Контактные водонагреватели
Концепция автономного теплоснабжения промышленных предприятий не исключает использование в качестве теплоносителя горячей воды и предусматривает использование индивидуальных компактных водонагревателей для получения горячей воды, как для технологических целей, так и для отопления производственных площадей. Такие водонагреватели должны быть лишены недостатков, присущих водогрейным котлам, используемых в традиционных централизованных системах отопления и горячего водоснабжения. К таким основным недостаткам относятся:
— низкий КПД системы;
— громоздкость и большие эксплуатационные затраты;
— наличие большого перепада температур между нагреваемой водой и участвующими в теплообмене продуктами сгорания сжигаемого топлива, генерируемые установленными на котлах горелочными устройствами, что требует обязательной водоподготовки.
Способ нагрева воды путем прямого контакта продуктов сгорания с нагреваемой водой известен давно и широко использовался в теплообменной технике.
Контактные водонагреватели обладают отличительными преимуществами:
— высокий КПД до 97%;
— малая металлоемкость, повышенная надежность, простота конструкции;
— экологическая чистота;
— возможность нагрева воды без ее умягчения;
— взрывобезопасность в эксплуатации.
К недостаткам контактного способа нагрева, послужившим основанием для ограничения его применения, относятся:
-образование вредных соединений в процессе прямого контакта продуктов горения с нагреваемой водой;
— возможность нагрева воды не более 85 °С.
Цель разработки состояла в том, чтобы при создании автономных водонагревателей для отопления и бытовых нужд максимально использовать преимущества контактного способа нагрева и свести к минимуму его недостатки.
Конструкция контактного нагревателя должна удовлетворять следующим требованиям. Во-первых, максимально используя преимущества контактного способа нагрева, локализовать возможные образующиеся вредные вещества в пределах конструкции водонагревателя. Во-вторых, исключить прямой контакт нагреваемой воды, подаваемой потребителю, с продуктами горения. В третьих, конструкция водонагревателя должна иметь минимально возможные размеры, легко совмещаться в единый технологический агрегат с теплопотребителем. На рис. 1 представлена схема водоподогревателя ВК. Водонагреватель представляет собой агрегат моноблочной конструкции, основанием которого является бак оборотной воды 1, разделенный на две секции. В нижней секции установлены многоходовые теплообменники 10. В верхней секции установлен скруббер 2 для контактного нагрева оборотной воды, состоящий из керамической насадки — колец Рашига и коллектора орошения 8. В насадку вставлен горелочный туннель 7, к которому пристыкована блочная горелка ГГБК 5 необходимой тепловой мощности. На перегородку 11 установлен теплообменник догрева 12 с защитным коробом 13. На верхней стенке бака установлен предохранительный взрывклапан 9, дымосос 20, на выходном патрубке которого смонтирован влагоотделитель 3. С торца бака установлены насосы: рабочий 16 и резервный 17. Бак, насосы, приборы КИПиА монтируются на общей раме.
Оборотная вода из бака насосом 16 подается под давлением в коллектор орошения 8, из которого через разбрызгивающие устройства равномерным потоком поступает на развитую поверхность насадки. Оборотная вода в противотоке с продуктами горения, проходя насадку, нагревается за счет прямого контакта с высокотемпературными продуктами горения. Из насадки вода стекает в теплообменник догрева 12, где догревается до температуры кипения. Нагретая в скруббере 2 и теплообменнике догрева 12 оборотная вода насосом подается в межтрубное пространство теплообменников 10, отдав тепло нагреваемой воде, проходящей внутри труб теплообменника 10, оборотная вода подается в коллекторы орошения для нагрева и цикл непрерывно повторяется. Конструкция контактного нагревателя позволяет отключать по одному теплообменнику для их очистки, при этом водонагреватель может продолжать работать в номинальном режиме.
Разработана схема теплового пункта, выполненного на базе контактных водонагревателей ВК. Основными узлами теплового пункта являются водонагреватель контактный ВК-500 тепловой мощностью 500 кВт, применяемый для нагрева воды, используемой в системе отопления, и водонагреватель ВК-1500 тепловой мощностью 1500 кВт, применяемый для нагрева воды, используемой в системе горячего водоснабжения. В состав теплового пункта входят также:
-теплообменник пластинчатый, применяемый для резервного теплоснабжения от водонагревателя ВК-1500;
— насосная группа;
— узел учета расхода сетевой воды с грязевиком и системой запорной арматуры;
— узел учета расхода потребляемого газа;
— узел учета расхода теплоносителя;
— система автоматики безопасности, контроля и регулирования;
— система соединяющих трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой.
Принцип действия теплового пункта состоит в следующем: сетевая вода подается в тепловой пункт и, пройдя через систему запорных органов, устройство механической очистки (грязевик) и узел учета расхода сетевой воды, разделяется на два потока и поступает на вход водонагревателей ВК-500 и ВК-1500.
Нагретая в водонагревателе ВК-500 вода, используемая в контуре отопления, через узел учета теплоносителя подается в систему отопления потребителям. Отдавшая тепло вода из системы отопления через устройство механической очистки водонагревателя возвращается в теплообменник ВК-500 для повторного нагрева до заданной температуры.
Нагретая в водонагревателе ВК-1500 вода, используемая в системе горячего водоснабжения, через узел учета теплоносителя подается в бак-накопитель для дальнейшей раздачи потребителям. Бак-накопитель аккумулирует нагретую воду в случае неполного разбора нагретой воды потребителями. При длительном нахождении нагретой воды в баке-накопителе и снижении ее температуры ниже допустимого
уровня, вода поступает через систему трубопроводов повторно в водонагреватель ВК-1500 для нагрева до необходимой температуры.
При аварийной остановке водонагревателя ВК-500 выработку теплоносителя на отопление выполняет водонагреватель ВК-1500.
В этом случае системой электромагнитных клапанов производится отсечка воды, подаваемой на подпитку водонагревателя ВК-500. Обратная вода, поступаемая из системы отопления, с помощью ручных запорных органов подается на пластинчатый теплообменник. Одновременно подаваемая в бак-накопитель горячая вода после водонагревателя ВК-1500 направляется оператором через теплообменник для подогрева обратной воды из системы отопления. Нагретая вода после теплообменника подается в систему отопления, выполняя функцию дежурного отопления.
Система автоматики обеспечивает выполнение следующих функций:
— дистанционное включение и выключение системы и перевод ее в рабочее состояние по заданной программе;
-регулирование теплопроизводительности;
— контроль параметров безопасности и защитное отключение водонагревателей при недопустимых отклонениях контролируемых параметров;
— звуковую и световую сигнализацию при недопустимых отклонениях контролируемых параметров.
РосТепло.RU