Меню Закрыть

Конструкция котла: Паровой котёл: устройство, схема, принцип работы

Содержание

【Устройство парового котла 】 — Котлотех

СохранитьСохраненоУдалено 0

Приблизительное время чтения: 6 минут

Содержание:

Паровые котлы используется для получения водяного пара большого давления в производственных процессах, где применяется насыщенный пар.

Ключевая особенность паровых котлов –  достаточно высокая производительность, малые теплопотери и экономичность.

Именно за счет таких свойств, паровые котлы приобрели популярность в различных производственных сферах и сфере сельского хозяйства.

Типы паровых котлов

Паровые котлы бывают 2 типов:

  • газотрубные;
  • водотрубные.

Газотрубные – все котлы, в которых высокотемпературные газы проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая при этом тепло воде, которая окружает трубы. К ним относятся  жаротрубные, дымогарные, дымогарно-жаротрубные.

В водотрубных котлах нагреваемая вода протекает по системе труб, при этом топочные газы омывают трубы снаружи. Газотрубные котлы опираются на боковые стенки топки, а водотрубные крепятся к каркасу котла или здания.

Конструкция

Паровой котёл – устройство, которое предназначено для выработки насыщенного пара. Такой котел может использовать в процессе своей работы энергию топлива, сжигаемого в топке котла, электроэнергию (в электрических котлах) или утилизировать теплоту, которая вырабатывается в специальных установках (котлы-утилизаторы).

Основные составляющие парового котла с инверсией пламени – цилиндрическая топка с омываемым днищем, в которой непосредственно происходит процесс горения и дальнейшая инверсия продуктов горения.

Дымовые газы поступают в трубный пучок фронтальной трубной доски, затем через заднюю трубную доску поступают в дымоход. Такая конструкция гарантирует незначительные термические и поверхностные нагрузки в камере сгорания.

Рассмотрим подробнее конструкцию паровых котлов.

Корпус котла состоит из цилиндрической обшивки, топки, днища котла, плоских трубных досок из качественной стали с расчетными объемами с учетом расчетного кода и действующими техническими условиями.

Все применяемые материалы имеют аттестационные сертификаты производителей с данными химических и механических анализов, результаты контрольных испытаний в производственных условиях.

Сварные соединения выполняются при помощи электрической дуговой сварки квалифицированным и аттестованным персоналом. Сварные швы дополнительно подвергаются обязательному контролю.

Дымогарные трубы, элементы трубного пучка изготовлены из качественной стали и приварены к трубным доскам. Это позволяет получить высококачественное соединения труб с фронтальной трубной доской и предупредить возможное развитие известковых отложений. После изготовления, корпус любого котла подвергается соответствующим гидравлическим испытаниям.

В топке котла происходит сжигание топлива. Далее, продукты горения охлаждаются в системе до необходимой минимальной температуры и выходят через дымоход. Полученное тепло поглощает вода, которая, нагреваясь до определенной температуры, испаряется.

На днище аппарата в обязательном порядке устанавливается специальный предохранительный клапан парового котла. Его назначение –  выпуск пара в случае избыточного повышения уровня рабочего давления. Обычно, котельное оборудование оснащается двумя такими клапанами.

Характеристики барабана

Барабан парового котла – это один из основных элементов котла, который предназначен для сбора и раздачи рабочего тела.

Функции барабана:

  • разделение пароводяной смеси на пар и воду и сбор пара;
  • прием воды из водяного экономайзера или из магистрали;
  • термическое и химическое умягчение воды;
  • осушка пара;
  • непрерывная продувка;
  • промывка пара;
  • защита от превышения давления пара.

К барабану присоединены кипятильные и опускные трубы, питательные трубы, предохранительные устройства и предусмотренная контрольно-измерительная аппаратура. Внутри барабана находятся специальные сепарационные устройства.

Барабаны изготавливают из листовой стали с толщиной 13 – 40 мм и диаметром до 1000 мм со штампованными днищами и специальным лазом. Необходимая толщина выбирается в зависимости от давления пара.

Пар, который образуется в кипятильных трубах собирается в паровом объеме. Уровень воды, который находится в водяном объеме, постоянно меняется – повышается или понижается в установленных пределах. Это позволяет регулировать мощность котла.

Уровень нагрева – это поверхность, омываемая с внутренней и наружной стороны водой и паром, соответственно. Поверхность измеряется в квадратных метрах.

Затвор парового котла

Предохранительный клапан – обязательная составляющая парового котла. Это специальное автоматическое устройство для сброса давления. Перед первым пуском котла в обязательном порядке выполняется проверка клапана.

Существует несколько обязательных требований к клапану:

  • Надежность.
  • Обеспечение расчетной пропускной способности.
  • Плотность. Клапан в закрытом состоянии не должен стравливать пар.
  • Клапан должен устанавливаться за пределами помещения.

Группа безопасности котла

Группа (блок) безопасности котла состоит из предохранительного клапана, манометра и воздухоотводчика. Манометр предназначен для контроля за давлением, а воздухоотводчик – для отведения воздуха из системы.

В случае нарушения правил эксплуатации или сбоя в работе оборудования отопительной системы может возникнуть резкое увеличение давления. Это может вывести из строя систему или даже привести к взрывоопасной ситуации. Как раз для таких случаев и предусмотрено наличие группы безопасности котла и предохранительного клапана.

Каждая отопительная система обязана включать группу безопасности. В случае повышенного давления, клапан включается в работу и сбрасывает лишнее давление.  Клапан устанавливается в соответствии с требованиями к данным конструкциям.

Паровые котлы – довольно сложные технические системы, в которых каждый элемент должен находиться в работоспособном состоянии, выполнять свои функции, обеспечивая бесперебойную работу отопительной системы.

Затраты на топливо и эксплуатацию паровых котлов достаточно низкие, что достигается благодаря комплексной работе всех устройств котла, простоте эксплуатации и обслуживания. К недостаткам можно отнести достаточно большие размеры оборудования.

Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла

Здесь вы узнаете:

Двухконтурные отопительные котлы получили большое распространение за счет удобства и компактности. Они согревают дома и одновременно служат источниками горячего водоснабжения. То есть, необходимость покупать отдельный водонагреватель и отдельный отопительный прибор полностью отпадает. Каков принцип работы двухконтурного газового котла и из каких частей состоит это устройство? Об этом мы расскажем в нашем обзоре.

Устройство двухконтурного газового котла

Для того чтобы понять принцип работы газового двухконтурного котла, необходимо разобраться в его устройстве. Он состоит из множества отдельных модулей, которые нагревают теплоноситель в отопительном контуре и выполняют переключение на контур ГВС. Слаженная работа всех составляющих позволяет рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию оборудования. Зная устройство двухконтурного котла, можно разобраться и в его принципе действия.

Мы не будем рассматривать устройство двухконтурных котлов с точностью до винтика, так как нам достаточно разобраться в назначении основных узлов. Внутри котла мы найдем:

Устройство моделей с двумя контурами: отопительным и контуром ГВС.

  • Горелку, располагающуюся в открытой или закрытой камере сгорания – это сердце любого отопительного котла. Она нагревает теплоноситель и генерирует тепло для работы контура ГВС. Для обеспечения точной поддержки заданной температуры она наделяется системой электронной модуляции пламени;
  • Камеру сгорания – в ней располагается вышеуказанная горелка. Она может быть открытой или закрытой. В закрытой камере сгорания (а точнее, над ней) мы найдем вентилятор, отвечающей за нагнетание воздуха и за удаление продуктов сгорания. Именно он и является источником тихого шума при включении котла;
  • Циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по отопительной системе и при работе контура ГВС. В отличие от вентилятора камеры сгорания, насос не является источником шума и работает максимально бесшумно;
  • Трехходовой клапан – именно эта штука отвечает за переключение системы в режим генерации горячей воды;
  • Основной теплообменник – в устройстве двухконтурного настенного газового котла он располагается над горелкой, в камере сгорания. Здесь происходит нагрев теплоносителя, используемого в контуре отопления или в контуре ГВС для нагрева воды;
  • Вторичный теплообменник – именно в нем происходит подготовка горячей воды;
  • Автоматику – она контролирует параметры работы техники, проверяет температуру теплоносителя и горячей воды, управляет модуляцией, включает и отключает различные узлы, контролирует наличие пламени, фиксирует ошибки и выполняет прочие полезные функции.

В нижней части корпусов располагаются патрубки для подключения отопительной системы, труб с холодной водой, труб с горячей водой и с газом.

Можно заметить, что устройство газовой колонки отличается только отсутствием контура отопления.

Мы выяснили устройство двухконтурного настенного газового котла – оно кажется немного сложным, но если разобраться в назначении тех или иных узлов, то сложности исчезнут. Здесь мы можем отметить схожесть с газовым проточным водонагревателем, от которого здесь осталась горелка с теплообменником. Все остальное взято от настенных одноконтурных котлов. Несомненным плюсом является наличие встроенной обвязки – это расширительный бачок, циркуляционный насос и группа безопасности.

Разбирая принцип работы и устройство газового двухконтурного котла, следует отметить тот факт, что вода из контура ГВС никогда не смешивается с теплоносителем. В отопительную систему теплоноситель заливается через отдельную трубу, подключенную к отоплению. Горячая вода подготавливается за счет части теплоносителя, циркулирующего через вторичный теплообменник. Впрочем, об этом мы расскажем чуточку позже.

Принцип работы двухконтурного газового котла

Теперь мы приступим к разбору принципа работа газового двухконтурного котла. Назначение отдельных узлов и модулей мы выяснили, теперь эти знания помогут нам понять, как работает все это оборудование. Рассматривать принцип работы будем в двух режимах:

  • В режиме обогрева;
  • В режиме генерации горячей воды.

В режиме обогрева котел обеспечивает ваш дом теплом.

Сразу отметим тот факт, что работа в двух режимах сразу невозможна – для этого в двухконтурных котлах предусмотрен трехходовой клапан, направляющий часть теплоносителя в контур ГВС. Давайте рассмотрим принцип работы при обогреве, а потом узнаем, как работает техника в режиме горячего водоснабжения.

В режиме обогрева двухконтурный котел работает так же, как и самый обычный проточный нагреватель. При первом включении горелка работает довольно долго, поднимая температуру в контуре отопления до заданной отметки. Как только будет достигнут необходимый температурный режим, подача газа отключится. Если в доме установлен датчик температуры воздуха, то автоматика будет учитывать его показания.

На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может влиять и погодозависимая автоматика, контролирующая температуру уличного воздуха.

Тепло от работающей горелки нагревает теплоноситель, который гоняется по отопительной системе в принудительном режиме. Трехходовой клапан находится в таком положении, чтобы обеспечить нормальное прохождение воды через основной теплообменник. Продукты сгорания удаляются двумя способами – самостоятельно или с помощью специального вентилятора, располагающегося в верхней части двухконтурного котла. Система ГВС при этом находится в отключенном состоянии.

Работа в режиме подачи горячей воды

Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.

При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.

Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система. Управляет всем этим трехходовой клапан. Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет. Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду.

Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?

  • Более простая конструкция;
  • Высока вероятность образования накипи;
  • Более высокий КПД у ГВС.

Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь. Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях.

Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.

Разобравшись с принципом работы газового двухконтурного котла, вы сможете понять назначение отдельных узлов и даже сможете самостоятельно разобраться в вопросах ремонта. На первый взгляд, устройство кажется очень сложным, а плотная внутренняя компоновка вызывает уважение – все-таки разработчикам удалось создать почти идеальное отопительное оборудование. Двухконтурные котлы, таких фирм как Vaillant, активно используются для обогрева зданий различного назначения и для генерации горячей воды, заменяя собой сразу два прибора. А их компактность позволяет сэкономить место и избавиться от необходимости приобретения напольного котла.

Котлы STROPUVA — Конструкция котла

Конструктивная схема дровяного/пеллетного котла*

* Схема показана условно, фактическое расположение, а также вид частей и комплектующих котла могут отличаться от изображения.

Конструктивная схема универсального котла*

* Схема показана условно, фактическое расположение, а также вид частей и комплектующих котла могут отличаться от изображения.

Описание конструкции котла

Котел представляет собой стальной цилиндр, окруженный вторым стальным цилиндром большего диаметра, конструкция утеплена. В зазоре между цилиндрами находится нагреваемый теплоноситель. В передней части котла находится битепловой регулятор тяги {2}. В конструкции имеется дверца для закладки дров {8}, дверца для удаления пепла {11} и отверстие отводящих газов {5}. Также имеются трубы подачи и возврата теплоносителя {14, 15} и муфта для установки термометра {16}. Для улучшения качества горения и передачи тепла в верхней части камеры горения установлена камера подогрева воздуха {4}. В комплекте котла могут быть колосниковая решетка и регулятор подачи воздуха снизу {19} для растопки торфяными и опилочными брикетами или каменным углем. Для достижения оптимального теплосъема, между камерой нагрева воздуха и стенками камеры сгорания котла по всему периметру имеется зазор, по которому дым, омывая камеру нагрева воздуха, поступает в отверстие отводящих газов. В зазоре между камерой подогрева воздуха и стенками камеры сгорания устанавливаются пластины для очистки { экономайзеры }, которые используются для регулировки отводимых газов. При максимально сведенных пластинах к выходу дымохода отбор тепла от отводимых газов максимален. При этом температура отводимых газов снижается до 110-180 °С. При максимально сведенных пластинах к дверце котла {к лицевой части котла} отбор тепла от отводимых газов меньше, при этом температура отводимых газов выше {180-220 °С}. В камеру сгорания опускается телескопическая труба подачи воздуха {7}, на конце которой крепится распределитель воздуха {9}. В верхней части камеры подогрева воздуха расположено отверстие для поступления воздуха и воздушная заслонка {1}. С правой стороны котла находится трос для подъема механизма подачи воздуха с кольцом {12} и фиксирующим крючком {13}. Назначение распределителя воздуха — правильно распределять воздух в зонах горения. Распределитель воздуха опускается вниз по мере сгорания топлива под силой своей тяжести.

Не рекомендуется поднимать распределитель воздуха во время горения во избежание преждевременного износа.

Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла отопления

Все вопросы организации автономного теплоснабжения и подготовки горячей воды решаются приобретением одного котла, способного обслужить обе системы. Не зная принцип работы двухконтурного газового котла отопления, было бы нелогичного не только совершать покупку, но и эксплуатировать агрегат. Согласны?

Мы расскажем о схеме работы отопительного прибора, рассмотрим все его слабые и сильные стороны. Понимая основу действия оборудования, можно без труда пользоваться всеми его преимуществами. А в случае необходимости получится вовремя выявить сбои в работе, понять и устранить причины их происхождения.

Содержание статьи:

Устройство котла для обслуживания двух контуров

Двухконтурный газовый генератор тепла отличается от одноконтурного аналога тем, что вместо одного теплообменника, имеет два, именуют их в технической терминологии первичным и вторичным.

Первый, т.е. первичный теплообменник, расположен непосредственно в зоне горения пламени. Его задача заключается в нагреве теплоносителя для функционирования отопительной сети. Вторичный теплообменник отвечает за работу ГВС.

Стабильная работа отопительного прибора возможна при слаженной работе всех его составляющих. Информация об основных функциональных узлах поможет понять принцип работы оборудования

В конструкцию любого двухконтурного агрегата входят следующие стандартные элементы:

  • Камера сгорания с горелочным блоком;
  • Теплообменники;
  • Устройства управления и защиты оборудования.

Чтобы разобраться в особенностях устройства газовых котлов двухконтурной разновидности, остановимся подробно на каждом из его конструктивных элементов.

Виды газовых горелок для двухконтурных котлов

Горелка газового котла отвечает за получение достаточного объема тепла, необходимого для функционирования отопления и контура поставки горячей воды. Тепловая энергия получается за счет сжигания топлива. Помещают горелку в камеру сгорания, в которую кроме газа нагнетается воздух. Он нужен для процесса горения.

В зависимости от рабочих режимов горелки можно классифицировать по следующим видам:

  • Одноуровневая горелка. Агрегат с подобной горелкой может работать всего в двух режимах – «Стоп» и «Пуск». Подобные котлы, несмотря на низкую экономичность и сниженный ресурс эксплуатации пользуются популярностью благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости.
  • Двухуровневая горелка. Отопительный прибор с такой горелкой может работать на полной и половинной мощности. Его преимущества ощутимы в теплое время года, когда для подогрева не слишком холодной воды нет необходимости эксплуатировать прибор на полной мощности.
  • Модулируемая горелка. Умная система котла с подобной горелкой позволяет производить настройку и регулировку мощности. Такой котел характеризуется высоким сроком службы и экономичностью, но при этом и стоит на порядок выше агрегатов с одноуровневыми и двухуровневыми горелками.

Горелки делятся на конструкции открытого и закрытого типа. При открытом виде горелки воздух, необходимый для сжигания топлива, поступает непосредственно из помещения, в котором находится котел. Для отведения продуктов сгорания необходим дымоход, который должен обеспечивать достаточную естественную тягу.

Атмосферные отопительные агрегаты оборудуют, как правило, обычной , турбинированные — коаксиальным дымоходом. В зависимости от технических условий помещения дымовой канал ставят вертикально или сооружают под углом. Угловые варианты выводят через стену на улицу или подключают к общественной дымоотводной шахте.

Газовая горелка является основным элементом двухконтурного газового котла, она отвечает за сжигание топлива и получение тепловой энергии в необходимом количестве

Турбинированные котлы оборудованы закрытыми камерами сгорания, в которые воздух не может поступать самопроизвольно. Они безопасней и надежней в эксплуатации, но дороже и сложнее в работе. Котлам с закрытыми горелками кроме дымоотвода нужен канал, по которому в камеру подается требующийся для горения кислород.

Потому и оборудуют турбинированные котлы , ведь помимо вывода дыма они еще и втягивают с улицы свежий воздушный поток. Бывает, что для нормальной работы к закрытой камере сгорания подсоединяют два коаксиальных дымохода. Вдобавок всю конструкцию дополняют трубой для подачи воздуха.

Все подобные модели котлов оборудованы вентиляторами, обеспечивающими движение дыма, многоуровневыми системами защиты, автоматикой. Для работы перечисленных приборов и систем нужна электроэнергия. Их минусом считается энергозависимость, увеличивающая эксплуатационные расходы.

Разновидности теплообменников газовых агрегатов

Если с помощью горелки производится сжигание топлива с целью получения тепла, то теплообменник обеспечивает получение этого тепла для дальнейшей передачи воде. Как уже упоминалось, в конструкции двухконтурника присутствуют первичный и вторичный теплообменники.

Первичный теплообменник располагается непосредственно над горелкой и представляет собой оребренную трубку, изогнутую в виде змейки. Под действием пламени вода в теплообменнике нагревается и движется через трехходовой клапан далее в разводку .

Вторичный теплообменник собой представляет систему волнистых пластин, которые собраны в единый блок с двумя парами отверстий. Каждой паре отверстий отведены свои функции.

Через одну из пар протекает вода из водопровода, а через вторую движется теплоноситель, поступающий в отопительный контур. Подобная система из пластинчатого и трубчатого теплообменников именуется сдвоенной.

Первичный и вторичный теплообменник объединены в одну систему, правильность работы которых обеспечивает специальных трехходовой клапан

Существуют отопительные приборы, в которых вместо сдвоенной системы используется битермический теплообменник сложной конфигурации. Такой теплообменник изготавливают из меди, он представляет собой пару трубок, расположенных одна в другой. По внешней трубке движется теплоноситель, а по внутренней – вода для обеспечения работы ГВС.

Битермический теплообменник нагревателя теплоносителя и воды отличается сложной конфигурацией, когда трубка одного контура помещается в трубку другого контура

Котлы с битермическим теплообменником более сложны в эксплуатации, так как оба теплообменника представлены единым блоком, что затрудняет его очистку от накипи. Но такие отопительные приборы пользуются спросом, так как отличаются малыми габаритными размерами и высокой скоростью нагрева воды.

Автоматика или блок управления котла

Автоматика котла отвечает за безопасную и стабильную работу. Она осуществляет контроль температуры воды в компонентах ГВС, поддерживает температуру теплоносителя в линиях теплоснабжения. не допускает работу отопительного прибора в случае опасных ситуаций.

Агрегат прерывает работу или не включается в таких случаях:

  • Сниженное давление в газовой системе;
  • Отсутствие тяги;
  • Отсутствие или критический перегрев теплоносителя.

Блок управления, контролирующий работу устройств защиты и автоматизации процесса, представлен набором переключателей, микросхем или их комбинацией. Помимо обеспечения безопасности и контроля температурного режима он следит за работой циркуляционного насоса и вентилятора.

Современные газовые котлы отличаются наличием интеллектуального управления, в программном обеспечении которых присутствуют различные режимы эксплуатации.

Принцип работы и специфика

Многие владельцы газового оборудования даже не задумываются о том, как реально работает газовый котел двухконтурного типа. Они ошибочно полагают, что нагрев воды и отопительного контура происходит одновременно. На самом деле все выглядит не так радужно.

Двухконтурный газовый котел не может одновременно работать в двух режимах, обеспечивая работу систем отопления и ГВС. Это и подтверждается наличием в его устройстве трехходового клапана

В нормальном режиме котел постоянно работает лишь для нагрева теплоносителя, циркулирующего в системе. При этом частота включения и интенсивность горения пламени контролируются датчиком температуры. Одновременно с горелкой производится и запуск , если действие отопительной системы не основано на естественной циркуляции теплоносителя.

Пространство в нижней части настенного котла предназначено для подводки газа, подключения холодной воды, а также отводов системы ГВС и отопительного контура

По сути, когда температура теплоносителя достигнет заданной величины, датчик посылает сигнал о снижении активности горелки. До тех пор, пока температура не опустится до заданной величины, котел будет находиться в пассивном режиме. Потом снова поступает команда от датчика автоматике на активизацию клапана подачи топлива.

Схема действия двухконтурного котла

Наличие системы ГВС немного усложняет схему работы газового котла двухконтурного типа. Нагретый горелкой , двигаясь по теплообменнику, обеспечивает нагрев пластинчатого теплообменника, по которому движется вода из водопровода.

Конструктивная схема двухконтурного газового котла с и битермическим и двумя обычными теплообменниками. В первом варианте нет необходимости в использовании двух теплообменников

Одновременное использование двухконтурной модели в режиме отопления и горячего водоснабжения невозможно. При активизации крана горячего водоснабжения благодаря трехходовому термостатическому клапану прекращается циркуляция теплоносителя по магистралям отопления. Котел переходит в режим перемещения воды по контуру с пластинчатым теплообменником, которым производится нагрев воды для бытовых нужд.

При значительном потреблении горячей воды на длительное время может быть парализована работа котла с ориентацией на отопление. Решить проблему можно двумя путями – предусмотреть установку более мощного отопительного прибора или включить в схему обустройства .

При активном использовании системы ГВС возможна установка двухконтурного котла со встроенным бойлером. В этом случае немного увеличивается расход топлива за счет того, что в паузе между циклами работы отопительной системы энергия горелки используется для поддержки температуры воды в дополнительном .

Определенный запас горячей воды во встроенном бойлере позволяет использовать систему ГВС без отключения контура отопления. В результате обе системы работают поочередно, при этом отсутствует фактор перегрева жидкости и продлевается срок жизни теплообменника.

Котел со встроенным штатным бойлером не только обеспечивает достаточный запасной объем горячей воды, но и помогает избежать длительного отключения контура отопления

Встроенный штатный бойлер позволяет в любое время получить горячую воду нужной температуры, запас которой обеспечивается в автоматическом режиме. В то время, как проточной системе ГВС требуется несколько минут для нагрева воды до требуемой температуры.

Типы исполнения газовых котлов на два контура

Особенности работы газового оборудования во многом определяется вариантом исполнения отопительного прибора. Современные котлы выпускаются в двух форм-факторах – напольные и настенные.

При выборе варианта исполнения нужно ориентироваться на размер отапливаемой площади, активность использования системы ГВС. Нужно понимать, что настенные котлы являются более компактными, но при этом имеют гораздо меньшую мощность.

Настенный газовый котел двухконтурного типа отличается компактными размерами и современным дизайном, но эффективен только при отоплении помещений небольшой площади при умеренном потреблении горячей воды

Выбор может быть оправданным, если отапливаемая площадь не превышает 200 кв.м, а суммарная производительность системы ГВС не более 14 л/мин.

Малогабаритные размеры настенного котла хоть и кажутся достоинством, на самом деле скрывают в себе много минусов. Компактность достигается за счет использования более тонких трубок теплообменника. Помимо того, что они имеют меньший срок службы, есть вероятность их засорения.

В напольных установках применяются более массивные и надежные чугунные теплообменники. Это не только увеличивает степень надежности работы отопительного прибора, но и продлевает срок его службы.

Достоинства и недостатки двухконтурных приборов

Достоинства двухконтурного отопительного агрегата состоят в следующем:

  • Экономичный расход топлива. Направлением для сравнения является использование двухконтурного котла или одноконтурного с бойлером косвенного нагрева.
  • Компактные размеры. Подавляющая часть двухконтурных котлов представлена настенными отопительными приборами. Их легко разместить как в подсобных помещениях, так и в малогабаритной кухне.
  • Универсальность. Нет необходимости покупать дополнительное оборудование и решать вопросы с его совместимостью с котлом.

В одном агрегате уже удачно объединены в единую автоматизированную систему проточный водонагреватель, отопительный прибор и циркуляционный насос.

Очевидно, что наряду с достоинствами, присутствуют и свои недостатки:

  • Невозможность одновременного действия отопления и контура ГВС. В связи с этим значительное потребление горячей воды может стать причиной снижения температуры в доме.
  • Ограничения мощности настенных моделей. Компактные настенные котлы из-за минимальных размеров горелки не в состоянии обеспечить требуемый температурный режим при максимальном напоре. Подобный недостаток наблюдается при удаленном размещении точек водозабора.
  • Чувствительность к качеству воды. Вторичный пластинчатый теплообменник требователен к качеству потребляемой воды. Наличие примесей становится причиной использования средств снижения ее жесткости, и проведения очистки теплоносителя.

Еще одним критерием оценки двухконтурного котла является его стоимость. Цена двухконтурного отопителя выше цены одноконтурного аналога.

Однако если рассматривать наличие системы ГВС и пути решения вопроса в случае установки одноконтурного котла, то при включении в схему сборки бойлера косвенного нагрева цена двухконтурника будет ниже.

Выводы и полезное видео по теме

С конструктивными составляющими и принципом действия газового нагревательного оборудования ознакомит следующий ролик:

Обвязку двухконтурного газового котла представит автор видео:

Детальное знакомство с особенностями и принципом действия двухконтурных газовых агрегатов дает возможность определить достоинства их эксплуатации. Приобретение таких отопителей поможет сэкономить на покупке дополнительного оборудования, необходимого для организации системы ГВС.

При поломке одного из контуров возможна эксплуатация другого, а замена контура всегда обойдется дешевле ремонта отдельной нагревательной установки. Двухконтурный котел можно использовать и в теплое время года, эксплуатируя его лишь в режиме нагрева воды для бытовых нужд, в чем и заключается удобство и экономичность в сравнении с покупкой отдельных агрегатов.

Расскажите о том, как выбирали двухконтурный котел на газу для обустройства собственного дома/квартиры/дачи. Что для вас стало решающим критерием в выборе? Делитесь, пожалуйста, полезными сведениями по теме, фотоснимками в расположенном ниже блоке, задавайте вопросы.

2.1. Общие сведения, классификация паровых и водогрейных котлов

2.1. Общие сведения, классификация паровых и водогрейных котлов

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного или горячей воды за счет тепла, выделяемого при сжигании топлива. Основными элементами котла являются топка и теплообменные поверхности. Специальное устройство котла, в котором происходит сжигание топлива, называется топкой или топочной камерой. Некоторые типы котлов, например котлы-утилизаторы, не имеют топки. В этом случае получение пара или подогрев воды осуществляются за счет теплоты горячих газов, образующихся при каком-либо технологическом процессе. Газовый тракт котла, т.е. та часть котла, по которой движутся продукты сгорания, разделен на отдельные газоходы. Взаимное расположение газоходов, определяющее траекторию движения продуктов сгорания и расположение поверхностей нагрева, называется компоновкой. Наиболее распространенными в настоящее время являются П-образная, Т-образная и башенная компоновки. Можно выделить и конвективные газоходы, по которым движутся уже относительно холодные газы.

В котел подается вода, которая называется питательной. Питательная вода в котле нагревается, а затем превращается в насыщенный или перегретый пар требуемых параметров. Под параметрами пара подразумеваются его давление и температура. Основным потребителем водяного пара, вырабатываемого в котельных установках, являются паросиловые установки, а также он может использоваться для технологических нужд.

Преобразование питательной воды в пар происходит в поверхностях нагрева котла. К поверхностям нагрева котла относятся испарительные, пароперегревательные и экономайзерные поверхности. Испарительные поверхности нагрева обычно располагаются в топке котла или непосредственно за ней. В них вода нагревается до температуры насыщения и образуется так называемая пароводяная смесь. Пароперегреватели предназначены для получения перегретого пара.

Барабан котла

Они располагаются за топочной камерой. Экономайзерные поверхности нагрева предназначены для предварительного подогрева питательной воды за счет теплоты уходящих из котла продуктов сгорания. Теплообменные поверхности котла конструктивно могут разделяться на отдельные секции или «пакеты».

К основным элементам котла относятся также барабаны, воздухоподогреватели, горелочные устройства, устройства для регулирования температуры перегрева пара. Барабаны котлов предназначены для отделения насыщенного пара от воды, удаления из него избыточной влаги, а также как устройство, в котором аккумулируется количество воды, необходимое для надежной работы котла. Воздухоподогреватели котла – это поверхности нагрева, в которых происходит предварительный подогрев воздуха, поступающего в топку и необходимого для сжигания топлива. Горелочные устройства – это устройства для сжигания топлива в топке котла. Горелочные устройства современных котлов в первую очередь обеспечивают наиболее эффективное сгорание топлива с точки зрения химических процессов и снижение количества вредных веществ, образующихся в процессе горения и выбрасываемых в атмосферу. К устройствам регулирования температуры перегрева пара относятся теплообменники различных типов и впрыскивающие пароохладители.

Для обеспечения работы современные котлы оснащаются в спомогательным оборудованием, к которому относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, золоулавливающее оборудование, оборудование по подготовке топлива и т.п. Совокупность котла и вспомогательного оборудования называется котельной установкой.

Одним из важных элементов котла является каркас, предназначенный для размещения и крепления всех его элементов. Он изготавливается из металлоконструкций и опирается на фундамент или элементы здания.

Для обеспечения безопасности работы персонала, а также для снижения потерь теплоты в окружающую среду на котле предусмотрена обмуровка и тепловая изоляция.

Котлы классифицируются по назначению, паропроизводительности, параметрам пара, типу топочного устройства, способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды, способу организации движения рабочей среды в поверхностях нагрева и виду сжигаемого органического топлива.

По назначению котлы подразделяются на паровые, вырабатывающие водяной пар требуемых параметров, водогрейные, котлыутилизаторы и энерготехнологические котлы. Они предназначаются для энергетических, производственных, отопительнопроизводственных и отопительных котельных установок.

По паропроизводительности котлы подразделяются на котлы малой производительности, котлы средней производительности, энергетические котлы и котлы большой паропроизводительности энергоблоков ТЭС.

Сборка блоков конвективного перегревателя

По параметрам пара паровые котлы подразделяются на котлы, работающие на низком (0,88 МПа), среднем (1,36, 2,36 и 3,9 МПа), высоком (9,8 и 13,8 МПа), критическом (16 МПа), сверхкритическом (24 МПа) давлении. Достижения современной науки и техники в области получения новых конструкционных материалов и сталей позволили создать новые типы паровых котлов, работающих на суперсверхкритическом давлении (до 30 и более МПа).

Паровые котлы малой паропроизводительности (до 20 т/ч) выпускаются на низкое и среднее давление пара. Они получили значительное распространение и широко используются для технологических и хозяйственных нужд, входят в состав стационарных и передвижных котельно-отопительных установок.

Котлы средней производительности (до 100 т/ч) – это, как правило, котлы среднего давления с умеренной температурой перегретого пара (425–450°С) – широко используются в качестве источника технологического пара на промышленных предприятиях.

Энергетические паровые котлы выпускаются на среднее и высокое давление пара и имеют паропроизводительность от 100 до 640 т/ч. Эти котлы устанавливаются на небольших теплоэлектроцентралях и промышленных предприятиях и предназначаются для выработки электроэнергии, получения водяного пара или горячей воды для технологических нужд и нужд отопления.

Котлы энергоблоков ТЭС (КЭС и ТЭЦ) имеют паропроизводительность до 3600 т/ч и выпускаются на среднее, высокое, сверхкритическое и суперсверхкритическое давление пара. Они предназначены для обеспечения выработки электроэнергии и теплофикации населенных пунктов.

По типу топочного устройства можно выделить котлы, оснащенные слоевой топкой, камерной топкой, циклонной топкой, вихревой топкой, топкой с кипящим слоем, специальными топками для сжигания специфических видов топлива. Котлы, оснащенные вихревыми топками и топками с кипящим слоем, в последнее время имеют множество модификаций и получают все более широкое распространение. Их преимущество перед котлами с камерными топками состоит в том, что они могут сжигать твердое топливо ухудшенного качества и широкую гамму промышленных и бытовых отходов. При этом для них не требуются системы пылеприготовления. Они имеют меньшую металлоемкость и более высокие экологические показатели.

По способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды котлы подразделяются на газотрубные и водотрубные. Водотрубные котлы в свою очередь выпускаются нескольких модификаций: барабанные с естественной циркуляцией, сепарационные (безбарабанные) с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные котлы. В котлах с естественной циркуляцией циркуляция воды осуществляется за счет разностей ее плотности; для обеспечения принудительной циркуляции используются циркуляционные насосы, а движение среды в прямоточных котлах осуществляется за счет напора, развиваемого питательным насосом.

Развитие типов водотрубных котлов показано на рисунке 2.1.

Отличительной чертой водотрубных барабанных котлов является наличие одного или нескольких барабанов с фиксированной границей раздела между паром и водой.

Важным шагом в развитии конструкций паровых котлов явилось изобретение прямоточных котлов (рис. 2.1, д). Прямоточное движение рабочей среды в паровых котлах предложено в конце XIX века русскими инженерами, в том числе Д.И. Артемьевым, который в 1893 году создал судовой прямоточный котел.

Прямоточные котлы не имеют барабана, в них вода, а затем пароводяная смесь и пар (называемые вместе рабочей средой) последовательно проходят все поверхности нагрева котла. В отличие от барабанного типа прямоточные котлы могут работать и при сверхкритическом давлении рабочей среды.

По типу тяги в газовоздушном тракте паровые котлы разделяются на котлы с уравновешенной тягой и наддувом. В котлах с уравновешенной тягой движение продуктов сгорания по газовоздушному тракту принудительное и осуществляется за счет совместной работы дымососа и дутьевого вентилятора. В котлах с наддувом сопротивление газового тракта в основном преодолевается работой компрессора.

Рис. 2.1. Развитие типов водотрубных котлов: а – цилиндрический; б – камерный горизонтально-водотрубный; в – двухбарабанный вертикальноводотрубный; г – однобарабанный факельный вертикально-водотрубный; д – прямоточный; 1 – топка; 2 – барабан-сепаратор; 3 – нижний барабан; 4 – выход пара; 5 – раздающая водяная камера; 5′ – коллектор; 6 – трубы котельных пучков; 6′ – трубы настенных экранов; 7 – экономайзер; 8 – пароперегреватель; 8′ – настенный ленточный перегреватель; 9 – воздухоподогреватель; 10 – колосниковая решетка; 11 – горелка; 12 – вход воды в котел

По виду сжигаемого органического топлива паровые котлы разделяются на котлы, сжигающие твердое, жидкое, газообразное топливо, а также бытовые отходы, дрова, биомассу.

Для маркирования паровых котлов приняты такие обозначения: П – прямоточный; Е – котел с естественной циркуляцией; Пр – котел с принудительной циркуляцией и т д. Например, типоразмер Е-420-140ГМ означает: паровой котел с естественной циркуляцией для сжигания газа и мазута паропроизводительностью 420 т/ч с давлением 140 кгс/см 2 (14 МПа).

Устройство стальных котлов торговых марок Данко, Ок, Ривнетерм

1. Теплообменник со всех сторон, словно шубой, укутан теплоизоляцией «Isover» (Франция) толщиной 50 мм. Она предотвращает нагрев корпуса котла, сохраняет тепло внутри теплообменника и исключает перерасход газа.

2. Конструкция газохода предохраняет котёл от задувания. Однако хорошая работа котла во многом зависит и от правильного устройства дымохода, и от своевременной его чистки.

3. Датчик тяги контролирует тягу в дымоходе. В случае неисправности дымохода он отключает котёл во избежание попадания угарного газа в помещение.

4. Змеевик для ГВС (горячего водоснабжения) используется из медной трубки немецкого производства.

5. Лёгкий розжиг котла обеспечивает автоматика безопасности и регулирования. Вы можете выбрать автоматику «SIT» или «Каре».

6. Теплообменник в наших котлах имеет две стенки: внутреннюю и внешнюю. Внутренняя стенка теплообменника выполнена из стали 3 мм. Теплообменник имеет прямоугольную форму, четыре ребра жесткости и по всем сторонам пронизан дополнительными стяжками. Такая конструкция значительно повышает долговечность и является гарантом его прочности.

Внутри теплообменник также имеет сложную уникальную конструкцию. К примеру, вертикальные дымогарные трубы, диаметр которых 32 мм, по которым поднимается отработанный горячий газ, расположены под наклоном. Такой минимальный их размер и расположение максимально долго сохраняют тепло в котле, которое потом распределяется по системе отопления, а не выходит на улицу через дымоход.

Количество каналов прохождения горячих газов зависит от мощности котла, что является исключительной особенностью конструкции теплообменника и гарантирует его экономичность.

Несмотря на то, что рекомендованное давление в системе отопления – 1,5 бара, все котлы производства «Агроресурс» разрешены к установке в закрытой системе отопления, так как проходят испытания на производстве при 3-х атмосферах.

7. Под теплообменником возле самой топки и открытого огня установлены разгонные трубы толщиной 2.8 мм, которые не только защищают теплообменник от прогорания, но и способствует быстрому нагреву отопительной системы в целом.

8. Мы используем горелки польского производства «Kaletka», и они установлены эксклюзивно только на нашей продукции. Горелки из жаропрочной нержавеющей стали с запасом мощности исключают образование сажи при работе котла. Лазерные насечки позволяют бережно расходовать газ. Отличительной особенностью горелки является и то, что внутренняя её стенка доходит лишь до середины горелки, там происходит смесь газа и воздуха, и при розжиге котла, горение производится с середины горелки. Тем самым позволяя котлу тихо включаться и работать при пониженном (критически низком) давлении газа.

Котел своими руками — 109 фото безопасных самодельных котлов и нагревателей

В каждом доме должно быть уютно и комфортно, но какой же уют без тепла? Для этого в домах оборудуют отопительную систему, которая выглядит в виде сложной разводки труб и котла.

Именно в котле находится теплоноситель, который нагревается и при помощи насосного оборудования проходит по трубам через радиаторы, отдавая часть тепла, и охлажденным возвращается обратно в котел. И действие вновь повторяется.

В наше время компании, выпускающие оборудование для систем отопления, предлагают широкий выбор вариантов нагревательных приборов. От дорогостоящих моделей до приемлемых по цене простому обывателю.

Но низкая цена, как правило, не подразумевает качество и долгий срок службы. В связи с этим некоторые потребители заинтересовались вопросом: как сделать котел отопления своими руками?

Постараемся помочь вам дельными советами и рекомендациями с предоставлением фото разных форм котлов.

Содержимое обзора:

Разновидности

Во-первых, стоит определиться с моделью котла, которая подойдет вашему жилищу. Это зависит от вида топлива, которое вы собираетесь использовать.

Разновидности моделей делят на:

Газовые

Это наиболее сложные по конструкции модели и очень похожие между собой. Для установки газового котла необходимо получить разрешение в службе газа, которая легко может воспротивиться его установке, ссылаясь на то, что нужно пройти опрессовку котла в их лаборатории.

Но имея акт проверки лаборатории, разрешение вам выдадут.

Электрические

Самые простые в изготовлении своими руками. Для этого достаточно взять бак и оснастить его ТЭНом, двумя патрубками, которые соединяются с контурами подачи и обратки. Нет необходимости устройства дымохода и камеры сгорания.

Но есть всё же два отрицательных момента: электроэнергия стоит дорого и при перепадах напряжения падает мощность котла и температура теплоносителя.

Твердотопливные

Самый популярный и оптимальный вид котлов в самостоятельном исполнении для дачных домиков. А дрова – самое дешевое топливо.

Жидкотопливные

Этот вариант очень трудоемкий. Потребуется строительство отдельного склада у дома, для хранения топливных ресурсов в соответствии с противопожарными нормами.

От него до помещения котельной нужно провести трубопровод с обязательным утеплением. В котле установить определенную горелку, которая требует непростой настройки.

Сооружение твердотопливного котла собственными силами

Чтобы сделать самостоятельно котел в частном доме, нужно обладать навыками и знаниями сварщика.

Для начала вам потребуется вооружиться следующими инструментами: сварочным агрегатом, автогеном, шлифовалкой, измерительным прибором в виде рулетки, мелком или маркирующим средством, молотком.

И приобрести необходимые материалы: трубы диам. 425, 100 и 25 мм, металл 4 мм, сгон для соединения диам. 25 мм – 2 шт., средние навесы, уголки из стали 25 мм, арматура диам. 8 мм.

Обратите внимание!

Без проектных набросков тоже не обойтись. Нужные чертежи котлов можно найти на определенных сайтах Всемирной паутины или в технических изданиях, но главное с подходящими размерами.

Подготовка к сооружению корпуса

Первым делом стоит подготовить необходимые детали. Короб высотой 100-120 см делается из трубы большего диаметра. Разрезаем её по указанным размерам и шлифовалкой зачищаем края.

Затем нужно прорезать квадратные окошки для топки (20х10 см) и поддувала размером 20х3 см, располагая друг над другом, но топка сверху.

От поддувала до низа корпуса должно быть 5 или 7 см, до топки вверх – 5 см. Края тоже следует обработать. Отрезанную часть трубы используйте как дверцу топки, зачистив края.

Теперь нужно прорезать отверстия для установки патрубков диам. 25 мм: одно для подачи, другое для обратки, расположенные друг напротив друга. Обратку делают сбоку на 0,15 м выше топки. Отверстие для теплоподачи прорезается на уровне 0,05 м от верха короба, и привариваются сгоны.

Обратите внимание!

Следующим этапом вырезаются три круга из металла: два диам. 425 мм и один диам. 412 мм. Круг меньшего диаметра будет располагаться внутри корпуса. По центру всех кругов проделывается отверстие диаметром немного более 10 см.

Дымоходная часть делается из трубы диам. 10 см длиной 120-130 мм. А в качестве ножек используется труба диам. 25 мм в количестве 4 отрезков по 5 см. Из арматуры изготавливается решето для сборника золы диам. 412 мм.

Сбор конструкции котла

К кругу диам. 412 мм при помощи сварки крепится дымоход. После этого во внутренней части корпуса, вверх на 30-35 см от отверстия топки, привариваются на время упоры из арматуры. Поверх них устанавливается круг с дымоходом.

Следующий момент очень важен – это сварка круга с корпусом. Шов нужно сделать двухсторонний и качественный, так как он соединяет топку и бак для воды.

Дальше на дымоход котла одеваем круг диаметром 425 мм. Места соединений необходимо надежно проварить сваркой.

С обратной внутренней стороны дымохода устанавливается арматурная решетка. Делаются упоры из уголков, которые нужно приварить между топкой и поддувалом, и поместить на них решетку.

Обратите внимание!

В завершении сваркой прикрепляем круг диам. 425 мм к низу котла, привариваем ножки и петли для установки дверцы топки.

Проверка работоспособности котла

Когда ваше творение полностью готово, нужно пройти тестирование. Закройте один сгон, а в другой налейте воду. Если сварочные швы не пропускают воду, значит сварочные работы выполнены качественно.

Не стоит опасаться, что во время работы появится течь. Подключите котел к отопительной конструкции дачного домика, соединив сгоны с патрубками теплоносителя. Дымоходная труба должна располагаться вертикально вверх. В пределах чердака её необходимо утеплить.

Вот и пришло время первой топки. Для этого используйте не слишком много дров, чтобы протопить сам котел и дымоход. При скачке температуры может появиться конденсат, который может стать дегтем и сузит диаметр, что повлечет уменьшение тяги.

Во время топки нужно отрегулировать зазор в поддувало, обеспечив нужный размер для пропуска воздуха.

Верх закладки обычно располагается в 20 см от внутреннего круга для оптимального прогорания дров и угля. А дым и гарь будут выходить через дымоход.

Принцип действия

Думаем, вы уже и сами поняли, что котел — это та же печка на дровах. Энергия от сгорания дров прогревает теплоноситель над самой камерой сгорания.

Теплоноситель нагревается от внутреннего круга и дымохода, проходящего сквозь водяной резервуар. Корпус нагревается и аккумулирует остывание при отключении котла.

Горячий теплоноситель перемещается вверх и через верхний отсек перемещается в контур отопительной системы. А возвращается, охлажденным, через патрубок снизу в котел.

Установку котла на дровах можно сделать кубической формы из металла в 4 мм, но это более трудоемкий процесс, особенно отдельной сборки топки.

В корпусе помещают камеру сгорания, а теплоноситель сможет циркулировать между стенок. Такой вариант эффективен, но сложен в сооружении из-за большого количества сварных швов.

Теперь, при необходимости, вы можете сами соорудить котел для дачного дома!

Фото котла своими руками

 

 




15 основных шагов при проектировании котла. Проектирование котла — это процесс… | by Meee Services

Проектирование котла — это процесс проектирования котлов, используемых для различных целей. Основная функция котла — нагрев воды для производства пара. Произведенный пар можно использовать для различных целей, включая обогрев помещений, стерилизацию, сушку, увлажнение и выработку электроэнергии. Температура или условия пара, необходимые для этих применений, различаются, поэтому дизайн котла меняется соответственно.

Принадлежности и крепления — это устройства, которые составляют неотъемлемую часть котла, но не устанавливаются на нем. К ним относятся экономайзеры, пароперегреватели, питательные насосы и воздухоподогреватели. Принадлежности помогают эффективно контролировать и управлять котлом. Некоторые стандартные крепления включают:

  • Обратный клапан подачи — регулирует поток воды в котел и предотвращает обратный поток воды в случае выхода из строя питающего насоса.
  • Запорный клапан пара — регулирует поток пара, производимого в котле, в паровую трубу, а также может использоваться для прекращения подачи пара из котла
  • Плавкая пробка — устанавливается на самом нижнем уровне воды и выше камера сгорания, ее функция — тушить огонь, как только уровень воды в корпусе котла упадет ниже определенного отмеченного уровня.
  • Продувочный кран — через регулярные промежутки времени удаляет воду из кожуха для удаления различных загрязнений, которые могут осесть на дне кожуха.
  • Предохранительные клапаны — автоматически предотвращают превышение безопасного уровня давления пара
  • Индикаторы уровня воды — показывают уровень воды в кожухе

Каковы основные шаги при проектировании котла

На основе вышеупомянутого определения котла и определяя аксессуары и крепления котельной системы, теперь мы можем обсудить физические и механические принципы, с которыми котел компилируется в процессе своего функционирования.
Обычно котел конструируется в соответствии с требованиями пользователя. Поэтому проектирование котла начинается с основных технических характеристик, заявленных пользователем или заказчиком.
Предварительные спецификации заказчика обычно содержат следующие элементы:

  1. Проницаемость пара — максимальная продолжительная мощность (MCR)
  2. Давление пара
  3. Температура пара
  4. Диапазон нагрузок (диапазон нагрузки котла)
  5. Топливо

Часто начинается базовая конструкция всего с этими четырьмя или пятью параметрами, и продолжает расширяться до более мелких деталей по мере того, как дальнейшие детали работы; Обсуждаются и определяются специфические для сайта требования.Для оптимальной конструкции котельной системы рекомендуется предпринять следующие шаги, чтобы обеспечить надежную и долговечную конструкцию котла.
Вот основные этапы проектирования котла:

Расчет котла Тепловая нагрузка

  • Используя желаемые параметры пара, рассчитайте энтальпию пара, который должен быть произведен
  • Умножая энтальпию на номинальное паропроизводство, получить общую теплотворную способность пара при номинальном пропаривании (тепловая нагрузка котла)
  • Тепловая нагрузка котла выражается в MKCal / час, или МВт, или HP

Расчет тепловой нагрузки горелки и мощности сжигания топлива
фактически, тепловая нагрузка горелки определяется номинальной энтальпией пара при MCR, деленной на КПД котла

  • С предполагаемым значением КПД котла рассчитайте тепловую нагрузку горелки
  • Зная NCV топлива, рассчитайте скорость сжигания топлива MCR при MCR

Крепежная печь геометрия

  • Выберите горелку (и), подходящую для расчетного расхода топлива
  • По размеру горелки и зазору пламени

Расчет необходимого объема печи

Расчет необходимого FEGT

  • FEGT (температура газа на выходе из печи) имеет прямое влияние на теплоту, доступную для пароперегревателя
  • Дымоход температура газа, поступающего в пароперегреватель, определяется по заданной конечной температуре пара, т.е.е. степень перегрева

Расчет необходимого EPRS

  • EPRS (Эффективная проектируемая лучистая поверхность) — это лучистая поверхность, доступная для приема тепла от дымовых газов
  • Рассчитывается из требуемого значения FEGT
  • EPRS — это поверхность печных труб, непосредственно подвергающаяся воздействию излучения, плюс поверхность, образованная мембранными полосами / ребрами
  • Это определяет количество труб, необходимых в секции печи

Конфигурация морозильной печи

  • Горелка с EPRS Требования к огнестойкости и размеры передней стенки.Рассчитайте глубину печи и настройте печь.

Расчет поверхности конвекционной батареи

  • Это выполняется с использованием FEGT и поглощения тепла, необходимого для производства пара, затем необходимо рассчитать поверхность теплопередачи, требуемую в группе котлов, а затем, используя это, чтобы рассчитать количество трубок, необходимых в генерирующем банке

Выбор Паровой барабан
Позвольте мне подробнее рассказать о размере парового барабана, который определяется следующими факторами:

  • Производительность котла по пропарке при MCR
  • Коэффициент циркуляции
  • Ожидаемая нагрузка колебания
  • Оборудование для разделения пара и воды (в паровом барабане)
  • Количество труб генераторной батареи, входящих в паровой барабан (для эффективности связки)

Расчет поверхности экономайзера

  • Расчет минимальной температуры дымовых газов, необходимой для предотвращения точки росы коррозия
  • Это сильно влияет на содержание серы т в топливе
  • Чем выше содержание серы, тем выше требуемая температура дымовых газов в дымовой трубе
  • Исходя из температуры дымовых газов на входе экономайзера и желаемой температуры дымовой трубы, рассчитайте поверхность экономайзера

Расчет мощности вентилятора FD / ID

  • Исходя из мощности сжигания топлива MCR и потребности в избыточном воздухе горелки, рассчитать необходимый расход воздуха
  • Из технического паспорта горелки и конфигурации воздуховода рассчитать напор вентилятора FD
  • Из падения давления на стороне дымовых газов, температуры газа и общего веса газа рассчитать ID мощность вентилятора и размер вентилятора

Расчет высоты стопки

  • Высота стопки рассчитывается на основе следующих критериев:
  • Масса SO2, выделяемого из дымовой трубы при работе 6MCR
  • Естественная тяга рассматривается как доступная при расчете нагрузки на внутренний диаметр вентилятора
  • Регламент рассеивания загрязняющих веществ (население вокруг котельной)
  • 90 019

    Тренировочные крепления и арматура котла

    • Определите количество, расположение и мощность предохранительных клапанов в паровых и водяных контурах (соблюдайте применимые правила)
    • Определите размер прямых указателей уровня воды (соблюдайте применимые правила)
    • На основе расхода топлива MCR и потребности в избыточном воздухе горелки рассчитать необходимый расход воздуха
    • Рассчитать ожидаемое тепловое расширение в различных местах и ​​разработать чертеж теплового расширения

    Проведение расчетов анализа напряжений для настроенного котла

    • Расчет анализа напряжений выявляет картину напряжений для каждой детали, работающей под давлением
    • Перед началом производства / сборки котла

    Разработка безопасности защита Система n (PLC) и система управления (DCS) для настроенного котла

    • Следуйте рекомендациям NFPA-85 для BMS
    • Соблюдайте стандарты разработчика для контуров управления

    Преимущества современной конструкции котла

    Каковы преимущества современного котла дизайн? Чтобы ответить на этот важный вопрос, мы должны знать, что современная конструкция котла дает несколько преимуществ.В прошлом неправильная конструкция котлов приводила к взрывам, которые приводили к человеческим жертвам и материальному ущербу. Современные дизайны пытаются избежать подобных неудач. Кроме того, с помощью математического моделирования можно определить, сколько места потребуется котлу и какие материалы будут использоваться. Когда проектные характеристики котла определены, инженеры-проектировщики могут оценить стоимость и график строительства.

    Как спроектировать котел? Во-первых, мы должны знать, что это может быть основано на:

    • Производство максимального количества пара при минимальном расходе топлива
    • Экономическая целесообразность установки
    • Минимальное внимание оператора, необходимое во время работы
    • Возможность быстрого запуска
    • Соответствие правила техники безопасности
    • Качество сырой воды: от того, насколько жесткая или мягкая вода, будет зависеть материал котла.
    • Источник тепла — сжигаемое топливо и его зольные свойства или технологический материал, от которого требуется рекуперировать тепло.
    • Требуемая мощность / паропроизводительность, обычно измеряемая в тоннах в час или кг / с.
    • Состояние пара — давление, температура и т. Д.
    • Соображения безопасности
    • Механические ограничения
    • Ограничения по стоимости
    • Денежные затраты
    • При использовании любых процессов соединения необходимо учитывать предел прочности материала на разрыв.

    Эволюция проектирования и обслуживания котлов

    Коммерческие котлы раннего производства были, по сути, «чайниками». Под закрытым сосудом, наполненным водой, разводили костер, из «носика» вытягивал пар. Эти котлы для чайников приводили в действие первые паровозы. Многие другие отрасли промышленности, особенно лесозаготовительная промышленность, использовали этот тип котла для производства пара. Они были подожжены всем, что могло бы гореть, поскольку уголь и дрова были основными источниками тепла.Эти котлы в значительной степени ограничивались размещением на открытом воздухе.

    Промышленная революция ускорила превращение котлов в жаротрубные котлы, и они стали стандартной конструкцией на протяжении более 50 лет. Производители котлов производили вертикальные жаротрубные котлы всех размеров и в некоторых вариациях, но все они имели одну и ту же базовую конструкцию, как показано на Рис. 1 .

    Рисунок 1.

    Водонагреватели, используемые для получения непитьевой воды, также назывались и до сих пор называются бойлерами, даже если они не могут кипятить воду и генерировать пар.Аналогичной конструкции был и водогрейный котел.

    По мере разработки новых материалов, топлива, систем управления и улучшенных производственных процессов, основные конструкции котлов были изменены.

    В настоящее время на рынке преобладают три типа котлов: жаротрубные котлы, водотрубные котлы и чугунные секционные котлы. (Есть и другие, например, стальные бескамерные и электрические котлы, но они составляют очень небольшую долю рынка котлов.)

    Три доминирующих типа подразделяются на следующие категории: «Scotch Marine», «горизонтально-возвратно-трубчатый», «изогнутый» и т. Д., но основная конструкция каждого типа остается прежней. Рисунок 2 показывает эти типичные конструкции. Все может быть построено и укомплектовано как паровые или водогрейные котлы.

    Рисунок 2.

    Многие компании получают доход от того, что котлы выходят из строя. Некоторые котлы все еще могут быть сделаны некачественно, но большинство котлов имеют хорошее качество и сделаны хорошо. К сожалению, условия, в которых работают многие котлы, не идеальны. Отказы, которые вызывают ремонт и замену котлов, в большинстве случаев связаны с плохим обслуживанием и неблагоприятными условиями эксплуатации.Основными причинами выхода котла из строя являются:

    1. Подача сырой воды

    2. Быстрое изменение рабочей температуры котла

    3. Слишком низкая температура дымовых газов

    (Мы не говорим о неисправностях горелки или управления. Только о самом котле.)

    Гидравлическая система с горячей водой — это «закрытая система», по крайней мере, так должно быть. Система становится «открытой», когда в системе возникают утечки или расширительный бак забивается водой, в результате чего предохранительный клапан открывается каждый раз при повышении температуры системы, вытесняя расширенную воду.Чтобы восполнить потерю воды, открывается подающий клапан и подает «сырую» воду в систему. Даже в небольших количествах сырая вода вызывает проблемы. Природа этих проблем зависит от качества сырой питательной воды. Если исходная вода является «мягкой» водой, она будет иметь высокую проводимость, высокое содержание кислорода и низкое значение pH. Мягкая вода повредит металлические поверхности котла, трубопроводов и излучение. Происходит коррозия, и частицы твердого материала разносятся по системе. Взвешенные твердые частицы всегда выпадают в месте с наименьшей скоростью, которым обычно является котел.В котле будет накапливаться шлам. Шлам отрицательно влияет на чугунные и водотрубные котлы. Ил оседает в самой нижней части котла, которая является самой интенсивно горящей поверхностью всего котла. Накопление шлама в этих критических точках препятствует надлежащей передаче тепла воде и приводит к трещинам в секциях и разрушению труб. В случае жаротрубного котла ил оседает в барабане, который не топится и не причиняется никакого вреда.

    Если поступающая вода является «жесткой», эффекты несколько иные.Накипеобразующие минералы осаждаются и накапливаются на самых горячих поверхностях. Скопление окалины толщиной всего 1/16 дюйма значительно снижает теплопередачу. Результатом использования «жесткой воды» являются трещины в чугунных котлах и прогоревшие трубы в водяных и жаротрубных котлах.

    Паровые котлы с потерями конденсата, особенно технологические котлы с большими потерями конденсата, некоторые даже без возврата в котел, должны иметь системы очистки подпиточной воды, которые предназначены для добавления химикатов в подпиточную воду для поддержания определенного уровня pH. обычно между 7.5 и 8,5 pH, слабощелочной. Другие устройства могут использоваться для «очистки» подпиточной воды перед ее впрыском в котел.

    Когда подпиточная вода превышает 25% от общего объема подачи, также необходим деаэратор для удаления кислорода и углекислого газа из воды. Они вызывают коррозию. Когда подпиточная вода превышает 50% от объема подачи, необходимо предварительно подогреть подпиточную воду. Предварительный нагрев обычно осуществляется с помощью деаэратора. Обычно отработанный пар используется для предварительного нагрева питательной воды до 200–210 ° F.Быстрая подача холодной воды в паровой или водонагреватель приведет к повреждению котла. Системы должны быть спроектированы так, чтобы предотвратить попадание холодной воды, чтобы предотвратить «шок» котла. Быстрое охлаждение котла во многих отношениях пагубно. В случае чугунных котлов он создает механическое напряжение из-за разного расширения смачиваемых секций, вызывая трещины в секциях. В водотрубных и жаротрубных котлах различное расширение труб приводит к их вытягиванию и утечкам.Холодная вода может также вызвать конденсацию продуктов сгорания на поверхностях, подверженных воздействию холодной воды и дымовых газов. Это вызывает коррозию металлов на дымоходе котла.

    Шокирование водогрейного котла происходит чаще, чем многие думают. Обычно это происходит из-за плохой конструкции системы, неправильной установки или вмешательства в систему управления после установки. Фактически, это настолько распространено, что Американская газовая ассоциация (AGA) требует, чтобы следующее заявление было включено в инструкции для каждого газового котла с печатью одобрения AGA.

    «Котлы должны сопровождаться подробными печатными инструкциями, в которых должно быть указано и проиллюстрировано, что котлы при использовании вместе с холодильными системами должны быть установлены таким образом, чтобы охлаждающая среда проходила параллельно с отопительным котлом с соответствующими клапанами для предотвращения попадания охлажденной среды. отопительный котел ».

    Хотя вышесказанное, очевидно, относится к системам отопления и охлаждения с охладителем, далее в заявлении рассматриваются любые ситуации, когда холодная вода может циркулировать через бойлер.

    С годами котлы становились все меньше и меньше в отношении своих номиналов — особенно водогрейные котлы, но даже паровые котлы. Следовательно, они содержат меньше воды. Усовершенствованные горелки, поверхности с улучшенной теплоотдачей и быстродействующие средства управления позволили разработать котлы с физически меньшими размерами и сохранить номинальную мощность. Конечно, стоимость тоже была движущим фактором. Снижение содержания воды имеет свои преимущества.

    Большое количество воды в бойлере заставляет его медленно реагировать на запросы системы.Время прогрева может быть долгим. Часто это приводит к тому, что котел постоянно остается горячим в ожидании запроса системы. Эти периоды ожидания могут потребовать больших затрат топлива. Медленная скорость изменения температуры или давления была необходима с доступными в то время средствами управления. Органы управления действовали медленно, менее отзывчиво, чем сегодня. Теперь системы управления быстро реагируют на изменения, благодаря чему котел с низким содержанием воды работает так же плавно, как и раньше.

    Как уже отмечалось, одна из основных причин образования отложений в водогрейных котлах связана с низкой скоростью в котле.Если в котле можно поддерживать более высокую скорость, частицы, образующие отстой, не будут выпадать в котел. Это было хорошо известно, но перекачивать много воды в котел было непрактично по двум причинам. Для перемещения огромного количества воды потребуется огромный и дорогой насос. Электроэнергия для работы такого насоса увеличила бы расходы. Другие системные проблемы могут возникнуть из-за «перекачки» для увеличения скорости в котле.

    Например, горизонтальный водотрубный котел с подачей 1 000 000 БТЕ / час, содержащий 41 галлон воды, обычно имеет расчетную скорость системы 4 фута в секунду, что является обычным расчетным значением.В результате скорость в котле составит всего 0,145 фут / сек. Чтобы увеличить скорость в котле до 4 футов в секунду, насосу необходимо будет двигаться примерно на 2350 галлонов в минуту. Для этого потребуется 30 л.с. насос с входом и выходом 10 дюймов. Такой насос будет стоить около 3500 долларов! (Еще хуже, если котел чугунный секционный или жаротрубный.) Современный водогрейный котел на 1 000 000 БТЕ / час может содержать всего два с половиной галлона воды. Использование такого бойлера в той же системе без разницы в насосе, используемом для низкоскоростного бойлера с высоким содержанием воды, приводит к скорости 7 футов в секунду в бойлере с низким содержанием воды.

    Водогрейные котлы с низким содержанием воды являются более безопасными котлами. Котлы время от времени убегают и взрываются. Правда, одновременно должны выйти из строя два или более предохранительных устройства, но это случается. Когда это происходит, разрушение происходит прямо пропорционально количеству воды в котле. Подумайте, что происходит, когда взрывается бытовой водонагреватель емкостью 30 галлонов с низким тепловложением. Опасность заключается в энергии, хранящейся в воде, а не в подводимой температуре!

    Если бы наш котел с 41 галлоном воды взорвался при давлении 500 фунтов на квадратный дюйм, это было бы эквивалентно взрыву 25 фунтов динамита — внеплановый перенос котла на стоянку вашего соседа! Взрывная сила связана с количеством воды, которая может внезапно превратиться в пар.

    В процессе передачи тепла от горячих газов воде в бойлере встречаются два препятствия для теплового потока: газовая пленка со стороны камина и пленка жидкости со стороны воды. Вода имеет свойство образовывать застойную жидкую пленку, которая прилипает к металлическим поверхностям. Эта пленка действует как изолятор. Высокая скорость помогает удалить эту пленку, и передача тепла воде значительно улучшается. Улучшение может достигать 4-10 раз на квадратный фут поверхности.

    Не так давно котельщики делали только котел; то есть «мокрая» часть.Другие предоставили топку, горелки, отделку, элементы управления и т. Д. Покупатель котла использовал квадратные футы поверхности нагрева на мощность котла в лошадиных силах как средство сравнения того, что сделал один котелщик с другим. Покупатели считали, что чем больше площадь поверхности у котла, тем лучше он должен быть. Покупатель купил как можно больше квадратных футов необходимого размера, которые он мог получить за свои деньги. Затем к котлу были добавлены горелка, элементы управления, затвор и т. Д., И он был разожжен. В некоторых случаях возникали серьезные проблемы из-за несоответствия компонентов.

    Практика покупки площади поверхности привела к мысли, что чем больше площадь поверхности у котла, тем больше тепла он будет извлекать из пламени и будет более эффективным. Меньше тепла будет потрачено впустую через вентиляционную систему. Это правда, насколько это возможно. При прочих равных условиях увеличение площади теплопередачи котла снизит температуру дымовых газов, увеличивая эффективность. Однако слишком сильное снижение температуры дымовых газов может быть опасным. Котел мог быть слишком эффективным.

    Дымовые газы должны выходить из котла с достаточным количеством тепла для выполнения двух жизненно важных функций; держите столб газа в вентиляционном отверстии или дымоходе достаточно горячим, чтобы поддерживать хорошую тягу и компенсировать потери тепла вентиляционными системами. Если дымовые газы не обладают достаточным количеством тепла для выполнения обеих этих задач, в самую холодную погоду продукты сгорания будут выливаться обратно в котельную. Эта утечка снизит содержание кислорода в воздухе для горения, что приведет к сгоранию, обогащенному топливом, с образованием избытка CO .

    Предупреждение: CO (окись углерода) — бесцветный газ без запаха. Продолжительное воздействие высоких концентраций приведет к смерти!

    Кроме того, дымовые продукты содержат большое количество влаги. Дымовые газы должны быть достаточно горячими, чтобы температура в вентиляционной системе и котле оставалась выше точки росы, в противном случае в вентиляционной системе будет конденсироваться влага. Этот конденсат является кислотным и вызывает коррозию. Дымовые газы для газового котла обычно должны находиться в диапазоне от 305 до 410 ° F выше температуры окружающей среды.Эффективность сгорания около 80% — это верхний предел для безопасной работы.

    Примечание: В последнее время на рынке появились конденсационные котлы, эффективность которых достигает 90%. Сомнительно, чтобы температура дымовых газов могла быть ниже температуры воды в котле, даже конденсационном котле. Следовательно, эти сверхвысокие показатели эффективности являются подозрительными, если только температура котловой воды не очень низкая.

    Современный «блочный» котел в значительной степени устранил несовпадение котлов с горелками.Комбинированные котлы поставляются с горелками, регулировкой, регуляторами и т. Д. Очень большие котлы, которые строятся на месте, обычно очень хорошо спроектированы. Если в настоящее время встречаются низкие температуры дымовых газов, это обычно связано с вмешательством в полевых условиях, например с понижением номинальных характеристик горелки в попытке сэкономить топливо или изменениями в системе вентиляции.

    Правильно подобранный, установленный и обслуживаемый котел прослужит более 25 лет. Нет ничего необычного в том, что после 50 лет эксплуатации котлы все еще находятся в удовлетворительном состоянии.

    Итого:

    • При выборе размера нового котла, парового или водогрейного, подберите котел в соответствии с нагрузкой и добавьте 10% запас прочности.
    • Для водогрейных котлов в закрытых системах выполните рекомендуемые процедуры первоначального запуска. Держите систему закрытой. Своевременно устраняйте все утечки и залитые расширительные бачки. Избегайте попадания в систему сырой воды. Не сливайте и не наполняйте систему без надобности! Если для ремонта необходимо слить воду из системы, выполните процедуры запуска после повторного заполнения системы.
    • Если используется система с охлажденной водой, убедитесь, что холодная вода не может попасть в котел.
    • Паровые котлы с потерями конденсата должны иметь подпиточную воду , обработанную и предварительно подогретую , если потеряно большое количество конденсата.
    • Паровые котлы необходимо периодически останавливать, осушать и очищать влажную сторону от шлама и накипи. Даже с обработанной подпиточной водой и предварительным нагревом паровые котлы нуждаются в периодической очистке. Это зависит от использования, частоты продувки и качества подпиточной воды.

    Паровой котел: типы и конструкции

    Джо Фарсетта, Certified Master Inspector® и Certified Commercial Inspector

    Паровые котлы могут быть простыми или сложными, в зависимости от их применения, имеющегося топлива, а также конкретных требований и требований, включая давление и объем пара. Паровые системы в коммерческих и промышленных условиях обычно требуют услуг лицензированного профессионального инженера на этапах проектирования и установки.Соответствие и безопасность конструкции, установки и эксплуатации имеют решающее значение. Общие условия эксплуатации действующей паровой установки могут входить в сферу ответственности инспектора, в зависимости от конкретной инспекционной работы и взаимно согласованного объема работ.

    Типы котлов

    Пожарный котел

    Один из самых основных типов котлов, жаротрубный котел также является одной из самых старых конструкций.

    Горелка выпускает пламя в трубу, погруженную в воду, содержащуюся в основном резервуаре самого котла.Может быть несколько пожарных трубок. Тепло пламени передается воде, нагревая ее до точки кипения. Образующийся пар улавливается в пространстве над водой и выходит через выпускное отверстие для пара для любых целей, для которых он предназначен, будь то нагрев радиатора или движение локомотива. Но поскольку в этом общем сосуде содержатся и пар, и вода, давление пара несколько ограничено. В случае, если главный сосуд поддастся повышенному давлению, превышающему его возможности, могут быть катастрофические последствия.

    В сфере жаротрубных котлов есть два основных типа. Эти типы зависят от физического расположения печи (производство пламени). Их называют внешними и внутренними печами.

    Каждый из двух основных типов включает подмножества. Например, есть три типа наружных топок:

    1. котел трубчатый пожаротрубный с горизонтальным возвратом;
    2. котел топочный топочный топочный; и
    3. компактный жаротрубный котел.

    Для внутренних печей существует две подмножества:

    1. горизонтальный трубчатый; и
    2. Котел жаротрубный вертикальный трубчатый.

    Рассмотрим работу трубчатого пожаротрубного котла с горизонтальным возвратом. В этой конфигурации большой паровой барабан установлен горизонтально внутри корпуса и опорных конструкций. Из печи выходят несколько дымовых труб, которые также расположены горизонтально внутри барабана. В этом есть смысл, поскольку барабан расположен горизонтально. Когда барабан наполняется водой, трубки погружаются в воду.

    Топливо сжигается в печи, нагревая газы, проходящие по трубам, передавая тепло воде, которая, в свою очередь, нагревает воду до точки кипения.Отработанные газы проходят через дымовые трубы и попадают в дымовую коробку, соединенную с выхлопной трубой. Однако, как пар производится в барабане, так и давление. В системе под давлением вода закипает при более высокой температуре. Следовательно, чем больше давление пара создается внутри барабана, тем выше температура кипения воды, что приводит к снижению выработки пара в целом. По сути, котел саморегулируется за счет давления пара, которое он создает во время своей работы.

    Типы жаротрубных котлов с внутренней топкой

    Внутренние жаротрубные котлы характеризуются наличием топки внутри агрегата.Они включают следующее.

    Пожарный котел Корниш

    Этот тип котла включает в себя гладкую цилиндрическую оболочку и единственную тепловую трубу, проходящую через ее центр. Он имеет единственный выхлопной дымоход, соединенный с единственной тепловой трубкой.

    Ланкаширский пожаротрубный котел

    Конструкция котла Ланкашира аналогична котлу Корнуолла, за исключением того, что он имеет две внутренние дымовые трубы и два дымохода.

    Ланкаширский пожаротрубный котел

    Пожарный котел локомотива

    Тепловозный котел устаревшей конструкции.Первоначально находившиеся в паровозах, древесина или уголь сжигали в топке (топке). Агрегат с горизонтальной трубной конструкцией представлял собой прочное оборудование с высокой паропроизводительностью.

    Вертикальный пожаротрубный котел

    Вертикальный трубчатый котел — это простой котел с вертикальной цилиндрической конструкцией. Он включает в себя поперечные трубы, а топка расположена в нижней части котла. Кожухи сгорания выходят через верхнюю часть агрегата через дымоход.

    Пожарный котел Cochran

    Котел Cochran также является котлом вертикального типа многотрубной конструкции.Он включает в себя несколько горизонтальных пожарных труб.

    Погружной пожаротрубный котел

    Котлы данного типа имеют горизонтальную однопроходную конструкцию. Пламя загоняется в соответствующие трубки малого диаметра. Несколько трубок малого диаметра по отдельности погружаются в воду. На каждое сопло имеется по одной трубке.

    Водотрубные котлы

    Водотрубные котлы — это прогресс в технологии производства пара. Она отличается от технологии с дымогарными трубами тем, что пламя из топки попадает в большую изолированную зону, где оно буквально отражается от задней стенки и распределяет тепло более равномерно и эффективно, что снижает затраты на топливо.Пожарные трубы посылают пламя в трубы, погруженные в воду, а не в камеру. Поскольку меньше воды для парового взрыва в случае неисправности, операции намного безопаснее, а установку легче осматривать и обслуживать.

    Внутри камеры находится ряд трубок с водой. Трубки проходят по длине котла. Трубки герметичны и выдерживают давление индивидуально, не затрагивая соседние трубки. Тепло передается через металлические трубки воде, протекающей через них.

    Это заметное отличие от жаротрубных котлов, в которых вода, используемая для создания пара, будет окружать источник тепла. В водотрубных котлах тепло окружает водяные трубы. Это приводит к меньшей нагрузке на котел как единое целое по сравнению с конструкциями с дымогарными трубами.

    Вода, нагретая внутри трубок, поднимается к верхней части котла и в паровой барабан. Обычно процесс занимает всего несколько минут. Пар производится с высокой скоростью. Эффекты нагрева и охлаждения создают состояние, известное как термическое сифонирование, которое обеспечивает циркуляцию воды в бойлере.Эффективность работы котла позволяет ему занимать меньшую занимаемую площадь, чем агрегаты с дымогарными трубами. Водотрубные котлы в основном используются для производства пара при более высоких давлениях и больших объемах.

    Компоненты водотрубного котла

    Водотрубные котлы обычно включают в себя следующие компоненты:

    • кожух котла, являющийся внешним цилиндрическим элементом сосуда высокого давления;
    • грязевой барабан в пространстве на дне емкости для воды.Здесь в конечном итоге собираются примеси, образующиеся в результате превращения воды в газ. Также здесь происходит донная продувка;
    • сетчатый фильтр, который отфильтровывает любые твердые элементы;
    • смотровое стекло для наблюдения за уровнем воды; и
    • горелка, являющаяся источником огня, нагревающего воду

    Разница между пожаротрубными котлами и водотрубными котлами

    Между этими типами котлов много различий.На базовом уровне один из них погружает огонь в воду, а другой — в воду, погруженную в огонь. Это единственное самое разительное различие между двумя дизайнами. Также есть различия в производительности.

    Рабочее давление, циклы производства пара, материалы, используемые в производстве, физические размеры, эффективность, погрузочно-разгрузочные работы, а также стоимость обслуживания и эксплуатации — все это факторы, определяющие различия между жаротрубными котлами и водотрубными котлами.

    Дополнительно:

    • Конструкция водяной трубки позволяет использовать более высокий диапазон давления.
    • Колебания нагрузки в пожарной трубе нелегко компенсировать, в то время как колебания в водяной трубе легко компенсируются.
    • Водотрубные котлы могут занимать меньше физического места для агрегатов большой мощности.
    • Водотрубные котлы могут иметь КПД 90% по сравнению с пределом 75% для конструкций с дымогарными трубами.
    • Конструкция водотрубных котлов, как правило, более сложная, чем у жаротрубных котлов, и обычно требуется более серьезное техническое обслуживание.
    • Для эффективной работы водотрубных котлов требуется опыт, по сравнению с жаротрубными агрегатами, которые не требуют особых знаний или не требуют их вообще.

    Преимущества и недостатки

    Жаротрубный котел имеет определенные преимущества, в том числе его компактную конструкцию. Также дешевле приобрести водотрубный котел. Однако он также имеет явные недостатки, в том числе ограничение давления пара, которое он способен производить. Вода и пар хранятся в одном сосуде; Итак, поскольку пожарные трубы пытаются нагреть сосуд, полный воды, для того, чтобы вода нагрелась, требуется больше времени. Однако самым большим недостатком является возможность поломки барабана (сосуда) и сильного взрыва.

    Жаротрубные котлы оснащены манометром и указателем уровня воды. Он может быть оборудован петлей Хартфорда, а может и не быть, в зависимости от того, как конденсат возвращается в установку. Конденсатные насосы исключают необходимость в контуре.

    Большинство небольших паровых котлов предварительно упакованы и представляют собой жаротрубные блоки. Они построены на заводе и физически малы. Их можно относительно легко изготовить, отгрузить, распаковать и установить. Большинство из них продается на внутреннем рынке с использованием природного газа.

    С другой стороны, водотрубные котлы устанавливаются на крупнотоннажных предприятиях. Большинство из них собираются и изготавливаются в полевых условиях, поскольку такие элементы, как воздуховоды, стальные опоры и гасители вибрации, также должны быть построены в полевых условиях. Вытяжные трубы, в отличие от простых дымоходов, также требуются большую часть времени. Из-за огромных размеров и веса компонентов практически невозможно отправить систему в собранном виде. Основным топливом для этих установок также является природный газ, хотя дробленый уголь также иногда используется в промышленных условиях.

    Котлы паровые электрические

    Электрические паровые котлы в основном используют резистивные нагревательные элементы для нагрева воды и производства пара. Их часто можно увидеть на небольших предприятиях, которые могут включать прачечные, предприятия пищевой промышленности и больницы, хотя в больнице, скорее всего, есть паровая установка.

    Хотя этот тип котла более дорог в эксплуатации, чем его аналоги, работающие на топливе, он популярен благодаря своей простоте. Тепловой КПД напрямую связан со стоимостью электроэнергии.Хотя электрические паровые котлы технически эффективны и «экологичны» из-за нулевых выбросов от сжигания топлива, их эксплуатация может быть дорогостоящей. в зависимости от местных тарифов на электроэнергию. Кроме того, выработка электроэнергии часто приводит к сжиганию топлива на уровне электростанции, поэтому при выработке электроэнергии для «подпитки» этих котлов образуются выхлопные газы.

    Предлагаются комплектные электрические паровые котлы для производства пара низкого и высокого давления мощностью не менее 165 л.с.Они часто встречаются при развертывании для конкретных приложений, включая производство или упаковку продуктов питания и напитков. Электрические бойлеры также часто используются в процессах стерилизации.

    Инспектор может увидеть в одном и том же месте большой коммерческий паровой котел, работающий на топливе, и меньший электрический котел. В зависимости от потребности в паре, которая в зимние месяцы обычно высока, многие предприятия дополняют свои паровые установки электрическими установками меньшего размера. Когда потребность в паре ниже, некоторые предприятия отключают свой более крупный котел и переключаются на меньший электрический агрегат.Это может быть связано с высокими расходами на топливо или необходимостью технического обслуживания или ремонта. Тем не менее, не удивляйтесь, если присутствуют два типа систем.

    Хотя основной котел установки обычно подает пар и горячую воду для комфортного обогрева и увлажнения, могут быть случаи, когда установка электрического котла для локального обогрева при расширении установки может оказаться рентабельной. Точно так же электрические котлы идеально подходят для новых технологических объектов, где большие котлы, работающие на ископаемом топливе, нецелесообразны или не требуются.

    Принципы генерации пара в основном те же, с электрическими резистивными нагревательными элементами, которые нагревают воду для производства пара. Эти агрегаты имеют многие из тех же рабочих компонентов, что и обычные котлы, за исключением горелки, дымохода и выхлопных труб. Электродные системы также являются электрическими, но в качестве проводника они используют воду. В этих системах вода становится заряженной, поэтому существует много проблем с безопасностью, связанных с работой котла со встроенным электродом.

    Обычно небольшие коммерческие паровые котлы применяются в небольших коммерческих помещениях, таких как санатории, где часто есть парогенераторы для использования в парных.Паровой котел отличается от парогенератора, который, как правило, имеет небольшие размеры и предназначен для выполнения одного ограниченного применения.

    Техническое обслуживание электрокотлов минимально, помимо регулярных проверок уровня воды и ежемесячных проверок электропроводки. Как и все котлы, они требуют мер по борьбе с накипью и периодической продувки для поддержания их эффективности. Замена нагревательного элемента при необходимости легко осуществляется через дверцу котла.

    Дополнительные ресурсы для коммерческих инспекторов:
    Коммерческие паровые котлы: учебник
    Механика паровых котлов и их применение в коммерческих и промышленных помещениях

    Консультации — Инженер по подбору | Правильное проектирование котла

    Цели обучения
    • Изучите процесс выбора для определения подходящей котельной системы.
    • Понимание различных компонентов котельной системы.
    • Ознакомьтесь с правилами и стандартами, регулирующими проектирование и технические характеристики котла.

    Бойлеры передают тепло жидкости, обычно за счет сгорания. Чаще всего используются котлы, сжигающие топливо для нагрева воды. Эта нагретая вода подается по трубам жильцам здания, которые затем используют тепловую энергию. Горячая вода используется для обогрева зданий или технологических процессов.

    Котлы также могут использоваться для создания пара. Пар может использоваться аналогично горячей воде и может использоваться в качестве источника энергии для питания оборудования, такого как электрические генераторы, насосы и чиллеры.Пар также используется для увлажнения здания.

    Тепло пара и горячей воды можно использовать в специализированных процессах, таких как абсорбционные охладители, стерилизаторы и дистилляторы.

    Чтобы правильно спроектировать котельную систему, необходимо иметь представление о правильном выборе оборудования и материалов, а также о функциях системы.

    Процесс выбора котла

    При выборе размера системы необходимо учитывать максимальную нагрузку. Сюда входит общая нагрузка всех подключенных систем, потери, разнесение и т. Д.Кроме того, маловероятно, что котельная система будет использоваться на полную мощность все время, поэтому диапазон регулирования котла должен быть соответствующим, чтобы котел не работал в режиме короткого цикла.

    Помимо характеристик котла, для определения наилучшей системы необходимы другие параметры. Ограничение пространства, назначение пространства, требования к избыточности и другие факторы влияют на процесс проектирования.

    Лучшая котельная система может включать в себя несколько котлов меньшего размера, чтобы справиться с нагрузкой, вместо более крупного.Несколько небольших котлов имеют ряд преимуществ по сравнению с одним большим котлом. Диапазон изменения может быть больше, потому что диапазон изменения самого маленького котла в системе диктует диапазон изменения общей установленной мощности. Несколько небольших котлов обеспечивают большую надежность по сравнению с одним большим агрегатом; отказ одного меньшего блока не оставит систему без тепла. В системах с большими сезонными изменениями нагрузки несколько небольших котлов могут отключаться летом, тем самым снижая потери в режиме ожидания.

    Важным различием в типе котла является то, считается он жилым или коммерческим.Это приводит к разным нормам и стандартным требованиям. Согласно Руководству по системам и оборудованию ASHRAE HVAC, системы можно разделить на жилые и коммерческие. Коммерческий котел требует входной мощности 300 000 БТЕ / час или больше. Для бытового котла требуется мощность менее 300 000 БТЕ / час.

    Энергия теряется в процессе передачи тепла котлом воде. Эта потеря энергии определяет эффективность котла. Эффективность котла можно определить несколькими способами.К наиболее распространенным относятся полнота сгорания, тепловая эффективность и сезонная эффективность.

    КПД сгорания обычно составляет от 76% до 86% для котлов без конденсации и от 88% до 95% для конденсационных котлов. Этот рейтинг определяется путем вычитания стековых потерь из входных данных и деления этого значения на входные данные, как показано:

    Эффективность сгорания = Потребляемая энергия — Энергия потерь в стеке / Потребляемая энергия

    Для получения точного результата необходимо определить тепловую эффективность в лабораторных условиях.Это значение рассчитывается путем деления общей выходной энергии (пара или воды, выходящей из котла) на потребляемую энергию, как показано:

    Тепловой КПД = Общий выход энергии / Потребляемая энергия

    Сезонный КПД показывает фактический КПД котла при переменной нагрузке, как показано:

    Сезонная эффективность = Сезонная выработка энергии / Сезонный ввод энергии

    Этот КПД важен, потому что маловероятно, что котельная система будет работать на максимальной мощности.Этот рейтинг дает более точную картину производительности котла при более реалистичном спросе.

    Эти значения КПД не обязательно предоставляются производителями котлов. В стандартах и ​​требованиях кодов указывается, какой тип эффективности оборудования одобрен или внесен в список соответствующим агентством по листингу, таким как Институт кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения или AHRI.

    Рис. 1: Чтобы правильно спроектировать котельную систему, необходимо понимание правильного выбора оборудования и материалов, а также функций системы.Предоставлено: CDM Smith

    .

    Типы котлов

    Есть два распространенных типа котлов: водогрейные и паровые. Обе системы нуждаются в источнике энергии для нагрева воды. Ключевое различие между ними — температура, до которой они нагревают воду.

    Водогрейные котлы нагревают воду до заданной температуры ниже температуры кипения. Эта вода течет по трубопроводу к конечным потребителям энергии, подаваемой от котлов.

    Паровые котлы нагревают воду до точки кипения для получения пара.Затем пар проходит по трубопроводу к потребителям тепла. Пар конденсируется, и, как и в водогрейных котлах, более холодная вода возвращается в котлы, чтобы начать процесс заново.

    Пар имеет преимущество перед водогрейными котлами, потому что скрытая теплота испарения требует гораздо меньшего массового расхода, чем вода, для передачи равного количества тепла. Следовательно, требуемые насосы и трубопроводы намного меньше, чем в системе горячего водоснабжения с такой же теплопроизводительностью. И наоборот, утечка в паровой системе приводит к гораздо большим потерям энергии, чем в системе горячего водоснабжения.

    Компоненты котельной системы

    Котельная система состоит из котла, регулятора котла, горелки и вспомогательного оборудования, которое позволяет горячей воде циркулировать и отводить тепло в помещения.

    Котел: Котлы обычно представляют собой сосуды высокого давления из чугуна, алюминия, углерода или нержавеющей стали с теплообменниками для передачи тепла жидкости, которой обычно является вода.

    Органы управления: Для обеспечения эффективной и безопасной работы котлы имеют автоматический контроль расхода воды, топлива и воздуха.С развитием технологий традиционные реле и переключатели были заменены микропроцессорным управлением. Регулятор воды регулирует скорость, с которой вода течет через бойлер. Если уровень воды в бойлере упадет ниже установленного предела, может произойти перегрев, что приведет к повреждению системы или, что более серьезно, к взрыву котла. Топливо и воздух регулируются в тандеме, поскольку они вносят свой вклад в процесс сгорания. Предохранительные клапаны также являются важным компонентом, который действует как последнее средство, если другие средства управления не могут ограничить скорость горения в котле.

    Горелка: Управление нагревом и сжиганием котла обеспечивается горелкой. Горелка смешивает воздух с топливом, чтобы создать идеальную смесь для сгорания. Затем эту смесь воспламеняют для получения тепла. Важными составляющими котла являются топливо и источник воспламенения. Котлы обычно получают энергию, необходимую для производства тепла, с помощью ископаемого топлива. Наиболее распространенными источниками являются природный газ, мазут № 2 и биогаз. Также важно отметить, что электрические котлы действительно существуют, как таковые, у них нет горелки, и они используют электрическое тепло для повышения температуры воды.

    Пламя горелки направляется в камеру сгорания котла. Здесь происходит реакция горения с выделением тепла. На этом участке происходит основной процесс теплопередачи. В этой камере пламя нагревает воду за счет излучения непосредственно от пламени через поверхность теплопередачи в циркулирующую воду.

    Дожигание, побочные продукты этого процесса попадают в теплообменник. Передача тепла происходит за счет конвекции и теплопроводности в каналах теплообмена в качестве горячих продуктов сгорания, а остаток воздуха, который не используется в процессе сгорания, проходит через них.Зона теплообменника часто имеет несколько проходов, чтобы максимизировать эффективность теплопередачи и минимизировать площадь, занимаемую котлом.

    Дополнительное оборудование: Для того, чтобы котел обеспечивал теплом помещения, требуется больше оборудования, чем сам котел. Полная система может включать расширительные баки, трубопроводы, циркуляционные насосы и оборудование, использующее тепло, такое как нагревательные змеевики, радиаторы или теплообменники.

    Расширительные баки необходимы как часть системы водогрейного котла для предотвращения избыточного давления воды из-за теплового расширения из-за повышения температуры.Эти расширительные баки выбираются в зависимости от температуры, давления и объема системы отопления. Два основных типа — это компрессионные баки и баки-дозаторы. Компрессионные баки обычно устанавливаются над котлом, а баки-дозаторы часто находятся на полу.

    Материал и размер трубопровода соответствуют местным строительным нормам и рекомендациям производителя. Правильный выбор размеров имеет первостепенное значение для создания эффективной системы. Системы трубопроводов изолированы для предотвращения потерь тепла.

    Циркуляционные насосы позволяют воде течь в котел и из него.Эти насосы выбираются в зависимости от температуры жидкости, а также потери напора в системе. Эти насосы должны быть выбраны соответствующим образом, чтобы обеспечить наиболее эффективную систему.

    Радиаторы отопления позволяют передавать тепло от котельной системы в помещение. Размер и конфигурация радиатора определяются исходя из потребностей в площади и расчетов тепловой нагрузки. Мощность радиаторов является определяющим фактором при выборе котельных систем. Радиаторы бывают разных форм, включая плинтус, потолок, стену и другие.

    Исторически паровые радиаторы использовались, потому что тяжелый чугун мог накапливать большое количество тепла и обеспечивать циклическое переключение паровой системы для регулирования температуры в помещении. Эти устройства обычно вызывали резкие перепады температуры в помещении. Новые и современные высокоэффективные радиаторы имеют малую массу и используют низкотемпературную воду и электронные средства управления для работы при температуре, необходимой для поддержания постоянной температуры в помещении. Требуемые более низкие температуры позволяют использовать котлы с высоким КПД.Также могут быть рассмотрены небойлевые источники тепла, такие как тепловые насосы или источники отработанной энергии.

    Клапаны, манометры, датчики температуры и другие устройства позволяют контролировать, контролировать и устранять неисправности, необходимые для правильной работы котельной системы. Необходима вода для подачи и подпитки котельной. Согласно местным правилам водоснабжения, чаще всего требуется, чтобы источник воды был питьевым.

    Рис. 2: Для обеспечения эффективной и безопасной работы котлы имеют автоматический контроль расхода воды, топлива и воздуха.Предоставлено: CDM Smith

    .

    Нормы котлов, стандарты

    Нормы и стандарты для котлов

    можно разбить на несколько подкатегорий, включая юрисдикционные коды, нормы безопасности, нормы производительности и стандарты, а также другие важные аспекты.

    Требования к свободному пространству вокруг котлов для обеспечения надлежащей эксплуатации, обслуживания и осмотра. Это можно указать в местных строительных нормах и правилах. В противном случае руководствуйтесь требованиями производителя котла. Часто эти условия не определены в строительных нормах и правилах, а регулируются другими агентствами.Государственные департаменты труда часто являются органом, который публикует и обеспечивает соблюдение этих дополнительных правил.

    Американское общество инженеров-механиков поддерживает кодекс, касающийся проблем безопасности котлов. Нормы ASME по котлам и сосудам высокого давления разделены на разделы и разделы, чтобы сформировать исчерпывающие руководящие принципы. Существует несколько разделов, в которых рассказывается о конструкции энергетических котлов, спецификациях материалов, сварочных требованиях и рекомендуемых правилах ухода и эксплуатации отопительных котлов.В нем также есть несколько разделов, в которых представлены альтернативные правила построения и другая информация. Программа сертификации BPVC ASME подтверждает, что компания соблюдает правила, регулирующие проектирование, изготовление, сборку и проверку компонентов котлов и сосудов высокого давления во время строительства.

    NFPA 85: Кодекс опасностей для котлов и систем сгорания считается руководящим кодексом для котельных систем. Этот код применим только к котлам, мощность которых превышает 12,5 MMBtu / час, и содержит рекомендации по безопасной эксплуатации и предотвращению взрывов и взрывов.

    ASME CSD-1: Устройства управления и безопасности для котлов с автоматическим сжиганием покрывает требования к котлам с автоматическим приводом, которые работают на газе, жидком топливе, гибридном газомазутном топливе или электричестве, с номинальной потребляемой мощностью менее 12500 MMBtu / час и включает в себя сборку , установка, обслуживание и эксплуатация устройств управления и безопасности.

    UL 834: Стандарт для отопительных, водопроводных и энергетических котлов — электрический для блочных электрических котлов подробно описывает электрические отопительные, водопроводные и энергетические котлы на 15 000 вольт или меньше.Он предназначен для отопления помещений в коммерческих, промышленных или жилых помещениях с использованием горячей воды или пара.

    UL 2523: Стандарт для жидкостных отопительных приборов, водонагревателей и бойлеров, работающих на твердом топливе, содержит требования, которые применяются к заводским водяным отопительным приборам, водонагревателям и бойлерам, работающим на твердом топливе вручную и / или автоматически. Приборы предназначены для сжигания твердого топлива, такого как древесина, уголь или любое другое топливо из биомассы.

    Коды производительности, стандарты

    Коммерческие котлы проходят испытания в соответствии со стандартами, разработанными тремя различными агентствами.Эти агентства включают Институт кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения, UL и Американскую газовую ассоциацию. Эти испытания обеспечивают установившийся КПД коммерческих котлов при полной нагрузке. Это означает сравнение тепловой мощности котла от сжигания, когда он работает с полной нагрузкой, с потребляемой энергией. AHRI 1500: Рейтинг производительности отопительных котлов для коммерческих помещений содержит требования к испытаниям термической эффективности и эффективности сгорания газовых и масляных паровых и водогрейных котлов с потребляемой мощностью от 300 до 2500 МБТЕ / час.

    Производительность бытового котла оценивается в соответствии со стандартами Министерства энергетики США. Лабораторные испытания потерь во время и вне цикла, которые затем применяются к компьютерному моделированию, которое предсказывает ежегодную эффективность использования топлива. AFUE — это процентное значение, которое прогнозирует долю энергии от источника топлива котла, которая преобразуется в полезное тепло. Согласно правилам 2021 года, газовые водогрейные котлы должны достигать 84% AFUE. Газовые паровые котлы должны обеспечивать 82% AFUE.Водогрейные котлы, работающие на жидком топливе, должны иметь показатель AFUE 86%. Паровые котлы, работающие на жидком топливе, должны иметь показатель AFUE 85%.

    ASME Испытание производительности парогенераторов. Код 4 содержит информацию о процедурах испытаний коммерчески-промышленных и сборных жаротрубных котлов. Он обеспечивает расчет и тестирование важных рабочих характеристик и эффективности с помощью метода баланса энергии.

    Прочие факторы

    Часто игнорируются требования к подключению внешних устройств, не снабженных средствами управления, предоставленными производителем.Одно из них — это требование блокировки котлов с источником воздуха для горения. Заслонки всасывания или вентиляторы воздуха для горения не являются составными частями системы управления, часто поставляемой производителем горелки. Еще один внешний элемент управления — дистанционный выключатель. Эти внешние по отношению к устройствам управления горелкой / котлом элементы требуют, чтобы технический инженер включил эти требования к интерфейсу в проектную документацию.

    Выбор правильного метода подачи тепла в систему зависит от множества факторов.Кроме того, определение того, какой тип котла является наиболее подходящим для его применения, имеет решающее значение для обеспечения прочной инженерной конструкции. Контроллеры котла и вспомогательное оборудование учитываются в системе отопления в целом. Многочисленные нормы и стандарты регулируют систему котла, и соблюдение применимых правил важно для проектировщика или инженера системы отопления.

    Конструкция котла: состав, преимущества и начало работы

    Паровой котел — это стальной резервуар под давлением, в котором вода под давлением преобразуется в пар за счет сжигания.Другими словами, котел представляет собой всего лишь теплообменник , который использует лучистое тепло и горячие дымовые газы, выделяемые при сжигании топлива, для производства пара и горячей воды для отопления и обработки.

    Обычная конфигурация котла

    Есть два распространенных типа котлов:

    Пожарные котлы

    Основные элементы жаротрубного котла включают цилиндрическую оболочку, набор трубок, линию питательного канала и т. Д. и вентиляционную трубу для дымовых газов.Название «пожарная труба» очень живописно. Огонь, или горячие дымовые газы от печи, отводится через группу стальных труб, окруженных оболочкой, наполненной водой.

    Каждый комплект труб, по которым проходит дымовой газ, до поворота считается проходом. Поскольку в этом примере газы проходят через кожух два раза перед выходом; этот котел называется двухходовым. Жаротрубные или кожухотрубные котлы благодаря своей эффективности и надежности подходят для пароемких производств, а также для непрерывного или периодического процесса.

    Преимущества конструкции жаротрубного котла включают следующее:
    • Сравнительно дешевый
    • Легко чистится
    • Менее жесткие требования к водоподготовке
    • Компактный размер, простой монтаж
    • Доступен в размеры от 600000 БТЕ / час до 50000000 БТЕ / час
    • Безопасная замена трубки
    • Хорошо подходит для обогрева помещений и производственных процессов
    Конструкция жаротрубного котла имеет следующие ограничения:
    • Нет подходят для использования с высоким давлением 250 фунтов на квадратный дюйм и выше
    • Ограниченная способность к производству пара
    • Чрезмерно тяжелая на фунт произведенного пара
    • Сравнительно медленно поднимается паровое напряжение из-за большого объема воды
    • Слабо быстро реагировать для изменения нагрузки, опять же из-за большого объема воды

    Водотрубные котлы

    Водотрубный котел по конструкции полностью противоположен дымоходу.Здесь вода находится внутри труб, а дымовые газы движутся по внешней стороне труб. Водотрубные котлы могут отличаться по конструкции; однако их основные принципы работы одинаковы. Этот тип котла состоит из двух барабанов, набора водяных труб, трубопровода питательной воды и дымовой трубы для отвода продуктов сгорания.

    Эти трубы прикреплены к паровому барабану и буровому барабану. Вода кипятится и в верхнем барабане образуется пар. Водотрубные котлы вполне подходят для применений, требующих большого количества пара, например, для промышленных процессов, и реже используются для отопления.

    Преимущества конструкции водотрубного парового котла включают следующее:
    • Доступен в размерах, намного превышающих конструкцию жаротрубного котла , до нескольких миллионов фунтов пара в час
    • Готов к работе управлять более высоким давлением, до 5000 фунтов на квадратный дюйм
    • Способен быстрее восстанавливаться после смены нагрузки, чем жаротрубные котлы
    • Способен обеспечивать очень высокие температуры
    Конструкция водотрубного котла имеет следующие ограничения:
    • Высокие первоначальные капитальные затраты
    • Устройство, усложняющее очистку
    • Отсутствие сходства между трубами
    • Возможные проблемы, связанные с их физическим размером

    Контрольный список для проектирования котла и основные этапы

    Следует понимать, что следующие меры могут не применяться ко всем типам котлов и бойлерам необходимо выполнить некоторые дальнейшие шаги в соответствии с конструкцией котельной системы.Тем не менее, основные этапы проектирования остаются такими же, как и для котла. :

    1. Проверка напряжения в котле

      Убедитесь, что выпускная труба на котле открыта, и проверьте, нет ли напряжения в котле.

    2. Проверить клапан паузы подачи пара

      Убедитесь, что клапан паузы подачи пара закрыт.

    3. Двойные обратные топливные клапаны

      Еще раз проверьте, что все клапаны для топлива свободны, и дайте топливу течь через систему, пока оно не достигнет температуры, необходимой в инструкциях производителя.

    4. Открыть кран подачи воды

      Проверьте и откройте краны подачи воды в котел и загрузите воду в корпус котла, чтобы просто поднять минимальный уровень воды. Это подготовлено, потому что невозможно запустить котел при низком уровне воды из-за функции безопасности, которая останавливает запуск котла. Кроме того, уровень заполняется не сильно, потому что при переполнении вода внутри бойлера может вырасти и создать избыточное давление в бойлере.

    5. Режим автоматического запуска

      Запуск котла в автоматическом режиме.Вентилятор горелки начнет цикл продувки, который удалит любые газы, присутствующие в нагревателе, выталкивая его через воронку.

    6. Предварительно заданное время продувки

      После заданного времени продувки загорится пилотная горелка. Контрольная лампа состоит из двух электродов, через которые через трансформатор передается большой ток, вызывающий искру между электродами. Пилотная горелка заправлена ​​дизельным топливом, и когда масло переходит, зажигается первая.

    7. Основная горелка и пилотная горелка

      Основная горелка, на которую подается темное масло, загорается с помощью пилотной горелки.

    8. Осмотрите кожух горения

      Осмотрите кожух горения через смотровое стекло, чтобы убедиться, что горелка загорелась и пламя достаточное.

    9. Проверка уровня воды

      Внимательно следите за уровнем воды по мере увеличения напряжения и запускайте подачу воды, когда уровень жидкости внутри измерительного стекла стабилизируется.

    10. Проверить работу дымового клапана

      Закройте дымовой клапан после того, как пар начнет выходить за пределы .

    11. Снимите запорный клапан пара

      Снимите запорный клапан пара.

    12. Просмотр аварийных сигналов


      После того, как давление движущегося пара распространилось, продуйте измерительное стекло и поплавковые камеры, чтобы проверить наличие аварийных сигналов.

    Проектирование и сборка первого котла

    Привет всем,
    Я читал различные очень интересные темы на этом форуме и подумал, что могу добавить то, что делаю…

    Я всегда хотел построить паровоз с паровым двигателем, и пару лет назад на последнем курсе инженера, я подумал, что, возможно, смогу придумать проект котла в качестве первого шага и темы для моего проекта последнего года.

    Я поделился этой идеей с одним из моих лекторов, он посмотрел на нее и сказал; «Стив, я не думаю, что тебе следует проектировать это … Тебе следует разработать , а — построить!»

    Не имея в виду конкретного локомотива, я начал с некоторых общих внешних размеров локомотивного котла 4-6-0 типа 5 дюймов.Оттуда я провел некоторые исследования текущей практики проектирования и обширный анализ теплопередачи различных видов топлива и конфигураций котлов.

    Одна из целей моего проекта состояла в том, чтобы разработать максимально эффективную конструкцию, основанную на «теории» теплопередачи. Как я выяснил, это требует ряда предположений и непросто. Отличная книга по теме; «Пар, его генерация и использование», Бэбкок и Уилкокс, 1978, говорится о вычислении температуры печи;

    «Аналитическое решение задачи теплообмена в топке парогенерирующего агрегата чрезвычайно сложно.Невозможно рассчитать температуру на выходе из печи только теоретическими методами ». Далее перечисляются факторы, которые необходимо учитывать, такие как геометрия печи, изменение топлива, изменение поверхности и нагрузка, как некоторые из факторов, влияющих на температуру. Также; «Температура в печи варьируется. Топливо и воздух поступают при относительно низких температурах, достигают высокой температуры во время сгорания и снова охлаждаются, поскольку продукты сгорания отдают тепло кожуху печи. Все температуры меняются в зависимости от нагрузки, избытка воздуха, регулировки горелки и других условий эксплуатации.

    Исходя из теоретической нагрузки, завершенная конструкция должна производить 10,5 кг пара в час при давлении 700 кПа, что потребует 7,7 кВт подводимой энергии. Чтобы сделать это эффективно, была встроена топка с максимально большой площадью поверхности. 18 пожарных труб были включены с внутренним диаметром 11,1 мм. Он был немного больше оптимального диаметра для теплопередачи, чтобы допускать накопление сажи и очистку.

    Анализ эскизного проекта основан на оптимальной теоретической эффективности 82%.Это соответствует сжиганию 1,027 кг каменного угля в час и потребляемой мощности 9,38 кВт. На основе этих цифр расчетная теоретическая эффективность составила 91,5%. С помощью этих результатов был подготовлен рабочий проект в САПР. Эскизный проект был разработан IAW в соответствии с правилами AMSBC (Австралийский комитет по безопасности миниатюрных котлов) для медных котлов и после консультации с сертифицированным инспектором по котлам.

    Теоретический и расчетный анализ напряжений конструкции котла были рассчитаны, и в проект были внесены необходимые поправки.Максимальное напряжение сдвига (напряжение Tresca) оказалось равным 15,87 МПа, а коэффициенты безопасности были рассчитаны для котла и составили 2,65 против текучести и 7,1 против предельного разрушения.

    В соответствии с проектом были закуплены утвержденные материалы и инструменты, и началось строительство с гидроабразивной резки всех медных листов и лазерной резки «Формовщиков» из низкоуглеродистой стали толщиной 16 мм. Вся плита котла была сформирована, а ствол прокатан до нужного диаметра. Ремешок приклада был припаян к стволу серебром.Горловина была снабжена сочетанием бронзовой и серебряной пайки. Все втулки котла и компоненты котла и регулятора были обработаны по размеру. Внутренняя сборка была завершена, прошла проверку и вставлена ​​в ствол.

    Итак, за 12 месяцев я начал очень крутой курс обучения, который начинался с чистого листа и закончился успешным гидроиспытанием …! Как видите, котел, которым я закончил, не сильно отличается от многих стандартных конструкций.Для построения книги; «Модель локомотива Емкости» Алека Фармера всегда была под рукой в ​​сарае и очень рекомендовалась.

    Я никогда раньше не строил ничего подобного, и это было настоящим испытанием и очень ценным опытом. Для тех, кто думает об этом, попробуйте, работа с медью доставляет большое удовольствие.

    Вот несколько изображений ….

    Это окончательный проект, выполненный с помощью Solidworks 2006

    Вот детали котла, профилируемые на гидроабразивной машине

    Формовка трубчатой ​​плиты топки.Для этого потребовался отжиг по памяти 5-6 раз.

    Некоторые из завершенных комплектующих котла

    Еще фото впереди …

    Что лучше всего подходит для вашего предприятия?

    Жаротрубные котлы предназначены для передачи горячих газов от источника тепла и их циркуляции по трубам, которые циркулируют через барабан, заполненный водой. Этот процесс эффективно передает тепло от газа воде, которая эффективно генерирует пар.

    Благодаря относительно простой конструкции жаротрубные котлы просты в эксплуатации и недороги в приобретении.Обладая способностью создавать давление от среднего до низкого, жаровые трубы исключительно универсальны и могут быть сконфигурированы в различных конструкциях. Следующая информация объясняет некоторые из наиболее распространенных конструкций жаротрубных котлов.

    1. Трубчатый дымовой котел с горизонтальным возвратным трубопроводом

    Как один из старейших и наиболее простых конструкций промышленных котлов, дымогарные котлы с горизонтальным возвратным трубопроводом производятся и по сей день. Он имеет кожух, трубную решетку на каждом конце кожуха и трубы, соединяющие обе трубные решетки.

    Котел монтируется над каменной или стальной топкой. Как только продукты сгорания покидают топку, они направляются через трубы на конце котла. Пройдя по трубам, продукты сгорания покидают другой конец котла. Продукты сгорания направляются в дымоход или дымовую трубу.

    2. Конструкция топочного котла

    В конструкции топочного котла используются локомотивные котлы и топочные топочные котлы. В конструкции однопроходного котла продукты сгорания проходят через котел локомотива один раз.В зависимости от расположения труб и перегородок некоторые конструкции топочного котла могут быть трехходовыми или двухходовыми.

    Самая распространенная особенность конструкции топочного котла — топка, которая может частично содержаться в котле. Печь охлаждается водой на большей части всей своей поверхности.

    Многопроходные котлы — чрезвычайно распространенный вариант. Эти котлы обычно используются в колледжах, университетах или районах, где система используется для производства пара для отопления помещений или для производства горячей воды.

    3. Конструкция шотландского пожаротрубного котла

    Шотландская жаротрубная конструкция котла чаще всего называют шотландским морским котлом. В такой конструкции топка представляет собой трубу большого диаметра, расположенную внутри котла. Топка и котел окружены водой.

    Некоторые из более крупных, старых котлов шотландского типа имели бы два или даже три разных котла. Однако у большинства современных шотландских котлов есть только один. В зависимости от расположения труб и перегородок эти системы могут быть двухходовыми, трехходовыми и даже четырехходовыми.

    Системы с четырьмя проходами обычно считаются наилучшим вариантом для достижения баланса между коррозией, вызванной конденсацией, и экономичной теплопередачей. При каждом проходе через котел тепло от продуктов сгорания передается воде, находящейся в котле. После определенного количества проходов становится все более экономически трудным отвод тепла от охлаждающих продуктов сгорания. В то же время, если продукты сгорания слишком сильно охлаждаются, газы для горения будут конденсироваться, что может привести к коррозии.

    Шотландские котлы с мокрой и сухой обратной связью

    Шотландские котлы с мокрой обратной связью имеют конструкцию, в которой торцевая заглушка противоположна стороне горелки котла. Как следует из названия, «смачивание» относится к тому факту, что торцевая крышка охлаждается водой. С другой стороны, конструкция с сухой задней частью означает, что торцевое закрытие не охлаждается водой. Конструкции с сухой обратной стороной основаны на огнеупоре, огнеупорном кирпиче или их комбинации, чтобы избежать перегрева торцевого закрытия.

    4. Конструкция вертикального пожаротрубного котла

    В качестве однопроходного котла вертикальный пожаротрубный котел имеет топку на дне.Трубки проходят между верхней и нижней трубными решетками. При такой конструкции печь может быть каменной кладкой или закрытой по бокам рубашкой с водяным охлаждением.

    Вертикальная труба мокрого и сухого верха

    Верхняя трубная решетка может располагаться ниже или выше ватерлинии. Когда верхняя трубная решетка находится внизу, это называется мокрым верхом; но когда он выше ватерлинии, он известен как сухой верх. Одна из самых привлекательных сторон вертикальных котлов — это относительно небольшая занимаемая площадь.

    Эти типы систем оптимальны для помещений с ограниченным пространством.Благодаря этому вертикальные котельные системы чрезвычайно популярны в химической чистке.

    Свяжитесь с Applied Technologies of New York

    Каждый раз, когда кто-то начинает строительство нового промышленного объекта, одним из первых соображений является тип котла, который будет использоваться на заводе. Котлы Firetube имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами котлов, но тип котла, который вы выбираете, должен основываться на потребностях вашего объекта.

    Эксперты Applied Technologies of New York обладают многолетним опытом, помогая руководителям предприятий выбрать лучшую котельную систему.Мы специализируемся на оказании помощи бизнесу в пределах:

    Свяжитесь с Applied Technologies of New York, чтобы получить консультацию сегодня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *