Бак-аккумулятор горячей воды: зачем он котельной и тепловой сети, какие бывают и что указать в заявке

Бак-аккумулятор горячей воды (БАГВ) — стальная ёмкость, которая накапливает горячую воду, когда её производится больше, чем расходуется, и отдаёт её в часы пикового потребления.

Требования к такому баку задают три параметра: давление в нём, температура воды и вместимость. Открытый бак под налив и закрытый накопитель перегретой воды на 1,8 МПа — разные аппараты по нормам, контролю швов и документам. Баки-аккумуляторы горячей воды изготавливаем по проекту заказчика; ниже — как прочитать свои условия до заявки.

Зачем бак-аккумулятор котельной и тепловой сети

Горячую воду разбирают неравномерно, с пиками и провалами. Бак-аккумулятор в системе теплоснабжения сглаживает эту разницу: когда воды производится больше, чем расходуется, набирает её, в часы пикового потребления отдаёт.

Поэтому объём бака — не «побольше», а такой, какой задан проектом системы теплоснабжения. К изготовителю он приходит готовым — в проекте заказчика или опросном листе.

Баки-аккумуляторы работают на объектах энергетики — ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и АЭС. Запас горячей воды нужен и на производстве: вертикальный бак для хранения и выдачи горячей воды на 4 м³ изготовлен для производителя стеклотары — в его документах он назван ёмкостью, а не баком-аккумулятором. Теплоаккумулятор в системе отопления работает на той же идее: запасает тепло, когда его в избытке, и отдаёт, когда потребление выше выработки.

Как устроен бак-аккумулятор: о чём говорят штуцеры

Корпус — стальной цилиндр, вертикальный или горизонтальный. Чем простой бак горячей воды отличается от накопителя перегретой воды, видно по штуцерам двух наших аппаратов.

• Бак горячей воды Р-4,0-1,0-09Г2С на 4 м³ (проект 820П): два штуцера DN 80 для подключения теплоносителя, слив, воздушник и люк-лаз DN 450. Вертикальный, на трёх опорах-стойках.
• Накопитель перегретой воды ВЭЭ-60-1,76 на 60 м³ (проект 1561П): вход горячей воды DN 250, вход пара DN 150, два штуцера циркуляции DN 150, сброс давления, штуцер под предохранительный клапан, дренаж, воздушник, люк DN 600 и лаз DN 500. Внутри — перфорированные трубы-распределители.

У накопителя шесть штуцеров под датчики температуры, ещё один — под индикатор температуры, и два — под указатели уровня: по ним следят за температурой воды и уровнем в баке. Входящий поток подают через внутренние перфорированные трубы-распределители.

Если в баке есть вход пара, подогреватель или змеевик, это вторая среда и, возможно, вторая полость со своими давлением и температурой. В заявке их указывают отдельно.

Какие бывают баки-аккумуляторы

• По давлению: под налив или с давлением не выше 0,05 МПа — и под давлением, как накопитель перегретой воды ВЭЭ-60: при рабочем давлении 1,7 МПа вода в нём при 185 °C остаётся жидкостью.
• По исполнению: вертикальные и горизонтальные. Вертикальный занимает меньше площади, горизонтальный ниже и проще для помещения с низким потолком. Накопитель ВЭЭ-60 по типу — ВЭЭ, вертикальная ёмкость с эллиптическими днищами.
• По материалу: из стали 09Г2С и из нержавеющей стали.
• По подогреву: с внутренним подогревателем — змеевиком — и без него.

Слово «бак-аккумулятор» не всегда означает горячую воду: так назван, например, наш бак Е-1,5-1000 со змеевиком для установки хранения и выдачи нефтешламов. Поэтому в заявке среду называют прямо.

Под какие нормы попадает бак: решают давление и температура воды

ГОСТ 34347-2017 распространяется на стальные сварные сосуды и аппараты, работающие под избыточным давлением, под вакуумом и без давления, под налив. Поэтому и бак под налив можно изготовить как сосуд по этому стандарту — тогда группа сосуда задаёт объём контроля сварных швов. Группу определяет разработчик, но не ниже, чем по таблице 1 стандарта.

• Под налив и до 0,05 МПа — 5-я группа, радиографический или ультразвуковой контроль 10 % длины каждого шва. Гидроиспытание — налив воды до верхней кромки с выдержкой не менее 4 ч или смачивание швов керосином.
• От 0,05 до 1,6 МПа при температуре стенки от −20 до 200 °C — 4-я группа, контроль 25 %. В этот диапазон попадает бак на 1,0 МПа с расчётной температурой стенки 100 °C.
• От 0,05 до 2,5 МПа при температуре стенки от −40 до 400 °C, если сосуд не попал в 4-ю группу, — 3-я группа, контроль 50 %. Это накопитель ВЭЭ-60 на 1,8 МПа и 200 °C.

Вода — среда 2-й группы по ТР ТС 032/2013. Сосуды для жидкостей 2-й группы регламент охватывает при расчётном давлении свыше 1 МПа, вместимости более 0,01 м³ и произведении давления на вместимость свыше 1 МПа·м³. По таблице 4 приложения 1 при давлении до 50 МПа и вместимости свыше 0,02 м³ это 1-я категория. Бак на 1,0 МПа под регламент не попадает, а ВЭЭ-60 на 1,8 МПа и 60 м³ в документации отнесён к 1-й категории.

Федеральные нормы и правила (приказ Ростехнадзора № 536) распространяются на оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 МПа пара или газа, воды при температуре более 115 °C и иных жидкостей при температуре выше их температуры кипения при 0,07 МПа (п. 2). Для бака горячей воды решает температура воды: у накопителя ВЭЭ-60 она до 185 °C — выше порога подпункта «б». У бака на 4 м³ в документах указана рабочая температура стенки 90 °C, а не воды; если вода в нём не горячее 115 °C, по подпункту «б» он под ФНП не попадает. Если давление в баке создаёт пар или газ, проверяют и подпункт «а».

Для отнесения к ФНП берут максимальные рабочие давление и температуру рабочей среды из технической документации оборудования и проектной документации объекта (п. 4). Попадание под ФНП ещё не означает учёта в Ростехнадзоре: по п. 223 не подлежат учёту сосуды со средой 2-й группы при температуре стенки не более 200 °C, если произведение рабочего давления на вместимость не превышает 1,0 МПа·м³. У ВЭЭ-60 это 1,7 × 60 = 102 МПа·м³ — накопитель подлежит учёту.

Из какой стали делают бак-аккумулятор: 09Г2С или нержавеющая

В обоих наших баках горячей воды корпус из 09Г2С по ГОСТ 19281: у бака на 4 м³ — категории 12, у накопителя ВЭЭ-60 — категории 15. Среда в обоих отмечена как коррозионная, и на коррозию заложена прибавка к толщине стенки: 2 мм у бака на 4 м³ и 1,5 мм у накопителя. Расчётный срок службы обоих — 20 лет при числе циклов нагружения не более 1000.

Таблица А.1 ГОСТ 34347-2017 для 09Г2С по ГОСТ 19281 ограничивает температуру стенки 200 °C в категориях проката 1, 3, 4, 5 и 6 — они различаются нижней границей, от минус 30 до минус 70 °C. До 475 °C допускаются категории 12 и 15. Поэтому категорию проката выбирают по расчётной температуре стенки и минимальной температуре, при которой бак будет под давлением, и указывают в заказе.

Нержавеющую сталь рассматривают, когда вода агрессивна к углеродистой и низколегированной стали. Решение принимают по химии воды и сроку службы, а не по объёму бака.

Пример из практики: накопитель перегретой воды ВЭЭ-60-1,76

Вертикальный накопитель перегретой воды на 60 м³; назначение по документам — хранение горячей воды. Рабочее давление 1,7 МПа, расчётное 1,8 МПа; температура среды от 1 до 185 °C, расчётная температура стенки 200 °C, минимальная допустимая под давлением — 0 °C. Установка наружная, сейсмичность площадки 5 баллов.

По ГОСТ 34347-2017 это 3-я группа, по ТР ТС 032/2013 — среда 2-й группы и 1-я категория аппарата. Корпус, днища и опора — 09Г2С, прибавка на коррозию 1,5 мм. Пробное гидравлическое давление в вертикальном положении — 2,34 МПа, выдержка при испытании на заводе не менее 30 минут; после испытания внутреннюю поверхность сушат сжатым воздухом.

Аппарат негабаритный. Его поставляют в собранном виде, но без деталей, выходящих за транспортные габариты; на время перевозки и хранения на штуцеры ставят технологические прокладки и транспортные заглушки. Теплоизоляцию толщиной 150 мм тоже выполняют на месте монтажа, а на заводе на корпус устанавливают скобы С2 для её крепления по ГОСТ 17314-81.

Что указать в заявке на бак-аккумулятор и зачем

• Среда и назначение: горячая вода, перегретая вода, другая жидкость; есть ли вход пара, подогреватель или змеевик — от этого зависят штуцеры и число полостей.
• Объём — из теплового расчёта системы.
• Максимальные рабочие давление и температуру воды: по ним определяют группу по ГОСТ 34347-2017, категорию по ТР ТС 032/2013 и применимость ФНП. Если бак под налив, так и напишите.
• Чем создаётся давление: насосом, паровой или газовой подушкой.
• Минимальную температуру стенки и место установки: помещение или улица, климат, сейсмичность.
• Исполнение: вертикальное или горизонтальное, опоры, габариты площадки и ограничения доставки.
• Штуцеры: вход и выход, циркуляция, дренаж, воздушник, предохранительный клапан, датчики температуры по высоте, указатели уровня, люки.
• Материал и химию воды: 09Г2С с прибавкой на коррозию или нержавеющая сталь.
• Теплоизоляцию: кто её выполняет и нужны ли на корпусе скобы под неё.

Две ошибки, которые меняют отнесение бака к нормам, — «давление 0» для бака, в котором давление создаёт пар или газ, и средняя температура вместо максимальной. Обе занижают группу сосуда на бумаге и могут вывести бак из-под ФНП, хотя в работе он под них попадает.

Если не уверены, под какие нормы попадает ваш бак, — скачайте опросный лист, заполните и приложите к заявке: инженеры ПЗЭМ разберут условия и предложат исполнение.