В системах промышленного отопления вода обычно используется в качестве рабочего тела и теплоносителя. Однако при высоких температурах применение этого теплоносителя требует очень высокого рабочего давления, что может быть экономически невыгодно и создавать проблемы с безопасностью. Именно поэтому в применениях, где необходимы высокие температуры, используются термомасляные котлы. Достижение высокой температуры с использованием горячего масла возможно при давлении, практически равном атмосферному. В то время как для достижения такой температуры с использованием воды и пара потребуется значительно более высокое давление.
Термомасляные котлы
Одни из видов промышленных котлов, который относится к категории водотрубных котлов, — это термомасляные котлы, в котором термальное масло циркулирует внутри труб, нагревая воду вокруг себя в кожухе котла. Термомасляные котлы представляют собой одни из современных типов котлов, который широко используются в различных отраслях промышленности для обеспечения необходимого тепла в системе. В отличие от паровых или водогрейных котлов, которые используют воду в качестве теплоносителя, термомасляные котлы применяют термальное масло для передачи тепла. Эти термомасляные котлы способны выдерживать высокие температуры (до примерно 300 градусов Цельсия или выше), не закипая и не требуя увеличения давления в системе.
Преимущества использования термомасляного котла
Термомасляные котлы благодаря своим уникальным характеристикам обладают рядом преимуществ, которые делают их идеальным выбором для промышленных применений. Вот некоторые из этих преимуществ:
Работа при высоких температурах
Одним из главных преимуществ термомасляных котлов является их способность нагревать термальное масло до температуры около 300 градусов Цельсия или выше, при этом система не требует высокого давления. В паровых системах для достижения такой температуры требуется значительное повышение давления, в то время как в термомасляных системах эта проблема отсутствует.
Повышенная безопасность
Термомасляные котлы из-за отсутствия необходимости в высоком давлении являются более безопасными по сравнению с водогрейными и паровыми котлами. Вероятность взрыва в этих системах значительно ниже.
Отсутствие образования накипи и коррозии
В паровых котлах обычно образуются отложения и коррозия в трубах и оборудовании, что снижает эффективность, увеличивает потребность в ремонте и повышает эксплуатационные расходы. В термомасляных котлах благодаря использованию термального масла такие проблемы отсутствуют, что исключает необходимость частой очистки..
Долгий срок службы системы
Благодаря снижению коррозии и отсутствию образования накипи термомасляные котлы обычно имеют более долгий срок службы по сравнению с паровыми и водогрейными котлами.
Снижение затрат на обслуживание
Благодаря отсутствию необходимости частой замены термального масла, а также отсутствию необходимости в регулярной очистке и ремонте, эксплуатационные и технические расходы на обслуживание термомасляных котлов значительно ниже, чем у других типов котлов..
Недостатки использования термомасляного котла
Несмотря на свои преимущества, термомасляные котлы имеют и некоторые недостатки:
Высокая воспламеняемость
Термальное масло при высоких температурах является легко воспламеняемым. В случае повреждения труб, соединений или резервуаров системы и утечки масла оно может вступить в контакт с горячими поверхностями или открытым пламенем, что может привести к пожару.
Стоимость термального масла
Стоимость термального масла значительно выше, чем стоимость воды, и требует тщательного управления для эффективной эксплуатации.
Влияние на окружающую среду
В случае утечки термальное масло может нанести вред окружающей среде, поэтому необходимы соответствующие меры защиты и предотвращения загрязнений.
Использование насосов для высоких температур
Для циркуляции термального масла в термомасляном котле требуются специальные насосы, способные выдерживать высокие температуры (до 300 градусов Цельсия и более), поскольку масло в таких системах достигает именно этих значений.
Основные компоненты термомасляного котла
Главные компоненты термомасляного котла включают: Печь, теплообменный змеевик, горелка.
Кроме того, рассмотрены такие элементы, как расширительный бак, циркуляционный насос для масла, регулирующие клапаны и другие компоненты, необходимые для работы термомасляного котла.
Печь
Этот компонент является сердцем термомасляного котла, где происходит процесс сгорания топлива. В камере сгорания сжигаются такие виды топлива, как природный газ, дизельное топливо или мазут, с выделением тепловой энергии. Выделенное тепло передается на теплообменные змеевики, в которых циркулирует термальное масло.
Теплообменный змеевик
Это сеть труб, расположенных внутри камеры сгорания. Эти трубы имеют спиралевидную форму и окружают пламя, что увеличивает площадь контакта с горячими газами, образующимися при сгорании топлива. Термальное масло циркулирует внутри этих змеевиков, поглощая тепловую энергию, выделяемую в процессе сгорания. Количество и расположение змеевиков зависят от мощности и конструкции термомасляного котла.
Горелка
В термомасляном котле горелка отвечает за сжигание топлива (таких как природный газ или дизельное топливо) для выработки необходимого тепла. Это тепло передается термальному маслу, циркулирующему внутри теплообменных змеевиков.
Система управления
Система управления включает в себя электронное оборудование и датчики, которые следят за работой котла. Она измеряет давление, температуру и расход термального масла, обеспечивая безопасную и оптимальную эксплуатацию котла. Современные системы управления обладают функцией автоматической настройки и сигнализации об аварийных ситуациях.
Масляный насос
Масляный насос обеспечивает циркуляцию термального масла в системе. Этот насос должен направлять масло с подходящим расходом и давлением в теплообменные змеевики. Учитывая высокую температуру масла, насосы должны быть устойчивыми к нагреву и работать корректно в условиях высоких температур.
Регулирующие клапаны
Регулирующие клапаны используются для контроля давления и расхода масла в системе. Они управляют потоком термального масла на входе и выходе из змеевиков, обеспечивая стабильную работу системы.
Расширительный бак
Расширительный бак компенсирует изменения объема термального масла, вызванные его тепловым расширением. Когда масло нагревается, его объем увеличивается, и без дополнительного пространства давление в системе может резко возрасти. Расширительный бак позволяет маслу расширяться без значительного увеличения давления. Этот бак обычно размещается выше котла и остальных компонентов системы. Такое расположение создает статическое давление в контуре масла, предотвращая его испарение и поддерживая масло в жидкой фазе.
Бак служит резервуаром для термального масла, чтобы компенсировать потери, вызванные утечками или испарением. В случае снижения уровня масла из бака автоматически подается дополнительное масло.
Поскольку термальное масло при высоких температурах является воспламеняемым, для предотвращения взрыва в расширительных баках используется метод инертного заполнения (Blanketing). В рамках этого процесса пустое пространство в верхней части бака заполняется инертным газом, таким как азот, чтобы предотвратить попадание кислорода и воздуха в бак.
Теплоноситель, используемый в термомасляных котлах
Тепловые масла должны обладать высокой теплоемкостью для эффективной передачи тепла. Они должны сохранять стабильность при высоких температурах и не терять свои свойства. Важно, чтобы масла были устойчивы к окислению, так как это предотвращает образование отложений в системе. Масла должны иметь высокую температуру кипения, чтобы исключить испарение при работе на высоких температурах. Они также не должны вызывать коррозию элементов системы и быть экологически безопасными.
Классификация тепловых масел
Тепловые масла делятся на два основных типа: минеральные масла и синтетические масла.
Минеральные масла (Mineral oils)
Минеральные масла — самая большая группа тепловых масел, получаемых путем переработки сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Температурный рабочий диапазон минеральных масел составляет от -10 до +300 °C. Поэтому их обычно применяют в системах, где температура не превышает 300 °C. Минеральные масла являются более экономичными и менее вредными для окружающей среды по сравнению с синтетическими маслами. Примеры минеральных масел включают парафиновые и нафтеновые масла.
Синтетические масла (Synthetic oils)
Синтетические масла производятся путем химического синтеза и иногда называются ароматическими маслами, так как их структура основана на бензольных соединениях. Рабочий температурный диапазон таких масел составляет от -20 до +400 °C. Благодаря своей ароматической структуре они термически более устойчивы, чем минеральные масла, и обеспечивают более высокий коэффициент теплопередачи на высоких температурах. К синтетическим маслам относятся полигликолевые жидкости, эфирные соединения (эстеры и диэстеры) и силиконовые масла.
Примеры популярных тепловых масел:
- Тепловое масло Behran Heat Oil 32
- Тепловое масло SHELL Heat Transfer Oil S2
- Тепловое масло TOTAL Seriola Eta 32
- Тепловое масло Theminol 66
Принцип работы термомасляного котла
В термомасляных котлах тепловое масло циркулирует в замкнутой системе. Нагрев масла осуществляется с помощью горелки, работающей на газообразном или жидком топливе. Горелка выделяет тепловую энергию, которая передается маслу.
Тепловое масло проходит через теплообменные змеевики, расположенные внутри топочной камеры котла. Эти змеевики обычно имеют спиралевидную конструкцию, что увеличивает площадь контакта с горячими газами, образующимися при сгорании топлива. Масло, нагреваясь, передает тепло другим компонентам или системам, а затем возвращается в котел для повторного нагрева, обеспечивая непрерывный цикл работы.
Виды термомасляных котлов
Тепловые масляные котлы классифицируются по способу установки и общей конструкции на горизонтальные тепловые масляные котлы и вертикальные тепловые масляные котлы, а по типу используемого топлива — на газовые тепловые масляные котлы и электрические тепловые масляные котлы.
Горизонтальные термомасляные котлы
Используются для высоких мощностей. Отличаются высоким КПД, удобным доступом к элементам для обслуживания и ремонта.
Вертикальные термомасляные котлы
Производятся для меньших мощностей, подходят для ограниченного пространства. Благодаря гравитации процесс слива масла в этих котлах быстрее.
Электрические термомасляные котлы
Электрический тепловой масляный котёл — это тип котла, который вместо использования ископаемого топлива (например, газа или дизельного топлива) использует электрическую энергию для нагрева термомасла. В таких котлах тепло, необходимое для нагрева масла, обеспечивается нагревательными элементами. Нагретое масло циркулирует в замкнутой системе и передаёт тепло различным компонентам системы, обеспечивая необходимое тепло для технологических процессов. Использование электрических тепловых масляных котлов снижает выбросы загрязняющих веществ, поскольку не используется ископаемое топливо. Учитывая, что термомасло при высокой температуре обладает высокой воспламеняемостью, электрические тепловые масляные котлы рекомендуются для систем с низкой мощностью вместо газовых тепловых масляных котлов.
Применение термомасляных котлов
Термомасляные котлы находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Одной из наиболее важных сфер их использования являются отрасли, где передача тепла осуществляется косвенным образом. Эти характеристики делают их особенно подходящими для нагрева горючих материалов, таких как сырая нефть и природный газ. К основным областям применения термомасляных котлов относятся:
Деревообрабатывающая промышленность
Термомасляные котлы играют важную роль в процессах, связанных с производством деревянных изделий. С их помощью влага в древесине постепенно и контролируемо испаряется, что повышает долговечность и устойчивость материала.
Текстильная промышленность
В текстильной промышленности термомасляные котлы используются в качестве основного источника тепла для работы сушильных установок и окрасочных машин, применяемых для обработки тканей и волокон. Эти котлы обеспечивают равномерный и точный нагрев, что способствует лучшему поглощению красителей и быстрому высыханию волокон.
Химическая промышленность
Из-за необходимости высоких температур для производства растворителей, клеев и химических смол термомасляные котлы используются на химических предприятиях. Также их применяют для производства битума, изоляционных материалов, асфальта и нагрева тяжёлых нефтепродуктов.
Термомасляные котлы: эффективность, безопасность и низкие затраты
Термомасляные котлы признаны одним из самых эффективных и производительных тепловых решений в различных отраслях. Благодаря возможности обеспечивать непрямую передачу тепла эти системы не только способствуют повышению качества продукции, но и играют ключевую роль в снижении энергопотребления и оптимизации производственных процессов. От пищевой и химической промышленности до текстиля и нефтехимии термомасляные котлы, благодаря своей гибкости и высокой эффективности, являются идеальным выбором для удовлетворения тепловых потребностей. Интеллектуальные горелки компании «Raadman» с использованием современных контроллеров вносят значительный вклад в оптимизацию расхода топлива и повышение эффективности работы термомасляных котлов.
