Слово «бойлерная» так или иначе слышали все, большинство людей считает его обыденным и знакомым. И это же большинство на вопрос - а что это? - отвечает: «Ну, бойлерная - это…» Действительно, с ходу не каждый сможет ответить на такой, казалось бы, простой вопрос. Попробуем разобраться вместе.

Вконтакте

Что такое бойлерная

Бойлерная установка - что это такое, и для каких нужд используется? Логика подсказывает, что бойлерная - это помещение, где находится бойлер. Он представляет собой емкость для нагрева жидкости.

Проще говоря, - это стальной бак, в котором любым способом нагревается жидкость для системы ГВС дома.

Смысл в том, чтобы не доставлять горячую воду с ТЭЦ до жилого массива, а поднять ее температуру ее прямо на месте, исключая тем самым неизбежные потери тепла при транспортировке.

В некоторых домах вообще не предусмотрено горячее водоснабжение, и бойлерная система для них является единственным источником горячей воды. Кроме собственно нагревателей, необходимо и другое оборудование - насосы для подпитки, запорная арматура, узел управления, измерительные приборы и т.д.

Внимание! Термин «бойлер» стал нарицательным. Те устройства, что находятся в подвалах домов, правильнее было бы объединять под названием «котельная», настоящие бойлеры находятся на ТЭЦ. Для простоты будем использовать общепринятые названия.

Зачем нужна бойлерная

Бойлерная нужна жителей дома. Процесс нагрева может производиться различными способами, которые выбираются в зависимости от наличия источника тепла, или наибольшей экономической выгоды от использования вида нагрева.

В многоквартирном доме

В многоквартирных домах источником тепла является горячая вода (или пар) из системы центрального отопления (ЦО). Бойлер в многоквартирном доме имеет то же назначение, что и в любом другом месте, но с конструктивной точки зрения он несколько отличается от других видов, являясь обычным теплообменником. Принцип его работы прост: горячая вода из системы ЦО (теплоноситель) пропускается через емкость, внутри которой находится система труб, не сообщающаяся с внутренним объемом этой емкости. Через них протекает холодная жидкость, которая нагревается от теплоносителя и направляется в систему ГВС дома. То есть, теплоноситель используется не только для обогрева помещений, он еще и обеспечивает наличие горячей воды.

В частном доме

В частном доме, не имеющем подключения к системе ЦО, бойлер выполняет функцию нагрева жидкости, используя тепло от котла . Топливом может быть электричество, газ, дрова, уголь, брикеты и т.п.

В данном случае термин «бойлер» применяется по традиции, но не совсем правильно. Точное наименование такого устройства - , а помещение для него соответственно - котельная. Если имеется подключение к системе ЦО, то можно установить теплообменник, но такая возможность пока еще редкость в сельской местности.

Существуют разные конструкции нагревателей, созданные для различных источников тепла или типов топлива.

Выбор типа обусловлен наличием определенного вида энергии или топлива. Если есть несколько возможностей, то обычно используется наиболее экономичный вариант.

Наиболее распространенными типами нагревателей являются:

• Косвенные. Используется передача тепловой энергии между разными средами.
• Проточные. Нагревается участок трубы. Эффективность зависит от расхода: чем он выше, тем меньшая эффективность у нагревателя - жидкость не успевает нагреваться до нужной температуры. При этом, пользоваться таким устройством можно сразу же, не ожидая, когда нагреется нужный объем, и горячая вода никогда не кончится.
• Накопительные. Нагрев жидкости в емкости определенного объема. Можно создавать любой напор — температура не изменится. Но, когда бак опустеет, придется ждать, пока нагреется новый объем, что требует некоторого времени.

По типу нагревателя устройства бывают:

• Теплообменные;
• Электрические;
• Газовые.

Рассмотрим их внимательнее.

Водонагреватели косвенного типа

Косвенный нагрев используется в теплообменниках. Принцип его действия заключается в передаче тепловой энергии от одной среды к другой без перемешивания. Конструкция бойлера косвенного типа чаще всего представляет собой емкость, в которую подводится холодная вода. Она находится внутри другой емкости большего размера, через которую пропускается горячий теплоноситель. Холодная жидкость забирает энергию теплоносителя и нагревается.

Скорость прохождения теплоносителя настраивается таким образом, чтобы он не слишком остывал и был пригоден для обогрева помещений.

Проточные электрические водонагреватели

Проточные водонагреватели представляют собой устройства, в которых нагревается участок трубы с проходящей через него водой . Для того, чтобы за время протекания жидкости через относительно небольшой участок, ее температура успевала подняться до нормированного значения, требуется достаточно мощный нагреватель. Он нуждается в соответствующей сети и проводке. Этот момент является самым слабым местом электрических нагревателей, так как не везде есть возможность установить мощный аппарат без риска уничтожить электролинию.

Кроме того, при большом расходе воды, она просто не успевает нагреваться. Вариант хорош в условиях ограниченности места, так как проточные водонагреватели имеют компактные размеры и могут быть установлены в небольших помещениях.

Проточные газовые водонагреватели

В обиходе именуются «газовыми колонками». Они эффективнее электрических, не требуют больших расходов. Размеры таких устройств весьма компактны, что также говорит в пользу газового оборудования.

Нагрев производится практически мгновенно, расход газа при этом весьма скромен.

К недостаткам можно отнести необходимость подключения к газовой магистрали.

Накопительные газовые нагреватели воды

Газовый нагреватель воды (бойлер) накопительного типа представляет собой бак с водой, которая нагревается при сгорании газа.

Устройства не зависят от наличия электроэнергии, что удобно в условиях сельской местности, где часто происходят отключения по разным причинам.

Одна из особенностей накопительных газовых нагревателей - невысокий расход топлива, что делает их очень экономичными приспособлениями.

Обратная сторона низкого расхода - длительность нагрева, для набора нужной температуры потребуется немного подождать.

Накопительные электрические водонагреватели

Принцип работы электронагревателя похож на устройство газовых накопительных бойлеров, но в качестве нагревательного элемента используются ТЭНы. Они бывают разных типов:

• Сухой (закрытый) тип. Контакта ТЭНа и воды не имеется, нагревательный элемент размещается в керамической трубке, отсекающей его от жидкости.
• Мокрый (открытый) тип. ТЭНы погружены в воду, осуществляют непосредственный нагрев.

Мокрые нагреватели дешевле, но расположение ТЭНа прямо в воде вызывает быстрое образование накипи, существенно уменьшающей эффективность устройства. Приборы сухого типа более долговечны и практичны, но их стоимость намного выше.

Важно! Общим недостатком электрических нагревателей является высокий расход энергии, что сопровождается весьма информативными счетами за эту коммунальную услугу. Попытки сэкономить приводят к отсутствию комфорта при пользовании горячей водой, поэтому обычно такие устройства используются только при отсутствии других возможностей.

Типы накопительных бойлеров

Накопительные нагреватели делятся на два типа:

1. Открытые (безнапорные).
2. Закрытые (напорные).

Устройство бойлера для нагрева воды открытого (безнапорного) типа состоит из небольшой емкости примерно на 5-10 литров, снабженной специальным смесителем, способным перекрывать воду при завершении использования прибора. Нагреватель не создает давления и пригоден для использования на садовых участках для летнего душа.

Закрытые (напорные) нагреватели способны обеспечить горячей водой загородный дом. Они имеют большую емкость - 50-200 л, встраиваются в систему водоснабжения, и работают по принципу равномерного подмешивания. То есть при заборе горячей воды не происходит резкой замены холодной, а плавно добавляются новые порции, что способствует более ровному снабжению дома горячей водой.

Как устроен бойлер

Устройство нагревателя довольно просто. Если рассмотреть бойлер в разрезе, то можно увидеть основной элемент - емкость, внутри которой находится нагревательный элемент (это накопительный бойлер с электронагревателями), или систему трубок, по которым протекает жидкость (это теплообменник или бойлер с косвенным нагревом). Он также может представлять собой обычную трубку, окруженную нагревательными элементами (проточный тип: газовый или электрический).

Интересна схема бойлера послойного нагрева - относительно нового устройства, эффективность которого существенно превышает косвенные нагреватели. Емкость при послойном нагреве нужна лишь для аккумулирования и забора горячей воды. Нагрев производится в пластинчатом теплообменнике, горячая вода из которого поступает в емкость. По мере забора горячей жидкости из верхней части, в нее поступают новые порции из теплообменника.

Принцип работы бойлера

Принцип работы бойлера зависит от его конструкции. Классический прибор - это теплообменник, использующий горячий теплоноситель для нагрева холодной жидкости до нужной температуры. Кроме того, есть бойлеры, действующие по принципу котла - емкость с подогревом извне (так действуют газовые нагреватели), или как работает , имеющий внутри емкости нагревательные элементы, функционирующие, как обычный электрический чайник.

Требования к бойлерной

Бойлерная в частном доме должна обеспечить требования пожарной безопасности, удобства эксплуатации, ремонта, соответствовать техническим параметрам оборудования. Кроме того, надо вместить довольно большое количество оборудования - сам бойлер, аппаратуру управления и контроля, насосы и т.д. Все эти устройства должны устанавливаться в соответствии с техническими требованиями.

Размер бойлерной в частном доме должен быть не меньше 6 м 2 , а объем - не менее 15 м 3 , при высоте потолка 2,5 м. Эти требования установлены пожарной инспекцией и обязательны к соблюдению. Кроме того, такое помещение наиболее удобно для обслуживания или ремонта оборудования.

Можно ли сделать бойлерную или котельную в подвале частного дома

Часто возникает вопрос: “Можно ли делать котельную в подвале дома?” Для размещения котельной, подвал - самое удобное место, но есть ограничения.

Дело в том, что в СНиПах такое расположение прямо запрещено, но надо учитывать, что имеются ввиду котлы на сжиженном углеводородном топливе (СУГ), которое раньше использовалось для питания оборудования повсеместно.

На сегодняшний день в аппаратах используют природный газ, поэтому запрет снят. Для электрических котлов ограничений нет.

Важно! Для котельных на газовом топливе требуется отдельный вход.

Как должна выглядеть бойлерная

Устройство бойлерной в частном доме довольно плотно регламентировано правилами эксплуатации оборудования и техникой безопасности:

1. Стены должны иметь отделку согласно проекту, обеспечивающую влагоустойчивость стен.
2. Необходима качественная вентиляция.
3. Оборудуется собственный канализационный вывод.
4. Устанавливается электрооборудование специализированного типа для эксплуатации во влажных помещениях.

Помимо специфических требований к установке и подключению оборудования, существуют общие требования к бойлерным комнатам:

1. Стены должны быть из кирпича или бетона.
2. Запрещено хранение легковоспламеняющихся или взрывчатых веществ.
3. Между оборудованием и стенами необходим технологический зазор (определяется по паспорту оборудования).
4. Вентиляционная система рассчитывается по мощности котла.
5. Оптимальный вариант отделки - кафельная плитка, но можно применить минеральную штукатурку.
6. Двери должны открываться наружу, по пути следования при эвакуации.

Устройство бойлерной в частном доме должно полностью соответствовать потребностям жильцов и возможностям сетевых организаций. При отсутствии сетей ЦО или газовых магистралей можно создать полностью автономную систему обогрева и ГВС, независимую от поставщиков ресурсов или электроэнергии.

В конце 40-ых годов в связи с предстоящим развитием ММК и жилых районов города, для обеспечения их возрастающей потребности в тепловой и электрической энергии было принято решение о строительстве на ММК мощной ТЭЦ. В 1951 году было начато её строительств, 25 февраля 1954 года принят в эксплуатацию первый энергетический паровой котёл паропроизводительностью 170 т/час и турбогенератор мощностью 50 МВт.

Свой окончательный облик ТЭЦ обрела в 1970 году: введены в работу 8 котлов общей мощностью 60 т/час и 6 турбогенераторов мощностью по 50 МВт каждый. Для покрытия возрастающей потребности города и комбината в тепловой энергии введена в работу пиковая водогрейная котельная, состоящая из двух пиковых водогрейных котлов.

Таким образом, к началу 1971 года установленная электрическая мощность ТЭЦ составила 300 МВт, а тепловая по отпуску тепла с горячей водой – 760 Гкал/час.

В настоящее время в общем объеме производимых в ОАО ММК собственных энергоресурсов доля ТЭЦ составляет по электрической энергии – 50-60%.

На ТЭЦ вырабатываются следующие виды энергии:

Электроэнергия (300 МВт), отпускаемая по 3 – м направлениям:

1) По ЛЭП 10.5 кB- производится электроснабжение кислородно-компрессорного производства, задача - получение кислорода для технологических нужд доменного и мартеновского производства.

2) По ЛЭП 35 кBосуществляется электроснабжение промышленных предприятий левого берега.

3) По ЛЭП 110 кBимеется связь с центральной электростанцией и энергосистемой Челябэнерго.

Тепловая энергия. (590Гкал/ч):

1) Тепловая энергия с острым паром отпускается ККП (ККЦ-1) для привода турбокомпрессоров.

2) Тепловая энергия с паром паропреобразовательной установки отпускается комбинату для технологических нужд листопрокатных цехов.

3) Тепловая энергия с горячей водой для нужд теплофикации и горячего водоснабжения комбината и города.

От ТЭЦ осуществляется теплоснабжение комбината и левобережной части города, а также части правого берега, район от улицы Гагарина до улицы Советской Армии. Северная часть правого берега снабжается теплом от ЦЭС, южная от пиковой водогрейной котельной.

ТЭЦ отпускает:

а) промышленную воду с насосных станций № 16, 16а для технологических нужд ККП.

в) Химически очищенную воду с химводоочистки ТЭЦ для нужд комбината.

1. Структура тэц

На ТЭЦ шесть участков: топливно-транспортный, котельный, турбинный, электрический, участок тепловой автоматики и измерений, водо-химический участок и производственно- технический отдел.

Топливно-транспортный участок нужен для приёма, складирования и подачи в котельный участок твёрдого топлива. На ТЭЦ используют два вида топлива:

Природный газ;

Твердое топливо - промпродукт отходов углеобогащения коксохимического производства.

Природный газ подается к котлоагрегату ТЭЦ от газорегуляторного пункта (ГРП) по двум газопроводам. Твёрдое топливо - промпродукт на ТЭЦ в саморазгружающихся вагонах. Вагоны разгружаются летом на разгрузочной эстакаде, а в зимнее время в разгрузочном сарае, где имеется подвод горячего воздуха для оттаивания мерзлого угля. На участке имеется открытый склад угля с краном - перегружателем. Топливо подаётся с открытого склада с помощью крана - перегружателя по двум ленточным конвейерам.

Котельный участок предназначен для выработки острого пара, используемого для привода паровых турбин. В котельном участке установлено восемь энергетических котлов: 4 котла типа ТП-170-1 (Р раб =110 ат.Т п/п =510 0 С); 5 и 6 котлы типа ТП-10 (Р раб =100 ат. Т п/п =510 0 С); 7 и 8 котлы типа ТП-80 и ТП-85 (Р раб =130 ат. Т п/п =510 0 С).

Все котлоагрегата барабанного типа, П - образной компоновки, с естественной циркуляцией.

Топка котла имеет призматическую форму, экранирована трубами 60 мм и оборудована несколькими турбулентными или плоскофакельными горелками.

К горелкам подается топливо - угольная пыль или природный газ и горячий воздух. Топливо сгорает при температуре 1600 - 1690 °С. Тепло с помощью излучения и теплопередачи передается котловой воде, нагревая её до температуры кипения (314 °С), вода поступает в барабан котла и там происходит сепарация - отделение пара от воды. Пар направляется в пароперегреватель для нагрева до температуры (510-540 °С), а вода возвращается в экранную систему для дальнейшего испарения. Для полного испарения 1 кг воды делает 5 оборотов.

Дымовые газы на выходе из топки имеют температуру 1200°С. Эти газы сначала поступают в пароперегреватель, далее в водяной экономайзер и затем в воздухонагреватель. На выходе из котлоагрегата дымовые газы имеют температуру 100 – 120 °С. Затем дымовые газы очищаются от золы твёрдого топлива в электрофильтрах и через дымовые трубы высотой 120 м выбрасываются в атмосферу.

Электрический участок предназначен для выработки электрической энергии и распределение её между потребителями.

С ротором паровой турбины, жестко, с помощью муфты соединён ротор электрического генератора. Ротор вращается со скоростью 3000 об/мин. Электрические генераторы ТЭЦ вырабатывают 3-х фазный ток напряжением 10.5 кB. Для отпуска потребителям напряжение повышают до 35 кBили 110 кB, а для потребления на собственные нужды оно снижается в трансформаторах до ЗкВ.

Участок тепловой автоматики и измерений предназначен для автоматического регулирования основных технологических процессов, протекающих в котлоагрегатах и турбогенераторах, а так же изменения параметров этих технологических процессов.

Котлы и турбины оборудованы регуляторами, которые автоматически поддерживают заказанную нагрузку и параметры, защитами, действующими на снижение нагрузки и полный остановки агрегатов при аварийной ситуации, оборудованы так же звуковой и световой сигнализацией, помогающими машинистам котлов и турбин управлять агрегатами.

Функции системы автоматики и управления

Текущий контроль параметров;

Защита оборудования от повреждения;

Аварийная сигнализация;

Аварийное переключение в технологической схеме;

Автоматическое регулирование.

Для того чтобы оперативный персонал мог вовремя вмешаться в управление установкой контрольно-измерительные приборы, устройства сигнализации, средства дистанционного управления механизмами, арматурой и системы автоматического регулирования размещаются на щитах и пунктах контроля и управления.

Для котлов высокого давления ТЭЦ требуется вода очень высокого качества. На химводоочистке вода из пруда реки Урал проходит очистку от механических примесей в двух камерных механических фильтрах (засыпка антрацит). Затем вода проходит химическое умягчение в Na- катионитовых фильтрах. КатионыCa 2+ ,Mg 2+ заменяются катионамиNa + и образуется соединение Na 2 SO 4 , которое не образует при нагреве отложений, а выпадает в виде шлама и удаляется при продувках.

Деаэрированная вода поступает в испарители, где нагревается отборным паром турбин, превращается в пар. Пар конденсируется в охладителях выпара. Этот конденсат и идёт на восполнение потерь конденсата в цикле электростанции и для питания котлоагрегатов.

Для обеспечения заданной тепловой и электрической мощности установлено следующее энергетическое оборудование:

Четыре паровые котла ТП 170 - 1, ст..№1 - 4;

Два паровых котла ТП - 10, ст.№5,6;

Паровой котёл ТП - 81, ст.№8;

Пиковый водонагревательный котёл ПТВМ - 100, ст..№1;

Пиковый водонагревательный котёл ПТВМ - 180, ст.№2;

Три турбогенератора Т - 50 - 90, ст.№ -3;

Турбогенератор ПТ - 50 - 90/13, ст.№4;

Два турбогенератора Т - 50 – 13, ст.Х25,6;

Рисунок 1.Схема порового котла

1 топочная камера (топка); 2 - горизон­тальный газоход. 3 - конвективная шахта; 4- топочные экраны; 5 - потолочные экра­ны; 6 - опускные трубы; 7 - барабан; 5 - радиационно-конвективный паропере­греватель, 9 - конвективный пароперегре­ватель, 10 - водяной экономайзер, 11 - воздухоподогреватель; 12 - золоуловитель, 13 - дымосос, 14 - дутьевой вентилятор: 15 - нижние коллекторы экранов; 16 - шлаковый комод: 17 - холодная воронка 18 - горелки.

Одним из самых важных вопросов в энергетике была и остается водоподготовка на ТЭЦ. Для предприятий энергетики вода - основной источник их работы и потому к ее содержанию предьявляются очень высокие требования. Поскольку Россия - страна с холодным климатом, постоянными сильными морозами, то работа ТЭЦ - это, то от чего зависит жизнь людей. Качество воды, подаваемой на теплоэгергоцентраль влияет очень сильно на ее работу. Жесткая вода выливается в очень серьезную проблему для паровых и газовых котельных, а также паровых турбин ТЭЦ, которые обеспечивают город теплом и горячей водой. Чтобы четко понимать, как и на что именно отрицательно влияет жесткая вода, не мешало бы сперва разобраться, что такое ТЭЦ? И с чем ее "едят"? Итак, ТЭЦ - теплоэнергоцентраль - это разновидность тепловой станции, которая не только обеспечивает теплом город, но и поставляет в наши дома и на предприятия горячую воду. Такая электростанция устроена как конденсационная электростанция, но отличается от нее тем, что может отобрать часть теплового пара, уже после того, как он отдал свою энергию.

Паровые турбины бывают разными. В зависимости от вида турбины и отбирается пар с различными показателями. Турбины на энергоцентрали позволяют регулировать количество отбираемого пара. Пар, который был отобран, проходит конденсацию в сетевом подогревателе или подогревателях. Вся энергия из него передается сетевой воде. Вода в свою очередь идет на пиковые водогрейные как котельные, так и тепловые пункты. Если на ТЭЦ перекрываются пути отбора пара, она становится обычной КЭС. Таким образом, теплоэнергоцентраль может работать по двум различным графикам нагрузки:

• · тепловой график - прямопропорциональная зависимость электрической нагрузки от тепловой;
• · электрический график - тепловой нагрузки либо нет вообще, либо электрическая нагрузка от нее не зависит. Достоинство ТЭЦ состоит в том, что она совмещает как тепловую энергию, так и электрическую. В отличии от КЭС, оставшееся тепло не пропадает, а идет на отопление. В результате растет коэффициент полезного действия электростанции. У водоподготовки на ТЭЦ он составляет 80 процентов против 30 процентов у КЭС. Правда, об экономичности теплоэнергоцентрали это не говорит. Здесь в цене другие показатели - удельная выработка электричества и КПДцикла. К особенностям расположения ТЭЦ следует отнести тот факт, что строить ее следует в черте города. Дело в том, что передача тепла на расстояния нецелесообразна и невозможна. Поэтому водоподготовка на ТЭЦ всегда строят рядом с потребителями электроэнергии и тепла. Из чего состоит оборудование водоподготовки для ТЭЦ? Это турбины и котлы. Котлы производят пар для турбин, турбины из энергии пара производят энергию электричества. Турбогенератор включает в себя паровую турбину и синхронный генератор. Пар в турбинах получают за счет применения мазута и газа. Эти вещества и нагревают воду в котле. Пар под давлением прокручивает турбину и на выходе получается электроэнергия. Отработанный пар поступает в дома в виде горячей воды для бытовых нужд. Потому то, отработанный пар и должен иметь определенные свойства. Жесткая вода со множеством примесей не даст получить качественный пар, который к тому же можно потом поставить людям для использования в быту. Если пар не отправляют на поставку горячей воды, то его тут же в ТЭЦ охлаждают в градирнях. Если вы видели когда-нибудь огромные трубы на тепловых станциях и как их них валит дым, то это и есть градирни, а дым, вовсе не дым, а пар, который подымается от них, когда происходит конденсация и охлаждение. Как работает водоподготовка на ТЭ? Больше всего влиянию жесткой воды здесь поддается турбина и, конечно же, котлы, которые преобразовывают воду в пар. Главная задача любой ТЭЦ получить в котле чистую воду. Чем так плоха жесткая вода? Каковы ее последствия и почему они обходятся нам так дорого? Жесткая вода отличается от обычной высоким содержанием солей кальция и магния. Именно эти соли под воздействием температуры оседают на нагревательном элементе и стенках бытовых приборов. То же относится и к паровым котлам. Накипь образовывается в месте нагрева и точке кипения по краям самого котла. Удаление накипи в теплообменнике в таком случае затруднено, т.к. накипь нарастает на огромном оборудовании, внутри труб, всевозможных датчиков, систем автоматизации. Промывка котла от накипи на таком оборудовании - это целая многоэтапная система, которая может даже проводится при разборе оборудования. Но это в случае высокой плотности накипи и больших ее залежей. Обычное средство от накипи в таких условиях конечно не поможет. Если говорить о последствиях жесткой воды для быта, то это и влияние на здоровье человека и удорожание использования бытовых приборов. К тому же жесткая вода очень плохо контактирует с моющими средствами. Вы станете использовать на 60 процентов больше порошка, мыла. Расходы будут расти как на дрожжах. Умягчение воды потому и было придумано, чтобы нейтрализовать жесткую воду, ставишь себе в квартиру один умягчитель воды и забываешь, что есть очистка от накипи, средство от накипи.

Накипь отличается еще и плохой теплопроводимостью. Этот ее недостаток главная причина поломок дорогой бытовой техники. Покрытый накипью тепловой элемент просто перегорает, силясь отдать тепло воде. Плюс из-за плохой растворимости моющих средств, стиральную машинку нужно дополнительно включать на полоскание. Это расходы воды, электричества. С любой стороны, умягчение воды - самый верный и экономически выгодный вариант предотвращения образования накипи. А теперь представьте что такое водоподготовка на ТЭЦ в промышленных масштабах? Там средство от накипи используется галлонами. Промывка котла от накипи проводится периодически. Бывает регулярной и ремонтной. Чтобы удаление накипи проходило более безболезненно и нужна водоподготовка. Она поможет предотвратить образование накипи, защитит и трубы и оборудование. С ней жесткая вода не будет оказывать свое разрушительное воздействие в таких угрожающихмасштабах. Если говорить о промышленности и энергетике, то больше всего жесткая вода приносит неприятностей ТЭЦ и котельным. То есть в тех областях, где происходит непосредственно водоподготовка и нагрев воды и перемещение этой теплой воды по трубам водоснабжения. Умягчение воды здесь необходимо, как воздух. Но поскольку водоподготовка на ТЭЦ это работа с огромными обьемами воды, водоподготовка должна быть тщательно просчитана и продумана с учетом всевозможным нюансов. От анализа химического состава воды да места расположения того или иного умягчителя воды. В ТЭЦ водоподготовка - это не только умягчитель воды, это еще и обслуживание оборудования после. Ведь удаление накипи все равно в этом производственном процессе придется делать, с определенной периодичностью. Здесь применяется не одно средство от накипи. Это может быть и муравьиная кислота, и лимонная, и серная. В различной концентрации, обязательно в виде раствора. И применяют тот или иной раствор кислот в зависимости от того из каких составных частей сделан котел, трубы, контроллер и датчики. Итак, на каких обьектах энергетики нужна водоподготовка? Это котельные станции, котлы, это тоже часть ТЭЦ, водонагревательные установки, трубопроводы. Самыми слабыми местами и ТЭЦ в том числе, остаются трубопроводы. Накапливающаяся здесь накипь может привести и к истощению труб и их разрыву. Когда накипь не удаляется во время, то она просто не дает воде нормально проходить по трубам и перегревает их. Наряду с накипью второй проблемой оборудования в ТЭЦ является коррозия. Ее также нельзя спускать на самотек. К чему может привести толстый слой накипи в трубах, которые подводят воду на ТЭЦ? Это сложный вопрос, но ответим на него мы теперь зная, что такое водоподготовка на ТЭЦ. Поскольку накипь - отменный теплоизолятор, то и расход тепла резко растет, а теплоотдача наоборот снижается. КПД котельного оборудования падает в разы, все это в результате может привести и к разрыву труб и взрыву котла.

Водоподготовка воды на ТЭЦ, это то, на чем нельзя экономить. Если в быту, вы все же подумаете, купить ли умягчитель воды или выбрать средство от накипи, то для теплового оборудования такой торг недопустим. На теплоэнергоцентралях подсчитывают каждую копейку, поэтому очистка от накипи при отсутствии системы умягчения обойдется куда дороже. Да и сохранность приборов, их долговечность и надежная эксплуатация тоже играют свою роль. Очищенное от накипи оборудование, трубы, котлы работают на 20-40 процентов эффективнее, чем оборудование не прошедшее очистку или работающее без системы умягчения. Главная особенность водоподготовки воды на ТЭЦ состоит в том, что здесь требуется глубоко обессоленная вода. Для этого нужно использовать точное автоматизированное оборудование. На таком производстве чаще всего применяют установки обратного осмоса и нанофильтрации, а также электродеионизации. Какие этапы включает в себя водоподготовка в энергетике в том числе и на теплоэнергцентрали? Первый этап включает в себя механическую очистку от всевозможных примесей. На этом этапе из воды удаляются все взвешенные примеси, вплоть до песка и микроскопических частиц ржавчины и т.п. Это так называемая грубая очистка. После нее вода выходит чистой для глаз человека. В ней остаются только растворенные соли жесткости, железистые соединения, бактерии и вирусы и жидкие газы.

Разрабатывая систему водоподготовки воды нужно учитывать такой нюанс, как источник водопоставки. Это водопроводная вода из систем централизованного водоснабжения или это вода из первичного источника? Разница в водоподготовке состоит в том, что вода из систем водоснабжения уже прошла первичную очистку. Из нее нужно убирать только соли жесткости, и обезжелезивать при необходимости. Вода из первичных источников - это вода абсолютно не обработанная. То есть, имеем дело с целым букетом. Здесь обязательно нужно проводить химический анализ воды, чтобы понимать с какими примесями имеем дело и какие фильтры ставить для умягчения воды и в какой последовательности. После грубой очистки в системе идет следующий этап под названием ионообменное обезсоливание. Здесь устанавливают ионообменный фильтр. Работает на основе ионообменных процессов. Главный элемент - ионообменная смола, которая включает в себя натрий. Он образует со смолой непрочные соединения. Как только жесткая вода на ТЭЦ попадает в такой умягчитель, то соли жесткости мгновенно выбивают натрий из структуры и прочно встают на его место. Восстанавливается такой фильтр очень просто. Картридж со смолой перемещается в бак регенерации, где находится насыщенный соляной раствор. Натрий снова занимает свое место, а соли жесткости вымываются в дренаж. Следующий этап - это получение воды с заданными характеристиками. Здесь применяют установку водоподготовки воды на ТЭЦ. Главное ее достоинство - получение 100-процентно чистой воды, с заданными показателями щелочности, кислотности, уровнем минерализации. Если предприятию нужна техническая вода, то установка обратного осмоса создавалась именно на такие случаи.

Главной составляющей частью этой установки является полунепроницаемая мембрана. Селективность мембраны меняется, в зависимости от ее сечения можно получить воду с разными характеристиками. Эта мембрана разделяет бак на два части. В одной части находится жидкость с высоким содержанием примесей, в другой части жидкость с низким содержанием примесей. Воду запускают в высококонцентрированный раствор, она медленно просачивается через мембрану. На установку подается давление, под воздействием его вода останавливается. Потом давление резко увеличивают, и вода начинает течь обратно. Разность этих давлений называют осматическим давлением. На выходе получается идеально чистая вода, а все отложения остаются в менее концентрированном растворе и выводятся в дренаж.

Нанофильтрация по сути тот же обратный осмос, только низконапорный. Поэтому принцип действия тот же, только напор воды меньше. Следующий этап - устранение из воды, растворенных в ней газов. Поскольку в ТЭЦ нужен чистый пар без примесей, очень важно удалить из воды, растворенные в ней кислород, водород и углекислый газ. Устранение примесей жидких газов в воде называется декарбонацией и деаэрацией. После этого этапа вода готова для подачи в котлы. Пар получается именно той концентрации и температуры, которая необходима.

Как видно, из всего вышеописанного, водоподготовка воды в ТЭЦ - один самых главных составляющих производственного процесса. Без чистой воды, не будет качественного хорошего пара, а значит, не будет электричества в нужном обьеме. Поэтому водоподготовкой в теплоэнергоцентралях нужно заниматься плотно, доверять эту службу исключительно профессионалам. Правильно спроектированная система водоподготовки - это гарантия долгосрочной службы оборудования и получения качественных услуг энергопоставок.

Эксплуатация тепловых электрических станций и теплоцентралей связана с использованием большого количества воды. Основная часть воды (более 90%) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и прочее.

Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции. Основные сточные воды, образующиеся при работе ТЭЦ и ТЭС следующие (в порядке убывания объёмов стоков):

сточные воды как оборотных, так и прямоточных (разомкнутых) систем гидрозолошлакоудаления (ГЗУ) электростанций, работающих на твердом топливе;

продувочные воды оборотных систем водоснабжения ТЭС, сбрасываемые постоянно;

сточные воды водоподготовительных (ВПУ) установок, сбрасываемые периодически и/или постоянно, в том числе: концентрат обратного осмоса, промывная вода механических фильтров, элюаты после регенерации ионообменных фильтров;

продувочные воды паровых котлов, испарителей и паропреобразователей, сбрасываемые постоянно;

снеговые и дождевые стоки с территории, содержащие взвешенные частицы различного характера и нефтепродукты (в том числе мазуты);

замасленные, загрязненные внешние конденсаты, пригодные после их очистки для питания паровых котлов-испарителей;

отработанные моющие кислые и щелочные растворы и отмывочные воды после химических промывок и консервации паровых котлов, конденсаторов, подогревателей и другого оборудования (периодический сток, образующийся обычно в летний период);

В качестве примера, можно привести состав стока современной ТЭЦ, использующей в качестве топлива природный газ.

На ТЭЦ используется следующее энергетическое оборудование:

Три турбогенераторные установки (ТГУ) типа ТВМ-Т130 производства компании ТURВОМАСН SA (Швейцария) установленной электрической мощностью 14,4 МВт каждая. ТГУ оборудованы котлами-утилизаторами, предназначенными для производства 19 тонн пара в час.

Одним паровым турбогенератором производства Siemens AG (Германия) установленной электрической мощностью 20,8 МВт, с отбором пара на теплофикацию.

Для работы в отопительный период, предусмотрена установка двух паровых котлов ОКР-25 паропроизводительностью по 25 тонн в час.

Исходная вода – поверхностная. Характеристики стоков усреднённые, даны на основании обработки статистических данных по химическому составу стоков, некоторые показатели расчётные.

Общий поток исходных сточных вод, поступающих на очистку формируют следующие локальные потоки:

1. Сток концентрата обратного осмоса и промывную воду с фильтров механических и сорбционных угольных.

Объём стока – до 16 м 3 /час из них концентрат обратного осмоса – до 14,5 м 3 /час.

Сток характеризуется следующим усреднённым составом:

1. Стоки с градирни. Постоянная продувка – 26 м 3 /час.

c. Стоки после промывки песчаных фильтров.

Объём промывной воды – до 400 м 3 /мес.

d. Промывка охладительной системы.

Объём промывной воды – до 350 м 3 /мес.

f. Существуют также некоторое количество небольших потоков сточных вод.

Общий суммарный поток после усреднения, объёмный расход стока и состав.

Объёмный расход – до 50 м 3 /час.

Возможно данный пример не совсем корректен, так как данная ТЭЦ весьма небольшая и оборудована современным оборудованием. Например, здесь отсутствует сток после регенерации ионообменных фильтров, так как данная ТЭЦ оборудована современной системой обратного осмоса.

Цель – разработка технологического процесса, обеспечивающего получение воды для последующего сброса в водоём рыбохозяйственного назначения.

1. Для стока подобного состава была предложена следующая технологическая схема процесса очистки:

1) Усреднение сточных вод с целью регулирования потока сточной воды и исключения значительных колебаний состава по отдельным компонентам в период залповых сбросов.

2) Дезинфекция потока исходной воды гипохлоритом натрия, необходима для поддержания санитарного состояния очистных сооружений.

3) Реагентное умягчение воды содово-натриевым методом, необходим для удаления кальция из исходной воды.

4) Коагуляция железосодержащими реагентами и флокуляция для последующего удаления образовавшихся кристаллов карбонатов кальция и частиц гидроксида магния.

5) Процесс тонкослойного отстаивания с целью выделения взвешенных частиц.

6) Удаление взвешенных частиц и кристаллов карбоната натрия гидравлической крупностью менее 0,2 мм/с в процессе трубчатой ультрафильтрации.

7) Сорбция органических соединений на активированном угле.

8) Процесс двухступенчатого обратного осмоса с целью получения очищенной воды пригодной для возврата в производство или сброса в водоём рыбохозяйственного назначения, а также минимизация образующегося концентрата обратного осмоса.

9) Вакуумное выпаривание для получения солей с влажностью 40-60% и их возможной последующей утилизации как твёрдых промышленных отходов, чистый конденсат смешивается с фильтратом обратного осмоса и также возврат в производство или сброс в водоём рыбохозяйственного назначения.

10) Образующиеся шламы подвергаются обезвоживанию.

2. Описание технологического процесса.

Концентрат обратного осмоса и промывных вод с угольных фильтров, сток с градирни, промывные воды песчаных фильтров, продувка котельного оборудования, и другие потоки направляется в приёмную камеру усреднителя.

Тип усреднителя – многоканальный с барботажем. Исходные стоки попадают в приёмную камеру усреднителя, сюда же дозируется раствор гипохлорита натрия. Подача гипохлорита натрия необходима для дезинфекции исходной воды, т.к. исходный сток, загрязнён с точки зрения микробиологии (ОМЧ в некоторых случаях составляет до 10000).

Усреднённый сток собирается в камере усреднённых стоков, откуда насосами подаётся на собственно очистку.

Первый этап очистки – реагентное умягчение содово-натриевым способом. Цель данного этапа – удаление из воды ионов кальция и частично магния. Дело в том, что для финишного этапа – процесса обратного осмоса требуется тщательная предподготовка и одна из важнейших задач в процессе предподготовки, это удаление ионов и солей, которые в процессе концентрирования на обратном осмосе могут выпадать на поверхности мембраны в виде малорастворимых соединений. Для данной воды основным катионом, который будет давать на поверхности мембраны осадки солей, является катион кальция Ca 2+ , в процессе обратного осмоса кальций образует карбонатные и сульфатные отложения, а также формирует малорастворимые фосфатные и фторидные соли. Именно поэтому тщательное удаление ионов кальция, является важным этапом предподготовки перед обратноосмотическим разделением.

В основе содово-натриевого метода умягчения лежит принцип удаления ионов кальция в виде труднорастворимых карбонатов. Для перевода кальция в карбонатные соединения, должно выполняться условие, когда исходная воды содержит гидрокарбонаты в эквивалентном к кальцию количестве. Когда соблюдается равенство эквивалентных количеств кальция и гидрокарбонатов процесс можно вести только добавлением щёлочи к исходной воде до рН 10,0-10,5. В этом случае основная часть гидрокарбонатов переводится в карбонаты и выпадает в осадок в виде кристаллического карбоната кальция.

В случае если содержание гидрокарбонатов в исходной воде меньше чем содержание кальция, необходима дозировка соды – карбоната натрия для подачи в исходную сточную воду недостающего количества карбонатов.

Исходная сточная вода подаётся насосом в реактор. Реактор представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделённый на 3 секции, каждая секция оборудована мешалкой. В 1-ой секции установлена высокоскоростная мешалка и в эту же секцию подаются исходные реагенты: гидроксид натрия в виде 40-45% раствора и при необходимости карбонат натрия (сода) в виде 10% водного раствора. В 1-ой камере КР реагенты равномерно и быстро перемешиваются с исходной водой, при этом контроль процесса осуществляется рН-метром.

Вторая и третья камеры реактора КР оборудованы низкоскоростными мешалками и рассчитаны на время пребывания 15-16 минут каждая. В этих камерах проходит процесс образования кристаллов карбоната кальция и хлопьев хлорида магния, причём особенностью образования кристаллов карбоната натрия является то, что растворы при рН 10-11 и без значительного количества взвешенных веществ в исходной воде могут долгое время находится в пересыщенном состоянии без образования кристаллов. Для интенсификации процесса кристаллообразования часть шлама, который выделяется далее в виде шлама в отстойниках пневматическими мембранными насосами возвращаются во вторую камеру реактора КР в качестве центров кристаллизации. В третьей камере завершается процесс образования кристаллов карбоната кальция и хлопьев гидроксида магния.

Второй этап очистки – обработка воды коагулянтом и флокулянтом. Учитывая, что после процесса реагентного умягчения, образующиеся кристаллы карбоната кальция и хлопья гидроксида магния имеют весьма малые размеры и плохо оседают, необходимо создать условия для их укрупнения с целью затем максимально полно выделить их из воды методом отстаивания.

Основным способом укрупнения присутствующих в исходной воде загрязнений, является коагуляция с последующей флокуляцией. Коагулянт, это соль как правило алюминия или железа, которая при введении её в воду гидролизуется с образованием нерастворимых хлопьев гидроксида железа или алюминия. Образующиеся хлопья адсорбируют на своей поверхности частицы загрязнений, присутствующие в воде и далее подвергаются обработке флокулянтом. В данном случае в качестве коагулянта используется хлорид железа (III), т.к. рабочий диапазон рН железных коагулянтов, существенно шире, чем алюминиевых которые работают только в нейтральных средах, а при рН более 8,0-8,4 переходят в растворимые алюминаты.

Коагулянт дозируется в 1-ю камеру реактора КХ. Реактор представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделённый на 3 секции, каждая секция оборудована мешалкой. В 1-ой секции установлена высокоскоростная мешалка и в эту же секцию подаётся раствор коагулянта – FeCl 3 . Задача 1-ой камеры максимально быстро и равномерно распределить вводимый коагулянт в потоке исходной воды.

Вторая и третья камеры реактора КР оборудованы низкоскоростными мешалками и рассчитаны на время пребывания 10-12 минут каждая. Во вторую камеру вводится флокулянт. Вторая и третья камеры предназначены для обеспечения достаточного времени контакта исходной воды и свежеобразованных хлопьев коагулянта с целью завершения процесса сорбции загрязнений и для формирования крупных устойчивых хлопьев коагулянта и флокулянта.

Флокулянты, это высокомолекулярные вещества на основе полиакриламида с молекулярной массой 16 – 22 млн. Дальтон, несущие на своей матрице отрицательные заряды. Как правило молекула флокулянта линейная. Задача флокулянта – укрупнение хлопьев гидроксида железа путём образования полимерных мостиков между отдельными хлопьями коагулянта, что способствует укрупнения хлопьев и последующему их более полному выделению в отстойниках.

Далее сточная вода перетекает в промежуточную ёмкость, откуда насосами подаётся тонкослойные отстойники, где происходит выделение хлопьев гидроксида железа с сорбированными загрязнениями, укрупнённых в процессе флокуляции.

Насосы, перекачивающие сформированный осадок из промежуточной ёмкости в отстойники являются винтовыми насосами, т.к. основная задача данных насосов подать хлопья коагулянта-флокулянта в отстойник, не разрушив их структуру, что характерно для центробежных насосов.

Отстойники с тонкослойными модулями состоят из большого количества наклонных трубчатых каналов, что даёт увеличение площади осаждения по отношению к площади основания. Для получения оптимальных результатов при эксплуатации отстойника необходимо надлежащим образом рассчитывать высоту, угол наклона и тип модулей, а также гидравлическую нагрузку. Отстойники трубчатого типа работают на основе принципа противотока, то есть потоки очищенной воды поднимаются наверх к выпуску, а осадок соскальзывает вниз по наклонным каналам в илосборник, откуда он удаляется с помощью скреперов и насосов.

Тонкослойный отстойник предназначен для осветления сточных вод после реагентной обработки. Отстойник представляет собой стальную сварную емкость, изготовленную стали, установленную вертикально на раму, выполненную из профиля. Внутри отстойника установлен сотоблок, представляющий собой клеёную конструкцию, выполненную из полимерных листов толщиной 3 мм. Сотоблок свободно опускается в отстойник и опирается на уголки, приваренные к стенкам. В нижней части отстойника расположена осадочная часть, объём осадочной части рассчитан на сбор осадка в течение 6-8 часов, однако шлам в осадочной части не задерживается, а выводится пневматическими мембранными насосами в сборники шлама, часть шлама при этом возвращается во вторую секцию реактора КР. Для контроля качества осветлённой воды, в отстойнике предусмотрена установка мутномера.

Тонкослойный отстойник. Вид серху.

Осадок выводимый из отстойника собирается в шламовых емкостях, откуда пневматическим мембранными насосами подаётся на обезвоживание.

Для обезвоживания осадка предлагается использование камерного фильтр-пресса. После процесса обезвоживания ориентировочная влажность осадка 60-70%.

Внешний вид камерного фильтр-пресса.

К атегория: Водяное отопление

Бойлерные

Бойлерами называют теплообменные аппараты, в которых происходит нагрев воды другим теплоносителем- водой с более высокой температурой по сравнению с нагреваемой или паром. В соответствии с этим бойлеры подразделяются на водоводяные и пароводяные. В зависимости от конструкции пароводяные бойлеры в свою очередь подразделяются на емкие и скоростные.

Бойлерные установки применяют для нагрева воды в системах горячего водоснабжения до температуры +65 °С и нагрева воды, циркулирующей в системах водяного отопления, до температуры +95 °С.

Емкие бойлеры применяются в небольших системах горячего водоснабжения с неравномерным потреблением горячей воды. Скоростные бойлеры могут применяться во всех остальных случаях, в том числе в периоды «пик», и тогда при неравномерном водопотреблении в схему включают баки-аккумуляторы, накапливающие горячую воду при малом водопотреблении и отдающие воду при потреблении, превосходящем расчетную производительность бойлерной установки. Схемы, при которых применяются бойлерные установки, приведены в соответствующих разделах книги.

Емкие бойлеры имеют малое гидравлическое сопротивление по ходу нагреваемой воды, поэтому они могут работать под давлением городского водопровода, подключаемого к нижней части корпуса. В скоростных бойлерах, имеющих значительное гидравлическое сопротивление, движение нагреваемой воды осуществляется за счет работы центробежных насосов.

В зависимости от потребной теплопроизводительно-сти обычно устанавливают несколько бойлеров, работающих параллельно на общую сеть. В мелких неответственных системах горячего водоснабжения допускается установка одного бойлера. В системах центрального отопления устанавливают три бойлера: два рабочих и один - резервный.

Все бойлеры обеспечиваются запорными устройствами, позволяющими отключать их как по греющему, так и по нагреваемому теплоносителю. Для предохранения от разрушения давлением воды или пара бойлеры снабжают предохранительными клапанами, устанавливаемыми непосредственно на его корпусе или на трубопроводе нагреваемой воды между корпусом и задвижкой. Контроль за действием бойлеров осуществляется при помощи термометров и манометров, устанавливаемых на них.

В скоростных пароводяных бойлерах пар подается сверху в межтрубное пространство, а конденсат отводится через нижний штуцер. В емких бойлерах пар подводится в верхний штуцер змеевика, а конденсат отводится через нижний штуцер. У каждого бфйлера устанавливают конденсатоотводчик, обеспечивающий полную конденсацию пара в бойлере. В тех случаях, когда конденсат самотеком стекает в котел, коденсатоотводчик не устанавливают.

Конденсат после отводчиков обычно поступает в общий конденсатопровод, прокладываемый с уклоном к конденсационному баку, куда он и стекает самотеком. Однако возможна работа конденсатоотводчиков и с противодавлением. В этом случае конденсатоотводчик подбирают в зависимости от величины противодавления, т. е. высоты столба воды, на которую она должна подниматься после него. Обычно эта высота не должна превышать 40% величины давления в трубопроводе перед прибором, у которого установлен конденсато-отводчик. Эту величину выражают в метрах водяного столба.

Рис. 1. Установка водоводяного бойлера: а - на стойке; 6 - на стеие

После конденсатоотводчика, работающего с противодавлением, устанавливают обратный клапан, обеспечивающий невозможность выхода конденсата из конден-сатопровода через конденсатоотводчик даже в случае понижения давления в нем.

В водоводяных бойлерах греющая вода при установке их в системах отопления проходит по трубам, а в системах горячего водоснабжения - в межтрубном пространстве.

Общие трубопроводы для группы бойлеров прокладывают по тем же правилам, что и для котельных установок, т. е. также принимают меры по удалению воздуха путем* соблюдения уклонов паропроводов и кон-денсатопроводов, спуска воды и заполнения системы, установки грязевиков, изоляции и т. д.

Бойлеры могут устанавливаться на подставках и различного рода кронштейнах (рис. 1). Между ними должен оставаться зазор, необходимый для монтажа и производства изоляционных работ. При групповой установке бойлеров их размещают попарно, обеспечивая проход не менее 700 мм между каждой парой для работы обслуживающего персонала. Перед каждым бойлером должно быть свободное расстояние, позволяющее при ремонте вынимать из его корпуса змеевик или трубки без снятия бойлера с места.