Главная › Новости

Теплоснабжение на жидком топливе. Современные тенденции

Опубликовано: 04.10.2018

Газогенераторный пиролизный твердотопливный котёл Buderus Logano S121

Топливо

В децентрализованном теплоснабжении используют, как правило, дизельное топливо и легкие сорта мазута. Прежде всего, это обусловлено удобством их транспортировки и хранения, невысокой вязкостью, облегчающей задачу эффективного сжигания, а также низким содержанием серы и золы, что решает проблему загрязнения окружающей среды и сохранности оборудования.

За рубежом котельное топливо принято разделять на дистиллятное (печное) и остаточное (мазут). Первое получают при термическом и каталитическом крекинге нефтепродуктов и коксовании остаточного топлива. Около 60% его расходуется на отопление зданий. В Великобритании печное топливо иногда называют бытовым, во Франции – легким, в США – форсуночным.

 В нашей стране термин «печное топливо» часто употребляют, подразумевая дизтопливо, что не совсем корректно. По фракционному составу печное бытовое топливо (ТУ 38. 101656-87) может быть несколько тяжелее дизельного, выпускаемого по ГОСТ 305-82. Сравнение характеристик того и другого горючего предопределяет выбор в пользу дизтоплива, но в теплоснабжении используют оба.

ГОСТ 305-82 устанавливает три вида дизельного топлива; летнее (Л), зимнее (З) и арктическое (А). По содержанию серы дизтопливо подразделяют на топливо с содержанием серы (по массе) не более 0,2 и не более 0,5%.

Сведения о виде дизельного топлива и количестве в нем серы указываются в обозначении марки горючего. Для летнего топлива в маркировке обозначена также температура вспышки, а для зимнего – температура застывания. Например, кодом Л-0,2-40 обозначено летнее топливо с количеством серы до 0,2% и температурой вспышки 40 (градусов по С). Код 3-0,2-35 говорит о том, что мы имеем дело с зимним дизтопливом; серы в нем содержится до 0,2%; температура застывания составляет -35(градусов по С). Дизельное топливо марки А-0,4 является арктическим (может использоваться при температуре до -50 (градусов по С); доля серы составляет в нем 0,4%. Главная особенность всех марок дизельного топлива – низкая вязкость: даже при летних марок кинематическая вязкость при 20 (градусов по С) оставляет 3-6 сСт.

Качество котельного топлива за рубежом и в Украине оценивают одними и теми же физико-химическими показателями. Отличаются только методы определения некоторых констант и их оценка. Подбирать аналог того или иного отечественного топлива следует прежде всего по величине условной вязкости.

В последние годы в западных странах растет рынок жидкого топлива с низким (не более 0,005% по массе) содержанием серы. Такое топливо дороже, но характеризуется более полным и чистым сгоранием. Кроме того, оно облегчает применение конденсационных котлов (в частности, отпадает необходимость в нейтрализации конденсата). В итогеобеспечиваются экономия топлива, снижение затрат на обслуживание техники и сокращение вредных выбросов в атмосферу. В 2006 г. Парламентом ФРГ было принято решение форсировать с 1 января 2009 г. Переход в теплоснабжении на топливо с низким содержанием серы. Кроме того, с 1 января текущего года в два раза снижена норма содержания серы в обычном топливе марки EL (в DIN-51603 внесены соответствующие поправки). Теперь она составляет 0,1% (ранее – 0,2).

Еще одна мировая тенденция – развитие биотопливного направления.

Доставку топлива на объекты теплоснабжения осуществляют специализированные предприятия. Выбирая поставщика, заказчику следует отдавать предпочтение проверенным фирмам, долгосрочно работающим на рынке данных услуг. Качество топлива должно быть подтверждено паспортом и отвечать требованиям, предъявляемым изготовителями горелок.

Использование недостаточно качественного топлива оборачивается ростом затрат на сервисное обслуживание системы – чаще появляется необходимость в замене форсунок, топливного фильтра, чистке топливных баков от осадков, перенастройке горелки.

Хранение

Жидкое топливо – экологически опасный и горючий материал. Требования к размещению и устройству работающих на нем установок обусловлены соображениями защиты от загрязнения природных вод и пожарной безопасности.

Хранение необходимого запаса жидкого топлива осуществляется в специальных баках –стальных или пластиковых. Применению последних в настоящее время отдается предпочтение, поскольку стальные баки подвергаются внешней и внутренней коррозии. Ранее за рубежом выпускались также железобетонные резервуары для подземной установки. В настоящее время из уже не производят, хотя они и находятся в эксплуатации.

Как правило, пластиковые баки, изготавливаемые из полиэтилена высокой плотности, имеют объем от 500 до 5000 л. и могут с помощью специальных фикспакетов объединяться  в батареи (при этом общий объем хранилища не должен превышать 25 000 л.). Распространены одно и двустенные модели.

Одностенные баки предназначены для наземной установки и должны размещаться таким образом, что бы в случае утечки топливо удерживалось на месте до его удаления – в помещениях с герметичным полом и нижней частью стен или в герметичных поддонах. (Объем улавливания рассчитывается на всё содержащееся в баке топливо, а при наличии нескольких не сообщающихся баков – на емкость самого большого резервуара.) К хранилищу с двустенными баками такое требование не предъявляется. Они оснащаются устройствами контроля утечки топлива в пространство между внутренней и внешней оболочками.

По заявлениям ведущих западных производителей, современному состояниюотопительной техники отвечают именно двустенные баки. В Германии, например, установка двустенного бака с системой контроля герметичности предписывается сегодня во всех случаях, когда объем хранения превышает 1000 л. Это обязательно и в случае подземного размещения резервуара.

В целом, за последнее время в европейских странах заметно изменился подход к организации резервуарного хозяйства. Производители предлагают рынку всё более надежные, компактные, гибко комбинируемые в эргономичные батареи модели баков.

Так, для предотвращения диффузии углеводородов сквозь стенки синтетических баков (это приводит к появлению в помещении запаха топлива) ведущие фирмы-изготовители применяют дополнительные уплотняющие покрытия или стальную оболочку. Часто эта мера служит и повышению огневой устойчивости бака.

Внося усовершенствования в свою продукцию, производители топливных баков учитывают и такие ньюансы,  как, скажем, необходимость переноски бака сквозь узкие двери помещения, где он будет располагаться. А участившиеся наводнения заставили принять меры про тив всплытия баков при затоплении (топливо легче воды, его удельная масса – 0,825-0,860 кг/л).

Конечно, реальность далека от повсеместного использования «еробака». Но в любом случае резервуар для хранения топлива должен быть  прочным (особенно при подземной установке), устойчивым к химическим, температурным и другим возможным воздействиям (например, ультрафиолетовыми лучами), оснащенным всеми необходимыми элементами обвязки. 

Все баки для жидкого топлива должны соответствовать действующим нормам и требованиям по качеству. После окончания монтажа системы специализированной организацией должно быть проведено ее испытание с выдачей свидетельства о приемке. В дальнейшем емкости нуждаются в периодических обследованиях. 

В зарубежной практике при выборе места установки топливного бака в индивидуальном и малосемейном доме предпочтение часто отдается подвалу. Согласно немецким нормативам, при наземной установке баки не должны размещаться над топочными устройствами, дымовыми трубами, дымоходами, дымовыми трубами, дымоходами, каналами теплого воздуха. 

Запрещено также устанавливать баки в проходах и проездах, на лестничных клетках (кроме жилых зданий с не более чем двумя квартирами), в доступных холлах, на крышах жилых домов, больниц, офисных и других подобных зданий, а также на их чердаках и в рабочих помещениях (можно – в специальных шкафах и в объеме до 5000л).

Согласно СНиП II-35-76* «Котельные установки» не допускается использовать жидкое топливо для крышных котельных. Котлы, работающие на жидком топливе с температурой вспышки ниже 45* С, запрещается также размещать в подвалах.

Если котельная распологается в отдельной постройте, резервуары для хранения  дизельного топлива можно размещать в пристроенном к ней помещении. При этом общая емкость топливных резервуаров должна быть не более 150м2   -  для мазута и 50м3 – для легкого нефтяного топлива. В самой котельной  (но не над котлами или экономайзерами) допускается устанавливать закрытый расходный бак для жидкого топлива емкостью не более 5 м3 – для мазута и 1 м3 – для легкого нефтяного топлива.

Для встроенных и пристроенных автономных котельных следует предусматривать закрытые склады жидкого топлива, расположенные вне помещения котельной и здания, для помещения которого она предназначена. Емкость расходных баков, устанавливаемых непосредственно в котельной, не должна превышать 800л; размещать их следует в герметичных поддонах, на расстоянии не менее 1 м от топки. 

Оснастка топливной емкости включает ряд элементов. Крышки приемной горловины резервуара могут меть разливное исполнение. Одной из простейших можно считать латунную крышку, снабженную креплением для навесного замка, уплотнительным кольцом и цепочкой. Более  сложная крышка – универсальная – герметична, предполагает крпление к ней измерительной линейки и вполне пригодна для заполнения емкости так называемым методом газового маятника. Существуют также крышки с дыхательным клапаном и приемные шаровые клапаны, имеющие дистанционную спираль или специальную «лапку». Для предотвращения контактной коррозии спираль выполняется из пружинной стали, а шарик клапана – из нержавеющей.

Стандартный арматурный узел для отбора топлива снабжен обратными шаровыми клапанами на подающем и обратном трубопроводах. Он может иметь регулируемый ограничитель уровня,  а также (в однотрубных системах) поплавок, обеспечивающий забор чистого топлива с глубины 4-6 см ниже его уровня. 

Кроме того, в емкости входят указатели и  ограничители уровня топлива с сигнальными устройствами. Они могут быть механическими (настройка по высоте емкости – 0-2 м), пневматическими (1-3 м) или другой конструкции. 

На всасывающем и измерительном трубопроводах устанавливается датчик герметичности резервуара, в некоторых вариантах комбинирующийся на крышке горловины емкости.

О теплогенераторах

Рынок котельного оборудования для теплоснабжения на жидком топливе обширен. Большинство производителей котлов (бытовых и промышленных) имеют в своем ассортименте если не модели, сконструированные специально под сжигание жидкого топлива,  то модели, которые могут оснащаться как газовыми, так и жидкотопливными или комбинированными горелками. 

Как  и в сегменте газовых котлов, развитие жидкотопливной техники идет в направлении от традиционных высокотемпературных аппаратов *КПД – до 90%) к низкотемпературным (94%), а от них – к конденсационным (до 103 – 105 %). Более того, с целью дальнейшей экономии постоянно дорожающего горючего в европейских странах активно пропагандируются системы, в которых котел на дизтопливе сочетается с источниками возобновляемой энергии – солнечными коллекторами, тепловыми насосами, твердотопливными теплогенераторами.  Декларируется, что комбинация конденсационного котла с гелиосистемой позволяет сэкономить 30% топлива, по сравнению с обычным котлом.  (При нынешнем уровне цен на дизтопливо это приобрело актуальность и для нашей страны.) Соответственно сокращается и эмиссия в атмосферу вредных веществ, прежде всего – углекислого газа. 

Для высвобождения скрытого тепла отработанных газов их нужно охладить до температуры ниже точки росы водяного пара, которая зависит от содержания в топливе водорода, а также избытка воздуха. У котельного топлива легкой фракции температура точки росы ниже, чем у природного газа, и равна примерно 47* С. Чтобы охладить дымовые газы до этой температуры, необходима достаточно большая площадь поверхности теплообмена.

Кроме того, стандартное котельное топливо легкой фракции содержит серу, которая при сгорании превращается в диоксид серы, а при конденсации – в сернистую и серную кислоты. Поэтому значение водородного показателя рН конденсата находится в диапазоне 2-3, что заставляет выполнять элементы установки, соприкасающиеся с влажными продуктами сгорания, из кислотостойкой стали. 

Оба этих фактора, а также необходимость собрать и обрабатывать до слива в канализацию образующийся конденсат сдерживали распространение конденсационных котлов на дизтопливе даже в такой стране, как Германия. Появление топлива с низким содержанием серы, новых технических решений (использование дополнительных встроенных и внешних теплообменников), а также удорожание энергоносителей изменили ситуацию на европейском рынке.

Отметим: переход в перспективе на топливо с низким содержанием серы способно удешевить и дымоходные системы жидкотопливных установок. Сегодня при возможности образования в газоходах конденсата правила требуют предусматривать для котельных, работающих на сернистом топливе, защиту от коррозии внутренних поверхностей газоходов. В трубах, предназначенных для удаления  дымовых  газов от сжигания сернистого топлива, при образовании конденсата следует предусматривать  футеровку из кислотоупорных материалов по всей длине ствола.

Свой вклад в повышение эффективности жидкотопливных теплогенераторов внесли и создатели горелочной техники. Передовые технологии сжигания (например, с предварительных испарением распыленного топлива) в сочетании с автоматизацией и точным регулированием процессов горения обеспечивают высокий КПД и очень существенное ( по NOx – до 120 и даже 70-90 мг/кВт*ч) сокращение вредных выбросов в атмосферу. В конструкции горелок все чаще закладывается возможность сжигания биодизеля – как в смеси с обычным дизтопливом, так и в чистом виде