НАЗНАЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОТЛОВ

Котлы обеспечивают нагрев теплоносителя. В подавляющем большинстве случаев это вода, в этом случае их подразделяются на водогрейные и паровые. Первые дают горячую воду, прежде всего для систем отопления и вентиляции. А вот паровые котлы в настоящее время редко применяются для отопления. Их назначение – выработка пара для различных производственных нужд.

Рис.1 Промышленный котел

Водогрейным котлом называется устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в нем топлива и предназначенное для нагрева воды, находящейся под давлением выше атмосферного, при этом нагретая вода используется вне котла (рис.1). Паровой котел также имеет топку, обогреваемую продуктами сжигаемого в ней топлива. Он предназначен для получения пара с давлением выше атмосферного, который используется вне котла.

Небольшую группу составляют комбинированные пароводогрейные котлы Они находят применение в отопительно-производственных котельных с малой тепловой нагрузкой в летнее время.

Классификация котлов

Котлы различают по следующим основным признакам:

• давление и температура теплоносителя,

• назначение.

Основные параметры, характеризующие котел, – давление и температура теплоносителя, которые тесно взаимосвязаны между собой. Все знают, что вода кипит при нагреве около 100 ⁰С. Но это при атмосферном давлении на уровне моря. И то не факт, так как атмосферное давление тоже немного меняется. Но если нагревать воду в замкнутом объеме, температура кипения будет возрастать. Поэтому перегретую воду можно нагреть до 200 ⁰С. И даже выше. С паром похожая ситуация. Он может кипеть при избыточном давлении 0,07 МПа и иметь температуру 115 ⁰С или 9,9 МПа при нагреве до 309 ⁰С. И это пар насыщенный. А есть еще перегретый, где все еще замысловатее. Именно параметры теплоносителя непосредственно влияют на области применения котлов.

Назначение паровых котлов

Энергетические котлы вырабатывают пар, который используется для сообщения движения турбине, генерирующей электричество. Энергия пара в турбине преобразуется во вращение. Его давление составляет от 3,9 МПа до 22,5 МПа (39-225 бар). Причем 22,5 МПа – давление критическое. Все что больше - сверхкритическое давление, оно может доходить до 30 МПа при температуре пара до 620 ⁰С.

Рис.2 Стерилизация бутылок паром

В отличие от энергетических технологические котлы вырабатывают насыщенный пар для производственных нужд. Он востребован из-за способности передавать тепло и влагу. Его давление и температура связаны с характером процесса. Подобные котлы нужны для стерилизации (рис.2), насыщения влагой, очистки поверхностей трубопроводов и оборудования. Но основное применение – нагрев для термической обработки сырья, полуфабрикатов и готовой продукции посредством теплообменников или при прямом воздействии. Верхняя граница – избыточное давление 3,9 МПа (или абсолютное 4,0 МПа). Все, что больше, относится к энергетическим котлам.

Паровые котлы иногда могут использоваться для отопления, чаще всего с использованием теплообменного оборудования. Системы отопления с непосредственной подачей пара в отопительные приборы имеют ряд существенных недостатков. Температура поверхности радиаторов (батарей) слишком высокая, что чревато ожогами и разложением органической пыли. Резко уменьшается влажность воздуха, что вредно для человека.

В России для отопления паровые котла применяются в жилых районах при промышленных предприятиях. Пар вырабатывается одновременно для производственных нужд и для теплоснабжения коммунальных объектов. В настоящее время мощные паровые котлы заменяют котлами меньшей паропроизводительности, а для теплоснабжения жилых районов строят более экономичные водогрейные котельные.

«Низкие» котлы

Разделение на «низкие» и «высокие» котлы привязано к нормативным документам Ростехнадзора, устанавливающим поднадзорность оборудования, работающего под давлением.

Рис.3 Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 368 К (115 ^ОС)

Паровые котлы с рабочим давлением до 0,07 МПа и водогрейные котлы с температурой нагрева воды до 115 ⁰С проектируют, изготавливают и эксплуатируют в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 368 К (115 ^ОС)» (рис.3). Документу уже более 30 лет, он введен в действие еще в апреле 1993 года.

Паровые котлы с давлением до 0,07 МПа применяются на производственных и сельскохозяйственных объектах, а также для отопления и горячего водоснабжения при использовании бойлеров. Нагретый пар имеет небольшую энергию, поэтому используется для запаривания кормов и изготовления комбикорма, стерилизации молочных продуктов, варки творожных масс, очистки и стерилизации оборудования и емкостей, в пропарочных камерах для железобетонных изделий, для разморозки мяса при приготовлении колбасных изделий и т.д.

Рис.4 Паровой котел КП-2,0-0,07

Паровые котлы КП-ХХ-0,07 (рис.4) предназначены для теплоснабжения животноводческих ферм: заваривания кормов, пастеризации молока, а также горячего водоснабжения и отопления помещений с применением бойлеров. Они имеют несколько модификаций с паропроизводительностью от 0,15 до 2 тонн пара в час. Работают на легких сортах жидкого топлива и природном газе.

Рис.5 Пристроенная котельная

Водогрейные котлы с температурой нагрева воды до 115 ^ОС устанавливают в коммунальных котельных для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Например, для жилых зданий допускаются пристроенные и крышные котельные с применением подобных котлов (рис.5). Домовые системы отопления работают по графикам 105/70 и 95/70. То есть с максимальной температурой воды в подающем трубопроводе 115 или 95 ^ОС соответственно, а в обратном – 70 ^ОС.

«Высокие» котлы

Паровые котлы с рабочим давлением более 0.07 МПа (0,7 кгс/см²), водогрейные котлы с температурой нагрева воды выше 115 ⁰С проектируют, изготавливают и эксплуатируют в соответствии с федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденными приказом Ростехнадзора от 15.12.2020 №536 (рис.6).

Рис.6 ФНП «Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением»

Водогрейные котлы с температурой нагрева свыше 115 ⁰С предназначены для получения перегретой воды в системах отопления, где магистральные тепловые сети работают по стандартным графикам 150/70 или 130/70.

Рис.7 Водогрейный котел ПТВМ

Водогрейные котлы ПТВМ (рис.7) производительностью 30, 50, 100, 120, 180 Гкал/ч, предназначены для получения горячей воды температурой до 150°С, используемой в системах отопления, горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, на ТЭЦ в качестве пиково-резервных источников тепла. В качестве топлива используются природный газ и мазут. Самый мощный из них - ПТВМ-180, работает по графику 150/110, имеет теплопроизводительность 209 МВт, а масса металла его конструкции составляет 273 тонны. И это без натрубной тепловой изоляции и обшивки.

Энергетические паровые котлы работают на тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях. Выработанный ими пар вращает турбины, генерирующие электричество. Котел ТПМП-1202 работает на высокосернистом мазуте (основное топливо) и природном газе (резервное топливо) в блоке с турбиной мощностью 1200 МВт. В нижней части в три яруса размещены 56 газомазутных горелок, по 28 с каждой стороны. Он может вырабатывать 3950 тонн пара в час, а высота этого монстра - 67 метров, то есть более 20 стандартных этажей здания.

Рис.8 Бренд ПАО «Красный котельщик»

Кстати, котлы ТПМП производит ПАО «Красный котельщик» (рис.8), расположенное в г. Таганроге Ростовской области. ТЭЦ России оснащены котельным оборудованием на 60 % и на 80 % теплообменным оборудованием этого предприятия.

 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