Котел водогрейный: устройство и назначение. Водогрейные котлы

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.

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.

Водогрейный котел – устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива, и предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.

Теплота, вырабатываемая водогрейными котлами, используется на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также может использоваться на различные технологические нужды.

Максимальная температура воды на выходе из котлов в зависимости от их теплопроизводительности может составлять 95, 115, 150 и 200 ºC.

Все водогрейные котлы можно разделить на газотрубные и водотрубные. По материалу, из которого изготовлены водогрейные котлы, их можно разделить на стальные и чугунные. Чугунные котлы отличаются большей коррозионной стойкостью.

По характеру циркуляции воды (независимо от конструкции) все водогрейные котлы являются прямоточными.

Водогрейный котел состоит из топочного устройства и тепловоспринимающих поверхностей, которые для водотрубных котлов делятся на топочные экраны, выполненные из отдельных панелей, представляющих собой ряд параллельно включенных труб, объединенных входными и выходными коллекторами, и конвективные поверхности нагрева, в большинстве случаев набираемые из змеевиков.

Чугунные водогрейные котлы работают при давлении воды в системе не более 0,6 МПа. Максимальная температура нагреваемой воды – 95 о C. Допускается работа котлов с температурой до 115 о C при рабочем давлении в системе отопления не ниже 0,35 МПа. В настоящее время чугунные котлы выпускают теплопроизводительностью, как правило, не превышающей 2 МВт.

Чугунные котлы собирают из отдельных литых секций, соединенных между собой с помощью отдельных конических ниппелей, и стягивают стяжными болтами, которые проходят через отверстия ниппелей. Такая конструкция позволяет подбирать требуемую поверхность нагрева котла, а также производить замену отдельных секций.

Существуют специализированные чугунные секционные котлы, предназначенные для сжигания газообразного и жидкого топлива, а также для сжигания твердого топлива. Последние могут быть переведены на сжигание газообразного топлива при соответствующей переделке.

К специализированным котлам для сжигания газообразного топлива, например, относятся котлы «Факел», «Братск-1Г», а также большое число чугунных котлов импортного производства.

Помимо секционных чугунных котлов в отопительных котельных широко используются стальные водотрубные котлы следующих типов: ТВГ, КВГ, КВ-ГМ и ПТВМ.

Теплофикационный водогрейный газовый котел ТВГ представляет собой прямоточный секционный теплогенератор с принудительной циркуляцией воды, оборудованный отдельным дымососом и вентилятором. Котлы ТВГ выпускаются теплопроизводительностью 4,65 МВт (ТВГ-4) и 9,3 МВт (ТВГ-8). Особенностью котлов является развитая радиационная поверхность. Котлы ТВГ-4 и ТВГ-8 имеют три двухсветных экрана и четыре горелки. Двухсветные экраны делят топку на четыре отсека. Кроме того, каждый котел имеет два односветных экрана, расположенных у стенок, и потолочный экран, частично переходящий во фронтовой экран.

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций с верхними и нижними коллекторами, соединенными между собой восемью стояками, в каждый из которых вварены по четыре П-образных змеевика. Змеевики располагаются параллельно фронту котла в шахматном порядке. Для направления движения воды по змеевикам в стояках есть перегородки.

Для сжигания газа используются подовые горелки с прямой щелью, заканчивающейся вверху внезапным расширением. Горелки размещены между вертикальными топочными экранами.

В настоящее время вместо котлов ТВГ выпускаются газовые водогрейные котлы типа КВ-Г теплопроизводительностью 4,65 и 7,56 МВт. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе. Котлы рассчитаны на подогрев воды от 70 до 150 ºCс качественным регулированием отпусков тепла, т.е. с постоянным расходом воды через котел. Температура воды на входе в котел поддерживается постоянной, равной 70 ºCна всех нагрузках. Котлы КВ-Г представляют собой трубную систему, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева.

Радиационные поверхности нагрева котлов КВ-Г образуются левым и правым боковыми экранами, двумя двухсветными экранами и потолочным экраном. Конвективная поверхность нагрева состоит из П-образных ширм.

В котлах КВ-Г используются три подовые горелки, которые размещены между секциями вертикальных топочных экранов.

Стальные прямоточные водогрейные котлы КВ-ГМ унифицированной серии выпускаются различных типоразмеров по теплопроизводительности. Котлы предназначены для установки на ТЭЦ, в производственно-отопительных и отопительных котельных, работающих на газообразном и жидком топливе.

Котлы КВ-ГМ-4 иКВ-ГМ-6,5 теплопроизводительностью, соответственно, 4,65 и 7,56 МВт рассчитаны на подогрев воды от 70 до 150 ºCс качественным регулированием отпуска тепла. Котлы имеют единый профиль и различаются размерами (глубиной) топочной камеры и конвективной шахты.

Котлы оборудованы одной ротационной газомазутной горелкой типа РГМГ соответствующей теплопроизводительности. Топочная камера котлов, как и конвективная шахта, полностью экранирована мембранными панелями.

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух пакетов. Каждый пакет набирается из П-образных ширм.

Котлы КВ-ГМ-10-150 ,КВ-ГМ-20-150 иКВ-ГМ-30-150 обеспечивают подогрев воды до 150 ºCс разностью температур воды на входе и выходе, равной 80 ºC, работают с постоянным расходом воды на всех нагрузках.

Котлы являются прямоточными, имеют единый профиль в разрезе и различаются только глубиной топки и конвективного газохода.

Топки котлов оборудованы установленной на фронтовой стенке одной газомазутной горелкой с ротационной форсункой типа РГМГ.

Топка полностью экранирована и разделена промежуточным двухрядным поворотным экраном на камеру горения и камеру дожигания.

Пакеты конвективных поверхностей нагрева расположены в вертикальном газоходе с полностью экранированными стенками.

Котлы КВ-ГМ-50-150 иКВ-ГМ-100-150 выполнены водотрубными, прямоточными с П-образной сомкнутой компоновкой поверхностей нагрева.

Котлы предназначены для получения горячей воды с температурой 150 ºCв отдельно стоящих котельных для использования в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения объектов промышленного и бытового назначения и на ТЭЦ в качестве пиково-резервных источников тепла. Котлы используются для работы, как в основном режиме, так и в пиковом (для подогрева сетевой воды соответственно от 70 до 150 ºCи от 110 до 150 ºC). Котлы должны работать с постоянным расходом воды.

Топки котлов оборудованы газомазутными горелками с ротационными форсунками типа РГМГ-20 (две горелки на котле КВ-ГМ-50-150) и РГМГ-30 (три горелки на котле КВ-ГМ-100-150).

Топка и задняя стена конвективного газохода полностью экранированы. Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, расположены в вертикальном газоходе. Каждый пакет набирается из П-образных ширм.

Котлы полностью унифицированы между собой и отличаются только глубиной топочной камеры и конвективного газохода.

Водогрейные котлы типа ПТВМ предназначены для работы на газообразном (основное) и жидком (для кратковременной работы) топливе. Эти котлы имеют башенную компоновку, т.е. конвективные поверхности нагрева располагаются непосредственно над топочной камерой, выполненной в виде прямоугольной шахты. Топочная камера котлов полностью экранирована. Топка котлов типа ПТВМ-180 помимо фронтового, заднего и двух боковых экранов имеет два ряда двухсветных экранов, которыми она разделяется на три сообщающиеся камеры.

Конвективные поверхности нагрева котлов типа ПТВМ различной теплопроизводительности однотипны и отличаются только длиной П-образных змеевиков и числом параллельных змеевиков, составляющих одну секцию.

Принципиальной особенностью котлов башенной компоновки является применение большого числа сравнительно мелких горелок с подводом воздуха от индивидуальных дутьевых вентиляторов. В качестве горелочных устройств на котлах типа ПТВМ используются газомазутные горелки с периферийным подводом газа и механическим распыливанием мазута. Котлы работают на естественной тяге, и каждый котел имеет собственную дымовую трубу.

В последнее время в энергетической промышленности России большое внимание уделяется разработке и выпуску новых жаротрубно-дымогарных водогрейных котлов. Они находят широкое применение в районных, заводских и коммунально-бытовых отопительных котельных, приходя на смену стальным водотрубным и чугунным водогрейным котлам.

Увеличение производства новых конструкций жаротрубных котлов обосновано их меньшей стоимостью по сравнению с водотрубными и чугунными котлами, простотой монтажа, хорошей ремонтопригодностью, большей степенью автоматизации, а также способностью работать при давлении в топке выше атмосферного (под наддувом). Кроме того, необходимо отметить, что все вновь вводимые современные котлы работают на природном газе низкого давления, что существенно повышает надежность теплоснабжения во время максимума отопительной нагрузки.

В настоящее время распространены жаротрубно-дымогарные котлы с трехходовым движением дымовых газов. Трехходовой по движению газов жаротрубно-дымогарный котел, например АВ-2 (рис. 4.7), состоит из горизонтального цилиндрического барабана с плоскими отбортованными днищами. Днища являются одновременно трубными досками для жаровой трубы, расположенной по оси барабана, труб второго газохода, находящихся в нижней части барабана, и труб третьего газохода, разделенного на два пучка, расположенных по обе стороны жаровой трубы. В передней части жаровой трубы устанавливается горелка. Для исключения перегрева металла жаровой трубы в районе горелки внутренняя ее поверхность на длине, примерно равной диаметру, защищена шамотной кладкой.

В задней части котла расположена охлаждаемая поворотная камера, в которой газы поворачивают из жаровой трубы в трубы второго газохода. По этим трубам они проходят во фронт котла в переднюю камеру, повернув в которой на 180°, продукты сгорания по дымогарным трубам третьего хода удаляются в сборный газоход, соединенный с боровом котельной.

Существует также большое число котлов с реверсивной топкой, в которых дымовые газы, достигнув дна топки, поворачивают на 180° и по периферии топки направляются к фронту котла. В полости между передней водоохлаждаемой крышкой и передней трубной доской газы поворачивают на 180° и проходят конвективный газоход.

Вода из обратного трубопровода поступает в барабан котла и опускается вниз, омывая снаружи трубы третьего газохода, жаровую трубу, трубы второго газохода, развернувшись, поднимается вверх и отводится через выходной патрубок, расположенный в передней части корпуса котла.

В табл. 4.1 приведены основные технические характеристики некоторых типов водогрейных котлов жаротрубно-дымогарного типа, выпускаемых отечественными производителями.

Водогрейные промышленные котлы на разнотопливном конструктиве на порядок лучше справляются не только с обогревом широкомасштабных помещений, но также и решением других задач. Такие установки способны достигать внушительных показателей в мощности – до 20 МВт, что намного превышает простые котлы, работающие на газу. Перед выбором конкретной модели необходимо знать устройство, принцип работы данного оборудования и особенности энергоносителей. Помогут в выборе также знание о видах котлов, их преимущества и недостатки, а также, за сколько можно их купить.

Устройство, принцип работы водогрейных котлов

Вариации промышленных водогрейных котлов устроены в своем конструктиве практически во всех случаях одинаково. Отличия регистрируются в категориях, используемом энергоносителе, мощности и производителе (отечественные бренды или зарубежные).

Общее устройство:

1. Трубы внизу (3 шт.) – для входа воды, в том числе и для остужения, чтобы котел не перегревался, для наполнения и слива.
2. Воздушный клапан – располагается у самого днища в конструкции.
3. Нижняя заслонка – дверца, прикрываются топку.
4. Отсек для очистки от продуктов горения.
5. Крышка возле дымохода, чтобы удобнее было очищать.
6. Дымоход.
7. Верхняя заслонка.
8. Трубу вверху (2 шт.) – для выхода воды, в том числе и для той, что защищает от перегрева.

Принцип работы:

1. Топливо закладывается в топку.
2. Вода поступает по принимающей трубе.
3. Под влиянием высоких температур в результате горения вода в приемнике нагревается и поднимается далее по трубной «артерии» с подачей в отопительную систему.
4. Дымоход выполняет конвекторную функцию – вытягивает газ и дым от сгорания энергоносителя.
5. Воздухообменный клапан подает или блокирует подачу кислорода для горения.

Обычно такие котлы изготавливаются из прочной, но гибкой стали, способной выдерживать очень высокие температуры и давление.

Теплоноситель: вода

В таких установках используется самое дешевое теплоносительное природное вещество – вода. Они вполне годны для того, чтобы обогреть ангар, склад или иное внутренне помещение масштабного уровня. Но вода может создавать внутри системы накипь, которую усовершенствованные модели котлов могут уменьшить, либо очистить.

Такие котлы обычно призваны отапливать:

• склад;
• жилые дома (коммунальными службами);
• производственные помещения (цех, крытые платформы);
• помещения сельскохозяйственного значения;
• овощехранилища или зернохранилища;
• учреждения и административные здания;
• другие крупные объекты и сооружения.

Котел Протон водогреный

Виды: жаротрубный, водотрубный

Особые конструктивные преимущества водогрейных котлов заключаются в том, что можно выбрать любой из двух вариантов: жаротрубный (или – газотрубный) либо водотрубный.

Характеристики:

1. Жаротрубная модель – специальная система трубок, подающих нагретый энергоноситель, автоматические горелки с дутьевыми вентиляторными приспособлениями. В бытовых условиях эти варианты не используют.
2. Водотрубная модель – специальные кипятильные трубки перемещают теплоноситель. Быстрый прогрев, случаются перегрузки, но взрывы практически исключены.

Виды: низкотемпературный, высокотемпературный

Существует также котлы различного уровня горения и теплоотдачи. Например, есть варианты длительного, а есть краткосрочного горения, также есть иные виды.

Характеристики:

1. Низкотемпературная модель – до 115 градусов. Большая экономия расхода топлива, но есть и скопление конденсата, поэтому требуется аккуратная эксплуатация.
2. Высокотемпературная модель – до 150 градусов и выше. Надёжность стабильная, уровень эксплуатации высок. Бесшумная работа, выбросы отходов минимальны, имеется системы контроля над безопасностью.

Особенности одноконтурного (отопление) котла и двух контурного (+ горячий водопровод) водогрейного котла

Особенности контуров котлов:

1. Одноконтурный – используется для централизованного отопления помещения.
2. Двухконтурный – применяется для централизованного обогрева помещения и подогрева водопровода для подачи горячей воды.

Большим КПД отличаться могут и те, и другие варианты.

Топливо: дрова, пеллеты, газ, дизель, мазут

Отличаться модели могут еще и по использованию разного теплоносителя.

Бывают котлы:

• дровяные – среднезатратные твердотопливные ;
• газовые – дешевые;
• дизельные – среднезатратные;
• мазутные - среднезатратные;
• пеллетные – дорогостоящие торфяные гранулы.

Самый экономичный – газовый водогрейный экземпляр. Для напольных установок чаще используют твердотопливные варианты теплоносителя, но могут быть применены и газ или дизель.

Преимущества и недостатки водогрейных устройств

Плюсы водогрейных экземпляров:

1. Несложный напольный или настенный монтаж.
2. Расположение трубок по кругу для улучшения аэродинамики внутреннего обогрева.
3. Оптимальная скорость нагрева.
4. Отсутствие накопления конденсата.
5. Выработка насыщенного пара.
6. Использование дешевого теплоносителя – воду.

Недостатки моделей:

1. Коррозия металла.
2. Нужна дополнительная фильтрация воды, если она некачественная, чтобы избежать засоров в трубах.
3. Высокая стоимость.

Дополнительно: автоматическое управление котлом, автоматическая закладка топлива

Современное устройство – блок управления, датчики и другое – позволяют перейти на автоматическое управление оборудованием. В процессе эксплуатации можно добиться автоматической загрузки топлива. А встроенная интеллектуальная система с инновационным процессором позволит также настроить автоматику и при управлении.

ТОП водогрейных промышленных котлов – описание с характеристиками и ценами трех котлов на площадь 1000 кв.м.

Существуют разные версии моделей, некоторые из них можно рассмотреть в качестве примеров.

Газовый производственный котел Wolf GKS Eurotwin

Напольный котел VAILLANT atmoCRAFT VK INT 1454/9

1. Теплоотдача – 92,5%.
2. Мощность – 143 кВт.
3. Одноконтурного типа.
4. Площадь обогрева – 1430 кв.м.
5. Дымоход в диаметре – 250 мм.
6. Параметры габаритов – 1570х1145х960 мм.
7. Масса – 550 кг.
8. Производитель – Германия.
9. Цена от 650 000 рублей

Устройство таких котлов сложнее простого оборудования – другие применяются агрегаты. Нагретая вода очень быстро перемещается по отопительным трубами и радиаторам, нагревает их, от чего поступает тепло. Также водогрейные котлы промышленного уровня имеют большие размеры, на порядок меньше, чем бытовые варианты. Применение котлов не требует специального содержания и ухода за ними.