Промышленные котлы для отопления предприятий, промышленное отопление

Схема обогрева производственных помещений

Несмотря на сказанное выше, использовать лучистое отопление для нашей схемы мы не будем. Дело в том, что большая часть производственных застроек еще советского образца, с большими теплопотерями. Для них необходим самый недорогостоящий вариант отопления, желательно с использование альтернативного топлива.

Итак, средний объем таких зданий составляет 5760 кубических метра, а для того чтобы восполнить потери, требуется мощность в 108 киловатт за час. Это весьма приблизительные цифры, которые зависят от ряда факторов. Отметим лишь, что у нас должен быть еще 30%-й запас мощности. Наше топливо – древесина и пеллеты.

Дабы получить необходимую нам мощность, требуется порядка 40 килограмм топлива в час, а если на производстве восьмичасовой рабочий день (плюс час перерыва), то в сутки потребуется 360 килограмм топлива. В среднем отопительный сезон составляет 150 дней, значит, в общей сложности нам понадобится 54 тонны дров. Но это значение максимально.

Теперь рассчитаем стоимость. (см. таблицу)

Расчеты отталкивались от того, что на сезон нам потребуется 25 тонн топлива. Если же отапливать газом, то его нам понадобится на 260000 руб., а электроэнергии – на все 360000 руб.

Водогрейные котлы

Это одна из самых обширных категорий промышленных котлов. Водогрейные модели используют для подготовки рабочих сред под высоким давлением. Кипение воды в оборудовании не допускается, а показатели давления во всех точках не превосходят пороговые значения для создания условий насыщения теплоносителя. Водогрейные установки преимущественно используют с целью теплоснабжения. В частности, они применяются в коммунальных хозяйствах для обслуживания районных котельных. Распространены и промышленные водогрейные котлы, предназначенные для обеспечения функции тепловых электростанций. Это так называемые пиковые агрегаты, функции которых сводятся к выделению дополнительного нагрева. При этом котлы данного типа также подразделяются на водо- и газотрубные модели. Водотрубные установки имеют экранную поверхность нагрева, в состав которой входят кипятильные элементы с содержанием жидкого теплоносителя. Процесс теплообмена реализуется посредством нагрева трубок продуктами сгорания. Газотрубные модели также на рабочей поверхности нагрева содержат трубы небольшого размера, но в качестве теплоносителя используют непосредственно продукты сгорания.

Воздушное отопление цеха

Схема воздушного отопления цеха

Для больших помещений с высокими требованиями к температуре рекомендуется использовать воздушное отопление цеха. Эта система представляет собой разветвленную сеть воздушных каналов, при которым перемещаются потоки горячего воздуха. Его нагрев происходит с помощью специальной климатической установки или газового котла.

Такие системы и схемы отопления цехов своими руками применимы для сварочного, столярного, производственного помещений. Основными конструктивными элементами этой системы являются:

• Устройство забора наружного воздуха. Оно включает в себя вентиляторы и очистные фильтры;
• Далее воздушные массы по каналам попадают в зону нагрева. Это может быть электрические приборы (спиральный элемент) или газовая установка с воздушным теплообменником;
• Воздушные массы с высокой температурой движутся по каналам, которые распределяют тепло по отдельным производственным помещениям. Для регулирования уровня температуры нагрева в каждом выходном патрубке устанавливается дроссельная заслонка.

Подобная система воздушного отопления цеха имеет ряд существенных преимуществ перед стандартным. Главным из них является оптимальный нагрев помещения. Правильно расположенные воздушные каналы могут иметь направляющие элементы, которые фокусируют потоки воздуха в нужную зону цеха.

Водяное отопление

Главной составляющей этой системы отопления, применяющейся в промышленных зданиях, является котел, способный работать практически на любом виде энергоносителя: электричество, газ, жидкое и твердое топливо. Самыми экономными (для того же помещения) считается газ – порядка 1300 долларов в сезон, или каменный уголь – 1500. Другие варианты чаще всего стоят дороже, а потому рассматривать их не стоит.

Существуют некоторые особенности водного отопления:

• высокое давление;
• есть возможность поддерживать дежурную температуру, позволяющую не промерзать зданию;
• в случае если температура в помещении упадет до нуля – установка может выйти из строя;
• если оборудование не используется – добавляется антифриз.

Экспертиза промышленных котлов

Уже отмечалось, что газовые котлы считаются наиболее опасным оборудованием в своем классе, но определенные риски предполагает и эксплуатация агрегатов других видов. Для предотвращения нежелательных ситуаций на предприятиях проводятся специальные экспертизы, целью которых является проверка состояния оборудования и качества выполнения нормативов технического обслуживания. Проводится экспертиза промышленной безопасности котлов в следующих случаях:

• После выработки назначенного ресурса агрегата.
• После восстановления от последствий аварии.
• После ремонтных операций или модернизации оборудования.

Также необходимость проведения экспертизы может быть вызвана сомнениями в качестве исполнения правил эксплуатации. Особенно если были выявлены нарушения инструкции или дефекты в самом котле.

Универсальные

Производители пошли дальше. Стало понятно, что есть проблемы, связанные с подачей того или иного вида топлива. И на время отсутствия необходимо позаботиться о том, чтобы котельная работала в штатном режиме. Вот так появились , которые могут работать на разных видах топлива.

Именно эта конструктивная особенность отопительных приборов делает их очень привлекательными для основной массы потребителей. Но даже у этого вида есть отрицательная сторона – высокая цена оборудования. И если большим заводам такие водогрейные агрегаты по карману, то небольшим цехам купить сразу эту установку затруднительно.

Устройство и принцип работы

Агрегаты малой мощности, как правило, обеспечивают отопление небольших производственных зданий и цехов. Они снабжаются горелочными устройствами стержневого типа, представляющие собой несколько параллельных стержней с множеством отверстий для выхода топливовоздушной смеси. Смешивание топлива с воздухом частично происходит внутри стержней, другая часть воздуха подается прямо в топку. Пламя распространяется по всей площади равномерно, раскаленные газы от него поднимаются и нагревают водотрубный теплообменник, выполненный из чугуна или стали. Такие теплогенераторы считаются низкотемпературными, поскольку теплоноситель в них нагревается до максимальной температуры 90 ºС.

Стержневыми горелками оборудуются агрегаты мощностью до 100 кВт, в более мощных установках используются газогорелочные устройства факельного типа. Их отличие в том, что вся конструкция вместе с вентилятором вынесена наружу, на фронтальную панель котла. Внутри находится только сопло, из которого на все пространство камеры сгорания распространяется факел пламени.

Пламя горелки прогревает водяную рубашку агрегата напрямую, а отходящие продукты сжигания попадают в газоходы жаротрубного теплообменника. Сама камера сгорания изготавливается круглого сечения с гофрированными стенками, придающими топке дополнительную прочность. Перед тем как выйти в канал дымохода, разогретые газы могут 2 или 3 раза совершить путь по газоходам в противоположных направлениях, активно передавая тепло водяной рубашке. Соответственно, котел для отопления подобной конструкции считается двухходовым или трехходовым и способен разогревать воду до температуры 115 ºС или производить пар, поэтому является высокотемпературным.

Жаротрубные и водотрубные теплообменники имеют свои достоинства и недостатки, при этом одинаково успешно применяются в промышленном теплосиловом оборудовании. На вопрос, – какой тип теплообменника лучше, нет однозначного ответа, все зависит от каждого отдельно взятого случая.

Например, промышленный газовый котел Ferroli, мощность которого достигает 8 МВт при давлении теплоносителя до 10 Бар, традиционно изготавливается жаротрубной конструкции с тремя ходами газов. Изделия этого производителя превосходно зарекомендовали себя эффективной и надежной работой на различных предприятиях по всему миру. В то же время множество других итальянских производителей предлагают парогенерирующие установки с водотрубными теплообменниками, обладающими большой производительностью.

В целях повышения КПД теплосиловых установок для отбора тепловой энергии отходящих газов в котельных промышленных предприятий применяются дополнительные устройства – экономайзеры. Как правило, они поставляются производителем комплектно с теплосиловым оборудованием. Например, экономайзеры промышленных газовых котлов Viessmann Vitomax 200HS Тип М237 встроены в конструкцию самого агрегата. По сути, это еще одно жаротрубное устройство, находящееся в самом конце тракта и значительно понижающие температуру дымовых газов. За счет этого КПД установки возрастает на 3—6%, что при больших потребляемых объемах природного газа является значительной экономией.

Паровые агрегаты

Представители данной категории, как видно из названия, предназначены для выработки пара. Агрегаты промышленного типа производят его для нужд технического обеспечения. В частности, такое оборудование используют на деревообрабатывающих предприятиях. Паровое воздействие позволяет сохранять оптимальные параметры влажности в сушильных камерах. В медицине промышленные паровые котлы служат для стерилизации спецодежды и рабочего инвентаря, а сельское хозяйство использует их в изготовлении удобрений и комбикорма

При этом важно разделять пар насыщенный и перегретый. В перечисленных выше отраслях используется как раз насыщенный теплоноситель

Перегретый пар, в свою очередь, находит применение в специальных турбинах электростанций. Поэтому котлы такого типа также называются энергетическими. Нередко агрегаты, вырабатывающие перегретый пар, используют в едином комплексе с генераторами насыщенных тепловых сред. Этот нюанс и позволяет относить энергетические установки к промышленным котлам.

Особенности промышленных котлов

В отличие от бытовых моделей промышленное оборудование рассчитывается на обслуживание производительных объектов, требующих высоких показателей тепловой мощности. На выполнение этой задачи и ориентируются производители котлов. Обычно это массивные конструкции, представляющие собой сложную многокомпонентную систему из механизмов и коммуникаций. В классических агрегатах используются устройства, обеспечивающие выработку водяного пара или горячей воды. В традиционный набор элементов, которыми располагают промышленные котлы, входят топочные камеры, дымососы, водоподготовительные и питательные установки, а также защитные устройства. По мере повышения требований к производственным показателям этот перечень расширяется, дополняясь новыми компонентами рабочей инфраструктуры.

Воздушное отопление

Одной из главных особенностей воздушного обогрева хозяйственных и промышленных помещений является возможность производить его на определенном участке или по всей площади. Этот вид отопления характеризуется следующими факторами:

1. Воздух всегда двигается.
2. Постоянная фильтрация и обновление.
3. Распределение температуры происходит равномерно по всему пласту.
4. Безопасно для человека.

В основном такие установки берут воздух прямо из помещения, чтобы лишний раз не нагревать его. После этого он проходит фильтрацию, доводится до необходимой температуры и опять отправляется внутрь. Это позволяет заметно минимизировать затраты. Но воздух снаружи также подается.

Главным достоинством такой системы является быстрое нагревание помещения. При этом она имеет целый ряд недостатков:

1. Горячий воздух по законам физики поднимается вверх, а холодный остается внизу. Получается, что при низких потолках голова человека будет находится в горячей области, а ноги в холодной. И только туловище будет в нормальной. Это часто негативно влияет на организм, приводя к заболеваниям.
2. Большой расход электроэнергии.
3. Если установка местного назначения, она высушивает воздух, из-за чего необходимо дополнительно использовать увлажнители.

Классификации оборудования

Выделяется два подхода к разделению промышленных котлов – на основе видов теплоносителя и применяемого топлива. Что касается первого признака, то в качестве рабочей среды чаще всего используется вода, хотя и пар также не утрачивает своей актуальности. Реже используется ртуть, различные антифризы и другие смеси, которые в основном выполняют функции технологического обеспечения целевых объектов. Конструкционные особенности, которыми обладают промышленные котлы, ярче проявляются в классификации агрегатов по виду используемого топлива. В данном случае выделяется оборудование, работающее на твердотельных ресурсах, газовых смесях, электричестве и т. д.

Инфракрасное отопление цеха

Принцип работы инфракрасных обогревателей заключается в нагреве поверхностей за счет воздействия ИК излечения. Если система отопления сварочного цеха рассчитана на точечный обогрев определенных зон, то лучше всего использовать эти приборы. Эффективное отопление инфракрасными обогревателями для цехов следует начать с выбора нагревательных элементов. В настоящее время применяется два метода генерирования ИК излучения.

Карбоновые обогреватели

Карбоновый потолочный ИК обогреватель

Его конструкция состоит из колбы, внутри которой расположена карбоновая спираль, и отражающего элемента. При прохождении тока по нагревательному элементу происходит его накаливание за счет высокого электрического сопротивления. В результате этого выделяются ИК излучение.

Для фокусировки тепловой энергии предусмотрен отражатель, изготавливаемый из нержавеющего железа или алюминия.

ИК электрические обогреватели могут применяться как дополнительное отопление столярного цеха. Их монтируют над теми рабочими зонами, где необходим стабильный температурный режим. К преимуществам электрических инфракрасных обогревателей можно отнести:

• Простой монтаж;
• Возможность регулирования температуры нагрева за счет изменения подаваемой мощности тока;
• Небольшие габаритные размеры.

Газовые ИК обогреватели

Схема работы газового инфракрасного обогревателя

Для производственных цехов большой площадью при необходимости зонального обогрева рекомендуется применять газовые модели инфракрасных обогревателей. Их принцип работы основан на так называемом беспламенном горении смеси газа и воздуха на керамической поверхности. В результате этого формируется ИК излучение, которое фокусируется отражателем.

Для эффективного отопления инфракрасными обогревателями цехов зачастую используют потолочные модели обогревателей

Важно правильно рассчитать высоту крепления и требуемую мощность. От этих параметров будет зависеть площадь обогрева и температурный режим в этой части цеха

Они используются в качестве системы отопления сварочного цеха, где комфортная температура нужна только для обеспечения нормальных условий рабочему персоналу. Однако при планировании такого вида обогрева нужно учитывать ряд нюансов:

• Инфракрасную систему отопления для цеха нельзя применять, если нужен нагрев воздуха во всем помещении. Обогреватели рассчитаны на локальное воздействие;
• Для минимизации расходов нужно использовать только природный магистральный газ. Сжиженный баллонный помимо дополнительной закупки обменных емкостей неудобен периодической процедурой подключения.

Но несмотря на эти недостатки, применение инфракрасного отопления для цехов деревообработки и других направлений промышленности остается оптимальным вариантом. Однако для монтажа газового отопления цеха только своими руками нужно провести ряд согласовательных мероприятий со службой газа, чтобы получить все разрешительные документы.

Если же нужен экономный вариант организации отопления столярного цеха – на видео можно увидеть нестандартные способы нагрева воздуха с использованием опилок и деревянной стружки.

Мини-котельные на газе

Для небольших предприятий и цехов выпускаются маленькие промышленные газовые котлы. По сути, это мини-котельные. В них присутствует все, что необходимо для полноценной работы, а это:

• горелка с воздухонадувом;
• несколько насосов;
• запорная арматура;
• теплообменник;
• расширительный бак внушительных размеров;
• автоматика;
• блок безопасности.

Принцип работы такого оборудования заключается в том, что внутри вода нагревается под большим давлением, это приводит к быстрому ее нагреванию. Температура теплоносителя не доводится до кипения – это важный момент. Промышленные котлы большей мощности, наоборот, практически доводят теплоноситель до кипения.

Промышленные системы отопления

Чтобы организовать обогрев промышленных помещений, надо учитывать кардинальные отличия производственных зданий от жилых и административных. Они заключаются в следующем:

• большие габариты и высота потолков;
• низкая степень утепления;
• наличие множества сквозняков или постоянно открывающихся проемов ворот;
• наличие технологического оборудования, выделяющего тепло;
• выбросы в пространство цехов вредных веществ, которые надо удалять;
• стоимость энергоносителей для промышленности, как правило, выше, чем для населения.

Кроме перечисленных особенностей, промышленные системы отопления при обогреве зданий должны обеспечивать оптимальные температуры на рабочих местах либо поддерживать микроклимат, требуемый для хранения той или иной продукции.

В настоящее время для создания тех или иных условий в помещениях используются такие системы отопления промышленных зданий:

• водяная;
• воздушная;
• инфракрасный обогрев.

Традиционные одно – и двухтрубные системы, где в качестве теплоносителя применяется вода, успешно функционируют в зданиях небольшой и средней площади с высотой потолков до 5 м. Хотя следует отметить, что однотрубные схемы внедряются нечасто, поскольку большая протяженность сетей и большое количество батарей делают водяное промышленное отопление неэффективным. Обычно роль отопительных приборов играют стальные регистры из гладких труб либо конвекторы.

В зданиях, чьи потолки находятся на высоте 5 м и более, водяной обогрев регистрами становится нецелесообразным. Теплый воздух, нагреваемый батареями, поднимается в верхнюю зону цеха, оставляя нижнюю часть, где работают люди, холодной. На металлургических и химических предприятиях водяное отопление промышленных помещений также не будет эффективным, даже невзирая на малую высоту корпусов.

Причина – большое количество вредностей, выделяющихся во время технологических процессов. Их удаляют с помощью приточно-вытяжной вентиляции, из-за чего воздух в цеху обновляется 4—10 раз в час, быстро прогреть его радиаторами невозможно. На практике 2 системы объединяются в одну и организовывается воздушное отопление зданий. Причем весь объем помещения не прогревается, воздух нормированной температуры подается сверху вниз в зону, где находятся и работают  люди.

Крупные промышленные предприятия, например, трубные или металлургические цеха протяженностью 500 м и более, судостроительные верфи и ангары с высотой 60 м, не могут обогреваться полностью по причине экономической нецелесообразности. В таких гигантских корпусах принято осуществлять местное отопление с помощью переносных или стационарных тепловентиляторов. Кроме того, с недавних пор в производственных цехах стали внедрять инфракрасный электрический обогрев. Настенные или подвесные приборы нагревают не воздух, а расположенные в радиусе их действия предметы и поверхности.

Нормы СНиП для отопления производственных помещений

Общих положений СНиП достаточно много, а расписаны они весьма обширно. Мы же с вами намерены выделить лишь их суть.

1. Отопление производственных помещений следует проектировать с учетом теплопотерь, затрат тепла на нагрев воздуха, предметов, оборудования. Допустимые теплопотери – не более трех градусов разницы между температурой внутри и снаружи.
2. Максимально допустимые параметры теплоносителя – 90 градусов и 1.0 МПа.
3. Желательно использовать в качестве теплоносителя лишь воду, все другие материалы следует технически обосновывать.
4. Если отапливается электроэнергией, то нужно, чтобы все оснащение соответствовало требованиям.
5. Отопление лестничных площадок не проектируется.
6. Если на одного сотрудника приходится больше 50 квадратных метров пола, то в постоянных рабочих местах должна быть указанная ранее температура, а в непостоянных – не меньше 10 градусов.
7. Газовое оборудование можно использовать лишь тогда, когда продукты горения удаляются закрыто.

Классификация

В настоящее время все теплотехническое оборудование промышленного типа делится на несколько категорий. Основное же разделение происходит на две группы. Если основной признак разделения – это движение газов или воды, то промышленные котлы делятся на жаротрубные и водотрубные. В первом случае обогрев производится насыщенным паром с высоким содержанием влаги, во втором – водой, доведенной до температуры практически +100 °C.

Если разделение производится по используемому топливу для нагрева воды, то классификация здесь шире:

• твердотопливные;
• жидкотопливные;
• электрические;
• газовые;
• агрегаты, работающие на альтернативном топливе.

Основные преимущества твердотопливных котлов промышленного типа

Главное преимущество промышленных твердотопливных агрегатов — максимально возможная экономия газа. Использовать газ для отопления промышленных объектов, непозволительная роскошь в наше время. Применение на производстве системы отопления на твердом топливе дает реальную экономию в 2-3 раза.

К другим преимуществам такого оборудования можно отнести следующие аспекты:

• износостойкость оборудования;
• универсальность;
• высокая рентабельность и скорая окупаемость;
• широкие возможности для применения и простота в обслуживании.

В плане износостойкости модели промышленных котлов отличаются высокими характеристиками. Использование для изготовления самых высококачественных материалов позволяет добиться длительных сроков эксплуатации.

Универсальность твердотопливных котлов заключается во всеядности в плане топлива. Любое доступное на данный момент органическое топливо можно использовать в качестве основного. Если говорить о рентабельности и окупаемости, промышленные твердотопливные агрегаты обладают высокой эффективностью в экономическом плане. Здесь работает соотношение: дешевое топливо в постоянных объемах – высокая теплоотдача, много тепла и длительная работа.

Вложенные в оборудование средства окупаются за 2-3 отопительных сезонов.

Большинство моделей, которые сегодня выпускаются, оборудованы специальными приспособлениями, которые обеспечивают минимальную зависимость от электрического снабжения. Подключение к автономным электрогенераторам гарантирует работу вытяжной вентиляции в ожидающем режиме, что позволяет промышленным котлам постоянно находиться в рабочем состоянии.

Паровое отопление

Сразу нужно уточнить, что этот вид отопления ставится в здания, где нет выделения аэрозолей и горючих газов, а также постоянной пыли. Например, для цехов по производству тротуарной плитки такой обогрев не подойдет.

Преимущества:

1. Постоянная высокая температура (чаще превышающая сто градусов).
2. Помещение прогревается в кратчайшие сроки. При необходимости охлаждается оно тоже быстро.
3. Количество этажей в сооружении не играет никакой роли.

1. Постоянный громкий шум во время эксплуатации.
2. Практически невозможно регулировать количество пара и теплоотдачу.

Если рассчитывать установку оборудования для здания в 500 квадратов и высотой потолков в 3 метра, примерная стоимость обслуживания в зимний период составит от 30 до 90 тысяч рублей. Такая немала разница зависит от частоты использования и топлива.

Заключение

Кроме принципа работы и конструкционного исполнения, котельное оборудование отличается и эксплуатационными показателями. Вместительность топки, вырабатываемая мощность, а также объемы тепловой энергии – не менее важные параметры, характеризующие работу агрегата. В последнее время повышается и значимость вопросов безопасности такого оборудования. Регулярная промышленная экспертиза котлов позволяет своевременно выявить неисправности техники, а также отклонения от нормативов ее обслуживания. Впрочем, и сами производители в разных направлениях повышают безопасность своей продукции. Достаточно отметить совершенствование систем контроля и управления котлами, дополнительное укрепление корпусов и повышение требований к техобслуживанию.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin