При капитальной переделке дачи, загородного дома или постройке нового существенным станет вопрос относительно выбора системы отопления и всего, что с ней связано.
Все нюансы: общая протяженность и диаметр труб, мощность электрического или газового котла, а также необходимость рециркуляционного насоса, призванного обеспечить полноценное функционирование теплоснабжения и подачи горячей воды, – будут на повестке дня.
1 Рециркуляционные насосы в системе отопления
Для создания комфортных условий проживания обязательно использование рециркулицонного насосного оборудования. Рециркуляционные насосы являются неотъемлемой составляющей системы отопления и горячего водоснабжения. Это компактное устройство устанавливается повсеместно – в частных домах, котельной, коттеджах.
Благодаря своим отменным техническим параметрам и высокой энергоэффективности насосы для рециркуляции воды вытесняют агрегаты прочих типов и заслуженно набирают популярность.
Рециркуляционный насос в первую очередь обеспечивает нормальную эксплуатацию всей отопительной системы, являясь главным стимулирующим фактором для ее бесперебойной работы.
Используемый рециркуляционный принцип действия, заключающийся в нагнетании перекачиваемой среды на основе вращения специальных элементов и увеличении скорости перемещения теплоносителя по теплоснабжению, напора, чрезвычайно необходим для систем отопления. Это обусловлено тем, что агрегат создает благоприятные условия для эффективной перекачки теплового носителя по трубам.
Его устанавливают с целью поддержки и регулировки давления рабочей среды. В целом он повышает гидравлическую мощность теплоснабжения. С монтажом подобного оборудования отопительная система получает повышение коэффициента теплоотдачи.
При стандартной системе естественной циркуляции помещение прогревается неравномерно и дольше, нежели с рециркуляционным прибором. Носитель часто встречается с серьезным сопротивлением, его энергия гасится. В результате трубы нагреваются частично, тепло теряется быстрее, обогрев дома не происходит должным образом.
Основными составными элементами устройства являются: корпус, электронный переключатель, сохраняющий амплитуду колебаний напряжения питания, обеспечивающий периодичность пуска «движка», и электродвигатель. Рециркуляционный насос отличается невысокой стоимостью, к его преимуществам относятся:
Использование насоса рециркуляции котла – экономически выгодное и эффективное решение. Он обеспечивает минимальный расход теплоносителя, уменьшает температурную разницу между нижней и верхней частями котла.
1.1 Конструктивные особенности устройств
Рециркуляционный насос схож с циркуляционным. Для рециркуляционных гидравлических машин характерны следующие конструктивные особенности:
- корпус исполнен из бронзы и стали, реже из латуни, чугуна и других нержавеющих сплавов;
- односкоростной статор охлаждается перекачиваемой средой, допустимая температура которой не должна превышать 65 градусов;
- роторный вал из нержавеющей стали оснащен крыльчаткой (лопастным колесом), за счет вращения которой образуется центробежная сила, возникает компрессия на выводном патрубке и нагнетается вода в трубопровод теплоснабжения;
- рабочее колесо производится из тугоплавкого специального пластика;
- вращаемый электродвигателем ротор короткозамкнутый, изготовлен из стали;
- оборудование рассчитано на работу с чистой, не вязкой водой (не содержащей твердых частиц и волокон);
- как дополнение – оснащение таймером и другими элементами для программирования насоса.
Схема отопления, базирующаяся на рециркуляционном аппарате, лишена недостатков, которые характерны для теплоснабжения, опирающегося на естественную циркуляцию теплового носителя, например, меньшая инерционность. Благодаря подобным устройствам интенсивная подача теплоносителя в считанные минуты сделает трубы радиатора горячими и потребителю не придется ожидать, пока прогреется помещение.
1.2 Виды рециркуляционного оборудования
Рециркуляционный агрегат, как и его «собрат» циркуляционный насос, подразделяются на два типа: на изделия с сухим ротором и насосы с мокрым ротором. Насос рециркуляции с сухим ротором отличается тем, что вращающаяся часть не соприкасается с перекачиваемой водой, поскольку отдалена от электродвигателя благодаря керамическому или металлическому скользящему торцевому уплотнителю.
2 Рециркуляционные насосы в системе горячего водоснабжения
Комфортность ГВС, сокращение расходов энергоресурсов для потребителя дает применение рециркуляционных устройств и соответствующих линий в системе горячего водоснабжения. При использовании бойлеров нагрев воды, как правило, отнимает несколько минут и даже часов в зависимости от требуемого объема горячей жидкости.
В течение этого процесса (еще и при пользовании сантехприборами) несколько литров жидкости сливается в канализацию. Чем трубопровод длиннее, тем больше воды утрачивается. Результатом становятся значительные потери в водоснабжении. К тому же потребитель получает тепловые потери, перерасход энергоносителя. С целью устранения данного явления в системе ГВС устанавливают насос для рециркуляции.
Предназначение гидроконструкции заключается в постоянном поддержании температуры на требуемом уровне перед точками водозабора. Монтаж насоса осуществляется перед водонагревателем на обратном трубопроводе параллельно с основной трубой. По данной ветке он перекачивает воду во время пользования из бойлера. Обратный клапан устанавливают на напорном патрубке.
Установка прибора совершается, если количество жидкости в трубопроводе до точки забора от бойлера свыше трех литров. Чтобы избежать утрат тепла, трубопровод должен быть достаточно теплоизолирован. В случае, если рециркуляционная система грамотно спроектирована, горячая вода поступает мгновенно после открытия общего крана.
Стоит отметить, что многие проектировщики и инсталляторы допускают ошибки в устройстве рециркуляционных установок, применяя насосы с напором 8-9 м вод.ст. Для частного дома, коттеджа достаточно агрегата с максимальным значением напора в 3-4 м вод.ст. Не следует для ГВС использовать «рециркуляционник», рассчитанный на отопительную систему, поскольку система горячего водоснабжения не нуждается в высокой производительности и большом запасе мощности.
2.1 Насос рециркуляции ГВС Wilo Star-Z Nova (видео)
2.2 Управление оборудованием
Функционирование насоса регулируется за счет реле времени. Нет нужды в постоянном нахождении прибора в рабочем состоянии, таким образом, следует лишь не допускать остывание жидкости ниже 50 градусов. Многие модели имеют в своем оснащении встроенные датчик температуры и реле времени. Контроллер задает в программе временной интервал между включением и работой гидравлической машины. Регулирование выполняется с целью повышения экономичности установки путем подбора наиболее оптимального рабочего режима.
В отдельных случаях регулировка параметров позволяла вдвое сократить потребление электроэнергии. Автоматическое управление, используемое в ряде моделей, адаптирует насос к потребностям владельца в горячей воде. К примеру, линейка Comfort PM датской компании Grundfos имеет функцию, которая на протяжении 14 дней отслеживает время водозабора, чтобы индивидуально подстроиться к конкретному владельцу.
Помимо этого агрегаты комплектуются обратными клапанами, термостатом, задающим режим работы и желаемую температуру воды, часовым механизмом. Опция таймера важна в вопросе энергосбережения и заключается в программировании оборудования на включение-выключение на определенные временные промежутки.
3 Популярные производители насосов для рециркуляции
Приобретение насоса рециркуляции в нынешних условиях не составляет труда. Изготовители, которых великое множество, готовы предложить внушительный ассортимент продукции на любой выбор. Насос рециркуляционный следует выбирать с учетом особенностей системы отопления, необходимого количества тепла, обращать внимание на материал исполнения. Предпочтение лучше отдавать регулируемым моделям благодаря их способности подстраиваться в автоматическом режиме под изменяющиеся условия системы, что позволит сэкономить на электроэнергии, продлить срок эксплуатации.
Лучшими техническими характеристиками, долговечностью, обладают изделия Wilo, Halm, Grundfos. Модели дорогие, однако стоимость оправдана качеством, оснащены таймером, термостатом, имеют низкое энергопотребление. Для снижения потерь горячей воды рекомендуется купить насосы от Grundfos.
Параметры работы устройства подбираются под конкретную систему. Ценные ресурсы в системе отопления с повышенным давлением потока сохраняет рециркуляционная установка Wilo с режимом Autoadapt. Оптимальное соотношение качества и цены характерно для товаров Imp Pumps, Calpeda . Экономный вариант предлагают китайские производители.
Тепловые схемы котельных
По своему назначению котельные малой и средней мощности делятся на следующие группы: отопительные, предназначенные для теплоснабжения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых, общественных и других зданий; производственные, обеспечивающие паром и горячей водой технологические процессы промышленных предприятий; производственно-отопительные, обеспечивающие паром и горячей водой различных потребителей. В зависимости от вида вырабатываемого теплоносителя котельные делятся на водогрейные, паровые и пароводогрейные.
В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства. Подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные – для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные – для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие) ; баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.
Тепловая схема котельной зависит от вида вырабатываемого теплоносителя и от схемы тепловых сетей, связывающих котельную с потребителями пара или горячей воды, от качества исходной воды. Водяные тепловые сети бывают двух типов: закрытые и открытые. При закрытой системе вода (или пар) отдает свою теплоту в местных системах и полностью возвращается в котельную. При открытой системе вода (или пар) частично, а в редких случаях полностью отбирается в местных установках. Схема тепловой сети определяет производительность оборудования водоподготовки, а также вместимость баков-аккумуляторов.
В качестве примера приведена принципиальная тепловая схема водогрейной котельной для открытой системы теплоснабжения с расчетным температурным режимом 150- 70°С. Установленный на обратной линии сетевой (циркуляционный) насос обеспечивает поступление питательной воды в котел и далее в систему теплоснабжения. Обратная и подающая линии соединены между собой перемычками – перепускной и рециркуляционной. Через первую из них при всех режимах работы, кроме максимального зимнего, перепускается часть воды из обратной в подающую линию для поддержания заданной температуры.
Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной
По условиям предупреждения коррозии металла температура воды на входе в котел при работе на газовом топливе должна быть не ниже 60 °С во избежание конденсации водяных паров, содержащихся в уходящих газах. Так как температура обратной воды почти всегда ниже этого значения, то в котельных со стальными котлами часть горячей воды подается в обратную линию рециркуляционным насосом.
В коллектор сетевого насоса из бака поступает подпиточная вода (насос, компенсирующая расход воды у потребителей). Исходная вода, подаваемая насосом, проходит через подогреватель, фильтры химводоочистки и после умягчения через второй подогреватель, где нагревается до 75- 80 °С. Далее вода поступает в колонку вакуумного деаэратора. Вакуум в деаэраторе поддерживается за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси с помощью водоструйного эжектора. Рабочей жидкостью эжектора служит вода, подаваемая насосом из бака эжекторной установки. Пароводяная смесь, удаляемая из деаэраторной головки, проходит через теплообменник – охладитель выпара. В этом теплообменнике происходит конденсация паров воды, и конденсат стекает обратно в колонку деаэратора. Деаэрированная вода самотеком поступает к подпиточному насосу, который подает ее во всасывающий коллектор сетевых насосов или в бак подпиточной воды.
Подогрев в теплообменниках химически очищенной и исходной воды осуществляется водой, поступающей из котлов. Во многих случаях насос, установленный на этом трубопроводе (показан штриховой линией), используется также и в качестве рециркуляционного.
Если отопительная котельная оборудована паровыми котлами, то горячую воду для системы теплоснабжения получают в поверхностных пароводяных подогревателях. Пароводяные водоподогреватели чаще всего бывают отдельно стоящие, но в некоторых случаях применяются подогреватели, включенные в циркуляционный контур котла, а также надстроенные над котлами или встроенные в котлы.
Показана принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами, снабжающими паром и горячей водой закрытые двухтрубные водяные и паровые системы теплоснабжения. Для приготовления питательной воды котлов и подпиточной воды тепловой сети предусмотрен один деаэратор. Схема предусматривает нагрев исходной и химически очищенной воды в пароводяных подогревателях. Продувочная вода от всех котлов поступает в сепаратор пара непрерывной продувки, в котором поддерживается такое же давление, как и в деаэраторе. Пар из сепаратора отводится в паровое пространство деаэратора, а горячая вода поступает в водоводяной подогреватель для предварительного нагрева исходной воды. Далее продувочная вода сбрасывается в канализацию или поступает в бак подпиточной воды.
Конденсат паровой сети, возвращенный от потребителей, подается насосом из конденсатного бака в деаэратор. В деаэратор поступает химически очищенная вода и конденсат пароводяного подогревателя химически очищенной воды. Сетевая вода подогревается последовательно в охладителе конденсата пароводяного подогревателя и в пароводяном подогревателе.
Во многих случаях в паровых котельных для приготовления горячей воды устанавливают и водогрейные котлы, которые полностью обеспечивают потребность в горячей воде или являются пиковыми. Котлы устанавливают за пароводяным подогревателем по ходу воды в качестве второй ступени подогрева. Если пароводогрейная котельная обслуживает открытые водяные сети, тепловой схемой предусматривается установка двух деаэраторов – для питательной и подпиточной воды. Для выравнивания режима приготовления горячей воды, а также для ограничения и выравнивания давления в системах горячего и холодного водоснабжения в отопительных котельных предусматривают установку баков-аккумуляторов.
Принципиальная тепловая схема паровой котельной при закрытых сетях.
АРМАТУРА И ГАРНИТУРА КОТЛА
Котельная арматура
Устройства и приборы, служащие для управления работой частей котельного агрегата, находящихся под давлением, для включения, отключения и регулирования трубопроводов для воды и пара, основные предохранительные устройства носят название арматуры.
По своему назначению арматуру разделяют на запорную, регулирующую, продувочную и предохранительную.
Арматуру выполняют с принудительным приводом и самодействующей.
По конструкции приводную арматуру разделяют на вентили, задвижки и краны, а самодействующую - на предохранительные и обратные клапаны и конденсатоотводчики.
К арматуре условно относят также водомерные стекла и другие водоуказательные приборы.
Вентили и задвижки
Вентили применяют в качестве регулирующих и запорных устройств (рис. 3). Как запорную арматуру их применяют при диаметрах прохода до 109-150 мм.
а - запорный фланцевый; б - регулирующий:
1 - корпус; 2 - затвор; 3 - фланец; 4 -сшгьниковое уплотнение;
5 - шпиндель; 6 - штл рвач (маховик); 7 - траверса; 8 - крышка;
9 - клапанное седло
В запорном вентиле уплотняющая поверхность клапана плотно примыкает к поверхности седла. Вентиль состоит из корпуса, крышки, шпинделя, на котором висит клапан. В корпусе имеется седло клапана. В месте прохода шпинделя через крышку установлено сальниковое уплотнение.
В регулирующем вентиле клапан имеет переменное сечение. Это дает возможность изменять проходное сечение. Регулирующий клапан выполняют в виде профилированной иглы, пустотелого золотника и т. д. В полностью закрытом состоянии они не обеспечивают полной плотности. Обычно регулирующие клапаны рассчитывают на работу с перепадом давления 1,0 МПа.
Основным показателем работы регулирующего клапана является его характеристика (зависимость относительного расхода среды от степени открытия клапана) (рис. 3 б).
Для целей регулирования наиболее благоприятна линейная характеристика, для чего требуется выполнение регулирующих органов со сложным профилем открывающихся окон для перетока среды. Регулирующий клапан золотникового типа имеет пустотелый золотник с профилированными окнами, который шпинделем приводится в поступательное движение. При перемещении золотника относительно двух седел происходит изменение степени открытия окон.
В скальчатых регулирующих клапанах регулирующий орган выполнен в виде скалки, имеющей коническую форму вблизи седел. При перемещении скалки изменяется кольцевой зазор между ней и седлами клапана.
В игольчатых регулирующих клапанах регулировка достигается за счет перемещения профилированной иглы.
Задвижки в основном используют в качестве запорных органов (рис. 4), хотя имеются и специальные конструкции регулировочных задвижек. В задвижках запирающий орган (клин, диски) перемещается в направлении, перпендикулярном потоку. По принципу прижатия запорного органа задвижки разделяют на клиновые, с параллельно-принудительным затвором и самоуплотняющиеся.
В клиновых задвижках запирающий орган выполняют из целого или разрезного клина.
Коэффициент гидравлического сопротивления задвижек b = 0,25-0,8, а у запорных вентилей b = 2,5-5.
Задвижки
а - клиновая бесфланцевая с приводом; б - параллельная фланцевая
1- уплотнительные диски; 2 - распорное устройство; 3 - корпус;
4 - крышка; 5 - рычаг дистанционного привода; 6 - маховик; 7 - зубчатое колесо; 8 - траверса; 9 - сштьниковое уплотнение;
10 -шпиндель; 11- ушготнительное кольцо.
Клапаны
Клапаном называется запорный или регулирующий орган автоматического действия.
У паровых котлов имеются обратные, питательные, редукционные и предохранительные клапаны.
Обратный клапан препятствует движению рабочей среды в обратном направлении. Так, например, обратные клапаны на питательных линиях закрываются при аварийном падении давления в питательных трубопроводах и препятствует выпуску воды из котла.
По конструкции обратные клапаны подразделяют на подъемные и поворотные.
В подъемных клапанах (рис. 5, а) запорным органом является тарелка (золотник) 2, хвостовик которой входит в направляющий канал прилива крышки 1.
В поворотных клапанах (рис.5, б) тарелка 6 поворачивается вокруг оси 7 и перекрывает проход.
Обратные клапаны устанавливают в котельных обычно на напорных линиях центробежных насосов, на питательных линиях перед котлом для пропуска воды только в одном направлении и в других местах, где имеется опасность обратного движения среды.
 |
а - подъемный; б - поворотный:
1 - крышка; 2 - золотник; 3 - корпус; 4 - ось клапана; 5 - рычаг;
6 - тарелка; 7 - ось рычага.
Питательный клапан служит для автоматического регулирования питания котла в соответствии с расходом пара.
В клапанах, устанавливаемых на современных котлах, вода прижимает к седлу вертикальный шибер.
Предохранительный клапан представляет собой запорное устройство, которое автоматически открывается при повышении давления. Устанавливают его на барабанных котлах, паропроводах, резервуарах и др. При открытии клапана среда сбрасывается в атмосферу. Предохранительные клапаны могут быть рычажными (рис. 7 а), пружинными (рис. 7 б) и импульсными (рис. 8).
а - однорычажный; б - пружинный:
1 - корпус; 2 - затвор; 3 - шпиндель;
4 - крышка; 5 -рычаг; 6 - груз; 7 - пружина
В рычажном клапане запирающий орган (тарелка) удерживается в закрытом состоянии грузом. В пружинном предохранительном клапане давлению среды на тарелку противодействует сила натяга пружины.
Предохранительные клапаны выполняют как одинарными, так и двойными. В зависимости от высоты подъема тарелки клапаны разделяют на низкоподъемные и полно подъемные. В полно подъемных клапанах площадь, открываемая проходу среды при подъеме клапана, превышает проход седла. Они обладают большей пропускной способностью, чем низкоподъемные.
В соответствии с правилами каждый котел паропроизводительностью более 100 кг/ч должен быть снабжен не менее чем двумя предохранительными клапанами, один из которых должен быть контрольным. На котлах производительностью 100 кг/ч и менее может допускаться установка одного предохранительного клапана.
Суммарная пропускная способность клапанов должна быть не менее часовой производительности котла. При наличии у котла неотключаемого пароперегревателя часть предохранительных клапанов с пропускной способностью не менее 50 % суммарной пропускной способности должна быть установлена на выходном коллекторе.
Соглашение об использовании материалов сайта
Просим использовать работы, опубликованные на сайте , исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Характеристика блочно-модульной котельной и участка строительства. Определение нагрузок в тепле и топливе. Подбор котлов, горелок, основного и вспомогательного оборудования. Расчет газопроводов, водоподготовка. Автоматизация газового водогрейного котла.
дипломная работа , добавлен 20.03.2017
Устройство и назначение водогрейного отопительного котла Buderus Logano S828, принцип его работы. Обоснование требований к системе автоматического управления, разработка ее технической структуры. Выбор датчика температуры воды, пускателя и контроллера.
курсовая работа , добавлен 20.05.2012
Реконструкция газоотводящего тракта водогрейного котла ПТВМ-50, расположенного на котельной ЖМР-16. Установка конденсационных теплоутилизаторов и теплового насоса в газоотводящем тракте; использование уходящих продуктов сгорания, снижение расхода топлива.
дипломная работа , добавлен 24.07.2013
Расчёт тепловой схемы котельной, выбор вспомогательного оборудования. Максимально-зимний режим работы. Выбор питательных, сетевых и подпиточных насосов. Диаметр основных трубопроводов. Тепловой расчет котла. Аэродинамический расчёт котельной установки.
курсовая работа , добавлен 08.10.2012
Расчет тепловой схемы котельной закрытого типа с водогрейными котлами. Выбор основного и вспомогательного оборудования, определение исходных данных для аэродинамического расчета газового и воздушного трактов. Расчет технико-экономических показателей.
курсовая работа , добавлен 19.11.2013
Техническая характеристика водогрейного котла. Расчет процессов горения топлива: определение объемов продуктов сгорания и минимального объема водяных паров. Тепловой баланс котельного агрегата. Конструкторский расчет и подбор водяного экономайзера.
курсовая работа , добавлен 12.12.2013
Принцип работы водогрейного котла ТВГ-8МС, его конструкция и элементы. Расход топлива котла, определение объемов воздуха и продуктов сгорания, подсчет энтальпий, расчет геометрических характеристик нагрева, тепловой и аэродинамический расчеты котла
курсовая работа , добавлен 13.05.2009
Для жаротрубных водогрейных котлов Колви завод-изготовитель рекомендует установку рециркуляционной линии, которая будет обеспечивать постоянное поддержание температуры теплоносителя на входе в котел на уровне 55-60 градусов. Рециркуляция необходима для противодействия возможному возникновению конденсации на поверхностях котла, что особенно возможно при работе котла в режиме 50% и ниже от номинальной мощности.
Технической документацией на жаротрубные котлы не рекомендуется работа котла в режиме мощности ниже 40% от номинала, поскольку тут возникает следующее неблагоприятное явление: относительно низкая температура дымовых газов усугубляется низкими значениями температуры теплоносителя на возвратной линии, что приводит к образованию конденсата на стальных конструкциях котла с известными последствиями. Потому необходимо обеспечивать на "обратке" котла указанные выше 55-60 градусов, чего вполне достаточно для защиты от "точки росы", которую дымовые газы могут достигнуть.
Для организации подмеса горячего теплоносителя в "обратную" линию жаротрубного котла есть 2 основных варианта:
- Установка подмешивающего трехходового клапана.
- Установка циркуляционного насоса (насоса рециркуляции).
На практике чаще всего используется именно 2-й вариант ― установка рециркуляционного насоса. Такой насос устанавливается на перемычке между подающей и возвратной линией, в непосредственной близости от котла. Обязательным условием является удобство доступа обслуживающего персонала котельной к насосу и прочим компонентам рециркуляционной линии.
Ниже приведем типичную схему линии рециркуляции:
На приведенной схеме указана типичная схема рециркуляции газового котла (1), расположенная перемычкой между подающей Т1 (2) и возвратной Т2 (3) линиями. Непосредственно насос рециркуляции (4) с ответными фланцами должен устанавливаться вместе с запорной арматурой (6) на входе и выходе теплоносителя для возможности демонтажа насоса при необходимости. Так же, перед и после насоса желательна установка манометров (5) для контроля давления теплоносителя и визуального определения значений перепадов напора. После напорного патрубка насоса необходима установка обратного клапана (7) для обеспечения корректности направления взаимной циркуляции воды на возвратной и рециркуляционной линиях.
Методика расчета необходимых параметров насоса рециркуляции :
Расчетными параметрами для данных насосов являются:
- Необходимый расход теплоносителя.
- Расчетный напор насоса, позволяющий преодолевать гидравлическое сопротивление всех элементов: котла, труб, запорной арматуры. При этом должен обеспечиваться необходимый расход теплоносителя (см. выше).
Расход теплоносителя для рециркуляционной линии определяется посредством тепловой мощности котла, расхода теплоносителя через котел и температурного режима работы котла. Расчетным значением расхода рециркуляционного насоса является 1/3 от расхода теплоносителя через котел. Ниже приведем пример расчета:
Имеется газовый жаротрубный котел Колви 250 с тепловой мощностью 291 квт. КПД котла 92%. Его температурный режим составляет 95/70 градусов.
1. Определение теплопродуктивности котла: 291х0,92=268 квт
2. Определение температурного градиента: 95-70=25 градусов.
3. Определение расхода воды через котел: (0,86х268)/25 = 9,22 м.куб. в час.
4. Определение расхода воды для рециркуляционного насоса: 9,22/3 = 3,08 м.куб. в час.
Расчетный напор насоса рециркуляции, как было приведено выше, определяется местными сопротивлениями элементов котельной. Как показывает практика, допустимыми являются параметры напора 2-4 метра вод. ст. (0,2-0,4 бар).
Рециркуляционные насосные установки используются в водогрейных котельных и в котельных смешанного типа (с паровыми и водогрейными котлами). Их назначение в поддержании температуры воды на входе в водогрейный котел не менее допустимой с учетом используемого топлива. С той целью рециркуляционный насос часть нагретой воды в котле подает снова на вход в котел, где она перемешивается с обратной водой из тепловой сети и увеличивает ее температуру до заданной величины. Иногда на производстве важно иметь катализатор Клауса, который можно купить только в специализированном магазине.
Температура воды на входе в котел зависит от вида топлива и содержания в нем серы. При сжигании углей и мазута образуются пары серы и ее соединений, которые легко конденсируются на экранных трубах котла, где их температура не превышает 100ºС, что приводит к интенсивной эрозии поверхности труб и утонению стенки. Использование природного и других энергетических газов в качестве топлива для котлов позволяет снизить минимальную температуру поверхности экранных труб до 60-70ºС, исключая эрозию их поверхностей.
Многообразие условий покрытия круглогодичных и пиковых тепловых нагрузок на территории нашей страны стало причиной проектирования водогрейных установок со значительными отличиями в тепловой схеме, что позволило более полно и эффективно обеспечивать теплом потребителей производственного, социального и жилищного сектора.
Вторым важным назначением рециркуляционных насосов является оперативное обеспечение регулирования тепловой нагрузки в соответствии с графиком и изменениями атмосферных условий. Эффективное регулирование тепловой нагрузки возможно только при сохранении заданного уровня надежности системы. Это, от части, является причиной проектирования водогрейных установок со значительными отличиями в тепловой схеме.
Тепловая схема котельной и схема включения рециркуляционного насоса жестко связаны с температурным графиком подачи тепла потребителям в разные сезоны года и необходимостью в большей или меньшей мере производить подпитку сетевой установки.
Наиболее распространенные схемы включения рециркуляционных насосов в тепловые схемы водогрейных котельных и котельных смешанного типа приведены ниже.
Наиболее простая схема включения рециркуляционных насосов используется в тех случаях когда температура воды в подающем трубопроводе – tП более 110ºС и теплоноситель используется для покрытия нагрузок на вентиляцию и отопление рисунке 1:
Рециркуляционный насос установлен на байпасе, соединяющем подводящий и отводящий трубопроводы водогрейного котла. В напорной части байпаса перед врезкой в подводящий трубопровод установлен регулятор подачи рециркуляционного насоса. Он выполнен в виде клапана с автоматическим приводом. Управление приводом клапана связано с температурой воды в обратном трубопроводе – tОБ. При уменьшении tОБ клапан частично поднимается и увеличивает производительность рециркуляционного насоса, что приводит к повышению температуры воды на входе в котел – tВК до расчетной величины. При повышении tОБ (для уменьшения тепловой нагрузки) клапан поднимается, увеличивая проходное сечение, снижая гидравлическое сопротивление байпаса, что приводит к увеличению производительности рециркуляционного насоса и увеличению температуры воды в подающем трубопроводе котла до расчетной величины.
Достоинствами этой схемы являются ее простота и надежность.
В водогрейных котельных, расположенных в непосредственной близости от потребителей тепла, при использовании в качестве топлива природного газа, при закрытой схеме теплоснабжения получила применение схема включения рециркуляционных насосов, приведенная на рисунке 2:
Из обратного трубопровода холодная вода поступает на вход сетевого насоса. Сюда же рециркуляционный насос подает воду из водогрейного котла, которая прежде проходит одну или две ступени подогрева сырой воды. Вода из циркуляционного контура при смешивании с водой из обратного трубопровода, увеличивает ее температуру до 70ºС. С этой температурой вода поступает через сетевой насос в водогрейный котел, а из котла подается в трубопровод прямого тока для покрытия нагрузок внешних потребителей тепла.
Сырая вода, подвергаясь последовательно: подогреву, механической и химической очистке, вторичному подогреву и деаэрации, – подается в аккумулирующие баки (на рис. 2 подогреватель второй ступени и аккумулирующие баки не показаны). По мере необходимости подпиточным насосом вода из аккумулирующих баков подается в трубопровод обратной воды тепловой сети для поддержания в ней расчетного давления.
В этой схеме производительность сетевого насоса должна приниматься несколько больше, чем расход воды в трубопроводе прямого тока, так как часть воды сетевой насос подает в контур рециркуляции. Производительность рециркуляционного насоса может быть меньше, чем сетевого насоса в 5-10 раз и более.
Регулирование производительности рециркуляционного насоса осуществляется регулятором подачи, который выполнен в виде клапана с автоматическим приводом. Управление приводом клапана связано с температурой воды в обратном трубопроводе. При увеличении температуры воды в обратном трубопроводе клапан частично прикрывается и уменьшает производительность рециркуляционного насоса, что приводит к снижению температуры воды на входе в котел до расчетной величины (70ºС). При уменьшении tОБ клапан поднимается, увеличивая проходное сечение, снижая гидравлическое сопротивление байпаса, что приводит к увеличению производительности рециркуляционного насоса и увеличению температуры воды в подающем трубопроводе сетевого насоса (котла) до расчетной величины.
Регулирование тепловой нагрузки для внешних потребителей в этой схеме возможно, как за счет изменения температуры воды на входе в котел, так и за счет незначительного изменения производительности сетевого насоса.
Несомненными достоинствами этой схемы являются ее простота, высокая экономичность и надежность.
В пиковых водогрейных котельных, расположенных в непосредственной близости от потребителей тепла, при использовании в качестве топлива мазутов, получила широкое применение схема включения рециркуляционных насосов, приведенная на рисунке 3:
Рециркуляционный насос, как и в схеме по рис. 3, установлен на байпасе, соединяющем подводящий и отводящий трубопроводы котла. В напорной части байпаса установлен регулятор подачи насоса, в виде клапана с автоматическим приводом.
Горячая вода с выхода котла с температурой 150ºС подается:
– на мазутное хозяйство;
– на подогрев подпиточной воды;
– на вход рециркуляционного насоса;
– в трубопровод прямого тока.
Тепловая нагрузка мазутного хозяйства изменяется как в течение суток, так и по сезонам года. Минимальные тепловые нагрузки отмечаются в летний сезон. Максимальные тепловые нагрузки мазутного хозяйства отмечаются в зимний сезон во время выгрузки мазута из цистерн в аккумулирующие баки. Зимние тепловые нагрузки мазутного хозяйства могут превышать летние нагрузки в 2-4 раза. По этой причине в северных регионах нашей страны для обеспечения теплом только мазутного хозяйства на водогрейных котельных устанавливают паровые котлы низкого давления. Это требует дополнительных площадей в котельном цехе и увеличивает капитальные затраты проекта. Увеличиваются и эксплуатационные затраты, что повышает стоимость 1Гкал отпускаемого тепла. Несомненным плюсом в этом случае является возможность увеличения тепловой нагрузки на внешнего потребителя. Охлажденная вода из теплообменников мазутного хозяйства подмешивается в трубопровод обратной воды внешних потребителей.
Тепловая нагрузка на подогрев подпиточной зависит от схемы теплоснабжения. При замкнутой схеме потери теплоносителя из-за неплотностей не должны превышать 1-2%. При разомкнутой схеме теплоснабжения потери теплоносителя в сети, а, следовательно, и отбор горячей воды из котла на подогрев подпиточной воды значительно увеличиваются. Охлажденная вода из подогревателей подпиточной воды подается в трубопровод прямого тока.
Производительность рециркуляционного насоса регулируется автоматическим клапаном с учетом температуры обратной воды из сети внешних потребителей тепловой энергии. При замкнутой схеме теплоснабжения влияние расхода греющей воды через подогреватели подпиточной воды на работу рециркуляционного насоса незначительное. Для разомкнутых схем теплоснабжения регулирование производительности рециркуляционного насоса производится в более широком диапазоне, что требует использования других приемов регулирования.
Сравнительно простая схема включения рециркуляционных насосов используется и в тех случаях когда tП < 100ºС, а теплоноситель используется только для покрытия нагрузок на вентиляцию и отопление рисунке 4:
Рециркуляционный насос установлен перед котлом и подает через него горячую воду в трубопровод прямого тока и в байпас. В прямом трубопроводе часть горячей воды смешивается с водой из обратного трубопровода и с температурой tП поступает потребителю. Другая часть горячей воды из котла по байпасу поступает на вход рециркуляционного насоса. Сюда же поступает часть обратной воды, которая прошла через сетевой насос с повышением давления до расчетного.
В пиковых водогрейных котельных, расположенных в непосредственной близости от потребителей тепла, при использовании в качестве топлива мазутов, для разомкнутой схемы теплоснабжения получила применение схема включения рециркуляционных насосов в рассечку между сетевым подогревателем и котлом рисунке 5:
Рециркуляционный насос подает воду в котел с температурой не менее 110ºС, откуда горячая вода с температурой 150ºС и более подается в мазутное хозяйство, в подогреватель подпиточной воды и на сетевой подогреватель. Холодная вода из мазутного хозяйства подается в трубопровод обратной воды, проходит сетевой подогреватель и поступает в сеть потребителям тепла. Вода из сетевого подогревателя с tП не менее 110ºС поступает на вход рециркуляционного насоса. Сырая вода предварительно перед химической очисткой подогревается до температуры 20 ºС, например, водоводяным подогревателем и водой из мазутного хозяйства. После ХВО подпиточная вода подогревается до 50-70 ºС и поступает в вакуумный деаэратор, а из него в аккумулирующие баки (на рис. 5 не показаны).
Аккумулирующие баки накапливают воду в периоды водоразбора меньше среднесуточного и отдают дополнительное количество деаэрированной воды в циркуляционный контур котла. Из этого же контура через мазутное хозяйство производится подпитка и тепловой сети. При необходимости подпитка тепловой сети может производиться насосом подпиточной воды через поперечную перемычку с клапаном перед сетевым подогревателем (на рис. 5 не показана). Установка аккумуляторных баков позволяет работать оборудованию установки горячего водоснабжения с постоянной среднесуточной нагрузкой, что является наиболее экономичным решением.
Всю аппаратуру котельной, предназначенную для подпитки тепловой сети следует рассчитывать на среднечасовой расход воды за сутки с максимальным водоразбором.
Регулирование тепловой нагрузки производится за счет изменения производительности рециркуляционного насоса. Для этого на подводящем трубопроводе установлен регулирующий клапан с автоматическим приводом. Управление клапаном производится с учетом температуры воды в обратном трубопроводе. При уменьшении температуры обратной воды клапан поднимается и увеличивает проходное сечение, что приводит к уменьшению сопротивления рециркуляционного контура, увеличению производительности рециркуляционного насоса и снижению тепловой нагрузки на сетевой подогреватель. При этом одновременно в котел подается меньше топлива и воздуха для понижения его рабочей мощности.
Система регулирования тепловой нагрузки выполняется так, что при любом изменении потребления тепла tВК остается не менее 110ºС.