Котел водогрейный: устройство и назначение. Как выбрать промышленный котел? Виды: жаротрубный, водотрубный
14.01.2017
Котел – это самая важная часть любой отопительной системы, ведь именно от него зависит качество отопления и продуктивность ее функционирования. В последнее время все большую популярность среди обывателей обретает водяное отопление, а значит, и неудивительно, что спрос на водогрейные котлы перманентно высокий. Существуют разные виды таких приборов, отличающихся видом применяемого топлива, конкретными особенностями конструкции, способом монтажа и так далее.
Для чего предназначены водогрейные котлы?
Данные агрегаты предназначаются для обогрева зданий с небольшой площадью, частных домов и таун-хаусов. Как правило, такие котлы устанавливаются в тех населенных пунктах, где отсутствует центральное отопление, или же, как вариант, обустройство котельной нецелесообразно. Как бы то ни было, под понятием «водогрейные котлы», причем вне зависимости от конкретной конструкции и модели, подразумеваются приборы, способные вырабатывать тепловую энергию (благодаря своим техническим параметрам) при сжигании того или иного топлива, а затем направлять ее рабочей жидкостью (теплоносителю), в роли которой обычно выступает вода. А когда эта вода, соответственно, циркулирует по трубопроводу контура отопления, то температура в доме поднимается до требуемого значения.
Конструктивные особенности, классификация по температуре и способу выполнения
Водогрейные котлы, встречающиеся сегодня на прилавках, имеют относительно одинаковое устройство. Существенные различия заключаются в конкретных изготовителях (они бывают как иностранными, так и российскими), а также в максимальной мощности оборудования.
Если же говорить конкретно о конструктивных особенностях, то с этой точки зрения котлы могут быть газотрубными (или, как их еще называют, жаротрубными) и водотрубными. Ознакомимся детальнее с каждой из категорий.
- Жаротрубные модели. Их отличительной чертой можно считать наличие специальных трубок, посредством которых движутся нагретые продукты сжигания энергоносителя. Что касается принципа действия такого оборудования, то он основывается на применении автоматизированных горелок, оснащенных дутьевыми вентиляторами. Благодаря дымогарным трубкам вода, находящаяся снаружи них, нагревается. Стоит заметить, что в быту такие модели практически никогда не применяются.
- Водотрубные модели. Им свойственны особые кипятильные трубки, посредством которых перемещается теплоноситель. А для нагрева этих трубок используются продукты сжигания топлива. Прогреваются котлы водотрубного типа достаточно быстро, вы с легкостью сможете регулировать их, если будут изменяться нагрузки. Помимо этого, эксплуатация данного оборудования предусматривает также возможность серьезных перегрузок. Что же касается взрывоопасности этих котлов, то она на достаточно низком уровне.
Обратите внимание! Все водогрейные отопительные приборы делятся также по своему температурному уровню. Так, предельно допустимая температура для низкотемпературных моделей составляет 115 градусов, в то время как водогрейные котлы, перегревающие воду, могут «похвастаться» более высоким показателем – около 150 градусов и больше.
Заметим, что низкотемпературный режим функционирования предусматривает достаточно экономный расход топлива, но при этом на поверхности прибора появляется конденсат, способный отрицательно повлиять на материалы, контактирующие с продуктами сжигания энергоресурсов. По этой причине к материалам, которые используются в производстве котлов, выдвигаются крайне суровые требования.
Агрегаты, которые генерируют перегретую воду, характеризуются большим сроком службы и высокой надежностью. При работе они практически не шумят, да и выброс отходов при этом минимален. Еще эти агрегаты оборудуются удобными и простыми системами контроля. Устанавливаются быстро, в трудоемком техобслуживании не нуждаются.
А что насчет количества контуров?
Большая часть описываемых в статье котлов (причем как жаро-, так и водотрубных) являются двухконтурными, однако при этом и одноконтурных агрегатов существует достаточно много. Если у агрегата два контура, то нагретая им жидкость будет подаваться не только в отопительную сеть, но также в водопровод (после этого, разумеется, ею можно будет пользоваться в бытовых целях). Заметим также, в конструкции некоторых приборов предусмотрены специальные циркуляторы, предназначенные для интенсификации водооборота. Наконец, могут присутствовать и расширительные баки (те из них, что мембранного типа).
Другие различия могут касаться возможности применения разного топлива – угля, дров, газа, электрического или жидкого топлива. Все большую популярность сегодня обретают универсальные агрегаты, которые можно назвать действительно «всеядными». Вне зависимости от используемого типа топлива, любой котел должен оснащаться системой, поддерживающей процессы горения в автоматическом режиме.
Основные типы водогрейных котлов
Есть немало классификаций, однако зачастую такие котлы разделяют по предназначению, типу используемого топлива и, конечно, по способу установки. Рассмотрим детальнее каждую из классификаций.
Классификация водогрейных котлов по типу используемого топлива
В этом плане приборы делятся на четыре группы, которые приведены ниже.
Классификация по предназначению
Здесь все приборы разделены только на две категории.
Классификация по способу нагрева воды
Здесь также всего две разновидности, ознакомимся с ними.
Классификация по способу исполнения (монтажа)
Водогрейные устройства могут устанавливать на стену или на пол.
Рассмотрим каждый из вариантов исполнения более детально.
Особенности напольных агрегатов
Топливом в данном случае может выступать газ, уголь, дрова или дизель. Котлы необходимо размещать только в отдельном специально оборудованном помещении, а если топливо жидкое/твердое, дополнительно понадобится помещение и для его хранения (причем с противопожарными средствами, которые предусматриваются положениями СНиП).
Обратите внимание! Данного рода приборы могут оборудоваться элементами автоматизации и контроля. Также могут присутствовать автоматические системы регулировки прогрева воды, что обеспечивает дополнительные удобства. Такие системы анализируют температуру внутри помещения и снаружи.
Помимо того, есть и специальные программные устройства, которые переводят оборудование в рабочий режим, основываясь на предварительно заданную программу.
Особенности настенных агрегатов
Если для представителей предыдущей категории требуется специально оборудованная комната/пристройка, то настенные модели можно запросто установить в кухне, ванной и так далее. То, какую именно комнату использовать, зависит от конкретного источника энергии и соображений удобства. Иными словами, вы сами должны решать, где пользоваться котлом будет удобнее всего.
Приборы на газу и электричестве могут быть достаточно мощными, чтобы поддерживать в помещении требуемую температуру, а также чтобы обеспечивать дом/квартиру горячей водой. Последняя в данном случае нагревается двумя способами:
- проточным;
- бойлерным.
Водогрейные котлы первой категории оснащаются нагревательными элементами, контактирующими непосредственно с рабочей жидкостью. Представители же второй категории предусматривают применение накопительной емкости или бойлера, где вода, собственно, и нагревается. Емкость в таком случае наполняется по мере использования воды.
Видео – Как работает котел КВГМ
Электрические котлы водогрейные – особенности и причины популярности
Такие природы весьма популярны в России. Их выпускают многие производители – как российские, так и зарубежные. Эти котлы позволяют обеспечить жилье не только теплом, но и нагретой водой, причем вне зависимости от того, имеется ли в вашей местности централизованное ГВС.
Электрические котлы характеризуются более простой конструкцией, чем, к примеру, газовые, и не нуждаются в регулярном обслуживании. Более того, они просты в эксплуатации и не могут взорваться. Чего уж говорить о таком важном параметре, как экологическая безопасность.
Конструктивные особенности электрических водогрейных котлов
Такие аппараты состоят из следующих элементов:
- теплообменник (он представляет собой емкость, в которую встроен электрический нагревательный элемент);
- автоматика (необходима для поддержания требуемого показателя температуры в помещении, но без непосредственного участия человека);
- шкаф.
Что характерно, в качестве теплоносителя может выступать не только обычная вода, но также незамерзающая жидкость (данный вариант более предпочтителен). Еще такие котлы можно условно разделить по типу используемого нагревательного элемента.
- Модели с трубчатыми ТЭНами . Такие элементы заполняются специальным проводником, нагревающимся при контакте с электричеством. Способны перманентно прогревать проточную жидкость, но при условии подключения к электрической сети. Применяются трубчатые ТЭНы в случаях комбинированного отопления. Кто не знает, днем такие системы работают от отопительного прибора на жидком/твердом энергоносителе или газу, в то время как ночью, когда стоимость электроэнергии снижается, они поддерживают тепло в доме на ней.
- Модели с электродами . Агрегаты электродного типа прогревают жидкость посредством ионного потока, который образуется между электродами (это написано в описании). Главное преимущество – это отсутствие ТЭНов, но ввиду того, что важнейшей составляющей цепи является теплоноситель, его нужно должным образом подготовить. В жидкость необходимо добавлять соль в определенном количестве, чтобы получить нужную концентрацию.
Обратите внимание! Как мы уже выяснили, главное преимущество любого электрического котла – это доступная цена, простота установки и эксплуатации, небольшие габариты и вес, а еще отсутствие необходимости в обустройстве отдельного помещения.
Обзор некоторых популярных моделей
Для наглядности рассмотрим ключевые характеристики и примерные цены некоторых популярных моделей водогрейных котлов. Сразу оговоримся, что производителей, а уж тем более самих моделей – достаточно много, поэтому ниже описаны лишь некоторые. Для удобства посетителей сайта информация приведена в виде небольшой таблицы.
Таблица. Сравнительная характеристика некоторых водогрейных котельных аппаратов.
| Наименование, фото | Краткое описание | Среднерыночная стоимость, в рублях |
 FORTE BT-S 12 kWt | Твердотопливный энергонезависимый прибор весом 115 килограммов и мощностью 12 киловатт. КПД составляет 78 процентов, габариты – 89,5х47х68 сантиметров (ВхШхГ), площадь обогрева – от 60 до 110 метров квадратных. | Около 27000 |
 Tehni-x ЭВН 50 VR | Электрический водонагреватель, который отличается наличием «мокрого» ТЭНа и объемом в 50 литров. Вес изделия составляет 15 килограммов. Бак стальной, с полиуретановой изоляцией. | Около 5 500 – 6000 |
 Kospel ekco L1z 21 | Электрический котел, предназначающийся для использования в отопительных системах в тандеме с водонагревателем косвенного нагрева. Весят такие водогрейные котлы 16 килограммов, габариты составляют 66х38х17,5 сантиметра (ВхШхГ). Температура воды на выходе находится в пределах от 40 до 85 градусов, что же касается напряжения, то оно должно составлять 380В. | 16000 |
 КВр-0.35 ДВО | Твердотопливный котел, оборудованный ручной топкой. Показатель мощности (в данном случае – тепловой) составляет 350 киловатт, модель способна эффективно обогревать помещения площадью до 9,45 кубического метра. Работает не угле и древесных отходах. | 210000 |
 ViraTM | Изделия этой торговой марки отличаются, прежде всего, своей универсальностью. Они являются не только отопительными и водогрейными, но еще и варочными, к тому же работают как на твердом топливе (дровах), так и на электричестве. | От 23890 |
 RS-200H | Водогрейные котельные приборы, работающие на газу, с напольным способом установки. В комплект входят также дымовые трубы. Расход составляет всего 21 кубический метр газа в час, в то время как показатель тепловой мощности достигает 200 киловатт. | От 150 000 до 185000 |
Обратите внимание! Как видим, ценовой разброс достаточно большой, а конкретная стоимость зависит от производителя и типа используемого топлива. Кроме того, промышленные модели всегда стоят намного дороже.
Особенности установки водогрейного котла
Рассмотрим особенности монтажа твердотопливных приборов, учитывая их распространенность. Сама процедура состоит из нескольких этапов, а примерный алгоритм действий приведен ниже.
Этап первый . Подготовка. Подготавливать нужно помещения (в том числе то, в котором будет установлен прибор). Для котла необходимо подготовить бетонный фундамент, хотя существуют и другие требования (минимальные расстояние до других предметов, к примеру).
Этап второй . Установка. Очевидно, что на данном этапе устанавливается сам котел на свое место.
Этап третий . Обвязка. Данный этап по праву считается наиболее сложным. Необходимо подключить все коммуникации, а также дополнительные элементы – к примеру, расширительный бак.
Этап четвертый . Дымоходная труба. На следующем этапе необходимо обустроить дымоход.
Этап пятый . Пробный запуск. Когда все будет готово, необходимо проверить оборудование на предмет работоспособности. Детально процесс установки описан в приведенном ниже файле.
Монтаж водогрейного котла.
Видео – Как установить электрокотел «Невский»
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.
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
Котел – устройство, в котором для получения пара или нагрева воды с давлением выше атмосферного, потребляемых вне этого устройства, используется теплота, выделяющаяся при сгорании органического топлива, а также теплота отходящих газов. Котел состоит из топки, поверхностей нагрева, каркаса, обмуровки. В котел могут также входить: пароперегреватель, поверхностный экономайзер и воздухоподогреватель.
Котельная установка – совокупность котла и вспомогательного оборудования, включающего: тягодутьевые машины, сборные газоходы, дымовую трубу, воздухопроводы, насосы, теплообменные аппараты, автоматику, водоподготовительное оборудование.
Топка (топочная камера ) – устройство, предназначенное для преобразования химической энергии топлива в физическую теплоту высокотемпературных газов с последующей передачей теплоты этих газов поверхностям нагрева (рабочему телу).
Поверхность нагрева – элемент котла для передачи теплоты от факела и продуктов сгорания теплоносителю (вода, пар, воздух).
Радиационная поверхность – поверхность нагрева котла, получающая теплоту в основном излучением.
Конвективная поверхность – поверхность нагрева котла, получающая теплоту в основном конвекцией.
Экраны – поверхности нагрева котла, расположенные на стенках топки и газоходов и ограждающие эти стенки от воздействия высоких температур.
Фестон – испарительная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Назначение фестона заключается в организации свободного выхода из топки топочных газов в поворотный горизонтальный газоход.
Барабан – устройство, в котором осуществляется сбор и раздача рабочей среды, обеспечение запаса воды в котле, разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для этой цели используются размещенные в нем паросепарационные устройства.
Котельный пучок – конвективная поверхность нагрева котла, представляющая собой группу труб, соединенных общими коллекторами или барабанами.
Пароперегревател ь – устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле.
Экономайзер – устройство для предварительного нагрева воды продуктами сгорания до подачи ее в барабан котла.
Воздухоподогревател ь – устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания до подачи его в горелки.
ОБЩАЯ СХЕМА КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ, РАБОТАЮЩЕЙ
Рис.1. Общая схема котельной установки с естественной циркуляцией,
работающей на твердом топливе:
топливный тракт:
1 – система пылеприготовления; 2 – пылеугольная горелка;
газовый тракт:
3 – топочная камера; 4 – холодная воронка; 5 – горизонтальный газоход; 6 – конвективная шахта; 7 – газоход; 8 – золоуловитель; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба;
воздушный тракт:
11 – воздухозаборная шахта; 12 – вентилятор; 13 – калорифер; 14 – воздухоподогреватель 1-й ступени; 15 – воздухоподогреватель 2-й ступени; 16 – воздуховоды горячего воздуха ; 17 – первичный воздух; 18 – вторичный воздух;
пароводяной тракт:
19 – подвод питательной воды; 20 – водяной экономайзер 1-й ступени; 21 – водяной экономайзер 2-й ступени; 22 – трубопровод питательной воды; 23 – барабан; 24 – опускные трубы; 25 – нижние коллекторы; 26 – экранные (подъемные) трубы; 27 – фестон; 28 – паропровод сухого насыщенного пара; 29 – пароперегреватель; 30 – пароохладитель; 31 – главная паровая задвижка (ГПЗ)
Воздушный тракт .
Пароводяной тракт.
В барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. В паровом пространстве барабана установлены сепарационные устройства, с помощью которых происходит улавливание капелек влаги из потока пара. Полученный в барабане сухой насыщенный пар по паропроводу 28 поступает в пароперегреватель 29, сначала в его противоточную часть, затем в прямоточную, где пар перегревается до заданной температуры. Между противоточной и прямоточной частью пароперегревателя устанавливается пароохладитель 30, который служит для регулирования температуры пара. Пар с заданными параметрами через главную паровую задвижку 31 поступает в паропровод и далее – к потребителю (паровые турбины, технологические потребители).
Котел с внешней стороны имеет наружное ограждение – обмуровку, которая включает в себя обшивку из стального листа 3-4 мм со стороны помещения котельной, вспомогательный каркас, и собственно огнеупорную обмуровку – тепловую изоляцию толщиной 50-200 мм. Основное назначение обмуровки и обшивки заключается в уменьшении тепловых потерь в окружающую среду и обеспечении газовой плотности.
Каждый паровой котел снабжается гарнитурой и арматурой. К гарнитуре относятся все приспособления и устройства - лючки, лазы, шиберы, обдувочные устройства и т. п.; к арматуре - все приборы и устройства, связанные с измерением параметров и регулированием рабочего тела (манометры, водоуказатели, задвижки, вентили, предохранительные и обратные клапаны и др.), обеспечивающие возможность и безопасность обслуживания агрегата.
Конструкции котла опираются на несущий стальной каркас, основными элементами которого являются стальные балки и колонны.
5.Газовый тракт .
Угольная пыль из системы пылеприготовления 1 через горелку 2 поступает в топочную камеру 3, сгорает во взвешенном состоянии, образуя факел, температура которого составляет 1600-2200 °С (в зависимости от вида сжигаемого топлива). Шлак, образующийся в процессе горения топлива , через так называемую холодную воронку 4 поступает в специальный бункер, оттуда водой смывается в шлакопроводы, а затем багерными насосами шлак направляется на золоотвал. От факела тепло излучением передается топочным экранам, при этом дымовые газы охлаждаются и температура их на выходе из топки составляет 900-1100 °С. Проходя последовательно через поверхности нагрева (фестон 27, пароперегреватель 29, расположенный в горизон-тальном газоходе 5, водяные экономайзеры 20, 21 и воздухоподогреватели 14, 15, расположенные в конвективной шахте 6), дымовые газы отдают свое тепло рабочему телу (пар, вода, воздух) и охлаждаются до температуры 120-170 °С за первой ступенью воздухоподогревателя. Затем дымовые газы по газоходу 7 поступают в золоуловитель 8, где происходит улавливание золовых частиц из потока дымовых газов. Зола, уловленная из дымовых газов в золоуловителе воздухом или водой, транспортируется на золоотвал. Очищенные от золы дымовые газы дымососом 9 направляются в дымовую трубу 10. С помощью дымовой трубы происходит рассеивание вредных пылегазовых выбросов в атмосфере.
(7) 4. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА(из лекции лучше)
При составлении теплового баланса котельного агрегата устанавливается равенство между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом , и суммой полезно использованного тепла Q 1 и тепловых потерь Q 2-6 . На основании теплового баланса вычисляются КПД котельного агрегата и необходимый расход топлива.
Тепловой баланс составляется на 1кг твёрдого (жидкого) или 1м 3 газообразного топлива при установившемся тепловом состоянии котельного агрегата.
Общее уравнение теплового баланса имеет вид
Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 , кДж/кг или кДж/м 3 .
Располагаемая теплота 1 кг твердого (жидкого) топлива определяется по формуле
где - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг; i тл - физическая теплота топлива, кДж/кг; Q ф - теплота, вносимая в топку с паровым дутьем или при паровом распылении мазута, кДж/кг; Q в.вн - теплота, внесенная в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/кг.
Для большинства видов достаточно сухих и малосернистых твёрдых топлив принимают Q р = , а для газового топлива принимается . Для сильно влажных твёрдых топливи жидких топливучитывается физическая теплота топлива i тл, которая зависит от температуры и теплоёмкости поступающего на горение топлива
i тл = с тл t тл.
Для твёрдых топлив в летний период времени принимают t тл = 20 °С, а теплоёмкость топлива рассчитывают по формуле
КДж/(кг· К) .
Теплоёмкость сухой массы топлива составляет:
Для бурых углей - 1,13 кДж/(кг∙ К);
Для каменных углей - 1,09 кДж/(кг·К);
Для углей А, ПА, Т - 0,92 кДж/(кг·К).
В зимний период принимают t тл =0 °С и физическую теплоту не учитывают.
Температура жидкого топлива (мазута) должна быть достаточно высокой для обеспечения тонкого распыла в форсунках котельного агрегата. Обычно она составляет = 90-140 °С.
Теплоёмкость мазута
, кДж/(кг ·К) .
В случае предварительного (внешнего) подогрева воздуха в калориферах перед его поступлением в воздухоподогреватель котельного агрегата теплоту такого подогрева Q в.вн включают в располагаемую теплоту топлива и рассчитывают по формуле
где гв - отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому; Δα вп – присосы воздуха в воздухоподогревателях ; - энтальпия теоретического объема холодного воздуха; - энтальпия теоретического объема воздуха на входе в воздухоподогреватель.
При использовании для распыла мазута паромеханических форсунок в топку котельного агрегата вместе с разогретым мазутом поступает пар из общестанционной магистрали. Он вносит в топку дополнительную теплоту Q ф, определяемую по формуле
Q ф = G ф (i ф – 2380) , кДж/кг,
где G ф – удельный расход пара на 1 кг мазута, кг/кг; i ф - энтальпия пара, поступающего в форсунку, кДж/кг.
Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют 0,3-0,6 МПа и 280-350 °С; удельный расход пара при номинальной нагрузке находится в пределах G ф = 0,03 - 0,05 кг/кг.
Полное количество теплоты, полезно использованной в котле:
- для водогрейного котла
Q = D в , кВт,
где D в - расход воды через котел, кг/с; , - энтальпия воды на входе и на выходе из котла, кДж/кг;
- для парового котла
где D пе - расход перегретого пара, кг/с; D пр - расход продувочной воды (под непрерывной продувкой понимают ту часть воды, которая удаляется из барабана котла для снижения солесодержания котловой воды), кг/с; i пе - энтальпия перегретого пара, кДж/кг; i пв - энтальпия питательной воды, кДж/кг; i кип - энтальпия кипящей воды, кДж/кг.
Энтальпии определяются по соответствующим температурам пара и воды с учетом изменения давления в пароводяном тракте котельного агрегата.
Расход продувочной воды из барабанного парового котельного агрегата составляет
где р - непрерывная продувка котельного агрегата, % ; при р Коэффициент полезного действия проектируемого парового котельного агрегата определяется из обратного баланса
= 100 - (q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6) , %.
Задача расчета сводится к определению тепловых потерь для принятого типа парового котельного агрегата и сжигаемого топлива.
8.
Потери теплоты с уходящими газами
Потери теплоты с уходящими газами q 2 (5-12%) возникают из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов, покидающих котел, превышает теплоту поступающего в котел воздуха и определяется по формуле
, % ,
где I ух - энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м 3 , определяемая по ух при избытке воздуха в продуктах сгорания за воздухоподогревателем первой ступени; I о хв - энтальпия холодного воздуха.
Потери теплоты с уходящими газами зависят от выбранной температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха, так как увеличение избытка воздуха приводит к увеличению объема дымовых газов и, следовательно, возрастанию потерь.
Одним из возможных направлений снижения потерь теплоты с уходящими газами является уменьшение коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, величина которого зависит от коэффициента избытка воздуха в топке и присосов воздуха в газоходы котла
ух = + .
(9)Потери теплоты с химическим недожогом топлива q 3 (0 –2 %) возникают при появлении в продуктах сгорания горючих газообразных составляющих (СО, Н 2 , СН 4 ), что связано с неполным сгоранием топлива в пределах топочной камеры. Догорание же этих горючих газов за пределами топочной камеры практически невозможно из-за относительно низкой их температуры.
Химическая неполнота сгорания топлива может являться следствием:
Общего недостатка воздуха (α т),
Плохого смесеобразования (способ сжигания топлива, конструкция горелочного устройства),
Низких или высоких значений теплонапряжения топочного объема (в первом случае – низкая температура в топке; во втором – уменьшение времени пребывания газов в объеме топки и невозможности в связи с этим завершения реакции горения).
Потеря теплоты с химическим недожогом зависит от вида топлива, способа его сжигания и принимается на основании опыта эксплуатации паровых котельных агрегатов.
Потери теплоты с химическим недожогом определяются суммарной теплотой сгорания продуктов неполного окисления горючей массы топлива
100, % .
(9)Потери теплоты от механической неполноты сгорания q 4 (1-6 %) связаны с недожогом твердого топлива в топочной камере. Часть его в виде горючих частиц, содержащих углерод, уносится газообразными продуктами сгорания, другая часть – удаляется вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал части топлива через прозоры колосниковой решетки. Величина их зависит от способа сжигания топлива, способа шлакоудаления, выхода летучих, грубости помола, зольности топлива и рассчитывается по формуле
где а шл + пр, а ун - доли золы топлива в шлаке, провале и уносе; Г шл+пр, Г ун - содержание горючих в шлаке, провале и уносе, % .
(11)оптимальные значения коэффициента избытка воздуха в топке α т при сжигании:
мазута 1,05 – 1,1;
природного газа 1,05 – 1,1;
твердого топлива :
камерное сжигание 1,15 – 1,2;
слоевое сжигание 1,3 – 1,4.
Присосы воздуха по газовому тракту котла в идеале могут быть сведены к нулю, однако полное уплотнение различных лючков и гляделок затруднено, и для котлов, присосы составляют Δα = 0,15 – 0,3.
Важнейшим фактором, влияющим на потерю теплоты с уходящими газами, является температура уходящих газов . Температура уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность работы парового котельного агрегата, так как потеря теплоты с уходящими газами является при нормальных условиях эксплуатации наибольшей даже в сравнении с суммой других потерь. Снижение температуры уходящих газов на 12-16 °С приводит к повышению КПД котельного агрегата примерно на 1,0 %. Температура уходящих газов находится в пределах 120-170 °С. Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях приводит к усилению низкотемпературной коррозии.
Выбор оптимального значения коэффициента избытка воздуха в топке. Для различных топлив и способов сжигания топлива рекомендуется принимать определенные оптимальные значения α т.
Увеличение избытка воздуха (рис. 2) приводит к росту потерь теплоты с уходящими газами (q 2), а снижение - к повышению потерь с химическим и механическим недожогом топлива (q 3 , q 4).
Оптимальное значение коэффициента избытка воздуха будет соответствовать минимальному значению суммы потерь q 2 + q 3 + q 4 .
Рис. 2. К определению оптимального значения коэффициента
избытка воздуха
Таблица 1
Расход топлива
В
, кг/с, подаваемого в топочную камеру котельного агрегата, можно определить из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котельном агрегате
Кг/с или м 3 /с.
Расчетный расход топлива с учетом механической неполноты сгорания
Коэффициент полезного действия котла (брутто) по прямому балансу
Коэффициент полезного действия (нетто ) котельной установки
где Q сн - расход электроэнергии (в переводе на теплоту) на собственные нужды котельной установки, кВт.
(15)5. КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЛОВ И ИХ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Котлы различают по следующим признакам:
По назначению:
Энергетически е – вырабатывающие пар для паровых турбин; их отличает высокая производительность, повышенные параметры пара.
Промышленные – вырабатывающие пар как для паровых турбин, так и для технологических нужд предприятия.
Отопительные – производящие пар для отопления промышленных,жилых и общественных зданий. К ним относятся и водогрейные котлы. Водогрейный котел – устройство, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного.
Котлы-утилизаторы - предназначены для получения пара или горячей воды за счет использования тепла вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) при переработке отходов химических производств, бытового мусора и т.д.
Энерготехнологические – предназначены для получения пара за счет ВЭР и являющиеся неотъемлемой частью технологического процесса (например, содорегенерационные агрегаты).
По конструкции топочного устройства (рис. 7):
Различают топки слоевые – для сжигания кускового топлива и камерные – для сжигания газового и жидкого топлива, а также твердого топлива в пылевидном (или мелкодробленом) состоянии.
Кроме того, по конструкции они могут быть однокамерными и многокамерными, а по аэродинамическому режиму – под разрежением и под наддувом .
По виду теплоносителя , генерируемого котлом: паровые и водогрейные .
По перемещению газов и воды (пара):
газотрубные (жаротрубные и с дымогарными трубами);
водотрубные;
комбинированные.
Рис. 8. Схема котла под «наддувом»:
1 – воздухозаборная шахта; 2 – высоконапорный вентилятор;
3 – воздухоподогреватель 1-й ступени; 4 – водяной экономайзер
1-й ступени; 5 – воздухоподогреватель 2-й ступени; 6 – воздуховоды
горячего воздуха; 7 – горелочное устройство; 8 – газоплотные
экраны, выполненные из мембранных труб; 9 – газоход
(19)Схема котла с многократной принудительной циркуляцией
Рис. 11. Конструктивная схема котла с многократной принудительной циркуляцией:
1 – экономайзер; 2 – барабан;
3 – опускная питательная труба; 4 – циркуляционный насос; 5 – раздача воды по циркуляционным контурам;
6 – испарительные радиа-ционные поверхности нагрева;
7 – фестон; 8 – пароперегреватель;
9 – воздухоподогреватель
Циркуляционный насос 4 работает с перепадом давления 0,3 МПа и позволяет применять трубы малого диаметра, что дает экономию металла. Малый диаметр труб и невысокая кратность циркуляции (4 – 8) вызывают относительное снижение водяного объема агрегата, следовательно, снижение габаритов барабана, уменьшение сверлений в нем, а отсюда общее снижение стоимости котла.
Малый объем и независимость полезного напора циркуляции от нагрузки позволяют быстро растапливать и останавливать агрегат, т.е. работать в регулировочно-пусковом режиме. Область применения котлов с многократной принудительной циркуляцией ограничивается сравнительно невысокими давлениями, при которых можно получать наибольший экономический эффект за счет удешевления развитых конвективных испарительных поверхностей нагрева. Котлы с многократной принуди-тельной циркуляцией нашли распространение в теплоутилизационных и парогазовых установках.
(20)Схема жаротрубного котла
.
Котлы предназначены для замкнутых систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и выпускаются для работы при допустимом рабочем давлении 6 бар и допустимой температуре воды до 115
°С. Котлы предназначены для работы на газообразном и жидком топливе, в том числе на мазуте и сырой нефти, и обеспечивают КПД при работе на газе – 92 % и на мазуте – 87 %.
Стальные водогрейные котлы имеют горизонтальную реверсивную камеру сгорания с концентрическим расположением дымогарных труб (рис. 9). Для оптимизации тепловой нагрузки, давления в камере сгорания и температуры отходящих газов дымогарные трубы оснащены турбулизаторами из нержавеющей стали. 
Рис. 9. Схема топочной камеры жаротрубных котлов:
1 – передняя крышка;
2 – топка котла;
3 – дымогарные трубы;
4 – трубные доски;
5– каминная часть котла;
6 – люк каминной части;
7 – горелочное устройство
(21)Рис. 12. Конструктивная схема прямоточного котла Рамзина:
3 – нижний распределительный коллектор воды; 4 – экранные
трубы; 5 – верхний сборный коллектор смеси; 6 – вынесенная
переходная зона; 7 - настенная часть перегревателя;
8 – конвективная часть перегревателя; 9 –воздухоподогреватель;
10 – горелка
+лекции
(22)Компоновка котлов
Под компоновкой котла подразумевается взаимное расположение газоходов и поверхностей нагрева (рис. 13).
Рис. 13. Схемы компоновки котлов:
а – П-образная компоновка; б – двухходовая компоновка; в – компоновка с двумя конвективными шахтами (Т-образная); г – компоновка с U-образными конвективными шахтами; д – компоновка с инверторной топкой; е – башенная компоновка
Наиболее распространена П-образная компоновка (рис.13а – одноходовая , 13б – двухходовая ). Преимуществами ее являются подача топлива в нижнюю часть топки и вывод продуктов сгорания из нижней части конвективной шахты. Недостатки этой компоновки - неравномерное заполнение газами топочной камеры и неравномерное омывание продуктами сгорания поверхностей нагрева, расположенных в верхней части агрегата, а также неравномерная концентрация золы по сечению конвективной шахты.
Для централизованного теплоснабжения крупных промышленных предприятий, городов и отдельных районов применяются стальные водогрейные котлы большой тепловой мощности.
Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды заданных параметров главным образом для отопления. Они работают по прямоточной схеме с постоянным расходом воды. Конечная температура нагрева определяется условиями поддержания стабильной температуры в жилых и рабочих помещениях, обогреваемых отопительными приборами, через которые и циркулирует вода, нагретая в водогрейном котле. Поэтому при постоянной поверхности отопительных приборов температуру воды, подаваемой в них, повышают при снижении температуры окружающей среды. Обычно воду тепловой сети в котлах подогревают от 70-104 до 150-170 °С. В последнее время имеется тенденция к повышению температуры подогрева воды до 180-200 °С.
Во избежание конденсации водяных паров из уходящих газов и связанной с этим наружной коррозии поверхностей нагрева температура воды на входе в агрегат должна быть выше точки росы для продуктов сгорания. В этом случае температура стенок труб в месте ввода воды также будет не ниже точки росы. Поэтому температура воды на входе не должна быть ниже 60 °С при работе котла на природном газе, 70 °С при работе на малосернистом мазуте и 110 °С при использовании высокосернистого мазута. Поскольку в теплосети вода может охлаждаться до температуры ниже 60 °С, перед входом в агрегат к ней подмешивается некоторое количество уже нагретой в котле (прямой) воды.
Наиболее широкое распространение получили газомазутные котлы типов КВГМ и ПТВМ.
Котлы типа КВГМ (рис. 6) тепловой мощностью 4; 6,5; 10; и 30 Гкал/ч (4,8-35 МВт) имеют горизонтально расположенную топку и поверхности нагрева с прямоточным принудительным движением воды. Технические характеристики приведены в табл. 5.
Котлы типа ПТВМ теплопроизводительностью 30-180 Гкал/ч (35- 0 МВт) выполняют с П-образной (рис. 7) и башенной (рис. 8) компоновкой. Водогрейные котлы ПТВМ-50, ПТВМ-100 и ПТВМ-180, выполняемые только с башенной компоновкой, имеют экранированную топку и расположенные над ней конвективные поверхности. Технические характеристики приведены в табл. 6.
Таблица 5. Технические характеристики водогрейных котлов типа КВГМ
| Параметр | |||
| Теплопроизводительность, ккал/ч | |||
| Рабочее давление, МПа (кгс/см 2) | |||
| Температура воды, °С: | |||
| на выходе | |||
| Расход воды, т/ч | |||
| Гидравлическое сопротивление, кгс/см 2 | |||
| Коэффициент полезного действия, %: | |||
| на природном газе | |||
| сернистом мазуте | |||
| Температура уходящих газов, °С: | |||
| на природном газе | |||
| сернистом мазуте | |||
| Расход топлива: | |||
| на газе, м 3 /ч | |||
| на мазуте, кг/ч |
Рис. 6. Водогрейный котел КВГМ-20 (а ) и схема его водяного тракта (б ) : 1, 3, 7 - подовофронтовой, задний и боковые экраны; - топка; 4 - фестон; 5 - экраны конвективной шахты; 6 - конвективные пучки; I, II- потоки воды
Таблица 6. Технические характеристики водогрейных котлов типа ПТВМ
| Параметр | КВ-ГМ-30-150М (ПТВМ-30М) | |||
| Теплопроизводительность, Гкал/ч | ||||
| Давление, МПа (кгс/см 2) | ||||
| Температура воды, °С: | ||||
| в пиковом режиме | ||||
| в основном режиме на выходе | ||||
| Расход воды, т/ч: | ||||
| в пиковом режиме | ||||
| основном режиме | ||||
| Расчетный КПД котла (брутто), %, при работе: | ||||
| на мазуте | ||||
| Компоновка котла | П-образная | Башенная |
||
| Количество газомазутных горелок, шт. | ||||
| Количество дутьевых вентиляторов и дымососов, шт. | 2 вентилятора и 1 дымосос | 12 вентиляторов | 16 вентиляторов | |
| Габариты, мм: | ||||
Простейшая конфигурация котла и небольшое сопротивление конвективных пакетов позволили работать с естественной тягой, не требующей установки дымососов.
Для нужд отопления и горячего водоснабжения жилых, производственных и административных зданий применяются котлы стальные водогрейные КСВ ЗАО «Запсибгазпрома» (завод-изготовитель «Сибмет»).
Котел стальной водогрейный (КСВ) представляет собой трехходовой жаротрубнодымогарный котел, работающий с наддувом. Под избыточным давлением, обеспечиваемым вентилятором, подающийся для горения воздух, продукты сгорания отводятся из жаровой трубы через поворотную камеру в огневые трубы второго хода и далее через дымогонные трубы третьего хода в сажевую коробку, расположенную в задней части котла, откуда они поступают в дымовую трубу (рис. 9).
В качестве топлива можно использовать газ или мазут. Срок службы котла - 15 лет.
Основные технические данные котлов КСВ приведены в табл. 7 и 8. В России на рынке котлов широкое распространение получили также водогрейные жаротрубные котлы ОАО «Дорогобужкотломаш».
Таблица 7. Технические дхарактеристики котлов типа КСВ
| Параметр | |||||||
| Номинальная тепло-производительность, МВт | |||||||
| Коэффициент полезного действиям, %, не менее | |||||||
| Минимальная температура воды, °С: | |||||||
| на выходе | |||||||
| Гидравлическое сопротивление, МПа (кгс/см 2) | |||||||
| Максимальное рабочее давление воды, МПа (кгс/см 2) | |||||||
| Расход топлива, (природный газ), м 3 /ч | |||||||
| Расход воды, м 3 /ч, не менее | |||||||
| Объем котла, м 3 | |||||||
| Поверхность нагрева котла, м 2 | |||||||
| Температура наружной поверхности кожуха (теплоизоляции), °С, не более | |||||||
| Исполнение котла (по стороне обслуживания) | Прав./лев. | Прав./лев. | Прав./лев. | Прав./лев. | Прав./лев. | Прав./лев. | Прав./лев. |
| Габариты, м, не более | |||||||
| Масса котла, кг, не более | |||||||
| по ГОСТ 15150 - 69 | |||||||
| Горелка типа |
Рис. 7. : 1 - топка; 3 - фронтовой и задний экраны; 4 - фестон; 5 - экраны конвективной шахты; 6 - ступени ширмовой конвективной поверхности
Рис. 8. : 1, 4, 6 - задний, фронтовой и боковые экраны; - конвективные поверхности; 3 - дымовая труба; 5 - топка; 7 - нижний коллектор фронтового экрана; 8 - нижний коллектор заднего экрана
На рис. 10 представлены конструктивные схемы водогрейных газомазутных автоматизированных котлов, которые предназначены для выработки горячей воды с температурой 150 °С, используемой для отопления, горячего водоснабжения и технологических целей.
На рис. 11 представлены конструктивные схемы жаротрубных и водотрубных котлов ОАО «Дорогобужкотломаш», в табл. 9 и 10 даны основные параметры и технические характеристики вышеуказанных котлов.
Таблица 8. Технологические и экологические характеристики котлов КСВ
| Параметр | Фактическое значение | Нормированное значение по ГОСТ |
| Температура продуктов сгорания на выходе котла, °С | Пункты 1, 6 ГОСТ 10617-83 не менее 160 |
|
| ГОСТ 10617-83 не более 130 |
||
| ГОСТ 10617-83 не более 130 |
||
| Теоретическое значение 4,0 |
||
| Теоретическое значение 11,8 (при работе на газе) |
||
| Потери теплоты от химической неполноты сгорания на выходе топки, % | Пункты 1, 6, 4 ГОСТ 204-97 не более 0,4 |
Рис. 9. : 1 - передняя крышка; - сажевая коробка; 3 - поворотная камера; 4 - жаровая труба; 5 - горелочный конус с обмуровкой; 6 - дымогарные трубы; 7 - смотровой люк; 8 - смотровой люк; 9 - люк для очистки; 10 - прямой патрубок; 11 - обратный патрубок; 12 - патрубок дымохода; 13 - взрывной клапан; 14 - дренаж; 15 - основание; 16 - изоляция
Аналогичные водогрейные жаротрубные котлы для систем водяного отопления домов, коттеджей, производственных, торговых и складских помещений производит ЗАО «ЗИОСАБ», г. Подольск.
Основные характеристики и параметры даны в табл. 11.
Водогрейные котлы «Турботерм»
В настоящее время все большее распространение получают водогрейные котлы с автоматизированным горелочным устройством и комплектом автоматики безопасности и управления (АБУ-1), поставляемые потребителю.
Котлы «Турботерм» изготавливаются в диапазоне мощностей от 110 до 5000 кВт. Котлы спроектированы в расчете на длительный срок эксплуатации (более 15 лет).
Таблица 9. Основные характеристики водогрейных котлов ОАО «Дорогобужкотломаш» тепловой мощностью от 0,05 до 7,56 МВт
| Вид топлива | Мощность, МВт | Температура воды, °С | Габариты (ДxШxВ), мм | котла, кг | Расход воды, т/ч | ||||
| на выходе |
|||||||||
| КВ-ГМ-0,05-115Н (Дорогобуж-50) * 1 | 1302 *6 x750x935 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,08-115Н (Дорогобуж-80) * 1 | 1412 *6 x750x935 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,11-115Н (Дорогобуж-110) * 1 | 1552 *6 x750x935 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,15-115Н (Дорогобуж-150) * 1 | 2132 *6 x930x1242 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,25-115Н (Дорогобуж-150) * 1 | 2132 *6 x930x1242 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,35-115Н (Дорогобуж-350) * 1 | 2634 *6 x1040x1387 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,05-115Н (Дорогобуж-500) * 1 | 2634 *6 x1040x1387 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-0,75-115Н (Дорогобуж-750) * 1 | 3120 *6 x1250x1509 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-1,0-115Н (Дорогобуж-1000) * 1 | 3120 *6 x1250x1509 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-2,32-115Н (Дорогобуж-2000) * 1 | 3560 *6 x1684x2023 *2 | ||||||||
| КВ-ГМ-2,0-115Н (Днепр-2000) * 1 | 4870 *6 x1960x2530 *2 | ||||||||
| КВ-Г-0,4-95Н * 1 | 1620 *6 x1605 *6 x2035 | ||||||||
| КВ-Г-1,0-95Н * 1 | 1620 *6 x1736 *6 x2583 | ||||||||
| КВ-Г-0,63-95Н * 1 | |||||||||
| КВ-Г-1,0-95Н *4 | |||||||||
| КВ-Г-1,16-95Н | 3071 *6 x1650x2360 | ||||||||
| КВ-Г-2,32-95Н | 4198 *6 x1650x2462 | ||||||||
| КВ-Г-3,48-95Н | 4198/3745 *3 x3371/2100 *3 x3670/2500 *3 | ||||||||
| КВ-Г-3,48-95Н | 4571 *6 x1728x2462 | ||||||||
| КВ-Г-4,65-95Н | 4114 *6 x2320x3160 | ||||||||
| КВ-Г-7,56-95Н | 5578 *6 x2320x3160 | ||||||||
| КВ-ГМ-4,65-150 *4 | 5000/4336 *3 x3000/2200 *3 x3800/3360 *3 | ||||||||
| КВ-ГМ-7,56-150 *4 | 6 500/5 872 *3 x3100/2 0 *3 x3 800/ 3 360 *3 | ||||||||
| КВ-Р-4,65-150 *4 | |||||||||
| КВ-Р-7,56-150 *4 | |||||||||
*1 Котлы поставляются в обмуровке, обшивке, с запорной арматурой в пределах котла.
*2 Высота без запорной арматуры.
*3 Габариты трубной системы котла.
*4 Стандартная поставка: трубная система в комплекте с запорной арматурой.
*5 Масса металла котла с колосниковой решеткой (в скобках с решеткой РПК-1).
*6 Параметры без горелки.
Условные обозначения: г - газ; м - мазут; у - уголь; д.т. - дизельное топливо.
Рис. 10.
Котлы сертифицированы в системе сертификации ГОСТ-Р, имеют сертификат соответствия №РОСС.RU.АЯ46.В18600, отвечают требованиям ГОСТ-Р и производятся серийно на заводе «Рэмэкс-Тепломаш» (г. Малоярославец) по ТУ 4931-001-32990435-96. Котлы «Турботерм» предназначены для замкнутых систем отопления и вентиляции, а также для систем горячего водоснабжения, рассчитаны на рабочее давление 0,6 МПа и температуру воды до 115 °С. Котлы работают под наддувом и предназначены для работы как на газообразном, так и на жидком топливе (включая мазутное) и обеспечивают нормируемые значения КПД по ГОСТ 10617-85.
Стальные водогрейные котлы марки «Турботерм» имеют горизонтальную реверсивную камеру сгорания с концентрическим расположением дымогарных труб. Для оптимизации тепловой нагрузки давления в камере сгорания и температуры отходящих газов дымогарные трубы оснащены турбулизаторами из нержавеющей стали (рис. 12). Современные теплоизолирующие материалы обеспечивают высокие теплотехнические характеристики котла.
Передняя крышка котла выполнена легкооткрывающейся на петлях. В зависимости от проекта петли крепятся справа или слева.
Таблица 10. Основные характеристики водогрейных котлов ОАО «Дорогобужкотломаш» тепловой мощностью от 11,63 до 9 МВт
| Вид топлива | Мощность, МВт | Температура воды, °С | Расчетное давление воды на входе, МПа | Габариты (ДxШxВ), мм | Масса металла котла, кг | Расход воды, т/ч | |||
| на выходе |
|||||||||
| КВ-ГМ-11,63-150 | |||||||||
| КВ-Р-11,63-150 | 7430/8560x5210/5465x10410/9675 | ||||||||
| КВ-Д-11,63-150 | 12600x6600x10500 | ||||||||
| КВ-ГМ-23,26-150 | |||||||||
| КВ-Р-23,26-150 | 10860/12730x5210/5465x10410/9675 | ||||||||
| КВ-ГМ-35-150 | |||||||||
| 16025/18630x5335/5335x12660/12660 | |||||||||
| КВ-ГМ-35-150 (ПТВМ-30М) | |||||||||
| КВ-ГМ-58,2-150 | 10575x10000x14315 | ||||||||
| КВ-ГМ-58,2-150С | 12300x10300x16490 | ||||||||
| КВ-Р-58,2-150 | 29840x9600x14170 | ||||||||
| КВ-Ф-58,2-150 | 32200x11520x13480 | ||||||||
| КВ-ГМ-69,8-150 (ПТВМ-60) | 11050x8780x13245 | ||||||||
| КВ-ГМ-116,3-150 | 14680x9850x14365 | ||||||||
| КВ-ГМ-139,6-150 (ПТВМ-120) | 11350x10700x17750 | ||||||||
| КВ-ГМ-209-150 (ПТВМ-180) | 12000x17336x15600 | ||||||||
Вариант с воздухоподогревателем.
Условные обозначения: г - газ; м - мазут; у - уголь; д - деревоотходы
Таблица 11. Основные технические характеристики водогрейных котлов ЗАО «ЗИОСАБ»
| Параметр | Значение |
||||||||||
| Номинальная теплопроизводительность, | |||||||||||
| кВт (Гкал/ч) | |||||||||||
| Рабочее давление, МПа | |||||||||||
| Минимальная температура воды на входе, °С | |||||||||||
| Максимальная температура воды на выходе, °С | |||||||||||
| Расход воды, м 3 /ч: номинальный | |||||||||||
| минимальный | |||||||||||
| Водяной объем котла, м 3 | |||||||||||
| Гидравлическое сопротивление, кПа | |||||||||||
| Аэродинамическое сопротивление, Па | |||||||||||
| Потери тепла от наружного охлаждения q5 , % | |||||||||||
| Масса котла, кг | |||||||||||
| Объем топки, м 3 | |||||||||||
| Разрежение за котлом, Па | |||||||||||
| Расход воздуха, м 3 , на горение газа (жидкого топлива) | |||||||||||
| (жидкого топлива, кг/ч) | |||||||||||
| Температура уходящих газов, не ниже, °С | |||||||||||
| Уровень звука в контрольных точках, не более, дБ | |||||||||||
Рис. 11. а - жаротрубные КВ-ГМ-0,05÷2,32-115Н: 1 - корпус котла, - камера поворотная, 3 - газоход с шибером, 4 - горелочное устройство, 5 - входной патрубок, 6 - выходной патрубок, 7 - патрубки предохранительных клапанов, 8 - смотровой лючок; б - водотрубные КВ-Г- 0,4÷1,0-95 Н: 1 - корпус котла, - топка циклонная, 3 - газоход, 4 - крышка, 5 - глазок, 6 - входной патрубок, 7 - выходной патрубок, 8 - патрубок установки горелки; в - водотрубные КВ-Г-1,16÷3,48-95 Н: 1 - корпус котла, - газоход, 3 - горелочное устройство, 4 - кирпичная стенка, 5 - конвективный газоход, 6 - топка; г - водотрубные КВ-Г-4,65÷7,56-95 Н: 1 - корпус котла, - топка, 3 - кирпичная стенка, 4 - конвективный газоход, 5 - газоход, 6 - горелочное устройство
Топка (камера сгорания) имеет реверсивную конструкцию. Специально разработанная геометрическая форма и большой объем топки способствуют полному сгоранию топлива и образованию отходящих газов с низким остаточным содержанием вредных веществ.
Конвективная часть включает в себя пучки дымогарных труб оптимального диаметра, закрепленных в трубных досках, которые обеспечивают низкое сопротивление течению топочных газов (от 50 до 600 Па в зависимости от типоразмера котла).
Задняя (каминная) часть котла имеет люк, который обеспечивает простую очистку газохода.
Технические параметры котлов «Турботерм» даны в табл. 12.
Водогрейные котлы Ygnis серии ST мощностью 430-9300 кВт
Это водогрейный моноблочный стальной жаротрубный котел с трехходовым движением продуктов сгорания для работы на природном газе, дизельном топливе или мазуте мощностью от 430 до 9300 кВт (рис. 13).
Факел горелки, работающей под наддувом, формируется вдоль горизонтальной топки от фронта котла.
Рис. 12. : а - общий вид; б - схема топки: 1 - передняя крышка, 2 - топка котла, 3 - дымогарные трубы, 4 - трубные доски, 5 - каминная часть котла, 6 - люк каминной части, 7 - горелочное устройство
Таблица 12. Основные характеристики и параметры котлов «Турботерм»
| Мощность | Р раб, МПа | Т рабmax, | Масса без воды, кг | Габариты (ДxШxВ), мм |
|||
| (ккал/ч). 10 3 |
|||||||
Рис. 13.
Удлиненная горизонтальная нереверсивная цилиндрическая топка пригодна для монтажа практически любых дутьевых горелок, в том числе и ротационных.
Первый конвективный пучок жаровых труб возвращает продукты сгорания к фронту котла, а третий ход осуществляется вторым конвективным пучком стальных труб, направляющим продукты сгорания к газосборному коллектору в задней части котла.
Рабочее давление - 0,4 МПа (опрессовка 0,6 МПа).
Регулируемая температура сетевой воды - 100 ° С, максимальная - 110 °С.
Минимальная температура обратной воды 55 °C для природного газа, 50 °С для дизельного топлива.
Работает на газе, дизельном топливе, мазуте (возможно использование мазута Ml00 по отдельному запросу).
Основные технические характеристики и параметры котлов Ygnis серии ST мощностью 430-9300 кВт представлены в табл. 13 и 14.
Таблица 13. Основные технические характеристики котлов Ygnis серии ST мощнотью 430-1060 кВт
| Параметр | ||||||
| Полезная мощность, кВт | ||||||
| Рабочее давление, МПа | ||||||
| Максимальное давление, МПа | ||||||
| Максимальная температура котловой воды, °С | ||||||
| Температура уходящих газов, °С | ||||||
| Расход природного газа, м 3 /ч | ||||||
| Расход жидкого топлива, л/ч | ||||||
| Объем котловой воды (примерный), л | ||||||
| Диаметр топки котла, мм | ||||||
| Длина топки котла, мм | ||||||
| Гидравлическое сопротивление, кПа: | ||||||
| минимальное | ||||||
| максимальное | ||||||
| Аэродинамическое сопротивление, кПа: | ||||||
| минимальное | ||||||
| максимальное | ||||||
| Диаметр амбразуры для присоединения горелки, мм | ||||||
| Масса без воды, кг | ||||||
Таблица 14. Основные технические характеристики котлов Ygnis серии ST мощностью 1220-9300 кВт
| Параметр | |||||||||||||||
| Полезная мощность, кВт | |||||||||||||||
| КПД при номинальной мощности, % | |||||||||||||||
| Расход природного газа, м 3 /ч | |||||||||||||||
| Расход жидкого топлива, л/ч | |||||||||||||||
| Объем котловой воды, л | |||||||||||||||
| Диаметр топки котла, мм | |||||||||||||||
| Длина топки котла, мм | |||||||||||||||
| Гидравлическое сопротивление, кПа: минимальное | |||||||||||||||
| максимальное | |||||||||||||||
| Аэродинамическое сопротивление, кПа: минимальное | |||||||||||||||
| максимальное | |||||||||||||||
| Длина эмиссионной трубы горелки, мм, не более | |||||||||||||||
| Диаметр присоединения горелки, мм | |||||||||||||||
| Масса без воды, кг | |||||||||||||||