионных сварных швов, неправильной гибкостью, неправильной термообработкой, контуром сварных швов, большим количеством циклов приложенного напряжения и ограничением холодного изгиба до термического расширение [55].

Возможные решения при усталостном отказе

Управление отказами котельных труб важно, поскольку оно может помочь в сокращении вынужденных отключений, минимизировать риск отказов и, следовательно, повысить эксплуатационную готовность установки, а также надежность.Одну из наиболее важных причин выхода из строя трубы котла, то есть усталостного разрушения, можно предотвратить, следуя приведенным ниже мерам: избегать концентрации напряжений, уделять особое внимание деталям на этапе проектирования, чтобы убедиться, что циклические напряжения достаточно низки для достижения требуемую долговечность, использование более прочных и более эффективных материалов с высокой вязкостью разрушения и медленным ростом трещин, выбор хорошей отделки поверхности, мониторинг температурных изменений, повышение симметрии, упрощение конструкции и обеспечение прочности, а также тщательное текущее обслуживание [56].

Высокотемпературная коррозия

Высокотемпературная коррозия может быть определена как ускоренное окисление материалов, которое вызывается отложением солевой пленки при повышенных температурах у камина котла. Повышенная температура колеблется от 700 до 1300 ° C. К различным типам высокотемпературной коррозии относятся азотирование, хлорирование, науглероживание, окисление, сульфатирование, дымовые газы и коррозионные отложения. Плавленые сульфаты щелочных металлов осаждаются на горячие подложки в результате окисления металлических примесей, таких как сульфаты и ванадий в топливе [34].

Возможные решения для высокотемпературной коррозии

a) Использование ингибиторов

Ингибиторы коррозии — это вещества, которые при добавлении в окружающую среду в небольших концентрациях снижают скорость коррозии металла [57]. Основными факторами, ответственными за ингибирование коррозии, являются состав жидкости, количество воды и режим потока. Мы используем ингибиторы в нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности, потому что там они зарекомендовали себя как лучшее защитное средство от коррозии [58].Мы также можем назвать ингибиторы коррозии добавками к жидкости, окружающей металл.

Выбор ингибиторов зависит от типа металла и условий окружающей среды [59]. В основном их можно разделить на два типа, такие как ингибиторы окружающей среды и ингибиторы межфазной границы. Кондиционеры окружающей среды или ингибиторы (поглотители) обладают способностью снижать коррозионную активность конкретного вещества путем улавливания (очистки) агрессивных веществ [59]. В ингибиторах межфазной границы процесс контроля коррозии осуществляется путем образования пленки на металле / окружающей среде [60].

Ингибиторы межфазной границы можно разделить на два подтипа, то есть жидкофазные ингибиторы и парофазные ингибиторы. Ингибиторы жидкой фазы — это те ингибиторы, которые классифицируются на основе их электрохимических реакций [58]. Ингибиторы паровой фазы — временные ингибиторы, которые используются для предотвращения коррозии; особенно в закрытых помещениях. Они безвредны для окружающей среды и не содержат вредных химических веществ, например нитратов. Они также имеют низкую стоимость, доступны по цене и служат долго, что дает надежные результаты [58,59,60].

Ингибиторы жидкой фазы можно разделить на три подтипа: анодные, катодные и смешанные ингибиторы. Анодные ингибиторы — это те ингибиторы, которые предотвращают коррозию, образуя защитный слой оксидной пленки на поверхности металла. Они также известны как пассиваторы, и эти ингибиторы изменяют анодные реакции в клетке [61]. Процесс контроля коррозии путем уменьшения скорости восстановления или осаждения отдельных участков катодной области (катодных рецепторов) называется катодными ингибиторами.Проще говоря, мы также можем описать катодные ингибиторы как химические соединения, которые могут снизить скорость коррозии металла или сплава при добавлении в определенную жидкость или газ [58,59,60,61,62]. Соединения, которые не являются ни анодными, ни катодными, то есть соединения, которые проявляют характеристики как анодных, так и катодных ингибиторов, называются смешанными ингибиторами. В среднем 80% органических соединений являются смешанными ингибиторами. Они защищают металл за счет физической адсорбции, хемосорбции и образования пленки.Они также уменьшают катодную и анодную реакции на работу [58, 59].

Катодные ингибиторы подразделяются на катодные отравляющие вещества и катодные осадители. Соединения, которые могут вызвать водородное охрупчивание и водородные пузыри из-за адсорбции водорода сталью, называются катодным ядом, а соединения, которые способствуют увеличению щелочности и осаждению нерастворимых соединений на металлической поверхности, называются катодными осадителями [58].

Смешанные ингибиторы также можно разделить на два подтипа: физические и химические ингибиторы.Физические ингибиторы — это те, которые физически адсорбируются и быстро взаимодействуют; однако их главный недостаток заключается в том, что они легко снимаются. В химических ингибиторах, поскольку идет химическая реакция, она замедляет процесс по сравнению с физическими ингибиторами [58].

б) Золь – гель покрытие

Золь – гель покрытие — широко используемый метод защиты от коррозии. Он показал лучшую химическую стабильность, контроль окисления и повышенную коррозионную стойкость металлических подложек [63, 64].Это метод производства твердых материалов из небольших молекул. Он превращает мономеры в коллоидный раствор (золь), который действует как предшественник интегрированной сетки (или геля), состоящей либо из дискретных частиц, либо из сетчатых полимеров [65]. Золь – гель покрытие — это влажная технология, которая может использоваться для изготовления керамических и стеклообразных материалов. Нанесение золь-гель покрытия на металлы произошло сравнительно недавно и недостаточно исследовано [66].

Синтез гелей при комнатной температуре осуществляется в основном двумя способами.Первый шаг — это обычная реакция, которая происходит в природе, когда химические соединения кремнезема разбавляются водными растворами. Затем этот раствор конденсируется и приводит к образованию сетки кремнезема. Эта конденсация может происходить в различных водных растворах в зависимости от концентрации соли и pH. Вторая стадия — получение диоксида кремния из раствора, который соответствует химической реакции, подразумевающей алкоголяты металлов и воду в спиртовом растворителе [67]. Недостатком золь – гель технологии является высокая стоимость сырья (химикатов).Например, порошок MgO чистотой 98% доступен в небольших количествах по цене 32 доллара за кг. Этоксид магния, который является химическим субстратом для производства MgO, стоит около 210 долларов за кг. При сушке часто возникают трещины и большая усадка в объеме, поэтому керамисты по возможности избегают этого [68].

c) Изменяющаяся температура и давление

Температуру можно определить как сравнительную меру холодной или горячей системы [69]. Несколько исследований показывают, что существует множество взаимосвязей между вариациями скорости коррозии в разных диапазонах температур для разных материалов.Однако коррозию можно определить как ухудшение свойств материала из-за его взаимодействия с окружающей средой. Коррозия может привести к сбоям в различной инфраструктуре завода или в машинах, которые обычно дороги и требуют много времени на ремонт. На рис. 2 показано сравнение скорости коррозии при повышении температуры. Некоторые из потерь загрязненных продуктов представляют собой ущерб окружающей среде, который может быть дорогостоящим с точки зрения здоровья человека [70]. Существует эмпирическое правило, согласно которому скорость коррозии металла увеличивается вдвое на каждые 10 ° C повышения температуры.Таким образом, если скорость коррозии составляет 30 миль в год (мил в год) при 30 ° C, ожидается, что она составит 60 миль в год при 40 ° C, 120 миль в год при 50 ° C и так далее [71]. Это правило применимо во многих ситуациях, но необходимо распознавать ситуации, в которых его не следует применять. Есть места, где это правило неприменимо. Правило основано на том факте, что скорость коррозии находится под контролем химической реакции при воздействии разбавленной серной кислоты на углеродистую сталь. Даже в таких ситуациях скорость коррозии увеличивается с температурой, она может варьироваться от 1.5–2 раза при повышении температуры на каждые 10 ° C. Но если скорость коррозии находится под контролем некоторых других факторов, таких как присутствие газообразного кислорода в коррозионной среде, то вышеприведенное утверждение может быть неверным. Кислород играет очень важную роль в коррозии. Например, если мы рассматриваем замкнутую систему, построенную из углеродистой стали, то скорость реакции коррозии зависит от присутствия газообразного кислорода. Такой элемент, как железо, который присутствует в углеродистой стали, имеет высокое сродство к кислороду.Следовательно, когда углеродистая сталь вступает в контакт с кислородом, на ней образуется оксидный слой (Fe ₂ O ₃ или Fe ₃ O ₄ ), как защитный, так и незащищенный, тем самым увеличивая скорость коррозии [72]. Когда газообразный кислород в окружающей среде системы израсходован в результате коррозии углеродистой стали, скорость коррозии падает до очень низких значений независимо от температуры. Это связано с тем, что в камере не остается кислорода, который может реагировать с элементами с образованием оксида.Следовательно, оксид, который уже образовался на поверхности компонентов, становится пассивным по своей природе. То же самое происходит в открытой системе, когда кислород отводится при повышенной температуре. Последнее соображение — это природа сплавов. Некоторые сплавы образуют защитную или пассивную пленку в определенных условиях, например углеродистая сталь в конц. серная кислота; или они могут развиваться естественным путем, например, в случае нержавеющих сталей и титана. При повышении температуры и до тех пор, пока пассивная пленка остается неповрежденной, скорость коррозии не увеличивается.Но как только пассивная пленка преодолевается повышением температуры, скорость коррозии быстро увеличивается. Необходимо знать фактическую температуру поверхности металла, контактирующего с технологической средой. Поскольку горячая стенка воздействует на трубы повторного котла, они делают внутренний диаметр трубы намного горячее, чем среда технологического процесса. Следовательно, скорость коррозии может быть выше прогнозируемой. В конденсаторах, где хладагент иногда представляет собой охлаждающую воду со стороны кожуха, снижение температуры может привести к конденсации коррозионных частиц, и это иногда называют эффектом холодного пальца или шоковым охлаждением [73].

Рис.2

Сравнение скорости коррозии при повышении температуры

Давление обозначается буквой P и представляет собой силу, приложенную перпендикулярно площади поверхности объекта на единицу площади, по которой распределяется сила. Манометрическое давление (иногда также пишется манометрическое давление) — это давление относительно местного атмосферного давления или давления окружающей среды [74]. Для выражения давления используются следующие единицы измерения: паскаль (Па) (это один ньютон на квадратный метр), атмосфера (атм), бар.Давление также играет очень важную роль в определении скорости коррозии [75]. Увеличение общего давления или уменьшение объема также приведет к более высокой скорости реакции, потому что увеличение давления заставляет молекулы сталкиваться с большей силой.

Это приводит к более эффективному столкновению, и, следовательно, продукты будут образовываться быстрее или скорость коррозии будет высокой. Если парциальное давление кислорода и углекислого газа высокое, скорость коррозии также будет выше [76].Добавление инертного газа, такого как аргон, неон и криптон, не повлияет на скорость коррозии, поскольку парциальные давления реагирующих газов остаются неизменными [77]. На рисунке 3 показано сравнение скорости коррозии и парциального давления CO ₂ .

Рис. 3

Сравнение скорости коррозии и парциального давления CO ₂

d) Покрытие

Покрытия получили широкое распространение для защиты от эрозии и коррозии. Они помогают защитить материал от нескольких химических и физических повреждений, которые могут возникнуть из-за прямого контакта материала с окружающей средой.Поскольку коррозия приводит к разрушению, это в конечном итоге приводит к выходу из строя компонентов как в обрабатывающей, так и в обрабатывающей промышленности. Следовательно, проблемы коррозии и эрозии имеют большое значение для многих промышленных применений и продуктов. Покрытия могут использоваться в качестве инженерного ключа для улучшения поверхностей от коррозии, износа, термического разрушения и других поверхностных явлений. Хорошая адгезия, низкая пористость и совместимость с подложкой являются различными важными характеристиками приемлемых покрытий.Существуют различные доступные технологии нанесения покрытий, которые можно использовать для нанесения подходящего материала на основу. Обычно они отличаются толщиной покрытия: нанесением толстых пленок (20–400 мкм) и нанесением тонких пленок (менее 10–20 мкм) [78].

Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экология или экономия энергии.

курсов. «

Рассел Бейли, П.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечу на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно воспользуюсь вашими услугами снова.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

Получил массу удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

по «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA в проектировании объектов «очень полезен.Модель

испытание действительно потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роадс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением ожидаю сдачи дополнительных

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы высоко рекомендовал

вам на любой ЧП нужно

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад помочь финансово

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

регламентов. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительно

аттестация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал краток.

хорошо организовано. «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Строительство курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса по этике в Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность скачать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, который требует

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические зоны за пределами

своя специализация без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Установка дровяной печи с задним котлом в существующую систему центрального отопления

Варианты установки дровяной печи с задним котлом в существующую систему центрального отопления

Несмотря на то, что вам, возможно, сказали, дровяной камин с задним котлом может быть установлен в вашем доме. Отапливать весь дом от твердотопливного прибора вполне возможно, и в этом руководстве мы расскажем, как это сделать.Но помните, что вы не должны пытаться использовать какие-либо методы, описанные в этой статье, если вы не являетесь опытным профессионалом.

Есть несколько способов установить дровяные печи с котлом для горячей воды, и здесь мы рассмотрим некоторые из проверенных и надежных методов.

Сантехническая печь

Источник изображения

Подключение многотопливной плиты с задним котлом к ​​центральному отоплению

Сантехническая печь

Можно установить печь по водопроводу, чтобы она работала как радиатор в вентилируемой системе , а это один из самых распространенных способов встраивания задней котельной печи в систему горячего водоснабжения.Этот метод установки означает, что существующий газовый котел будет работать только для «дозаправки» системы по достижении желаемой температуры.

В этой системе вторичный газовый или масляный котел можно выключить в любое время, чтобы использовать только дровяную печь в качестве источника энергии. Можно установить пароотводную трубу, идущую вверх от печи котла и обеспечивающую подачу холодной воды в собственность.

В качестве альтернативы вы можете подключить резервуар для горячей воды и радиатор тепловых потерь к основному контуру системы и сформировать еще один контур, используя тройники инжекторов и запитывая другие радиаторы.Термостатический переключатель используется с насосом для запуска контура радиатора, который гарантирует, что резервуар с горячей водой не переохлаждается из-за того, что радиаторы в контуре забирают большую часть тепла, а горячая вода является приоритетом в системе отопления. система.

Предоставление приоритета горячей воде

Источник изображения

Другой тип установки дает приоритет горячей воде в системе путем подключения резервуара горячей воды и радиатора теплопотерь к печи котла.При этом проходит петля трубы, которая идет от других радиаторов собственности к печи котла, а термостат может контролировать температуру воды, возвращающейся из резервуара с горячей водой, прежде чем автоматически включить насос для нагрева радиатора при достижении уровня температуры. достигает определенной точки, которая во многих случаях составляет около 65 градусов.

Поскольку насос для радиаторов включается только тогда, когда в баке с горячей водой достигается определенный уровень тепла, это имеет эффект приоритетности горячей воды.Горячая вода также может быть взята из змеевика, который находится в резервуаре для горячей воды, в качестве альтернативы доливу из стандартного газового или масляного бойлера.

Резервуар горячей воды Multicoil

Источник изображения

В этой системе змеевики, погруженные в воду резервуара, действуют как теплообменник, нагреваемый дровяной печью. Поскольку для создания давления в системе используется сила тяжести, ее необходимо устанавливать выше, чем дровяная печь. Вы должны помнить, что нельзя устанавливать какие-либо клапаны, насосы или сетчатые фильтры между обратным и подающим трубопроводом, идущим от бака к печи.С помощью этого одного резервуара вы можете объединить воду для горячего водоснабжения, воду, нагреваемую солнечными батареями, и водяные радиаторы.

Тепловой аккумулятор

Image Source

Тепловой аккумулятор дает домовладельцам большую степень гибкости благодаря множеству комбинаций, когда дело касается источников тепла и аккумулирования тепла.

Тепловой аккумулятор, находящийся не на расстоянии миллиона миль от резервуара с горячей водой с несколькими змеевиками, с точки зрения принципа его работы, способен накапливать тепло благодаря массе воды, которую он удерживает, и по этой причине они могут быть довольно большой по размеру.Они подходят для систем с несколькими источниками тепла, поскольку предлагают выбор количества устанавливаемых змеевиков и точек отвода. В этой системе можно подключить газовый котел, котельную печь и даже солнечные батареи в одной собственности. Существуют также системы подогрева пола с котлом на дровах, которые вы можете встроить.

Печь с бойлером может быть подключена к обычному котлу, а также к аккумулятору горячей воды, который, в свою очередь, подключается к солнечным батареям на крыше.Нагревание происходит за счет горячей воды, которая хранится в накопительном баке горячего водоснабжения.

Мы надеемся, что это руководство даст вам несколько советов по различным методам установки о том, как установить дровяную горелку с задней системой котла и заменой заднего котла, а также даст некоторую пищу для размышлений о том, какая система подойдет вашей собственности при установке дровяной горелки с задней топкой котла.

Вопрос «как работает дровяная печь с задним котлом?» Это то, о чем спрашивают многие, кто думает добавить печь в свою гостиную, поэтому в следующий раз, когда кто-то усомнится в этом, помните, что вы определенно можете включить твердотопливное отопление в существующую систему центрального отопления.

Как слить воду из системы центрального отопления

1. Выключить котел программатором.

Через несколько минут отключите основное электричество в системе отопления. Обычно это плавкий выключатель, расположенный рядом с программатором.

2. Пожар на твердом топливе

Если в качестве котла используется твердотопливный огонь, убедитесь, что огонь погашен и котел холодный.

3. Водоснабжение

Перекройте подачу воды в расширительный бачок (обычно находится на чердаке). Для этого должен быть отдельный запорный кран на патрубке от поднимающейся магистрали, соединенной с шаровым краном бачка.

Если нет отдельного запорного крана или он заблокирован и не может быть повернут, остановите поток воды в бачок, привязав шаровой кран к куску дерева, уложенному через верх бачка.

4. Найдите сливной клапан

Найдите сливной клапан, который может быть в нижней части котла. В системе может быть более одной точки дренажа.

Закрепите садовый шланг на выпускном отверстии и выведите его в канализацию снаружи. Откройте сливной кран, чтобы вода начала стекать.

5. Найдите все точки, в которых воздух выходит из системы центрального отопления.

На чердаке будут вентиляционные отверстия, вентиляционные отверстия на первичном потоке рядом с накопителем горячей воды в полностью откачиваемых системах, а также ручные или автоматические вентиляционные отверстия на чердаке, если там проходят циркуляционные трубы. В других местах также могут быть дополнительные вентиляционные отверстия.

6. Откройте сливной клапан с помощью гаечного ключа, плоскогубцев или ключа Isle of Man, повернув его против часовой стрелки.

Вода начнет вытекать из шланга довольно медленно.

7. Начните открывать вентиляционные отверстия в верхней части системы.

Это значительно ускорит поток из сливного клапана. По мере дальнейшего падения уровня воды открывайте нижние вентиляционные отверстия, пока все они не откроются.

для частного дома, подключение и установка, с принудительной циркуляцией

Схема привязки твердотопливного котла отопления необходима для представления расположения всех элементов системы от качества привязки в твердотопливной системе зависит от дальнейшей эксплуатации котла и его долговечность.Важно учесть множество правил и нюансов. Часто обращаются за помощью в составлении схем к специальным программам и профессионалам. Соединение должно быть последовательным и точным.

Состав:

• • Характеристики отопительного контура с твердотопливным котлом
  • Схема подключения отопительного котла с принудительной циркуляцией
  • Электромонтаж угольного котла с естественным протоком
  • Выбор трехходового клапана для твердотопливного котла
  • нюансы установки угольного -топливный котел
  • схема подключения твердотопливного отопительного котла (видео)

Особенности отопительного контура с твердотопливным котлом

Твердотопливные котлы вырабатывают теплую энергию, сжигая различные виды твердого топлива.Котел с накопительной обвязкой и баком подачи воды также имеет другие особенности, отличающие его от других типов систем отопления. Такие нюансы всегда важно учитывать при установке конструкции.

Особенности твердотопливных котлов:

1. Возможность поддерживать процесс горения в течение длительного времени. Тушить огонь в камере сгорания невозможно.
2. Наличие пара в топке. При наличии теплоносителя с низкой температурой образуется конденсат.

Способность долго сохранять процесс горения опасна, так как приводит к перегреву рубашки. Из-за этого в водяной рубашке начинает закипать вода. Конденсат образует высокое давление, что может привести к разрыву трубопровода и рубашки.

Приводная привязка твердотопливного котла

Для предотвращения закипания и последующих аварий в трубопроводе печи на твердом топливе, обязательно должна быть оборудована группа безопасности, где монтируется предохранительный клапан.

Вторая особенность твердотопливных конструкций тоже связана с некоторыми проблемами. Пар агрессивно воздействует на стенки камеры сгорания и вызывает коррозию. А при контакте конденсата с золой получается липкое вещество, которое сложно удалить с поверхностей топки. Профилактика этого — установка смесительного узла.

Электропроводка котла отопления с принудительной циркуляцией

Основной особенностью котла принудительной циркуляции насоса является быстрое перемещение теплоносителя по трубам.При этом выделяются и другие особенности системы. Важно изучить все нюансы, чтобы правильно установить и эксплуатировать котел.

Свойства системы с принудительной циркуляцией:

1. возможна установка трубки малого размера 20-25 мм. Так вы сможете уменьшить поток воды.
2. Есть несколько вариантов монтажа. Можно связать одноконтурный, двухконтурный котел и коллекторную систему.
3. Возможность регулировки температуры отдельных элементов и всей системы в целом.Лучше всего это делать в коллекторной системе.
4. Удобство использования.

Электрокотел твердотопливный имеет свои недостатки. Для работы оборудования необходимо будет установить насос. Потребуется потратить на покупку. В этом случае работа системы будет полностью зависеть от подачи электроэнергии. Но эти минусы полностью окупаются всеми положительными моментами.

Трубопровод работает за счет насоса. Место их установки зависит от разводки трубопровода.Вам также потребуется смонтировать группу безопасности. Он контролирует давление в трубах, чтобы не было перегрева.

Схема подключения котла с принудительной циркуляцией

Схема подключения твердотопливного котла с принудительной циркуляцией:

1. В группу безопасности входят спускной клапан и выпускной воздуховод;
2. Расширительный бак — выберите конструкцию мембранного типа;
3. Балансировочный клапан;
4. Запорная арматура — блокирует движение теплоносителя;
5. Продукты сгорания выходят из дымохода.

Каждый элемент системы имеет свои особенности выбора и установки. Кроме того, каждая деталь должна использоваться правильно. В противном случае возникнут проблемы при использовании устройства.

Для создания схемы вам понадобится план частного дома. На нем указано размещение всех труб, радиаторов и других частей автоматики в зависимости от обвязки одним или двумя контурами. После составления всех расчетов система установлена.

Схема подключения твердотопливного котла с естественной циркуляцией

В местах с нестабильным электроснабжением устанавливаются котлы с естественной циркуляцией.При использовании гидравлическая система имеет много преимуществ. Например, такая конструкция не требует дополнительных финансовых вложений при покупке помпы.

Преимущества естественного обращения:

• Нет необходимости покупать дорогое оборудование;
• Можно использовать без электрика;
• Простой монтаж своими руками;
• Простое управление.

Принцип работы таких систем отопления заключается в сжатии плотности теплоносителя при нагреве и возвращении к первоначальному виду при охлаждении.Жидкость поднимается по вертикальному каналу и сверху направляется по трубопроводу. Возле трубопровода устанавливается расширительный бак, представляющий собой резервуар для сбора лишнего конденсата.

Схемы естественной циркуляции подбираются исходя из желаемой производительности и конструктивных особенностей.

Схема подключения твердотопливного котла с естественным потоком

Самотечная система дровяного котла может работать совместно с другим оборудованием.Например, с бойлером косвенного нагрева, который устанавливается в верхней части системы, немного ниже расширительного бака. Также параллельно подключите теплый пол. В некоторых случаях возможна дополнительная установка полотенцесушителя. Хорошая совместная работа наблюдается с водонагревателем.

Классификация гравитационных систем:

1. Для конструкции расширительного бака открытая и закрытая система;
2. Для варианта подключения водонагревателя — однотрубный и двухтрубный.

Для выбора правильного типа трубопровода твердого топлива необходимы гидравлические расчеты. При этом учитывается расположение и диаметр труб, характеристики котла и потребность в тепле помещения. Все расчеты должны производить профессионалы, чтобы конструкция была максимально точной.

Выбор трехходового клапана для твердотопливного котла

Трехходовой клапан представляет собой тройник с внутренней запорной арматурой. Правильная работа этого элемента обеспечивает оптимальное распределение теплоносителя необходимой температуры по системе отопления.Работает в двух режимах: постоянном и переменном.

Трехходовой клапан имеет особую деталь — шток. Он контролирует жидкость под давлением, не дает заблокировать клапан. Шток действует, если необходимо полностью или частично перекрыть поток жидкости. Таким образом можно контролировать расход воды и напор.

Клапан для нормальной работы должен будет подключать подачу холодной и горячей жидкости. Таким образом, теплоносителем является горячая вода, которая направляется прямо в котел длительного горения.Обратный клапан служит для выхода охлаждающей жидкости.

В некоторых конструкциях трехходовой клапан заменен двухходовым клапаном. Такое оборудование работает по очереди: один клапан работает, другой закрыт.

Трехходовой клапан может быть нескольких типов

При открытии клапана в него направляется холодная и горячая жидкость. В трехходовой системе вода смешивается, и на выходе получается жидкость со средней температурой. Но клапан должен быть частично открыт.

Типы трехходовых клапанов:

• Вариант смешивающего действия;
• Принцип работы отделения.

Второй вариант актуален для передачи теплоносителя с одной трубы на вторую. Внутри такого клапана находится шаровая насадка. В этом случае выполнить плавную регулировку достаточно сложно из-за уникальной конструкции запорной арматуры.

Нюансы монтажа твердотопливного котла

Правильная схема подключения обязательно включает защиту и трехходовой клапан.Именно благодаря этим элементам обеспечивается функциональная система обогрева. Также предусмотрены расширительный бачок, датчик температуры, система с пластиковыми трубками.

Расширительный бак можно разрезать в разных местах в зависимости от системы отопления. Самые популярные котлы — «Купер», «Корди», «Теплодар», «Будерус».

Любой котел монтируется по заранее разработанной схеме. Схема может быть с тепловым аккумулятором, бойлером, гидропушкой. Смесительный агрегат на проекте не указан, но в обязательном порядке предусмотрен.

Монтаж твердотопливного котла производить по заранее заданной схеме

Настроить работу подсистемы:

1. Твердое топливо начинает разгораться, насос работает, клапан на стороне нагрева закрыто. Жидкость проходит через байпас через небольшой оборот.
2. Повышается температура обратной магистрали. Термоголовка по команде дистанционного датчика толкает шток клапана.
3. При открытии клапана в бойлер просачивается холодная вода.
4. При повышении температуры клапан полностью закрывает кабину.

Этот способ обвязки достаточно прост и позволяет легко соединить все части. Но есть определенные правила по обвязке электрического котла на дровах полипропиленом или другим пластиком. От пиролизного котла до группы безопасности необходимо установить металлические трубы.

Схема обвязки твердотопливного котла отопления (видео)

Сделайте обвязку в котельной под каждый мощность.Возможно подключение системы с буферной емкостью, одновременное подключение котла двух вариантов (газовый на дровах и установка электрокотла на твердом топливе). Также возможно подключение посредством первичного и вторичного колец.

Холодильные установки | Использование воды на электростанции для охлаждения

(Обновлено в сентябре 2020 г.)

• Объем охлаждения, необходимый для любой электростанции с паровым циклом (заданного размера), определяется ее тепловым КПД.По сути, это не имеет никакого отношения к тому, работает ли он на угле, газе или уране.
• Однако действующие в настоящее время атомные электростанции часто имеют несколько более низкий тепловой КПД, чем угольные аналоги того же возраста, и угольные станции сбрасывают часть отработанного тепла с дымовыми газами, тогда как атомные станции используют воду.
• Атомные электростанции имеют большую гибкость в размещении, чем угольные электростанции, благодаря логистике топлива, что дает им больше возможностей для выбора места размещения с учетом соображений охлаждения.

Наиболее распространенные типы атомных электростанций используют воду для охлаждения двумя способами:

• Для передачи тепла от активной зоны реактора к паровым турбинам.
• Для отвода и сброса излишков тепла из этого парового контура. (На любой электростанции с паровым циклом / циклом Ренкина, такой как современные угольные и атомные электростанции, происходит потеря около двух третей энергии из-за внутренних ограничений преобразования тепла в механическую энергию.)

Чем больше разница температур между внутренним источником тепла и внешней средой, куда сбрасывается избыточное тепло, тем эффективнее процесс выполнения механической работы — в данном случае поворот генератора ^на .Следовательно, желательно иметь высокую внутреннюю температуру и низкую температуру внешней среды. Это соображение приводит к желательному размещению электростанций рядом с очень холодной водой. *

* Многие электростанции, как ископаемые, так и атомные, имеют более высокую чистую выработку зимой, чем летом из-за разницы в температуре охлаждающей воды.

1. Теплопередача парового цикла

Для передачи тепла от активной зоны вода непрерывно циркулирует в замкнутом паровом цикле и практически не теряется ^b .Он превращается в пар первичным источником тепла, чтобы заставить турбину выполнять работу по выработке электричества, а затем он конденсируется и под давлением перенастраивается на источник тепла в замкнутой системе ^c . В любой такой системе требуется очень небольшое количество подпиточной воды. Вода должна быть чистой и достаточно чистой. ^д

Эта функция во многом одинакова, независимо от того, является ли электростанция атомной, угольной или газовой. Так работает любая электростанция парового цикла.Таким образом производится не менее 90% электроэнергии, не связанной с гидроэнергетикой, в каждой стране.

В атомной станции есть дополнительное требование. Когда установка, работающая на ископаемом топливе, закрывается, источник тепла удаляется. Когда атомная станция останавливается, некоторое количество тепла продолжает выделяться в результате радиоактивного распада, хотя деление прекращено. Это должно быть надежно удалено, и установка спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать и обеспечивать это, как с обычным охлаждением, так и с системами аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ), предоставляемыми в случае серьезной проблемы с первичным охлаждением.Обычное охлаждение изначально заключается в том, что основной контур подачи пара проходит в обход турбины и сбрасывает тепло в конденсатор. После падения давления в системе отвода остаточного тепла используется собственный теплообменник. Интенсивность этого остаточного тепла уменьшается со временем, сначала быстро, а через день или два перестает быть проблемой, если циркуляция поддерживается. *

* Когда ядерный реактор Kashiwazaki-Kariwa 7 автоматически остановился из-за сильного землетрясения в 2007 году, потребовалось 16 часов, чтобы температура охлаждающей жидкости снизилась с 287 до 100 ° C, чтобы он больше не закипал.«Холодный останов» — это когда первичный контур находится при атмосферном давлении и не кипит.

Остаточное тепло в топливе на реакторах Фукусима-дайити

2. Охлаждение для конденсации пара и отвода избыточного тепла

Вторая функция воды на такой электростанции — охлаждение системы с целью конденсации пара низкого давления и его рециркуляции. Поскольку пар во внутреннем контуре конденсируется обратно в воду, избыточное (отработанное) тепло, которое удаляется из него, необходимо отводить путем передачи в воздух или в водоем.Это главное соображение при выборе площадок для электростанций, и в исследовании по выбору площадок для АЭС в Великобритании в 2009 году все рекомендации касались площадок в пределах 2 км от обильных водоемов — моря или устья.

Эту функцию охлаждения для конденсации пара можно выполнить одним из трех способов:

• Прямое или «прямоточное» охлаждение. Если электростанция находится рядом с морем, большой рекой или большим внутренним водоемом, это можно сделать, просто пропустив большое количество воды через конденсаторы за один проход и сбросив ее обратно в море, озеро или реку. на несколько градусов теплее и без особых потерь от выведенной суммы. ^e Это самый простой способ. Вода может быть соленой или пресной. Некоторое небольшое количество испарения будет происходить за пределами участка из-за того, что вода на несколько градусов теплее.
• Рециркуляционное или непрямое охлаждение. Если у электростанции нет доступа к обильному количеству воды, охлаждение может быть выполнено путем пропускания пара через конденсатор, а затем с помощью градирни, где восходящий поток воздуха через капли воды охлаждает воду. Иногда для охлаждения воды может быть достаточно пруда или канала.Обычно охлаждение происходит в основном за счет испарения, при этом простая передача тепла воздуху имеет меньшее значение. Градирня испаряет до 5% потока, а охлажденная вода затем возвращается в конденсатор электростанции. 3–5% или около того эффективно расходуются, и их необходимо постоянно заменять. Это основной тип рециркуляционного или непрямого охлаждения.
• Сухое охлаждение. Некоторые электростанции охлаждаются просто воздухом, не полагаясь на физику испарения.Это могут быть градирни с замкнутым контуром или поток воздуха с высокой принудительной тягой, проходящий через ребристый узел, такой как автомобильный радиатор.

На электростанции, работающей на ископаемом топливе, часть тепла выделяется с дымовыми газами. На большой угольной электростанции около 15% отходящего тепла проходит через дымовую трубу, тогда как на атомной электростанции практически все отходящее тепло должно сбрасываться в охлаждающую воду конденсатора. Это приводит к некоторой разнице в потреблении воды на атомной и угольной электростанциях.(Газотурбинная установка выбрасывает большую часть отработанного тепла в выхлопные газы.)

Помимо этого, и помимо размера, любые различия между установками связаны с термическим КПД , то есть тем, сколько тепла должно быть выброшено в окружающую среду, что, в свою очередь, в значительной степени зависит от рабочей температуры в парогенераторах. В электростанции, работающей на угле или обычном газе, можно эксплуатировать внутренние котлы при более высоких температурах, чем в котлах с тонко спроектированными ядерными топливными сборками, которые должны избегать повреждений.Это означает, что эффективность современных угольных электростанций, как правило, выше, чем у атомных электростанций, хотя это внутреннее преимущество может быть нивелировано средствами контроля выбросов, такими как десульфуризация дымовых газов (FGD) и, в будущем, улавливание и хранение углерода (CCS). .

Атомная или угольная электростанция, работающая с тепловым КПД 33%, должна будет сбрасывать примерно на 14% больше тепла, чем электростанция с КПД 36%. ^f Строящиеся в настоящее время атомные станции имеют тепловой КПД около 34-36%, в зависимости от места (особенно температуры воды).Более старые часто эффективны только на 32-33%. Относительно новая угольная электростанция Stanwell в Квинсленде работает на 36%, но некоторые новые угольные электростанции приближаются к 40%, а один из новых ядерных реакторов требует 39%.

Некоторые показатели теплового КПД различных технологий сжигания угля

Страна	Технологии	Тепловой КПД	Прогнозируемая эффективность с CCS
Австралия	Черный сверхсверхкритический туалет	43%	33%
	Черный сверхкритический переменный ток	39%
	собственный сверхсверхкритический туалет	35%	27%
	Коричневая сверхкритическая WC	33%
	Викторианский коричневый 2009 WC	25.6%
Бельгия	Черный сверхкритический	45%
Китай	Черный сверхкритический	46%
Чешская Республика	Коричневый PCC	43%	38%
	Коричневый IGCG	45%	43%
Германия	Черный PCC	46%	38%
	Коричневый PCC	45%	37%
Россия	Черный сверхсверхкритический PCC	47%	37%
США	Черный PCC и IGCC	39%	39%

Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии ОЭСР, 2010 г. , таблицы 3.3; Викторианский бурый уголь из отчета ESAA 2010

PCC = сжигание пылевидного угля, AC = с воздушным охлаждением, WC = с водяным охлаждением

(В этом отчете нет данных по ядерной эффективности, но сопоставимая эффективность поколения III часто указывается как около 36%, см. Таблицу ниже)

Избранные примеры действующих ядерных энергетических реакторов

	Реактор	Мощность (МВт нетто)	Тип / способ охлаждения	ввод в эксплуатацию	тепловой КПД
Канада	Дарлингтон 1	881	PHWR / озеро, прямоточный	1977	31.2%
Франция	Chooz B1	1455	PWR / башня, естественная тяга	1983	29,5%
США	Персиковое дно 2	1055	BWR / река, раз через (башня, осадка в режиме ожидания)	1973	32,3%
Япония	Охи 4	1127	PWR / морские прямоточные	1992	34.3%
Южная Корея	Hanbit / Yonggwang 6	996	PWR / морские прямоточные	2002	37,4%
Россия	Белоярск 3	560	FBR / озеро, прямоточный	1980	41,5%

Справочник по ядерной технике за 2010 год.Чистая мощность (МВт) — это за вычетом потерь от фактического энергопотребления станции. BWR = реактор с кипящей водой, PWR = реактор с водой под давлением, PHWR = реактор с тяжелой водой под давлением (CANDU). FBR = реактор-размножитель на быстрых нейтронах (при более высокой температуре).

В Европе (особенно в Скандинавии) низкая температура воды является важным критерием для размещения электростанции. Что касается планируемой турецкой атомной электростанции, то производительность будет увеличиваться на один процент, если какая-либо конкретная станция будет расположена на побережье Черного моря с более прохладной водой (в среднем на 5 ° C ниже), чем на побережье Средиземного моря.Для новых атомных электростанций в ОАЭ, поскольку морская вода в заливе в Браке составляет около 35 ° C, а не около 27 ° C, как в эталонных блоках Shin Kori 3 и 4, потребуются более крупные теплообменники и конденсаторы.

Согласно отчету Министерства энергетики (DOE) 2006 г., обсуждаемому в Приложении, в США 43% тепловых электрических генерирующих мощностей используют прямоточное охлаждение, 42% влажное рециркуляционное охлаждение, 14% бассейнов-охладителей и 1% сухое охлаждение (это только газовый комбинированный цикл). Спреды для угля и для атомной энергетики одинаковы.Для 104 АЭС США: 60 используют прямоточное охлаждение, 35 используют мокрые градирни и 9 используют двойные системы, переключение которых зависит от условий окружающей среды. Это распределение, вероятно, похоже на континентальную Европу и Россию, хотя АЭС Великобритании используют только прямоточное охлаждение морской водой, как и все электростанции в Швеции, Финляндии, Канаде (вода Великих озер), Южной Африке, Японии, Кореи и Китае. По данным МАГАТЭ, 45% атомных станций используют море для прямоточного охлаждения, 15% используют озера, 14% реки и 26% используют градирни.

Газовые установки с комбинированным циклом (газовая турбина с комбинированным циклом — CCGT) нуждаются в примерно одной трети меньше инженерного охлаждения, чем обычные тепловые установки (много тепла выделяется в выхлопе турбины), и они часто используют сухое охлаждение на второй стадии. *

* ПГУ имеют газовую турбину (реактивный двигатель), работающую на жидком топливе или газе, соединенную с генератором. Выхлоп пропускается через парогенератор, а пар используется для привода другой турбины. Это приводит к общему тепловому КПД более 50%.Пар во второй фазе должен конденсироваться либо с помощью конденсатора с воздушным охлаждением, либо с помощью влажного охлаждения.

Установки комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), очевидно, нуждаются в меньшем количестве технических средств охлаждения, чем другие, поскольку побочное тепло фактически используется для чего-то, а не рассеивается бесполезно.

Из-за потерь тепла через дымовые газы в дымовой трубе угольные электростанции простого цикла имеют более низкую нагрузку отвода тепла через конденсатор и систему охлаждения, чем атомные электростанции простого цикла.Однако они также нуждаются в воде для очистки и удаления угольной золы, что уменьшает разницу между потребностями в воде для атомных и угольных электростанций. Основное различие, оцениваемое Институтом исследований в области электроэнергетики США (EPRI), как правило, составляет 15-25%, не является достаточно значительным фактором при выборе между атомной энергетикой и углем. EPRI считает, что в целом доступная экономия воды за счет таких подходов, как воздушное охлаждение, нетрадиционные источники воды, потоки сточных вод заводов по переработке и повышение эффективности преобразования тепловой энергии, намного перевешивает любые различия между потребностями в воде для ядерных и угольных станций.

График в World Energy Outlook 2016 показывает, что для прямоточного охлаждения атомные и традиционные угольные электростанции очень похожи как по потреблению, так и по расходу в литрах на МВтч, но газовая ПГУ и сверхкритический уголь значительно меньше. Что касается водяного охлаждения башни, то ядерная энергия имеет больший объем извлечения, но меньшее потребление, чем обычный уголь.

EPRI 2010 (около 15% отработанного тепла угольных электростанций отводится через дымовую трубу, а не через охлаждающую воду).NB галлон США = 3,79 литра

Прямое или прямоточное влажное охлаждение

Если угольная или атомная электростанция находится рядом с большим объемом воды (большая река, озеро или море), охлаждения можно добиться, просто пропустив воду через станцию ​​и выпустив ее при немного более высокой температуре. В этом случае вряд ли есть смысл в смысле потребления или истощения на месте, хотя некоторое испарение будет происходить по мере охлаждения ниже по потоку. Требуемое количество воды будет больше, чем при использовании рециркуляционной установки, но вода забирается и возвращается, а не расходуется на испарение.В Великобритании потребность в водозаборе для атомного блока мощностью 1600 МВт составляет около 90 кубометров в секунду (7,8 GL / день).

Многие атомные электростанции имеют прямоточное охлаждение (OTC), поскольку их расположение вообще не определяется источником топлива и зависит, во-первых, от того, где требуется мощность, а во-вторых, от наличия воды для охлаждения. Использование морской воды означает, что для предотвращения коррозии необходимо использовать материалы более высокого качества, но охлаждение часто оказывается более эффективным. Согласно исследованию французского правительства 2008 года, размещение РОП на реке, а не на побережье, снизило бы его производительность на 0.9% и увеличить стоимость кВтч на 3%.

Любая атомная или угольная электростанция, которая обычно охлаждается за счет забора воды из реки или озера, будет иметь ограничения на температуру возвращаемой воды (обычно 30 ° C) и / или на разницу температур между входом и выходом. В жарких летних условиях даже поступающая из реки вода может приближаться к установленному пределу для сброса, и это будет означать, что установка не может работать на полную мощность. В середине 2010 года TVA пришлось снизить энергопотребление на своих трех установках Browns Ferry в Алабаме до 50%, чтобы поддерживать температуру речной воды ниже 32 ° C, что обошлось клиентам в 50 миллионов долларов.На этой неделе температура Рейна и Неккара в Баден-Вюртемберге приблизилась к критическим 28 ° C, а атомные и угольные электростанции оказались под угрозой закрытия. В августе 2012 года один блок электростанции Миллстоун в Коннектикуте был закрыт из-за того, что морская вода в проливе Лонг-Айленд превысила 24 ° C, но в 2014 году NRC разрешил использовать морскую воду с температурой до 26,7 ° C. Атомная электростанция Турция-Пойнт во Флориде использует 270 км открытых каналов для охлаждения воды конденсатора, а в 2014 году NRC одобрил увеличение предельной температуры на входе до 40 ° C с 37.8 ° С.

Иногда для помощи используется дополнительная градирня, создавая двойную систему, как на заводах TVA Browns Ferry и Sequoyah в США, на многих заводах во Франции и Германии, а также на заводе Huntly в Новой Зеландии, но это означает, что немного воды затем теряется при испарении. В упомянутой выше ситуации с паромом Brown’s Ferry в середине 2010 года шесть «сезонных» градирен с механической тягой высотой 18-24 м работали на полную мощность и проработали большую часть лета. TVA потратила 160 миллионов долларов на добавление одной более крупной (около 50 м) градирни с механической тягой, введенной в эксплуатацию в 2012 году, и постепенно заменяет четыре существующие градирни улучшенной конструкции.

Рециркуляционное или непрямое влажное охлаждение

Если на электростанции мало воды, она может отводить излишки тепла в воздух, используя системы рециркуляции воды, которые в основном используют физику испарения.

Градирни с рециркуляцией воды — обычная визуальная особенность электростанций, часто наблюдаемая с шлейфами конденсированного водяного пара. Иногда в прохладном климате можно использовать просто пруд, из которого испаряется горячая вода.

Большинство ядерных энергетических (и других тепловых) станций с рециркуляционным охлаждением охлаждаются водой в контуре конденсатора, а горячая вода затем направляется в градирню.При этом может использоваться либо естественная тяга (эффект дымохода), либо механическая тяга с использованием больших вентиляторов (обеспечивающая гораздо более низкий профиль, но с использованием мощности *). Охлаждение в градирне происходит за счет передачи тепла воды воздуху, как напрямую, так и за счет испарения части воды. В Великобритании потребность в воде для атомного блока мощностью 1600 МВт составляет около 2 кубических метров в секунду (173 МЛ / день), это примерно половина для испарения и половина для продувки (см. Ниже).

* Chinon B во Франции (4×905 МВт) и предлагаемая установка Calvert Cliffs в США (1650 МВт) используют низкопрофильные градирни с наддувом.В Chinon B одна градирня на блок имеет высоту 30 м (вместо 155 м, необходимых для этого типа с естественной тягой), диаметр 155 м и использует 8 МВт (эл.) Для своих 18 вентиляторов (0,9% мощности). На Calvert Cliffs вентиляторы градирни будут потреблять около 20 МВт (1,2%) мощности.

Chinon B, Франция, с низкопрофильными градирнями с наддувом

Кредит: EDF / Марк Мурсо

Наиболее распространенная конфигурация градирен с естественной тягой называется противоточной.Эти башни имеют большую бетонную оболочку с теплообменной «заливкой» в слое над впуском холодного воздуха в основании оболочки. Воздух, нагретый горячей водой, поднимается вверх через кожух за счет конвекции (эффект дымохода), создавая естественную тягу, обеспечивающую поток воздуха для охлаждения горячей воды, распыляемой сверху. Другие конфигурации включают поперечный поток, когда воздух движется поперечно через воду, и прямоток, когда воздух движется в том же направлении, что и капли воды. Эти башни не требуют вентиляторов и имеют низкие эксплуатационные расходы, но значительные затраты на техническое обслуживание.Для большого растения они могут быть высотой более 200 метров. Они используются на крупных атомных и угольных электростанциях в Европе, восточной части США, Австралии и Южной Африке

Градирни с механической тягой имеют большие осевые вентиляторы, выполненные из дерева и пластика. Вентиляторы обеспечивают воздушный поток и могут обеспечивать более низкую температуру воды, чем градирни с естественной тягой, особенно в жаркие засушливые дни. Однако у них есть недостаток, заключающийся в том, что для них требуется вспомогательная энергия, обычно около 1% от мощности установки, но не более 1.2% от этого. Вытяжные градирни с механической вытяжкой используются исключительно в центральной и западной части США, поскольку они могут обеспечить более контролируемую производительность в широком диапазоне условий, от замораживания до жарких и сухих. К тому же они менее заметны, их высота не превышает 50 метров.

Такие градирни приводят к расходу воды: до 3,0 литров испаряется на каждый произведенный киловатт-час ^г в зависимости от условий ^ч . Эта потеря воды при испарении из-за фазового перехода нескольких процентов ее из жидкости в пар отвечает за отвод большей части тепла от охлаждающей воды за счет лишь небольшой части объема циркулирующей жидкости (хотя и довольно большой доли воды, фактически забираемой из озера или ручья).Считается, что потребление воды при испарении обычно примерно вдвое больше, чем при прямом охлаждении.

Градирни с рециркуляцией воды снижают общий КПД электростанции на 2-5% по сравнению с прямоточным использованием воды из моря, озера или большого ручья, количество зависит от местных условий. Согласно исследованию Министерства энергетики США, проведенному в 2009 году, они примерно на 40% дороже, чем прямая прямоточная система охлаждения.

Вода, испаряющаяся из градирни, приводит к увеличению концентрации примесей в оставшемся теплоносителе.Некоторый стравливание — известное как «продувка» — необходимо для поддержания качества воды, особенно если вода для начала перерабатывается муниципальными сточными водами — как, например, в Пало-Верде, штат Аризона *, и предлагается для завода в Иордании Мадждал. Таким образом, необходимая замена воды примерно на 50% больше, чем фактическая замена испарителя, поэтому система такого типа потребляет (за счет испарения) до 70% забираемой воды.

* Около 220 мл очищенных сточных вод в день перекачивается в 70 км от Феникса, Азия, на трехблочную станцию ​​мощностью 3875 МВт (эл.).Испарение составляет 76 мл / день на единицу, а продувка 4,7 мл / день при солености примерно такой же, как у морской воды, сбрасываемой в пруды-испарители, следовательно, используется около 2,6 л / кВтч. Он имеет три градирни с механической тягой для каждого блока.

Даже при относительно невысокой чистой потребности в воде для рециркуляционного охлаждения большие электростанции могут превосходить то, что летом легко достается из реки. На атомной электростанции Civaux мощностью 3000 МВт (эл.) Во Франции в плотинах выше по течению хранится 20 GL воды, чтобы обеспечить адекватное снабжение в условиях засухи.

На некоторых атомных станциях используются бассейны-охладители, которые представляют собой другой тип охлаждения с замкнутым циклом, снижающий потери на испарение, связанные с градирнями. Пруды-охладители требуют значительного количества земли и могут оказаться невозможными по другим причинам. Преимущество пруда-охладителя заключается в том, что он передает больший процент отработанного тепла в атмосферу посредством конвекции или более медленного испарения из-за более низких перепадов температур, что снижает скорость испарения и, таким образом, скорость безвозвратных потерь воды по сравнению с градирнями.Кроме того, их воздействие на окружающую среду обычно меньше, чем прямое охлаждение.

Несмотря на то, что на многих угольных и атомных электростанциях используются мокрые градирни, в США на производство электроэнергии приходится только около 3% всего потребления пресной воды, по данным Геологической службы США — около 15,2 гигалитра в день (5550 GL / год). Это было бы просто для внутренних угольных и атомных станций без доступа к обильному количеству воды для прямоточного охлаждения. Австралийские угольные электростанции потребляют около 290 GL / год ^–, что эквивалентно двум третям водоснабжения Мельбурна.

Сухое охлаждение

В тех случаях, когда доступ к воде еще более ограничен или приоритетом являются экологические и эстетические соображения, для обычных реакторов могут быть выбраны методы сухого охлаждения. Как следует из названия, в этом случае в качестве среды передачи тепла используется воздух, а не испарение из контура конденсатора. Сухое охлаждение означает минимальную потерю воды. Доступны два основных типа технологий сухого охлаждения.

Одна конструкция работает как автомобильный радиатор и использует принудительную тягу с высоким потоком через систему ребристых трубок в конденсаторе, через которые проходит пар, просто передавая свое тепло напрямую окружающему воздуху.В этом случае вся электростанция использует менее 10% воды, необходимой для установки с мокрым охлаждением ^j , но некоторая мощность (около 1–1,5% выходной мощности электростанции) потребляется необходимыми большими вентиляторами. ^k Это прямое сухое охлаждение с использованием конденсатора с воздушным охлаждением (ACC), и единственная атомная электростанция, на которой он обычно используется, — это очень маленькие реакторы в Билибино в арктической зоне вечной мерзлоты в Сибири, хотя THTR-300 экспериментальный реактор в Германии в 80-е годы также имел воздушное охлаждение.

В качестве альтернативы может все еще существовать контур охлаждения конденсатора, как в случае с влажным рециркуляционным охлаждением, но вода в нем закрывается и охлаждается потоком воздуха, проходящим через оребренные трубы в градирне. * Тепло передается воздуху, но неэффективно. Эта технология не является предпочтительной, если возможно влажное охлаждение в зависимости от испарения, но потребление энергии составляет всего 0,5% от выхода.

Резервная система отвода остаточного тепла, вводимая в эксплуатацию на атомной электростанции Ловииса в Финляндии в 2015 году, имеет две градирни: одна для системы отвода остаточного тепла, подключенной к парогенераторам, а другая — для других нужд, включая топливо. бассейны.Они могут сначала перевести установку в режим горячего останова, а затем — в режим холодного останова.

* Некоторые градирни с механической тягой представляют собой гибридную конструкцию, включающую сухую часть над мокрой. Используемый режим охлаждения зависит от сезона, при этом предпочтительнее сухое охлаждение в более холодные месяцы.

В обоих случаях нет зависимости от испарения и, следовательно, потерь охлаждающей воды на испарение. Использование вентиляторов также позволяет лучше контролировать охлаждение, чем просто использование естественной тяги.Однако передача тепла намного менее эффективна и, следовательно, требует гораздо более крупной охлаждающей установки, которая механически более сложна. Компания Eskom в Южной Африке указывает, что установки с сухим охлаждением имеют общее потребление воды менее 0,8 л / кВтч, что соответствует потерям в паровом цикле (сравните примерно 2,5 л / кВтч для установок с влажным охлаждением). Eskom строит две из крупнейших угольных электростанций в мире — каждая мощностью 6 x 800 МВт, — и одна из них будет крупнейшей в мире электростанцией с сухим охлаждением.

Вряд ли какие-либо генерирующие мощности в США используют сухое охлаждение, а в Великобритании оно было исключено как непрактичное и ненадежное (в жаркую погоду) для новых атомных станций.В исследовании Министерства энергетики США в 2009 году говорится, что они в три-четыре раза дороже, чем рециркуляционная система влажного охлаждения. Во всех заявках на получение лицензии на новые предприятия в США сухое охлаждение отвергалось как неосуществимое или неприемлемое из-за потери эффективности выработки электроэнергии и значительно более высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Для больших блоков также существуют последствия для безопасности, связанные с отводом остаточного тепла после аварийного останова с потерей мощности. В Иране четыре немецких реактора мощностью 1300 МВт, запланированные в 1970-х годах в Исфахане и Савехе, должны были использовать сухое охлаждение, с двумя градирнями высотой 260 м и диаметром 170 м каждая.Маловероятно, что в обозримом будущем крупные атомные станции перейдут на сухое охлаждение.

Однако два американских малых модульных реактора (SMR) — Holtec SMR-160 и B&W mPower — используют или могут использовать сухое охлаждение, что дает гораздо большую гибкость при выборе места установки. B&W заявляет о 31% тепловом КПД при использовании конденсатора с воздушным охлаждением, а также о снижении мощности со 180 МВт для водяного охлаждения до 155 МВт для охлаждения с воздушным конденсатором в результате снижения термодинамической эффективности.В модуле реактора NuScale 60 МВт, который планируется построить в Национальной лаборатории Айдахо, будет использоваться сухое охлаждение, что снизит потребление воды примерно на 90% и снизит выходную мощность на 5-7%.

Оба типа сухого охлаждения связаны с большими затратами на установку охлаждения и намного менее эффективны, чем водяные градирни, использующие физику испарения ^l , поскольку единственное охлаждение осуществляется за счет относительно неэффективной передачи тепла от пара или воды к воздуху через металл плавники, а не испарением. В жарком климате температура окружающего воздуха может составлять 40 градусов C, что сильно ограничивает охлаждающий потенциал по сравнению с температурой по влажному термометру около 20 градусов, что определяет потенциал для влажной системы.Однако, если модернизируются сухие системы, влажная система по-прежнему доступна для жаркой погоды.

Прогнозируемые данные Австралии по углю * показывают снижение теплового КПД воздушного охлаждения на 32% по сравнению с водяным охлаждением, например, с 33% до 31%.

* В ОЭСР Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии 2010 г. Таблицы 3.3.

Вода является ограничением для производства электроэнергии на угле во внутреннем Китае, большая часть которого находится в регионах с дефицитом воды. Модернизация системы воздушного охлаждения снижает эффективность на 3-10% и, как сообщается, стоит около 200 миллионов долларов на 1000 МВтэ мощности * — около 2.5 центов / кВтч. World Energy Outlook 2015 сообщает, что более 100 ГВт (эл.) Угольных электростанций в северном Китае (12% всего угольного парка) используют сухое охлаждение, и ожидается, что потребность в нем будет расти. В частности, около 175 ГВт установленной мощности по сжиганию угля необходимо модернизировать с использованием сухого охлаждения. Из-за высокой стоимости транспортировки угля, более чем в три раза превышающей стоимость добычи от Синьцзяна до восточного побережья, много новых мощностей строится рядом с шахтами на севере, а энергия передается на юг по линиям HVDC.Прирост стоимости сухого охлаждения показан примерно на уровне 0,7 долл. США / МВт-ч, как и стоимость HVDC.

* Финансовый отчет Bloomberg New Energy от 25.03.13.

Китай планирует построить небольшие модульные реакторы на расплаве соли в качестве энергетического решения на северо-западе страны, где мало воды и низкая плотность населения. Применение безводного охлаждения в засушливых регионах с использованием реакторов TMSR-SF предусматривается в конце 2020-х годов. Помимо твердотопливных конструкций, планируется установка MSR на жидком топливе мощностью 168 МВт (эл.).Отвод остаточного тепла пассивный, путем охлаждения полости.

Экологические и социальные аспекты охлаждения

Каждый из различных методов охлаждения влечет за собой свой собственный набор местных экологических и социальных воздействий и подлежит регулированию.

В случае прямого охлаждения, воздействия включают количество забираемой воды и воздействие на организмы в водной среде, особенно на рыбу и ракообразных. Последнее включает в себя как убой из-за столкновения (отлов более крупной рыбы на экранах), так и увлечение (вытягивание более мелкой рыбы, икры и личинок через системы охлаждения), а также изменение условий экосистемы, вызванное повышением температуры сбрасываемой воды.

В случае мокрых градирен воздействия включают потребление воды (в отличие от простого забора) и эффекты визуального шлейфа пара, выбрасываемого из градирни. Многие люди считают такие шлейфы помехой, в то время как в холодных условиях некоторые конструкции башен допускают образование льда, который может покрывать землю или близлежащие поверхности. Другой возможной проблемой является унос, когда в каплях воды могут присутствовать соль и другие загрязнители.

Со временем знания об этих эффектах расширились, воздействия были количественно оценены, и были разработаны решения.Технические решения (такие как рыбные сетки и глушители шлейфа) могут эффективно смягчить многие из этих воздействий, но с соответствующими затратами, которые возрастают со сложностью.

На атомной станции, за исключением незначительного хлорирования, охлаждающая вода не загрязняется при использовании — она ​​никогда не контактирует с ядерной частью станции, а только охлаждает конденсатор в машинном зале.

В региональном и глобальном масштабе менее эффективные средства охлаждения, особенно сухое охлаждение, приведут к увеличению связанных выбросов на единицу отправляемой электроэнергии.Это больше беспокоит электростанции, работающие на ископаемом топливе, но, возможно, имеет последствия и для ядерной энергетики с точки зрения образующихся отходов.

Что касается политики, то в одном отчете Министерства энергетики США отмечается, что основным эффектом Закона США о чистой воде является регулирование воздействия использования охлаждающей воды на водную флору и фауну, и это уже приводит к выбору рециркуляционных систем вместо прямоточных для пресная вода. Это приведет к увеличению расхода воды, если не будут использоваться более дорогие и менее эффективные системы сухого охлаждения.Это поставит атомную энергетику в невыгодное положение по сравнению со сверхкритическим углем, хотя требования по десульфуризации дымовых газов (FGD) для угля выровняют водный баланс, по крайней мере, до некоторой степени, а любое будущее улавливание и хранение углерода (CCS) еще больше ухудшит уголь.

В августовском отчете Национальной лаборатории энергетических технологий (NETL) Министерства энергетики США были проанализированы последствия введения новых экологических норм для угольных электростанций в США. Ожидается, что надвигающееся нормотворчество Агентства по охране окружающей среды в феврале 2011 года обяжет использование градирен в качестве «наилучшей доступной технологии» для минимизации воздействия на окружающую среду от водозаборов, вместо того, чтобы позволять проводить оценки для конкретных участков и анализ затрат и выгод для определения наилучшего варианта из возможных. ряд проверенных технологий для защиты водных видов.Это может означать, что на всех новых заводах — и, возможно, на многих существующих установках — необходимо установить градирни вместо использования прямоточного охлаждения, которое требует много воды, но около 96% ее возвращается, немного теплее. Градирни, будучи более дорогими, работают за счет испарения большого количества воды, создавая нагрузку на запасы пресной воды — согласно отчету, они потребляют 1,8 л / кВт · ч, по сравнению с менее 0,4 л / кВт · ч для прямоточного охлаждения. . В отчете NETL отмечается, что прогнозируемое увеличение использования воды на угольных электростанциях в течение следующих двух десятилетий, если прямое охлаждение больше не будет разрешено на новых станциях, не влияет на вероятность того, что многие угольные электростанции добавят технологию улавливания и хранения углерода (CCS). ограничивают выбросы углерода в США, тем самым увеличивая потребление воды еще на 30-40%.

Исследование, проведенное в 2010 году Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), показало, что общая стоимость модернизации электростанций США с градирнями превысит 95 миллиардов долларов. Стоимость только 39 АЭС (63 реактора) составит почти 32 миллиарда долларов. Исследование EPRI охватывало 428 электростанций США с прямоточными системами охлаждения, которые потенциально подпадали под действие пересмотренных правил Агентства по охране окружающей среды США, якобы для защиты водных организмов от попадания в водозаборные сооружения охлаждающей воды.Как отмечалось выше, в соответствии с предлагаемыми поправками к Закону о чистой воде EPA могло бы потребовать, чтобы охлаждение замкнутого цикла было «наилучшей доступной технологией» для минимизации неблагоприятного воздействия на окружающую среду для водных организмов. В исследовании EPRI рассматривались капитальные затраты, потери доходов от продолжительных отключений, необходимых для изменения систем, и затраты, связанные с потерями в эффективности установки, включая увеличение потребления энергии вентиляторами и насосами в системах охлаждения с замкнутым циклом. Такое изменение обойдется 311 миллионам граждан США в 305 долларов на человека, чтобы модернизировать все электростанции с прямоточной системой охлаждения, «чтобы устранить практически несуществующее воздействие на окружающую среду, согласно научным исследованиям популяций водных организмов на этих станциях», — говорится в сообщении. Институт ядерной энергии, промышленная ассоциация США.

В мае 2014 года EPA издало окончательное правило для водозаборов, охватывающее 1065 заводов и фабрик, которое позволяет существующим предприятиям использовать ряд вариантов защиты водных организмов, хотя новым потребуются системы замкнутого цикла. *

* NEI прокомментировал: «Градирни потребляют вдвое больше воды из водоемов, которые мы хотим защитить, по сравнению с прямоточными системами охлаждения. Этот факт очень важен с учетом прогнозов о том, что большая часть нашей страны столкнется с нехваткой водных ресурсов в будущем.Технологические решения для водозабора охлаждающей воды электростанции могут быть очень эффективными в защите рыб и могут учитывать экологическое разнообразие различных участков. Как EPA ранее указывало, такие решения, как передвижные экраны с системой сбора и возврата, сравнимы с градирнями в защите водных организмов в водоемах, используемых для охлаждения электростанций ».

Во Франции все атомные электростанции EdF, кроме четырех (14 реакторов), находятся внутри страны и требуют пресной воды для охлаждения.Одиннадцать из 15 внутренних станций (32 реактора) имеют градирни с испарительным охлаждением, остальные четыре (12 реакторов) напрямую используют речную или озерную воду. При нормативных ограничениях на повышение температуры в водоприемниках это означает, что в очень жаркое лето выработка электроэнергии может быть ограничена. *

* Например, в Бугее максимальное повышение температуры воды летом обычно составляет 7,5 ° C и 5,5 ° C летом, при максимальной температуре нагнетания 30 ° C (34 ° C летом) и максимальной температуре ниже по течению 24 ° C (26 ° C допускается до 35 лет. дней).Для заводов, использующих прямое охлаждение с моря, допустимое повышение температуры на море составляет 15 ° C.

В США заводы, использующие прямое охлаждение от рек, должны снижать мощность в жаркую погоду. Три агрегата Browns Ferry компании TVA работают на 50%, в то время как температура в реке превышает 32 ° C.

За одним исключением, все атомные электростанции в Великобритании расположены на побережье и используют прямое охлаждение. В исследовании 2009 года, проведенном в Великобритании по выбору места для нового строительства атомной электростанции, все рекомендации относились к площадкам в пределах 2 км от обильных водоемов — моря или устья.

Австралийское исследование, предлагающее возобновляемые источники энергии (ветряные и солнечные) для объекта в Южной Австралии, предлагает цифру 0,74 GL / год использования воды для очистки зеркал (гелиостатов) на установке CSP общей мощностью 540 МВт, 2810 ГВт / год, следовательно, 0,26 L / кВтч.

При сравнении потребности в воде атомных электростанций и электростанций, работающих на угле, необходимо учитывать использование воды помимо охлаждения. При очистке и транспортировке угля, а также при удалении золы часто используется много воды. Это может вызвать загрязнение, как и стоки с угольных складов.

Будущие последствия требований к охлаждению для ядерной энергетики

Пресная вода — ценный ресурс в большинстве частей мира. Там, где его совсем мало, общественное мнение поддерживает политику правительства, основанную на здравом смысле, чтобы свести к минимуму ее растрату.

Помимо близости к основным центрам нагрузки, нет причин размещать атомные электростанции вдали от побережья, где они могут использовать прямоточное охлаждение морской водой. При размещении угольных заводов необходимо учитывать логистику поставок топлива (и связанный с этим внешний вид), поскольку на каждую станцию ​​мощностью 1000 МВт в год требуется более трех миллионов тонн угля в год.

«Потребление воды атомными станциями является значительным, но лишь немного выше, чем потребление воды угольными станциями. Атомные станции работают при относительно более низких температуре и давлении пара, и, следовательно, более низкий КПД цикла, что, в свою очередь, требует более высоких расходов охлаждающей воды. Угольные заводы с более высокой эффективностью могут охлаждаться с немного меньшим количеством воды на единицу мощности, но разница небольшая. *

* Проблемы и возможности охлаждающей воды на АЭС США, октябрь 2010 г., INL / EXT-10-2028.

Если какую-либо тепловую электростанцию ​​- угольную или атомную — необходимо разместить на суше, наличие охлаждающей воды является ключевым фактором при размещении. Там, где количество охлаждающей воды ограничено, большое значение имеет высокий термический КПД, хотя любое преимущество, скажем, сверхкритического угля над ядерным, вероятно, будет значительно уменьшено из-за потребности в воде для FGD.

Даже если количество воды настолько ограничено, что ее нельзя использовать для охлаждения, тогда установка может быть размещена вдали от требований нагрузки и там, где имеется достаточно воды для эффективного охлаждения (с учетом некоторых потерь и дополнительных затрат на передачу) ^м .

Атомные станции

поколения III + имеют высокий тепловой КПД по сравнению с более старыми, и не должны находиться в невыгодном положении по сравнению с углем с точки зрения использования воды.

Соображения по ограничению выбросов парниковых газов, конечно, будут накладываться на вышеизложенное. Данные Министерства энергетики США показывают, что улавливание CO2 увеличит потребление воды на угольных и газовых электростанциях на 50-90%, что сделает первые более водоемкими, чем атомные. *

* «Требования к воде для существующих и новых технологий термоэлектрических установок» DOE / NETL-402/080108, август 2008 г.

Еще одно значение связано с когенерацией, использующей отходящее тепло атомной электростанции на побережье для опреснения MSF. В большинстве случаев опреснения на Ближнем Востоке и в Северной Африке уже используется отходящее тепло от нефтегазовых электростанций, и в будущем ряд стран ожидают использования ядерной энергии для этой роли когенерации. См. Также информационный документ по ядерному опреснению.

---

ПРИЛОЖЕНИЕ: Комментарий к отчетам США

Очевидно, что кроме тепла, отводимого с дымовыми газами от угольной установки, и любой разницы в тепловом КПД, которая влияет на количество тепла, сбрасываемого в систему охлаждения, нет реальной разницы в количестве воды, используемой для охлаждение атомных электростанций по сравнению с угольными электростанциями того же размера.Однако в некоторых исследованиях в США указывается на существенное различие между угольными и атомными станциями, очевидно, связанное с (неустановленным) тепловым КПД выбранных примеров. Исследования исключают атомные станции на побережье, которые используют для охлаждения соленую воду.

Технический отчет EPRI за март 2002 года: Вода и устойчивость (том 3): Потребление воды в США для производства электроэнергии — следующие полвека. стремится оценить будущее потребление воды, связанное с производством электроэнергии в США, примерно до 2020 года.В нем используются некоторые «типичные» цифры забора и потребления воды, которые показывают заметные различия между углем и атомной электростанцией, без указания источника и объяснения их величины. Он ориентирован только на пресную воду и игнорирует растения с охлаждением морской водой. Его выводы представлены на региональной основе в свете прогнозируемого увеличения количества поколений и вероятных изменений в технологиях производства, таких как переход от угля к газу комбинированного цикла.

EPRI указывает, что этот отчет за 2002 год заменен отчетом 2008 года: «Использование воды в производстве электроэнергии», но его нет в открытом доступе.Отчеты за 2002 и 2008 годы основаны на примерах из общедоступных данных и базах данных EPRI, которые предоставляют информацию об использовании охлаждающей воды и отклонении тепла для нескольких объектов. Цифры, приведенные в этих отчетах, и приведенная выше столбчатая диаграмма в целом представляют потребности в водопользовании. Полученные EPRI числа постоянно были примерно на 10% ниже, чем аналогичные числа, предоставленные DOE, поскольку DOE использует теоретические расчеты для получения своих показателей водопользования, а не усреднение фактических данных по растениям, как в подходе EPRI.

Другие отчеты по оценке потребностей в пресной воде взяты из Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США в 2006 году с обновлением за 2008 год и более общие отчеты за 2009 год. Первые два рассчитаны на 2030 год и используют пять сценариев охлаждения, применяемых к региональные прогнозы прироста и выбытия. Здесь предположения для будущих угольных электростанций: 70% сверхкритических ⁿ и 30% подкритических, первые из которых имеют очень высокий тепловой КПД по сравнению с любой атомной станцией поколения III.Однако предполагается, что угольные электростанции нуждаются в десульфуризации дымовых газов (ДДГ), что обычно увеличивает потребление воды.

Требования к охлаждающей воде для каждого типа установок были рассчитаны на основе данных NETL и представлены в следующей таблице для «модельных» установок потребления пресной воды:

Уголь прямоточный, докритический, мокрая ДДГ	0,52 л / кВт · ч
Уголь прямоточный, сверхкритический, мокрая ДДГ	0.47 литров / кВт · ч
Ядерная, прямоточная, подкритическая	0,52 л / кВт · ч
Уголь рециркуляционный, докритический, мокрая ДДГ	1,75 л / кВт · ч
Уголь рециркуляционный, сверхкритический, мокрая ДДГ	1,96 л / кВт · ч
Ядерная, рециркуляционная, докритическая	2,36 л / кВт · ч

Цифры озадачивают, поскольку для сверхкритического угля следует использовать значительно менее эффективные докритические угольные электростанции, а для рециркуляционного использования градирен большая разница между докритическим углем и ядерной энергией необъяснима.Очевидно, что существуют важные переменные, которые не учитываются, хотя они, безусловно, должны иметь отношение к прогнозам NETL.

Отчет DOE / NETL за 2009 год показывает диаграмму (рис. 3-6), в которой приводится отчет EPRI за 2002 год, где указано чистое потребление с использованием градирен от 2,27 до 3,8 л / кВтч для атомной энергетики *. Это намного больше, чем цифры на диаграмме докритического сжигания угля с FGD (рис. 3-2) — 1,9–2,5 л / кВтч (0,505–0,665 галлонов / кВтч) с аналогичной продувкой.

* Подпитка охлаждающей воды 3.От 0 до 4,1 л / кВтч (0,8-1,1 галлона / кВтч), без продувки 0,06-0,20 галлона / кВтч.

Другая диаграмма (рис. 3-1) со ссылкой на EPRI 2002 дает нетто 2,7 л / кВтч (0,72 галлона / кВтч) для атомной энергетики и 2,0 л / кВтч (0,52 галлона) для докритического угля. В пояснении в тексте говорится: «Атомные станции имеют более высокую нагрузку на градирню по сравнению с чистой выработкой электроэнергии. Это связано с тем, что условия пара ограничиваются эффектами хрупкости металла от ядерного реактора, что снижает эффективность». Однако ни он, ни отчет EPRI не оправдывают большую разницу, которая должна быть напрямую связана с потерями тепла в дымовой трубе на угольных электростанциях и с тепловым КПД.

---

Примечания и ссылки

Банкноты

а. При теоретической полной эффективности и с учетом только паровой фазы это известно как цикл Карно. Эффективность Карно системы относится к разнице между уровнями тепла на входе и выходе и в более общем смысле называется термической эффективностью. [Назад]

г. Этот термодинамический процесс превращения тепла в работу также известен как цикл Ренкина или, в более простом смысле слова, как цикл пара, который можно рассматривать как практический цикл Карно, но с использованием насоса для возврата текучей среды в виде жидкости к источнику тепла.[Назад]

г. Конденсатор предназначен для конденсации отработавшего пара паровой турбины за счет потери скрытой теплоты парообразования охлаждающей воде (или, возможно, воздуху), проходящей через конденсатор. Температура конденсата определяет давление на той стороне конденсатора. Это давление называется противодавлением турбины и обычно представляет собой частичный вакуум. Снижение температуры конденсата приведет к снижению противодавления турбины, что увеличит тепловой КПД турбины.Типичный конденсатор состоит из трубок в кожухе или кожухе.

Могут быть первичный и вторичный контуры, как в реакторах с водой под давлением (PWR) и двух или трех других типах. В этом случае первый контур просто передает тепло от активной зоны реактора к парогенераторам, а вода в нем остается жидкой под высоким давлением. В реакторах с кипящей водой и в реакторах другого типа вода закипает в активной зоне или рядом с ней. То, что сказано в основной части статьи, относится ко второй ситуации или вторичной цепи, где их два.[Назад]

г. В ядерном реакторе вода или тяжелая вода должны поддерживаться под очень высоким давлением (1000-2200 фунтов на квадратный дюйм, 7-15 МПа), чтобы она оставалась жидкой при температуре выше 100 ° C, как в современных реакторах. Это имеет большое влияние на реакторную технику.

Более подробная информация о различных теплоносителях первого контура содержится в статье Nuclear Power Reactors . [Назад]

e. В отчете Геологической службы США за 1995 г. говорилось, что 98% изъятия обычно возвращается в источник.[Назад]

ф. Для заданной электрической мощности, потому что установка должна быть больше (для заданной мощности при 36% необходимо сбросить в 1,78 раза больше тепла, при 33% необходимо сбросить в 2,03 раза больше тепла — разница в 14%). Если просто посмотреть на долю тепла, потерянного на конкретной установке при двух значениях КПД, разница составит 5%, а вырабатывается на 8% меньше электроэнергии. [Назад]

г. На каждый киловатт-час электрической мощности при тепловом КПД 33% необходимо сбросить 7,3 МДж тепла.При тепловом КПД 36% сбрасывается 6,4 МДж. При скрытой теплоте парообразования 2,26 МДж / л это приводит к испарению 3,2 литра или 2,8 литра на кВтч соответственно, если весь охлаждающий эффект является просто испарительным. Это составило бы 77 или 67 мегалитров в день соответственно для станции мощностью 1000 МВт, если бы все охлаждение было только испарительным. На практике около 60-75% испаряется, в зависимости от атмосферных факторов. Другие расчетные цифры для более высокой эффективности: для сверхсверхкритического парового цикла (USC) с использованием градирни потребуется около 1.Произведено 5-1,7 л / кВтч; Современная ПГУ составляет около 0,9-1,1 л / кВтч. [Назад]

ч. В отчете Министерства энергетики за 2006 год, который подвергается критике ниже, указано типичное значение 2,9 л / кВтч. Другие источники в США указывают 1,5 литра / кВтч для прямоточного охлаждения и 2,7 или 3,0 литра / кВтч для испарительных градирен (, например, NEI 2009, примечание 11; NEI 2012). [Назад]

и. На основе 50% от общего объема производства 261 ТВт-ч при расходе воды 2,25 л / кВт-ч (60% электроэнергии вырабатывается из угля, в основном с использованием испарительного охлаждения).По более авторитетной, но более ранней оценке, общие потери от испарения для внутренних электростанций составляют 225 GL / год (Hunwick 2008). Мельбурн использует около 440 GL в год. [Назад]

Дж. Около 0,18–0,25 л / кВтч на заводе Коган-Крик в Квинсленде, включая небольшое дополнительное количество влажного охлаждения, и 0,15 л / кВтч на заводе Миллмерран. [Назад]

к. 48 вентиляторов на Коган-Крик диаметром 9 метров каждый. [Назад]

л. В Австралии на угольных электростанциях Коган-Крик (750 МВт в сверхкритическом состоянии) и Милмерране (в сверхкритическом состоянии 840 МВт) используется сухое охлаждение с ACC, как и на электростанциях Матимба и Маджуба в Южной Африке.Новый завод Medupi будет использовать его и станет крупнейшей в мире станцией с сухим охлаждением (4800 МВт). Кендал в Южной Африке использует систему непрямого сухого охлаждения. Судя по всему, сухое охлаждение также используется в Иране и Европе. Южноафриканский опыт оценивает стоимость ACC примерно на 50% больше, чем рециркуляционное влажное охлаждение и непрямое сухое охлаждение, на 70–150% больше. [Назад]

г. В них используется вода в сверхкритическом состоянии с давлением около 25 МПа, температура пара от 500 до 600 ° C и тепловая эффективность 45%. По всему миру работает более 400 таких заводов.Одним из направлений разработки ядерных реакторов поколения IV являются конструкции с водяным охлаждением в сверхкритическом состоянии. На сверхкритических уровнях (30+ МПа) может быть достигнут 50% тепловой КПД.

Сверхкритические флюиды — это флюиды, находящиеся выше термодинамической критической точки, определяемой как самая высокая температура и давление, при которых газовая и жидкая фазы могут сосуществовать в равновесии, как однородная флюид. У них есть свойства между газом и жидкостью. Для воды критическая точка составляет 374 ° C и 22 МПа, что дает ей плотность «пара» в три раза больше плотности жидкости, так что она может приводить в движение турбину так же, как и обычный пар.[Назад]

п. В Великобритании все атомные станции находятся на берегу, и общие потери при передаче в системе составляют 1,5%. [Назад]

Источники

Агентство по окружающей среде Великобритании, 2010 г., Варианты охлаждающей воды для атомных электростанций нового поколения в Великобритании.
EPRI 2002, Вода и устойчивость (том 3): Потребление воды в США для производства электроэнергии — следующие полвека, Технический отчет EPRI
DOE / NETL 2006: Оценка потребностей в пресной воде для удовлетворения будущих потребностей в производстве термоэлектрической энергии, DOE / NETL-2006/1235
DOE / NETL 2008: Оценка потребностей в пресной воде для удовлетворения будущих требований к выработке термоэлектрической энергии, обновление, DOE / NETL-400/2008/1339
DOE / NETL 2009: Требования к воде для существующих и новых технологий термоэлектрических станций, DOE / NETL-402/080108
Использование воды в производстве электроэнергии, отчет Института электроэнергетики 1014026 (февраль 2008 г.)
EPRI 2011, Национальная оценка затрат на модернизацию U.S. Электростанции с замкнутым циклом охлаждения, Технический бюллетень EPRI 1022212; и исследование модернизации замкнутого цикла: оценка капитальных затрат и производственных затрат, Технический отчет EPRI 1022491.
DOE / NETL, август 2010 г., Уязвимость воды для существующих угольных электростанций, отчет 1429. DOE / INL 2010, Проблемы и возможности охлаждающей воды на АЭС США, октябрь 2010 г., INL / EXT-10-2028.
Ханвик, Ричард 2008, Австралийские внутренние электростанции: утоляют жажду
Международное энергетическое агентство и Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии, издание 2010 г.
Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2015
Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2016 — глава 9, посвященная воде
Справочник по ядерной инженерии, 2010 г.
ESAA, Electricity Gas Australia 2010
МАГАТЭ 2012, Эффективное управление водными ресурсами в реакторах с водяным охлаждением, Серия изданий МАГАТЭ по ядерной энергии No.НП-Т-2.6.
Уильям Скафф, Институт ядерной энергии, водопользование, электроэнергия и ядерная энергия: целостный подход к охране окружающей среды, презентация на Ежегодном форуме Совета по охране грунтовых вод (GWPC) 2009, 14-16 сентября 2009 г.