» Жаротрубные котлы

Жаротрубные котлы

Паровые жаротрубные котлы.

3D - тур по модульной котельной

Жаротрубные котлы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Размеры кирпичей и кладки приведены в табл. 35.

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

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

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

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

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

3. Вес 1 м 3 кладки- 1,6 - 1,8 т.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Жаротрубный котёл вместе с дымогарным котлом являются представителями древних бойлерных конструкций. Такие тепловые сооружения пользовались огромной популярностью в период XVIII века. Тогда основное применение универсальных жаротрубных-дымогарных котлов отмечалось на паровозах. Сегодня популярность несколько снизилась, но в частном секторе этот вид теплового оборудования продолжает пользоваться спросом. Причины очевидны – простая конструкция жаротрубного котла или дымогарного бойлера позволяет экономить на строительстве. А эффективность действия обеих систем вполне устраивает конечного пользователя.

Основу конструкций двух тепловых систем составляют:

• печь для топлива,
• бойлерный модуль,
• газоотводящий канал.

Бойлерный модуль встраивается в систему газоотводящего канала и представляет собой сочетание водно-парового сосуда, внутри которого расположена многорядная трубная система.

Это своего рода трубчатый теплообменный блок, сквозь который проходят продукты сгорания топлива в печи.

Конструкция дымогарного оборудования промышленного назначения: 1 — пульт управления; 2 — жаровая камера; 3 — горелка; 4 — спирально-гофрированные трубы; 5 — поток жара; 6 — экономайзер; 8 — слой изоляции

Именно способом построения трубной системы теплообменного блока различаются в первую очередь жаротрубные и дымогарные котлы. Потому как технически это почти идентичные конструкции, за исключением одной детали.

Жаротрубные котлы оснащаются трубной схемой теплообменника, при помощи которой дополнительно обеспечивается перегрев пара. Дымогарные котлы наделены трубной схемой нагрева воды для естественного парообразования (без перегрева).

Ещё из конструктивных особенностей обеих следует отметить их разновидности, исходя из направления движения продуктов сгорания. Применяются два вида исполнения каналов отвода жара:

1. Пролётный.
2. Оборотный.

Очевидно, что в первом случае поток жара прямиком (напролёт) следует сквозь внутреннюю область трубчатого теплообменника.

Во втором случае путь прохождения горячих газов изменяется с прямого на оборотный ход, за счёт изменения конфигурации газоотводящего канала. При этом схема построения канала может предусматривать несколько ходов.

Как действует система жаротрубного котла?

Принцип действия котлов жаротрубного типа так же прост, как схема сооружения. Когда внутри печи сжигается топливо, продукты горения устремляются через газовый канал на выход.

Схема жаротрубного котла: 1 — колосниковая решётка; 2 — малое пламя; 3 -большое пламя; 4 — предохранительный клапан; 5 — паровой купол; 6 — выход насыщенного пара; 7 — выход угарных газов; 8 — головка перегревателя; 9 — трубки перегревателя; 10 — выход перегретого пара

На пути нагретых газов находятся металлические трубы теплообменника. Жар проходит сквозь внутреннюю область труб и нагревает металл.

Нагретые трубы большого диаметра снаружи погружены в воду, соответственно, отдают тепло воде. Вода нагревается до температуры кипения и начинает превращаться в пар.

Образовавшийся пар собирается под крышей сосуда, откуда подаётся во вторичную трубную систему, состоящую из трубок малого диаметра пропущенных сквозь первые жаровые трубы большего диаметра.

Таким образом, проходящий сквозь трубы жар делает двойную работу – нагревает воду и перегревает пар. Перегрев осуществляется проходом через вторичную и уже в перегретом состоянии пар выводится на потребительские нужды.

По сути, жаротрубные котлы следует относить к паровым котлам, причём вырабатывающим перегретый (сухой) пар.

Как действует система дымогарного котла?

Принцип действия дымогарного котла фактически повторяет отмеченный выше. Однако трубная система в этом варианте выполнена обычным способом – трубной решёткой без ввода малых внутренних трубок под перегрев пара.

Схема дымогарного котла: 1 — печь; 2 — нагретый дым и газ; 3 — дымогарные трубы; 4 — выход насыщенного пара; 5 — водно-паровой накопительный сосуд; 6 — выход угарных газов

Поэтому используются трубы дымогарного котла, меньшие по диаметру и с меньшей толщиной стенки. Вместе с тем, количество труб, как правило, увеличено по сравнению с жаротрубной конструкцией.

За счёт наращивания объёма трубной решётки достигаются более высокие дымогарного котла. Однако здесь есть технологические ограничения, которые зачастую не позволяют нарастить решётку до максимума:

• увеличиваются габаритные размеры котла;
• снижается прочность торцевых панелей трубной решётки;
• уменьшается пропускная область для пузырьков пара.

Какой бы тип дымогарного котла не использовался, пар всегда отделяется от воды, скапливается в паровом пространстве. Скопившийся над поверхностью воды пар остаётся в состоянии насыщения жидкостью, так как постоянно контактирует с поверхностью воды.

Конструкция дымогарного котла содержит сосуд, где вода, находящаяся под давлением, нагревается до более высокой температуры, чем та, при которой вода закипает при атмосферном давлении (100ºС).

Схема на три хода с водяной рубашкой: 1 — горелка (печь); 2 — первый ход; 3 — второй ход; 4 — третий ход; 5 — сосуд с водой; 6 — область пара; 7 — выход пара Т=150 градусов; 8 — выход продуктов горения; 9 — водяная рубашка

В процессе нормальной работы вода занимает нижнюю область сосуда котла за счёт собственной силы тяжести. Пузырьки пара, образующиеся при контакте со стенками труб, поднимаются сквозь толщу воды и собираются вверху — под крышкой сосуда.

По мере увеличения количества пара в закрытом сосуде, давление внутри увеличивается, что приводит к увеличению температуры кипения воды. Этот фактор напрямую оказывает влияние на скорость производства пара, которая снижается.

Таким образом, дымогарный котел «сам по себе» контролирует и регулирует давление внутри сосуда. Иными словами, дымогарный котел является тепловым оборудованием, работающим под давлением и управляемый давлением.

Особенности конструктивного исполнения

Вода подается в бойлерную систему дымогарного (жаротрубного) котла традиционным способом — через входной трубопровод от центрального водоснабжения.

Поскольку пар и вода присутствуют в одном и том же сосуде, достаточно сложно получить пар высокого давления.

Обычно максимальное давление пара такого типа котлов достижимо на уровне не более 15-17 кг/см 2 . Производительность составляет не выше 10 м 3 /час.

Бойлерная система в процессе работы всегда находится под давлением. Поэтому котельного оборудования такой конструкции достаточно высока.

Тепловое оборудование может отличаться по расположению печной системы – наружная печь либо внутренняя. Также различается исполнение по размещению рабочего сосуда.

Существуют модели с горизонтальным либо вертикальным расположением. Исполнение с горизонтальным расположением сосуда находит более широкое применение в хозяйственной сфере.

Схемы экранирования: 1, 7 — водная среда; 2, 8 — тепловой канал; 3, 9 — двухходовые трубы; 4, 10 — вода; 5, 11 — область пара; 6 — «сухая» реверсивная камера; 12 — «мокрая» реверсивная камера

Сооружение котлов заставляет обратить внимание на важную деталь — экранирование. Существуют два варианта теплового экранирования:

1. Сухое.
2. Мокрое.

Сухое экранирование предусматривается на оборудовании, где стенка реверсивного канала отвода жара непосредственно контактирует с наружной средой. В этом случае выполняется облицовка стены канала огнеупорным материалом.

Однако более эффективным экранированием видится «мокрый» вариант, когда реверсивный канал не выводится наружу. Здесь пространство от стенки канала до наружной стенки котла занимает водяная «рубашка». Образуется эффективный экранный буфер, который позволяет отказаться от создания огнеупорной защиты.

Всё о дымоходах для котельного оборудования

Метки:

Жаротрубное водогрейное оборудование достаточно распространено во всем мире. Впервые котлы жаротрубные появились еще в 19 веке. Конструкция была создана для того, чтобы увеличить показатели производительности парового оборудования без увеличения размера агрегата и его формы.

Их широкое применение в настоящее время объясняется удобством эксплуатации, простотой выполнения ремонтных и обслуживающих работ, а также возможностью использования при наличии давления внутри конструкции выше атмосферного.

Принцип работы и особенности конструкции

Котел жаротрубный являет собой подвид газотрубного оборудования, у которого поверхность состоит из определенного количества жаровых труб, внутри которых движется конкретный вид топлива.

Выделяют два основных класса оборудования:

• Жаротрубные паровые котлы. Они предвидят нагревание теплоносителя при помощи использования пары. Внутри для этих целей размешаются специальные резервуары.
• Жаротрубные водогрейные котлы. В отличие от предыдущего варианта, где запрещено обогревать при помощи газов паровое пространство агрегата, чтобы не допустить высокого уровня нагревания стенок, этот тип механизма предвидит обогревание всего корпуса при помощи воды.

Чаще всего жаротрубное оборудование имеет достаточно простую конструкцию – цилиндрический корпус, которой расположен горизонтально. В зависимости от типа и класса внутри у агрегата может быть расположена горячая вода или объемы и резервуары парового и водяного класса.

Принцип работы жаротрубного котла достаточно прост. На переднем торце всех жаровых труб расположена горелка надувочного типа, которая может сжигать газ или жидкое топливо. Благодаря этому жаровая труба становиться особой топочной камерой, где сгорает практически все идущее в прибор топливо.

Рис. 1

Что касается паровых жаротрубных котлов, то подобные модели часто имеют трехходный теплообменник. Это означает, что перед непосредственным выбросом наружу газы совершают три хода по жаровым трубам, которые омываются водой. Первым ходом выступает камера сгорания.

Показатель температуры там самый большой. В зоне камеры газы меняют свой путь и попадают в жаровые трубы второго хода, а оттуда – в жаровые трубы третьего хода. Схема движения осуществляется и направляется за счет работы вентилятора внутри конструкции агрегата, а также естественной тяги дымовой трубы.

Рис. 2

Уровень воды в баке подобной модели парового жаротрубного котла отличается нестабильностью. В процессе эксплуатации часть воды закипает и в виде пара поступает внутрь конструкции, где при помощи особого компонента – сепаратора отделяются небольшие капли. Этот процесс является обязательным. В противном случае будут возникать гидроудары, что негативно скажется на работе парового оборудования.

Конструкция жаротрубного водогрейного котла состоит из корпуса, передней и задней крышки, труб для отвода из агрегата дымовых газов и опор. Сама конструкция корпуса включает в себя камеру, представленную жаровой трубой с закругленным дном, конвективную зону, переднюю камеру агрегата и опоры. Дополнительно жаротрубный водогрейный котел покрывается теплоизоляционными материалами.

Газы, которые образовываются в жаровой трубе при сгорании конкретного вида топлива, меняют свое направление движения и возвращаются к фронтальной части отопительного оборудования. После отдачи тепла теплоносителю они выводятся наружу через дымоход.

Конструкция парового или водогрейного жаротрубного котла может быть другой. Расположение и комплектация разных компонентов оборудования, в том числе и жаровых труб, может отличаться у разных производителей, а также в зависимости от предназначения и габаритов агрегата.

Особенности и преимущества

Широкое распространение в разных сферах котлы жаротрубные получили благодаря следующим характеристикам:

• Наличие простой конструкции и удобства работы с ней.
• Наличие нескольких видов оборудования, в том числа водогрейного и парового.
• Наличие участков с высоким показателем тепло напряжённости.
• Оптимальный уровень безопасности котлов жаротрубных.
• Высокий показатель мощности при компактных габаритах.
• Наличие отопительного оборудования для обеспечения автоматической работы. Это достигается за счет использования дополнительных приборов: манометра, воздухоотводчика, термометра, датчика давления воды и др.
• Стабильная работа горелки на жаровых трубах котла без проблемы пульсации пламени.
• Использование стали для теплообменника позволяет паровым и водогрейным жаротрубным котлам быть защищенными от коррозии и температурных перепадов.

Несмотря на некоторые разногласия, данный вид оборудования для обогрева, как парового, так и водогрейного типа, широко используется в странах Европы в промышленной сфере.

Среди факторов, которые влияют на этот показатель, можно выделить следующие:

• Большой объем используемой воды в котлах жаротрубных позволяет поддерживать стабильный показатель температуры на выходе.
• Низкий показатель гидравлического сопротивления паровых или водогрейных жаротрубных агрегатов непосредственно влияет на снижение издержек эксплуатации.
• Жаровая труба котла обеспечивает практически стопроцентное сгорание топлива, что обеспечивает высокий показатель КПД, достигающий выше 90%.
• Высокий уровень тепловой мощности оборудования парового или водогрейного типа позволяет уменьшить количество теплопотерь сооружения при наличии неблагоприятных климатических условий.

Рис. 3

Что касается недостатков жаротрубных агрегатов, то сюда можно отнести их относительно высокую взрывоопасность, что объясняется особенностями конструкции агрегата, в частности жаровыми трубами. Однако при соблюдении всех норм и правил использования оборудования, паровые и водогрейные жаротрубные котлы будут абсолютно безопасны и надежны в работе.

Особенности эксплуатации

>Учитывая высокие требования безопасности, выдвигаемые к котлам жаротрубным, на что непосредственно влияет их конструкция с наличием жаровых труб, при эксплуатации паровых и водогрейных жаротрубных котлов необходимо знать следующее:

• Наличие жаровых труб приводит к тому, что скорость движения теплоносителя в паровых и водогрейных жаротрубных агрегатах небольшая, что приводит к образованию застойных зон внутри агрегата.
• Количество воды в котлах жаротрубных намного больше, чем у водотрубного водогрейного оборудования. Это делает агрегат более взрывоопасным.
• Основная причина поломки водогрейных или паровых агрегатов – это образования разных отложений и накипи. Учитывая конструктивные особенности оборудования, в частности наличие жаровых труб, накипь в агрегатах скапливается неравномерно, вызывая перегрев теплообменника.

Рис. 4

Чтобы не допустить взрыва, данные агрегаты должны вовремя подлежать ремонту и техническому обслуживанию. Все непригодные детали, в том числе и жаровые трубы, должны быть вовремя заменены. Во время использования нужно не выходить за пределы эксплуатации и точно следовать всем указаниям, прописанным в инструкциях и технических характеристиках котлов жаротрубных.

Возможность перевода оборудования на газ

Чаще всего паровые или водогрейные жаротрубные приборы применяются для снабжения горячей водой жилых домов и предприятий. Достаточно часто данный вид оборудования применяется и в промышленных предприятиях и организациях. При этом с целью повышения КПД, котлы жаротрубные часто переводит на газ.

Для осуществления подобного варианта внутри оборудования необходима установка дополнительных компонентов. Обязательными элементами являются газовые горелки низкого давления, которые могут быть заменены на особый вид горелок инжекционного типа со средним давлением. Нужно будет также убрать колосниковую решетку. Ее основной целью в котлах жаротрубных является сжигание твердого топлива, однако поскольку при наличии газа необходимость в этом отпадает, ее можно убрать.

Необходимым моментом также является демонтаж фронтальной плитки и установка нового варианта. Этого процесса можно избежать, если установить горелки инжекционного характера с наличием стабилизатора.

Что касается резонности перевода котла жаротрубного на газ, то однозначного мнения среди профессионалов нет. Одни считают такой вариант вполне приемлемым и надежным, а другие предлагают заменить его альтернативными агрегатами. В любом случае, при правильно выпоенной работе, оборудование будет работать надежно и с оптимальными техническими показателями.

Единственным недостатком подобных манипуляций является то, что после перевода на газ у котлов жаротрубных может наблюдаться нагревание насадки горелки, что сопровождается пульсацией горения, негромкими хлопками, потрескиванием и выбросом пламени.

Поскольку перевод котла жаротрубного на газ является сложным процессом, требующим знаний и определенных навыков, а также учитывая то, что возможные погрешности в работе могут привести к созданию взрывоопасной ситуации, все работы должны быть выполнены специалистами с соответствующей квалификацией. Самостоятельное вмешательство может создать опасную ситуацию для владельца оборудования и его близких.

Котлы жаротрубные широко используются в разных сферах. Они имеют хороший показатель мощности, просты в монтаже, эксплуатации и обслуживании, а также легко поддаются ремонтным работам. Разнообразие моделей позволяет подобрать вариант для любого помещения и для самых разных условий. Главное – это выбрать качественный вариант и четко следовать руководству по его эксплуатации.

В современном динамично развивающемся мире экономия топливных ресурсов становится одной из важнейших задач в жизнедеятельности человека, в том числе в коммунально-бытовой сфере. Централизованная система отопления не всегда справляется с поставленными задачами и обладает различными недостатками: потери энергии, низкий КПД, большие затраты ресурсов. Жаротрубные котлы идеально подходят для создания отопительной котельной небольшой мощности и являются основной альтернативой устаревшим моделям теплоснабжения.

Конструкция и устройство

Модельный ряд жаротрубных котлов обширен, включает разные формы и мощности агрегатов. Но по принципу модели значительно отличаются. Жаротрубные котлы бывают двух видов:

• нагревают теплоноситель паром;
• во внутренней камере котла циркулирует теплоноситель и полностью заполняет пространство агрегата.

Конструкция парового котла состоит из горизонтально расположенного корпуса, горелки, камеры сгорания и трехходных жаровых труб . Принцип работы следующий: в горелку поступает топливо и сгорает, горючие газы двигаются по трем извилинам жаровых труб, вокруг которых находится вода. Тепло от труб приводит к закипанию воды и образованию пара, в дальнейшем часть пара конденсируется в котле, а часть уходит на отопление.

Водогрейный жаротрубный котел имеет корпус, трубу отвода газов, камеру сгорания, жаровую трубу . Вода нагревается от контакта с горячей жаровой трубой и передается в отопительную систему.

Монтажом жаротрубных установок и диагностированием работы занимаются специалисты, необходимо соблюдение требований СНиП. За работой котла и соблюдением технических норм не нужен постоянный надзор, многие процессы происходят в автоматическом режиме (контроль температуры на выходе, давление в системе).

Проведение технических расчетов жаротрубных агрегатов

Перед установкой жаротрубного котла специалистами проводится множество технических расчетов, исходя из целевого назначения, модели оборудования, используемого топлива, климатических и иных условий эксплуатации и других параметров.

Читайте также: Принцип работы конденсационного котла

Основным видами технических расчетов считаются:

• расчет срока службы при конкретных условиях использования (качество воды, продолжительность отопительного сезона и так далее);
• расчет потребления топлива и объема продуктов сгорания . По каждому типу топлива имеются свои коэффициенты горения, и в зависимости от мощности установки показатели потребления и потерь тепла могут быть разными;
• тепловой баланс котла – установление равенства между полученным теплом при сгорании и суммой использованного и потерянного тепла;
• расчет топочной камеры, геометрических параметров, диаметра, длины и объема топки;
• другое.

Проведение диагностики установок

Эксплуатация жаротрубной установки в котельной требует определенного диагностирования. Основным требованием, обеспечивающим бесперебойную работу котельного оборудования, является водный режим. Данный режим включает в себя главные принципы – высокое качество питательной воды , так как жаротрубные установки обладают мощными тепловыми потоками (около 1 300 кВт/м куб), и свободное движение воды – поэтому размеры и вес конструкции относительно невелики.

Тепловые расчеты показывают, что при несоблюдении водного режима на поверхности жаровых труб и на стенках котла быстро образуется накипь (кальциевые отложения). Это происходит за счет процесса закипания воды на поверхности стальных труб. Наличие отложений снижает термические показатели проводимости тепла. Техническое диагностирование жаротрубной котельной должно обязательно включать исследование воды на жесткость, наличие примесей, солей. Методика основывается на химических анализах и заборе образцов.

Анализ негативных факторов при техническом диагностировании и тепловые расчеты современных жаротрубных котлов имеют следующие выводы:

• при снижении давления в системе процесс кипения происходит намного активнее и накипь образуется быстрее, следовательно, для таких установок необходимо соблюдать жесткие требования к мягкости воды;
• при повышении давления в системе кипение воды может не происходить , температура стенок труб может быть значительно меньшей, что приводит к меньшему образованию накипи и снижению расхода топлива, при этом качество воды может быть средним по жесткости.

Жаротрубный котел изобрели в 19 веке, для увеличения паропроизводительности обычных цилиндрических котлов, не изменяя их размеров, путем развития внутренних поверхностей нагрева. В наше время жаротрубные котлы не потеряли своей актуальности.

Жаротрубный котел, имеет жаровые трубы, который проходят внутри водного пространства котла. Всем известно, что жаротрубные отопительные котлы изготовить не сложно, соответственно и цена на такие котлы минимальная.

Сфера применения жаротрубных паровых котлов

Жаротрубные паровые котлы нашли широкое применение в современной жизни. И наиболее часто их используют в сфере жилищно-коммунального хозяйства, а также на производстве, где есть потребность в паре. К примеру, такое оборудование можно увидеть в котельных, обслуживающих:

• жилые здания и комплексы;
• коммерческие и административные помещения;
• производственные цеха;
• медицинские и образовательные учреждения;
• другие объекты, нуждающиеся в эффективном и недорогом источнике тепла.

В целом, же можно отметить, что оборудование данного типа используется в любом месте, где потребность в паре постоянна и равномерна.

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Основными конструкционными элементами жаротрубного парового котла являются топка, водяной бак и дымогарные (жаровые) трубы. Принцип действия агрегата основывается на сжигании топлива и передаче выделяющегося тепла воде, в результате чего она переходит в газообразное состояние.

Образующиеся при сгорании топлива дымовые газы попадают в дымогарные трубы, которые находятся внутри бака, и нагревают воду до температуры парообразования. В зависимости от числа проходов дымовых газов жаротрубные паровые котлы делятся на двухходовые и трехходовые. Первые имеют простую конструкцию и, как следствие, стоят дешевле. Вторые отличаются более высоким коэффициентом полезного действия. Разница в КПД между двух- и трехходовыми агрегатами зависит от марки и модели и варьируется от 1 до 3%.

Жаротрубные паровые котлы на газовом топливе: особенности и недостатки

Для повышения КПД, часто жаротрубные котлы переводят на газ. Обычно в них устанавливают газовые горелки низкого давления или инжекционные горелки среднего давления. Также демонтируют колосниковую решетку, которая установлена для сжигания твердого топлива, демонтируют фронтальную плитку, заменяют новой, которая имеет отверстие для монтажа грелок, а также глазки для розжига. Если делается монтаж инжекционной горелки с пластинчатым стабилизатором, то устанавливать фронтальную плиту необязательно.

Жаротрубные паровые котлы, переведенные на газовое топливо, работают надежно и показывают хорошие теплотехнические показатели. Недостатками являются, нагрев насадок у горелок, иногда может наблюдаться пульсирующее горение, которое обычно сопровождается выбросом пламени и хлопками. В большинстве случает эти недостатки возможно устранить. Важно, чтобы конструкции горелок соответствовал диаметр форсунок инжекционных горелок среднего давления, иначе невозможно будет добиться полного сжигания газа.

Как правило, котельные с жаротрубными котлами, обязательно должны иметь узел редуцирования давления, потому что они снабжаются газом от сети среднего или высокого давления. В котельных с секционными котлами устанавливают ротационные счетчики, для учета расхода газа. Если снабжение газом идет от сети низкого давления, то счетчик устанавливается сразу, если подача газа идет от сети среднего или высокого давления, то счетчики устанавливаются, после регулятора давления. Потому что давление не должно превышать 0,1 МПа

Из недостатков жаротрубных паровых котлов можно выделить, большие габариты и значительную металлоемкость, внутренние топки, которые могут сжигать лишь топливо высокого качества.

Самый большой недостаток данных котлов – они взрывоопасны. Если внезапно снизить давление внутри котла, при большом объеме кипящей воды, мгновенно выделиться большое количество пара и произойдет взрыв. Но если соблюдать все правила техники безопасности, то подобного никогда не случится.

Сейчас зарубежные заводы, которые предлагают жаротрубные котлы, требуют выполнить два условия: первое – должна быть соответствующая химводоподготовка и должна использоваться только химоочищенная вода.

Сейчас зарубежные заводы, которые предлагают жаротрубные котлы, требуют выполнить два условия:

• должна быть соответствующая химводоподготовка;
• должна использоваться только химоочищенная вода.

При правильной эксплуатации котел сэкономит вам приличную сумму денег, а также согреет вас своим теплом.

КРАТКИЙ ОБЗОР ПОПУЛЯРНЫХ КОТЛОВ ICI CALDAIE

Итальянская компания ICI Caldaie была основана в 1958 году. С самого начала производитель работал на опережение, предлагая потребителям высокотехнологичные решения, не имеющие аналогов. Такой подход сохранился и сегодня, поэтому нет ничего удивительного в том, что оборудование данной марки занимает лидирующие позиции на мировом рынке по общему объему продаж.

Что же касается жаротрубных агрегатов ICI Caldaie, то в настоящий момент наиболее востребованы две серии оборудования:

1. ICI Sixen. Данная линейка включает в себя двухходовые жаротрубные паровые котлы, производительность которых варьируется от 350 до 5000 кг/ч. Агрегаты могут работать как на жидком топливе, так и на газе, что существенно расширяет сферу их использования. Расчетное эксплуатационное давление 12 и 15 бар, а опционально до 25 бар. КПД жаротрубных паровых котлов составляет 90%. В комплектацию входит как оборудование, так и арматура, необходимая для быстрого запуска агрегата.
2. ICI Rex. В этой серии представлены горизонтальные водогрейные жаротрубные котлы, предназначенные для эксплуатации в системах с температурой воды от 60 до 110 ºC. Нормальное рабочее давление составляет 6 бар. Мощность зависит от модели и варьируется от 70 до 6000 кВт. Несомненным преимуществом котлов данной серии является высокий КПД - более 92%. Также стоит отметить, что агрегат совместим с горелками на жидком и газообразном топливе, поэтому может работать на дизеле, мазуте или магистральном газе.

И паровые, и водогрейные котлы ICI Caldaie - это современное оборудование, нашедшее широкое применение в различных сферах жизнедеятельности человека. Если вы тоже решили приобрести агрегат этой марки, рекомендуем проконсультироваться со специалистами компании «Альба», которая является официальным представителем завода-производителя в нашей стране.