ЧУГУННЫЕ СЕКЦИОННЫЕ КОТЛЫ

Как было сказано ранее по конструкции котлы подразделяют на следующие основные типы:

• чугунные секционные;

• стальные водотрубные;

• стальные жаротрубные, в том числе с дымогарными трубами.

Немного про теплопередачу в котлах

Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, передается в котле теплоносителю тремя способами: излучением, конвекцией и теплопроводностью. Сжигание топлива сопровождается излучением в виде электромагнитных волн. Оно возникает в видимом и невидимом человеческим глазом диапазонах. В котельной технике лучистый теплообмен происходит в топке, где расположены радиационные поверхности теплообмена.

При конвекции передача тепла происходит за счёт движения жидкостей и газов. В котлах подобный теплообмен происходит, когда горячие продукты сгорания нагревают конвективные поверхности теплообмена.

Ну а дальше в дело вступает теплопроводность. Энергия, достигшая теплообменника как излучением, так и конвекцией, передается воде через металлические поверхности посредством теплопроводности, когда горячие, быстро колеблющиеся частицы вещества взаимодействуют с соседними частицами, отдавая часть своей энергии.

Рис.1 Экранированная топка котла

Радиационные поверхности нагрева могут быть выполнены из чугунных секций или стальных труб, которые экранируют топку. В отверстия в экранах вставляются горелки (рис.1). Конвективные поверхности нагрева выполняют из стальных труб, они располагаются в газоходах котла. Возможно наличие конвективных газоходов в секциях чугунных котлов. Также конвекцией производится нагрев теплоносителя в экономайзерах и воздуха в рекуператорах (воздухоподогревателях).

Чугунные котлы

Основу котла составляет теплообменник, в котором вода нагревается при сгорании топлива. В промышленных котлах он изготавливается из чугуна или стали. В бытовых теплогенераторах премиум-класса возможно применение меди. Интересный факт: французская фирма Frisquet производит напольные котлы мощностью 50 кВт с медным теплообменником весом 25 кг. В промышленных такое невозможно, так как дорого.

Рис.2 Чугунный теплообменник

Чугун менее прочен и более хрупок, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в формы. Чугунные теплообменники (рис.2) имеют больший в сравнении со стальными срок службы, так как чугун меньше подвержен коррозии. Кроме того, у них просто толще стенки, которые дольше корродируют. Бытовые котлы из чугуна работают по 25 лет и это не предел. У них высокая устойчивость к образованию накипи, аппараты легко очищаются промывкой. Чугунный котел неприхотлив к качеству теплоносителя. Во многих случаях ремонт заключается в замене отдельных секций. При одинаковой тепловой мощности чугунные котлы по габаритам меньше стальных.

Рис.3 Трещина в чугуне

К недостаткам чугунных котлов относится большой в сравнении со стальными вес, что приводит к трудностям при транспортировке и установке. Чугун хрупок, при его монтаже и ремонте необходимо избегать ударов и иных избыточных механических воздействий. Чувствителен к перепадам температур, при взаимодействии нагретых поверхностей с холодной водой возможно образование трещин (рис.3). Для промышленных котлов важным ограничивающим фактором является невысокая теплопроизводительность чугунных котлов.

Устройство чугунных котлов

На рисунке 4 представлен чугунный секционный котел небольшой производительности, который собирают из отдельных секций, соединенных между собой стяжными шпильками. Между секциями устанавливаются ниппели, которые обеспечивают герметичность соединения секций между собой. Теплообменник котла покрывается тепловой минераловатной изоляцией, которая уменьшает потери тепла и защищает персонал от ожогов. Сверху крепится металлический кожух.

Рис.4 Чугунный секционный котел

1 – передняя секция; 2 – средняя секция; 3 – задняя секция; 4 – стяжная шпилька; 5 – ниппель; 6 – передняя панель; 7 – нижняя изоляционная вставка; 8 – верхняя изоляционная вставка; 9 – отверстие для установки горелки; 10 – смотровое отверстие

Использование секций позволяет увеличить площадь поверхности, на которой происходит теплопередача. На фронте котла устанавливается горелка с принудительной подачей воздуха. Сгорание газа происходит в топке. Дымовые газы омывают секции, проходят по каналам в секциях, собираются в сборный газоход и уходят в дымовую трубу.

Рис.5 Напольный чугунный котел с атмосферной горелкой

В бытовых котлах в большинстве случаев применяют инжекционные горелки низкого давления (атмосферные). В этом случае топка имеет прямоугольную форму, а дымовые газы проходят по каналам между секциями (рис.5).

Котел «Факел»

К промышленным чугунным секционным котлам отечественного производства относятся котлы «Факел-Г», «Универсал-6», КЧМ, «Энергия» и др.

Рис.6 Пакет секций котла Факел

Котлы «Факел» работают на газе или жидком топливе и имеют теплопроизводительность 0,4 МВт; 0,63 МВт либо 1 МВт. Они собираются из трёх типов секций - передней, задней и средних (рис.6) при помощи конических ниппелей в пакет и стягиваются болтами. При теплопроизводительности 0,4 МВт секций 10, при 0,63 МВт – 15 и при 1 МВт 20 штук. Внутренние стенки секций и ограничивающие их стыкующиеся ребра образуют конвективные газоходы. Для обеспечения плотности внутреннего пространства ребра уплотняются термостойким материалом. Пакет секций закрывается теплоизоляционным кожухом.

К передней секции котла Факел крепится горелочное устройство, к задней секции - газоход, который присоединяется к газоходом котельной. Между ними монтируется шибер, отключающий котел от общего дымового тракта.

Котёл KBa-ГН «Факел» – газоплотный, он работает с избыточным давлением в топке (до 300 Па), а котёл «Факел-Г» – при разрежении в топке не менее 5 Па. Взрывной клапан на котле «Факел-Г» установлен на задней секции котла, а на котле KBa-ГН «Факел» – на газоходе за котлом. Удаление продуктов сгорания от котла «Факел-Г» производится дымососом. Для котла KBa-ГН «Факел» дымосос не нужен.

Чугунные котлы Viessmann

Котлы Viessmann Vitorond 200, 270 имеют теплообменные поверхности из специального эвтектического чугуна. Предназначены для работы на жидком топливе или газе, имеют тепловую мощность 270 кВт. Кстати, чугун считается эвтектическим, если его углеродный эквивалент равен 4,2—4,3%.

Рис.7 Котел ViessmannVitorond

Котлы Viessmann Vitorond 200, 270 (рис.7) имеют три газохода и оснащаются горелками Vitoflame, что обеспечивает минимальную эмиссию вредных веществ. Масса котла – 965 кг, коэффициент полезного действия может достигать 94 %. Максимальная температура теплоносителя на выходе из котла – 110 ⁰С, максимальное давление – 0,6 МПа.

Рис. 8 Поддержка зимнего спорта

Интересный факт: немецкая компания Viessmann (рис.8) является одним из основных спонсоров зимних видов спорта: биатлона, лыжных гонок, прыжков с трамплина и др.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь