Классификация отопительных печей

Конструктивное исполнение печей чрезвычайно разнообразно. На конструкцию оказывают влияние вид используемого топлива и технология возведения печей. Отличаются основные материалы массива, толщина его стенок, форма печей в плане и их высота. Различны могут быть

схемы движения дымовых газов внутри печей и способы их отвода в атмосферу.

Печи рассчитывают на различную периодичность использования их в течение суток. Периодичность использования печи зависит от ее теплоемкости, т.е. от того количества теплоты, которое накапливается (аккумулируется) в массиве печи во время топки и передается затем в помещение вплоть до начала следующей топки. Принято считать, что новую топку печи необходимо начинать, когда средняя температура ее внешней поверхности понизится до температуры, превышающей на 10° температуру воз­духа в помещении. Период времени от конца одной топки до начала другой называется сроком остывания печи.

По теплоемкости печи делят на теплоемкие и нетеплоемкие. Понятие о сроке остывания относится к теплоемким печам, так как нетеплоемкие печи теплоту не аккумулируют и требуют постоянной топки.

Теплоемкие печи в зависимости от срока их остывания подразделяют на печи большой теплоемкости (со сроком остывания до 12 ч), средней (8 ч) и малой (3—4 ч) теплоем­кости. Таким образом, печи большой теплоемкости потребуется протапливать при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления (параметры Б по главе СНиП 2.04.05-86) 2 раза в сутки, печи средней теплоемкости — 3 раза, печи малой теплоемкости — то­пить с незначительными перерывами.

Более точно теплоемкость печей характеризует их активный объем, от которого зависит и коэффициент неравномерности теплопередачи печей М (см. § 12.1). Печи, имеющие активный объем 0,2 м⁸ и более, относят к теплоемким; при активном объеме менее 0,2 м³ печи считают нетеплоемкими.

Активным объемом называют объем нагревающегося массива печи (включая пустоты), определяемый произведением площади печи на уровне низа топки на активную (расчетную) высоту. Активная высота печи принимается от низа топки или дна нижележащего подтопочного канала (см. рис. 12.3, б) до верхней (при толщине перекрыши до 140 мм) или нижней (>140 мм) плоскости перекрыши.

Теплоемкие печи применяют для отопления жилых и общественных зданий, нетеплоемкие — для отопления зданий с кратковременным пребыванием людей.

 

Рис. 12.2. Схемы движения дымовых газов в отопительных печах

1— топливник; 2 — тепловоздушная камера

По температуре теплоотдающей поверхности в соответ­ствии с предъявляемыми требованиями различают печи умеренного прогрева (толстостенные печи с толщиной сте­нок 120 мм и более, нагревающиеся в отдельных местахдо температуры 90 °С), повышенного прогрева (тонкостенные печи с толщиной стенок газохода до 70 мм, температура поверхности которых в отдельных точках доходит до 110—120 °С) и высокого прогрева (печи, температура поверхности которых не ограничена).

По схеме движения дымовых газов печи устраивают:

с движением газов по каналам, соединенным последовательно: однооборотные (рис. 12.2, а) с одним подъемным каналом, двухоборотные (рис. 12.2, б) с двумя подъемными каналами, многооборотные с восходящим движением газов (рис. 12.2, в) по нескольким подъемным каналам;

с движением газов по каналам, соединенным параллельно: однооборотные (рис. 12.2, г), двухоборотные (рис. 12.2,0);

со свободным движением газов — бесканальные (колпако-вые) (рис. 12.2, е, ж);

с движением газов по комбинированной системе каналов с нижним прогревом (с подтопочным дымооборотом) — последовательных (рис. 12.2, з, и), параллельных (рис. 12.2, к, л), с бесканальной надтопочной частью (рис. 12.2, м);

с движением газов по каналам, соединенным последовательно вокруг тепловоздушных камер

По материалу массива и отделке внешней поверхности печи бывают (в порядке убывания теплоемкости): 1) кирпичные изразцовые; 2) кирпичные оштукатуренные; 3) бетон­ные из жаростойких блоков; 4) кирпичные в металлических футлярах; 5) стальные с внутренней футеровкой из огнеупорного кирпича; 6) чугунные без футеровки.

По форме в плане печи выполняют прямоугольными, квадратными, круглыми, угловыми (треугольными).

По способу отвода дымовых газов различают печи с удалением газов через внутристенные каналы, через насадные и коренные дымовые трубы. Внутристенные домовые каналы устраивают в кирпичной кладке стен зданий. Печи соединяют с каналами горизонтальными металличе­скими патрубками длиной не более 400 мм. Насадные трубы возводят непосредственно над печами (см. рис. 12.1). Коренные трубы сооружают относительно редко на самостоятельных фундаментах.

При массовом строительстве обычно используют типовые печи, заранее разработанные для сжигания определенного вида топлива, причем печи могут быть рассчитаны на

периодическую топку, на непрерывное или затяжное горение топлива. Конструкции таких печей имеют теплотехнические характеристики, полученные на основе лабораторных испытаний

Газовое отопление

Из всех видов топлива газ — экологически наиболее чистое, так как при правильной организации процесса его сжигания содержание вредных веществ (канцерогенов, окислов азота, оксида углерода) в продуктах сгорания минимально. Около 30% потребляемого в СССР газа расходуется на нужды теплоснабжения. Использование газа экономически выгодно, что обусловлено повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве отопительных установок. Значительно упрощается и эксплуатация агрегатов.

В россии используют природные и сжиженные газы. Природные газы состоят в основном из метана, других угле­водородов метанового ряда, а также небольшого количества азота и диоксида углерода (углекислого газа). Низшая теплота сгорания сухих природных газов Q£=36 000— 40000 кДж/м³, плотность р=0,73—1,0 кг/м³. Сжиженные углеводородные газы (СУГ), которые получают на специальных заводах в результате переработки нефти и природ­ных газов, состоят из пропана и бутанов. Хранят и транспортируют пропан-бутаны на большие расстояния в сжи­женном виде, а перед использованием жидкий газ испаряют. Низшая теплота сгорания паров СУГ (смесь 50% пропана и 50% бутанов) примерно 110000 кДж/м³, а плотность 2,35 кг/м³.

 

 

Газовое топливо имеет два основных недостатка — взрывоопасность газовоздушных смесей и токсичность самого газа (особенно продуктов его неполного сгорания), в связи с чем необходимо предусматривать систему безопасности, а также предъявлять повышенные требования при экс­плуатации установок газового отопления.

Для отопления газ используют в различных установках: обычных или специальных котлах, комнатных печах, приборах квартирного или местного отопления, в газовых отопительно-вентиляционных агрегатах. Под термином «газовое отопление» понимают системы отопления:

1) с комнатными печами, работающими на газе;2) с газовыми водонагревателями;3) с газовыми нетеплоемкими отопительными приборами;4) с газовоздушными теплообменниками;5) с газовоздушными излучателями;6) с газовыми горелками инфракрасного излучения. Первый и третий виды систем газового отопления местные, остальные могут устраиваться как центральными, так и местными.

Газовые отопительные печи

Газовые печи наиболее экономичны среди других видов печей (их КПД примерно в 1,3 раза выше КПД печей на твердом топливе), работа их может быть полностью автоматизирована Сейчас в стране около 2 млн. отопи­тельных печей, работающих на газе.

В теплоемкой печи АКХ-14 (рис. 13.1) стенки топлив­ника при установке горелок непрерывного действия вы­кладывают из глиняного кирпича, горелок периодического действия — из огнеупорного. В верхней части топливника устанавливают решетку из огнеупорного кирпича. Из­лучение от нее дополнительно нагревает стены топливника, что способствует более равномерному нагреванию помещения по высоте

Рис. 13.2. Отопительная печь заводского изготовления АКХ-СМ-1

I -в корпуо печи; 2 - поддувало; 3 — горелка; 4 — выходной патрубок; 5 — шлаковата; 6 — заслонка; 7 — крышка;

8 — муфта; 9 — металлическая полая камера; 10 — съемная оправа; 11 —. стекло; 12 — терморегулятор

 

Каналы печи выкладывают из кирпича в три яруса для развития тепловоспринимающей поверхности на коротком пути движения продуктов сгорания газа. В центре восхо­дящих потоков горючих газов расположены один над другим три ряда рассекателей, которые направляют продукты сгорания к боковым стенам печи. Печь сверху дополняют тягопрерывателем, который предохраняет ее от избыточ­ной и обратной тяги, что важно для устойчивой работы горелки (показан на рис. 13.3). Кроме того, через тягопре-рыватель осуществляется постоянное вентилирование верхней зоны помещения.

Тепловая мощность печи АКХ-14 при двух топках в сутки (продолжительностью не более 2 ч подряд) состав­ляет 2600 Вт, КПД достигает 90%. При работе с горелками непрерывного действия теплоотдача печи увеличивается на 30%. Недостатком печи является ее кустарное изготовление.

Печь АКХ-СМ-1 (рис. 13.2) тепловой мощностью 2000 Вт сконструирована для заводского изготовления и рассчитана на непрерывную топку. Ее доставляют в готовом виде и устраивают без фундамента. Топливник печи не футеруют огнеупорным кирпичом, так как его внутренняя поверхность нагревается не выше 250 °С. В нижней зоне печи устанавливают горелку и металлический патрубок для подачи воздуха в топливник. Для наблюдения за горением в нижней части печи расположено смотровое окно.

Разработана также печь АКХ-СМ-2 большей мощности (4300 Вт), диаметром 693 мм и высотой 2000 мм, которая по конструкции принципиально не отличается от печи АКХ-СМ-1.

В печах АКХ устанавливают горелочное устройство, главные элементы которого — основная и запальная горелки и автоматика безопасности. Основная горелка — эжекционная, первичный воздух (50% необходимого для полного сжигания) проходит в горелку, остальная часть воздуха подмешивается к пламени непосредственно в топке. Подача газа на запальную горелку начинается при нажатии пусковой кнопки автоматики безопасности. Ав­томатика безопасности предназначена для прекращения подачи газа на основную и запальную горелки в следую­щих случаях: при отсутствии тяги в дымоходе печи, погасании пламени на запальной горелке, падении давления газа перед горелкой ниже допустимого предела (последнее может привести к проскоку пламени внутрь горелки или погасанию его).

Газовые водонагреватели

При неплотной застройке жилых районов одно-двух­этажными зданиями применяют системы квартирного отопления Источником теплоты в квартирной си­стеме водяного отопления может быть газовый водонагреватель.

Автоматический газовый водонагреватель АГВ-80 (вместимость бака 80 л, тепловая мощность 7 кВт, КПД не 'менее 81%) используют для отопления помещений площадью 50—60 м². Водонагреватель (рис. 13.3) состоит из внешнего цилиндра (кожуха), внутреннего бака из сталь­ного оцинкованного листа толщиной 3 мм, основной и запальной газовых горелок и газоотводящего устройства. В центре бака расположена теплообменная жаровая труба. Холодная вода поступает в бак внизу и, постепенно нагреваясь, поднимается к выходному патрубку в верхней его части. В нижней части аппарата расположены основная и запальная горелки. Основная горелка — эжекционная, где происходит частичное предварительное смешивание газа с воздухом. Первичный воздух (в количестве 55% теоретически необходимого для полного сжигания) поступает из помещения в горелку, эжектируясь струей газа. Газовоздушная смесь, выходя из огневых отверстий чугунной головки горелки, поджигается пламенем запальной горелки. Вторичный воздух поступает к пламени уже в самой топке.

При работе основной горелки вода нагревается до требуемой температуры (80—90 °С), после чего терморе­гулятор автоматически прекращает доступ газа к основной горелке. Запальная горелка работает постоянно, и при понижении температуры воды воспламеняет газовоздушную смесь, вновь выходящую из основной горелки. Подача газа в аппарат автоматически прекращается при недопустимом снижении давления газа, а также при уменьшении разре­жения в дымоходе.

В АГВ-120 (вместимость бака 120 л, тепловая мощность 14 кВт) нижнее днище образует водяную рубашку, которая повышает КПД аппарата на 5% и одновременно снижает температуру нижней части кожуха.

Для водяного отопления используют также комбиниро­ванные аппараты с водяным контуром типа АКГВ с двумя

Рис. 18.8. Автоматический газовый емкостный водонагреватель АГВ-80М

пегулятор первичного воздуха основной горелки; 2 электромагнитный

клапан; 3 — газовый фильтр; 4 -термометр; 5 — тягопр—

• основная горелка

7 резервуар; 8. жаровая труба; 9 терморегулятс ляция; — запальная горелка; 12 термопара; 13 •-

отдельными теплообменниками для горячего водоснабжения и отопления.

Применяют также специальные отопительные газовые аппараты с водяным контуром типа АОГВ, предназначенные для работы на природном и сжиженном газе.

Отопительный аппарат АОГВ-6 разработан на базе АГВ-80 тепловой мощностью 6 кВт с измененной конструкцией теплообменника. Аппарат выполнен в виде прямо­угольной тумбы длиной 415, шириной 380, высотой 800 мм.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ

При электрическом отоплении получение теплоты связано с преобразованием электрической энергии. По способу получения теплоты электрическое отопление может быть с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую и с трансформацией электричества в теплоту в тепловых насосах.

Системы электрического отопления подразделяются на местные, когда электроэнергия преобразуется в тепловую в обогреваемых помещениях или в непосредственной близости от них, и центральные с электрокотлами.

По степени использования электроэнергии для отопления различают системы с полным покрытием отопительной нагрузки и с частичным ее покрытием в качестве как фоновой (базисной), так и догревающей частей системы.

Системы электрического отопления могут работать по свободному и вынужденному (например, только ночью) графикам.

Достоинствами систем электрического отопления являются высокие гигиенические показатели, малый расход металла, простота монтажа при сравнительно небольших капитальных вложениях, управляемость в широких пределах с автоматизацией регулирования. Возможность гиб­кого управления процессом получения теплоты позволяет создавать системы отопления, быстро реагирующие на изменение теплопотребности помещений.

Высокая транспортабельность создает условия для использования электрической энергии в системах отопления зданий и сооружений в отдаленных районах, не имеющих других источников теплоты, а отсутствие продуктов сгорания — в экологически чистых зонах.

К недостаткам электрического отопления относят высокую температуру греющих элементов, повышенную пожарную опасность. Распространение электрического отопления в стране сдерживается неэкономичным использованием топлива, а также ограниченным уровнем выработки электроэнергии. Отпускная стоимость энергии высокая из-за значительных капитальных вложений в электростанции и линии передач, потерь при транспортировании.

Полное электроотопление зданий требует значительного расхода электроэнергии. Годовой расход электроэнергии для отопления 100 м² площади гражданского здания колеблется от 35 на юге страны до 125 ГДж на севере.

Для уменьшения расхода топлива целесообразно применять отопительные установки с использованием тепловых насосов. Так, если принять расход топлива на ТЭЦ мощностью 150 МВт за единицу, то на тепловых станциях расходуется топлива: районных—1,25, домовых—1,42; для электрического отопления с приборами прямого преобразования в теплоту требуется затратить топлива 1,6— 2,3, а при электрическом отоплении с тепловыми насосами — всего 1,08.

Целесообразность применения электрического отопления в конкретном случае определяют путем сравнения технико-экономических показателей различных вариантов отопления здания. При сравнении исходят из стоимости топлива или электроэнергии с учетом их транспортирования и потерь при этом, коэффициента использования топлива, стоимости сооружения и эксплуатации систем отопления и теплоснабжения. Принимают также во внимание возможность регулирования теплоотдачи приборов и понижения температуры помещения в нерабочее время. Оценивают улучшение социально-гигиенических условий при применении электроотопления.

В современных условиях применение электрического отопления экономически целесообразно в районах расположения крупных гидростанций, а также при отсутствии местного топлива (отдаленные районы Восточной Сибири, Крайнего Севера). В будущем следует ожидать использования электроэнергии для отопления рассредоточенных потребителей сельских районов страны.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: