Особенности эксплуатации отопительных котлов и дымоходных систем

Особенности эксплуатации отопительных котлов и дымоходных систем

Одна з основних завдань загальноєвропейського рівня - удосконалення опалювальних систем з метою скорочення витрати палива. Це повинно позитивно вплинути на більш раціональне і економне використання невідновлюваних енергетичних ресурсів. Привести до зниження забруднення навколишнього середовища.

Від чого залежить економічність систем опалення

На цей показник впливає теплоізоляція будинків і споруд, експлуатація опалювального обладнання, ефективно використовує тепло, що виділяється при згорянні органічного палива.


Котли опалення влаштовані так, щоб передавати енергію теплоносія для подальшої подачі її до місця споживання. Для підвищення ефективності опалювальних агрегатів потрібно знизити температуру газів, що відходять.


В цьому плані відмінні показники економічності демонструють низькотемпературні котли опалення:

  • в міжсезоння - від +100 до +120 ° C;
  • при сильному навантаженню і підвищенні t води-від +140 до + 200 ° C.
Фактична температура газів, що відходять залежить від забруднення котла, наявності накипу на теплообміннику і інших чинників. Все це ускладнює процес теплопередачі і значно знижує ефективність опалювальної конструкції.
У складі органічного палива є водень і вуглець, які при згорянні утворюють водяну пару і вуглекислий газ. Якщо спалити 1 кг рідкого палива, утворюється ≈ 1,3 кг водяної пари; при спалюванні 1 м3 газу - до 1,6 кг.
Конденсаційні котли - це пристрої, виготовлені для примусового накопичення великої кількості водяної пари з газів, що відходять. Вони популярні в Європі, так як мають високий рівень ефективності: 109% - для природного газу, 101% - для рідкого палива. Прихована енергія пароутворення використовується на всі сто, завдяки чому можна додатково отримати при спалюванні:
  • рідкого палива - до 1,5 кВт * год / кг;
  • газу - до 1,3 кВт * год / м3.
На вітчизняному ринку конденсаційні котли зустрічаються рідко, частіше встановлюють низькотемпературне обладнання - котли опалення з вентиляторами і атмосферними пальниками.

Нюанси експлуатації опалювального обладнання та димоходів

Під час роботи котлів утворюється конденсат, який володіє окислювальними властивостями. Рівень pH залежить від типу використовуваного палива:

 

  • природний газ - від 3 до 4 одиниць;
  • рідке паливо - від 1,8 до 3,7 од.
Це пов'язано з відносно високим вмістом сірки, що утворюється при згоранні оксиду SO2, частково розпадається на SO3. H2O + SO3 утворюють сірчану кислоту, яка призводить до низького pH.
Точка роси H2SO4 (сірчаної кислоти) завжди вище, ніж у H2O, тому накопичення пара відбувається при більш високій температурі поверхні газового тракту котла. Цей температурний показник вказує на точку, нижче за яку відбувається конденсація, що досягає піку при температурі на 20-30 градусів Цельсія нижче.
Обсяг сірчаної кислоти залежить від кількості вхідного SO2, що утворює SO3. Яка частка діоксиду перейде в триоксид, обумовлено кількістю частинок сажі і забруднюючих елементів в газах, які виступають ядрами процесу перетворення. При розрахунках виходять з того, що в SO3 перетворюються від 0,5 до 2% SO2.
Створюючи опалювальне обладнання, фахівці передбачають, що воно буде функціонувати не постійно, а лише коли виникає необхідність. Нагрівання робочих поверхонь котла і димохідної системи супроводжується утворенням водяного конденсату. Кількість останнього залежить від того, наскільки швидко підвищується температура поверхонь на початку роботи пристроїв.
Температура конденсації вологи залежить від:
  • типу палива;
  • надлишку повітря при згорянні;
  • концентрації вуглекислого газу.
Припустимо, якщо спалюється природний газ і концентрація вуглекислого газу 9,5%, то накопичення водяної пари дорівнюватиме 15,7% від обсягу, точка роси - + 55 градусів Цельсія.
Температурні показники точки роси залежать від вмісту водню в паливі:
  • газ - від +50 до + 55 ° C;
  • рідке паливо - + 45 ° C;
  • вугілля - + 25 ° C;
  • дерево - від + 30 до + 50 ° C (залежить від рівня вологості).
Робота в мінливому режимі важлива для невеликих котлів з малою потужністю. Під час простою температура поверхонь, що стикаються з продуктами згоряння, встигає опуститися нижче точки роси. Новий запуск опалювального обладнання знову призводить до утворення певної кількості кислоти.
Подальше нагрівання супроводжується збільшенням концентрації H2SO4, яка знаходиться в каналі димоходу. Температура кипіння сірчаної кислоти становить + 338 ° С, при більш низьких показниках вона практично не випаровується. Концентрована H2SO4 також дуже гігроскопічна.
Для запуску корозії в спекотну пору року досить атмосферних парів. У реакціях з металами H2SO4 виступає в ролі прискорювача. При знаходженні в подібному середовищі чорна сталь і чавун проявляють себе як нестабільні матеріали.
Руйнівний ефект цього типу корозії помітний після тривалого використання котла. В опалювальному обладнанні з товстими чавунними стінками такий процес може тривати довго, поки не призведе до проблем із виробом.
Щоб на поверхнях низькотемпературних котлів не утворювалася іржа, в них потрібно запобігати або мінімізувати утворення водяного конденсату. Це можливо за допомогою:
  • оптимізації гідравлічних контурів котла, наприклад, за технологією Thermostream в опалювальних пристроях виробництва Buderus;
  • підвищення температури зворотної води і підтримки температури котла на максимально низькому рівні.
Ще одна проблема при використанні різних типів палива - сажа. Якщо пальник неправильно налаштована, паливо згорає лише частково, через що з'являється чорний наліт.
Сажа утворюється починаючи з внутрішніх частин котла і закінчуючи виходом димоходу. Її велике скупчення може стати причиною пожежі конструкції.

Матеріали для виготовлення димоходів

В процесі експлуатації матеріали, використовувані в конструкції димохідних систем, піддаються сильним навантаженням. Не рідкість, коли великі розміри перетину при низьку теплоізоляцію викликають повільне просування продуктів згоряння.


Їх переохолодження і конденсація призводять до наступних проблем в димоходах:

 

  • сильному зволоженню стінок;
  • руйнування конструкції;
  • пошкодження оголовка через постійне замерзання і відтавання водяної пари.
Коли сажа запалюється в кам'яних каналах, їх стіни можуть не витримати теплових перевантажень, з'являються тріщини, порушується цілісність димоходу.
Серед матеріалів, які довели ефективність при функціонуванні в складних умовах, варто відзначити високолеговані нержавіючі сталі аустенітного класу: 1.4301, 1.4541, 1.4571 і 1.4404 відповідно до класифікації DIN 17440.
Припустимо, наша компанія використовує сталь марки для виробництва:
  • 1.4301, 1.4571 - окремих частин одношарових димоходів і внутрішніх труб двустінних систем, що контактують з продуктами згоряння;
  • 1.4436 - гнучких одно- і двошарових димохідних систем в особливих випадках;
  • 1.4016 - зовнішньої оболонки двостінних теплоізольованих димоходів, схильних до впливу атмосферних опадів.
Останні відносяться до вологостійким конструкцій, т. К. Утворюється водний конденсат практично їх не пошкоджує. За рахунок цього виробник надає тривалу гарантію на пристрої.
Іноді навіть на нержавіючої сталі з'являється іржа. Процес можуть запускати галогенові сполуки, які є в повітрі. Їх джерелом можуть служити аерозолі, розчинники, фарби, будівельний лак, клей та інші засоби.
Хімічні сполуки галогенів, що утворюються при згорянні палива, під час охолодження його продуктів можуть конденсуватися у вигляді плавиковою і соляної кислот. Випаровування H2SO4 може бути ускладнене через її температури в + 110 ° C (стінки димоходу зазвичай не нагріваються так сильно).
У корозійних процесах кислоти не витрачаються, вони виступають прискорювачами хімічних реакцій. Обсяг H2SO4 може досягати 20%, тому навіть тимчасова присутність галогенів в повітряної суміші, призначеної для горіння, може привести до істотних пошкоджень.
При проектуванні і експлуатації димохідних систем необхідно враховувати умови їх роботи. Сучасні димоходи повинні відповідати високим вимогам. Використання димохідних систем з високолегованої сталі-нержавійки - гарантія економічної і довгостроковій експлуатації систем опалення.

 

474