Изолированный участок трубопровода. Единая система конструкторской документации

Виды водогрейных котлов (паровые, газовые и др.), эксплуатация.

Водогрейные котлы предназначаются для отопления индивидуальных жилых помещений, общественных зданий небольшого размера, а также таун-хаусов. По большей части, их устанавливают в районах без центрального отопления, либо там, где возведение котельной не является целесообразным. Так или иначе, водогрейными котлами (вне зависимости от их конструкции и исполнения) называют устройства, которые за счет своих технических характеристик вырабатывают тепло при сжигании определенного топлива, после чего передают тепловую энергию теплоносителю, коим является обычная вода. В свою очередь, при осуществлении циркуляции воды по трубной системе отопительного контура, помещение нагревается до определенной температуры.

Конструкция водогрейных котлов

В настоящее время в российских магазинах можно обнаружить водогрейные котлы, которые имеют более-менее одинаковую конструкцию. Различия будут наблюдаться лишь в пиковой мощности устройства, а также в его производителе, который может быть как отечественным, так и зарубежным. Что касается конструктивных особенностей, то современный котельный аппарат представляет собой чугунный или толстолистовой стальной теплоизолированных корпус с теплообменником. Именно в теплообменнике осуществляется нагревание воды (теплоносителя), которая после достижения определенной температуры начинает поступать в отопительную систему.

Многие модели водотрубных и жаротрубных котельных аппаратов двухконтурные, хотя и одноконтурных моделей хватает. Если аппарат имеет два контура, то горячая вода будет поступать не только в отопительную систему, но и в водопровод, после чего может использоваться в бытовых целях. Также, конструкция отдельных моделей предусматривает наличие специальных циркуляторов, интенсифицирующих водооборот. Кроме того, в аппарате могут быть предусмотрены мембранные расширительные баки. Незначительные отличия в конструкции могут наблюдаться при реализации возможности использовать различное топливо, будь то газ, твердое топливо, жидкое топливо или электричество. Большой популярностью пользуются универсальные модели, который фактически «всеядны». Независимо от того, какое топливо будет использоваться, котельный аппарат должен иметь «на борту» систему, которая будет автоматически поддерживать процессы горения.

Классификация водогрейные котлов

Чаще всего котлы водогрейные классифицируют по виду используемого горючего, а также по месту размещения и предназначению.

1. По виду топлива

Твердотопливные водогрейные котлы на дровах, на опилках, на пеллетах, на угле, на древесных отходах. .

Предназначаются для частного дома или для бани, что объясняется необходимостью выделения большой площади для их установки, а также для размещения необходимых запасов топлива.

Котельные аппараты на жидком топливе (на отработанном масле или на отработке, на мазуте, на дизельном топливе).

Используются для отопления частных жилых домов, что объясняется аналогичными причинами. Разница лишь в том, что в соответствии с правилами ГОСТ и ПУБЭ жидкое топливо должно храниться на безопасном расстоянии от котельного аппарата, во избежание взрывоопасных ситуаций.

Котлы газовые водогрейные, использующие природный или сжиженный газ. Могут использоваться как в частных домах, так и в квартирах и таунхаусах.

Электрические котельные аппараты, использующиеся для обустройства отопления небольших коттеджей и городских квартир.

2. По назначению

Промышленные котельные аппараты высокой мощности, которые используют пар в качестве основного теплоносителя. Часто их называют паровыми котлами. Их мощность измеряется не в кВт, а в мВт. Например, есть модели на 5 мВт и на 40 мВт, справляющиеся с гигантским объемом работы. За работой подобных устройств обязательно следит профессиональный оператор или машинист, имеющий в наличии все необходимые режимные карты и инструкции для проведения быстрого ремонта своими руками. Кроме того, в его задачу входит перевод котла в водогрейный режим и в водно химический режим, консервация, очистка поверхности нагрева, промывка, тестовая растопка, обвязка, проверка арматуры, утилизатора, каминной топки, барабана, печи и т.д.

Бытовые котельные аппараты малой мощности и средней мощности, которая на порядок меньше, чем у котлов промышленного назначения. Предназначаются для отопления бытовых помещений, имеющих определенную площадь.

3. По месту размещения (по исполнению).

Напольные водогрейные аппараты. Стационарные котлы, которые могут работать на самом различном топливе.
Настенные водогрейные аппараты. Навесной вариант, применяющий в качестве энергоносителя электричество или газ.

4. По методу нагрева воды

Проточные устройства, нагревающие воду до определенной температуры при прохождении теплоносителя через нагревательный элемент.

Устройства с накопительными баками, где нагрев воды обеспечивается аккумулирующими баками той или иной емкости. Наполнение баков водой происходит по мере расходования.

Напольные водогрейные котлы

Напольные аппараты водогрейного типа работают на газе, на жидком или на твердом топливе. Данный вариант котельного оборудования должен устанавливаться исключительно в отдельном помещении, плюс отдельное помещение должно выделяться для хранения твердых и жидких видов топлива. Во втором случае помещение в обязательном порядке должно оснащаться противопожарными средствами, предусмотренными правилами, нормативами и требованиями СНиП. Напольные котлы оснащаются всеми необходимыми средствами управления и автоматизации, которые позволяют получать доступ к котельному помещению только при возникновении экстренных ситуаций. Дополнительные удобства обеспечиваются наличием автоматических систем регулирования уровня нагрева воды, на основе анализа температуры на открытом воздухе и в помещении. Также, существуют специализированные программные устройства, переводящие систему в необходимый режим на основе заранее прописанной программы действия.

Настенные водогрейные котлы

Если напольное котельное оборудование требует выделения отдельного помещения для их монтажа, то настенные устройства могут устанавливаться в ванной, в прихожей, на кухне и т.д. Определение помещения для установки будет обуславливаться как выбранным видом энергоносителя, так и вопросом элементарного удобства размещения. То есть, пользователю нужно решить, где эксплуатация водогрейных котлов будет для него более комфортной. Электрические и газовые аппараты могут иметь достаточно большую мощность, которой хватит на поддержание заданной температуры в помещении, плюс на обеспечение горячим водоснабжением как городской квартиры, так и большого загородного дома. Для нагрева воды в таких котлах может использоваться проточный метод или бойлерный метод. В первом случае речь будет идти об использовании нагревательного элемента, через который проходит вода. Во втором случае используется бойлер или накопительный бак, в котором нагревается теплоноситель. Бак заполняется по мере того, как будет расходоваться горячая вода.

Настенные котлы газового типа

Газовые настенные котельные аппараты могут быть одноконтурными (отопление) и двухконтурными (отопление и горячая вода). Также, различия между ними могут наблюдаться в системе подачи воздуха. Есть устройства с закрытой и открытой камерой сгорания. В первом случае используемый для поддержания процессов горения воздух забирается с улицы, а во втором случае – непосредственно из помещения. Настенные системы содержат в компактном корпусе все необходимые элементы котельной, выполненные в миниатюре. В их число входят элементы автоматического управления, системы безопасности (на случай аварийной остановки водогрейного котла), система вывода продуктов горения, насос, расширительный бак, газовая горелка и т.д.

Настенные котлы электрического типа

Котельное оборудование электрического типа в конструктивном плане заметно проще, чем газового типа. Оно характеризуется большей экологичностью, безопасностью и простотой использования. Главными элементами электрических устройств являются:

— Теплообменник. Водяной бак, внутри которого смонтированы электронагревательные элементы.

— Блок управления, а также регулирующие приборы, отвечающие за параметры используемого теплоносителя.

Главными преимуществами подобных устройств являются простота использования, большие сроки службы и сроки эксплуатации, а также возможность автоматизации подавляющего большинства процессов. Кроме того, стоит упомянуть по легкости установки и подключения, малом весе и компактных размерах. Электрические котельные аппараты можно устанавливать не в отдельных, а непосредственно в жилых или в подсобных помещениях. Среди недостатков подобных устройств можно выделить зависимость от электроэнергии, которая должна подаваться стабильно, а также высокую цену электроэнергии, в сравнении с другими видами энергоносителей.

Настенные котлы конденсационного типа

Данные устройства, наравне с пиролизными аппаратами длительного горения, приобрели огромную популярность в последнее время. Конденсационные котлы европейского производства обладают высочайшей эффективностью, а также завидной экономичностью. Высокие показатели КПД объясняются использованием уникального принципа работы, предусматривающего нагрев рабочей среды до максимальных температур. При этом тепло выделяется не только от сгорания самого энергоносителя, но и от нагрева конденсирующихся водяных паров. Кроме того, в работе задействовано тепло, которое уходит вместе с отводящимися продуктами горения. Реализация данного принципа, по праву считающегося инновационным, позволяет увеличить коэффициент полезного действия системы на 15 процентов, в сравнении с настенными устройствами традиционного типа. Правильное использование подобной аппаратуры резко уменьшает расход топлива, а также снижает количество выбросов в окружающую среду. Конденсационные котлы работают на природном или сжиженном газе, причем камера сгорания в них закрытая. Паровой водогрейный котел имеет в комплекте расширительный бак, циркуляционный насос, система обеспечения безопасности. Конденсационные аппараты характеризуются компактностью, современным дизайном, простотой управления и удобством обслуживания.

Плюс ко всему, производители оснащают их различными средствами автоматизации. При этом газовые котлы все также остаются потенциально опасными из-за угрозы взрыва. Зато они характеризуются высочайшей скоростью нагрева воды и экономичностью использования (при условии установки экономайзера).

Электрические водогрейные котлы

Электрические котельные аппараты очень популярны на территории Российской Федерации. На нашем рынке их предлагает целый ряд производителей, выпускающих устройства для теплоснабжения загородных коттеджей и частных домов. С помощью электрических котельных устройств становится возможным обеспечить помещение как теплом, так и горячей водой, вне зависимости от наличия централизованного горячего водоснабжения на участке.

Конструкция электрических котлов заметно проще, чем газовых аппаратов. Их не нужно регулярно обслуживать, они не взрываются, работать с ними легко и удобно. Да и в плане экологичности они могут дать фору газовым котлам.

Конструкция электрических моделей включает в себя:

— Теплообменник – бак со встроенными тэнами (теплоэлектрическими нагревателями).

— Шкаф управления и автоматики, который позволяет поддерживать температуру в доме на определенном уровне без необходимости постоянного контроля за ней.

Помимо воды, в качестве теплоносителя электрические котельные аппараты могут использовать незамерзающую жидкость, что более предпочтительно. Подобные устройства можно разделить по видам нагревательных элементов, которые в них используются.

Трубчатые ТЭНы. Теплоэлектрические нагреватели, заполненные специальным проводником, который будет нагреваться при контакте с электрическим током. Данные элементы будут нагревать проточную воду на постоянной основе, пока они подключены к электросети. Трубчатые нагреватели используются при обустройстве комбинированного отопления. Днем такая система дает тепло от газового, жидкотопливного (дизельного, газомазутного) или твердотопливного (угольного, дровяного) котла, который характеризуется большей экономичностью. Ночью же, когда тарифы на электроэнергию снижаются, система поддерживает тепло на электричестве.

Электроды. Котельные аппараты электродного типа осуществляют нагрев теплоносителя при возникновении ионного потока между электродами, о чем вы можете прочитать в описании. Их плюсом является отсутствие теплоэлектрических нагревателей, но поскольку теплоноситель – важная часть электроцепи, его нужно подготавливать специальным образом. В воду добавляются соли в заданном количестве, до достижения необходимой концентрации.

Итак, основными преимуществами электрических котельных аппаратов являются их невысокая стоимость, простота использования, легкость монтажа, компактность и малый вес, а также отсутствие необходимости выделять для их размещения отдельное помещение.

Конкретные марки и производители

Сегодня производители предлагают своим клиентам купить целый ряд водогрейных аппаратов, каждый из которых обладает своей принципиальной схемой. В продаже имеются отечественные и зарубежные (итальянские, немецкие, финские) котельные аппараты, каждый из которых проходит производственные испытания, техническое освидетельствование и процедуру сертификации. Особое значение имеет проведение гидравлических испытаний образцов, включающих пуск, продувку, проверку реакции на кислотные среды и щелочение, тепловой расчет. Перед пуском водогрейные котлы промываются. Все это позволяет производителю получить паспорта и сертификаты на свою продукцию, позволяющие продавать ее по всему миру, включая Российскую Федерацию. Что касается конкретных изготовителей теплофикационного котельного оборудования (профессионального, а не самодельного), то сегодня проектированием и выпуском занимаются многие компании. Особо стоит выделить продукцию КВА, ДКВР, ПБ, ПТВМ, КВР, КВГ, КВГМ, ТВГ, КЧМ, Rex, Универсал, Братск, Лемакс, Студент Гидравлик, Аристон, Зиосаб, Термотехник, Энергия 3, ОКОФ, Сибирь, Титан, КОВ СТ, Мимакс, НИИСТУ 5, Vitomax 200, Vitoplex 100, Loos, Wolf, Ici, Baxi, Buderus, Viessmann.

Водогрейный котел – устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива, и предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.

Теплота, вырабатываемая водогрейными котлами, используется на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также может использоваться на различные технологические нужды.

Максимальная температура воды на выходе из котлов в зависимости от их теплопроизводительности может составлять 95, 115, 150 и 200 ºC.

Все водогрейные котлы можно разделить на газотрубные и водотрубные. По материалу, из которого изготовлены водогрейные котлы, их можно разделить на стальные и чугунные. Чугунные котлы отличаются большей коррозионной стойкостью.

По характеру циркуляции воды (независимо от конструкции) все водогрейные котлы являются прямоточными.

Водогрейный котел состоит из топочного устройства и тепловоспринимающих поверхностей, которые для водотрубных котлов делятся на топочные экраны, выполненные из отдельных панелей, представляющих собой ряд параллельно включенных труб, объединенных входными и выходными коллекторами, и конвективные поверхности нагрева, в большинстве случаев набираемые из змеевиков.

Чугунные водогрейные котлы работают при давлении воды в системе не более 0,6 МПа. Максимальная температура нагреваемой воды – 95 о C. Допускается работа котлов с температурой до 115 о C при рабочем давлении в системе отопления не ниже 0,35 МПа. В настоящее время чугунные котлы выпускают теплопроизводительностью, как правило, не превышающей 2 МВт.

Чугунные котлы собирают из отдельных литых секций, соединенных между собой с помощью отдельных конических ниппелей, и стягивают стяжными болтами, которые проходят через отверстия ниппелей. Такая конструкция позволяет подбирать требуемую поверхность нагрева котла, а также производить замену отдельных секций.

Существуют специализированные чугунные секционные котлы, предназначенные для сжигания газообразного и жидкого топлива, а также для сжигания твердого топлива. Последние могут быть переведены на сжигание газообразного топлива при соответствующей переделке.

К специализированным котлам для сжигания газообразного топлива, например, относятся котлы «Факел», «Братск-1Г», а также большое число чугунных котлов импортного производства.

Помимо секционных чугунных котлов в отопительных котельных широко используются стальные водотрубные котлы следующих типов: ТВГ, КВГ, КВ-ГМ и ПТВМ.

Теплофикационный водогрейный газовый котел ТВГ представляет собой прямоточный секционный теплогенератор с принудительной циркуляцией воды, оборудованный отдельным дымососом и вентилятором. Котлы ТВГ выпускаются теплопроизводительностью 4,65 МВт (ТВГ-4) и 9,3 МВт (ТВГ-8). Особенностью котлов является развитая радиационная поверхность. Котлы ТВГ-4 и ТВГ-8 имеют три двухсветных экрана и четыре горелки. Двухсветные экраны делят топку на четыре отсека. Кроме того, каждый котел имеет два односветных экрана, расположенных у стенок, и потолочный экран, частично переходящий во фронтовой экран.

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций с верхними и нижними коллекторами, соединенными между собой восемью стояками, в каждый из которых вварены по четыре П-образных змеевика. Змеевики располагаются параллельно фронту котла в шахматном порядке. Для направления движения воды по змеевикам в стояках есть перегородки.

Для сжигания газа используются подовые горелки с прямой щелью, заканчивающейся вверху внезапным расширением. Горелки размещены между вертикальными топочными экранами.

В настоящее время вместо котлов ТВГ выпускаются газовые водогрейные котлы типа КВ-Г теплопроизводительностью 4,65 и 7,56 МВт. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе. Котлы рассчитаны на подогрев воды от 70 до 150 ºCс качественным регулированием отпусков тепла, т.е. с постоянным расходом воды через котел. Температура воды на входе в котел поддерживается постоянной, равной 70 ºCна всех нагрузках. Котлы КВ-Г представляют собой трубную систему, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева.

Радиационные поверхности нагрева котлов КВ-Г образуются левым и правым боковыми экранами, двумя двухсветными экранами и потолочным экраном. Конвективная поверхность нагрева состоит из П-образных ширм.

В котлах КВ-Г используются три подовые горелки, которые размещены между секциями вертикальных топочных экранов.

Стальные прямоточные водогрейные котлы КВ-ГМ унифицированной серии выпускаются различных типоразмеров по теплопроизводительности. Котлы предназначены для установки на ТЭЦ, в производственно-отопительных и отопительных котельных, работающих на газообразном и жидком топливе.

Котлы КВ-ГМ-4 иКВ-ГМ-6,5 теплопроизводительностью, соответственно, 4,65 и 7,56 МВт рассчитаны на подогрев воды от 70 до 150 ºCс качественным регулированием отпуска тепла. Котлы имеют единый профиль и различаются размерами (глубиной) топочной камеры и конвективной шахты.

Котлы оборудованы одной ротационной газомазутной горелкой типа РГМГ соответствующей теплопроизводительности. Топочная камера котлов, как и конвективная шахта, полностью экранирована мембранными панелями.

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух пакетов. Каждый пакет набирается из П-образных ширм.

Котлы КВ-ГМ-10-150 ,КВ-ГМ-20-150 иКВ-ГМ-30-150 обеспечивают подогрев воды до 150 ºCс разностью температур воды на входе и выходе, равной 80 ºC, работают с постоянным расходом воды на всех нагрузках.

Котлы являются прямоточными, имеют единый профиль в разрезе и различаются только глубиной топки и конвективного газохода.

Топки котлов оборудованы установленной на фронтовой стенке одной газомазутной горелкой с ротационной форсункой типа РГМГ.

Топка полностью экранирована и разделена промежуточным двухрядным поворотным экраном на камеру горения и камеру дожигания.

Пакеты конвективных поверхностей нагрева расположены в вертикальном газоходе с полностью экранированными стенками.

Котлы КВ-ГМ-50-150 иКВ-ГМ-100-150 выполнены водотрубными, прямоточными с П-образной сомкнутой компоновкой поверхностей нагрева.

Котлы предназначены для получения горячей воды с температурой 150 ºCв отдельно стоящих котельных для использования в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения объектов промышленного и бытового назначения и на ТЭЦ в качестве пиково-резервных источников тепла. Котлы используются для работы, как в основном режиме, так и в пиковом (для подогрева сетевой воды соответственно от 70 до 150 ºCи от 110 до 150 ºC). Котлы должны работать с постоянным расходом воды.

Топки котлов оборудованы газомазутными горелками с ротационными форсунками типа РГМГ-20 (две горелки на котле КВ-ГМ-50-150) и РГМГ-30 (три горелки на котле КВ-ГМ-100-150).

Топка и задняя стена конвективного газохода полностью экранированы. Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, расположены в вертикальном газоходе. Каждый пакет набирается из П-образных ширм.

Котлы полностью унифицированы между собой и отличаются только глубиной топочной камеры и конвективного газохода.

Водогрейные котлы типа ПТВМ предназначены для работы на газообразном (основное) и жидком (для кратковременной работы) топливе. Эти котлы имеют башенную компоновку, т.е. конвективные поверхности нагрева располагаются непосредственно над топочной камерой, выполненной в виде прямоугольной шахты. Топочная камера котлов полностью экранирована. Топка котлов типа ПТВМ-180 помимо фронтового, заднего и двух боковых экранов имеет два ряда двухсветных экранов, которыми она разделяется на три сообщающиеся камеры.

Конвективные поверхности нагрева котлов типа ПТВМ различной теплопроизводительности однотипны и отличаются только длиной П-образных змеевиков и числом параллельных змеевиков, составляющих одну секцию.

Принципиальной особенностью котлов башенной компоновки является применение большого числа сравнительно мелких горелок с подводом воздуха от индивидуальных дутьевых вентиляторов. В качестве горелочных устройств на котлах типа ПТВМ используются газомазутные горелки с периферийным подводом газа и механическим распыливанием мазута. Котлы работают на естественной тяге, и каждый котел имеет собственную дымовую трубу.

В последнее время в энергетической промышленности России большое внимание уделяется разработке и выпуску новых жаротрубно-дымогарных водогрейных котлов. Они находят широкое применение в районных, заводских и коммунально-бытовых отопительных котельных, приходя на смену стальным водотрубным и чугунным водогрейным котлам.

Увеличение производства новых конструкций жаротрубных котлов обосновано их меньшей стоимостью по сравнению с водотрубными и чугунными котлами, простотой монтажа, хорошей ремонтопригодностью, большей степенью автоматизации, а также способностью работать при давлении в топке выше атмосферного (под наддувом). Кроме того, необходимо отметить, что все вновь вводимые современные котлы работают на природном газе низкого давления, что существенно повышает надежность теплоснабжения во время максимума отопительной нагрузки.

В настоящее время распространены жаротрубно-дымогарные котлы с трехходовым движением дымовых газов. Трехходовой по движению газов жаротрубно-дымогарный котел, например АВ-2 (рис. 4.7), состоит из горизонтального цилиндрического барабана с плоскими отбортованными днищами. Днища являются одновременно трубными досками для жаровой трубы, расположенной по оси барабана, труб второго газохода, находящихся в нижней части барабана, и труб третьего газохода, разделенного на два пучка, расположенных по обе стороны жаровой трубы. В передней части жаровой трубы устанавливается горелка. Для исключения перегрева металла жаровой трубы в районе горелки внутренняя ее поверхность на длине, примерно равной диаметру, защищена шамотной кладкой.

В задней части котла расположена охлаждаемая поворотная камера, в которой газы поворачивают из жаровой трубы в трубы второго газохода. По этим трубам они проходят во фронт котла в переднюю камеру, повернув в которой на 180°, продукты сгорания по дымогарным трубам третьего хода удаляются в сборный газоход, соединенный с боровом котельной.

Существует также большое число котлов с реверсивной топкой, в которых дымовые газы, достигнув дна топки, поворачивают на 180° и по периферии топки направляются к фронту котла. В полости между передней водоохлаждаемой крышкой и передней трубной доской газы поворачивают на 180° и проходят конвективный газоход.

Вода из обратного трубопровода поступает в барабан котла и опускается вниз, омывая снаружи трубы третьего газохода, жаровую трубу, трубы второго газохода, развернувшись, поднимается вверх и отводится через выходной патрубок, расположенный в передней части корпуса котла.

В табл. 4.1 приведены основные технические характеристики некоторых типов водогрейных котлов жаротрубно-дымогарного типа, выпускаемых отечественными производителями.

Паровые котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для обеспечения теплотой технологических потребителей, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также в паровых двигателях в качестве рабочего тела.

Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды, используемой главным образом для отопления зданий и в системах горячего водоснабжения. В последнее время водогрейные котлы широко применяются и для обеспечения технологических потребителей (в основном сушилок), не требующих высоких параметров теплоносителей. Это касается малых предприятий с общей мощностью теплового потребления в несколько МВт.

Котлостроение имеет многовековую историю, в течение которой происходило совершенствование конструкций по мере увеличения единичной мощности котлов, повышения параметров пара и требований к экономичности. Схемы работы различных паровых котлов показаны на рис. 22.1 в последовательности их исторического развития. На первом этапе использовались простые цилиндрические котлы (рис. 22.1, а), которые из-за небольшой площади поверхности теплообмена между продуктами сгорания и водой имели низкую производительность и, как следствие, большую удельную металлоемкость. Увеличение поверхности теплообмена при сохранении габаритов могло быть достигнуто использованием трубчатых поверхностей.

На следующем этапе развития конструкций котлов были разработаны газотрубные котлы (рис. 22.1, б), в которых внутри барабана 7, заполняемого водой, устанавливается пучок дымогарных труб 3 и жаровая труба с размещенной в ней топкой 2. Дымовые газы проходят по дымогарным трубам. Такие котлы использовались на паровозах, в малой энергетике (локомобильные электростанции) и т.п. Объем барабана (рис. 22.1 а, б) делится на водяное (внизу) и паровое пространства. Пар, образующийся на поверхности теплообмена, бар- ботирует через слой воды в паровое пространство, откуда отбирается потребителями. Свежая (питательная) вода подается в водяное пространство. Для нормальной работы необходимо сохранение баланса

Рис. 22.1. Принципиальные схемы паровых котлов: а - цилиндрический; б - газотрубный; в - водотрубный с естественной циркуляцией; г - водотрубный с принудительной циркуляцией; д - прямоточный; 7 - барабан котла; 2 - топка; 3 - дымогарные трубы; 4 - нижний барабан (коллектор); 5 - испарительные трубы; 6 - опускная труба; 7 - насос; 8 - коллекторные трубы; 9- трубы нагрева воды (экономайзер); 10 - трубы перегрева пара (пароперегреватель)

между расходом подаваемой воды и расходом отбираемого пара. Количество подводимой теплоты должно обеспечить нагрев воды и получение пара.

При установке пучка труб внутри барабана его диаметр ограничивает количество труб, т.е. ограничивает площадь поверхности теплообмена и, следовательно, производительность агрегата. Кроме того, наличие барабана большого диаметра препятствует увеличению давления получаемого пара. Поэтому развитие котлостроения пошло путем использования водотрубных котлов, в которых дымовые газы омывают трубчатые поверхности снаружи, а вода движется внутри труб. Вначале использовались котлы с наклонным пучком труб, в настоящее время используются преимущественно вертикально-водо- трубные котлы (рис. 22.1, в , г). Пучки кипятильных труб 5 в верхней части подсоединяются к верхнему барабану /, в который подается питательная вода. Не заполненное водой пространство барабана служит для сбора образующегося пара. В нижней части пучки труб привариваются к коллекторным трубам 8 или к нижнему барабану 4. Пар, образовавшийся внутри труб, должен быть выведен в паровое пространство котла (верхний барабан). Это достигается многократной циркуляцией воды по циркуляционному контуру котла. Циркуляция может быть естественной (см. рис. 22.1, в) и многократной принудительной (см. рис. 22.1, г). В обоих случаях в трубах с интенсивным парообразованием движение должно быть восходящим. При поступлении пароводяной смеси в верхний барабан пар отделяется от воды и поступает в паровое пространство, а вода по опускным трубам 6 опускается в нижний барабан или в нижние коллекторные трубы.

Естественная циркуляция происходит благодаря разности плотностей воды в опускных трубах р в и пароводяной смеси р см в кипятильных трубах. Движущий напор естественной циркуляции Ар ав, Н/м 2:

где Н - высота парообразующей части подъемных (кипятильных) труб, м.

Движущий напор расходуется на преодоление всех сопротивлений, возникающих при движении воды и пароводяной смеси. Режим циркуляции характеризуется скоростью циркуляции, которая равна скорости воды на входе в подъемную трубу, и кратностью циркуляции. Кратность циркуляции равна отношению расхода циркулирующей воды и паропроизводительности контура. Скорость циркуляции обычно равна 0,5-1,5 м/с. Кратность циркуляции 10-50. Параметры циркуляции определяются с помощью гидравлического расчета системы. Циркуляция в котле с многократной принудительной циркуляцией осуществляется с помощью циркуляционных насосов 7. Кратность циркуляции 5-10. Разработаны также прямоточные котлы (рис. 22.1, д) с принудительным прямоточным движением воды, пароводяной смеси и перегретого пара. В таких котлах отпадает необходимость установки барабана, что позволяет увеличить давление и температуру получаемого пара и снизить металлоемкость. Однако использование прямоточных котлов ограничено из-за более высоких требований к качеству питательной воды.

Таким образом, паровые котлы могут быть газотрубными и водотрубными. Водотрубные котлы, в свою очередь, подразделяются на котлы с естественной циркуляцией, с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные. По паропроизводительности паровые котлы различают: малой производительности - до 7 кг/с; средней - 7-60 кг/с; большой - выше 60 кг/с. По давлению производимого пара различают: котлы низкого давления - до 1,4 МПа; среднего - 2,3-3,9 МПа; высокого - 9,8-13,7 МПа и сверхкритического - 25 МПа и выше.

Основные характеристики выпускаемых в РФ котлов стандартизованы . Каждый котел имеет свою маркировку в соответствии с ГОСТ 3619-82. Первая буква условного обозначения марки котла указывает тип циркуляции: Е - естественная циркуляция; Пр - принудительная циркуляция; А - прямоточный котел. Первое число указывает паропроизводительность в т/ч, второе - номинальное давление, третье - температуру перегрева пара. После чисел вводятся буквенные обозначения применяемого топлива (К - каменный уголь, Б - бурый уголь, М - мазут, Г - газ, С - сланцы, О - отходы, мусор, Д - другие виды топлива, МТ - многотопливные котлы) и тип топки (Р - слоевая топка, Т - камерная топка с твердым шлакоудалением, В - вихревая топка, Ц - циклонная топка, Ф - топка с кипящим слоем и т.п.).

Например, паровой котел с естественной циркуляцией паропро- изводительностью 10 т/ч с абсолютным давлением 1,4 МПа для производства насыщенного пара, со слоевой топкой для сжигания угля обозначается: котел паровой Е-10-1,4КР. Необходимо отметить, что до настоящего времени еще широко используются различные заводские маркировки котлов, прежде всего импортных.

Водогрейные котлы работают по прямоточной схеме. В общем случае водогрейный котел представляет собой набор последовательно соединенных теплообменных поверхностей, размещенных в топке и в газоходах в определенной последовательности, обеспечивающей наилучший тепловой режим.

До недавнего времени выпускались чугунные водогрейные котлы для котельных небольшой мощности (до 1,7 МВт) с температурой горячей воды до 115 °С и давлением 0,4 МПа. Котлы собирались из литых, полых чугунных секций, количество которых определяло мощность котла. Сборка обеспечивала необходимое направление движения воды и топочных газов. Марки и характеристики чугунных котлов приведены в .

В настоящее время выпускают преимущественно водотрубные стальные водогрейные котлы мощностью до 120 МВт с температурой воды до 150-200 °С и давлением 0,75-2,4 МПа. Маркировка водогг рейных котлов определена стандартом (ГОСТ 21563-93). Условное обозначение: КВ - котел водогрейный; Т - твердое топливо; М - жидкое (мазут); Г - газообразное и т.д. . Например марка КВ- ТР-10 обозначает котел водогрейный, на твердом топливе, мощностью 10 МВт (буквой Р обозначено наличие колосниковой решетки), а марка КВ-ГМ-20 - водогрейный газомазутный котел мощностью 20 МВт.

В России и других странах выпускается большое разнообразие стальных котлов, имеющих заводскую маркировку. Наряду с водотрубными, встречаются и газотрубные водогрейные котлы.

1. Дайте определение водогрейным и энергетически котлам. Дайте определение следующим элементам парогенератора: поверхности нагрева, пароперегреватели, барабана, воздухоподогревателя, экономайзера и обмуровки.

Водогрейный котёл - котёл для нагрева воды под давлением. «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).

Паровой котёл - котёл, предназначенный для генерации насыщенного или перегретого пара. Может использовать энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию (электрический паровой котёл) или утилизировать теплоту, выделяющуюся в других установках (котлы-утилизаторы).

Поверхность нагрева котла - поверхность стенок, отделяющих дымовые газы от нагреваемых сред, через которые происходит передача тепла от дымовых газов.

Пароперегрева́тель - устройство, предназначенное для перегрева пара, то есть повышения его температуры выше точки насыщения. Использование перегретого пара позволяет значительно поднять КПД паровой установки.

Барабан котла - элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочего тела, для отделения пара от воды, очистки пара, обеспечения запаса воды в котле

Воздухоподогрева́тель - устройство, предназначенное для подогрева воздуха, направляемого в топкукотельного агрегата, с целью повышения эффективности горения топлива за счёт тепла уходящих газов.

Экономайзер (англ. Economizer , от английского слова economize - «сберегать») - элемент котлоагрегата, теплообменник, в котором питательная вода перед подачей в котёл подогревается уходящими из котла газами. Устройство повышает КПД установки.

Обмуровка - система ограждений котлоаг регата, отделяющих его топку и газоходы от окружающей среды. Обмуровку котла применяют в котлах, не имеющих цельносварных газоплотных экранов

2. Привести пример схемы УЗО, реагирующей на ток замыкания на землю (показать выбор уставки, перечислить достоинства и недостатки).

УЗО, реагирующее на ток замыкания на землю, предназначено для устранения опасности поражения током при прикосновении людей к корпусу в период замыкания на него фазы за счет быстрого отключения поврежденной электроустановки от сети. Здесь прибором защитного отключения является токовое реле КСТ (рис. 5.4, б), включенное в рассечку заземляющего проводника непосредственно или через трансформатор тока ТА. Ток срабатывания реле КСТ

3. Эксплуатация силовых трансформаторов: основные задачи, направления, мероприятия.

Перед включением трансформатора в сеть из резерва или после ремонта производится осмотр как самого трансформатора, так и всего включаемого с ним оборудования.

При этом проверяются :

уровень масла в расширителе и вводах трансформатора;

исправность и пусковое положение оборудования системы охлаждения;

правильное положение указателей переключателей напряжения;

положение заземляющего разъединителя и состояние разрядников в нейтрали;

отключен ли дугогасящий реактор;

состояние фарфоровых изоляторов и покрышек вводов, а также ши-нопроводов и экранированных токопроводов .

Если трансформатор находился в ремонте, то обращается внимание на чистоту рабочих мест, отсутствие закороток, защитных заземлений и посторонних предметов на трансформаторе и оборудовании трансформатора.

Включение трансформатора в сеть производится толчком на полное напряжение со стороны питания (сетевых трансформаторов со стороны обмотки ВН). Включение часто сопровождается сильным броском тока намагничивания. Однако автоматического отключения трансформатора дифференциальной токовой защитой при этом не происходит, так как она отстраивается от тока намагничивания при первом опробовании трансформатора напряжением, что позволяет избежать ложных срабатываний ее при всех последующих включениях.

При включении трансформатора в работу не исключено появление на нем сразу номинальной нагрузки. Включение на полную нагрузку разрешается при любой отрицательной температуре воздуха трансформаторов с системами охлаждения М и Д и не ниже -25 °С трансформаторов с системами охлаждения ДЦ и Ц. Если температура воздуха, а следовательно, и масла в трансформаторе окажется ниже указанной, ее поднимают включением трансформатора на холостой ход или под нагрузку не более 50 % номинальной. В аварийных ситуациях этих ограничений не придерживаются и трансформаторы включаются при любой температуре (что из-за перепада температур между маслом и обмотками, естественно, отражается на износе изоляции обмоток)

Повышение вязкости масла в зимнее время учитывается при включении в работу не только самого трансформатора, но и его охлаждающих устройств. Циркуляционные насосы серии ЭЦТ надежно работают при температуре перекачиваемого масла не ниже -25 °С, а серии ЭЦТЭ - не ниже -20 °С. Поэтому при включении трансформаторов в работу циркуляционные насосы систем охлаждения включаются лишь после предварительного нагрева масла до указанных значений температур. Во всех остальных случаях насосы принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться в работу одновременно с включением трансформатора в сеть. Вентиляторы охладителей при низких температурах масла должны включаться в работу, когда температура масла достигнет 45 °С.

, находящихся в работе, производится по амперметрам, на шкалах которых должны быть нанесены красные риски, соответствующие номинальным нагрузкам обмоток, Одновременно с контролем значения тока проверяется равномерность нa-грузки по фазам. У автотрансформаторов контролируется также ток в общей обмотке.

Котёл – немаловажная составляющая системы отопления, от которой зависит эффективность ее работы. Сегодня одним из самых распространённых видов отопления является водяное, что объясняет растущую популярность использования водогрейных котлов.

В продаже можно увидеть самые разные агрегаты, отличие между которыми состоит в используемом теплоносителе, конструкционном исполнении, технологии установки и т.п.

Предназначение

Водогрейный котёл применяется для обогрева малогабаритных строений, коттеджей и таун-хаусов. Обычно подобные агрегаты применяют при отсутствии центральной отопительной системы или в ситуации нецелесообразности строительства котельной. Помимо отопления их используют в системе горячего водоснабжения.

Водогрейный котёл – это прибор для нагрева воды под давлением, т.е. без возможности ее кипения.

Теххарактеристики

К основным характеристикам водогрейных котлов относятся:

Теплопроизводительность (тепловая мощность)

Это количество тепловой энергии, которое может быть передано теплоносителю за единицу времени. Единица измерения теплопроизводительности – киловатт. Данный показатель можно найти в паспорте изделия.

В зависимости от тепловой мощности котлы бывают малой, средней и большой мощности.

Температура теплоносителя

Выделяют номинальную и минимальную температуру воды на входе в котёл. Номинальная температура – это температура, которую должен обеспечивать прибор в условиях нормального режима функционирования. Обычно она колеблется в промежутке от 60 до 110°С.

Минимальную температуру нужно соблюдать во избежание возникновения низкотемпературной коррозии трубопровода из-за образования в нем конденсата.

Максимальная температура на выходе из котла – это такой ее уровень, при котором не происходит кипение теплоносителя. Обычно это 110-115°С.

Агрегат именно с этим показателем предназначен для индивидуального использования. Но существуют и изделия с более высоким значением максимальной температуры. Ими оснащают ТЭЦ.

Градиент. Это разница температур воды на входе в котёл и выходе из него. Обычно его значение равно 50-55 °С. На показатель градиента оказывает влияние материал, из которого изготовлено оборудование.

Разновидности

Современные водогрейные котлы устроены примерно одинаково. Они могут отличаться по производителю (отечественные и зарубежные) и по мощностным характеристикам.

Говоря о конструкционном исполнении, все котлы делятся на:

Жаротрубные

Особенностью таких моделей является наличие особых трубок, по которым происходит движение нагретых продуктов сжигания топлива. Принцип работы жаротрубного котла заключается в использовании горелок-автоматов, оборудованных дутьевыми вентиляторами.

Водотрубные

Схему таких водогрейных котлов отличает наличие специальных кипятильных трубок, по которым движется вода. Нагревание происходит путём сжигания энергоносителя. Прогрев котла данного вида происходит довольно быстро и его легко регулировать.

Также здесь предусмотрена возможность серьёзных перегрузок. Неоспоримое достоинство водотрубных отопительных устройств заключается в низкой вероятности их взрыва.

Что касается числа контуров, большинство котлов имеют два контура. Но также есть и одноконтурные изделия. Если котёл двухконтурный, то подача теплоносителя будет осуществляться и в систему отопления, и в водопроводную сеть.

Кроме этого, некоторые модели могут быть оснащены циркуляторами для обеспечения более интенсивного водооборота. В конструкцию котла также может входить расширительный бак.

По типу применяемого топлива водогрейные котлы делятся на:

Котлы на твёрдом топливе. Энергоносителем может выступать уголь, дерево или опилки. Агрегаты подобного типа применяются в бане, сауне, даче, так как требуют значительного пространства под размещение.

Котлы на жидком топливе. Это может быть солярка, мазут, машинное масло. Область применения – отопление частных домов и коттеджей.

Газовые котлы. Топливом выступает природный или сжиженный газ. Установка водогрейных котлов такого типа характерна для домов, таун-хаусов и даже квартир.

Котлы на электричестве. Электрические водогрейные котлы монтируют в небольших коттеджных зданиях и в квартирах.

На фото водогрейных котлов видно, что в зависимости от способа установки, они могут быть:

• Напольными.
• Настенными.

Существуют следующие правила эксплуатации водогрейных котлов:

• Водогрейный котёл требует проведения систематических проверок и регулировок, причём делать этого обязан специалист.
• Устанавливать и налаживать работу котельного оборудования должен профессионал.
• Котёл нуждается в режимной наладке раз в три года.

Фото водогрейного котла