Megawaty w kotłowni. Kotły średniej i dużej mocy (2)

Zobacz artykuł w wersji pdf  pdf  pdf 

Na etapie projektu technologicznego kotłowni należy wziąć pod uwagę takie czynniki decydujące o wyborze typu kotła, jak możliwości montażu kotła w pomieszczeniu kotłowni, aspekty ekonomiczne inwestycji i eksploatacji, oraz możliwości współpracy z układem grzewczym.

Żeliwne i stalowe Kotły żeliwne stosowane są przede wszystkim w przypadkach modernizacji kotłowni, gdy utrudniona jest dostawa kotła w całości do kotłowni lub też z innych powodów technicznych, często uwarunkowanych preferencjami projektanta czy inwestora. Z uwagi na znacznie mniejszą relatywną pojemność wody w porównaniu do kotłów stalowych w większości oferowanych konstrukcji wymagają zapewnienia minimalnego przepływu wody grzewczej przez kocioł (np. na poziomie 30%), co z reguły sprowadza się do wymogu zastosowania kosztownych pomp kotłowych i sprzęgła hydraulicznego. Kotły stalowe natomiast, dzięki zwiększonej pojemności wodnej i korzystnych zdolności akumulacji oddawanego przez powierzchnie grzewcze ciepła, zwykle nie posiadają wymogu zapewnienia minimalnego przepływu wody grzewczej. Pompy kotłowe stosowane są jedynie w przypadku oddzielenia się od układu grzewczego poprzez sprzęgło hydrauliczne.

Palniki 
Konstrukcja kotła to również rodzaj zastosowanego palnika według podziału podstawowego na atmosferyczny i nadmuchowy. W zależności od rodzaju palnika i trybu pracy kotła mamy do czynienia z odmiennymi warunkami doboru systemu odprowadzenia spalin, co jest związane, oczywiście, przede wszystkim z temperaturą spalin oraz ich natężeniem przepływu. Kotły kondensacyjne pracujące z nadciśnieniem w całym systemie odprowadzenia spalin mogą współpracować z niskimi kominami o małych średnicach, dzięki czemu można je wykorzystywać do zabudowy w kotłowniach dachowych. Kotły z palnikiem atmosferycznym o zapotrzebowaniu ciągu na wyjściu z kotła wymuszają zastosowanie systemów odprowadzenia spalin o większych średnicach – często większych o jedną dymensję od króćca spalin kotła. Dodatkowo praca kotła z palnikiem atmosferycznym będzie zakłócana przez często znacznie zmienne wahania ciągu kominowego. Kocioł kondensacyjny, pracujący ze stosunkowo wysokim nadciśnieniem w komorze spalania, jest uniezależniony od wahań ciągu kominowego przy jednoczesnej możliwości pracy z szerokim zakresem modulacji mocy – nawet rzędu 20–30% mocy maksymalnej.

Schemat hydrauliczny  Jedną z pierwszych czynności podczas projektowania technologii kotłowni i instalacji obiegów grzewczych jest podjęcie decyzji odnośnie ustalenia schematu hydraulicznego. Etap ten ma zasadnicze znaczenie, gdyż dokonany wybór wpłynie w rezultacie na wytwarzanie ciepła, jego dystrybucję oraz spełnienie wymagań dotyczących eksploatacji kotłów. Istotnym czynnikiem, jaki powinien być brany pod uwagę, jest pojemność wodna instalacji, dynamika zmian jej parametrów (jak temperatura i przepływ w poszczególnych obiegach grzewczych). Mają one bezpośredni wpływ na wartość temperatury powrotu wody do kotła. Z uwagi na możliwość wykraplania się pary wodnej zawartej w spalinach istnieje konieczność utrzymania temperatury powrotu na odpowiednim poziomie.

Ze względu na typ kotła, rodzaj i charakter pracy urządzeń stosowane układy hydrauliczne systemów grzewczych można podzielić na: bez ochrony temperatury powrotu, z okresową ochroną temperatury powrotu lub stałą stabilizacją temperatury powrotu. Brak ochrony temperatury powrotu można stosować jedynie w przypadku kotłów wykonanych z materiałów odpornych na powstający kondensat. Okresowa ochrona temperatury powrotu dotyczy nowych instalacji grzewczych (o małej pojemności wodnej), w których istnieje możliwość sterowania obiegami grzewczymi z zaworami mieszającymi, a te wraz z kolektorami znajdują się w bezpośredniej bliskości kotłów. Wymóg ten związany jest z algorytmem, jaki towarzyszy okresowej ochronie temperatury powrotu, a dokładniej z ograniczaniem przepływu wody grzewczej przez kocioł poprzez przymykanie zaworów mieszających obiegów grzewczych. Redukuje się tym samym oddawanie ciepła do instalacji grzewczej i przyspiesza osiągnięcie bezpiecznych dla kotła temperatur wody grzewczej. Algorytm ten odnosi się zarówno do ochrony temperatury powrotu w czasie pracy kotłowni, jak również w czasie jego uruchamiania. W instalacjach grzewczych o małych pojemnościach wodnych ten system jest wystarczający. Stała stabilizacja temperatury powrotu jest rozwiązaniem zalecanym w odniesieniu do instalacji, w których droga przesyłu mocy cieplnej pomiędzy kotłami a kolektorem zasilania charakteryzuje się znacznymi odległościami. Występują szczególnie duże pojemności wodne obiegów grzewczych przy braku wpływu na ich sterowanie.

Pojemność wodna  Pojemność wodna instalacji określana jest procentowo jako stosunek pojemności wodnej kotła i sumy pojemności całej instalacji wraz ze wspomnianym kotłem. Jeżeli stosunek ten jest większy niż 10%, oznacza to, że mamy do czynienia z małą instalacją wodną instalacji grzewczej. W przeciwnym wypadku mowa jest już o instalacji grzewczej dużej pojemności. Układy o dużej pojemności wodnej, niezależnie od zastosowanego rozwiązania (za wyjątkiem kotłów kondensacyjnych), wymagają podwójnej ochrony przed niskimi temperaturami powrotu. Realizuje się to w pierwszej kolejności poprzez pompy lub pompę mieszającą, a dalej poprzez redukcję przepływu, np. z wykorzystaniem zaworów mieszających obiegów grzewczych lub klapy odcinające. W przypadku kaskady kotłów pompa mieszająca może być zastosowana wspólna pod warunkiem identycznej mocy wszystkich kotłów w kaskadzie i zastosowania połączenia w układzie Tichelmanna. Kotły pracujące w kaskadzie o różnych mocach cieplnych będą wymagały indywidualnych pomp mieszających. Pompa mieszająca musi zostać dobrana na minimum 30% przepływu całkowitego przez kocioł lub kotły, jeżeli mowa jest o wspólnej pompie mieszającej. Wyjątkiem są instalacje grzewcze, w których na obiegi grzewcze nie mamy większego wpływu (np. bez zaworów mieszających). W takim wypadku pompa mieszająca powinna zapewnić co najmniej 50% obliczonego przepływu przez kocioł lub kotły. Należy zwrócić uwagę na właściwą wysokość podnoszenia pompy, która winna zapewnić wyłącznie pokonanie oporu na drodze podmieszania (opory instalacji kotłowni + opór kotła). W tym zakresie nie zaleca się zwiększania wysokości podnoszenia.

W instalacjach grzewczych, w których droga przesyłu mocy cieplnej pomiędzy kotłami a kolektorem zasilania obiegów grzewczych charakteryzuje się znacznymi oporami hydraulicznymi, zaleca się stosowanie pompy kolektorowej. Takie rozwiązanie to także wyście z sytuacji, gdy do kolektorów przyłączono dużą ilość obiegów grzewczych. Warunkiem niezbędnym jest realizacja sterowania obiegami grzewczymi za pomocą zaworów mieszających. Zadaniem wspomnianej pompy rozdzielaczowej (kolektorowej) jest pokonanie oporów hydraulicznych i doprowadzenie wody grzewczej od kotłów do kolektora obiegów grzewczych. Dodatkową funkcją z punktu widzenia temperatury powrotu jest realizacja podmieszania międzykolektorowego poprzez obejście na rozdzielaczu. Jest to konieczne, ponieważ duże odległości pomiędzy odbiornikami a króćcem powrotu kotła wpływają znacznie na obniżenie temperatury powrotu, co z kolei posiada istotne znaczenie przy podwyższonych pojemnościach zładu. Stwarza to sytuację zagrożenia z uwagi na możliwość wystąpienia wewnątrz kotła kondensacji pary wodnej, zawartej w spalinach. Pompa rozdzielaczy pracuje ciągle, jeżeli istnieje jakikolwiek odbiór mocy cieplnej (pracuje co najmniej jedna pompa obiegu grzewczego). W związku z tym występuje stała stabilizacja temperatury zasilania i powrotu. Podobnie jak w przypadku pompy podmieszania pompa rozdzielaczowa musi zapewnić co najmniej 130% sumarycznego wymaganego przepływu wody przez kotły. Dodatkowym warunkiem jest identyczna moc kotłów w układzie kaskadowym i zrównoważenie przepływów (układ Tichelmanna).

Dawid Pantera

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij