4.1. Шкала теплопроизводительности водогрейных котлов

Назначением водогрейных котлов является получение горячей воды заданных параметров для теплоснабжения систем отопления бытовых и технологических потребителей. Промышленность выпускает широкий ассортимент унифицированных по конструкции водогрейных котлов. Характеристиками их работы являются теплопроизводительность (мощность), температура и давление воды, важен также род металла, из которого изготовляют водогрейные котлы. Чугунные котлы выпускаются на теплопроизводительность1 до 1,5 Гкал/ч, давление 0,7 МПа и температуру горячей воды до 115 °C. Стальные котлы изготовляются в соответствии с шкалой теплопроизводительности на 4; 6,5; 10; 20, 30; 50; 100; 180 Гкал/ч (4,7; 7,5; 11,7; 23,4; 35; 58,5; 117 и 21.0 МВт).

Водогрейные котлы теплопроизводительностью до 30 Гкал/ч обычно обеспечивают работу только в основном режиме с подогревом воды до 150 °C при давлении воды на входе в котел 1,6 МПа. Для котлов теплопроизводительностью выше 30 Гкал/ч предусматривается возможность работы как в основном, так и в пиковых режимах с подогревом воды до 200 °C при максимальном давлении ее на входе в котел 2,5 МПа.

4.2. Чугунные секционные водогрейные котлы

Чугунные секционные водогрейные котлы имеют небольшую теплопроизводительность и применяются в основном в системах водяного отопления отдельных жилых и общественных зданий. Котлы данного типа предназначены для подогрева воды до температуры 115 °C при давлении 0,7 МПа. В ряде случаев чугунные котлы используются для получения водяного пара, с этой целью их оборудуют паросборниками.

Из большого числа разнообразных конструкций чугунных секционных котлов промышленного выпуска наибольшее распространение получили котлы типов «Универсал», «Тула», «Энергия», «Минск», «Стреля», «Стребеля», «НРч», КЧ и ряд других.

Рис. 4.1. :

1 - секция котла; 2 - стальной канат; 3, 10 - патрубки для входа и выхода воды; 4 - шибер; 5 - дымоход; 6 - колосниковая решетка; 7 - воздуховод; 8 - дверка; 9 - противовес

Производство большинства из указанных типов котлов прекращено около 30 лет назад, однако они еще достаточно долго будут находиться в эксплуатации. В этой связи в качестве примера рассмотрим конструкцию чугунного секционного водогрейного котла «Энергия-3». Котел собирают из отдельных секций (рис. 4.1), соединяемых между собой с помощью вкладышей - ниппелей, которые вставляются в специальные отверстия и затягиваются стяжными болтами. Такая конструкция позволяет создавать требуемую поверхность нагрева котла, а также проводить замену отдельных секций в случае их повреждения.

Вода в котел поступает через нижний патрубок поднимается вверх по внутренним каналам секции, нагревается и выходит из котла через верхний патрубок Топливо в топку подается через проем дверкой Воздух, необходимый для горения, поступает под колосниковую решетку по воздуховоду 7. Образующиеся при сжигании топлива продукты горения (ПГ) движутся вверх, затем направление потока ПГ изменяется на 180°, т.е. поток Г1Г движется вниз по кирпичным каналам и далее направляется через общий сборный дымоход в дымовую трубу.

При движении ПГ охлаждаются, их теплота передается воде, находящейся внутри секций. Таким образом происходит нагрев 66 воды до требуемой температуры. Тяга в котле регулируется шибером, соединенным стальным канатом через блок с противовесом Номинальная мощность водогрейных котлов «Энергия-3» 0,35... 0,69 МВт, КПД 73%.

4.3. Водогрейные котлы серии ТВГ

Теплофикационные водогрейные котлы серии ТВГ выпускаются теплопроизводительностью 4 и 8 Гкал/ч (4,7 и 9,4 МВт). Данные секционные сварные котлы предназначены для работы на газе с нагревом воды не выше 150 °C.

Рис. 4.2. : а - схема циркуляции воды; о - устройство котла; 1, 2 - соответственно нижние и верхние коллекторы конвективной поверхности; 3, 5 - потолочно-фронтальные трубы; 4, 6 - нижний и верхний коллекторы потолочного экрана; 7 - левый боковой экран; 8, 14 - двухсветные экраны; 9 - правый боковой экран; 10 - выход воды в теплосеть; 11 - конвективная поверхность нагрева; 12 - радиационная поверхность топки; 13 - воздушный канал; 15 - горелки; 16 - подподовые каналы

В водогрейном котле ТВГ-8 радиационная поверхность топки 72 (рис. 4.2) и конвективная поверхность нагрева 77 состоят из отдельных секций, выполненных из труб диаметром 51 * 2,5 мм. При этом в секциях конвективной поверхности трубы расположены горизонтально, а в секциях радиационной поверхности - вертикально. Радиационная поверхность состоит из фронтально-потолочного экрана и пяти секций экранов, три из которых двойного облучения (двухсветные экраны 8 и

Котел оборудован подовыми горелками 75, которые размещены между секциями радиационной поверхности. Воздух от вентилятора поступает в воздушный канал из которого подается в подподовые каналы соединенные с горелками. Продукты горения топлива движутся вдоль труб радиационной поверхности, проходят через окно в задней части топки и поступают в опускную шахту, омывая конвективную поверхность поперечным потоком. Одновременно с этим вода для подогрева поступает в два нижних коллектора 7 конвективной поверхности и собирается в верхних коллекторах конвективной поверхности. Далее по нескольким потолочно-фронтальным трубам вода направляется в нижний коллектор потолочного экрана, откуда по потолочнофронтальным трубам поступает в верхний коллектор данного (потолочного) экрана. После этого вода последовательно проходит по трубам экранов: левого бокового 7, трех двухсветных и правого бокового Нагретая вода через коллектор правого бокового экрана поступает на выход в теплосеть.

Водогрейные котлы серии ТВ Г имеют КПД 91,5 %.

4.4. Стальные водогрейные котлы серий КВ-ТСи КВ-ТСВ

Водогрейные котлы серии КВ-ТС со слоевым способом сжигания твердого топлива выпускаются теплопроизводительностью 4; 6,5; 10; 20; 30; 50 Гкал/ч (4,7; 7,5; 11,7; 23,4; 35 и 58,5 МВт). Котлы данной серии предназначены для установки на ТЭЦ, в производственно-отопительных и отопительных котельных. Водогрейные котлы серии КВ-ТСВ отличаются от котлов серии КВ-ТС лишь наличием воздухоподогревателя.

Все водогрейные котлы обеих этих серий имеют топочные экраны, выполненные из труб диаметром 60 х 3 мм. Конвективные пакеты в них изготовляются из труб диаметром 28 х 3 мм. Котлы снабжаются цепными решетками обратного хода с пневмомеханическими забрасывателями топлива.

Водогрейные котлы КВ-ТС-4 и -6,5 имеют конвективную шахту (рис. 4.3) с поверхностью нагрева и топочную камеру

Рис. 4.3. :

1 - окно для выхода продуктов горения из топочной камеры; 2 - конвективная шахта с поверхностью нагрева; 3 - сопло для возврата уноса топлива на цепную решетку; 4 - шлаковый бункер; 5 - цепная решетка обратного хода; 6 - пневмомеханический забрасыватель топлива; 7 - бункер топлива; 8 - топочная

камера; ПГ - продукты горения

Топливо (уголь) из бункера 7 посредством пневмомеханического забрасывателя поступает на цепную решетку 5 обратного хода. Воздух для сжигания топлива подается с помощью вентилятора в короба, через которые осуществляется секционированный его подвод под цепную решетку. Продукты горения топлива из топочной камеры поступают в конвективную шахту через верхние проемы в задней стене топочной камеры (окна Теплота ПГ воспринимается конвективными поверхностями нагрева в конвективной шахте 2, а охлажденные ПГ удаляются из котла через газоход, расположенный в нижней части конвективной шахты. С потоком ПГ из топочной камеры частично уносится топливо, для его улавливания в бункере конвективной шахты установлен специальный вентилятор, который через сопла возвращает унесенное топливо в топочную камеру на цепную решетку.

дованы цепными решетками 7 обратного хода разной длины и двумя пневмомеханическими забрасывателями топлива. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка 6, образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены двухрядными. Боковые стены топочной камеры, а также конвективной шахты имеют облегченную обмуровку. Фронтальная стена топочной камеры не экранирована и имеет тяжелую обмуровку.

Передняя и задняя стены конвективной шахты экранированы. Передняя стена конвективной шахты, являющаяся также и задней стеной топочной камеры, выполнена в виде цельносварного экрана, переходящего в нижней части в четырехрядный фестон Боковые стены конвективной шахты закрыты вертикальными экранами из труб диаметром 83 3,5 мм.

Продукты горения поступают в конвективную шахту снизу и проходят через фестон. В шахте размещены пакеты конвективной поверхности нагрева, выполненные в виде горизонтальных ширм. Уловленная мелочь и несгоревшие частицы топлива собираются в зольных бункерах под конвективной шахтой и посредством системы возврата уноса по трубопроводу 5 выбрасываются в топочную камеру. В передней части цепной решетки 7 обратного хода располагается шлаковый бункер, куда с решетки сбрасывается шлак.

Подача сетевой воды в котел осуществляется через нижний коллектор левого бокового экрана, а выход горячей воды - через нижний левый коллектор конвективной шахты.

Для сжигания бурых влажных углей котлы серии KB-ТС могут поставлялся с воздухоподогревателями, обеспечивающими подогрев воздуха до 200...220 °C.

Водогрейный котел К.В-ТС-50 имеет экранированную топочную камеру (рис. 4.5), цепную решетку обратного хода на которую топливо подается четырьмя пневмомеханическими забрасывателями Задний экран топочной камеры на входе в поворотную камеру разводится в четырехрядный фестон Стены и скаты поворотной камеры, а также задняя стена конвективной шахты экранированы трубами диаметром 60 х 3 мм. Конвективные поверхности нагрева выполнены в виде U-образных ширм из труб диаметром 28 х 3 мм, которые приварены к вертикальным трубам диаметром 83 х 3,5 мм, образующим экраны боковых стен конвективной шахты.

За котлом установлен двухходовой трубчатый воздухоподогреватель в виде двух кубов, выполненных из труб диаметром 40 х 1,5 мм. Котел снабжен вентилятором 7 и устройствами для возврата на решетку топливного уноса из золовых бункеров под конвективной шахтой и под воздухоподогревателем. Вторичное острое дутье ведется через сопла, расположенные на задней стене топки, с помощью вентилятора. Шлак, образующийся при сжигании топлива, сбрасывается в шахту. Для очистки конвективных поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство (установка дробеочистки 5).

4.5. Водогрейные котлы серии КВ-ТКдля камерного сжигания твердого топлива

Котлы серии КВ-ТК предназначены для камерного сжигания твердого пылевидного топлива и имеют П-образную компоновку. Пыль твердого топлива подается в шесть турбулентных горелок (рис. 4.6), расположенных встречно по три горелки на каждой из боковых стен топочной камеры 7. Котел выполнен с твердым шлакоудалением.

Стены топочной камеры 7, поворотной камеры и заднего экрана выполняются газоплотными из труб диаметром 60 х 4 мм с шагом 80 мм. Для обеспечения газоплотности между трубами привариваются полосы 20 х 6 мм. В верхней части топочной камеры трубы заднего экрана закрывают наклонный скат переходной камеры и затем перед входом в поворотную камеру разводятся в фестон 2 На стенах топочной камеры установлены обдувочные аппараты с подачей к ним сжатого воздуха.

В конвективной шахте установлены два конвективных пакета выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Под ними размещен трехходовой (по воздуху) воздухоподогреватель 5, выполненный из труб диаметром 40 х 1,5 мм, обеспечивающий подогрев воздуха до 350 °C. Для очищения конвективных поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство (установка дробеочистки). Котел подвешен к каркасу за верхние коллекторы. Воздухоподогреватель опирается на отдельный каркас. Котел имеет облегченную обмуровку.

4.6. Водогрейные котлы серин ПТВМ

Котлы данной серии выпускаются средней и большой теплопроизводительности, т.е. имеют мощность 30; 50 и 100 Гкал/ч (35; 58,5 и 117 МВт). Для их работы используется газообразное и жидкое топливо, они могут иметь П-образную компоновку и башенную конструкцию. Давление воды на входе в котел 25 кгс/см2. Температура воды на входе в котел в основном режиме 70 °C, в пиковом режиме 104 °C. Температура воды на выходе 150 °C.

Пиковый теплофикационный водогрейный газомазутный котел ПТВМ-30 теплопроизводительностью 30 Гкал/ч имеет П-образную компоновку и состоит из топочной камеры 5 (рис. 4.7), конвективной шахты и соединяющей их поворотной камеры

Рис. 4.6. :

1 - элементы подвески труб котла; 2 - фестон; 3 - установка дробеочистки; 4 - конвективные пакеты труб; 5 - воздухоподогреватель; 6 - горелка; 7 - топочная камера; ПГ - продукты горения

Все стены топочной камеры котла, а также задняя стена и потолок конвективной шахты экранированы трубами диаметром 60 х 3 мм с шагом 5= 64 мм. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром мм с шагом 5= 128 мм.

Рис. 4.7. :

1 - дробеочистительное устройство; 2 - конвективная шахта; 3 - конвективная поверхность нагрева; 4 - газомазутная горелка; 5 - топочная камера; 6 - поворотная камера

Конвективная поверхность нагрева котла, выполненная из труб диаметром 28 х 3 мм, состоит из двух пакетов. Змеевики конвективной части собраны в ленты по шесть-семь штук, которые присоединены к вертикальным стойкам.

Котел оборудован шестью газомазутными горелками установленными по три встречно на каждой боковой стене топки. Диапазон регулирования нагрузки котлов 30... 100% номинальной производительности. Регулирование производительности осуществляется путем изменения числа работающих горелок. Для очистки внешних поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство Дробь поднимается в верхний бункер с помощью пневмотранспорта от специальной воздуходувки.

Тяга в котле обеспечивается дымососом, а подача воздуха - двумя вентиляторами.

Трубная система котла опирается на раму каркаса, Облегченная обмуровка котла общей толщиной 110 мм крепится непосредственно к экранным трубам. Водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М) имеет КПД 91 % при работе на газе и 88 % при работе на мазуте.

Рис. 4.8.

Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-30 приведена на рис. 4.8.

Имеют башенную компоновку и выполнены в виде прямоугольной шахты, в нижней части которой находится экранированная топочная камера (рис. 4.9). Экранная поверхность изготовлена из труб диаметром 60 * 3 мм и состоит из двух боковых, фронтального и заднего экранов. Сверху (над топочной камерой) размещается конвективная поверхность нагрева выполненная в виде змеевиковых пакетов из труб диаметром 28 х 3 мм. Трубы змеевиков приварены к вертикальным коллекторам.

Топка котла ПТВМ-50 оборудована газомазутными горелками (12 шт.) с индивидуальными дутьевыми вентиляторами 5. Горелки расположены на боковых стенах топки (по 6 шт. на каждой стороне) в два яруса по высоте. Топка котла ПТВМ-100 оборудована газомазутными горелками (16 шт.) с индивидуальными вентиляторами.

Над каждым котлом установлена опирающаяся на каркас дымовая труба обеспечивающая естественную тягу. Котлы устанавливаются полуоткрыто, поэтому в помещении размещается лишь нижняя часть агрегата (горелки, арматура, вентиляторы и др.), а все остальные его элементы расположены на открытом воздухе.

Циркуляция воды в котле обеспечивается с помощью насосов. Расход воды зависит от режима работы котла: при работе в зимний период (основной режим) применяется четырехходовая схема циркуляции воды (рис. 4.10, а), а в летний период (пиковый режим) - двухходовая (рис. 4.10, б).

Рис. 4.9. :

1 - дымовая труба; 2 - конвективные поверхности нагрева; 3 - топочная камера; 4 - газомазутные горелки; 5 - вентиляторы;---> - движение воды в системе котла

Рис. 4.10. :

Основной режим; - пиковый режим; подводящие и отводящие кол-лекторы; соединительные трубы; фронтальный экран; - конвектив-ный пучок труб; 5 - левый и правый боковые экраны; 7 - коллекторы кон-туров; - задний экран

При четырехходовой схеме циркуляции вода из теплосети подводится в один нижний коллектор (см. рис. 4.10 и последовательно проходит через все элементы поверхности нагрева котла, совершая подъемно-опускные движения, после чего также через нижний коллектор отводится в тепловую сеть. При двухходовой схеме вода поступает одновременно в два нижних коллектора (см. рис. 4.10 и, перемещаясь по поверхности нагрева, нагревается и затем направляется в тепловую сеть.

При двухходовой схеме циркуляции через котел пропускается почти в 2 раза больше воды, чем при четырехходовой. Таким образом, при режиме работы в летний период в котле нагревается большее количество воды, чем в зимний, и вода поступает в котел с более высокой температурой (110 вместо 70 °C).

4.7. Водогрейные котлы серии КВ-ГМ

Стальные прямоточные газомазутные котлы серии КВ-ГМ в соответствии со шкалой теплопроизводительности конструктивно подразделяются на четыре унифицированные группы: 4 и 6,5; 10, 20 и 30; 50 и 100; 180 Гкал/ч (4,7 и 7,5; 11,7, 23,4 и 35; 58,5 и 117 МВт). Такие котлы не имеют несущего каркаса, обмуровка у них облегченная трехслойная (шамотобетон, минераловатные плиты и магнезиальная обмазка), крепится к трубам топки и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 имеют единый профиль, так же как и котлы теплопроизводительностью 10; 20 и 30 Гкал/ч, и в пределах своих групп различаются глубиной топочной камеры и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-50 и -100 по конструкции также сходны между собой и различаются только по типоразмерным параметрам.

Имеют топочную камеру (рис. 4.11) и конвективную поверхность 5. Топочная камера полностью экранирована трубами диаметром 60 х 30 мм. Боковые экраны, верх и под топочной камеры образованы одинаковыми Г-об- разными трубами. На фронтальной стене котла установлены газомазутная ротационная горелка и взрывной предохранительный клапан Неэкранированные поверхности фронтальной стены закрыты огнеупорной кладкой, примыкающей к воздушному коробу горелки.

На левой боковой стене котла имеется лаз в топочную камеру. Часть труб заднего экрана в верхней части выдвинута в топку и эти трубы сварены между собой при помощи вставок для устранения попадания в топку дроби при работе установки дробеочистки, используемой для устранения загрязнений с конвективных поверхностей.

Все трубы экранов выведены в верхние и нижние коллекторы диаметром 159x7 мм. Внутри коллекторов имеются глухие перегородки, направляющие воду. Топочная камера отделена от конвективной части перегородкой из огнеупорного кирпича. Продукты горения топлива через фестон верхней части топочного пространства поступают в конвективную часть котла, проходят ее сверху вниз и через боковой отвод ПГ уходят из котельного агрегата.

Конвективная поверхность котла состоит из двух пакетов, каждый из которых набирается из U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Ширмы расположены параллельно фронтальной стене котла и образуют в шахматном порядке пучок труб. Боковые стены конвективной части экранированы трубами диаметром 83 х 3,5 мм, имеющими плавники, и являются коллекторами (стояками) для труб конвективных пакетов. Потолок конвективной части также экранирован трубами диаметром 83 х 3,5 мм. Задняя стена не экранирована и имеет лазы вверху и внизу.

Рис. 4.11. :

1 - газомазутная ротационная горелка; 2 - взрывной предохранительный клапан; 3 - установка дробеочистки; 4 - лаз; 5 - конвективная поверхность котла; б - топочная камера; ПГ - продукты горения

Вес котла передается на нижние коллекторы, имеющие опоры.

Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 имеют КПД 90,5 % при работе на газе и 86,4 % при работе на мазуте, а КПД котлов КВ-ГМ-6,5 достигает 91,1 % при работе на газе и 87 % - на мазуте.

Имеют топочную камеру (рис. 4.12), экранированную трубами диаметром 60 х 3 мм. 80

Рис. 4.12. : 1 - газомазутная горелка; 2 - взрывной клапан; 3 - топочная камера; 4 - промежуточный экран; 5- камера догорания; 6 - фестон; 7- установка дробеочистки; 8 - конвективная поверхность нагрева

В камере расположены фронтальный, два боковых и промежуточный экраны, которые практически полностью покрывают стены и под топки (исключение составляет часть фронтальной стены, где установлены взрывной клапан и газомазутная горелка с ротационной форсункой). Экранные трубы приварены к коллекторам диаметром 219 х Ю мм. Промежуточный экран выполнен из труб, расположенных в два ряда, и образует за собой камеру догорания 5.

Конвективная поверхность нагрева включает в себя два конвективных пучка и расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенами. Конвективные пучки набраны из расположенных в шахматном порядке U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Задняя и передняя стены шахты экранированы вертикальными трубами диаметром 60 х 3 мм, боковые стены - трубами диаметром 85 х 3 мм, которые служат стояками для ширм конвективных пакетов.

Передняя стена шахты, являющаяся одновременно задней стеной топочной камеры, выполнена цельносварной. В нижней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон Трубы, образующие переднюю, боковую и заднюю стены конвективной шахты, вварены в камеры диаметром 219 х 10 мм.

Продукты горения топлива из топочной камеры попадают в камеру догорания а далее через фестон - в конвективную шахту, после которой ПГ через отверстие в верхней части шахты покидают котельный агрегат. Для устранения загрязнений конвективных поверхностей предусмотрена установка дробеочистки 7.

Водогрейные газомазутные котлы КВ-ГМ-50 и -100 выполнены по П-образной схеме и могут быть использованы как в основном режиме (нагрев воды до 70... 150 °C), так и в пиковом режиме (нагрев воды до 100... 150°C). Котлы могут быть использованы также для нагрева воды до 200 °C.

Котельный агрегат включает в себя топочную камеру (рис. 4.13) и конвективную шахту. Топочная камера котлов и задняя стена конвективной шахты закрыты экранами из труб диаметром 60 х 3 мм. Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, набираемых из U-образных ширм. Ширмы выполнены из труб диаметром 28 х 3 мм.

Фронтальный экран снабжен коллекторами: верхним, нижним и двумя промежуточными, между которыми находятся кольца для формирования амбразур газомазутных горелок с ротационными форсунками. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром 83 х 3,5 мм, служащими стояками для ширм.

Продукты горения топлива выходят из топочной камеры через проход между задним экраном и ее потолком и движутся сверху вниз через конвективную шахту. Котел оборудован взрывными предохранительными клапанами, установленными на потолке топочной камеры. Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники (клапан для удаления воздуха из системы). Для удаления загрязнений с конвективных поверхностей нагрева служит установка дробеочистки.

Нижние коллекторы фронтального и заднего экранов конвективной шахты опираются на портал котла. Опора, расположенная в середине нижнего коллектора задней стены топочной камеры, является неподвижной. Вес боковых экранов топочной камеры передается на портал через фронтальный и задний экраны.

Рис. 4.13. : 1 - газомазутная горелка; 2 - топочная камера; 3 - проход для газов из топочной камеры в конвективную шахту; 4 - установка дробеочистки; 5 - конвективная поверхность нагрева; 6 - портал

Водогрейные газомазутные котлы КВ-ГМ-50 и -100 имеют КПД 92,5 % при работе на газе и 91,3 % при работе на мазуте.

Водогрейный газомазутный котел КВ-ГМ-180 выполнен по Т-образной сомкнутой схеме с двумя конвективными шахтами, в которых размещаются по три конвективных пакета (рис. 4.14), образующих конвективную поверхность нагрева.

Данный котел по проекту должен выполняться для работы под наддувом с мембранными экранными панелями. При выполнении котла в негазоплотном исполнении в топочной камере 7 все ее стены закрыты панелями из труб диаметром 60 х 3 мм. Такими же экранными панелями закрыты стены конвективных шахт и потолок котла. Конвективные пакеты набираются из U -образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм, которые ввариваются в стояки диаметром 83 х 3;5 мм. На боковых стенах топочной камеры под конвективными шахтами устанавливаются по три-четыре газомазутные горелки имеющие встречное расположение факелов.

Рис. 4.14. ;

1- топочная камера, 2 - установка дробеочистки; 3 - поворотный газоход; 4 - разделительный экран; 5 - пакеты конвективной поверхности нагрева; 6 - газоход уходящих газов; 7 - нижние коллекторы; 8 - газомазутная горелка

Для более глубокого регулирования теплопроизводительности котла без отключения отдельных горелок последние снабжаются паро механическими форсунками с широким диапазоном регулирования.

Продукты горения топлива из топочной камеры через два поворотных газохода направляются в конвективные шахты. Топочная камера отделена от конвективных шахт с помощью разделительных экранов Для удаления загрязнений с поверхностей нагрева конвективных шахт котла служит установка дробеочистки.

Паровые котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для обеспечения теплотой технологических потребителей, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также в паровых двигателях в качестве рабочего тела.

Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды, используемой главным образом для отопления зданий и в системах горячего водоснабжения. В последнее время водогрейные котлы широко применяются и для обеспечения технологических потребителей (в основном сушилок), не требующих высоких параметров теплоносителей. Это касается малых предприятий с общей мощностью теплового потребления в несколько МВт.

Котлостроение имеет многовековую историю, в течение которой происходило совершенствование конструкций по мере увеличения единичной мощности котлов, повышения параметров пара и требований к экономичности. Схемы работы различных паровых котлов показаны на рис. 22.1 в последовательности их исторического развития. На первом этапе использовались простые цилиндрические котлы (рис. 22.1, а), которые из-за небольшой площади поверхности теплообмена между продуктами сгорания и водой имели низкую производительность и, как следствие, большую удельную металлоемкость. Увеличение поверхности теплообмена при сохранении габаритов могло быть достигнуто использованием трубчатых поверхностей.

На следующем этапе развития конструкций котлов были разработаны газотрубные котлы (рис. 22.1, б), в которых внутри барабана 7, заполняемого водой, устанавливается пучок дымогарных труб 3 и жаровая труба с размещенной в ней топкой 2. Дымовые газы проходят по дымогарным трубам. Такие котлы использовались на паровозах, в малой энергетике (локомобильные электростанции) и т.п. Объем барабана (рис. 22.1 а, б) делится на водяное (внизу) и паровое пространства. Пар, образующийся на поверхности теплообмена, бар- ботирует через слой воды в паровое пространство, откуда отбирается потребителями. Свежая (питательная) вода подается в водяное пространство. Для нормальной работы необходимо сохранение баланса

Рис. 22.1. Принципиальные схемы паровых котлов: а - цилиндрический; б - газотрубный; в - водотрубный с естественной циркуляцией; г - водотрубный с принудительной циркуляцией; д - прямоточный; 7 - барабан котла; 2 - топка; 3 - дымогарные трубы; 4 - нижний барабан (коллектор); 5 - испарительные трубы; 6 - опускная труба; 7 - насос; 8 - коллекторные трубы; 9- трубы нагрева воды (экономайзер); 10 - трубы перегрева пара (пароперегреватель)

между расходом подаваемой воды и расходом отбираемого пара. Количество подводимой теплоты должно обеспечить нагрев воды и получение пара.

При установке пучка труб внутри барабана его диаметр ограничивает количество труб, т.е. ограничивает площадь поверхности теплообмена и, следовательно, производительность агрегата. Кроме того, наличие барабана большого диаметра препятствует увеличению давления получаемого пара. Поэтому развитие котлостроения пошло путем использования водотрубных котлов, в которых дымовые газы омывают трубчатые поверхности снаружи, а вода движется внутри труб. Вначале использовались котлы с наклонным пучком труб, в настоящее время используются преимущественно вертикально-водо- трубные котлы (рис. 22.1, в , г). Пучки кипятильных труб 5 в верхней части подсоединяются к верхнему барабану /, в который подается питательная вода. Не заполненное водой пространство барабана служит для сбора образующегося пара. В нижней части пучки труб привариваются к коллекторным трубам 8 или к нижнему барабану 4. Пар, образовавшийся внутри труб, должен быть выведен в паровое пространство котла (верхний барабан). Это достигается многократной циркуляцией воды по циркуляционному контуру котла. Циркуляция может быть естественной (см. рис. 22.1, в) и многократной принудительной (см. рис. 22.1, г). В обоих случаях в трубах с интенсивным парообразованием движение должно быть восходящим. При поступлении пароводяной смеси в верхний барабан пар отделяется от воды и поступает в паровое пространство, а вода по опускным трубам 6 опускается в нижний барабан или в нижние коллекторные трубы.

Естественная циркуляция происходит благодаря разности плотностей воды в опускных трубах р в и пароводяной смеси р см в кипятильных трубах. Движущий напор естественной циркуляции Ар ав, Н/м 2:

где Н - высота парообразующей части подъемных (кипятильных) труб, м.

Движущий напор расходуется на преодоление всех сопротивлений, возникающих при движении воды и пароводяной смеси. Режим циркуляции характеризуется скоростью циркуляции, которая равна скорости воды на входе в подъемную трубу, и кратностью циркуляции. Кратность циркуляции равна отношению расхода циркулирующей воды и паропроизводительности контура. Скорость циркуляции обычно равна 0,5-1,5 м/с. Кратность циркуляции 10-50. Параметры циркуляции определяются с помощью гидравлического расчета системы. Циркуляция в котле с многократной принудительной циркуляцией осуществляется с помощью циркуляционных насосов 7. Кратность циркуляции 5-10. Разработаны также прямоточные котлы (рис. 22.1, д) с принудительным прямоточным движением воды, пароводяной смеси и перегретого пара. В таких котлах отпадает необходимость установки барабана, что позволяет увеличить давление и температуру получаемого пара и снизить металлоемкость. Однако использование прямоточных котлов ограничено из-за более высоких требований к качеству питательной воды.

Таким образом, паровые котлы могут быть газотрубными и водотрубными. Водотрубные котлы, в свою очередь, подразделяются на котлы с естественной циркуляцией, с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные. По паропроизводительности паровые котлы различают: малой производительности - до 7 кг/с; средней - 7-60 кг/с; большой - выше 60 кг/с. По давлению производимого пара различают: котлы низкого давления - до 1,4 МПа; среднего - 2,3-3,9 МПа; высокого - 9,8-13,7 МПа и сверхкритического - 25 МПа и выше.

Основные характеристики выпускаемых в РФ котлов стандартизованы . Каждый котел имеет свою маркировку в соответствии с ГОСТ 3619-82. Первая буква условного обозначения марки котла указывает тип циркуляции: Е - естественная циркуляция; Пр - принудительная циркуляция; А - прямоточный котел. Первое число указывает паропроизводительность в т/ч, второе - номинальное давление, третье - температуру перегрева пара. После чисел вводятся буквенные обозначения применяемого топлива (К - каменный уголь, Б - бурый уголь, М - мазут, Г - газ, С - сланцы, О - отходы, мусор, Д - другие виды топлива, МТ - многотопливные котлы) и тип топки (Р - слоевая топка, Т - камерная топка с твердым шлакоудалением, В - вихревая топка, Ц - циклонная топка, Ф - топка с кипящим слоем и т.п.).

Например, паровой котел с естественной циркуляцией паропро- изводительностью 10 т/ч с абсолютным давлением 1,4 МПа для производства насыщенного пара, со слоевой топкой для сжигания угля обозначается: котел паровой Е-10-1,4КР. Необходимо отметить, что до настоящего времени еще широко используются различные заводские маркировки котлов, прежде всего импортных.

Водогрейные котлы работают по прямоточной схеме. В общем случае водогрейный котел представляет собой набор последовательно соединенных теплообменных поверхностей, размещенных в топке и в газоходах в определенной последовательности, обеспечивающей наилучший тепловой режим.

До недавнего времени выпускались чугунные водогрейные котлы для котельных небольшой мощности (до 1,7 МВт) с температурой горячей воды до 115 °С и давлением 0,4 МПа. Котлы собирались из литых, полых чугунных секций, количество которых определяло мощность котла. Сборка обеспечивала необходимое направление движения воды и топочных газов. Марки и характеристики чугунных котлов приведены в .

В настоящее время выпускают преимущественно водотрубные стальные водогрейные котлы мощностью до 120 МВт с температурой воды до 150-200 °С и давлением 0,75-2,4 МПа. Маркировка водогг рейных котлов определена стандартом (ГОСТ 21563-93). Условное обозначение: КВ - котел водогрейный; Т - твердое топливо; М - жидкое (мазут); Г - газообразное и т.д. . Например марка КВ- ТР-10 обозначает котел водогрейный, на твердом топливе, мощностью 10 МВт (буквой Р обозначено наличие колосниковой решетки), а марка КВ-ГМ-20 - водогрейный газомазутный котел мощностью 20 МВт.

В России и других странах выпускается большое разнообразие стальных котлов, имеющих заводскую маркировку. Наряду с водотрубными, встречаются и газотрубные водогрейные котлы.

Для отопления промышленных и жилых строений используют два основных вида котлов: паровой и водогрейный. Первый, как правило, используется в промышленных целях, второй - для отопления жилых строений, что обусловлено спецификой конструкций.

Различие паровых и водогрейных котлов заключается в том, что в последнем нагрев происходит под давлением, то есть без закипания воды, а значит и без образования пара. Такая особенность позволяет выпускать водогрейные котлы менее габаритных размеров, чем паровые. Соответственно, сфера применения этого оборудования существенно расширяется. Чаще всего котел водогрейный устанавливают в загородных и частных домах в качестве аппарата для автономного отопления.

Назначение отопительных котлов водогрейного типа

Основной функцией водогрейного котла является обеспечение потребителя горячей водой заданной температуры, которая используется в бытовых и технических целях, а также в системах отопления и вентиляции.

В зависимости от типа котел водогрейный может применяться для отопления промышленных сооружений, жилых зданий, в том числе и многоквартирных, а также частных домов. При этом размер котла и вид используемого топлива напрямую зависит от требований, предъявляемых к температурному режиму, который должен поддерживать агрегат.

Разновидности водогрейных котлов

Устройство водогрейных котлов различают по конструкции, типу применяемого топлива и температуре воды на выходе.

Низкотемпературные котлы, в которых вода нагревается до температуры в 115 градусов, отличаются высокой экономичностью в процессе эксплуатации. Однако стоимость самих агрегатов довольно высока, так как к материалу изготовления всех элементов котла предъявляются достаточно большие требования.

Высокотемпературные котлы производят перегретую воду с температурой от 150 градусов и отличаются долгим сроком службы, надежностью всех узлов и элементов. Кроме того, такой котел быстро монтируется и имеет простое управление. Но вот топлива в таких установках потребляется гораздо больше.

Конструктивные различия водогрейных котлов

Различают две основных конструкции водогрейных котлов: водотрубные и газотрубные. Чтобы особо не вдаваться в технические подробности, основное отличие заключается в том, что в первом случае по трубам, установленным внутри котла, движется вода, которая нагревается продуктами сгорания. При втором варианте все происходит с точностью до наоборот, по трубам проходит газ от сгорающего топлива, нагревающий воду извне.

Наиболее удобными в эксплуатации являются газотрубные котлы. Дело в том, что система водотрубной конструкции более сложная и чаще приходит в негодность благодаря своим техническим особенностям. Кроме того, доступ к узлам, которые наиболее часто требуют обслуживания и ремонта, довольно неудобен.

Различия по типу используемого топлива

Еще один признак, по которому классифицируют котел водогрейный, - это топливо, применяющееся для нагрева воды.

• Газовые котлы . Наиболее распространенный вариант благодаря экономичности и экологичности топлива. Кроме того, этот вид имеет самую высокую степень надежности и безопасности.
• Жидкотопливные котлы , как правило, работают на солярке, и по своим эксплуатационным характеристикам очень близки к газовому оборудованию.
• Котлы на твердом топливе . Такие аппараты могут заправляться дровами, углем или специальными брикетами из древесных отходов. Несмотря на то что эти материалы имеют очень невысокую стоимость, эксплуатация водогрейных котлов на твердом топливе приводит к неблагоприятным экологическим последствиям. Поэтому этот вид используют при невозможности обеспечения котла газом или жидким топливом.

С какой топкой лучше использовать котел, определяется чаще всего на основании возможностей потребителя. Если к дому подведено газоснабжение, то предпочтительнее выбрать именно газовый котел.

В остальных случаях подбирают наиболее экономичный вариант для конкретного потребителя. Кстати, сегодня многие производители выпускают водогрейные котлы с возможностью применения разных видов топлива. Например, если газ по каким-то причинам вдруг отключили, до возобновления его подачи котел можно заправлять дизельным топливом или дровами. Главное, поставить соответствующую горелку.

Преимущества использования водогрейных котлов

Популярность водогрейных котлов обусловлена высокими эксплуатационными характеристиками, а также удобством и простотой в обслуживании.

• В первую очередь котлы этого типа отличаются высоким КПД при минимально возможном расходе топлива.
• Вторым достоинством является компактность аппарата, что позволяет сэкономить на строительстве котельной. Нередко котел водогрейный устанавливается даже не в отдельно стоящем строении, а в подвале дома, который он и снабжает. Кстати, правилами СНИП в некоторых случаях это вполне разрешено.
• Конструкция водогрейного котла отличается простотой, а значит обслуживание и ремонт аппарата не представляет особой сложности.
• При точном программировании температурных режимов и правильной пусконаладке водогрейный котел стабильно поддерживает требуемую температуру для оптимального отопления строения. При этом особого участия человека в этом процессе не требуется.

Правила эксплуатации водогрейных котлов

При использовании котельного оборудования существуют определенные правила.Водогрейный котелв процессе эксплуатации нуждается в периодической проверке и регулировке, которая должна проводиться профессионалами.

В первую очередь стоит помнить, что самостоятельная установка и пусконаладка котлов крайне не рекомендуется. Лучше доверить эти мероприятия специалистам, которые настроят работу котла на оптимальный режим. При этом вы гарантированно получите стабильное отопление, экономию топлива и бесперебойную работу оборудования.

Кроме того, минимум раз в три года в обязательном порядке проводится режимная наладка котла для проверки работоспособности агрегата.

Котёл – немаловажная составляющая системы отопления, от которой зависит эффективность ее работы. Сегодня одним из самых распространённых видов отопления является водяное, что объясняет растущую популярность использования водогрейных котлов.

В продаже можно увидеть самые разные агрегаты, отличие между которыми состоит в используемом теплоносителе, конструкционном исполнении, технологии установки и т.п.

Предназначение

Водогрейный котёл применяется для обогрева малогабаритных строений, коттеджей и таун-хаусов. Обычно подобные агрегаты применяют при отсутствии центральной отопительной системы или в ситуации нецелесообразности строительства котельной. Помимо отопления их используют в системе горячего водоснабжения.

Водогрейный котёл – это прибор для нагрева воды под давлением, т.е. без возможности ее кипения.

Теххарактеристики

К основным характеристикам водогрейных котлов относятся:

Теплопроизводительность (тепловая мощность)

Это количество тепловой энергии, которое может быть передано теплоносителю за единицу времени. Единица измерения теплопроизводительности – киловатт. Данный показатель можно найти в паспорте изделия.

В зависимости от тепловой мощности котлы бывают малой, средней и большой мощности.

Температура теплоносителя

Выделяют номинальную и минимальную температуру воды на входе в котёл. Номинальная температура – это температура, которую должен обеспечивать прибор в условиях нормального режима функционирования. Обычно она колеблется в промежутке от 60 до 110°С.

Минимальную температуру нужно соблюдать во избежание возникновения низкотемпературной коррозии трубопровода из-за образования в нем конденсата.

Максимальная температура на выходе из котла – это такой ее уровень, при котором не происходит кипение теплоносителя. Обычно это 110-115°С.

Агрегат именно с этим показателем предназначен для индивидуального использования. Но существуют и изделия с более высоким значением максимальной температуры. Ими оснащают ТЭЦ.

Градиент. Это разница температур воды на входе в котёл и выходе из него. Обычно его значение равно 50-55 °С. На показатель градиента оказывает влияние материал, из которого изготовлено оборудование.

Разновидности

Современные водогрейные котлы устроены примерно одинаково. Они могут отличаться по производителю (отечественные и зарубежные) и по мощностным характеристикам.

Говоря о конструкционном исполнении, все котлы делятся на:

Жаротрубные

Особенностью таких моделей является наличие особых трубок, по которым происходит движение нагретых продуктов сжигания топлива. Принцип работы жаротрубного котла заключается в использовании горелок-автоматов, оборудованных дутьевыми вентиляторами.

Водотрубные

Схему таких водогрейных котлов отличает наличие специальных кипятильных трубок, по которым движется вода. Нагревание происходит путём сжигания энергоносителя. Прогрев котла данного вида происходит довольно быстро и его легко регулировать.

Также здесь предусмотрена возможность серьёзных перегрузок. Неоспоримое достоинство водотрубных отопительных устройств заключается в низкой вероятности их взрыва.

Что касается числа контуров, большинство котлов имеют два контура. Но также есть и одноконтурные изделия. Если котёл двухконтурный, то подача теплоносителя будет осуществляться и в систему отопления, и в водопроводную сеть.

Кроме этого, некоторые модели могут быть оснащены циркуляторами для обеспечения более интенсивного водооборота. В конструкцию котла также может входить расширительный бак.

По типу применяемого топлива водогрейные котлы делятся на:

Котлы на твёрдом топливе. Энергоносителем может выступать уголь, дерево или опилки. Агрегаты подобного типа применяются в бане, сауне, даче, так как требуют значительного пространства под размещение.

Котлы на жидком топливе. Это может быть солярка, мазут, машинное масло. Область применения – отопление частных домов и коттеджей.

Газовые котлы. Топливом выступает природный или сжиженный газ. Установка водогрейных котлов такого типа характерна для домов, таун-хаусов и даже квартир.

Котлы на электричестве. Электрические водогрейные котлы монтируют в небольших коттеджных зданиях и в квартирах.

На фото водогрейных котлов видно, что в зависимости от способа установки, они могут быть:

• Напольными.
• Настенными.

Существуют следующие правила эксплуатации водогрейных котлов:

• Водогрейный котёл требует проведения систематических проверок и регулировок, причём делать этого обязан специалист.
• Устанавливать и налаживать работу котельного оборудования должен профессионал.
• Котёл нуждается в режимной наладке раз в три года.

Фото водогрейного котла

ГОСТ 25720-83

УДК 001.4.621.039.8:006.354 Группа Е00

001.4.621.56:006.354

621.039.5:001.4:006.354

621.452.3.6:006.354

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОТЛЫ ВОДОГРЕЙНЫЕ

Термины и определения

Heat water boilers. Terms and definitions

МКС 01.040.27

Дата введения 01.01.84

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством энергетического машиностроения

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14.04.83 № 1837

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3244-81

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. 2005 г.

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий водогрейных котлов.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Применение терминов-синонимов стандартизованного термина не допускается.

Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и.обозначены "Ндп".

Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, недопустимые синонимы - курсивом.

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ