Сегодня: Суббота, 16 Дек. 2017

Полезные ресурсы


   

Котлы на жидком топливе

Жидкое топливо часто используют для децентрализованного теплоснабжения индивидуальных домов, небольших коммерческих и производственных объектов. Как правило, подобным образом дело обстоит там, где на момент заселения дома нет возможности подключиться к магистральному газопроводу по уровню автоматизации, а значит, и по комфортности пользования, жидкотопливные котлы не уступают газовым: они работают, не требуя от хозяина дома каких-либо действий, кроме своевременного пополнения запасов горючего, дают возможность гибко регулировать и точно выдерживать нужные температурные режимы.

Плюсы и минусы

Жидкотопливные котлы чаще других рассматривают в качестве стартового и резервного источника тепла. Это объясняется как их техническими особенностями, так и возможностью ввести такой теплогенератор в эксплуатацию без дополнительных согласований (в бытовом секторе) и платежей.

Почему жидкое топливо не конкурирует с природным газом на равных? Во-первых, возникают проблемы его безопасного хранения, поддержания запасов и т.д. Во-вторых, сжигать газ проще, и горит он без образования сажи, с меньшими выбросами других вредных веществ. В-третьих, в нашей стране рост цен на природный газ для населения сдерживается государством, а стоимость дизтоплива рыночная. Поэтому газовое отопление оказывается в несколько раз дешевле.

Котлы на жидком топливе

В странах Европейского Союза, где стоимость газового и жидкого углеводородного топлива одинаково высока, а соотношение цен постоянно меняется, многие владельцы домов устанавливают у себя оба котла — на газе и дизтопливе — и эксплуатируют тот из них, который выгоден в данный момент.

Гори оно синем пламенем

Главное отличие жидкотопливного котла от газового — специальная горелка. Ее основные элементы — система розжига, топливный насос, вентилятор, форсунка для распыления горючего. Смешать дизельное топливо с воздухом и сжечь можно только в виде мельчайших капель или после его испарения. Мощность горения определяется пропускной способностью форсунки. А нужный расход воздуха для горения настраивается воздушной заслонкой. Среди других обязательных элементов — клапан прекращения подачи топлива. Так устроена одноступенчатая горелка, чаще всего устанавливаемая на котлах бытовой мощности.

В горелках со ступенчатым регулированием мощности происходит изменение количества подаваемого топлива (через дополнительные форсунки) или давления в топливопроводе (насос имеет переключение скоростей). Воздушная заслонка в этом случае управляется сервоприводом.

Наиболее экономичное и экологически чистое сжигание топлива обеспечивают горелки с модуляцией мощности, то есть с возможностью плавного изменения количества вырабатываемого тепла. В таких горелках предусматриваются регулировка давления в питающем топливопроводе и соответствующее изменение подачи воздуха — с помощью механических тяг или электронного преобразователя скорости вращения вентилятора.

Пламя традиционных жидкотопливных горелок — желтое. Такой цвет объясняется наличием в зоне горения раскаленных частиц сажи, образующейся из-за неполного сгорания распыленного форсункой топлива. Определенное количество сажи в продуктах сгорания допускается техническими и экологическими нормативами, но она приводит к загрязнению котла, дымохода и окружающей среды. Новые технические решения, реализуемые передовыми фирмами, обеспечивают сжигание дизтоплива с пламенем синего (голубого) цвета. В одних случаях нужный эффект достигается за счет более тонкого распыления топлива и его лучшего смешения с воздухом для горения, в других — предварительным испарением горючего. Горелки синего пламени есть, например, в ассортименте фирм Buderus, Elco, Giersch, MHG Heiztechnik, Viessmann.

От Золушки до топ-модели

Самый привычный вариант организации отопления на дизтопливе подразумевает использование напольного котла, на который можно установить горелку любого типа - газовую или жидкотопливную. Предложение таких установок на российском рынке достаточно велико. Их преимущество в возможности перехода с одного топлива на другое без замены котла. Наиболее доступны из подобных теплогенераторов высокотемпературные котлы с КПД не более 90% (здесь и далее приводится коэффициент полезного действия по низшей теплоте сгорания). Но с учетом цены горючего правильнее задуматься о применении более совершенной техники — низкотемпературного котла с КПД 94-96% или «конденсационника» (103-105%).

Расчет КПД котлов, в том числе и конденсационных, ведется по низшей теплоте сгорания, то есть без учета тепла, безвозвратно улетающего с горячими дымовыми газами через трубу. Однако в конденсационных котлах температура поверхности теплообменника ниже точки росы, и водяные пары, присутствующие в продуктах сгорания, конденсируются, отдавая в систему отопления дополнительное количество теплоты, что повышает КПД газовых конденсационных котлов приблизительно на 11%, а жидкотопливных — на 6%.

Эффективность обычного котла ограничена необходимостью поддерживать достаточно высокую температуру теплоносителя на входе в него. Иначе будут образовываться конденсат и возникать механические напряжения материала теплообменника.

Благодаря определенным конструкторским решениям у низкотемпературных котлов нет этого ограничения. Обеспечивая такой же верхний уровень температуры, как и обычные котлы, они способны работать при температуре в обратной линии 30-40 °С (некоторые производители ее вообще не нормируют), что повышает их КПД и снижает расход энергии, поскольку ее тратится на нагрев теплоносителя ровно столько, сколько требуется для отопления объекта в каждый конкретный момент времени.

Пример низкотемпературных котлов с возможностью установки жидкотопливной горелки — Logano G125 WS и G215 WS производства Buderus. Их котельные блоки, рассчитанные на три хода дымовых газов, сделаны из устойчивого к коррозии чугуна. В котлах серии G215 WS, объединяющей модели мощностью от 52 до 95 кВт, дополнительно реализуется технология Thermostream с подмесом нагретого в котле теплоносителя в уже остывший, поступающий из обратной линии. Таким образом исключаются образование в теплообменнике конденсата и температурные перепады, способные вызвать разрушение материала. Благодаря этой технологии при оснащении котла автоматикой для плавного регулирования мощности в низкотемпературном режиме эксплуатации компания-производитель не предъявляет никаких требований по минимальной температуре воды, поступающей из системы отопления.

В исполнении SE котлы Logano G125 и G215 представляют собой теплогенераторы, укомплектованные для работы на жидком топливе. Они уже оснащены горелкой, размещенной под специальным кожухом. Кроме того что у такого котла привлекательнее дизайн, его компоненты согласованы друг с другом для совместной работы. Нормативный КПД котла Logano G125 SE — 96%.

Другой законодатель мод в производстве котельной техники Viessmann предлагает для работы на дизтопливе низкотемпературные котлы Vitorond 100 и Vitola 200. Первый из них — трехходовой секционный котел, выполненный из так называемого эвтектического чугуна, упругого и устойчивого к коррозии различных видов. В нем реализуется технология JetFlow, которая обеспечивает безопасную температуру на входе секций (за счет смешения с нагретым теплоносителем), их равномерный нагрев и отсутствие застойных зон. A Vitola 200 имеет теплообменник со специальной поверхностью из чугуна и стали, исключающей образование конденсата при любой температуре обратной воды. Нормативный КПД котла Vitorond 100 - 94%, a Vitola 200 - 96%.

На базе конструкции котла Vitorond 100 Viessmann выпускает ряд моделей конденсационного дизтопливного котла Vitorodens 200. Для отбора тепла конденсации, содержащегося в дымовых газах, в них дополнительно установлен теплообменник из высококачественной нержавеющей стали Inox-Radial (фирменная разработка Viessmann). Благодаря гладкой поверхности этого теплообменника на нем не задерживается выпадающий конденсат, уходящий вместе с загрязнениями из дымовых газов (происходит самоочищение). Котлы Vitorodens 200 оборудованы модуляционной горелкой синего пламени. Их КПД-103%.

Так же как и в сегменте газового оборудования, распространение жидкотопливных конденсационных котлов можно назвать трендом мирового рынка. Один из известных европейских специалистов в области производства бытовых котлов на жидком топливе французская компания Rotex отказалась от выпуска неконденсационных котлов еще в 1999 году. В положении со снятым кожухом жидкотопливный «конденсационник» Rotex A1 больше напоминает космический аппарат, чем отопительный котел. Его сферическое тело отлито под давлением из устойчивого к коррозии алюминиевого сплава. Внутренняя поверхность этого «шара» имеет хмножество тонких ребер, отбирающих тепло от продуктов сгорания и передающих его нагреваемой воде, которая протекает по встроенным в алюминиевое тело котла трубкам из нержавеющей стали. Объем воды невелик — от 3 до 5 л (для моделей мощностью 15 и 35 кВт соответственно). Поэтому котел быстро выходит в рабочий режим и выключается без потери тепла. Эффективный теплосъем обеспечивает охлаждение дымовых газов до 35-115 °С и высокий КПД — 105%. Наличие горелки синего пламени и «умной» автоматики гарантирует полное и чистое сжигание топлива.

Российский рынок дизтопливных котлов и горелок разнообразен и предлагает оборудование разного класса — от бюджетного до «топового». Кроме уже названных компаний среди его участников — французская De Dietrich, итальянские Beretta, Ferroli и Lamborghini, словацкая Protherm, шведская СТС (в арсенале этой фирмы есть даже настенный котел на жидком топливе), испанская Roca, германская Wolf и другие.

Отдельную котлостроительную «школу» представляют южнокорейские компании: Kiturami, Navien, Olympia. Их котлы хорошо автоматизированы, легки, имеют удобную для размещения в доме компоновку и обеспечивают как отопление, так и горячее водоснабжение. Для изготовления первичного теплообменника корейцы используют нержавеющую сталь, что дает возможность эксплуатировать теплогенераторы в низкотемпературном режиме. КПД дальневосточных котлов — 88-92%. Но они заметно дешевле аналогичного оборудования европейского происхождения.

Котельное меню

Для отопления индивидуальных домов используют жидкое топливо из углеводородов легких фракций — печное и дизельное. Полагать, что это одно и то же, неправильно. Печное топливо несколько более тяжелое по фракционному составу, соответственно оно более вязкое, содержит больше серы и имеет меньшую теплоту сгорания. Возможность его применения зависит от требований производителя горелочного устройства. Так, максимально допустимая вязкость топлива для современной горелки может составлять 6 мм2/с при 20 °С. В то время как вязкость печного топлива по ТУ 38.101656-87 ограничивается 8 мм2/с Если есть сомнения, лучше согласовать использование печного топлива с поставщиком отопительной установки.

Само дизельное топливо тоже может быть разным. ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное. Технические условия» разделяет его на три вида: летнее, зимнее и арктическое. Прежде всего они отличаются по вязкости. Самое вязкое — летнее, наиболее тяжелое по фракционному составу (3-6 мм2/с при 20 °С), затем идут зимнее (1,8-5,0 мм2/с) и арктическое (1,5-4,0 мм2/с). Летнее дизтопливо рекомендовано для эксплуатации при положительной температуре окружающего воздуха. При -5 °С происходит его помутнение (это значение температуры называют пределом фильтрации топлива), а при -10 °С оно застывает. Температура застывания зимнего дизтоплива может быть -35 или -45 °С (конкретное значение указывается в маркировке), такое горючее рекомендуют использовать при температуре окружающего воздуха от -20 и -30 °С. ГОСТ 305-82 еще разделяет дизтопливо по содержанию серы - 0,2 и 0,05% (по массе). Более чистое горючее сжигается с образованием меньшего количества технически и экологически вредных веществ, в том числе кислоты во влаге, выпадающей при охлаждении продуктов сгорания в дымоходах и конденсационных котлах.

В странах Западной Европы в последние годы растет рынок жидкого топлива, почти полностью очищенного от серы — не более 0,005%. Более того, существует стандарт котельного жидкого топлива с содержанием серы менее 0,001%. В 2008 году в DIN-51603 были ужесточены требования по содержанию серы в дизтопливе марки EL, традиционно широко используемом для теплоснабжения в Германии, — с 0,2 до 0,1%.

Кстати, наряду с ГОСТ 305-82 в нашей стране с 2006 года действует ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия». Документ подразделяет дизтопливо по сортам (А, В, С, D, Е, F), классам (0,1, 2, 3, 4) и видам (I, II, III). Горючее вида I должно содержать не более 0,035, II — не более 0,005, III — не более 0,001% серы. Отметим, ГОСТ Р 52368-2005 соответствует евростандарту EN 590, который распространяется в основном на автомобильное горючее.

Что касается упомянутого печного топлива, то согласно ТУ 38.101656-87 массовая доля серы в нем должна составлять не более 0,5 или 1,1% (соответственно такое горючее называется малосернистым или сернистым печным топливом).

Сжигание недостаточно качественного топлива оборачивается дополнительными затратами на сервис — внеплановую замену форсунок, топливного фильтра, чистку бака от осадков и т.д.

Выбирая для своей котельной жидкое топливо той или иной марки, нужно оценить, соответствует ли его вязкость требованиям, предъявляемым производителями горелки, морозоустойчивость — условиям хранения, транспортировки горючего, температуре воздуха в вашей котельной, не вызовет ли большое содержание серы ускоренной коррозии котла и системы дымоотвода.

Бывает, что при организации теплоснабжения необходимо решить обратную задачу: подобрать оборудование, которое рассчитано на сжигание жидкого топлива, наиболее доступного и выгодного в конкретной ситуации. Таким топливом могут быть, например, мазут легких сортов, отработанное масло или биодизель. Это чисто техническая задача, и все, что нужно для ее решения, предлагается современным рынком.