Схема работы газового котла отопления: подключение двухконтурного и одноконтурного котла своими руками, как подключить отопление, как подсоединить самому правильно

Котлы отопления — принцип работы и классификация

Котлы отопления — принцип работы и классификация

Содержание

1. Принцип работы котла.
2. Классификация газового устройства:
3. По месту установки.
4. Материал теплообменника.
5. По типу горелки.
6. По количеству контуров.
7. Способ отведения продуктов сгорания.
8. Энергозависимость котла.

При строительства частного дома возникает вопрос: «А как обогревать дом и нагревать горячую воду?».

Для отопления коттеджа используют различные котлы отопление, работающие как правило на природном газе. Возможно использование и другого топлива, но газ на сегодняшний день самый дешёвый вид топлива.

Также большую популярность набирают многоэтажные жилые дома с индивидуальным отоплением.

Принцип работы котла

Нагрев здания происходит за счет нагрева теплоносителя в теплообменнике котла, потом вода перетекает по трубам в радиаторы. Передав тепло воздуху, вода (или антифриз) возвращается обратно в теплообменник котла и заного подогревается до указанной температуры.

Нагревание теплоносителя осуществляется пламенем в результате сгорания топлива.

Теплоноситель(вода или антифриз) может двигаться по трубам самостоятельно (естественным путем) из-за разности давления между холодной и горячей жидкостями или механическим (принудительным) методом с применением циркуляционного насоса.

Газовые котлы бывают одноконтурными и двухконтурными.

В рамках данной статьи поговорим о Одноконтурных котлах отопления.

Классификация газового устройства

Котлы подразделяют по следующим признакам:

1. место установки — напольные и настенныее
2. тип горелки — атмосферная или наддув (турбинного типа)
3. материал теплообменника — чугунные, стальные и др.
4. способ движения теплоносителя — естественное или принудительное
5. способ отведения продуктов сгорания — естественная тяга или принудительная
6. тип камеры сгорания — открытая или закрытая
7. наличие или отсутствие автоматических датчиков контроля и безопасности

По месту установки

Котлы отопления могут быть настенными и напольными.

Напольные котлы отопления — это более мощные устройства, чем настенные, способные обогревать большие площади. В отличие от настенных, они требуют специального помещения котельной с оборудованным дымоходом, вентиляцией и отдельным входом.

Дымоход выводится через перекрытие на кровлю здания, его высота должна быть выше уровня конька на 0,5м. В напольных котлах применяются чугунные теплообменники, что значительно увеличивает срок службы этого котла.

Материал теплообменника

Теплообменники котлов изготавливаются из разных материалов — сталь, чугун или медь. Эти материалов имеют свои достоинства и недостатки.

Стальной теплообменник

Сталь сильнее подвергается коррозии. Толщина стенок теплообменника из стали, невелика, поэтому они быстрее выходят из строя в результате прогорания.

Срок эксплуатации котла со стальным теплообменником составляет не более 20 лет, в то время как чугунный функционирует более 50 лет.

Чугунный теплообменник

В теплообменнике из чугуна некоторые детали взаимозаменяемы, что служит большим преимуществом при ремонте по отношению к стальному.

Чугун устойчив к коррозии.

В современных газовых котлах используется новая модификация — серый чугун, имеющий лучшие качествами по стойкости к коррозии.

Но несмотря на множество плюсов чугунных котлов, у них есть и минусы:

1. Большой вес, что усложняет монтаж.
2. Хрупкость — При монтаже или транспортировки от сильного удара могут появиться микротрещины, которые в дальнейшем снизят срок его службы или приведут к аварии.
3. Нельзя допускать резкого перепада температуры теплоносителя в чугунных теплообменниках, поскольку это приводит к растрескиванию материала.
4. Необходимо следить за жёсткостью воды. От этого образуется накипь на внутренних стенках теплообменника, приводящая к растрескиванию чугуна.
5. Преимущество, которое является и недостатком — чугунный одноконтурный газовый котел отопления имеет большую тепловую инерционность.

При отключении отопления дольше будет сохраняться тепло, потому что вода в чугунном теплообменнике будет остывает медленнее. Это немного замедляет регулирование теплового режима в помещении, когда автоматика выключает котел при достижении определенной температуры, но теплоноситель продолжает оставаться горячим еще некоторое время.

Другие материалы теплообменника

Теплообменники изготавливают также из нержавеющей стали. Коррозия будет поражать стенки теплообменника очень медленно. Но толщина стенок теплообменника небольшая, поэтому будет легко прогорать.

Срок службы такого устройства значительно меньше стальных и чугунных теплообменников.

В современных газовых устройствах теплообменники изготавливают из стали с различными добавками. Это увеличивает их стойкость и к коррозии, и к температуре.

Сейчас появились конденсационные котлы, в которых конденсат, образованный при сгорании газа, преобразуется в тепловую энергию, что оказывает положительное действие на длительность эксплуатации котла и увеличивает его КПД.

По типу горелки

Горелки котла условно подразделяют на два вида — атмосферную и наддувную горелку, иногда называемую турбинированной, навесной, или вентиляторной.

Атмосферная горелка — самая простая по конструкции и обслуживанию. Такая горелка поставляется в комплекте с котлом, и её стоимость уже включена в цену газового оборудования. Атмосферная горелка использует воздух, которое находящийся в помещении.

Недостатки: при снижении или повышении давления в газопроводах увеличивается или уменьшается высота пламени, что может привести к прогоранию теплообменника или самой горелки.

Можно отрегулировать ее под определенное давление. Но для этого потребуется вызывать специалиста, что не всегда удобно. Ведь давление в газопроводах может меняться время от времени.

В тех регионах, где давление газа в магистральном газопроводе не всегда стабильное, лучше воспользоваться котлами с наддувными горелками.

Наддувные устройства не входят в комплектацию газового оборудования и покупаются отдельно. При их применении котел может работать на различных видах топлива:

газообразном — природном газе;

сжиженном — баллонном;

жидком — мазут, солярка;

твердом — дрова, уголь, пеллеты;

Данный тип горелок работает с помощью встроенного вентилятора, поэтому присутствует некоторый шум.

Преимущество заключается в том, что они справляются с перепадами давления в газопроводе. Все виды горелок могут иметь функцию модуляции пламени и быть одно- или двухступенчатыми. Модуляция пламени — горелка автоматически регулирует мощность горения газа в зависимости от температуры теплоносителя в теплообменнике.

В одноступенчатой горелке пламя автоматически не регулируется — пламя либо горит, либо не горит. Двухступенчатая горелка может регулировать мощность пламени в автоматическом режиме, что сокращает расход газа и повышает КПД котла. При этом увеличивается время между включением и отключением горелки, что положительным образом влияет на длительность её эксплуатации.

По количеству контуров

Котлы могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Особенность конструкции котла с одним контуром предусматривает одну горелку и работу только на подогрев воды для системы отопления. Одноконтурные агрегаты могут быть на твердом топливе, газу, электричестве и на жидком топливе.

Двухконтурный газовый котел устроен так, что может работать в двух режимах: отопления и горячего водоснабжения. При отоплении нагревается теплообменник с теплоносителем. Он может прогреваться до температуры в интервале от 35 до 80° в зависимости от настроек.

У каждого производителя своя конструкция внутренней начинки описываемого оборудования. Но есть у них одинаковое решение — внутри корпуса помещаются два контура. Первый отвечает за отопление и работает по замкнутой схеме. Вода в нем циркулирует по кругу, обходя все точки обогрева, установленные в помещениях дома. Теплоноситель, который движется по замкнутой схеме, во второй контур не попадает. За это отвечает отдельный клапан.

Когда в смесителях в кухне и ванной комнате открывается кран с водой, клапан перекрывает доступ теплоносителя в систему отопления, нагревает холодную воду и подаёт горячую воду в контур ГВС. Когда краны на кухне или в ванной закрываются, происходит обратное действие.

Практически все газовые котлы имеют одинаковые технические узлы, а модели от разных производителей отличаются лишь несколькими деталями.

Способ отведения продуктов сгорания

Котлы делятся на устройства с естественной или принудительной тягой. Во-первых обязателен монтаж дымоходной трубы. Во-вторых отведение продуктов сгорания происходит принудительным способом — благодаря встроенному в дымоходную трубу вентилятору.

Газовые котлы, работающие на естественной тяге, называют еще устройствами с открытой камерой сгорания. Необходимый для горения газа кислород забирается из помещения — в этом их недостаток. Необходим доступ наружного воздуха в помещение с котлом. Из-за чего получается небольшой сковзняк. Недостаток кислорода отрицательно влияет на здоровье.

Некоторые котлы оборудованы коаксиальным дымоходм. Их называют газовыми котлами с закрытой камерой сгорания.

Продукты сгорания отводятся через коаксиальный дымоход, называемое «труба в трубе». Это две трубы разных диаметров, вставленных одна в другую. Через трубу меньшего диаметра удаляются продукты сгорания газа. А в пространство между труб поступает свежий воздух с улицы, который нагревается внутренней трубой. В итоге увеличивается КПД котла.

Преимущества такого дымохода очевидны:

1. Кислород забирается с улицы.
2. Небольшой размер дымохода, так как коаксиальный дымоход можно устраивать в наружной стене, расположенной рядом с газовым оборудованием.
3. Такой дымоход может устанавлен в любом месте помещения и быть горизонтальным, наклонным или вертикальным, что позволяет .
4. Котлы с коаксиальным дымоходом более экономичными, хотя их стоимость выше.

Энергозависимость котла

Большинство современных котлов имеют в комплектации различные датчики для безопасности работ: термостаты, поддерживающие нужную температуру в помещении и регулирующие подачу топлива в котел, циркуляционные насосы и вентиляторы. Все они работают при условии постоянного подключения к электрической сетия.

Важно! Если в вашем районе поставки электричества нестабильны, то лучше присмотреться к энергонезависимым напольным агрегатам или дополнительно установить источник бесперебойного питания.

Обычно используют Источники Бесперебойного Питания (ИБП), также в качестве резервного источника электроэнергии можно использовать другие устройства, например, дизельные или бензиновые генераторы. Однако их применение в загородном доме нецелесообразно. Но иногда необходимо.

Опубликовано: 16 марта 2016 г.   Автор: Rudic   Рубрики: Статьи -> Отопление -> Газоснабжение
   Просмотров: 17803 Обсудить   Подписаться на RSS

Принцип работы газового котла отопления

Главная » Котлы газовые

28.02.2021Рубрика: Котлы газовыеАвтор: admin

Газовые котлы являются востребованным видом теплогенераторов, так как газ на данный момент является одним из наиболее дешёвых энергоносителей. Около половины всех используемых агрегатов составляют именно они, устройства, получающие теплоэнергию при сгорании газообразного топлива. Эта тепловая энергия расходуется на отопление помещений и снабжение горячей водой хозяйственного и иного назначения.

Принципиальная схема работы газового агрегата

В централизованной системе газоснабжения в качестве энергоносителя используется природный газ, основным компонентом которого является метан. Вторым вариантом газообразного топлива является сжиженная пропан-бутановая смесь.

Тезисно принцип работы газового котла отопления можно описать следующим образом:

• В подсоединённом к газоснабжению агрегате включают пьезо- или электрический розжиг.
• Искра зажигает постоянно горящую горелку. При не горящей запальной горелке подача газа невозможна, поскольку этому препятствует автоматика.
• От запальника зажигается основная горелка. Горелки могут иметь различное конструктивное исполнение.
• Происходит нагрев теплообменника, а, следовательно, теплоносителя. Нагрев длится до тех пор, пока температура не достигнет величины, заданной термостатом. После этого автоматика отключает горелку.
• При падении температуры до определённого значения термодатчик посылает сигнал клапану, подача газа возобновляется и горелка зажигается снова.

Чтобы полностью понять, как работает газовый котёл, необходимо ознакомиться с основными вариантами конструкции этих отопительных агрегатов.

Количество контуров теплообмена

Одним из классификационных признаков, определяющим функциональные возможности котельного оборудования, является количество контуров.

• Одноконтурные модели предназначены только для отопления, поэтому для получения горячей воды хозяйственного или иного назначения требуются дополнительные нагревательные устройства.

Внимание! Такие системы могут создаваться двумя способами: экономичным и оптимальным. Экономичный вариант заключается в установке проточного водонагревателя, оптимальный – в использовании бойлера косвенного нагрева.

• Принцип работы газового котла с двумя контурами состоит в параллельном нагреве теплоносителя и воды в контуре горячего водоснабжения.

Совет! Такое устройство рекомендуется для стеснённых помещений, но при этом следует помнить, что приоритетным контуром в таком агрегате является снабжение горячей водой. Поэтому при большом потреблении горячей воды рекомендуется устанавливать одноконтурный газовый котёл со встроенным бойлером.

Способы установки отопительных газовых агрегатов

По типу установки установки разделяют на два вида:

• Настенные котлы – компактны, благодаря этому могут вписываться в любой интерьер, просты в монтаже, удобны в доступе, имеют надёжную систему безопасности. Но котлы этой конструкции отличаются невысокой мощностью и применяются для отопления помещений малой площади. В случае двухконтурного исполнения эти агрегаты могут также снабжать горячей водой небольшую семью.
• Монтируемые на полу — они имеют значительные габариты, большую мощность и высокий КПД. Как правило, изготавливаются из стали или чугуна.

Различие отопительных устройств по типу удаления продуктов сгорания

Удаление продуктов сгорания может осуществляться двумя способами:

• В моделях с естественной тягой дымовые газы удаляются с помощью тяги, создаваемой в дымоходе. Такие агрегаты требуют устройства традиционного дымохода.
• Для помещений, не оборудованных стационарным дымоходом, идеально подходят модели с принудительной тягой. Выведение продуктов сгорания происходит через коаксиальный дымоход, для установки которого достаточно проделать отверстие в стене. Коаксиальные дымоходы иначе называют конструкцией «труба в трубе». Внутренняя труба служит для выведения наружу продуктов сгорания, а по внутренней трубе поступает воздух.

Определение! Котлы с принудительной тягой не сжигают кислород в помещении и не нуждаются в притоке воздуха снаружи.

Различие газовых агрегатов по виду горелок

При изготовлении газовых отопительных агрегатов используют два вида горелок:

• Атмосферные горелки имеют простую конструкцию, стоят недорого, малошумны при работе. Мощность отопительных установок с атмосферными горелками лежит в пределах 10-80 кВт.
• Наддувные горелки, которые иначе называют вентиляторными или навесными, имеют более высокий КПД. Мощность агрегатов с вентиляторными горелками может достигать величины, равной нескольким тысячам киловатт.

Внимание! В отличие от атмосферных горелок, входящих в базовую комплектацию котла, надувные горелки продаются отдельно и имеют довольно высокую стоимость.

Классификация по количеству уровней мощности

• Газовое отопительное оборудование может изготавливаться одноступенчатым, то есть работать на постоянном уровне мощности.
• Вторым вариантом являются двухступенчатые отопительные установки. Поскольку полная мощность агрегата необходима не весь отопительный период, то такая конструкция является более экономичной и позволяет продлить эксплуатационный срок оборудования.
• Наиболее прогрессивными являются котлы с возможностью модуляции мощности.

Существуют и иные признаки, по которым различаются газовые агрегаты и от которых может зависеть принцип и эффективность их работы:

• материал, из которого изготовлен корпус – сталь, чугун;
• материал теплообменника  – сталь, чугун, медь;
• тип розжига – электрический или пьезорозжиг.

Организация автономной отопительной системы позволяет избежать многих неприятностей, связанных с нерегулярностью функционирования централизованного отопления. И от правильного выбора теплогенератора зависит создание комфортного климата в помещении при минимальных энергетических затратах.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Boiler Firing Controls Функциональная спецификация • Службы стратегической автоматизации

Введение

Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия часто включают в себя котлы, которые работают на природном газе, нефтеперерабатывающем топливном газе, жидком топливе и/или различных отработанных газах для производства пара. Пар поступает в коллектор, который подключен к различным технологическим установкам, которым требуется пар для нагрева или в качестве реагента. В коллектор также поступает пар, который вырабатывается в технологических установках, а также в параллельных котлах.

Потребность и подача пара могут внезапно меняться в зависимости от условий эксплуатации и нарушений в паровой системе. Следовательно, котел должен иметь эффективные средства управления технологическим процессом, которые регулируют сжигание топлива в соответствии с изменяющейся потребностью в паре. Кроме того, сжигание должно контролироваться, чтобы обеспечить эффективное сгорание.

Базовые управляющие входы

Для реализации управления котлом обычно требуются следующие основные управляющие входы:

• Расход топлива (газ, жидкость, отходы)
• Расход воздуха для горения
• Температура воздуха для горения (опция)
• Расход питательной воды котла (BFW)
• Расход пара (выход из пароперегревателя)
• Температура пара (выход из пароперегревателя)
• Давление пара (выход из пароперегревателя 4)
  3 Барабан
  3 уровень
• Давление в паровом барабане
• Давление в паровом коллекторе
• Кислород дымовых газов
• Давление в топке (тяга)

Базовые управляющие выходы

Для управления котлом обычно требуются следующие базовые управляющие выходы:

• Клапан(ы) управления потоком топлива
• Заслонка вентилятора принудительной тяги (FD) и/или скорость
• Заслонка вентилятора принудительной тяги (ID) и/или скорость
• Клапан управления потоком BFW
• Advanced Applications

Котел средства управления обычно включают следующие расширенные приложения:

1. Контроль горения
2. Главный контроль установки
3. Контроль избытка воздуха
4. Контроль уровня парового барабана
5. Контроль тяги печи

Эти приложения подробно обсуждаются в оставшейся части этого документа.

Контроль горения

Горение контролируется путем регулирования расхода топлива и воздуха для горения в соответствии с потребностью в паре при сохранении надлежащего соотношения воздуха и топлива. Сигнал потребности в топливе от Boiler Master (обсуждается в следующем разделе) устанавливает расход топлива. Сигнал потребности в воздухе для горения поступает от регулятора соотношения воздух-топливо, который устанавливает расход воздуха.

Простейшая схема управления устанавливала бы расход топлива в соответствии с потребностью в паре и устанавливала бы расход воздуха в соотношении с расходом топлива. Однако у этой схемы есть проблема, когда котел работает с оптимальным соотношением воздуха и топлива, когда расход воздуха для горения как раз достаточен для обеспечения полного сгорания. Малейшее отрицательное отклонение расхода воздуха может привести к значительному увеличению угарного газа и/или несгоревших углеводородов. Большие отклонения могут даже привести к взрывоопасной смеси.

Решением этой проблемы является перекрестная схема управления (см. рис. 1), в которой расход воздуха опережает расход топлива при увеличении потребности и отстает от подачи топлива при уменьшении потребности. Таким образом, при изменении нагрузки никогда не бывает недостатка воздуха. Кроме того, сигнал расхода воздуха ограничивается минимальным расходом воздуха, чтобы предотвратить проблемы со сгоранием при низком расходе пара.

Ключом к схеме управления перекрестным ограничением является «Блокировка подачи топлива». Он рассчитывает максимально допустимый расход топлива при текущем расходе воздуха для горения и требуемом соотношении воздух-топливо:

MaxFuel = AirRate / Ratio + Bias (1)

где:

AirRate = расход воздуха для горения
Ratio = заданное значение контроллера соотношения воздух/топливо

Рис. 1: Пересекающиеся элементы управления горением

Интерфейс BMS

Схема управления может легко взаимодействовать с внешней системой управления горелкой (BMS). Типичная BMS посылает четыре сигнала органам управления горением: отключение котла, продувка, зажигание и запуск модуляции. Сигнал отключения котла указывает системе управления котлом закрыть топливный клапан. Сигнал продувки заставляет систему управления котлом открыть заслонку вентилятора FD. Сигнал выключения зажигания приводит к тому, что заслонка и топливный клапан устанавливаются в положение выключения зажигания. Сигнал запуска-модуляции позволяет системе управления котлом регулировать топливный клапан и воздушную заслонку FD.

Мастер установки

Мастер установки — это ПИД-регулятор, выходной сигнал которого становится сигналом потребности в топливе для управления горением. Мастер установки использует давление в паровом коллекторе для индикации дисбаланса между подачей и потреблением пара. По мере увеличения потребности в паре давление падает, что указывает на необходимость увеличения подачи. И наоборот, рост давления указывает на то, что предложение должно быть сокращено, чтобы соответствовать текущему спросу.

Plant Master также включает управление с опережением, которое предвидит изменения в потребности в паре и предварительно регулирует его выход, чтобы предотвратить отклонение давления в коллекторе. Упреждающее управление осуществляется пошагово, что означает, что пошаговое изменение расхода пара преобразуется в пошаговое изменение выходной мощности Мастера установки. Такой подход позволяет ограничить управление с прямой связью разумным диапазоном, а также позволяет включать и выключать управление плавно.

Несколько Параллельных Котлов

При наличии нескольких параллельных котлов, Начальник установки должен выводить данные для управления горением каждого котла. В этом случае у каждого котла есть свой собственный Boiler Master, который представляет собой автоматическую ручную станцию, которая принимает выходной сигнал Plant Master, применяет соотношение и смещение и отправляет результат в качестве сигнала запроса на органы управления горением. Соотношение используется для учета различий в мощности котлов. Смещение используется для переключения нагрузки между котлами. Котел может быть загружен базовой нагрузкой, переведя его Boiler Master в ручной режим. На рис. 2 показана схема управления Plant Master.

При выводе на несколько котлов влияние выхода Мастера установки на подачу пара зависит от того, сколько Мастеров котлов находится в автоматическом режиме. Например, однопроцентное изменение производительности в два раза больше влияет на давление, когда мастер установки манипулирует двумя котлами, чем когда он манипулирует только одним (при условии одинаковой мощности котлов). Таким образом, Plant Master включает в себя адаптивную настройку, которая регулирует как обратную связь, так и действие управления с прямой связью, чтобы соответствовать текущему количеству Boiler Masters в автоматическом режиме.

Схема упреждающего управления также может быть расширена в приложениях с несколькими котлами для управления изменениями нагрузки в котлах с базовой нагрузкой. Если базовая нагрузка изменяется, выходная мощность Мастера установки для оставшихся каскадных котлов может быть предварительно отрегулирована для компенсации изменения базовой нагрузки. Кроме того, упреждающее управление может использоваться для упреждающего действия в случае отключения котла.

Рис. 2: Основные элементы управления установки / котла

Регулятор избыточного воздуха

Оптимальное соотношение воздух-топливо может сильно различаться, в первую очередь в зависимости от нагрузки, но также и от ряда других возможных возмущающих переменных. Изменение нагрузки можно запрограммировать в системе управления, автоматически устанавливая коэффициент на основе кривой нагрузки. Кривая нагрузки устанавливается во время пробного пуска перед вводом в эксплуатацию системы управления котлом.

Другие возмущающие переменные часто не поддаются измерению, поэтому обычно используется анализатор кислорода в дымовых газах для обеспечения подстройки обратной связи соотношения воздух/топливо (см. рис. 3). Величина подстройки может быть ограничена разумным диапазоном вокруг запрограммированного соотношения воздух-топливо. Ограниченный диапазон подстройки помогает предотвратить слишком большое отклонение соотношения от ложных результатов анализатора, особенно в нисходящем направлении.

Оптимальная уставка регулятора содержания кислорода в дымовых газах также может изменяться в зависимости от нагрузки. Таким образом, уставка может быть запрограммирована в зависимости от нагрузки, а также соотношения воздух-топливо. Оператор может изменить запрограммированную уставку.

Рис. 3: Контроль избытка воздуха

Контроль уровня парового барабана

Уровень парового барабана указывает на дисбаланс потока между подачей BFW и производством пара. Таким образом, для поддержания запаса BFW в системе управления котлом имеется регулятор уровня парового барабана, который регулирует расход BFW.

На индикацию уровня могут влиять изменения давления в паровом барабане, а также изменения запасов BFW. Изменения давления могут вызвать усадку и вздутие, что может привести к тому, что регулятор уровня отрегулирует поток BFW в неправильном направлении. Чтобы смягчить эту проблему, используется трехэлементное управление для предварительной регулировки расхода BFW в зависимости от изменения производительности пара (см. рис. 4). В этом случае контроллеру уровня не нужно беспокоиться о серьезных изменениях нагрузки, и его можно несколько отрегулировать для управления подстройкой.

Тем не менее, расстроенный контроллер уровня может иногда сбивать уровень. Особенно это актуально при низкой нагрузке. Кроме того, поток пара может быть неравномерным при низкой нагрузке. Таким образом, регулятор уровня автоматически переключается между трехэлементным и одноэлементным управлением (выход регулятора уровня напрямую на клапан) в зависимости от нагрузки.

Обратите внимание на рис. 4, что здесь также используется метод инкрементной прямой связи. Как указывалось ранее, этот подход позволяет ограничить упреждающее управление разумным диапазоном.

Рис. 4: Трехэлементный регулятор уровня парового барабана

Регулятор давления в топке

Давление в топке обычно регулируется путем регулировки заслонки внутреннего диаметра вентилятора. На тягу также влияет изменение заслонки вентилятора FD, вызванное регулятором расхода воздуха. Таким образом, контроллер тяги печи включает в себя пошаговое управление с прямой связью для автоматической регулировки заслонки вентилятора внутреннего диаметра при перемещении заслонки вентилятора переднего диаметра (см. рис. 5).

Рис. 5: Регулирование давления в печи с прямой связью 9

Компенсация BTU топлива

Коррекция давления горелки

Коррекция главного котла

Резервные датчики расхода топлива

Как показано на рис. 1, расход воздуха задается регулятором соотношения воздух-топливо. Если индикация расхода топлива ошибочно уменьшится, расход воздуха уменьшится по отношению к расходу топлива. Таким образом, ошибочная индикация расхода топлива может привести к опасному низкому содержанию кислорода в топке.

Надежность управления может быть существенно повышена за счет использования резервных датчиков расхода топлива и выбора более высокого из двух сигналов. В рассмотренном выше сценарии ошибочный низкий сигнал будет проигнорирован, и воздушный поток не пострадает.

И наоборот, если сигнал топлива ошибочно увеличивается, в этом случае будет выбран именно он. Однако это привело бы к увеличению расхода воздуха, что является гораздо более безопасной ситуацией, чем ошибочное уменьшение расхода воздуха.

Резервные датчики расхода воздуха

Как показано на рис. 1, расход воздуха регулируется регулировкой заслонки вентилятора FD. Если индикация расхода воздуха ошибочно увеличится, регулятор расхода воздуха закроет заслонку. Эта ситуация может привести к опасному низкому содержанию кислорода в печи.

Надежность управления может быть существенно повышена за счет использования резервных датчиков расхода воздуха и выбора меньшего из двух сигналов. В рассмотренном выше сценарии ошибочный высокий сигнал будет проигнорирован, и воздушный поток не пострадает.

И наоборот, если сигнал эфира ошибочно уменьшается, в этом случае будет выбран именно он. Однако это привело бы к увеличению фактического расхода воздуха, что является гораздо более безопасной ситуацией, чем ошибочное уменьшение расхода воздуха.

Датчики с тройным резервированием

Для безопасной работы котла необходимы следующие сигналы:

• Анализатор кислорода в дымовых газах
• Давление в топке
• Давление в паровом коллекторе

предельные значения выходного сигнала регулятора подстройки O2 должны быть расширены. Это позволяет контроллеру дифферента лучше справляться с отклонениями топлива в БТЕ. Ошибочный сигнал давления в топке в любом направлении может привести к отключению котла. Колебания давления в паровом коллекторе повлияют на всю установку, поэтому очень важен надежный сигнал.

Надежность управления может быть существенно повышена путем установки трех резервных передатчиков для этих важных входов. Затем можно использовать селектор среднего из трех для передачи входного сигнала среднего передатчика в схему управления. Средняя используется, потому что она защищает от отказа передатчика в любом направлении.

Компенсация топливных БТЕ

Топливный анализ БТЕ может использоваться для компенсации расхода топлива при колебаниях теплотворной способности. Эта функция улучшает реакцию Plant Master на эти отклонения, а также помогает регуляторам избыточного воздуха поддерживать надлежащее соотношение воздух-топливо. В этом случае отношение воздуха к топливу рассчитывается в единицах SCF воздуха на BTU топлива, а не SCF воздуха на SCF топливного газа.

Для компенсации БТЕ схема управления горением должна быть изменена, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6: Управление горением с компенсацией БТЕ топлива

Несколько видов топлива

Если котел может работать на нескольких видах топлива, тогда схема должна быть изменена, чтобы включить эти виды топлива. На рис. 7 показана схема управления для трех видов топлива, которые можно манипулировать в каскаде, и одного потока отработанного газа, который не манипулируется. Одновременно в каскаде может находиться только одно топливо.

Каждая уставка регулятора расхода может быть скорректирована органами управления горением через соответствующий контроллер Fuel BTU. Контроллер БТЕ топлива получает общую скорость сжигания БТЕ из общего расчета БТЕ топлива и регулирует уставку контроллера расхода, чтобы соответствовать общей нагрузке, требуемой органами управления горением. Расчет нагрузки выполняется путем преобразования каждого расхода топлива в скорость БТЕ и суммирования отдельных норм топлива БТЕ.

Целью каждого контроллера BTU является автоматическая корректировка каскадного топлива в соответствии с изменениями в базовом топливе. Например, когда поток отработанного газа увеличивается, контроллер BTU видит увеличение общей нагрузки и сокращает подачу каскадного топлива, чтобы компенсировать увеличение отработанного газа.

Рис. 7: Управление несколькими видами топлива

Компенсация температуры воздуха для горения

В некоторых случаях на индикацию расхода воздуха могут влиять значительные изменения предварительного нагрева воздуха. В этих случаях температура воздуха может использоваться для компенсации расхода воздуха на основе его влияния на плотность воздуха. Для этого приложения можно использовать уравнение компенсации квадратного корня, используемое для идеальных газов.

Регулятор скорости вентилятора FD/ID

На рис. 1 показан регулятор расхода воздуха для горения, регулирующий заслонку вентилятора FD. Если скоростью вращения вентилятора также можно управлять из DCS, то схема управления должна включать контроллер зазора (ZC) для регулировки регулятора скорости вентилятора FD, когда заслонка находится за пределами желаемого рабочего диапазона (зазора). На рис. 8 показана схема управления регулятором вентилятора FD.

Например, если заслонка находится над зазором, контроллер зазора увеличит скорость регулятора. Воздушный поток увеличится, что заставит регулятор воздушного потока опустить заслонку в зазор.

Аналогичным образом, когда заслонка находится ниже зазора, контроллер зазора уменьшит скорость регулятора. Поток воздуха уменьшится, в результате чего регулятор воздушного потока переместит заслонку вверх в зазор.

Когда заслонка находится внутри зазора, контроллер зазора не будет изменять скорость регулятора.

Рис. 8: Управление скоростью вентилятора FD

Блокировка давления горелки

Блокировка давления горелки может быть добавлена ​​для ограничения давления горелки до верхнего и/или нижнего предела. Эта функция предназначена для предотвращения нарушений настроек отключения горелки BMS системой управления горением. Рисунок 9 иллюстрирует схему управления.

Рис. 9. Блокировка давления горелки

Блокировка горелки Master

Мастер котла может включать блокировку для предотвращения избыточного давления в паровом барабане. Контроллер коррекции давления в паровом барабане также может использоваться во время запуска вместо контроллера Plant Master. Регулятор давления в паровом барабане можно использовать для установки потребности в топливе до того, как котел будет подключен к паровому коллектору. Рисунок 10 иллюстрирует схему управления.

Рис. 10: Блокировка главного котла

Запуск схемы модернизации котла | Ofgem

Схема модернизации котлов открыта для подачи заявок 23 мая 2022 года.

По мере того, как мы переходим к чистому нулю, необходимо изменить то, как мы обогреваем наши дома. В 2021 году домашняя недвижимость выбрасывала 68 миллионов тонн двуокиси углерода (CO2) — около 20% всех выбросов CO2 в Великобритании. Чтобы поддержать переход на чистый нулевой уровень, правительство ввело Схему модернизации котлов (BUS). Схема позволяет владельцам недвижимости отказаться от использования систем ископаемого топлива и перейти на более чистую и эффективную систему отопления по доступной цене. В долгосрочной перспективе низкоуглеродные технологии позволят владельцам собственности сократить выбросы и снизить счета за электроэнергию.

После закрытия программы поощрения использования возобновляемых источников тепла в домашних условиях, в ходе которой мы аккредитовали более 110 281 установок и выплатили потребителям 819,3 млн фунтов стерлингов, Ofgem теперь управляет новой схемой модернизации котлов от имени правительства. Схема поддерживает продолжающееся стремление к переходу на низкоуглеродное тепло в наших домах и на предприятиях, предоставляя гранты на покрытие стоимости тепловых насосов.

Мы тесно сотрудничали с Министерством бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS) и промышленностью, чтобы разработать схему, которая будет способствовать сокращению выбросов, снижению зависимости Великобритании от ископаемого топлива и принесет пользу потребителям энергии.

Цели схемы

Схема преследует три основные цели, первая из которых заключается в поощрении использования в наших домах низкоуглеродных систем отопления. BUS будет поддерживать до 90 000 установок к марту 2025 года, производя 0,3 ТВтч тепла в период с 2022 по 2050 год. Технология низкоуглеродного отопления значительно снизит зависимость Великобритании от ископаемого топлива и подверженность риску мировых ценовых скачков. Технология теплового насоса в настоящее время обеспечивает экономию углерода до 65% по сравнению с газовым котлом.

Бюджет этой схемы составляет 450 миллионов фунтов стерлингов, и она должна обеспечить социальные выплаты в размере 660 миллионов фунтов стерлингов.

Что предлагается?

BUS открыт для жилых и небольших нежилых помещений в Англии и Уэльсе до 2025 года. 

BUS предлагает 5 000 фунтов стерлингов в счет стоимости воздушного теплового насоса и 6 000 фунтов стерлингов в счет стоимости геотермального теплового насоса. Он также предлагает 5000 фунтов стерлингов на покупку котла на биомассе для недвижимости в сельской местности, которая не подключена к газовой сети. Финансирование может быть использовано только для замены традиционных систем отопления на ископаемом топливе (газ, нефть или электричество).
Чтобы еще больше сократить расходы, правительство ввело нулевую ставку НДС при установке энергосберегающего оборудования, включая тепловые насосы и котлы, работающие на биомассе, на следующие 5 лет.

Процесс подачи заявки будет возглавляться установщиком, то есть установщики будут обращаться от имени владельцев собственности.