Отопительные котлы: назначение, типы, марки, устройство, область применения

Отопительные котлы служат для выработки теплоносителя — горячей воды с расчетной максимальной температурой 95—115 °С, а перегретой воды с расчетной максимальной температурой 150 или 130 °С. Температура обратной воды, поступающей из систем теплоснабжения, составляет 70 °С.

Площадь поверхности нагрева котлов измеряют в условных квадратных метрах (укм) или в квадратных метрах условной поверхности нагрева.

Условный квадратный метр — площадь поверхности нагрева чугунного секционного котла, которая при работе с ручными топками на грохоченом антраците и тепловом напряжении зеркала горения 580 кВт дает 11,6 кВт теплоты при КПД 70 %. Этот измеритель введен для того, чтобы у планирующих организаций и заводов-изготовителей главным показателем эффективности был не общий валовой выпуск котлов в квадратных метрах, а выпуск в качественно новых единицах. В то же время укм необходим для оценки конструкции, так как учитывает эффективность использования металла. Тепловые расчеты котлов производят по фактической площади поверхности нагрева в физических квадратных метрах.

Для технологических нужд предприятий и теплоснабжения отопительно-вентиляционных устройств устанавливают паровые котлы, вырабатывающие насыщенный пар (давление до 1,3 МПа) или перегретый (до 350 °С).

Отопительные котельные по характеру обслуживания систем разделяют на местные (домовые или групповые), квартальные и районные. В местных котельных производительностью до 5,8 мВт (5 Гкал/ч) применяют чугунные котлы, в квартальных и районных котельных используют теплофикационные водогрейные котлы типа ТВГМ производительностью до 34,8 мВт (30 Гкал/ч) и пиковые водогрейные котлы типа ПТВМ производительностью до 58 мВт (50 Гкал/ч).

Чугунные котлы устанавливают для систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией. Выпускаемые в настоящее время чугунные секционные котлы приспособлены для сжигания твердого топлива и предназначены для нагрева воды температурой не выше 115 °С и выработки пара давлением не более 0,07 МПа. Для сжигания твердого топлива котлы оборудуют горизонтальной колосниковой решеткой с ручным обслуживанием, при сжигании газа или мазута топку дооборудуют соответственно газовой горелкой или форсункой.

Чугунные секционные котлы шатрового типа по конструкции являются универсальными. Котлы можно приспособить для сжигания твердого, газообразного и жидкого топлива. При переоборудовании котла для сжигания газообразного топлива из него удаляют колосниковую решетку и фронтальную плиту с загрузочной и зольниковой дверцами. Вместо них с фронта котла или под котлом устанавливают газовые горелки с автоматикой и соответствующим оборудованием. При переоборудовании котлов для сжигания жидкого топлива вместо газовой горелки устанавливают форсунку.

Для защиты от прямого действия факела задние секции котла в камере горения частично изолируют огнеупорным кирпичом. Камеру горения оборудуют взрывным клапаном для предохранения котла от разрушения при случайном взрыве топливных паров и газов.

Расчетный теплосъем с 1 м2 поверхности нагрева водогрейных чугунных секционных котлов принимают в зависимости от вида сжигаемого топлива: для антрацита АК — до 16,2 кВт (14 000 ккал/ч), для рядового антрацита АРШ — до 13 кВт (11 000 ккал/ч), для газа — до 14 кВт (12 000 ккал/ч), для жидкого топлива — до 13 кВт. Для паровых котлов расчетный теплосъем на 1,16 кВт (1000 ккал/ч) меньше.

Чугунные автоматизированные водогрейные отопительные котлоагрегаты ГАЗ-900 работают на газообразном топливе и предназначены для теплоснабжения зданий при температуре воды до 115 °С и рабочем давлении 0,6 МПа. КПД котлов 90—93 %. Производительность котлоагрегата значительно выше, чем у чугунных котлов.

Котлоагрегат ГАЗ-900 поставляется комплектом. В комплект поставки входят пакет котельных секций в сборе, горелки И ГК-60м, автоматика типа AM КО, арматура, гарнитура, предназначенная для обслуживания котлоагрегата и защиты его обмуровки от разрушения при взрыве, контрольно-измерительные приборы, дымосос, газовые коллекторы в пределах котла. Система автоматики АМКО обеспечивает продувку, пуск, защиту, регулирование теплопроизводительности, рабочую и аварийную сигнализацию, запоминание причины аварии, а также сообщение на диспетчерский пункт о нарушении работы котлоагрегата.

Автоматизированный котлоагрегат «Факел» для работы на жидком и газообразном топливе, изготовленный на ОАО «Минский завод отопительного оборудования» (Республика Беларусь), предназначен для теплоснабжения зданий при температуре воды до 115 °С, рабочем давлении до 0,6 МПа и КПД 87 %.

Котлоагрегат поставляется комплектом, в который входят собранный пакет котельных секций ФМ-27 для жидкого топлива или горелки ФМ-34 для газообразного топлива, форсунка топлива, автоматика АМКО-К-Ш для жидкого и AMKO-K-I для газообразного топлива, дымосос ДМ-10 и запорно-регулирую- щая арматура.

Отопительный водогрейный прямоточный котел «Братск», работающий на твердом топливе, с ручной загрузкой топлива и полумеханической очисткой конвективной поверхности нагрева путем обдувки сжатым воздухом выпускает Братский завод отопительного оборудования. Максимально допустимое давление воды в котле 0,6 МПа, температура до 115 °С, КПД котла 77 %. Котел состоит из двух пакетов чугунных секций и топочного экрана из прокатно-сварных стальных секций. Снаружи котел покрыт стальным кожухом с теплоизоляцией.

Котлоагрегат «Братск-1» отличается от котла «Братск» наличием механической топки с шурующей планкой для подачи твердого топлива и бункера на колосниковую решетку. Шуровка и перемещение слоя горящего топлива, а также сброс шлака с колосниковой решетки производятся механизированно. КПД котла 77 %. Рабочее давление воды в котлоагрегате до 0,6 МПа, температура до 115 °С.

Котлоагрегат «Универсал-бМ», работающий на каменных и бурых углях, состоит из котла «Универсал-бМ» (рис. 4.1) и механической топки, в состав которой входят: беспровальная трубная решетка, шурующая планка (охлаждаемая проточной водой), электродвигатель с червячным редуктором, топливный бункер с секторным питателем, вентилятор с электродвигателем, коллектор вторичного дутья, автоматика (пульт управления, датчики и исполнительные органы). Электрическая система автоматики обеспечивает управление шурующей планкой в автоматическом и ручном режимах, защиту котлоагрегата при нарушении контролируемых параметров, рабочую и аварийную сигнализацию.

Котел «Универсал-бМ»

Рис. 4.1. Котел «Универсал-бМ»:

  • 1 отверстие для подсоединения коробов от дутьевого вентилятора; 2 — место установки термометров и манометров;
  • 3 — место подсоединения подающей трубы; 4 — дверка для загрузки топлива; 5 — место подсоединения трубы для выпуска воды из котла; 6 — люк для золоудаления

Котлы данного типа получили наибольшее распространение; они могут использоваться для работы на газовом топливе при условии значительного снижения теплового напряжения поверхности нагрева, так как из-за теплового перенапряжения металла чугунных стенок секций котла возможен его выход из строя (лопаются секции). В газовых котельных допускается установка котлов «Универсал» с тепловым напряжением поверхности нагрева, не превышающим указанных в табл. 4.2.

Котел «Универсал-бМ» может работать со статическим давлением воды в системах отопления до 0,6 МПа и максимальной температурой нагрева до 115 °С.

Перед сборкой котла устраивается основание под котел из обыкновенного глиняного кирпича на глиняном растворе на заранее выполненной бетонной подготовке. После возведения основания кладут стены зольника из обыкновенного глиняного кирпича до колосниковых балок. Топку выкладывают из огнеупорного кирпича. Через 2—3 дня после окончания кладки на стенки топки устанавливают секции котла.

Таблица 4.2. Тепловые напряжения котлов

Допускаемое тепловое напряжение поверхности

Котел

нагрева, кВт ч

на 1 укм

на 1 м2

«Энергия-6»

7,0

14

«Универсал»

7,7

14

Секции соединяют при помощи безрезьбовых ниппелей в следующей последовательности: 1) заранее подогнанные ниппели, смазанные суриком, разведенным на олифе, вставляют в ниппельные отверстия головок секций, легко ударяя по ним деревянным молотком; 2) на свободный конец ниппеля наматывают асбестовый шнур, смоченный в сурике на олифе, и надевают следующую секцию; 3) секции стягивают монтажными болтами одновременно по нижним и верхним головкам так, чтобы зазор между секциями после натяга был не более 2 мм.

В указанной последовательности собирают сначала правый пакет, а затем левый. После сборки монтажные болты заменяют постоянными стяжными болтами. Собранные котлы испытывают гидравлическим давлением, равным полуторакратному рабочему давлению, но не менее 0,4 МПа. Котел оставляют под давлением на 5 мин; при этом не должно быть потения стенок секций и течи в соединениях котла. При появлении течи или потения секций котлы бракуют. Если течь в соединениях котла не поддается устранению, котел следует разобрать и собрать вновь.

Стальные водогрейные котлы применяют для централизованного теплоснабжения городов и отдельных районов.

Водогрейные котлы ТВГ, работающие на газообразном и жидком топливе, представляют собой прямоточные секционные теплогенераторы с принудительной циркуляцией воды, оборудованные отдельным дымососом и вентилятором. Модифицированные котлы ТВГ для сжигания мазута отличаются от газовых тем, что из их топки удалены один или два экрана.

Котлы типа ПТВМ средней и большой теплопроизводи- тельности работают на газообразном топливе и мазуте и применяются в крупных районных котельных. Топки котлов выполнены в виде прямоугольной шахты. Стены и под топки закрыты экранами с малым шагом расположения труб, что позволило заменить тяжелую кирпичную обмуровку легкой. Котел работает по прямоточной схеме. Котлы, рассчитанные на работу с естественной тягой, снабжены дымовой трубой высотой 40 м. Их комплектуют также арматурой, запально-защитными устройствами, исполнительными механизмами, электроприводами. Топочную камеру оборудуют газомазутными горелками (по шесть горелок с каждой боковой стороны). Наличие большого числа горелок усложнило схему газооборудования котла и его автоматику, поэтому в этих котлах применяют турбинные газовые горелки, которые позволяют обеспечить нужное соотношение газа и воздуха без автоматического регулирования. Котлы типа ПТВМ устанавливают в котельных с полуоткрытой компоновкой.

Водогрейные теплофикационные котлы ПТВМ-100 имеют теплопроизводительность 116 мВт (100 Гкал/ч) при минимальном давлении воды 0,8 МПа и расчетном 2,5 МПа, температура воды на выходе 150 °С.

Прямоточные котлы KB-ГМ на газомазутном топливе и KB-ТС на твердом топливе Дорогобужского котельного завода имеют теплопроизводительность от 4,65 до 35 мВт (от 4 до 30 Гкал/ч). Их устанавливают в крупных отопительных котельных. Котлы служат для нагрева воды температурой до 150—200 °С с разностью температур на входе и выходе 80 °С.

Эти котлы собирают из однотипных элементов. Они состоят из двух транспортабельных блоков — горизонтально-топочного и вертикального конвективного, набранного из трубчатых змеевиков диаметром 28x3 мм. Стены топочной камеры экранированы стальными трубами 64x3 мм. Длина котлов 3966—6000 мм; ширина 1860—2400 мм, высота 2080—2660 мм.

Стальные паровые котлы на рабочее давление пара 0,07 МПа КВ-300 (площадь поверхности нагрева 12 кв. м, масса 1200 кг) и КВ-300М (площадь поверхности нагрева 14 кв. м, масса 1490 кг) выпускают для теплоснабжения сельскохозяйственных зданий. Котлы горизонтальные, трехоборотные, одножаротрубного типа с дымогарными трубками.

Теплоснабжение частных домов и коттеджей осуществляется преимущественно от индивидуальной котельной, основой которой является котел. При этом котлы могут быть: одноконтурными, которые отапливают помещение, или двухконтурными, которые помимо отопления нагревают водопроводную воду.

В корпусе одноконтурного котла располагается одна спираль с теплоносителем, предназначенная для отопления только помещения. Такая спираль заполняется специальным антифризом либо водой. В одноконтурной системе теплоноситель, нагреваясь в котле, проходит по трубам и радиаторам и возвращается в котел. Одноконтурный котел отличается повышенной надежностью и удобством при отоплении частных домов.

Двухконтурный котел оснащен двумя спиралями, которые отапливают помещение и нагревают воду. Двухконтурная система может работать как от двухконтурного котла, так и от одноконтурного. К котлу подключают водонакопитель для водопровода, в котором нагревается спираль с теплоносителем.

Выпускают нагревательные котлы следующих типов: газовые котлы с атмосферной горелкой, используемые для нагрева теплоносителя (газ), дизельные и двухтопливные котлы, применяемые для нагрева теплоносителя (дизельное топливо и газ), твердотопливные котлы, предназначенные для нагрева теплоносителя (твердое топливо), электрические.

Газовые котлы с атмосферной горелкой принято подразделять на напольные и настенные.

Все напольные газовые котлы можно разделить на две основные группы — с атмосферными горелками и надувными. Газовые котлы с атмосферной горелкой имеют меньшую стоимость, так как горелка является неотъемлемой частью котла и входит в его стоимость, работают тише и обладают более широким диапазоном работы при колебаниях газа в трубопроводе. Основная опасность для котлов с атмосферными горелками — опускание пламени на колосник и достаточно быстрое его прогорание.

Котлы с надувными горелками имеют больший КПД и стоят дороже: надувная горелка продается отдельно, и ее стоимость не входит в цену котла.

Атмосферный газовый котел «Buderus Logano G124WS» (Германия) представляет собой низкотемпературный отопительный котел с плавным регулированием температуры котловой воды без цокольной температуры (минимальной температуры котловой воды) и предназначен для работы на природном и сжиженном газе. Котел имеет четыре сертифицированных типоразмера с номинальной теплопроизводительностью от 20 до 32 кВт. Возможна работа без снижения мощности на природном газе до подаваемого давления 1 кПа.

Настенные газовые котлы представляют собой мини-котельные. В корпусе котла находятся горелка, теплообменник и устройство управления, а также один или два циркуляционных насоса, расширительный бак, манометр, термометр, система, обеспечивающая безопасную работу котла, и многие другие элементы, без которых не обходится работа нормальной котельной. Такие котлы бывают с естественной тягой, т.е. с открытой камерой сгорания, и с принудительным отводом продуктов сгорания (с закрытой камерой).

Одноконтурные настенные газовые котлы предназначены для индивидуального отопления помещений, а двухконтурные — для отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Все настенные газовые котлы имеют небольшую мощность, в среднем 24—28 кВт.

Дизельные и двухтопливные котлы работают на жидком или газообразном топливе. В зависимости от используемого топлива применяют жидкотопливную или газовую горелку. Преимуществом этих котлов является то, что, зная о предстоящей газификации, можно приобрести котел на дизельном топливе с тем, чтобы в будущем свести переделки системы отопления к минимуму.

Атмосферные газовые котлы «Kiturami TGB» (Южная Корея) — двухконтурные напольные газовые котлы серии TGB, предназначены для систем отопления жилых и производственных помещений площадью до 350 м2 и ГВС с максимальным расходом горячей воды до 20,0 л/мин. Конструкция котла практически такая же, как у дизельных котлов, что позволяет осуществлять переход на другой вид топлива заменой горелки и блока управления.

Настенный газовый котел «Dakon DUA Kompakt 24СТ» (Чехия) предназначен для отопления и подготовки ГВС.

Котел на жидком и газообразном топливе «Buderus Logano G115WS» (Германия) представляет собой низкотемпературный отопительный чугунный котел с плавным регулированием температуры котловой воды без цокольной температуры (минимальной температуры котловой воды). Выпускаются три сертифицированных типоразмера котла с номинальной тепло- производительностью 17—40 кВт.

Твердотопливный котел «Dakon DOR» (Чехия) представляет собой водогрейный котел — современное изделие новой конструкции, предназначенное для работы на твердом топливе. Стальные котлы DOR снабжены термоманометром и регулятором тяги. В качестве основного топлива используется уголь, возможно сжигание дров в качестве резервного топлива. Модели с индексом D отличаются топкой увеличенного размера, где основное топливо — дрова, а резервное — уголь.

Основное преимущество твердотопливных котлов связано с доступностью и невысокой ценой твердого топлива (древесины, угля, кокса). Главный недостаток котлов этого типа — они не могут работать в полностью автоматическом режиме, так как требуют регулярной загрузки топлива. Наряду с классическими твердотопливными котлами (с камерой сжигания только твердого топлива) выпускают котлы, которые предусматривают установку навесных горелок для газа и жидкого топлива. Некоторые компании выпускают котлы с двумя раздельными камерами сгорания — для твердого и газообразного (жидкого) топлива и, кроме того, оборудованные встроенным ТЭНом, что позволяет им работать на всех четырех основных видах топлива.

Электрические котлы обладают такими преимуществами, как невысокая цена, низкие затраты на монтаж, отсутствие необходимости в отдельном помещении (котельной) и в монтаже газовых подводок и организации дымохода; простота эксплуатации, безопасность, бесшумная работа благодаря наличию электронных пусковых элементов, экологичность (нет вредных выбросов и посторонних запахов). Главными факторами, ограничивающими применение котлов этого типа, являются: высокая стоимость электроэнергии; не на каждом участке есть достаточная установленная электрическая мощность.

Электрические котлы небольшой мощности бывают однофазные (220 В) и трехфазные (380 В). Котлы мощностью более 12 кВт производятся только трехфазные.

Электрический котел «Dakon РТЕ» (Чехия) представляет собой прямоотопительный водогрейный электрокотел, предназначенный для нагрева воды в отопительной системе. Электрические котлы модели РТЕ составляют модельный ряд котлов мощностью от 6 до 60 кВт. Модели РТЕ-М мощностью от 6 до 12 кВт могут быть подключены как к сети напряжением 220 В, так и к сети 380 В. Остальные модели работают исключительно при напряжении 380 В. Весь модельный ряд оснащен встроенными циркуляционными насосами. В моделях РТЕ9 — РТЕ30 дополнительно встроены расширительный бак (12 л) и предохранительный клапан.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >