Что относится к гарнитуре водогрейного котла

Водогрейные котлы. Виды, устройство, характеристики водогрейных котлов.

4.1. Шкала теплопроизводительности водогрейных котлов

Назначением водогрейных котлов является получение горячей воды заданных параметров для теплоснабжения систем отопления бытовых и технологических потребителей. Промышленность выпускает широкий ассортимент унифицированных по конструкции водогрейных котлов. Характеристиками их работы являются теплопроизводительность (мощность), температура и давление воды, важен также род металла, из которого изготовляют водогрейные котлы. Чугунные котлы выпускаются на теплопроизводительность1 до 1,5 Гкал/ч, давление 0,7 МПа и температуру горячей воды до 115 °C. Стальные котлы изготовляются в соответствии с шкалой теплопроизводительности на 4; 6,5; 10; 20, 30; 50; 100; 180 Гкал/ч (4,7; 7,5; 11,7; 23,4; 35; 58,5; 117 и 21.0 МВт).

Водогрейные котлы теплопроизводительностью до 30 Гкал/ч обычно обеспечивают работу только в основном режиме с подогревом воды до 150 °C при давлении воды на входе в котел 1,6 МПа. Для котлов теплопроизводительностью выше 30 Гкал/ч предусматривается возможность работы как в основном, так и в пиковых режимах с подогревом воды до 200 °C при максимальном давлении ее на входе в котел 2,5 МПа.

4.2. Чугунные секционные водогрейные котлы

Чугунные секционные водогрейные котлы имеют небольшую теплопроизводительность и применяются в основном в системах водяного отопления отдельных жилых и общественных зданий. Котлы данного типа предназначены для подогрева воды до температуры 115 °C при давлении 0,7 МПа. В ряде случаев чугунные котлы используются для получения водяного пара, с этой целью их оборудуют паросборниками.

Из большого числа разнообразных конструкций чугунных секционных котлов промышленного выпуска наибольшее распространение получили котлы типов «Универсал», «Тула», «Энергия», «Минск», «Стреля», «Стребеля», «НРч», КЧ и ряд других.

Рис. 4.1. Чугунный секционный водогрейный котел «Энергия-3»:

1 — секция котла; 2 — стальной канат; 3, 10 — патрубки для входа и выхода воды; 4 — шибер; 5 — дымоход; 6 — колосниковая решетка; 7 — воздуховод; 8 — дверка; 9 — противовес

Производство большинства из указанных типов котлов прекращено около 30 лет назад, однако они еще достаточно долго будут находиться в эксплуатации. В этой связи в качестве примера рассмотрим конструкцию чугунного секционного водогрейного котла «Энергия-3». Котел собирают из отдельных секций (рис. 4.1), соединяемых между собой с помощью вкладышей — ниппелей, которые вставляются в специальные отверстия и затягиваются стяжными болтами. Такая конструкция позволяет создавать требуемую поверхность нагрева котла, а также проводить замену отдельных секций в случае их повреждения.

Вода в котел поступает через нижний патрубок поднимается вверх по внутренним каналам секции, нагревается и выходит из котла через верхний патрубок Топливо в топку подается через проем дверкой Воздух, необходимый для горения, поступает под колосниковую решетку по воздуховоду 7. Образующиеся при сжигании топлива продукты горения (ПГ) движутся вверх, затем направление потока ПГ изменяется на 180°, т.е. поток Г1Г движется вниз по кирпичным каналам и далее направляется через общий сборный дымоход в дымовую трубу.

При движении ПГ охлаждаются, их теплота передается воде, находящейся внутри секций. Таким образом происходит нагрев 66 воды до требуемой температуры. Тяга в котле регулируется шибером, соединенным стальным канатом через блок с противовесом Номинальная мощность водогрейных котлов «Энергия-3» 0,35. 0,69 МВт, КПД 73%.

4.3. Водогрейные котлы серии ТВГ

Теплофикационные водогрейные котлы серии ТВГ выпускаются теплопроизводительностью 4 и 8 Гкал/ч (4,7 и 9,4 МВт). Данные секционные сварные котлы предназначены для работы на газе с нагревом воды не выше 150 °C.

Рис. 4.2. Водогрейный котел ТВГ-8: а — схема циркуляции воды; о — устройство котла; 1, 2 — соответственно нижние и верхние коллекторы конвективной поверхности; 3, 5 — потолочно-фронтальные трубы; 4, 6 — нижний и верхний коллекторы потолочного экрана; 7 — левый боковой экран; 8, 14 — двухсветные экраны; 9 — правый боковой экран; 10 — выход воды в теплосеть; 11 — конвективная поверхность нагрева; 12 — радиационная поверхность топки; 13 — воздушный канал; 15 — горелки; 16 — подподовые каналы

В водогрейном котле ТВГ-8 радиационная поверхность топки 72 (рис. 4.2) и конвективная поверхность нагрева 77 состоят из отдельных секций, выполненных из труб диаметром 51 * 2,5 мм. При этом в секциях конвективной поверхности трубы расположены горизонтально, а в секциях радиационной поверхности — вертикально. Радиационная поверхность состоит из фронтально-потолочного экрана и пяти секций экранов, три из которых двойного облучения (двухсветные экраны 8 и

Котел оборудован подовыми горелками 75, которые размещены между секциями радиационной поверхности. Воздух от вентилятора поступает в воздушный канал из которого подается в подподовые каналы соединенные с горелками. Продукты горения топлива движутся вдоль труб радиационной поверхности, проходят через окно в задней части топки и поступают в опускную шахту, омывая конвективную поверхность поперечным потоком. Одновременно с этим вода для подогрева поступает в два нижних коллектора 7 конвективной поверхности и собирается в верхних коллекторах конвективной поверхности. Далее по нескольким потолочно-фронтальным трубам вода направляется в нижний коллектор потолочного экрана, откуда по потолочнофронтальным трубам поступает в верхний коллектор данного (потолочного) экрана. После этого вода последовательно проходит по трубам экранов: левого бокового 7, трех двухсветных и правого бокового Нагретая вода через коллектор правого бокового экрана поступает на выход в теплосеть.

Водогрейные котлы серии ТВ Г имеют КПД 91,5 %.

4.4. Стальные водогрейные котлы серий КВ-ТСи КВ-ТСВ

Водогрейные котлы серии КВ-ТС со слоевым способом сжигания твердого топлива выпускаются теплопроизводительностью 4; 6,5; 10; 20; 30; 50 Гкал/ч (4,7; 7,5; 11,7; 23,4; 35 и 58,5 МВт). Котлы данной серии предназначены для установки на ТЭЦ, в производственно-отопительных и отопительных котельных. Водогрейные котлы серии КВ-ТСВ отличаются от котлов серии КВ-ТС лишь наличием воздухоподогревателя.

Все водогрейные котлы обеих этих серий имеют топочные экраны, выполненные из труб диаметром 60 х 3 мм. Конвективные пакеты в них изготовляются из труб диаметром 28 х 3 мм. Котлы снабжаются цепными решетками обратного хода с пневмомеханическими забрасывателями топлива.

Водогрейные котлы КВ-ТС-4 и -6,5 имеют конвективную шахту (рис. 4.3) с поверхностью нагрева и топочную камеру

Рис. 4.3. Водогрейные котлы КВ-ТС-4 и -6,5:

1 — окно для выхода продуктов горения из топочной камеры; 2 — конвективная шахта с поверхностью нагрева; 3 — сопло для возврата уноса топлива на цепную решетку; 4 — шлаковый бункер; 5 — цепная решетка обратного хода; 6 — пневмомеханический забрасыватель топлива; 7 — бункер топлива; 8 — топочная

камера; ПГ — продукты горения

Топливо (уголь) из бункера 7 посредством пневмомеханического забрасывателя поступает на цепную решетку 5 обратного хода. Воздух для сжигания топлива подается с помощью вентилятора в короба, через которые осуществляется секционированный его подвод под цепную решетку. Продукты горения топлива из топочной камеры поступают в конвективную шахту через верхние проемы в задней стене топочной камеры (окна Теплота ПГ воспринимается конвективными поверхностями нагрева в конвективной шахте 2, а охлажденные ПГ удаляются из котла через газоход, расположенный в нижней части конвективной шахты. С потоком ПГ из топочной камеры частично уносится топливо, для его улавливания в бункере конвективной шахты установлен специальный вентилятор, который через сопла возвращает унесенное топливо в топочную камеру на цепную решетку.

дованы цепными решетками 7 обратного хода разной длины и двумя пневмомеханическими забрасывателями топлива. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка 6, образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены двухрядными. Боковые стены топочной камеры, а также конвективной шахты имеют облегченную обмуровку. Фронтальная стена топочной камеры не экранирована и имеет тяжелую обмуровку.

Передняя и задняя стены конвективной шахты экранированы. Передняя стена конвективной шахты, являющаяся также и задней стеной топочной камеры, выполнена в виде цельносварного экрана, переходящего в нижней части в четырехрядный фестон Боковые стены конвективной шахты закрыты вертикальными экранами из труб диаметром 83 3,5 мм.

Продукты горения поступают в конвективную шахту снизу и проходят через фестон. В шахте размещены пакеты конвективной поверхности нагрева, выполненные в виде горизонтальных ширм. Уловленная мелочь и несгоревшие частицы топлива собираются в зольных бункерах под конвективной шахтой и посредством системы возврата уноса по трубопроводу 5 выбрасываются в топочную камеру. В передней части цепной решетки 7 обратного хода располагается шлаковый бункер, куда с решетки сбрасывается шлак.

Подача сетевой воды в котел осуществляется через нижний коллектор левого бокового экрана, а выход горячей воды — через нижний левый коллектор конвективной шахты.

Для сжигания бурых влажных углей котлы серии KB-ТС могут поставлялся с воздухоподогревателями, обеспечивающими подогрев воздуха до 200. 220 °C.

Водогрейный котел К.В-ТС-50 имеет экранированную топочную камеру (рис. 4.5), цепную решетку обратного хода на которую топливо подается четырьмя пневмомеханическими забрасывателями Задний экран топочной камеры на входе в поворотную камеру разводится в четырехрядный фестон Стены и скаты поворотной камеры, а также задняя стена конвективной шахты экранированы трубами диаметром 60 х 3 мм. Конвективные поверхности нагрева выполнены в виде U-образных ширм из труб диаметром 28 х 3 мм, которые приварены к вертикальным трубам диаметром 83 х 3,5 мм, образующим экраны боковых стен конвективной шахты.

За котлом установлен двухходовой трубчатый воздухоподогреватель в виде двух кубов, выполненных из труб диаметром 40 х 1,5 мм. Котел снабжен вентилятором 7 и устройствами для возврата на решетку топливного уноса из золовых бункеров под конвективной шахтой и под воздухоподогревателем. Вторичное острое дутье ведется через сопла, расположенные на задней стене топки, с помощью вентилятора. Шлак, образующийся при сжигании топлива, сбрасывается в шахту. Для очистки конвективных поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство (установка дробеочистки 5).

4.5. Водогрейные котлы серии КВ-ТКдля камерного сжигания твердого топлива

Котлы серии КВ-ТК предназначены для камерного сжигания твердого пылевидного топлива и имеют П-образную компоновку. Пыль твердого топлива подается в шесть турбулентных горелок (рис. 4.6), расположенных встречно по три горелки на каждой из боковых стен топочной камеры 7. Котел выполнен с твердым шлакоудалением.

Стены топочной камеры 7, поворотной камеры и заднего экрана выполняются газоплотными из труб диаметром 60 х 4 мм с шагом 80 мм. Для обеспечения газоплотности между трубами привариваются полосы 20 х 6 мм. В верхней части топочной камеры трубы заднего экрана закрывают наклонный скат переходной камеры и затем перед входом в поворотную камеру разводятся в фестон 2 На стенах топочной камеры установлены обдувочные аппараты с подачей к ним сжатого воздуха.

В конвективной шахте установлены два конвективных пакета выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Под ними размещен трехходовой (по воздуху) воздухоподогреватель 5, выполненный из труб диаметром 40 х 1,5 мм, обеспечивающий подогрев воздуха до 350 °C. Для очищения конвективных поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство (установка дробеочистки). Котел подвешен к каркасу за верхние коллекторы. Воздухоподогреватель опирается на отдельный каркас. Котел имеет облегченную обмуровку.

4.6. Водогрейные котлы серин ПТВМ

Котлы данной серии выпускаются средней и большой теплопроизводительности, т.е. имеют мощность 30; 50 и 100 Гкал/ч (35; 58,5 и 117 МВт). Для их работы используется газообразное и жидкое топливо, они могут иметь П-образную компоновку и башенную конструкцию. Давление воды на входе в котел 25 кгс/см2. Температура воды на входе в котел в основном режиме 70 °C, в пиковом режиме 104 °C. Температура воды на выходе 150 °C.

Пиковый теплофикационный водогрейный газомазутный котел ПТВМ-30 теплопроизводительностью 30 Гкал/ч имеет П-образную компоновку и состоит из топочной камеры 5 (рис. 4.7), конвективной шахты и соединяющей их поворотной камеры

Рис. 4.6. Водогрейный котел КВ-ТК-100:

1 — элементы подвески труб котла; 2 — фестон; 3 — установка дробеочистки; 4 — конвективные пакеты труб; 5 — воздухоподогреватель; 6 — горелка; 7 — топочная камера; ПГ — продукты горения

Все стены топочной камеры котла, а также задняя стена и потолок конвективной шахты экранированы трубами диаметром 60 х 3 мм с шагом 5= 64 мм. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром мм с шагом 5= 128 мм.

Рис. 4.7. Пиковый теплофикационный водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М):

1 — дробеочистительное устройство; 2 — конвективная шахта; 3 — конвективная поверхность нагрева; 4 — газомазутная горелка; 5 — топочная камера; 6 — поворотная камера

Конвективная поверхность нагрева котла, выполненная из труб диаметром 28 х 3 мм, состоит из двух пакетов. Змеевики конвективной части собраны в ленты по шесть-семь штук, которые присоединены к вертикальным стойкам.

Котел оборудован шестью газомазутными горелками установленными по три встречно на каждой боковой стене топки. Диапазон регулирования нагрузки котлов 30. 100% номинальной производительности. Регулирование производительности осуществляется путем изменения числа работающих горелок. Для очистки внешних поверхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство Дробь поднимается в верхний бункер с помощью пневмотранспорта от специальной воздуходувки.

Тяга в котле обеспечивается дымососом, а подача воздуха — двумя вентиляторами.

Трубная система котла опирается на раму каркаса, Облегченная обмуровка котла общей толщиной 110 мм крепится непосредственно к экранным трубам. Водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М) имеет КПД 91 % при работе на газе и 88 % при работе на мазуте.

Рис. 4.8. Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-30

Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-30 приведена на рис. 4.8.

Водогрейные котлы ПТВМ-50 и -100 имеют башенную компоновку и выполнены в виде прямоугольной шахты, в нижней части которой находится экранированная топочная камера (рис. 4.9). Экранная поверхность изготовлена из труб диаметром 60 * 3 мм и состоит из двух боковых, фронтального и заднего экранов. Сверху (над топочной камерой) размещается конвективная поверхность нагрева выполненная в виде змеевиковых пакетов из труб диаметром 28 х 3 мм. Трубы змеевиков приварены к вертикальным коллекторам.

Топка котла ПТВМ-50 оборудована газомазутными горелками (12 шт.) с индивидуальными дутьевыми вентиляторами 5. Горелки расположены на боковых стенах топки (по 6 шт. на каждой стороне) в два яруса по высоте. Топка котла ПТВМ-100 оборудована газомазутными горелками (16 шт.) с индивидуальными вентиляторами.

Над каждым котлом установлена опирающаяся на каркас дымовая труба обеспечивающая естественную тягу. Котлы устанавливаются полуоткрыто, поэтому в помещении размещается лишь нижняя часть агрегата (горелки, арматура, вентиляторы и др.), а все остальные его элементы расположены на открытом воздухе.

Циркуляция воды в котле обеспечивается с помощью насосов. Расход воды зависит от режима работы котла: при работе в зимний период (основной режим) применяется четырехходовая схема циркуляции воды (рис. 4.10, а), а в летний период (пиковый режим) — двухходовая (рис. 4.10, б).

Рис. 4.9. Водогрейные котлы ПТВМ-50 и -100:

1 — дымовая труба; 2 — конвективные поверхности нагрева; 3 — топочная камера; 4 — газомазутные горелки; 5 — вентиляторы;—> — движение воды в системе котла

Рис. 4.10. Схема циркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-50:

— основной режим; — пиковый режим; подводящие и отводящие кол-лекторы; соединительные трубы; фронтальный экран; — конвектив-ный пучок труб; 5 — левый и правый боковые экраны; 7 — коллекторы кон-туров; — задний экран

При четырехходовой схеме циркуляции вода из теплосети подводится в один нижний коллектор (см. рис. 4.10 и последовательно проходит через все элементы поверхности нагрева котла, совершая подъемно-опускные движения, после чего также через нижний коллектор отводится в тепловую сеть. При двухходовой схеме вода поступает одновременно в два нижних коллектора (см. рис. 4.10 и, перемещаясь по поверхности нагрева, нагревается и затем направляется в тепловую сеть.

При двухходовой схеме циркуляции через котел пропускается почти в 2 раза больше воды, чем при четырехходовой. Таким образом, при режиме работы в летний период в котле нагревается большее количество воды, чем в зимний, и вода поступает в котел с более высокой температурой (110 вместо 70 °C).

4.7. Водогрейные котлы серии КВ-ГМ

Стальные прямоточные газомазутные котлы серии КВ-ГМ в соответствии со шкалой теплопроизводительности конструктивно подразделяются на четыре унифицированные группы: 4 и 6,5; 10, 20 и 30; 50 и 100; 180 Гкал/ч (4,7 и 7,5; 11,7, 23,4 и 35; 58,5 и 117 МВт). Такие котлы не имеют несущего каркаса, обмуровка у них облегченная трехслойная (шамотобетон, минераловатные плиты и магнезиальная обмазка), крепится к трубам топки и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 имеют единый профиль, так же как и котлы теплопроизводительностью 10; 20 и 30 Гкал/ч, и в пределах своих групп различаются глубиной топочной камеры и конвективной части. Котлы КВ-ГМ-50 и -100 по конструкции также сходны между собой и различаются только по типоразмерным параметрам.

Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 и -6,5 имеют топочную камеру (рис. 4.11) и конвективную поверхность 5. Топочная камера полностью экранирована трубами диаметром 60 х 30 мм. Боковые экраны, верх и под топочной камеры образованы одинаковыми Г-об- разными трубами. На фронтальной стене котла установлены газомазутная ротационная горелка и взрывной предохранительный клапан Неэкранированные поверхности фронтальной стены закрыты огнеупорной кладкой, примыкающей к воздушному коробу горелки.

На левой боковой стене котла имеется лаз в топочную камеру. Часть труб заднего экрана в верхней части выдвинута в топку и эти трубы сварены между собой при помощи вставок для устранения попадания в топку дроби при работе установки дробеочистки, используемой для устранения загрязнений с конвективных поверхностей.

Все трубы экранов выведены в верхние и нижние коллекторы диаметром 159×7 мм. Внутри коллекторов имеются глухие перегородки, направляющие воду. Топочная камера отделена от конвективной части перегородкой из огнеупорного кирпича. Продукты горения топлива через фестон верхней части топочного пространства поступают в конвективную часть котла, проходят ее сверху вниз и через боковой отвод ПГ уходят из котельного агрегата.

Конвективная поверхность котла состоит из двух пакетов, каждый из которых набирается из U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Ширмы расположены параллельно фронтальной стене котла и образуют в шахматном порядке пучок труб. Боковые стены конвективной части экранированы трубами диаметром 83 х 3,5 мм, имеющими плавники, и являются коллекторами (стояками) для труб конвективных пакетов. Потолок конвективной части также экранирован трубами диаметром 83 х 3,5 мм. Задняя стена не экранирована и имеет лазы вверху и внизу.

Рис. 4.11. Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 и -6,5:

1 — газомазутная ротационная горелка; 2 — взрывной предохранительный клапан; 3 — установка дробеочистки; 4 — лаз; 5 — конвективная поверхность котла; б — топочная камера; ПГ — продукты горения

Вес котла передается на нижние коллекторы, имеющие опоры.

Водогрейные котлы КВ-ГМ-4 имеют КПД 90,5 % при работе на газе и 86,4 % при работе на мазуте, а КПД котлов КВ-ГМ-6,5 достигает 91,1 % при работе на газе и 87 % — на мазуте.

Водогрейные котлы КВ-ГМ-10, -20 и -30 имеют топочную камеру (рис. 4.12), экранированную трубами диаметром 60 х 3 мм. 80

Рис. 4.12. Водогрейные котлы КВ-ГМ-10, -20 и -30: 1 — газомазутная горелка; 2 — взрывной клапан; 3 — топочная камера; 4 — промежуточный экран; 5— камера догорания; 6 — фестон; 7— установка дробеочистки; 8 — конвективная поверхность нагрева

В камере расположены фронтальный, два боковых и промежуточный экраны, которые практически полностью покрывают стены и под топки (исключение составляет часть фронтальной стены, где установлены взрывной клапан и газомазутная горелка с ротационной форсункой). Экранные трубы приварены к коллекторам диаметром 219 х Ю мм. Промежуточный экран выполнен из труб, расположенных в два ряда, и образует за собой камеру догорания 5.

Конвективная поверхность нагрева включает в себя два конвективных пучка и расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенами. Конвективные пучки набраны из расположенных в шахматном порядке U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм. Задняя и передняя стены шахты экранированы вертикальными трубами диаметром 60 х 3 мм, боковые стены — трубами диаметром 85 х 3 мм, которые служат стояками для ширм конвективных пакетов.

Передняя стена шахты, являющаяся одновременно задней стеной топочной камеры, выполнена цельносварной. В нижней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон Трубы, образующие переднюю, боковую и заднюю стены конвективной шахты, вварены в камеры диаметром 219 х 10 мм.

Продукты горения топлива из топочной камеры попадают в камеру догорания а далее через фестон — в конвективную шахту, после которой ПГ через отверстие в верхней части шахты покидают котельный агрегат. Для устранения загрязнений конвективных поверхностей предусмотрена установка дробеочистки 7.

Водогрейные газомазутные котлы КВ-ГМ-50 и -100 выполнены по П-образной схеме и могут быть использованы как в основном режиме (нагрев воды до 70. 150 °C), так и в пиковом режиме (нагрев воды до 100. 150°C). Котлы могут быть использованы также для нагрева воды до 200 °C.

Котельный агрегат включает в себя топочную камеру (рис. 4.13) и конвективную шахту. Топочная камера котлов и задняя стена конвективной шахты закрыты экранами из труб диаметром 60 х 3 мм. Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов, набираемых из U-образных ширм. Ширмы выполнены из труб диаметром 28 х 3 мм.

Фронтальный экран снабжен коллекторами: верхним, нижним и двумя промежуточными, между которыми находятся кольца для формирования амбразур газомазутных горелок с ротационными форсунками. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром 83 х 3,5 мм, служащими стояками для ширм.

Продукты горения топлива выходят из топочной камеры через проход между задним экраном и ее потолком и движутся сверху вниз через конвективную шахту. Котел оборудован взрывными предохранительными клапанами, установленными на потолке топочной камеры. Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники (клапан для удаления воздуха из системы). Для удаления загрязнений с конвективных поверхностей нагрева служит установка дробеочистки.

Нижние коллекторы фронтального и заднего экранов конвективной шахты опираются на портал котла. Опора, расположенная в середине нижнего коллектора задней стены топочной камеры, является неподвижной. Вес боковых экранов топочной камеры передается на портал через фронтальный и задний экраны.

Рис. 4.13. Водогрейные котлы КВ-ГМ-50 и -100: 1 — газомазутная горелка; 2 — топочная камера; 3 — проход для газов из топочной камеры в конвективную шахту; 4 — установка дробеочистки; 5 — конвективная поверхность нагрева; 6 — портал

Водогрейные газомазутные котлы КВ-ГМ-50 и -100 имеют КПД 92,5 % при работе на газе и 91,3 % при работе на мазуте.

Водогрейный газомазутный котел КВ-ГМ-180 выполнен по Т-образной сомкнутой схеме с двумя конвективными шахтами, в которых размещаются по три конвективных пакета (рис. 4.14), образующих конвективную поверхность нагрева.

Данный котел по проекту должен выполняться для работы под наддувом с мембранными экранными панелями. При выполнении котла в негазоплотном исполнении в топочной камере 7 все ее стены закрыты панелями из труб диаметром 60 х 3 мм. Такими же экранными панелями закрыты стены конвективных шахт и потолок котла. Конвективные пакеты набираются из U -образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 х 3 мм, которые ввариваются в стояки диаметром 83 х 3;5 мм. На боковых стенах топочной камеры под конвективными шахтами устанавливаются по три-четыре газомазутные горелки имеющие встречное расположение факелов.

Рис. 4.14. Водогрейный котел КВ-ГМ-180;

1- топочная камера, 2 — установка дробеочистки; 3 — поворотный газоход; 4 — разделительный экран; 5 — пакеты конвективной поверхности нагрева; 6 — газоход уходящих газов; 7 — нижние коллекторы; 8 — газомазутная горелка

Для более глубокого регулирования теплопроизводительности котла без отключения отдельных горелок последние снабжаются паро механическими форсунками с широким диапазоном регулирования.

Продукты горения топлива из топочной камеры через два поворотных газохода направляются в конвективные шахты. Топочная камера отделена от конвективных шахт с помощью разделительных экранов Для удаления загрязнений с поверхностей нагрева конвективных шахт котла служит установка дробеочистки.

Водогрейные котлы. Виды, технические характеристики водогрейных котлов.

Для централизованного теплоснабжения крупных промышленных предприятий, городов и отдельных районов применяются стальные водогрейные котлы большой тепловой мощности.

Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды заданных параметров главным образом для отопления. Они работают по прямоточной схеме с постоянным расходом воды. Конечная температура нагрева определяется условиями поддержания стабильной температуры в жилых и рабочих помещениях, обогреваемых отопительными приборами, через которые и циркулирует вода, нагретая в водогрейном котле. Поэтому при постоянной поверхности отопительных приборов температуру воды, подаваемой в них, повышают при снижении температуры окружающей среды. Обычно воду тепловой сети в котлах подогревают от 70—104 до 150—170 °С. В последнее время имеется тенденция к повышению температуры подогрева воды до 180—200 °С.

Во избежание конденсации водяных паров из уходящих газов и связанной с этим наружной коррозии поверхностей нагрева температура воды на входе в агрегат должна быть выше точки росы для продуктов сгорания. В этом случае температура стенок труб в месте ввода воды также будет не ниже точки росы. Поэтому температура воды на входе не должна быть ниже 60 °С при работе котла на природном газе, 70 °С при работе на малосернистом мазуте и 110 °С при использовании высокосернистого мазута. Поскольку в теплосети вода может охлаждаться до температуры ниже 60 °С, перед входом в агрегат к ней подмешивается некоторое количество уже нагретой в котле (прямой) воды.

Наиболее широкое распространение получили газомазутные котлы типов КВГМ и ПТВМ.

Котлы типа КВГМ (рис. 6) тепловой мощностью 4; 6,5; 10; и 30 Гкал/ч (4,8—35 МВт) имеют горизонтально расположенную топку и поверхности нагрева с прямоточным принудительным движением воды. Технические характеристики приведены в табл. 5.

Котлы типа ПТВМ теплопроизводительностью 30—180 Гкал/ч (35— 0 МВт) выполняют с П-образной (рис. 7) и башенной (рис. 8) компоновкой. Водогрейные котлы ПТВМ-50, ПТВМ-100 и ПТВМ-180, выполняемые только с башенной компоновкой, имеют экранированную топку и расположенные над ней конвективные поверхности. Технические характеристики приведены в табл. 6.

Таблица 5. Технические характеристики водогрейных котлов типа КВГМ

Что относится к гарнитуре водогрейного котла

Устройства, предназначенные для обслуживания котла и защиты обмуровки от разрушения при взрыве — гарнитура котлов. В соответствии с правилами Госгортехнадзора паровой и водогрейный котел должен иметь топочные дверцы, лазы для осмотра топки и газоходов при ремонте и гляделки для осмотра топки во время ее работы, а также взрывные предохранительные клапаны.

Взрывные предохранительные клапаны для защиты обмуровки от разрушения устанавливаются па парогенераторах и водогрейных котлах, имеющих камерные топки и шахтные топки для сжигания торфа, опилок, стружек и других мелких производственных отходов. Клапаны устанавливаются в обмуровке топки, последнего газохода агрегата, экономайзера и золоуловителя. Допускается не устанавливать взрывные клапаны в обмуровке котлов, имеющих один ход продуктов сгорания, а также в газоходах перед дымососами.

Для парогенераторов производительностью менее 10 т/ч число, размещение и размеры предохранительных взрывных клапанов выбираются проектной организацией. Обычно выбирают площадь взрывных клапанов для указанных парогенераторов из расчета 250 см 2 площади взрывного клапана на 1 м 2 объема топки или газоходов котла.

Для парогенераторов производительностью от 10 до 60 т/ч в верхней части обмуровки над топкой устанавливаются взрывные клапаны площадью не менее 0,2 м 2 . Два предохранительных клапана или более с общим сечением не менее 0,4 м 2 устанавливаются на последнем газоходе парогенератора, газоходе водяного экономайзера и газоходе золоуловителя. Клапаны должны быть установлены в таких местах, чтобы при их срабатывании было исключено травмирование обслуживающего персонала.

Конструкция предохранительных взрывных клапанов показана на рис. 9-11.

В случае взрыва в топке или газоходах агрегата в них повышается давление, под действием которого открываются створки клапана. Это предохраняет обмуровку от разрушения. Створки клапана после снижения давления в газоходе под действием собственного веса или веса груза снова закрываются. На паровых и водогрейных котлах, работающих под наддувом, взрывные предохранительные клапаны не устанавливаются.

Лазы в обмуровке предназначены для производства ремонтных работ при остановке парогенератора. Лазы бывают прямоугольной или круглой формы.

На рис. 9-12 показана гарнитура котлов — одна из конструкций прямоугольного лаза. Прямоугольный лаз должен иметь размеры не менее 350×450 мм, а круглый — иметь диаметр не менее 450 мм. Гляделки обычно выполняются диаметром от 70 до 100 мм. В парогенераторах и водогрейных котлах, работающих под наддувом, уплотнение лазов и гляделок осуществляется воздухом, имеющим давление, большее, чем в топке или газоходах. Лазы и лючки должны иметь хорошее уплотнение и надежные запоры во избежание самопроизвольного открывания.

Гарнитура котлов обычно включает в себя шиберы (клапаны), устанавливаемые по газовому или воздушному тракту для регулирования расхода продуктов сгорания или воздуха, и затворы бункеров, предназначенные для удаления шлака и провала.

На рис. 9-13, а показана гарнитура котлов — клапан прямоугольной формы, предназначенный для регулирования расхода продуктов сгорания или воздуха, а также для отключения отдельных участков газовоздушного тракта. Клапаны должны быть хорошо уплотнены и иметь фиксаторы положения открытия.

На рис. 9-13, б показан одни из вариантов шлакового затвора. Управление затвором должно производиться с расстояния во избежание травмирования персонала при удалении шлака.

Гарнитура котла

Гарнитурой котла называются устройства, предназначенные для обслуживания котла и наблюдения за его работой. К ней относятся лазы с дверками, воздушные и газовые заслонки, гляделки, взрывные клапаны, лючки, обдувочные аппараты.

Лазы служат для осмотра, ремонта и очистки топки и газоходов. Лазы выполняют в виде стальных или чугунных рам, заделываемых в обмуровку, к которым крепят дверки размером не менее 400×500 мм (рис. 5.47).

Рис. 5.47. Лаз

Контроль за процессом горения производится через гляделку, установка которой в облегченной обмуровке показана на рис. 5.48. Для улучшения обзора в обмуровке обычно делают расширяющийся конус с углом раскрытия 60—90°.

Рис. 5.48. Гляделка в облегченной обмуровке

Для регулирования тяги и перекрытия газоходов применяют заслонки и всякого рода затворы, которые выполняют поворотными или шиберными (опускными) (рис. 5.49).

Рис. 5.49. Котельные заслонки — шиберы

/ — поворотная заслонки; 2 — подъемная заслонка

Обдувочные аппараты предназначены для удаления отложений с внешней стороны поверхностей нагрева котла струей пара или сжатого воздуха. Возможна очистка обмывкой водой или с помощью чугунной дроби.

В настоящее время получил распространение газоимпульсный способ очистки (ГИО). Устройство ГИО состоит из смесителя газа и воздуха, импульсной камеры, блока зажигания и управления.

Устройство ГИО работает следующим образом: в смеситель установки подается газ из цехового газопровода, туда же вводится воздух от компрессора или другого нагнетателя в соотношении, близком к стехиометрическому. Смесь по смесепроводу подают в импульсную камеру. После заполнения камеры смесью от блока зажигания подают импульс высокого напряжения (5— 10 кВ) на источник воспламенения (автомобильную свечу). Пламя, проходя по смесепроводу, который выполняет и функцию пламяпровода, саморазгоняется до перехода в область детонационного горения и вызывает взрыв газовоздушной смеси в импульсной камере. На выходе из камеры генерируется ударная волна большой мощности со значительным перепадом давления на фронте. Поступая в газоход котла через выхлопное сопло, ударная волна разрушает и сбивает отложения с поверхностей нагрева. Число взрывных импульсов и их периодичность задаются блоком зажигания и управления.

Для защиты обмуровки и газоходов от разрушений при взрывах котлы с камерными топками, работающими на газообразном и жидком топливе, оборудуют взрывными предохранительными клапанами. На рис. 5.50 показаны конструкции применяемых предохранительных клапанов. Клапаны устанавливают в обмуровке топки, последнего газохода котла и экономайзера. Допускается не устанавливать взрывные клапаны в обмуровке котлов, имеющих один ход продуктов горения, а также в газоходах перед дымососами. Число, размещение и размеры взрывных предохранительных клапанов устанавливаются проектной организацией. Обычно площадь взрывного клапана выбирают из расчета 250 см 2 площади взрывного клапана на 1 м 3 объема топки или газохода котла.

При выполнении взрывных предохранительных клапанов из асбеста необходимо следить за их целостностью, так как вследствие пульсаций в топке возможен его разрыв и повышенный присос холодного воздуха. При выполнении взрывных предохранительных клапанов в виде откидывающихся дверец необходимо проверять плотность прилегания клапана к раме.

Арматура и гарнитура котла. Методы очистки поверхностей от золовых и шлаковых отложений. Температурный режим поверхностей нагрева паровых котлов

Арматура — приборы и устройства, служащие для управления работой частей котельного агрегата, находящихся под давлением , для включения, отключения, регулирования потока среды. Арматура подразделяют на: запорную, регулирующую, предохранительную, контрольную. К запорной относятся — вентиль, задвижка, кран; к регулирующей — вентиль, клапан; к предохранительной — обратный клапан, предохранительный клапан; к контрольной — водоуказательные приборы, воздушные вентили. Назначение запорной арматуры — создание большой плотности в трубопроводе при закрытом рабочем органе. Задача регулирующей арматуры — обеспечение плавного регулирование расхода среды. В задвижках запорный орган перемещается перпендикулярно направлению движения среды. Обратный клапан пропускает среду только в одном направлении и автоматически закрывается при обратном токе среды. Предохранительный клапан — это запорное устройство, которое автоматически открывается при повышении давления. Различают следующие предохранительные клапаны: рычажные (в них запирающий орган удерживается в закрытом состоянии грузом), пружинные (здесь давлению среды на тарелку противодействует сила натяга пружины), импульсные (здесь клапаны прижимаются к седлу давлением среды). Водоуказательные приборы служат для наблюдения за уровнем воды в барабанных котлах; воздушные вентили предназначены для выпуска воздуха и пара при растопке котла. Гарнитура котла — устройства для контроля и регулирования работы газоходов котельного агрегата. К гарнитуре относят: лазы, гляделки, запорные и взрывные клапаны, лючки и т.д. Лазы предназначены для осмотра поверхностей нагрева котлов, они бывают прямоугольными и круглыми. Взрывные клапаны — для выпуска в атмосферу дымовых газов в случае повышения давления в топочной камере или газоходах котла.

38. 38. Методы очистки поверхностей от золовых и шлаковых отложений.

Различают следующие методы очистки: паровая (воздушная) обдувка, обмывка водой, импульсная обдувка, дробеочистка, виброочистка. Паровая (воздушная) очистка — очистка поверхностей нагрева струёй пара (воздуха) из специальных обдувочных аппаратов, которые могут выдвигаться 2-16 метров; радиус очистки 0,5-2 м; используется перегретый или насыщенный пар или воздух с давлением пара; её достоинства: простота получения обдувочного агента, низкие капитальные затраты, высокая маневренность, недостатки: потеря конденсата и теплоты пара, дорогая тепловая изоляция трубопроводов, истирание трубных пучков паром, техника безопасности персонала (длительность обдувки до 30 сек, 1-3 раза в сутки). При обмывке водой радиус струи до 6 м, поэтому такая очистка может применяться для ширм, фестона, пароперегревателя; длительность обдувки 15 сек, 1-2 раза в смену; достоинства: улучшается качество очистки поверхностей нагрева, недостатки: термические напряжения в металле, коррозия, высокое давление воды. Импульсная обдувка (термоволновая) — обдувка продуктами горения (газа), образованными в специальных установках; достоинства: использование на котлах, сжигающих газ, недостатки: невозможно удалить старые отложения; такую обдувку используют только в комплексе с паровыми обдувочными аппаратами; длительность 15-60 мин 1-3 раза в сутки. Дробеочистка применяется для очистки конвективных поверхностей нагрева, агентом служит дробь диаметром 4-5 мм; достоинства: высокая очистка труб, недостатки: появление трещин в трубах водяного экономайзера. Виброочистка — колебание труб с большой частотой; достоинства: эффективность очистки ширм и пароперегревателей, не нужен агент очистки (пар, вода, воздух), недостатки: ограниченная область применения.

39. 39. Эксплуатация паровых котлов. Режимы. Статические характеристики. Переходные процессы.

Что относится к гарнитуре водогрейного котла

Гарнитурой паровозного котла называются принадлежности узлы топки и дымовой камеры, обеспечивающие сжигание необходимого количества топлива с наименьшими потерями тепла.

К гарнитуре паровозного котла относятся: колосниковая решетка, зольник, дверцы шуровочного отверстия, топочный свод, искроудержательные и искрогасительные приборы, шлакоувлаж-нитель и дымовытяжное или конусновытяжное устройство.

Колосниковая решетка предназначена для сжигания на ней различных видов твердого топлива (уголь, сланцы, дрова). При нефтяном отоплении паровозных котлов надобность в колосниковой решетке отпадает.

Колосниковая решетка располагается несколько выше топочной рамы с целью предотвращения сильного нагрева стенок огневой коробки у топочной рамы, где возможны отлол-сения накипи. Площадь колосниковой решетки измеряется в квадратных метрах, т. е. произведение ширины на длину (в м).

От значения площади колосниковой решетки зависит объем топлива, сжигаемого в единицу времени. Количество топлива (в кг), которое сжигается на 1 м 2 площади колосниковой решетки за 1 ч, называют напряженностью, или форсировкой, колосниковой решетки.

Для сжигания топлива, расположенного на колосниковой решетке, необходимо обеспечить равномерный доступ воздуха, поэтому по всей площади колосниковой решетки имеются щели. Суммарная площадь всех щелей в колосниках, выраженная в процентах по отношению ко всей площади решетки, называется живым сечением. Живое сечение колосниковой решетки со стандартными качающимися колосниками составляет 18—22%.

У колосниковых решеток с живым сечением меньше 20% воздух протекает с большей скоростью, прорываясь через всю толщу топлива к верхним слоям, и обеспечивает его интенсивное горение. При этом жидкие шлаки в верхнем горящем слое топлива, стекая вниз, быстро охлаждаются потоком встречного воздуха, не достигая щелей колосниковой решетки, шлак получается пористым.

На паровозах Л колосниковые решетки имеют живое сечение, равное 20%, что позволяет сжигать смеси углей с антрацитом и сильно шлакующиеся.

В настоящее время паровозы оборудованы колосниковыми решетками с качающимися колосниками (рис. 21).

Рис. 21. Колосниковая решетка: 1 — околоклапанный колосник; 2 — клапанный откидной колосник; 3 — рядовой колосник; 4 — средняя балка; 5—боковая балка; 6 — неподвижная плита; 7 — поперечная балка; в — планка; 9 — тяга общая; 10 — промежуточная тяга; 11 — рычаг

Эти колосники могут быть поставлены в наклонное положение с помощью рычажной передачи и в образовавшиеся зазоры будет проваливаться

шлак. При сжигании на такой колосниковой решетке многозольных углей колосники прокачивают и во время движения паровоза.

Колосник / колосниковой решетки представляет собой чугунную плиту шириной 220 мм, с продольными щелями шириной 8 мм вверху и 18 мм внизу, через которые подводится воздух.

Колосник опирается на цапфы колосниковых балок и имеет хвостовик для присоединения к нему тяги от привода из кабины машиниста. Колосниковая решетка паровоза Л состоит из 24 колосников длиной 480 мм, уложенных поперек топки в две продольные секции, в каждой из которых девять рядовых колосников 3, один околоклапанный 1, клапанный откидной колосник 2 для проваливания шлака и одна неподвижная плита 6\ колосниковая решетка уложена на пяти колосниковых балках — четырех боковых 5 и одной средней 4 (хребтовой), которая опирается на кронштейны, прикрепленные к топочной раме. Т-образный профиль колосниковых балок обеспечивает свободное просыпание золы. Боковые балки состоят из двух частей, что предупреждает образование трещин и изломов от прогиба топочной рамы.

Поперечные балки 7 уложены в передней и задней частях колосниковой решетки. Задние колосники установлены неподвижно путем закрепления их планкой 8 к стенке зольника. Колосники объединены в четыре секции по две с каждой стороны топки. Хвостовики колосников соединяются шарнирно между собой общей тягой 9, которая промежуточной тягой 10 соединяется с рычагом 11 для каждой секции, укрепленным на кронштейне. На рычаг 11 надевается ключ для прокачивания колосников. В кабине машиниста рычаги 11 закрепляются замками-защелками.

Откидные колосники 2 имеют самостоятельные приводы для чистки топки, они размещены над бункерами зольника, причем колосники левой секции помещены над задним бункером, а колос-

ники правой секции — над передним бункером зольника. Для облегчения прокачивания группы колосников у правой и левой секции колосниковой решетки предусмотрены пружины.

Использование различных смесей углей при эксплуатации паровозов серии Л показало, что устройство колосниковой решетки является важным фактором рационального использования мощности паровоза и экономии топлива.

§ 14. Зольник, дверцы, свод

Зольник представляет собой устройство, через которое пропускается в топку воздух, необходимый для сжигания топлива на колосниковой решетке, и служит одновременно сборником для золы и раскаленных частиц шлака, проваливающихся через колосниковую решетку. Зольник представляет собой сварную открытую сверху коробку из листовой стали толщиной 4—7 мм, которая подвешивается под топкой к топочной раме.

Рис. 22. Бункерный зольник: 1 — привод бокового клапана; 2, 4 — боковой и бункерный клапаны; 3 — бункер; 5 — привод клапанов бункера; б, 7 — рычаги для открывания клапанов бункеров и подвода воздуха

Бункерный зольник (рис. 22) имеет открывающиеся клапаны. Бункера служат для накопления золы и шлака, дверцы в них — для периодической очистки бункеров. Ширина зольника в верхней части равна ширине топки, его стенки сделаны наклонными, чтобы зола и шлак самотеком ссыпались в бункеры.

Клапаны бункеров укреплены на подвесках и имеют ручной привод для открывания и закрывания их. В зольнике имеются боковые клапаны для подвода воздуха в топку. На паровозе серии Л зольник прикрепляется к топочной раме с помощью угольников и шпилек. Нижняя часть зольника выполнена отъемной и крепится к верхней части болтами, что позволяет заменять нижнюю часть зольника при ее износе.

При чистке топки боковые клапаны должны быть плотно закрыты во избежание подсоса воздуха.

Для заливки водой горячего шлака вдоль оси зольника проложена трубка, к которой подводят воду от инжектора или от водоразборной колонки. Для соединения с колонкой в задней части трубки имеется штуцер.

Использование на паровозах смесей углей с антрацитами способствует зашлаковыванию колосниковой решетки. В целях предупреждения такого явления используются шлакоувлажнители.

Шлакоувлажнитель (рис. 23) представляет собой несколько трубок с отверстиями, расположенными по периметру колосниковой решетки. Тонкие струйки пара, которые выходят из отверстий шлакоувлажнителя, проходят вместе с воздухом через зазоры в колосниковой решетке к слою горячего шлака и несколько понижают его температуру.

Рис. 23. Шлакоувлажнитель: 1 — золотник; 2 — трубка; 3 — топка

При этом шлаки, соприкасаясь с паром и воздухом, затвердевают и делаются пористыми, через поры воздух поступает к слою топлива, обеспечивая его горение.

Шлакоувлажнитель паровоза Л состоит из двух трубок диаметром 32 мм, уложенных у боковых стенок зольника и соединенных в задней части поперечной трубкой. В каждой продольной трубке просверлены три ряда отверстий диаметром 2 мм, которые располагаются в верхней части трубок и поэтому струи пара направлены непосредственно под колосниковую решетку.

К трубкам шлакоувлажнителя по двум системам подводится пар: по центральной и боковой. Центральный подвод выполнен от отдельной паровой трубы, идущей от пароразборной колонки, а боковые подводы выведены в торцы боковых трубок от системы отопления кабины машиниста. Центральным подводом пара пользуются в теплое время года, а боковыми — при понижении температуры наружного воздуха и включенном отоплении кабины машиниста.

Топочные дверцы служат для прикрытия шуровочного отверстия. При открытии дверец шуровочного отверстия в топку поступает холодный воздух, что является причиной расстройства швов огневой коробки и течи труб. Поэтому открывать топочные дверцы нужно по возможности кратковременно.

На паровозах в основном применяют топочные дверцы двух типов: раздвижные двустворчатые и раскидные двустворчатые.

Рис. 24. Раздвижные двустворчатые дверцы: 1 — ролик; 2 — рычаг; 3 — дверца

Раздвижные двустворчатые дверцы (рис. 24) достаточно быстро и легко открываются и закрываются и не мешают локомотивной бригаде, так как не выступают в кабину машиниста. Дверцы подобного типа имеют подвес на роликах, которые катятся по горизонтальной планке-рельсу. Внизу расположена боковая направляющая планка, препятствующая соскакиванию роликов. Дверцы раскрываются одновременно в противоположные стороны посредством системы рычагов, управляемых машинистом. С внутренней стороны створки дверец имеются предохранительные щитки. Кроме того, в створках предусмотрено несколько отверстий диаметром 10 мм, по которым протекает атмосферный воздух, необходимый для охлаждения створок. Двустворчатая раздвижная топочная дверца применена на паровозе Э р .

Раскидные двустворчатые дверцы (рис. 25) являются наиболее рациональной конструкцией, преимущество которой заключается в том, что дверцы быстро раскрываются и еще быстрее закрываются под воздействием собственной массы, обеспечивают необходимую плотность закрытия шуровочного отверстия топки.

Рис. 25. Раскидные двустворчатые дверцы: 1 — дверцы; 2 — рычаг ручного привода; 3 — цилиндр воздушный; 4 — стойка Раскидная топочная дверца применена на паровозах Л и Е а,м . К шуровочному отверстию на четырех шпильках, приваренных к кожуху топки, прикрепляется привалочная чугунная рамка, в верхней части которой имеются два цилиндрических прилива с нарезанными отверстиями для валиков дверец. Рамка толщиной 16 мм усилена окантовкой, по которой перемещаются отлитые из чугуна дверцы.

Правая и левая дверцы заканчиваются в верхней части зубчатыми секторами, находящимися в зацеплении друг с другом, благодаря чему достигается одновременное открытие обеих дверец в разные стороны.

Для охлаждения дверец, постоянно находящихся под воздействием высоких температур раскаленного топлива и газов, осуществлен подвод воздуха внутрь топки, для чего в каждой дверце сделано семь отверстий диаметром 25 мм и поставлены со стороны топки отражательные плиты толщиной 10 мм, усиленные ребрами.

На паровозах Л, Е ам применена двустворчатая топочная дверца с воздушным приводом. Воздушный привод дверки располагается с левой стороны. Ножная педаль привода, посредством которой воздух впускается в цилиндр и выпускается из него, для удобства пользования несколько сдвинута назад, но при надобности может быть откинута к лобовому листу топки. Рядом с педалью находится вентиль для подвода воздуха к механизму, который перекрывают, когда надо выключить пневматический привод.

Рис. 26. Пневматический привод: 1, 3 — пальцы; 2 —серьга; 4 — воздушный цилиндр; 5 — поршень

Устройство пневматического привода показано на рис. 26. Привод состоит из воздушного цилиндра 4 диаметром 75 мм, расположенного сверху дверец, внутри которого перемещается поршень 5. Сбоку поршня имеется палец 3, который шарнирно соединен с ушком секторной части левой створки. При поступлении в цилиндр сжатого воздуха поршень 5 перемещается вправо и поворачивает левую створку дверец. Левая створка через зубчатый сектор поворачивает правую створку.

Цилиндр 4 пневматического привода соединен с главным воздушным резервуаром через клапан, управляемый ножной педалью, расположенной на уровне пола кабины машиниста.

Топочный свод (рис. 27) способствует повышению экономичности паровозного котла, так как:

1) удлиняется путь газового потока в огневой коробке топки, что способствует большей отдаче тепла ее стенкам и более полному сгоранию топочных газов, а следовательно, уменьшению потерь от химической неполноты сгорания топлива за счет лучшего перемешивания газов с подводимым через колосниковую решетку воздухом;

2) мелкие взвешенные частицы топлива, проходя более длинный путь, сгорают полнее, чем также уменьшаются потери от механического недожога топлива;

3) нагретый свод — значительный массив из огнеупорного кирпича — представляет собой хороший аккумулятор тепла, который способствует быстрому выравниванию температуры топочного пространства и предохраняет от расстройства элементы топки, заднюю решетку, дымогарные и жаровые трубы при резких изменениях режима работы паровоза и поступлении холодного воздуха в топку при открытой дверце шуровочного отверстия, а иногда и через прогары топлива на колосниковой решетке при неправильном отоплении;

4) за счет излучения тепла раскаленным сводом на слой горящего топлива и стенки огневой коробки улучшаются горение топлива и отдача тепла воде.

Рис. 27. Топочный свод: 1 — кипятильная труба; 2 — огнеупорный кирпич

Свод выкладывают в передней части топки несколько ниже последнего ряда дымогарных труб. Опорой для него служат циркуляционные трубы. Для свода применяют обычный фасонный арочный кирпич. Кирпичи, в которые входят трубы, имеют вырезы. Для кладки и обмазки топочного свода применяют цементирующий раствор, состоящий из 50% молотой огнеупорной глины и 50% шамотного порошка, замешанных на насыщенном растворе поваренной соли в воде.

У сводов, которые опираются на циркуляционные трубы, оба крайних ряда кирпичей наклонены кверху, что позволяет несколько развить подсводное пространство и одновременно увеличить поверхность нагрева боковых стенок топки под сводом.

Длина кирпичного свода составляет около 50% длины колосниковой решетки.

§ 15. Дымовытяжное устройство и противопожарное оборудование

Общие сведения. Высокая форсировка колосниковой решетки, т. е. интенсивное горение топлива, может быть достигнута подводкой к факелу горящего топлива определенного количества воздуха (16—18 кг на 1 кг топлива). В таком количестве воздух естественным путем в топку не может поступать, а образовавшиеся при горении топлива газы не будут выходить по дымогарным и жаровым трубам из топки. Поэтому необходимо создать в дымовой коробке искусственную тягу путем установки специального вытяжного устройства, включающего в себя конус и дымовую трубу. Рис. 28. Расположение паровой струи о дымовой трубе: 1 — труба: 2 — седалище: 3 — петикот; 4 — конусный насадок

Струя отработавшего пара в машине выходит из конусной насадки с давлением 0,06—0,08 МПа, имея форму опрокинутого конуса (рис. 28) конусностью 1:3. Эта струя пара обладает большим запасом кинетической энергии, захватывает окружающие ее газы в дымовой коробке и увлекает их за собой в дымовую трубу, создавая тем самым разряжение (давление ниже атмосферного) в дымовой коробке. Поэтому создающееся конусом разряжение в дымовой камере и тяга в топке зависят от количества пара, выбрасываемого из конуса в единицу времени и связанного с режимом работы паровоза. Отработавший в цилиндрах паровой машины пар выходит из конусного паровой струи в дымовой насадка со скоростью 250—350 м/с. Разряжение при средних рабочих форсировках котла составляет в дымовой коробке 250— 300 мм вод. ст.

Конусы бывают постоянного и переменного сечения. Наиболее простой однодырный конус состоит из круглого пустотелого корпуса с фланцем внизу для укрепления конуса на передней опоре котла. В верхней суженной части (рис. 29) конуса укреплен однодырный насадок (на паровозах Е а и Е м ), в корпусе которого имеются два раздельных канала. Каждый канал сообщается с цилиндром паровой машины. Выпуск пара из одного цилиндра отделен от выпуска пара другого цилиндра, поэтому не создается противодавление на поршень соседнего цилиндра.

Конус паровоза Л состоит из двух частей. Нижняя часть — корпус представляет собой чугунную отливку, установленную на цилиндровый блок и закрепленную с ним восемью шпильками. Два канала корпуса размером 320X152 мм соединяются с выпускными каналами цилиндрового блока. Нижняя часть корпуса переходит в верхнюю с образованием четырех круглых симметрично расположенных отверстий диаметром 100 мм.

Сверху корпуса на шпильках М24Х50 закреплен четырехдырный насадок из чугуна высотой 300 мм. У нижней поверхности насадка, пришабриваемого к корпусу, предусмотрен центрирующий выступ. Для обеспечения правильного положения паровых струй конуса относительно дымовой трубы к монтажу конусного устройства предъявляются высокие требования и смещение осей отверстия насадка относительно осей отверстий допускается не свыше 0,7 мм, а неперпендикулярность осей отверстий насадка относительно торцовой плоскости — не более 0,5 мм на длине 300 мм. Однодырный конус состоит также из двух частей, имеющих разъем по нижней образующей дымовой коробки. Нижняя часть конуса отлита из стали, а верхняя часть и насадки из чугуна.

Конус и дымовая труба работают совместно. Конус устанавливают строго по оси дымовой трубы, чтобы парогазовая струя правильно вписывалась в устье трубы.

Дымовая труба на паровозах может быть цельнолитой или составной из двух-трех частей. Составная конструкция позволяет заменять изношенную часть трубы, упростить ее установку и ремонт. Форма и размеры дымовой трубы определяются размерами и положением конуса в дымовой камере. Ограничение габаритов трубы определило установку в дымовой коробке специальных раструбов, которые являются продолжением трубы. На современных паровозах удлинение дымовой трубы внутри дымовой коробки компенсирует уменьшение ее высоты над дымовой коробкой.

На паровозах дымовая труба установлена на седалище, которое приварено к нижней образующей барабана дымовой камеры. Труба состоит из четырех частей: собственно трубы, фланца трубы, промежуточной вставки раструба или направляющей части. В целях обеспечения соосности элементов трубы их соединяют на кольцевых заточках. Седалище трубы отлито из стали, а части трубы из чугуна.

Сифон паровоза является простейшим пароструйным прибором для создания искусственной тяги. Его используют при следовании паровоза с закрытым регулятором, на стоянках или при растопке паровоза. Сифон работает по аналогичному принципу, что и конус, создавая разряжение в дымовой коробке.

Рис. 29. Четырехдырный конус с раздельным выпуском пара

Сифон обычно изготавливают из трубки диаметром 20—35 мм, устанавливают его на конус и укрепляют. Представляет он собой кольцо диаметром 240—390 мм.

В кольце имеются отверстия диаметром 3—6 мм. На современных паровозах установлены сифоны с расширяющимися соплами. Сопла ввернуты в корпус сифона. Пар подводится к соплам по трубе, идущей от пароразборной колонки или от парового колпака. Для управления сифоном установлен привод из будки машиниста. Разряжение в дымовой камере, создаваемое сифоном, составляет до 60 мм вод. ст.

Противопожарное оборудование. Вместе с газами в дымовую трубу паровоза уносятся в атмосферу мелкие несгоревшие угольки (искры). Улавливание несгоревших угольков (искр) предотвращает возможность возникновения пожара деревянных зданий, лесов вблизи железнодорожного полотна.

На паровозах старых конструкций применяли простые искро-удержательные приспособления в виде металлических сеток, устанавливаемых в выходном сечении дымовой трубы, или искроудержатель в виде круглой сетки, расположенной внутри дымовой коробки между верхней частью конуса и нижним основанием дымовой трубы. Такая сетка является преградой для вылетающих из дымогарных и жаровых труб мелких угольков, которые, ударяясь о сетку, теряют скорость и падают вниз.

На паровозах Л и Е ам установлены самоочищающиеся искрогасители дефлекторного типа. Принцип работы искрогасителя основан на создании таких скоростей газового потока, при которых крупные частицы несгоревшего угля и изгари разбиваются о сетку и в размельченном виде выбрасываются из дымовой трубы, обеспечивая самоочистку дымовой коробки.

Искрогаситель состоит из системы щитов и искрогасительной сетки, наклоненной к фронтонному листу дымовой коробки. За счет удлинения пути, проходимого газами, происходит гашение изгари. Сечение для прохода газов у конуса можно изменять перемещением подвижной части козырька горизонтального щита, тем самым удлиняя или уменьшая скорость газового потока. Это приводит к регулированию количества уносимой изгари из дымовой коробки. Элементы искрогасителя прикреплены к дымовой коробке штырями и чеками, поэтому разборка и сборка устройства не представляют трудности и требуют мало времени.

Сетка искрогасителя имеет ячейки размером от 10×10 до 6×6 мм. Основные щиты искрогасителя изготовлены из листовой стали толщиной 3 и 4 мм.

Похожие публикации:

1. Как восстановить переписку в инстаграме
2. Как вставить картридж в принтер
3. Почему скрыты игровые профили в стим
4. Чем смыть софт тач покрытие с пластика

Устройство водогрейного котла на твердом топливе: принцип работы, преимущества длительного горения

Твердотопливный котел — популярный вид отопительного оборудования, который является одним из традиционных способов организации автономного отопления частного дома. В местах, где не проложена газовая магистраль, установка такого агрегата будет единственно верным и экономически выгодным решением.
Более того, работа большинства котлов на твердом топливе не зависит от внешних источников энергии и не нуждается в подключении к электросети.

Устройство и принцип работы водогрейного твердотопливного котла

Водогрейный агрегат — это своего рода печь, которая работает на дровах, угле, торфобрикетах и других видах топлива. Однако, в конструкции и работе такого аппарата есть существенные отличия.

Особенности конструкции

Классический водогрейный котел на твердом топливе состоит из следующих элементов:

• Камера сгорания (топка). Большая часть агрегата состоит из камеры, куда через специальную дверцу закладывается топливо и где происходит его сжигание и процесс теплообмена.
• Колосниковая решетка (колосник) и зольник. Внутри камеры сгорания загружаемое сырье размещается на решетке, которая изготовлена из чугуна. Зола, образующаяся в процессе сгорания, попадает в специальный резервуар – зольник. Это выдвижной или статичный поддон, расположенный под колосником.
• Водяная рубашка (теплообменник). Конструкция устройства предполагает двойные стенки топки, между которыми циркулирует вода или смесь жидкости с антифризом. В зависимости от модели теплообменник может быть разной площади, формы и объема воды в нем.
• Система дымоудаления. Все продукты сгорания выходит через специальный патрубок, к которому подключается дымоход. В зависимости от мощности устройства варьируется длина дымоходной системы.

Все твердотопливные котлы имеют открытую камеру сгорания: агрегат работает на естественной тяге, т.е. необходимый в процессе горения воздух поступает в устройство через специальные затворы или задвижки. Чтобы обеспечить необходимую подачу воздуха, в некоторых моделей предусмотрен вентилятор наддува, контролируемый контроллером (автоматикой).

Как работает твердотопливный агрегат?

Принцип работы котла на твердом топливе заключается в теплообмене между сжигаемым топливом и жидкостью, помещенной в водяной рубашке. Именно поэтому агрегат называют водогрейным.

1. Во время сжигания топлива стенки теплообменника нагреваются и передают тепловую энергию воде или антифризу. В зависимости от конструктивных особенностей агрегата водяная рубашка может размещаться как в стенках котла, так и дополнительно в перегородках (ламелях) в верхней части отопительного агрегата. Второй вариант считается более эффективным, т.к. в процессе сгорания дым стремится вверх и обходит максимальную площадь теплообменника, что в свою очередь обеспечивает максимальный нагрев жидкости и высокий КПД. Считается отличным показателем, когда дым выходя в трубу остается практически остывшим, отдав тепло по пути теплообменнику. Таким образом, чем большей площади и с большим количеством ходов теплообменник, тем лучше.
2. Нагретый теплоноситель за счет расширения поднимается и выходит через выходной патрубок, к которому подключен трубопровод. Жидкость может двигаться как естественным способом (открытая система отопления), так и принудительно (закрытый контур отопления). Во втором случае к трубопроводу подключают циркуляционный насос, который обеспечивает необходимую скорость движения воды.

Чтобы уберечь ТТ агрегат от образования конденсата, существуют разные способы защиты оборудования.

По этой же причине у твердотопливных котлов нет 2-го контура для нагрева ГВС, как у газовых отопителей. Приготовление горячей санитарной воды происходит с помощью подключения дополнительного устройства – бойлера косвенного нагрева. Данные емкости представляют собой бак, внутри которого проходит спиральная трубка. По ней течет горячий теплоноситель, передающий часть тепловой энергии на нагрев ГВС.

Особенности ТТ котлов длительного горения

В отличие от классической модели котлы длительного горения имеют усовершенствованную конструкцию, которая обеспечивает экономичный расход топлива при оптимальной температуре отопления.

Длительность горения в твердотопливном котле достигается благодаря установленным контроллеру и модулируемому вентилятору, которые обеспечивают систему автоматического управления работой теплогенератора.

Встроенная автоматика регулирует подачу воздуха в топку исходя из температуры теплоносителя в теплообменнике и тем самым контролирует процесс сжигания топлива.

• Интенсивность пламени напрямую зависит от количества кислорода. Вентилятор наддува разжигает пламя и обеспечивает необходимый объем воздуха до тех пор, пока температура воды не достигнет установленной.
• Далее количество воздуха снижается до уровня необходимого для поддержания пламени, что в разы увеличивает время сгорания одной партии сырья.

Обратите внимание! Автоматика тт котла предполагает подключение к электросети. При частых перебоях в подаче электроэнергии необходима установка дополнительного источника бесперебойного питания.

К отопительным котлам длительного горения на твердом топливе также относят следующие типы устройств:

• Пиролизные (газогенераторные) котлы. Выделяемые при сжигании газы поступают в дополнительную камеру сгорания, где горючие вещества сжигаются и отдают дополнительную тепловую энергию. Такой процесс увеличивает КПД оборудования и уменьшает процент вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
• Пеллетные котлы. Агрегаты снабжены специальными топливным бункером и пеллетной горелкой, в которую через специальный шнек поступает топливо в виде спрессованных пеллет. Полностью автоматизированные устройства позволяют обеспечить автономность работы до 7 дней.

Преимущества твердотопливных котлов длительного горения

• Высокие КПД и производительность.
• Простота в управлении и эксплуатации.
• Безопасность и экологичность.
• Экономия энергоресурсов и автоматизация процессов.
• Доступная цена.

5 основных критериев при выборе водогрейного котла на твердом топливе

Исходя из вышеперечисленного назовем основные моменты, на которые стоит обратить внимание перед приобретением ТТ отопительного агрегата:

1. Мощность котла. Это один из самых главных показателей. Рассчитывать его нужно исходя из площади отапливаемых помещений и всех теплопотерь здания, а также расхода энергии на нагрев бойлера косвенного нагрева.
2. Площадь теплообменника и объём воды в агрегате. От этих показателей напрямую зависит качество теплообмена и КПД котла. Чем выше эти показатели – тем лучше.
3. Размер топки. Особенно касается при использовании дров. Если загрузочная камера слишком маленькая по глубине, то поленья стандартной длины придется пилить, что доставит дополнительные неудобства.
4. Толщина стали теплообменника. От этого параметра в первую очередь зависит срок службы устройства. Если вы хотите, чтобы котел прослужил не менее 10 лет, не стоит покупать агрегаты с толщиной менее 4 мм. Качество стали также имеет значение. Например, польские котлы изготавливаются из специальной жаропрочной котловой стали.
5. Наличие автоматики. Если ее нет, то не беда. Можно установить механический регулятор тяги, который также хорошо справляется с функцией регулирования подачи воздуха в топку. Однако контроллер с вентилятором наддува делает этот процесс более эффективным и полностью автоматизированным. Есть модели и без встроенного контроллера, но с возможностью его установки. К таким моделям автоматику можно купить и установить в любой момент в процессе эксплуатации.

Совет

Твердотопливные котлы требуют осторожного обращения. При возможных отключениях электроэнергии для предупреждения поломки или взрыва ТТ агрегата стоит установить буферную ёмкость (теплоаккумулятор) и источник бесперебойного питания для непрерывной циркуляции теплоносителя по системе отопления. Теплоаккумуляторы также дополнительно обеспечивают автономность работы котла на твердом топливе и позволяют экономить на топливе.

Итог

Благодаря простоте конструкции и отсутствию сложных механизмов, автономности и безопасности устройства твердотопливный котел до сих пор остается востребованным отеплительным оборудованием. А длительность горения топлива является значительным преимуществом при выборе.

А какой отопительный агрегат установлен в вашем доме? С какими проблемами сталкивались? Делитесь своим опытом в комментариях.