В последнее время многие монтажные организации навязывают заказчикам сравнительно дешевые жаротрубные отопительные котлы в надежде на то, что не все руководители знают преимущества или недостатки водотрубных и жаротрубных отопительных котлов .
А между тем уже ни для кого не секрет, что жаротрубный отопительный котел изготовить проще (он представляет собой цилиндрический барабан, внутри которого расположена одна или две жаровые трубы), к нему требований поменьше, и как следствие, его можно изготовлять из низкокачественной стали.

Жаротрубные (иногда их называют газотрубными) котлы обладают рядом эксплуатационных "минусов" , перечеркивающих все их "плюсы". А именно:

1.Высокие требования (по сравнению с котлами водотрубной конструкции) к качеству котловой воды . Более жесткие требования к качеству питательной воды объясняются большими удельными тепловыми потоками в жаровой трубе и поворотной камере и очень малыми скоростями (на порядок меньше по сравнению с водотрубными котлами) теплоносителя в жаротрубных котлах.

В водотрубных котлах типа ТВГ, КВГМ,КВа,КВр и других для недопущения пристенного кипения скорость воды в трубах поверхности нагрева принималась не менее 1 м/с. У жаротрубного котла скорость воды настолько мала, что он практически является фильтром-осадителем.

Такие котлы нельзя включать по одноконтурной схеме в работу со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов, сетевых трубопроводах. В результате осаждения взвешенных веществ и покрытия ими нижних дымогарных труб “жаротрубника”, температура этих труб становится выше верхних, давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают.

Неохлаждённые в этих трубах продукты горения дают локальный перегрев трубной доски. В результате больших напряжений в металле мостиков трубной доски между соседними отверстиями и, иногда, в сварных швах появляются микротрещины, которые в дальнейшем увеличиваются до сквозных.

Если шлам или накипь (при некачественной подпиточной воде) покрывают жаротрубную трубу, то в этих зонах металл плохо охлаждается, образуются отдулины.

Ниже перечислены основные причины снижения надёжности и безопасности, возникающие в процессе эксплуатации “жаротрубников”.

1. Наличие внутренних топок, позволяющих сжигать только высокосортное топливо.

2.Кроме того, жаротрубный котел взрывоопасен. При большом объеме нагретой воды при внезапном снижении давления внутри котла до атмосферного (раскрытие шва) мгновенно выделяется огромное количество пара и происходит взрыв. Малое гидравлическое сопротивление таких котлов говорит о вялой циркуляции воды (скорость движения воды мала, съем тепла небольшой, а это, во-первых - КПД меньше , во-вторых - недолговечность и ненадежность).

3.Жаротрубные отопительные котлы недолговечны и ненадежны вследствие малого гидравлического сопротивления в контуре.

4.У жаротрубных отопительных котлов аэродинамическое сопротивление выше, чем у водотрубных.

5. Необходимо отметить еще одну, хотя далеко и не основную проблему жаротрубных котлов. Наличие большого объема воды делает котел «вяло» реагирующим на потребность в тепле. Характерное для таких котлов длительное время нагрева приводит на практике к необходимости поддерживать высокую температуру большой массы воды в течение какого-то периода времени в ожидании потребности в тепле. А стоимость топлива, идущего на поддержание этого «горячего резерва» может достигать значительной величины.

В водотрубных отопительных котлах скорость воды выше, т.е. увеличивается долговечность и надежность, также увеличивается и теплосъем.
У водотрубных отопительных котлов необходимость поддержания на входе достаточно высокой температуры решается путем рециркуляции воды (при этом материальные затраты минимальны).

Высокие требования (по сравнению с котлами водотрубной конструкции) к качеству котловой воды, сопоставимые с требованиями к качеству питательной воды для паровых котлов. Так, для надежной и безаварийной эксплуатации своих котлов жаротрубной конструкции изготовитель декларирует значение общей жесткости воды 100 мкг-экв/л, а в технической литературе встречаются значения требуемой жесткости котловой воды в пределах от 15 до 100 мкг-экв/л. Более жесткие требования к качеству питательной воды объясняются большими удельными тепловыми потоками в жаровой трубе и поворотной камере при очень малых скоростях теплоносителя в жаротрубных котлах (на порядок меньше по сравнению с водотрубными котлами). В результате на поверхности жаровых труб и трубных решеток наблюдается пристенное кипение и образование отложений, действующих как теплоизоляция и значительно затрудняющих передачу тепла от металла к воде. В среднем, 1 мм отложений увеличивает температуру стенки на 100-120°С, и при толщине накипи в несколько миллиметров металл теряет свою прочность, "течет", на жаровых трубах и трубных решетках в местах локального перегрева появляются вздутия - деформации металла, образованные давлением воды, трубные решетки коробятся, нарушается плотность сварных швов приварки дымогарных труб к трубным решеткам. Наличие большого объема воды делает жаротрубный котел "вяло" реагирующим на потребность в тепле. Характерное для таких котлов, длительное время нагрева приводит на практике к необходимости периодически поддерживать высокую температуру большой массы воды при отсутствии потребления тепла. Стоимость топлива, идущего на поддержание этого "горячего резерва", может достигать значительной величины. Также нагреваемая вода несет в себе опасность как источник энергии. Соответственно, чем больше ее объем, тем взрывоопаснее эксплуатация котлоагрегата. В то же время жаротрубные котлы обладают такими неоспоримыми преимуществами как компактность, возможность работы с современными длинно-факельными горелочными устройствами, высокая автоматизация и др.

Зарубежные заводы предлагают в основном жаротрубные котлы , к тому же сразу ставят условие:

• нужна соответствующая химводоподготовка,
• использовать только химочищенную воду согласно принятых европейских нормативов.

При несоблюдении этих требований котлопроизводители снимают с себя все гарантийные обязательства. «Жаротрубники» требуют к себе большого внимания со стороны как проектировщиков так и службы эксплуатации. При небрежном подходе в первые же годы эксплуатации обязательно возникают проблемы в виде трещин и «вздутий» жаровых камер. Жаротрубные котлы в основном эксплуатируют в закрытом контуре, а это следствие удорожания всей котельной (дополнительное дорогостоящее оборудование), тем более "жаротрубники" нельзя использовать в старых системах отопления на прямую.

ООО "ЭнергоЭкран" предлагает своим клиентам не жаротрубные котлы , а именно водотрубные котлы , которые лишены этих недостатков, к тому же служат в 2-3 раза дольше них.

По ремонтопригодности водотрубные отопительные котлы ничем не уступают жаротрубным, в чем можно убедиться, посмотрев конструкции котлов КВа, КВр - «Экран».

Котел отопительный «Экран» полностью идет готовым к монтажу, он газоплотный, в легкой обмуровке, работает под надувом, т.е. без дымососа.
Срок службы водогрейного отопительного котла при использовании воды надлежащего качества достаточно долог. Например, в котельной завода «Элара» г. Чебоксары до сих пор работает водотрубный котел, который прослужил 29 лет . Затраты на эксплуатацию водотрубных отопительных котлов КВа-«Экран» и КВр-«Экран» ничем не уступают жаротрубным.

В настоящее время появилось множество зарубежных фирм, предлагающих свои горелки по сверхнизким ценам. И тут руководителям нужно быть особенно внимательными, чтобы в погоне за сиюминутной выгодой при покупке дешевой горелки не забыть о её параметрах и технических характеристиках.

Таблица расхода газа (м З /ч) горелочных устройств

“Weishaupt” (Германия), "Unigas" (Италия), "Lamborghini" (Италия), "Ecoflam" (Италия), "FBR" (Италия), "Riello" (Италия).

	“Weishaupt”	"Unigas"	"Lamborghini»	"Ecoflam"	"F.B.R."	"Riello"
Котел КВа-0,1 МВт
Котел КВа-0,15 МВт
Котел КВа-0,25 МВт
Котел КВа-0,36 МВт
Котел КВа-0,5 МВт
Котел КВа-0,63МВт
Котел КВа-1,0 МВт
Котел КВа-1,5 МВт
Котел КВа-2,0 МВт
Котел КВа-2,5 МВт
Котел КВа-3,0 МВт
Котел КВа-4,0 МВт

Жаротрубные котлы производят насыщенный пар температурой 115 °С для технологических производственных процессов и отопления. Котел стальной жаротрубный может использоваться во многих отраслях промышленности, такой температуры пара достаточно как для выполнения различных технических операций, так и для отопления.

Конструкция котла

Котел стальной жаротрубный производит пар путем прогона горячего газа по трубам, омываемым водой. Он представляет собой конструкцию из внешнего цилиндра, выполненного из листовой стали и одной или двух внутренних жаровых труб. Между собой они крепятся фланцами и паросборником. В передней части каждой жаровой трубы расположена топка, а в задней - конвективный трубный пучок. Одножаротрубные котлы имеют поверхность нагрева 30-50 м 2 , а двухжаротрубные - 80-100 м 2 .

Котел стальной жаротрубный оборудуется чугунной плитой, крепящейся к фронтовой части и предназначенной для монтажа вентилятора, обеспечивающего принудительную подачу воздуха в подколосниковое пространство и усиление процесса горения. Для управления и защиты котла предусмотрена система автоматизации, включающая в себя контрольно-измерительные приборы и пульт управления. Система анализирует все параметры работы котла и сигнализирует об отклонениях и неисправностях.

Принцип работы

Принцип работы жаротрубного котла основан на теплообмене между водой и дымовыми газами. Топливо, сгорающее в топочной части, окруженной охлаждаемой водяной рубашкой, производит дымовые газы. Эти газы проходят через трубный пучок и выходят из котла в его верхней части. Конвективный трубный пучок объединяет верхнюю и нижнюю часть рубашки и пар образуется путем испарения нагреваемой воды. Он конденсируется в паросборнике и через паропровод идет к потребителям.

Комплектация

Котел стальной жаротрубный в обычной комплектации включает в себя водомерную колонку с водомерным стеклом, манометр, два предохранительных клапана, паровые и продувочные вентили, щит управления, дымовую трубу и вентилятор поддува. Насос необходимо подбирать отдельно с учетом гидравлической схемы котельной. Котлы, работающие на твердом топливе, оборудуются неподвижной колосниковой решеткой.

Монтаж

Котел стальной жаротрубный монтируется на специально подготовленный фундамент на цементном растворе. Общая обмуровка котла выполняется на простой глине, а в местах огнеупорной футеровки может быть использована шамотная глина. Огнеупорный кирпич применяется для футеровки газоходов и топок.

Котел крепится на фундамент с помощью анкерных болтов на специальные опоры, три из которых делают подвижными и только последнюю крепят неподвижно. Это делается для того, чтобы котел при разогревании и температурной деформации не вызвал перекашивания опор и износа котельной стенки.

Отрасли применения

В промышленности в основном используются четыре вида жаротрубных котлов различной паропроизводительности: КВ-З00, КВ-500, КВ-700, КВ-1000, вырабатывающие от 300 до 1000 кг пара в час.

Котел стальной жаротрубный может применяться в следующих отраслях производства:

• в пищевой промышленности для стерилизации продуктов питания, очистки технологического оборудования, для расстойки теста, варки колбасных изделий и различных кондитерских масса и т.д.;
• в сельском хозяйстве для изготовления комбикорма;
• в медицине для стерилизации спецодежды и инструмента;
• в легкой промышленности;
• в строительстве и производстве стройматериалов.

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:

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.

В последние годы на российском рынке наблюдается большой интерес к промышленно-отопительным котлам, которые поставляют зарубежные фирмы. Стоимость котлов импортной поставки, как правило, выше стоимостианалогичных котлов отечественных производителей, тем не менее заказчики при комплектации промышленных и крупных отопительных котельных чаще предпочитают продукцию известных европейских фирм.

Главная особенность промышленных паровых котлов, поставляемых на российский рынокпроизводителями из Италии, Германии, Бельгии и других европейских стран, состоит в том, что практически все котлы - жаротрубные, точнее - жаротрубно-дымогарные. Это относится не только к водогрейным котлам, но и к паровым котлам с пароперегревателем производительностью до 30 т/ч и более. Преимущество жаротрубно-дымогарных котлов перед водотрубными объясняется просто: такая конструкция позволяет собирать котел полностью в заводских условиях и поставлять котел заказчику в виде одного блока, что значительно упрощает монтаж оборудования в котельной.

Жаротрубно-дымогарные котлы имеют, как правило, цилиндрический корпус,лежащий на боку. Даже в тех случаях, когда снаружи котел имеет вид вытянутого прямоугольника, можно не сомневаться, чтовнутри у него расположен цилиндрический корпус (рис. 1 ). Внутри корпуса у паровых котлов - водяной и паровой объемы.

Рис. 1

В большом объеме воды размещается одна, а иногда - две жаровые трубы. В переднем торце каждой жаровой трубы установлена наддувная, или, как говорят, вентиляторная горелка, рассчитанная на сжигание газа или жидкого топлива. Таким образом, жаровая труба является топочной камерой, в которой сгорает практически все топливо.

Тепловое напряжение топочного объема составляет обычно 1‑1,2 МВт/м 3 . В зависимости от диаметра и избыточного давления применяются гладкие или волнистые жаровые трубы. Расположены они всегда внижней части водяного пространства, чтоповышает теплообмен и улучшает циркуляцию котловой воды (рис. 2 ).

Рис. 2

В Германии имеются нормативные акты, требующие устанавливать две жаровые трубы при мощности котла более 10 МВт. В других странах нет жесткого требования по соотношению мощности и числа жаровых труб, поэтому можно встретить более мощные котлы с одной жаровой трубой, так же, как и менее мощные - с двумя жаровыми трубами.

Если производители не подчеркивают, чтоих котел - трехходовой, то это значит, что горелка практически прямоточная: она образует длинный факел. Продукты сгорания достигают противоположной водоохлаждаемой стенки, разворачиваются и двигаются в сторону передней стенки. Здесь они попадают в кольцевую камеру, из которой по дымогарным трубкам двигаются опять в сторону задней стенки, отдавая тепло котловой воде (рис. 3 ).

Рис. 3

Чаще в названии котла присутствует термин «трехходовой». Это значит, что продукты сгорания после жаровой трубы возвращаются назад уже по дымогарным трубам, расположенным, как правило, ближе к жаровой трубе. У фронтовой стены котла дымовые газы делают еще один поворот и проходят по дымогарным трубам третьего хода в сторону задней стенки.

Для более полного использования тепла дымовых газов многие производители устанавливают в дымогарные трубки третьего хода специальные турбулизаторы из высокопрочной стали. Такой же эффект достигается иногда без вставок, за счет специальной формы самих трубок. Турбулизация потока увеличивает теплоотвод и тем самым снижает температуру уходящих газов, то есть повышает КПД котла.

В более крупных котлах повышениеКПД обеспечивается установкой экономайзера после третьего хода дымовых газов. На рис. 3 показана схема такого котла с одной важной особенностью: заслонка в верхнейчасти дымовой камеры позволяет пропускать часть продуктов сгорания напрямую, шунтируя экономайзер. Благодаря этому при изменении нагрузкиили при недопустимом снижении температуры обратной котловой воды удается поддерживать постоянную температуру уходящих газов. При сжигании серосодержащих топлив это особенно важно, так как благодаря этому простейшему устройству удается поддерживать «сухой» режим работы экономайзера, не опускаясь ниже температуры точки росы.

Само по себе наличие экономайзера заметно повышает КПД котла. Так, например, водогрейный котел Omnimat 16PGфирмы Borsig Energy без экономайзера имеет КПД 93 %, а Omnimat 16PGA (с экономайзером) - 95,6 %. При равной полезной тепловой мощности этих котлов (8 МВт), первый потребляет при номинальной нагрузке 929 м 3 /ч природного газа, а второй - только 904 м 3 /ч. При этом оба котла имеют одинаковую высоту и ширину, но длина котла с экономайзером больше на ≈10% (4,81 м у 16PG и 5,30 м у котла 16PGA).

В большинстве случаев трехходовые котлы имеют на выходе из жаровой трубы так называемую дымогарно-огневую камеру. Продукты сгорания в этой камере разворачиваются на180 ° и поступают в дымогарные трубки второго газохода. Огневая камера обычно охлаждаетсяокружающей ее котловой водой, хотя встречаются и выносные огневые камеры, изготовленные из цельносварных экранных труб.

Поворот дымовых газов от второго хода к дымогарным трубкам третьего хода осуществляется в передней огневой камере. Эта кольцевая камера оснащена одним или двумя люками, которые позволяют добраться (разумеется, на остановленном котле) до дымогарных труб для их осмотра и очистки.

Цилиндрический корпус жаротрубных котлов всегда покрыт высокоэффективной теплоизоляцией толщиной 100- 120 мм. Поверх изоляции корпус обычно обшивают с двух сторон оцинкованными или алюминиевымилистами. Хорошая изоляция в сочетании с компактным исполнением самого котла способствует снижению потерь тепла в окружающую среду.

К корпусу котлов подсоединены штуцеры для возврата воды и для выдачи насыщенного пара. Для слива воды имеется специальный штуцер в нижней части у заднего конца корпуса. На верхней части корпуса имеются также штуцеры контрольно-измерительных приборов. На паровых котлах обязательны указатели уровня воды.

Большинство производителей поставляют паровые котлы вместе с питательным электронасосом и паровым инжектором. На верхней частивсех крупных котлов обычно имеется площадка для обслуживания арматуры и контрольно-измерительных устройств. В комплекте с основным оборудованием производители, как правило, поставляют блок управления, который иногда называют «панель» или даже «шкаф» управления. Этот блокна паровых котлах включает регулятор уровня, воздействующий на питательный насос. Блок управления соединен с манометром, с ограничительным и предохранительным реле давления. Здесь же имеется переключатель с ручного на автоматическое управление насосом, световая и звуковая сигнализации, включающиеся при аварийной ситуации.

Камеры сгорания в жаротрубных котлах работают обычно при избыточном давлении,поэтому установка дымососа для эвакуации газов не требуется. Воздух для горения обычно подается вентилятором, встроенным в горелочный блок.

Автоматизированное управление работой котла позволяет свести к минимуму занятость квалифицированного персонала даже при обслуживании крупных паровых или водогрейных котлов.

Несколько слов надо сказать о топливе для описанных выше промышленных и отопительных котлов. Эти котлы устанавливают, как правило, в черте города или, в крайнем случае, в пригородах. Жесткие нормыпо защите окружающей среды заставляют владельцев котельных ограничивать выбросы в атмосферу таких токсичных загрязнителей, как золовые частицы, оксиды азота (NO x), сернистый ангидрид (SO 2) и монооксид углерода (угарный газ - СО). Поскольку комплектация котельных установок аппаратами по очистке дымовых газов от этих токсичных компонентов повысила бы их стоимость в несколько раз, наиболее экономичным вариантом оказывается использование газообразного или жидкого топлива. В последнем случае обязательнымявляется использование дизельного топлива илилегких сортов мазута с низким содержанием серы. При таком выборе топлива практически единственным загрязнителематмосферы оказываются оксиды азота NO x .

Главным средством обеспечениядопустимых выбросов NO x на промышленных и отопительных котлах служат малотоксичные горелки. В некоторых случаях используется также рециркуляция дымовых газов через горелку. За счет специальной конструкции малотоксичные горелки создают факел с определенной интенсивностью смешения топлива с воздухом, что уменьшает скорость образования NO x . В сочетании с умеренным тепловым напряжением топочной камеры, интенсивным теплоотводом и трехходовой схемой большинства котлов малотоксичные горелки обеспечивают снижение выбросов NO x до уровня, удовлетворяющего требованиям Российской Федерации.

Конечно, производители промышленных котлов не могли не учитывать, что некоторые заказчики все же вынуждены сжигать твердое топливо: уголь, древесные отходы, твердые бытовые отходы и т.д. Для таких заказчиков также имеется широкий выбор котлов, в том числе стальных жаротрубных. Но заказчику такие агрегаты поставляются уже как минимум в виде трех блоков: собственно котла, выносной топки с механическойрешеткой и золоуловителя, после которого дымовые газы поступают к дымососу. Сжигание древесных или сортированных промышленных отходов происходит на наклонной механической решетке, а продукты сгорания направляются в жаровую трубу. Реже встречается другой вариант: цепнаямеханическая решетка вставлена непосредственно в жаровую трубу цилиндрического котла.

Описанные выше жаротрубные котлы во многом схожи с аналогичными котлами отечественных производителей, когда речь идет о конструкции собственно котлов. Поэтому все чаще встречается ситуация, когда потребитель предпочитает достаточно надежный и более дешевый отечественный котел, но просит установить на него импортную горелку - более дорогую, но обеспечивающую работу котла без обслуживающего персонала, пуск котла путем нажатия кнопки и минимальные выбросы токсичных загрязнителей в атмосферу (СО и NO x ).

В качестве примера расскажем о жаротрубных паровых котлах нескольких зарубежных компаний, активно действующих на российском рынке. Одна из таких компаний - B abcock W anson (Франция).

Эта компания представляет на российском рынке несколько серий жаротрубных паровых котлов. При небольших потребностях в паре B abcock W anson предлагает компактный паровой котел серии BWB (от 160 кг до 3 т/ч). Благодаря малым размерам такой котел можно использовать при проектировании модульной котельной. Котел - двухходовой, размещение жаровой трубы в центре улучшает распределение напряжений и увеличивает срок службы теплообменного блока котла, в особенности при многочисленных циклах запуска и остановки котла. Доступ к задней трубной панели обеспечивается путем отката задней осмотровой двери, подвешенной на консольном рельсе. Таким образом, облегчается как обслуживание котла, так и обязательные периодические инспекции органами технадзора.

При большей потребности в паре предпочтительнее использовать котел BWD (от 1 до 10,4 т/ч). Модель серии BWD является трехходовым котлом специальной конструкции, с частично водоохлаждаемым дном топки, разработанным компанией B abcock W anson . Сепаратор пара, расположенный внутри корпуса котла, а также короткое время адаптации горелки обеспечивают гарантированную сухость пара 99,5%.

Для крупных промышленных котельных компанией B abcock W anson была разработана серия BWR (12,5-30 т/ч). Это паровые трехходовые жаротрубно-дымогарные котлы специальной конструкции с трубным водоохлаждаемым дном топки (рис. 4 ). Данные котлы совмещают преимущества жаротрубной и водотрубной технологии. Конструкция обеспечивает максимально высокое допустимое для жаротрубных котлов давление в водогрейной камере (до 25 бар). Данная конструкция котла обеспечивает лучший уровень безопасности при низком уровне воды и исключает риск отложения шлама на дне котла. Оптимизация конструкции котла позволяет встроить в переднюю дымовую камеру модуль перегрева пара.

Рис. 4

КПД описанных выше котлов оптимизирован благодаря особой технической разработке компании B abcock W anson . Внутри гладкостенных дымогарных труб размещаются винтообразные направляющие, которые сообщают вращательное движение проходящим по трубе продуктам сгорания, в результате чего достигается значительное улучшение теплообмена . Компания B abcock W anson использует свои фирменные горелки во всем модельном ряде жаротрубных котлов. Каждая отдельно взятая горелка спроектирована с учетом особенностей камеры сгорания, что позволяет экономить топливо, тем самым повышая КПД. Горелки работают как на газе и дизельном топливе, так и на мазуте.

Для еще большего увеличения КПД, снижения расхода топлива и электроэнергии, а также для достижения чрезвычайно низких выбросов NO x , B abcock W anson предлагает для своих клиентов пакет Ecosteam, снижающий эксплуатационные затраты этих, и без того недорогих в эксплуатации котлов. Данный пакет включает в себя систему теплообменников вода-вода или/и вода-воздух. Также компания производит серию котлов VAB - BP (от 160 до 5300 кг/ч) с низким давлением пара (<0,5 бара), которыене попадают под действие органов по надзору за безопасностью. Для утилизации же тепла, образующегося в технологических процессах, предлагаются жаротрубные паровые котлы-утилизаторы.

Рассмотрим еще одну линейку - паровые жаротрубные котлы компании Bosch Industriekessel GmbH (Германия). Наиболее популярные котлы этой компании известны на рынке под маркой Buderus . Линейка котлов Buderus Logano SHD 815/ UL - S включает в себя жаротрубно-дымогарные котлы с одной жаровой трубой (трехходовая схема) паропроизводительностью от 1,25 до 28 т/ч.

Более крупные котлы (типоряд Buderus Logano SHD 915/ ZFR ) оборудованы двумя жаровыми трубами, а их паропроизводительность составляет от 18 до 55 т/ч. Все котлы серии Buderus Logano оборудованы малотоксичными горелками, обеспечивающими минимальную эмиссию токсичных оксидов азота. Потери в окружающую среду у этих котлов снижены за счет применения высококачественных теплоизоляционных матов и специальных утеплителей. На всех нагрузках котлы работают с низким уровнем шума. Уменьшение эксплуатационных расходов обеспечивается не только в результате снижения расхода топлива, но и за счет меньшего потребления электроэнергии на собственные нужды и высокоэффективной системы управления котлом.

В зависимости от требований потребителя пара в котельной могут быть установлены котлы на давление от 0,5 до 30 бар. Котлы с повышенной температурой пара оборудованы пароперегревателями. Котлы серии SHD 915/ ZFR имеют по 2 жаровых трубы, но при сниженной нагрузке могут работать и с одной включенной жаровой трубой. Важно отметить, что работа с одной жаровой трубой позволяет существенно повысить КПД котла на сниженной нагрузке (по сравнению с работой на двух горелках).