Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

  

Будівництво та ремонт

Побутові печі, каміни і водонагрівачі


Ю. П. Соснін, Е. Н. Бухаркин

 

РОЗДІЛ III

ПЕЧІ-КАМ'ЯНКИ ДЛЯ ЛАЗЕНЬ, ВОДОНАГРІВАЧІ, ДИМАРІ ЗАГАЛЬНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИКЛАДКИ ПЕЧЕЙ

 

РОЗДІЛ 7

ВОДОНАГРІВАЧІ ТА ПРИСТРОЇ ВОДОГРІЙНІ

39. Контактні водонагрівачі для теплопостачання і гарячого водопостачання лазень

  

 

Контактні водонагрівачі газові є новим прогресивним обладнанням, яке можна використовувати для опалення та гарячого водопостачання житлових будинків, лазень, душових та банно-пральних комбінатів. В даний час вітчизняною промисловістю серійно випускається контактно-поверхневий водонагрівач типу ФНКВ-1М

Апарат складається з трьох вузлів: контактної камери, водяний сорочки з диском та радіаційної топки. Контактна камера являє собою циліндр діаметром 1,1 м, висотою 1,45 м. На підставі циліндра на одній горизонталі розміщені розпилювальні форсунки з таким розрахунком, щоб при їх роботі водяні факели рівномірно заповнювали нижній обсяг контактної камери. На відстані 250 мм вище форсунок розміщена решітка, на якій засипана насадка (з керамічних кілець Рашига) висотою 350 мм. Всередині шару насадки укладені водорозподільні колектори, що зрошують водою контактну камеру. Над основною насадкою є додатковий форсуночного колектор, що зрошує насадку зверху. У верхній зоні контактної камери розміщений в влагоуловитель вигляді шару кілець Рашига товщиною 100 мм Зверху контактна камера закрита знімною кришкою, забезпеченою взрывопредохранительным клапаном. Продукти згоряння виходять з контактної камери через два симетрично розташованих вікна, об'єднаних витяжним патрубком, приєднаним х витяжному вентилятору. В патрубку встановлений шибер для регулювання тяги.

Для очищення і профілактичного огляду форсунок в контактної камері передбачені лючки, в відкидних кришках яких имекяся оглядові вікна і рефлекторні лампи з допомогою яких можна спостерігати за роботою форсунок при эдаатащш апарату. Водяна сорочка (з розташованим по центру надтопочным диском) є перехідним елементом від контактної камери до топці. Вона оберігає від переспіву зовнішню поверхню апарату, розташовану навколо вихідного отвору топки. Сорочка забезпечена патрубками для підведення та відведення води. Топка складається з двох циліндрів діаметром 1200 1700 мм. Внутрішній циліндр є жаровою трубою всередині якої здійснюється спалювання газу. Через стінки жарової труби здійснюється передача теплоти, внаслідок чого вода нагрівається до температури 98-УУ t>. кільцевий простір між трубами заповнено водою, що нагрівається. На дні топки знаходиться шар битої шамотної цегли. Днище охолоджується водою, що дозволяє виконувати фундамент без спеціальної ізоляції.

Для видалення з апарату продуктів згоряння і для створення необхідного розрідження в топці застосовується низьконапірний вентилятор ЕРЗ-3, к всмоктуючому отвору якого приєднується димовий патрубок від контактної камери. Водонагрівач обладнаний автоматикою безпеки, яка від--ключает подачу газу до пальників при відхиленні від норми наступних параметрів: тиску газу, розрідження в топці, тиску коди перед апаратом, а також при загасанні полум'я в топці.

Спалювання газу в контактно-поверхневому водонагрівачі ФПКВ-1М здійснюється на поверхні битого вогнетривкої цегли, покладеного на під топки. При роботі пальників бита цегла нагрівається до яскраво-червоного кольору, при цьому створюються сприятливі умови для вигорання всіх компонентів газоподібного палива, а також для розвиненого променистого теплообміну між реакційною зоною і радіаційної поверхнею нагріву. Високотемпературні продукти згоряння газу, віддавши приблизно 50-55% своєї теплоти поверхні нагріву топки, надходять з температурою 950-1000° С контактну камеру. У цій зоні потік газів вбрызгиваются з форсунок дрібні краплі води. Продукти згоряння, охолоджені приблизно до 300-350° С, входять до насадочную частина контактної камери, де продовжують інтенсивно охолоджуватися, виділяючи приховану теплоту конденсації водяних парів. Пройшовши влагоуловитель, який затримує краплинну вологу, продукти згоряння викидаються в атмосферу. Температура виходять з контактної камери димових газів залежить від режиму роботи водонагрівача, якщо він встановлений в системі гарячого водопостачання, то ця температура дорівнює 35-40° С, якщо в системі опалення - 45-73° С.

Вода в контактній камері нагрівається до 65-80° С (коливання температури залежить від режиму роботи водонагрівача), а потім зливається на надтопочный диск, з якого переливається на верхній знімний конус. Звідси нагріта вода подається за чотирма внутрішнім каналам в верхню зону топки, де, стикаючись з циліндричною радіаційної поверхнею, нагрівається до температури 98-99° С. З топки вода, проходячи через гідрозатвор, самопливом зливається у збірний бак, звідки відцентровим насосом подається до споживача.

Контактні водонагрівачі мають ряд особливостей, порівняно із звичайними водогрійними котлами.

Вони використовують приховану теплоту конденсації водяної пари, міститься в продуктах згоряння, так як при роботі контактних водонагрівачів йдуть гази охолоджуються нижче точки роси;

контактні водонагрівачі не підлягають реєстрації в місцевих органах Держнаглядохоронпраці, так як всередині їх не створюється надлишковий тиск;

у контактних апаратах, відбувається природна деаерація води, що нагрівається (спочатку в контактній камері, а потім в топці, що має радіаційну поверхня нагріву);

в них можливо нагрівати Жорсткі і навіть артезіанські води без попереднього пом'якшення;

вони можуть самоочищатися від накипу, при омивання радіаційної поверхні топки (покритої солі тимчасової жорсткості) водою, містить велику кількість агресивної вуглекислоти;

контактні апарати вибухобезпечні при експлуатації;

вони мають малу металоємність:

всередині їх відбувається розрив гідравлічного контуру системи опалення або гарячого водопостачання;

газові контактні водонагрівачі широко застосовуються на практиці: в текстильної, легкої, деревообробної промисловості; на підприємствах середнього машинобудування; у житлово-комунальному господарстві; у сільському господарстві і т. д,

В табл. 19 наведено результати експериментальних досліджень промислового контактного водонагрівача ФНКВ-Ш.

Випробування показали, що ККД апарату практично не залежить від теплового навантаження, а головним чином визначається температурою живильної води. Наприклад, при її величиною дорівнює 5-20° С (що відповідає роботи апарату в зимовому і літньому режимах гарячого водопостачання) ККД, підрахований за вищої теплоти згорання палива, досягає гранично високих значень - 96-97% і тримається стабільним протягом усього періоду експлуатації апарату. Інше становище має місце при використанні ФНКВ-1М в системах водяного опалення. Як відомо, при роботі опалювальних систем температура води на виході опалювальних приладів, що надходить у зворотний трубу, змінюється протягом сезону. З її зміною (як це видно з даних табл. 19) ККД контактного водонагрівача також змінюється, причому з її зростанням ККД знижується. Наприклад, при мінімальній температурі живильної води, що дорівнює 35° З, величина ККД становить 92%, а при 70° С (в режимі максимальних навантажень) - ККД знижується до 69%. У зв'язку з такими особливостями роботи опалювальних систем виникає питання про те, яка величина середньорічного ККД контактного під нагрівача при використанні його тільки для цілей опалення

Таким чином, в залежності від способу використання контактних апаратів \х середньорічний ККД змінюється в межах від 87 до 96%, вважаючи за вищою теплотою згоряння. Ці значення на 15-20% вьпые, ніж у кращих чавунних і сталевих водогрійних котлів

Найбільш суттєвою особливістю контактних апаратів (порівняно з обычнымйч котлами) є те, що нагрівається в них вода безпосередньо контактує з продуктами згоряння. В результаті вода може або поглинати або, навпаки, виділяти деяку кількість газоподібних компонентів в газове середовище і за рахунок цього змінювати певною мірою свої фізико-хімічні властивості. Характер цих змін залежить від показників якості використовуваної води. Іншими словами, при різній якості вихідної води різним буде і ефект, що досягається в результаті контакту води з продуктами згорання.

Різні дослідження і дані багаторічних спостережень за апаратами ФНКВ-1М, які експлуатуються в 35 містах країни, дозволили встановити основні фізико-хімічні показники якості вихідної води, визначають вибір тієї чи іншої схеми котельні, з цими апаратами.

Найбільш істотними показниками якості води є: жорсткість (в основному карбонатна), величина індексу насичення /-рН - pHs, вміст хлоридів і сульфатів. Детальний аналіз впливу цих факторів виходить за рамки цього видання, тому нижче даються лише короткі висновки з теоретичного аналізу.

1. Величина жорсткості характеризує можливість освіти

ня накипу 'водою. Відомо, що помітний розпад солей 'Часів

ной (карбонатної) жорсткості, що містяться практично в

будь природній воді, і їх кристалізація на поверхнях

грева починається при температурі 60-70° С і помітно інтенсив

сифицируется при подальшому підвищенні температури. Ура

вая, що вода в контактних апаратах може нагріватися до тим

ператур, близьких до 100° С, при значній жорсткості результат

ної води з неї може випадати помітне кількість карбонат

ной накипу і відкладатися на поверхнях нагріву, а також в

комунікаціях водяного тракту.

2. Індекс насичення / явтяется показником корозійної

активності води. При рН>рН9* J>® (позитивний індекс

насичення) вода зазвичай не володіє корозійними властивості

мі, при рН<рН I. /<0 негативний індекс насичення) вода

набуває кислотні властивості, що, як відомо, сприятливі

сприяє розвитку корозійних процесів. Жорсткі води (з кар

бонатной жорсткістю понад 2,5-3 мг/л) зазвичай характеризуються

ються позитивним індексом насичення і не мають коррози-

онио-агресивних властивостей або володіють ними в невеликій сте

пені. М'які води часто мають негативний індекс насиченим, ці

ня і мають корозійними властивостями.

3. Численними дослідженнями доведено, що на інтенсивність корозійних процесів істотно впливають містяться у воді хлориди і сульфати. Ці сполуки мають властивість усувати пассивирующую плівку окислів, які утворюються на поверхні металу,/ внаслідок корозії, і тим самим сприяють процесу окислення; Оскільки дія хлоридів і сульфатів на окисны/ плівки однаково, прийнято для характеристики якості вод використовувати сумарний вміст хлоридів і сульфатів! Сумарний вміст у воді 50 мг/л хлоридів і сульфатів прийнято вважати умовною межею, що відокремлює води з невеликим (тобто менш "50 мг/л) та підвищеним (більше 50 мг/л) їх змістом. Вміст у воді більше 50 мг/л хлоридів і сульфатів свідчить про підвищені корозійні властивості води.

Розглянемо принципові схеми котелень з апаратами ФНКВ-1М для гарячого водопостачання.

Наявний досвід багаторічної експлуатації понад 150 котелень з апаратами ФНКВ-1М показав, що найбільш простими і ефективними є відкриті схеми гарячого водопостачання з безпосереднім водоразбором нагрітої в апаратах води. При цьому в залежності від якості вихідної води на практиці доцільно використовувати дві схеми ( 127).

Для вод середньої і підвищеної жорсткості з позитивним індексом насичення і сумарним вмістом хлоридів і сульфатів менше 50 мг/л доцільно застосовувати схему, показану на 127, а. Тут холодна вода нагрівається в апараті ФНКВ-.1М до температури 60-75° С, тобто значно нижче температури кипіння. При цьому залишається в нагрітій воді вуглекислота СОг зв'язує солі карбонатної жорсткості. Кількість залишається у воді вуглекислоти залежить від температури нагріву води в апараті, рекомендовані значення якої (° С) в залежності від карбонатної жорсткості води (мг/л) наступні:

65 60

75 70

4,5

5 5,5

При нагріванні води, що направляється в систему гарячого водопостачання, до цих рекомендованих температур в трубопроводах не буде відбуватися ні випадання накипу, ні процесів корозії.

Для м'яких вод, що мають негативний індекс насичення і зміст, в них хлоридів і сульфатів менше 50 мг/л, слід застосовувати схему, показану на 127. б. Тут вода в апараті нагрівається до кипіння, ефективно деаэрируется, завдяки чому попереджається корозія трубопроводів гарячого водопостачання.

Слід зазначити, що зазначені схеми успішно застосовуються для гарячого водопостачання багатьох лазень.

Для м'яких вод з негативним індексом насичення і при зміст в них хлоридів і сульфатів більше 50 мг/л слід використовувати закриту схему приготування нагрітої води.

Обстеження показало, що контактні апарати ФНКВ-1М на практиці використовуються одночасно і для гарячого водопостачання для опалення приміщень лазень. Найбільш доцільна схема котельні для цього випадку наведена на 128. Робота котельні за цією схемою здійснюється в такий чином: потік води, що надходить зворотної труби тепломережі, всередині котельні роздвоюється': одна частина його спрямовується на перемичці на всмоктування циркуляційного насоса, а інша частина - в' підігрівач 1-го ступеня гарячого водопостачання і після охолодження в ньому подається в зрошувальні колектори апарату. Тут вода' при всіх режимах нагрівається до температури 97-98° С, потім стікає в загальний збірний бак, звідки насосом направляється в подаючий трубопровід тепломережі. Тут за рахунок змішування гарячої і зворотної води отримують воду з певною температурою (згідно з опалювальним графіком).

Частина гарячої води до надходження її в опалювальну тепломережа відокремлюється і направляється в підігрівач 2-го ступеня гарячого водопостачання, де нагріває воду до 60-65° С. Потім охолоджена вода змішується з зворотною водою тепломережі і загальний потік слід в підігрівач 1-ї щаблі гарячого водопостачання. Тут мережна вода охолоджується за рахунок теплообміну в середньому до 35-40° С, після чого направляється для підігріву апарат ФНК.В. Холодна вода з водопроводу прокачується послідовно через 1-ю і 2-ю ступені підігрівача гарячого водопостачання, в яких нагрівається до 60-65° С і зливається в бак-акумулятор, з якого насосом системи гарячого водопостачання подається в тепломережу. Для підживлення тепломережі використовується водопровідна вода, нагріта в теплообмінниках гарячого водопостачання до температури 60-65° С.

При роботі на максимальному режимі опалення більша частина навантаження гарячого водопостачання може бути забезпечена за рахунок відбору теплоти у зворотної води в 1-й ступені нагріву і забезпечення максимальної витрати гарячої води на 2-гу сходинку системи гарячого водопостачання.

У 1978 р. проводилися обстеження роботи 50 діючих котелень з контактними водонагрівачами ФНК.В-1М. Майже всі обстежені котельні працювали на сирій воді без хімводоочистки, котельні розміщувалися в одноповерхових будівлях. Для більшості котелень характерна блокова компонування основного і допоміжного обладнання: кожен апарат має окремий бак для гарячої води і індивідуальний витяжний вентилятор. При великому числі встановлених апаратів практикувалося групове підключення апаратів до одному баку гарячої води та одного вентилятору. Як правило, апарати ФНКВ-1М оснащуються автоматикою безпеки, що вимикає пальника при відхиленні від норми тиску газу перед пальниками або величини розрідження в топці, а також в разі згасання полум'я.

Для контролю параметрів роботи котельні в комплексі з апаратами ФНКВ поставляються заводом щити контрольно-вимірювальних приладів (КВП).

Дані обстеження підтвердили, що найбільш значне вплив на стан експлуатації надають фізико-хімічний склад вихідної води і температура її нагрівання. При роботі на жорстких водах в проточній частині апаратів відбувалося випадання солей жорсткості (у вигляді пухкого осаду) або нещільних відкладень на радіаційних поверхнях топки).'Найбільша кількість солей випадало у верхній зоні водяної сорочки топки, де максимальна температура води, але шлам випадав і в збірному баку. Для очищення від шламу апарати ФНКВ-1М забезпечені трьома лючками. В окремих випадках при посиленому випаданні накипу застосовувалася промивання розчином водяної сорочки соди або соляної кислоти: в неї заливали підігрітий розчин і при працюючій на слабкому вогні пальнику витримували апарат протягом 1-2 діб.

У багатьох випадках ремонтні роботи обмежувалися зазначеними операціями. При капітальному ремонті знімалася контактна камера, проводилася ревізія надтопочного диска, конуса та інших елементів. При роботі апаратів на системи опалення підживлення їх сирою водою і відкладення «акипи у них були відносно невеликі. При використанні м'яких вод спостерігалася корозія трубопроводів. Такі явища спостерігалися в тих котелень, в яких температура нагріву води в апаратах невиправдано знижується, із-за чого зміст ССЬ і О2 у мережній воді збільшується і вода набуває корозійні властивості. Для попередження таких явищ слід витримувати необхідні температурні режими нагріву води в апаратах.

У більшості котелень ОТЕОД ДИМОВИХ газів з апаратів проводився через індивідуальні металеві димові патрубки. У деяких випадках газоходи від декількох водонагрівачів об'єднувалися в загальні димові труби. Цегляні труби не застосовувалися, так як при їх зволоженні можливо вимивання сполучного розчину і руйнування кладки.

В період з 1965 по 1979 рр. Єлецьким енергомеханічним заводом було виготовлено понад 850 апаратів ФНКВ-1М, причому за весь період їх експлуатації не надійшло жодної скарги на незадовільну роботу. Реальна економія витрат за опалювальний сезон від впровадження одного апарату ФНКВ-1М склала понад 2300 р. Щорічний економічний ефект від впровадження в експлуатацію водонагрівачів в даний час складає 1,9 млн. р. З метою надання науково-технічної допомоги проектним і експлуатаційним організаціям Всесоюзним заочним політехнічним інститутом у даний час розроблені «Рекомендації по проектуванню котельних з контактними водонагрівачами».

    

 «Побутові печі, каміни та водонагрівачі» Наступна сторінка >>>

 

Інші книги розділу: Кладіть печі самі Будівництво будинку Червона цегла Будівельні розчини