Диагностирование работы жаротрубных котлов. Жаротрубные котлы как основа отопительной системы

Жаротрубный котел - устройство, получившее у пользователей широкую популярность. В первую очередь, привлекательна простота устройства и доступность его настройки. Пользоваться таким котлом не так сложно, а эффективность работы устройства в разы выше.

Правда, простота использования не должна исключать требования к безопасности. Все-таки отопительная система не терпит пренебрежительного к ней отношения.

Появление такого оборудования датируется еще 19 веком. Удивительно, но и по сей день конструкция, претерпевшая естественные изменения, остается популярной и востребованной.

Котлы подобной конструкции нашли широкое применение как в частных хозяйствах, так и в промышленных масштабах. Если вы планируете организацию отопительной системы в доме, такой вариант, как жаротрубный котел, не стоит списывать со счетов.

Когда создавались первые жаротрубные котлы, их главной задачей было увеличение показателей продуктивности парового оборудования без существенных изменений его конструкции и габаритов. Сегодня вы можете купить современный жаротрубный котел турботерм

Российского производства на сайте компании http://kep-project.ru/.

На сегодняшний день, жаротрубная конструкция представляет собой подвид газотрубного оборудования, которое состоит из нескольких труб, внутри которых имеется топливо.

Существует две основные разновидности таких котлов, каждая из которых имеет свой принцип работы:

• жаротрубные паровые котлы;
• жаротрубные водогрейные котлы.

В зависимости от производителя, конструкция этих котлов может иметь свои особенности. Особенности комплектации компонентов никак не влияют на эффективность работы оборудования. На комплектация, размеры и особенности работы влияет также назначение котла.

Плюсы и минусы жаротрубных котлов отопления

Начнем, конечно, с преимуществ, которые дают нам такого рода устройства. Жаротрубные котлы получили популярность в разных отраслях, за счет особенностей использования.

Конструкция котла проста и удобна для пользователей, как в частном, так и в промышленном масштабе.

Кроме того, популярность котлы получили за счет разнообразия видов, названных выше.

• Жаротрубные котлы обеспечивают достаточно оптимальный уровень безопасности использования.
• Компактность устройства не ограничивает его мощность и производительность.
• Работу котла можно организовать на автоматическом уровне, оснастив его дополнительными устройствами контроля.
• Вы можете установить на систему термометр, воздухоотводчик, датчик давления, манометр, чтобы котел делал свою работу в автоматическом режиме. При этом во время работы у горелки не возникает проблемы пульсации огня, которую мы можем наблюдать в работе других устройств, используемых для отопления.
• Благодаря современным материалам, используемым для изготовления, жаротрубные котлы не подвержены коррозии и ржавчине. Это значит, что система отопления может работать долгие годы, не подвергая опасности отапливаемое помещение.

К недостаткам котлов, особенно в условиях промышленного использования, относится высокая взрывоопасность. Что, впрочем, объясняется организацией недостаточно безопасных условий эксплуатации.

Поэтому, выбирая для работы жаротрубный котел, необходимо учитывать основные требования по его использованию. Из-за наличия жаровых труб, требования безопасности предъявляются особенно строгие. Отличается работа таких котлов следующим:

• в паровых и водогрейных жаротрубных котлах теплоноситель движется с гораздо меньшей скоростью, чем в других устройствах для отопления, это приводит к появлению застойных зон внутри устройства, опасных для работы;
• еще одна причина, почему такие котлы более взрывоопасные - это наличие в устройстве большего количества воды;
• большое количество воды вызывает еще одну проблему - образование накипи и отложений на стенках внутри устройства.

Образование накипи опасно для любого устройства. Что же касается жаротрубных котлов, то в них накипь образуется достаточно неравномерно, что нарушает работу устройства и может привести к серьезным проблемам.

Это значит, чтобы избежать проблем с работой котла и обеспечить его безопасную эксплуатацию, необходимо регулярно производить технический осмотр устройства и ремонтировать его, в случае обнаружения неполадок.

Своевременная замена испорченных комплектующих позволит вернуть эксплуатации котла безопасность, а самому устройству вернуть мощность и эффективность работы.

В любом случае, в целях обеспечения безопасности работы оборудования, не стоит выходить за рамки эксплуатации, соблюдать меры безопасности и технические инструкции производителя.

Отопительные котлы средней и большой мощностей по типу конструкции разделяются на две большие группы - водотрубные и газотрубные (жаротрубные).

Газотрубные - паровой или водогрейный котёл, у которого поверхность нагрева состоит из трубок небольшого диаметра, внутри которых движутся горячие продукты сгорания топлива. Теплообмен происходит посредством нагрева теплоносителя (воды), который находится снаружи трубок.

Согласно ГОСТ 23172-78, различают жаротрубные , дымогарные и жаротрубно-дымогарные котлы : в жаровых трубах происходит горение, в дымогарных только движутся продукты сгорания. Обычно жаровые трубы толще и их количество меньше.

По направлению движения дымовых газов жаротрубные котлы можно разделить на пролётные, где проходящие огневую камеру и жаровые трубы горячие газы не меняют своего направления, и на оборотные, где газы совершают поворот в огневой камере.

Наиболее распространенная конструкция газотрубных котлов — цилиндрический корпус, расположенный горизонтально. Внутри корпуса у водогрейных котлов находится горячая вода, у паровых водяной и паровые объемы. В качестве топки используется жаровая труба, расположенная либо по центру котла, либо ниже. В переднем торце жаровой трубы устанавливается надувная горелка, рассчитанная на сжигание газообразного или жидкого топлива. Выше топки располагаются пучки дымогарных труб, по которым происходит дальнейшее движение горячих газов с последующим выходом в дымовую трубу.

Котлы такой конструкции бывают двухходовыми и трехходовыми. В двухходовых котлах используется реверсивная топка. В реверсивной топке дымовые газы, отражаясь от задней стенки топки разворачиваются на 180°С и идут к передней стенке котла. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла.

В трехходовом котле дымовые газы возвращаются к передней стенке котла через вторую жаровую трубу, либо через второй пакет дымогарных труб. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла.

К плюсам газотрубного котла можно отнести следующее:

• простота изготовления;
• возможность применения низкокачественной стали, что снижает себестоимость;
• компактность;
• простота обслуживания.

Газотрубные котлы обладают рядом эксплуатационных "минусов" , перечеркивающих все их "плюсы". А именно:

• Высокие требования (по сравнению с котлами водотрубной конструкции) к качеству котловой воды. Более жесткие требования к качеству питательной воды объясняются очень малыми скоростями (на порядок меньше по сравнению с водотрубными котлами) теплоносителя в жаротрубных котлах. У жаротрубного котла скорость воды настолько мала, что он практически является фильтром-осадителем. Такие котлы нельзя включать по одноконтурной схеме в работу со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов, сетевых трубопроводах. В результате осаждения взвешенных веществ и покрытия ими части дымогарных труб, температура этих труб становится выше, давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают. Что приводит к деформации теплообменника и разрыву швов.
• Жаротрубный котел взрывоопасен. При большом объеме нагретой воды при внезапном снижении давления внутри котла до атмосферного (раскрытие шва) мгновенно выделяется огромное количество пара и происходит взрыв.
• У жаротрубных отопительных котлов аэродинамическое сопротивление выше, чем у водотрубных.
• Необходимо отметить еще одну, хотя далеко и не основную проблему жаротрубных котлов. Наличие большого объема воды делает котел «вяло» реагирующим на потребность в тепле. Характерное для таких котлов длительное время нагрева приводит на практике к необходимости поддерживать высокую температуру большой массы воды в течение какого-то периода времени в ожидании потребности в тепле. А стоимость топлива, идущего на поддержание этого «горячего резерва» может достигать значительной величины.

По конструкции газотрубный котел является противоположностью водотрубному котлу.

Водотрубные котлы - паровой или водогрейный котел, у которого поверхность нагрева (экран) состоит из труб (кипятильных трубок), внутри которых движется теплоноситель (вода). Теплообмен происходит посредством нагрева труб горячими продуктами сгорающего топлива.

Простейший водотрубный теплообменник представляет собой конструкцию из двух параллельно расположенных труб, соединенных между собой большим количеством поперечных труб. Данная конструкция располагается в топке котла и дымовые газы проходя между трубами нагревают теплоноситель. Для увеличения площади нагрева применяют оребренные трубы.

Для примера можно привести радиатор системы охлаждения автомобиля. По сути он является вторичным водотрубным теплообменником.

Отличительными особенностями водотрубных котлов от газотрубных является меньший объем воды и большая скорость протекания теплоносителя. Из этого вытекают следующие преимущества:

• низкая взрывоопасность;
• быстрый нагрев воды;
• меньший вес котла;
• улучшенный теплосъем;
• большая долговечность конструкции;
• более низкие требования к качеству воды.

К недостаткам таких котлов можно отнести:

• высокие требования к качеству соединений;
• сложность конструкции;
• сложность в обслуживании.

Большинство котлов, представленных на Российском рынке являются жаротрубными. Это связано как с более простой технологией производства, так и с простотой обслуживания данных котлов. Несмотря на свои преимущества водотрубные котлы средней и большой мощностей менее популярны у потребителей, но всё же занимают свою часть рынка отопительного оборудования.

ПОСЛЕДНИЕ

Выполнение проекта водогрейной газовой установки мощностью 3,6 МВт. Московская Область, Истринский р-н.

Выполнение проекта водогрейной газовой установки мощностью 0.4 МВт для отопления школы. Московская Область, г. Пушкино.

Получение Технических условий на газоснабжение для реконструкции установки работающей на газе в Московской Области, г. Ивантеевка.

Выполнение проекта водогрейной газовой установки мощностью 6.0 МВт на котлах Buderus. Московская Область, г. Ивантеевка.

Получение Технических условий на газоснабжение, выполнение проекта, поставка и монтаж оборудования газовой линии пищевого производства. Москва.

Выполнение проекта, поставка и монтаж оборудования узла учета газа и автоматики безопасности для промышленного предприятия. Московская область, г. Дмитров.

Выполнение проекта, поставка и монтаж оборудования узла учета газа и автоматики безопасности банного комплекса. г. Москва.

Реконструкция системы автоматики установки с проектированием и выполнением монтажных работ г. Воронеж.

Водогрейная установка мощностью 2х6 МВт (12 МВт) работающая на природном газе и два блочных Тепловых Пункта в зданиях Заказчика мощностью 7,79 МВт и 4,5 МВт Московсая область г.Орехово-Зуево

Водогрейная установка установка мощностью 3 x 7,33 МВт работающая на природном газе и дизельном топливе Московсая область, Дзержинский

ВЫПОЛНЕННЫЕ ОБЪЕКТЫ

Подтверждение Технических Условий на газоснабжение объекта для реконструкции установки 60 тонн пара в час с установкой водогрейных котлов ICI 2х2 МВт. Москва.

Проектирование и строительство установки 9 тонн пара в час. Московская Область. Химкинский район.

Получение Технических Условий на газоснабжение объекта для строительства установки 9 тонн пара в час. Московская Область. Химкинский район.

Проектирование системы сжиженного газа. г. Ростов-на-Дону.

Автоматизация, диспетчеризация газо-дизельной установки 2х3,5 МВт, Нижний Новгород

Паровая стационарная газовая установка. Котлы ICI Caldae 2х1 т/ч, газовые горелки Cib Unigas. г. Москва

Реконструкция водогрейной стационарной газовой установки. Котлы Unical 3х3,5 МВт/ч, Московская область, г. Люберцы

Водогрейная газовая установка. Котлы Viessmann, газовые горелки Weishaupt. г. Москва. 2х3,5 мВт

Водогрейная газовая установка. Котел Ici Clade, газовая горелка Cib Unigas. Московская область, г. Подольск. 1х3,5 мВт + 2х2,5 мВт

Сушильная камера с газовыми горелками Riello. г. Москва. 2х0,4 мВт, Нижегородская область, г. Дзержинск

Водогрейная стационарная газовая установка. Котлы Ici Clade, газовая горелки Cib Unigas. 2х2,0 мВт + 0,35 мВт Московская область, г. Истра

КОМПАНИИ

Водогрейная блочная газовая установка. Котлы Viessmann, газовые горелки Weishaupt. г. Москва. 2х7,8 мВт + 1х 4,5 мВт, Московская область, г. Подольск

Водогрейная блочная газовая установка. Котлы Энтророс, газовые горелки F.B.R. Тульская область 2х3,5 мВт Объект:

Водогрейная блочная газо-дизельная установка. Котлы Ecoflam, Комбинированные горелки Ecoflam. г.Одинцово. 4х2 мВт

Водогрейная установка мощностью 3х6,5 МВт (19,5 МВт) работающая на природном газе и дизельном топливе, г. Екатеринбург

Паро-водогрейная установка мощностью 3х6,5 МВт + 2х5 т/ч (19,5 МВт + 10 т/ч) работающая на газе и дизельном топливе, г. Санкт-Петербург

Водогрейная установка мощностью 2х3,5 МВт + 2х7,5 МВт (22 МВт) работающая на газе, г. Новосибирск

Вогдогрейная установка мощностью 42 МВт (36 Гкал/ч) работающая на газе и дизельном топливе г. Рязань

Паровая установка мощностью 3х22 т/ч (66 т/ч) с возможностью расширения до 5х22 т/ч (110 т/ч), работающая на топливном газе и арктическом дизельном топливе, г. Самара

Комплектная автоматизированная блочно-модульная водогрейная установка мощностью 2х3 МВт (6 МВт) работающая на природном газе Московсая область, Мытищи

Паровая установка установка мощностью 2 х 2,0 т/ч (4,0 т/ч), работающая на природном газе Владимирская обл

» Жаротрубные котлы

Жаротрубные котлы

Паровые жаротрубные котлы.

3D - тур по модульной котельной

Жаротрубные котлы

Большим распространением, особенно в мелких установках, пользуются жаротрубные котлы, состоящие из цилиндрического барабана, с одной или двумя жаровыми трубами в которых обычно располагаются топки. Газы, покинув трубы, в дальнейшем обогревают боковые поверхности барабана котла и затем направляются или в экономайзер, или прямо в дымовую трубу. Одножаротрубные котлы выполняются с поверхностями нагрева от 30 до 50 м 2 , двухжаротрубные от 80-до 100 м 2 .

Паровые жаротрубные котлы. На рис. 145 дается пример установки жаротрубных котлов. Обмуровка одножаротрубных и двухжаротрубных котлов выполняется однообразно, видоизменяясь только в своей верхней части, в зависимости от того, работает ли котел как паровой или водогрейный.

На рис. 145 приведена обмуровка парового жаротрубного котла, выполненная в три газохода. Этот тип обмуровки признается наилучшим; газоходы доступны для чистки и достаточно вместительны, в них может отлагаться летучая зола, не загромождая собой путь для газов.

Топочные газы, пройдя жаровые трубы, попадают в поворотную камеру, размеры которой по ширине не следует обуживать, так как в этой камере собирается большая часть летучей золы. На чертеже ширина камеры показана равной около 1 000 мм. Этот размер хорош, и если иногда по местным условиям его и приходится убавлять, то во всяком случае он должен быть не менее 800 мм. Минуя поворотную камеру, газы проходят по второму газоходу, не доходя до фронта котла, поворачиваются и идут по третьему-последнему газоходу, направляясь к общему сборному борову. В пределах поворотной камеры газы проходят особым каналом, разобщающим третий газоход от пространства поворотной камеры.

Стены обмуровки выкладывают в 2 1 / 2 кирпича и реже в 2 кирпича. Верхняя часть газохода не доходит 100 мм до наинизшего уровня воды в котле; это - требование Котлонадзора. Снизу в газоходах поставлены кирпичные перегородки (дефлекторы), выкладываемые насухо для возможности их разборки при чистке золы, когда они могут помешать проникнуть в газоход. Назначение дефлекторов - повысить скорость газов в газоходе и тем увеличить коэффициент теплопередачи, так как последний растет с повышением скорости. Следует отметить, что коэффициенты теплопередачи в боковых газоходах цилиндрических котлов вообще высоки, но это происходит главным образом вследствие косвенного излучения накаленных стен обмуровки на поверхность нагрева, а также излучения значительного по толщине газового слоя; поэтому и отсутствие дефлекторов не очень существенно скажется на снижении коэффициента теплопередачи.

Котел опирается на чугунные опоры, которые и передают его вес на кладку фундамента, выкладываемую на цементном растворе, в то время как вся обмуровка выполняется на простой глине или шамотной - в тех местах, где имеется огнеупорная футеровка.

Огнеупорным кирпичом футеруют газоходы, по которым проходят газы с высокими температурами. Чтобы ориентироваться, какого класса огнеупорный кирпич следует применить, пользуются указаниями ГОСТ 4385-48, по которому шамотные изделия подразделяются на три класса:

Топки для мазута и газа футеруются огнеупорным кирпичом класса А; топки для слоевого сжигания топлива футеруются кирпичом класса Б и котельные газоходы - кирпичом класса В.

Последние газоходы котлов иногда футеруются тугоплавким кирпичом (гжельским), огнестойкость которого по ГОСТ 881-41 равняется для I сорта 1400°, II сорта - 1300°. Сборные борова, экономайзеры, а также частично и последние газоходы котлов выкладывают красным кирпичом без футеровки.

Размеры кирпичей и кладки приведены в табл. 35.

Футеровка огнеупорным или тугоплавким кирпичом с остальной кладкой из красного кирпича выкладывается вперевязь; это распространяется не только на котельные газоходы, но и на топки. Топки больших котлов футеруют огнеупорным кирпичом, не перевязывая его с остальной кладкой, чтобы лучше обеспечить свободное расширение футеровки при нагревании. Для устойчивости футеровка в таких случаях делается наклонной, а стена несколько утолщается книзу или же прихватывается металлическими скобами (кляммерами) к основной кладке.

Чтобы котел при его разогревании и температурных деформациях не перемещался по опорам, что может вызвать их перекашивание и износ котельной стенки, опоры следует делать подвижными, оставляя только одну неподвижной (рис. 145). Неподвижную опору желательно относить ближе к поворотной камере, тогда перемещение днища котла в местах непосредственного соприкосновения со сводами, п

ерекрывающими поворотную камеру, достигнет минимальных значений. В противном случае это место приходится закладывать асбестом, чтобы создать

Примечания. 1. За нормальную толщину шва при огнеупорной кладке считать 3-5 мм, причем высота кладки на 10 плашек будет 680 мм при условии равномерного кирпича.

2. В 1 м 3 кладки содержится с прибавкой 5% на бой: огнеупорного и тугоплавкого - 565 шт.; красного - 470 шт.

3. Вес 1 м 3 кладки- 1,6 - 1,8 т.

4.Огнеупорный и тугоплавкий кирпичи имеют также размеры 250 X 123 X 65 мм; в таком случае в таблицу надо вносить соответствующие поправки.

известную эластичность. Асбест вообще прокладывают в местах непосредственного соприкосновения металлических стенок котла с кладкой. Это позволяет котлу свободно расширяться, причем он предохраняется от механических повреждений.

Обмуровка котла скрепляется металлическим каркасом. Стойки каркаса располагаются таким образом, чтобы при выпучивании нагретой обмуровки они были нагружены в направлении их наибольшего момента сопротивления.

Следует также воспринять распор от сводов, перекрывающих поворотную камеру, при помощи горизонтально расположенных швеллеров. Подобно тому, как это делалось в топках, перекрывающий поворотную камеру свод часто защищают сверху сводом разгрузочным; это мероприятие увеличивает срок службы первого свода и облегчает ремонт,

На рис. 145 не дано размещение швов барабана, показано только крепление днищ с барабаном котла и жаровыми трубами. Головки заклепок, соединяющих днище и жаровую трубу, будут обогреваться газами с высокими температурами (до 900° перед поворотной камерой). Так как в шве имеется значительное утолщение металла и несколько затруднен отвод тепла, в особенности если еще в этих местах скопится накипь, то головки заклепок могут и обгореть. Чтобы это предотвратить, швы в пределах топки защищают обмуровкой, подобную защиту желательно выполнить и в конце первого газохода, при соединении жаровой трубы с днищем. Для соединения между собой отдельных звеньев жаровых труб, продольный шов которых обычно осуществляется при помощи сварки, используют стыки специальной конструкции (рис. 254). Эти стыки, кроме защиты от обгорания заклепок и разгрузки их от работы на срез, в особенности силами, возникающими при разогревании котла, также дают жаровой трубе известную эластичность, что необходимо, так как в трубе находится топка и стенки трубы разогреваются сильнее, чем обечайки котла. Еще лучше воспринимается это расширение волнистыми жаровыми трубами (рис. 254), однако вследствие сложности изготовления встречающимися сравнительно редко.

В жаровых трубах за топкой иногда располагают вертикальные кирпичные перегородки, предложенные проф. К. В. Киршем с целью повышения коэффициента теплопередачи в жаровых трубах за счет восприятия излучения от накаленных кирпичей. Практически такие перегородки оказались малоудобными, так как затрудняют чистку жаровой трубы при сжигании зольных топлив. Летучая зола осаждается в местах, образуемых этими перегородками при стыке с жаровой трубой. В итоге значительная часть поверхности нагрева выключается из работы.

В обмуровке котла оставлены два лаза с фронта, дающие возможность проникнуть в газоходы при их чистке. Во избежание излишних присосов воздуха лазы не только имеют хорошо прикрывающуюся крышку (желательно с асбестовой прокладкой), но в них дополнительно еще выкладывается стенка из кирпича, разбираемая в периоды чисток. С целью борьбы с присосами воздуха через тонкую часть кладки во фронтовой стенке, рядом со спускным краном, следует снаружи поставить стальной лист. Также много присасывается в газоходы воздуха через щели у шибера за котлом (рис. 143). При установке над шибером стального кожуха вместо широкой щели в верхней части кожуха остается только круглое отверстие для пропуска троса, поднимающего шибер. Поворотные шиберы (рис. 150) следует предпочесть «задвижкам» как не требующие значительных усилий при открывании, а также не дающие сколько-нибудь значительного присоса воздуха. Сзади котла, напротив жаровых труб, иногда располагают гляделки, отверстия которых перекрывают слюдой или стеклом. Сверху парового жаротрубного котла иногда устанавливают сухопарник (рис. 145), основное назначение которого — уменьшить влажность пара, так как при малых скоростях и достаточной высоте подъема из него выпадают капли воды, уносимые с паром. Сухопарник создает некоторое удобство в эксплуатации, позволяя концентрированно располагать на нем патрубки для крепления к ним вентилей паропроводов, а также предохранительных клапанов.

Питание котла осуществляется через специальные патрубки, располагаемые на цилиндрической части котла (рис. 143) или на днище барабана. По правилам Котлонадзора для вновь изготовляемых котлов при производительности их более 4 т/час обязательно устройство двух питательных линий и не менее двух вводов питания в котел.

Снизу котла, ближе к фронту, помещается патрубок для продувочного вентиля, через который периодически спускается скопившаяся внизу грязь, а также за счет частичного обмена котловой воды уменьшается степень насыщения водяного объема котла растворенными в нем солями накипеобразователей.

С целью улучшения условий циркуляции одножаротрубные котлы часто изготовлялись с жаровой трубой, сдвинутой вбок (рис. 146). При таком расположении в узком пространстве между трубой и корпусом барабана, обогреваемом с двух сторон, больше образуется паровых пузырей, чем с противоположной стороны, что вызовет усиленную циркуляцию, указанную на чертеже стрелкой.

Водогрейные жаротрубные котлы. На рис. 147 приведена типовая обмуровка водогрейного жаротрубного котла. В отличие от парового котла, где запрещается обогревать газами паровое пространство, чтобы не вызвать чрезмерного нагрева стенки, обмуровка водогрейного котла предусматривает полное обогревание цилиндрического корпуса котла. Газы проводятся аналогично предыдущей обмуровке по трем газоходам, причем разобщение второго газохода от третьего, как и в паровом котле, произведено снизу вертикальной стенкой в 1 1 / 2 кирпича, а сверху - утолщением в замке перекрывающего котел свода. Над упомянутым сводом для его разгрузки желательно иметь второй свод. В остальном детали обмуровки те же. Отвод горячей воды производится сверху котла, вблизи его фронта. Подача питательной воды выполняется сверху котла, ближе к поворотной камере, в отличие от довольно часто встречающегося на практике питания водогрейных котлов снизу, что не рекомендуется.

Не следует забывать, что водогрейный котел является в сущности экономайзером, только снабженным самостоятельной топкой, и, как во всяком экономайзере, температура воды в нем всюду разная, постепенно повышающаяся от температуры питательной воды до горячей. В паровом же котле температура воды вследствие хорошей циркуляции всюду одинаковая, соответствующая тому давлению пара, с которым работает котел. Поэтому вода в котле даже при небольшом давлении имеет во всех пунктах температуру во всяком случае не ниже 100°, и паровой котел не боится росы, которая может выпасть в отходящих газах при местном их переохлаждении.

При подводе воды в водогрейный котел снизу вода будет постепенно подогреваться, причем наиболее холодная вода останется внизу барабана, где и будет наблюдаться внешняя коррозия из-за появления росы. При питании сверху холодная вода как более тяжелая тонет в общей массе подогретой воды, лучше происходит перемешивание, и в котле исчезают участки, омываемые наиболее холодной водой.

Указанное относится к отопительным котлам, когда температура обратной воды, идущей из системы отопления, обычно не снижается ниже 30°. Еще более тяжелые условия получаются, когда жаротрубные котлы используются для нагревания воды горячего водоснабжения. В этом случае температура входящей в котел водопроводной воды в зимнее время не превышает 5-7°, стенки котла начинают покрываться росой, ржавеют и котлы быстро выходят из строя. Поэтому в настоящее время для целей горячего водоснабжения применяются паровые котлы. Пар из котлов направляется в поверхностные теплообменники, в которых и приготовляется горячая вода.

Чтобы использовать и сохранить имеющийся в наличии значительный парк жаротрубных котлов и не устанавливать отдельных теплообменников, работники Ленинградского коммунального хозяйства тт. Черенин и Попов предложили переоборудовать водогрейные котлы, находящиеся в банях, на паровые низкого давления со встроенным в них теплообменником. В таких котлах вместо манометра следует ставить мановакуумметр, а в выкидное приспособление добавлять обратную петлю (рис. 148), так как при изменяющемся режиме не исключается возможность образования в котле вакуума.

Чтобы проникнуть внутрь котла с целью его осмотра, очистки накипи и т. п., устраивают лазы овальной формы размерами 325X420 мм, но не менее 300X400 мм. У одножаротрубного котла можно ограничиваться одним лазом (рис. 147), а в двухжаротрубном их приходится делать два, располагая один лаз в верхней части котла и другой - во фронтовом днище, под жаровыми трубами.

Характерной особенностью жаротрубных котлов является внутренняя топка. В этом отношении жаротрубный котел является прототипом котлов с экранированными топками. Сжигая в жаровой трубе антрацит на колосниковой решетке или нефтяные остатки, достигают максимального развития прямой отдачи и, следовательно, наилучшего использования поверхностей нагрева. Однако жаровая труба при сжигании в ней кускового топлива часто ограничивает развитие зеркала горения; кроме того, при засоренных сортах топлива осложняется чистка шлака и сокращаются периоды между чистками. Такое топливо, как торф или подмосковный уголь, вообще не удается сколько-нибудь эффективно сжигать непосредственно в жаровой трубе, так как наряду с повышенной зольностью большая влажность вынуждает снижать прямую отдачу, а низкая теплотворная способность приводит к необходимости увеличивать зеркало горения.

В таких случаях переходят к выносным топкам, однако они плохо комбинируются с жаротрубными котлами, загромождают доступ к арматуре котла, занимают много места перед фронтом и в большинстве случаев чрезмерно уменьшают прямую отдачу (рис. 37, 44), увеличивая температуру газов за котлом.

Таким образом, жаротрубные котлы удобны и экономичны при сжигании в них только высококалорийного топлива, например, нефтяных остатков, газа или антрацита.

Жаротрубные котлы вмещают большой объем воды; это позволяет поддерживать постоянное давление в котле даже при резко переменном расходе пара. Большой объем воды, нагретой до состояния кипения, является мощным аккумулятором тепла. Даже при незначительном понижении давления из водяного объема котла дополнительно выделяется много пара, и, наоборот, при повышении давления значительная часть тепла, выделяемого топкой, расходуется на нагревание воды до температурного уровня, соответствующего новому давлению.

Большой объем воды увеличивает взрывоопасность котла, поэтому, используя старые паровые жаротрубные котлы, даже при пониженном давлении пара надо тщательно следить за имеющимися в них дефектами, не допуская увеличения разъеданий и пр. Состояние стенок котла внутри и снаружи периодически контролируется; число осмотров и их порядок регламентированы соответствующими правилами Котлонадзора. Для котлов, имеющих те или иные пороки, такие осмотры производятся чаще.

Водогрейные котлы с большим объемом ранее рекомендовалось устанавливать для приготовления воды горячего водоснабжения (бани, прачечные), так как они отчасти заменяли водоразборные баки или позволяли уменьшить размер последних. В настоящее время в связи с общей тенденцией использования местных топлив, по преимуществу сильно влажных, вообще отпадает возможность устройства водогрейных котлов для целей горячего водоснабжения, так как они будут ржаветь и быстро выходить из строя.

Большой объем воды в паровом котле (рис. 145) еще может иметь значение, например, для механических прачечных, где приходится считаться с сильно колеблющейся нагрузкой по пароснабжению стиральных машин, бучильников и прочего оборудования. В более крупных предприятиях бумажной, текстильной промышленности, в паровых кузницах и т. п., где применяются котлы большой мощности, для уменьшения колебаний давления пара устанавливают дополнительно паровые аккумуляторы.

В жаротрубных котлах корпус котла получается значительных размеров и веса. Диаметр барабана 1 6000-2000 мм для одножаротрубных котлов и 2 200-2 400 мм - для двухжаротрубных.

Толщина стенки таких барабанов при сколько-нибудь значительном давлении требуется большая, в связи с чем увеличивается и вес котла, считая на 1 м 2 . Паровые двухжаротрубные котлы поверхностью нагрева 92 м 2 и на давление 8 и 10 ати изготовлялись в последнее время Таганрогским заводом. Вес котла клепаного - 210 кг/м 2 , сварного- 185 кг/м 2 .

Значительный вес 1 м 2 поверхности нагрева, примерно превышающий в 2 раза вес водотрубного котла, является основным недостатком жаротрубных котлов, побуждающим переходить к иным конструкциям, расходующим меньше металла.

В последние годы на российском рынке наблюдается большой интерес к промышленно-отопительным котлам, которые поставляют зарубежные фирмы. Стоимость котлов импортной поставки, как правило, выше стоимостианалогичных котлов отечественных производителей, тем не менее заказчики при комплектации промышленных и крупных отопительных котельных чаще предпочитают продукцию известных европейских фирм.

Главная особенность промышленных паровых котлов, поставляемых на российский рынокпроизводителями из Италии, Германии, Бельгии и других европейских стран, состоит в том, что практически все котлы - жаротрубные, точнее - жаротрубно-дымогарные. Это относится не только к водогрейным котлам, но и к паровым котлам с пароперегревателем производительностью до 30 т/ч и более. Преимущество жаротрубно-дымогарных котлов перед водотрубными объясняется просто: такая конструкция позволяет собирать котел полностью в заводских условиях и поставлять котел заказчику в виде одного блока, что значительно упрощает монтаж оборудования в котельной.

Жаротрубно-дымогарные котлы имеют, как правило, цилиндрический корпус,лежащий на боку. Даже в тех случаях, когда снаружи котел имеет вид вытянутого прямоугольника, можно не сомневаться, чтовнутри у него расположен цилиндрический корпус (рис. 1 ). Внутри корпуса у паровых котлов - водяной и паровой объемы.

Рис. 1

В большом объеме воды размещается одна, а иногда - две жаровые трубы. В переднем торце каждой жаровой трубы установлена наддувная, или, как говорят, вентиляторная горелка, рассчитанная на сжигание газа или жидкого топлива. Таким образом, жаровая труба является топочной камерой, в которой сгорает практически все топливо.

Тепловое напряжение топочного объема составляет обычно 1‑1,2 МВт/м 3 . В зависимости от диаметра и избыточного давления применяются гладкие или волнистые жаровые трубы. Расположены они всегда внижней части водяного пространства, чтоповышает теплообмен и улучшает циркуляцию котловой воды (рис. 2 ).

Рис. 2

В Германии имеются нормативные акты, требующие устанавливать две жаровые трубы при мощности котла более 10 МВт. В других странах нет жесткого требования по соотношению мощности и числа жаровых труб, поэтому можно встретить более мощные котлы с одной жаровой трубой, так же, как и менее мощные - с двумя жаровыми трубами.

Если производители не подчеркивают, чтоих котел - трехходовой, то это значит, что горелка практически прямоточная: она образует длинный факел. Продукты сгорания достигают противоположной водоохлаждаемой стенки, разворачиваются и двигаются в сторону передней стенки. Здесь они попадают в кольцевую камеру, из которой по дымогарным трубкам двигаются опять в сторону задней стенки, отдавая тепло котловой воде (рис. 3 ).

Рис. 3

Чаще в названии котла присутствует термин «трехходовой». Это значит, что продукты сгорания после жаровой трубы возвращаются назад уже по дымогарным трубам, расположенным, как правило, ближе к жаровой трубе. У фронтовой стены котла дымовые газы делают еще один поворот и проходят по дымогарным трубам третьего хода в сторону задней стенки.

Для более полного использования тепла дымовых газов многие производители устанавливают в дымогарные трубки третьего хода специальные турбулизаторы из высокопрочной стали. Такой же эффект достигается иногда без вставок, за счет специальной формы самих трубок. Турбулизация потока увеличивает теплоотвод и тем самым снижает температуру уходящих газов, то есть повышает КПД котла.

В более крупных котлах повышениеКПД обеспечивается установкой экономайзера после третьего хода дымовых газов. На рис. 3 показана схема такого котла с одной важной особенностью: заслонка в верхнейчасти дымовой камеры позволяет пропускать часть продуктов сгорания напрямую, шунтируя экономайзер. Благодаря этому при изменении нагрузкиили при недопустимом снижении температуры обратной котловой воды удается поддерживать постоянную температуру уходящих газов. При сжигании серосодержащих топлив это особенно важно, так как благодаря этому простейшему устройству удается поддерживать «сухой» режим работы экономайзера, не опускаясь ниже температуры точки росы.

Само по себе наличие экономайзера заметно повышает КПД котла. Так, например, водогрейный котел Omnimat 16PGфирмы Borsig Energy без экономайзера имеет КПД 93 %, а Omnimat 16PGA (с экономайзером) - 95,6 %. При равной полезной тепловой мощности этих котлов (8 МВт), первый потребляет при номинальной нагрузке 929 м 3 /ч природного газа, а второй - только 904 м 3 /ч. При этом оба котла имеют одинаковую высоту и ширину, но длина котла с экономайзером больше на ≈10% (4,81 м у 16PG и 5,30 м у котла 16PGA).

В большинстве случаев трехходовые котлы имеют на выходе из жаровой трубы так называемую дымогарно-огневую камеру. Продукты сгорания в этой камере разворачиваются на180 ° и поступают в дымогарные трубки второго газохода. Огневая камера обычно охлаждаетсяокружающей ее котловой водой, хотя встречаются и выносные огневые камеры, изготовленные из цельносварных экранных труб.

Поворот дымовых газов от второго хода к дымогарным трубкам третьего хода осуществляется в передней огневой камере. Эта кольцевая камера оснащена одним или двумя люками, которые позволяют добраться (разумеется, на остановленном котле) до дымогарных труб для их осмотра и очистки.

Цилиндрический корпус жаротрубных котлов всегда покрыт высокоэффективной теплоизоляцией толщиной 100- 120 мм. Поверх изоляции корпус обычно обшивают с двух сторон оцинкованными или алюминиевымилистами. Хорошая изоляция в сочетании с компактным исполнением самого котла способствует снижению потерь тепла в окружающую среду.

К корпусу котлов подсоединены штуцеры для возврата воды и для выдачи насыщенного пара. Для слива воды имеется специальный штуцер в нижней части у заднего конца корпуса. На верхней части корпуса имеются также штуцеры контрольно-измерительных приборов. На паровых котлах обязательны указатели уровня воды.

Большинство производителей поставляют паровые котлы вместе с питательным электронасосом и паровым инжектором. На верхней частивсех крупных котлов обычно имеется площадка для обслуживания арматуры и контрольно-измерительных устройств. В комплекте с основным оборудованием производители, как правило, поставляют блок управления, который иногда называют «панель» или даже «шкаф» управления. Этот блокна паровых котлах включает регулятор уровня, воздействующий на питательный насос. Блок управления соединен с манометром, с ограничительным и предохранительным реле давления. Здесь же имеется переключатель с ручного на автоматическое управление насосом, световая и звуковая сигнализации, включающиеся при аварийной ситуации.

Камеры сгорания в жаротрубных котлах работают обычно при избыточном давлении,поэтому установка дымососа для эвакуации газов не требуется. Воздух для горения обычно подается вентилятором, встроенным в горелочный блок.

Автоматизированное управление работой котла позволяет свести к минимуму занятость квалифицированного персонала даже при обслуживании крупных паровых или водогрейных котлов.

Несколько слов надо сказать о топливе для описанных выше промышленных и отопительных котлов. Эти котлы устанавливают, как правило, в черте города или, в крайнем случае, в пригородах. Жесткие нормыпо защите окружающей среды заставляют владельцев котельных ограничивать выбросы в атмосферу таких токсичных загрязнителей, как золовые частицы, оксиды азота (NO x), сернистый ангидрид (SO 2) и монооксид углерода (угарный газ - СО). Поскольку комплектация котельных установок аппаратами по очистке дымовых газов от этих токсичных компонентов повысила бы их стоимость в несколько раз, наиболее экономичным вариантом оказывается использование газообразного или жидкого топлива. В последнем случае обязательнымявляется использование дизельного топлива илилегких сортов мазута с низким содержанием серы. При таком выборе топлива практически единственным загрязнителематмосферы оказываются оксиды азота NO x .

Главным средством обеспечениядопустимых выбросов NO x на промышленных и отопительных котлах служат малотоксичные горелки. В некоторых случаях используется также рециркуляция дымовых газов через горелку. За счет специальной конструкции малотоксичные горелки создают факел с определенной интенсивностью смешения топлива с воздухом, что уменьшает скорость образования NO x . В сочетании с умеренным тепловым напряжением топочной камеры, интенсивным теплоотводом и трехходовой схемой большинства котлов малотоксичные горелки обеспечивают снижение выбросов NO x до уровня, удовлетворяющего требованиям Российской Федерации.

Конечно, производители промышленных котлов не могли не учитывать, что некоторые заказчики все же вынуждены сжигать твердое топливо: уголь, древесные отходы, твердые бытовые отходы и т.д. Для таких заказчиков также имеется широкий выбор котлов, в том числе стальных жаротрубных. Но заказчику такие агрегаты поставляются уже как минимум в виде трех блоков: собственно котла, выносной топки с механическойрешеткой и золоуловителя, после которого дымовые газы поступают к дымососу. Сжигание древесных или сортированных промышленных отходов происходит на наклонной механической решетке, а продукты сгорания направляются в жаровую трубу. Реже встречается другой вариант: цепнаямеханическая решетка вставлена непосредственно в жаровую трубу цилиндрического котла.

Описанные выше жаротрубные котлы во многом схожи с аналогичными котлами отечественных производителей, когда речь идет о конструкции собственно котлов. Поэтому все чаще встречается ситуация, когда потребитель предпочитает достаточно надежный и более дешевый отечественный котел, но просит установить на него импортную горелку - более дорогую, но обеспечивающую работу котла без обслуживающего персонала, пуск котла путем нажатия кнопки и минимальные выбросы токсичных загрязнителей в атмосферу (СО и NO x ).

В качестве примера расскажем о жаротрубных паровых котлах нескольких зарубежных компаний, активно действующих на российском рынке. Одна из таких компаний - B abcock W anson (Франция).

Эта компания представляет на российском рынке несколько серий жаротрубных паровых котлов. При небольших потребностях в паре B abcock W anson предлагает компактный паровой котел серии BWB (от 160 кг до 3 т/ч). Благодаря малым размерам такой котел можно использовать при проектировании модульной котельной. Котел - двухходовой, размещение жаровой трубы в центре улучшает распределение напряжений и увеличивает срок службы теплообменного блока котла, в особенности при многочисленных циклах запуска и остановки котла. Доступ к задней трубной панели обеспечивается путем отката задней осмотровой двери, подвешенной на консольном рельсе. Таким образом, облегчается как обслуживание котла, так и обязательные периодические инспекции органами технадзора.

При большей потребности в паре предпочтительнее использовать котел BWD (от 1 до 10,4 т/ч). Модель серии BWD является трехходовым котлом специальной конструкции, с частично водоохлаждаемым дном топки, разработанным компанией B abcock W anson . Сепаратор пара, расположенный внутри корпуса котла, а также короткое время адаптации горелки обеспечивают гарантированную сухость пара 99,5%.

Для крупных промышленных котельных компанией B abcock W anson была разработана серия BWR (12,5-30 т/ч). Это паровые трехходовые жаротрубно-дымогарные котлы специальной конструкции с трубным водоохлаждаемым дном топки (рис. 4 ). Данные котлы совмещают преимущества жаротрубной и водотрубной технологии. Конструкция обеспечивает максимально высокое допустимое для жаротрубных котлов давление в водогрейной камере (до 25 бар). Данная конструкция котла обеспечивает лучший уровень безопасности при низком уровне воды и исключает риск отложения шлама на дне котла. Оптимизация конструкции котла позволяет встроить в переднюю дымовую камеру модуль перегрева пара.

Рис. 4

КПД описанных выше котлов оптимизирован благодаря особой технической разработке компании B abcock W anson . Внутри гладкостенных дымогарных труб размещаются винтообразные направляющие, которые сообщают вращательное движение проходящим по трубе продуктам сгорания, в результате чего достигается значительное улучшение теплообмена . Компания B abcock W anson использует свои фирменные горелки во всем модельном ряде жаротрубных котлов. Каждая отдельно взятая горелка спроектирована с учетом особенностей камеры сгорания, что позволяет экономить топливо, тем самым повышая КПД. Горелки работают как на газе и дизельном топливе, так и на мазуте.

Для еще большего увеличения КПД, снижения расхода топлива и электроэнергии, а также для достижения чрезвычайно низких выбросов NO x , B abcock W anson предлагает для своих клиентов пакет Ecosteam, снижающий эксплуатационные затраты этих, и без того недорогих в эксплуатации котлов. Данный пакет включает в себя систему теплообменников вода-вода или/и вода-воздух. Также компания производит серию котлов VAB - BP (от 160 до 5300 кг/ч) с низким давлением пара (<0,5 бара), которыене попадают под действие органов по надзору за безопасностью. Для утилизации же тепла, образующегося в технологических процессах, предлагаются жаротрубные паровые котлы-утилизаторы.

Рассмотрим еще одну линейку - паровые жаротрубные котлы компании Bosch Industriekessel GmbH (Германия). Наиболее популярные котлы этой компании известны на рынке под маркой Buderus . Линейка котлов Buderus Logano SHD 815/ UL - S включает в себя жаротрубно-дымогарные котлы с одной жаровой трубой (трехходовая схема) паропроизводительностью от 1,25 до 28 т/ч.

Более крупные котлы (типоряд Buderus Logano SHD 915/ ZFR ) оборудованы двумя жаровыми трубами, а их паропроизводительность составляет от 18 до 55 т/ч. Все котлы серии Buderus Logano оборудованы малотоксичными горелками, обеспечивающими минимальную эмиссию токсичных оксидов азота. Потери в окружающую среду у этих котлов снижены за счет применения высококачественных теплоизоляционных матов и специальных утеплителей. На всех нагрузках котлы работают с низким уровнем шума. Уменьшение эксплуатационных расходов обеспечивается не только в результате снижения расхода топлива, но и за счет меньшего потребления электроэнергии на собственные нужды и высокоэффективной системы управления котлом.

В зависимости от требований потребителя пара в котельной могут быть установлены котлы на давление от 0,5 до 30 бар. Котлы с повышенной температурой пара оборудованы пароперегревателями. Котлы серии SHD 915/ ZFR имеют по 2 жаровых трубы, но при сниженной нагрузке могут работать и с одной включенной жаровой трубой. Важно отметить, что работа с одной жаровой трубой позволяет существенно повысить КПД котла на сниженной нагрузке (по сравнению с работой на двух горелках).