Автономные котельные. Виды и типы котлов. Электрические котлы

1.

КУРС «Нетрадиционные источники энергии в сельском хозяйстве»
ТЕМА «Автономные котельные. Виды и типы котлов. Электрические котлы.
Эксплуатация электродных котлов и водонагревателей. Нормализация
удельного электрического сопротивления воды для электродных котлов»
Электроэнергетический факультет
(II курс 2022-2023 учебный год, очная форма обучения,
бакалавриат)
35.03.06 Агроинженерия // гр. О23423 и
гр.О23424
Преподаватель:
Петропавлова Светлана Васильевна
20.10.2022

2.

Автономные котельные
Автономная котельная – это котельная, посредством которой обеспечивается
теплоснабжение и горячее водоснабжение одного отдельного здания или сооружения
автономно, то есть без участия ТЭЦ и других подобных инженерных объектов.
Принцип работы котельной заключается в циклическом процессе, при котором
теплоноситель нагревается, раздается на участки потребления и возвращается обратно.
Для оптимальной работы котельной необходимо
устанавливать целую систему, состоящую из
отдельного оборудования:
котельное оборудование;
насосы;
система водоподготовки;
бойлер косвенного нагрева;
запорная арматура;
запорно-предохранительная арматура;
КИП (контрольно-измерительное
оборудование) – счетчики, датчики,
манометры, термометры и тому подобное).
2

3.

Автономные котельные. Котельное оборудование.
Котел – это основной элемент каждой котельной. Здесь происходит нагрев теплоносителя или его
получение (в случае использования паровых котлов).
Котлы классифицируются по виду используемого теплоносителя:
- водогрейные,
- паровые,
- паро-водогрейные.
Котлы отличаются способом нагрева/получения теплоносителя:
- получение тепловой энергии от сжигания топлива (если это газовые, твердотопливные или
жидкотопливные котлы)
- получение тепловой энергии за счет преобразования электрической энергии в тепловую
(электрические котлы).
Выбор котла определяется технико-экономическими
характеристиками по следующим факторам:
необходимая производительность котельной;
стабильность работы котлов с минимальной нагрузкой;
количество потребителей;
длительность трубопровода до потребителя;
КПД котла;
химические характеристики выбранного топлива;
уровень автоматизации котельной;
габариты и надежность котла;
доступность при обслуживании и ремонте.
3

4.

Автономные котельные. Котельное оборудование. Электрические котлы.
Достоинства электрических котлов:
1. Высокий КПД, до 98%.
2. Во вторых, электрокотлы компактны. Не имея в своей конструкции сложных
деталей и дополнительных элементов, корпуса электрических котлов получаются
заметно меньше, а некоторые типы электрокотлов (электродные) вообще
сверхкомпактны.
3. Работа котлов на электричестве практически бесшумна. Это немаловажный
параметр, в том числе для выбора места установки электрокотла.
4. Технология нагрева теплоносителя в электрическом котле достаточно проста, как
следствие процессом нагрева более просто управлять. Отсюда, наличие недорогой
автоматики управления практически во всех электрокотлах, а также возможность
отдельной сборки систем управления работой котла.
5. При работе электрического котла не образуются вредные вещества горения, для
вывода которых необходимо строить систему дымохода.
Недостатки электрических котлов:
1. Дополнительная электрическая мощность.
2. Высокая стоимость электроэнергии.
3. Необходимость реконструкции или прокладка новой электропроводки.
4

5.

Автономные котельные. Котельное оборудование. Электрические котлы.
Можно выделить три основных типа потребительских электрокотлов:
Тэновые;
Электродные;
Индукционные.
Деление по типам, происходит от примененного в котле способа нагрева
теплоносителя системы отопления (воды).
5

6.

Автономные котельные. Котельное оборудование. Электрические котлы.
Тэновые электрические котлы
В котлах данного типа для нагрева теплоносителя используются трубчатые нагревательные элементы (ТЭНы). По
сути, это электрические проводники с очень высоким сопротивлением. Электрический ток, протекая по элементу,
вызывает его нагрев, который передается теплоносителю. Сам нагревательный элемент окружен диэлектрическим
материалом и помещен в металлическую трубку различной формы. Контакты для подключения выведены на концы
трубки. Сама трубка (корпус тэна) электрически безопасна.
На бытовом уровне тэны хорошо знакомы по старым электрическим чайникам и переносным водонагревателям.
Недостатком данного типа котлов, является тот же недостаток, что и в чайнике — образование извести на
поверхности ТЭНа и стенках котла. Происходит такое образование извести при использовании, так называемой
жесткой воды. Поэтому в обслуживании котла, вносится элемент очисти известковых налётов, добавлением к
теплоносителю различных добавок. Либо вода перед использованием искусственно доводится до показателя
нормальной жесткости 7–10 мг-экв. на литр. Основными способами смягчить воду является предварительное
кипячение, дистилляция или использование специальных фильтров. Это тоже нужно предусмотреть перед покупкой
электрического котла тэнового типа.
Еще одна проблема ТЭН котла может стать утечка теплоносителя. ТЭН, не погруженный в воду перегревается и как
следствие сгорает, что в свою очередь приводит к пожару. Поэтому не нужно экономить на автоматике котла и
обратить особое внимание на его автоматику.
6

7.

Автономные котельные. Котельное оборудование. Электрические котлы.
.
Вода
(теплоноситель) поступает из системы
отопления (стрелка А), проходя через
гидрогруппу, поступает в бак котла. В нём она
нагревается за счет трех установленных
ТЭНов. Нагреваясь, вода поднимается вверх
бака и поступает в обратную (подающую
линию В) системы отопления.
В гидрогруппу котла входит циркуляционный
двухскоростной насос, обеспечивающий
циркуляцию теплоносителя.
Расширительный бак требуется для
компенсации расширения теплоносителя при
нагревании, выравнивания давления и
недопущения образования воздушных пробок
и гидроударов в отопительной системе.
7

8.

Автономные котельные. Котельное оборудование. Электрические котлы.
.
Индукционные
котлы.
Принцип работы,— для нагрева используется не электрический ток как таковой, а
электромагнитная индукция, которая образуется в катушке при прохождении по ней тока.
Электромагнитная индукция, окружая другой проводник с ферромагнитными свойствами,
вызывает его нагрев. В кухонной плите этим феромагнитным проводником является посуда, в
котле отопления это трубопровод с циркулирующим теплоносителем.
Недостатки всё те же:
Жесткая вода откладывает осадки;
Требуется серьезная защита от утечки теплоносителя.
Предназначены для автономных системах отопления, горячего водоснабжения Г В С, в технологических
процессах для нагрева промежуточного теплоносителя.
Отсутствие прямого нагрева в отличие от ТЭНовых и газовых нагревателей позволяет работать намного
дольше (свыше 30 лет), не утрачивая своих энергосберегающих характеристик.
Индукционные нагреватели отопление, предназначены для горячего водоснабжения (Г В С) и отопления на
токах промышленной частоты (50 Гц). Создание вихревого индукционного нагревателя позволило расширить
границы и область применения электронагрева как в производственных целях, так и на бытовом уровне,
увеличить срок службы, повысить уровень электро- и пожаробезопасное.
.
Котлы индукционные широко используются для отопления квартир, теплицы, коттеджа, дачи, предприятия,
воздушного отопления производств и ангаров, гальванических ванн, всегда востребован в сельском хозяйстве
для горячего водоснабжения.
8

9.

Автономные котельные. Котельное оборудование. Электрические котлы.
.
9

10.

Тема занятия: «Нормализация удельного электрического сопротивления
воды для электродных котлов»
Электродный способ нагрева применяют для нагрева
проводников II рода: воды, молока, фруктовых и ягодных
соков, почвы, бетона и т.д. Электродный нагрев широко
распространен
в
электродных
водонагревателях,
водогрейных и паровых котлах, а также в процессах
пастеризации и стерилизации жидких и влажных сред,
тепловой обработки кормов.
Материал помещают между электродами и нагревают
электрическим током, протекающим по материалу от
одного электрода к другому. Электродный нагрев
считается прямым нагревом - здесь материал служит
средой, в которой электрическая энергия преобразуется в
тепловую.
Вещества, прохождение через которые электрического тока вызывает
передвижение вещества в виде ионов (ионная проводимость) и химические
превращения в местах входа и выхода тока (электрохимические реакции),
называются проводниками второго рода. Как правило, в проводниках второго
рода электричество переносится положительными (катионы) и отрицательными
(анионы) ионами. Проводники II рода называют электролитами. К ним
относятся водные растворы кислот, щелочей, солей, а также различные жидкие
и влагосодержащие материалы (молоко, влажные корма, почва).
10

11.

Тема занятия: «Нормализация удельного электрического сопротивления
воды для электродных котлов»
Электрическое сопротивление проводников II рода
существенно зависит от температуры. С ее возрастанием
увеличивается степень диссоциации молекул солей на
ионы и их подвижность, вследствие чего проводимость
повышается, а сопротивление снижается.
Работа электродных электронагревательных установок
очень сильно зависит от наличия в воде растворенных
солей, кислот и щелочей. Эти растворенные вещества
диссоциируют на ионы и от их наличия зависит
проводимость воды. Мощность электродных котлов
находится в обратной зависимости от удельного
сопротивления воды. Правила технической эксплуатации
(ПТЭ) и правил техники безопасности (ПТБ)
предписывают
для
безопасной
эксплуатации
электродных котлов и водонагревателей следующее:
«Мощность работающих электродных котлов не должна
превышать
номинальную.
Для
этого
удельное
электрическое сопротивление воды должно находиться в
пределах, указанных в паспорте котла».
11

12.

Тема занятия: «Нормализация удельного электрического сопротивления
воды для электродных котлов»
Цель работы:
1. Изучение
правил безопасной
эксплуатации
электродных
котлов и
водонагревателей.
2. Экспериментальные определение солесодержания воды и
ознакомление с
методиками ее нормализации.
Оборудование лабораторной работы:
1. Прибор СОМ-100 – предназначен для измерения уровня
общей минерализации (солесодержания), электропроводности
и температуры воды.
2. Весы лабораторные типа ВЛР – 200 или ВЛТК – 500 – для
взвешивания расчетного количества соли и дистиллированной
воды.
3. Емкости для воды на 1, 2 или 3 литра.
Содержание отчета:
1. Цель работы.
2. Задание к работе.
3. Таблицы опытных данных.
4. Расчеты и пояснения к ним.
5. Выводы по работе.
12

13.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
13