Будь умным!

У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

В первом случае продукты сгорания двигались изнутри разделительной поверхности а вода омывала поверхность.html

Работа добавлена на сайт samzan.net:


  1.  Развитие конструкций жаротрубных котлов

Развитие конструкций паровых и водогрейных котлов в начале своего пути шло по двум основным направлениям – газотрубный и водотрубный способ нагрева теплоносителя. В первом случае продукты сгорания двигались изнутри разделительной поверхности, а вода омывала поверхность нагрева снаружи, во втором случае теплоноситель двигался внутри, а дымовые газы – снаружи.
Газотрубные котлы обычно делали состоящими из горизонтального цилиндра и двух или трёх   труб относительно большого диаметра (жаротрубные котлы) или пучка труб малого диаметра (дымогарные котлы). Большее распространение вначале получили именно жаротрубные котлы, так как ручная колосниковая решётка располагалась внутри жаровых труб, и в результате этого удавалось получить высокоэффективную радиационную поверхность нагрева, экранирующую пламя практически полностью. В этом случае при глубоком охлаждении дымовых газов отпадала необходимость установки и последующего ремонта огнеупорной кладки.
Тип котлов с дымогарными трубками обычно позволял получить в единице объёма основного барабана большую поверхность нагрева (150…180 м2) в сравнении с жаротрубными котлами с барабаном одинаковой длины. Следовательно, при тех же размерах паропроизводительность была выше.
Наибольшую поверхность нагрева (до 300 м2) имели комбинированные газотрубные котлы, у которых топкой являлась жаровая труба, а конвективной поверхностью – дымогарные трубки. Однако в обоих случаях паропроизводительность лимитировалась величиной 2…4 т/час из-за роста габаритов топки и увеличении металлоёмкости котла.  Другой сдерживающей причиной роста распространения таких котлов являлась трудность обеспечения высоких параметров пара из-за металлоёмкости основного барабана и сложностью выполнения прочных днищ (особенно в дымогарных котлах).
Наибольшим распространением комбинированных газотрубных котлов являлись паровозные котлы; при достаточно сложной конструкции и массивности укрепляющих связей известны случаи производства парового котла для паровоза ФД  в 1931 г. паропроизводительностью до 20 т/ч.
В последних случаях кроме всего приходилось форсировать топку, чтобы получить высокую паропроизводительность. Соответственно КПД таких котлов был низок (50…60%).
Среди промышленных котлов, наиболее часто встречавшихся в СССР, являются горизонтальные жаротрубно-водотрубные котлы КВ-200М, «Кивиыли» и др.
Наряду с горизонтальным расположением котла следует упомянуть и о вертикальных газотрубных котлах малой мощности, сконструированных ещё в 19 веке и, тем не менее, до сих пор встречающихся на харьковских предприятиях. Одними из наиболее удачных котлов этого типа был вертикальный котел Шухова и ряд котлов, являющихся продолжением такой конструкции. В этом случае верхняя часть жаровой трубы проходит сквозь паровое пространство и, следовательно, плохо охлаждается. Поэтому температура газов, проходящих по этой части трубы, должна быть невысокой (при длительной работе не выше 500—550° С). Для снижения температуры размещали в жаровой трубе дополнительную поверхность нагрева, обычно в виде пучков наклонных труб, омываемых газами снаружи.
Перечисленные недостатки привели к тому, что на долгое время от использования жаротрубных и дымогарных котлов отказались, они были полностью сняты с производства, и в СССР была принята концепция использования водотрубных конструкций котлов. Такие котлы при их установке в котельной подлежали обмуровке кирпичом или нанесением защитного покрытия слоем жаростойкой изоляции.
На Западе была принята иная концепция. Такая концепция наряду с сохранением выпуска водотрубных котлов предполагала выпуск для собственных нужд и, особенно для продажи на внешнем рынке компактных готовых к установке и внедрению котельных установок высокой эффективности. Таким образом, был налажен выпуск и внедрение газоплотных котлов с одной автоматизированной  блочной горелкой (реже – с двумя), не требующих установки высокозатратных дымососов и регулирования разрежения в топке, и приходящих к покупателю уже защищенными слоем современной тепловой изоляции.

  1.  Конструкция ГЖК

Среди разнообразия производителей газовых жаротрубных котлов в то же время схемы движения дымовых газов и воды похожи. Для большинства котлов (КСВа «ВК-34», «Колві», «Вулкан», РИО, SuperRAC, некоторые модели Vitoplex) - это двухходовая схема с реверсивной топкой или инверсией пламени, рис.1. Обычно в таких схемах топка расположена строго соосно с корпусом котла или в нижней части корпуса. Продукты сгорания достигают плоского дна топки, разворачиваются и по периферии поступают к передней крышке котла. Далее, дымовые газы разворачиваются на 180° и поступают в конвективный газоход – в дымогарные трубы второго хода. Пройдя второй ход, газы поступают в сборный дымовой короб и, оттуда, в газоход и дымовую трубу. Расположение дымогарных труб может выполняться как симметрично по отношению к оси котла, так и отдельным пакетом, расположенным выше топки. Передняя стенка может быть водоохлаждаемой, как, например, для котлов «РИО»,  «Ника» или «ВК», так и неохлаждаемой, с усиленной футеровкой. 

Рис. 1. Схематический разрез двухходового жаротрубного  котла с реверсивной топкой и коаксиальным расположением второго хода дымогарных труб.Передняя дверца - неохлаждаема

Следует отметить, что в некоторых моделях ГЖК («Ника» и др.) дымовые газы из жаровой трубы попадают в дымогарные трубки, поворачиваясь в задней крышке, поступают к фронту. Далее по газоходу, расположенному над наружной обечайкой, удаляются в сборный газоход. Соответственно, задняя крышка в этом случае делается либо водоохлаждаемой, либо с усиленной футеровкой.
Жаровая труба и дымогарные трубы в местах прохода через переднюю и заднюю стенки имеют сварные соединения. Жаровая труба, проходя всем сечением через заднюю стенку, образует, таким образом, большую демпфирующую поверхность, выполняющую функцию продольного анкера.
Вовнутрь дымогарных труб чаще помещают спиралеобразные турбулизаторы (турбуляторы) для интенсификации теплообмена.
Котлы КСВа «ВК» выпускаются нескольких модификаций. Модель КСВа «ВК-34» –стандартные ГЖК с реверсивной топкой и расположением дымогарных труб второго хода отдельным пакетом выше жаровой трубы, в моделях КСВа «ВК-21», «ВК-22»  - модели с реверсивной топкой, дымогарные трубки второго хода расположены по окружности симметрично к оси котла.
Модель котла КСВа «ВК-32» совмещает в себе как дымогарные, так и водотрубные нагревательные элементы. Так, топкой котла, является пространство, образованное газоплотными цельносварными водотрубными панелями и верхней обечайкой барабана с дымогарными трубами, рис.2.
Конвективной частью котла являются дымогарные трубки, расположенные в барабане-теплообменнике.

 

Рис. 2. Фотография топочного пространства котла ВК-32

Водогрейные импортные двухходовые котлы Vitoplex фирмы Viessmann на украинском рынке представлены в основном несколькими модификациями – PV1(для режима работы с постоянной температурой теплоносителя), PX1(для режима работы с переменной температурой теплоносителя и большим водозаполнением рабочего объёма). Ход движения дымовых газов у котлов этих модификаций – топка с инверсией пламени и расположение второго газохода дымогарных труб выше первого газохода – жаровой трубы.

Для такой конструкции характерно повышенные потери с уходящими газами из-за относительно небольшой конвективной поверхности. В частности,  по двухходовому котлу РИО-500 при сертификационных испытаниях, результаты которых были любезно предоставлены автору представителями машиностроительного завода “Прогресс”, г. Бердичев, были получены результаты, приведённые в таблице 1:

Таблица 1

Параметр

Размерность

Значения

Нагрузка

%

101,9

61,4

40,1

Вода

Расход воды

т/час

17,3

17,4

17,4

Температура воды на входе

°С

60,9

64,9

62,7

Температура воды на выходе

°С

86,2

80,1

72,6

Теплопроизводительность

кВт

509

307

200

Давление воды на входе

МПа

0,24

0,22

0,21

Давление воды на выходе

МПа

0,23

0,21

0,20

Газ

Температура газа

°С

28,8

29,0

28,6

Давление газа перед клапанами

кПа

2,0

2,2

2,2

Расход газа (0°С, 101,3 кПа)

нм3/час

54,5

32,4

21,0

Воздух

Температура воздуха

°С

26,6

26,6

26,6

Давление воздуха перед горелкой

кПа

1,15

0,45

0,2

Уходящие газы

Содержание кислорода

%

2,7

3,2

3,4

Содержание углекислого газа

%

10,3

10,0

9,9

Содержание оксида углерода

ppm

4

3

3

Содержание оксида азота

ppm

36

28

25

Коэффициент избытка воздуха

-

1,13

1,16

1,17

Температура уходящих газов

°С

163,2

118,7

85,9

Давление в топке

Па

420

170

60

Разрежение за котлом

Па

45

27

18

Экономические показатели

Потери тепла с уходящими газами

%

6,6

4,5

3,0

Потери тепла с химическим недожёгом

%

0,0014

0,0011

0,0011

Потери тепла в окружающую среду

%

0,4

0,6

0,9

Суммарные потери тепла

%

7,0

5,1

3,9

КПД по обратному балансу

%

93,2

94,9

96,1

ККД по прямому балансу

%

91,9

93,1

94,0

Эксплуатационные показатели

Аэродинамическое сопротивление

Па

475

197

78

Среди водогрейных котлов с трехходовым движением дымовых газов преобладают котлы импортного производства. Для диапазона мощностей (80 – 460) кВт – это преимущественно котлы Viessmann серии Vitoplex-100, для больших нагрузок – свыше 750 кВт и до 20 МВт – котлы Loos серии Unimat с температурой нагрева воды до 120°С с давлением 6 и 10 бар. Кроме этого, российской фирмой «Промышленная группа «Генерация» начат выпуск водогрейных котлов трёхходового движения «КСВм-«Генерация» мощностью 0,1-0,5 МВт и котлов КВ-ГМ-2,0-150 («Днепр 2000») мощностью 2,0 МВт. Наконец, многочисленными российскими заводами начат выпуск ГЖК малой мощности КВа-0,25; -0,63; -0,8; -1,0 («Астра», «Десна» и т.д.). Следует сказать, что доля российских котлов на украинском рынке весьма мала.

Для трехходовых котлов характерно следующее движение дымовых газов – рис.3. Пламя топки обогревает первый газоход – цилиндрическую камеру сгорания, жаровую трубу первого хода, после чего продукты сгорания, возникающие в процессе работы горелки, через патрубок в конце топки поступает в жаровые трубы (или жаровую трубу, как показано на рис.3) второго газохода котлового блока и по ним – в переднюю часть котла. После этого направление вновь меняется на 180, и по дымогарным трубам третьего хода газы движутся к камере сбора продуктов сгорания котла. Для интенсификации теплообмена и защиты последних ходов от конденсации в таких котлах применяют патентованные технологии изготовления труб – их изготовляют двухслойными (duplex) и многослойными с периодическим пережимом сечения.

Для диапазона нагрузок 80 – 170 кВт котлы Vitoplex-100 фирмы Viessmann трёхходового движения газов оснащены одной жаровой трубой второго хода, расположенной выше строго по оси жаровой трубы первого хода. Для нагрузок 225 – 460 кВт жаровых труб второго хода – две. Они расположены выше жаровой трубы первого хода симметрично вертикальной оси котла.

Рис. 3 - Схематический разрез трехходового жаротрубного котла с одной жаровой трубой второго хода и пакетом дымогарных труб третьего хода

Для российских котлов «КСВм-«Генерация» вторым и третьим ходом для дымовых газов являются дымогарные трубы, расположенные коаксиально двумя пакетами. Для котлов КВа две жаровые трубы второго хода располагаются симметрично относительно вертикальной оси котла.

Вкратце хотелось бы упомянуть о секторе жаротрубных паровых котлов для отопительных и технологических нагрузок.

Паровые двухходовые котлы Logano фирмы Buderus на украинском рынке представлены в основном модификациями – Logano SND 615 и Logano SHD 615 паропроизводительностью от 250 до 3 200 кг/ч и давлением до 1 бар и до 16 бар соответственно. Ход движения дымовых газов у котлов этих модификаций – топка с инверсией пламени и расположение второго газохода дымогарных труб выше первого газохода – жаровой трубы. Опционально паровой котел высокого давления Logano SHD 615 может быть оснащен теплообменником дымовых газов (автономный экономайзер Stand-Alone Eco). Он полностью монтируется на заводе и поставляется в подключенном виде. При оснащении таким теплообменником потери тепла с дымовыми газами в зависимости от мощности котла снижаются примерно до 8%.

Котлы фирмы Buderus трехходового движения газов типоряда Logano SHD 815 и Logano SHD 815 WT спроектированы для получения насыщенного пара, котлы марки SHD 815 UE и Logano SHD 815 UE/WT снабжены дополнительной поверхностью нагрева - пароперегревателем и могут быть использованы для получения перегретого пара.

Для большой паропроизводительности фирмой Buderus предлагаются котлы с двумя жаровыми трубами Logano SHD 915. Самый большой котел этой серии с учетом изоляции имеет диаметр 4,70 м, длину почти 9 м, рассчитан на давление 10 бар и, заполненный водой, весит 140 т. Эти котлы также подходят для всех систем горения, в т.ч. для работы на мазуте.

Паровые котлы фирмы Loos серии Universal представлены следующими типорядами:

  1.  типорядом U-ND/U-HD – жаротрубно-дымогарные котлы двухходовой технологии с диапазоном паропроизводительности: 250-3.200 кг/ч (низкого давления) 250-1.250 кг/ч (высокого давления) соответственно,
  2.  типорядом UL-S/X – жаротрубно-дымогарные котлы трёхходовой технологии с диапазоном паропроизводительности (1250 - 28000 кг/ч) насыщенного пара высокого давления и (2600 - 26000 кг/ч) перегретого пара высокого давления;
  3.  типорядом ZFR – жаротрубно-дымогарные котлы с двумя жаровыми трубами трехходовой технологии с диапазоном паропроизводительности от 18 до 55 т/ч.

При наладке парового котла Loos типа UL-S-IE 7000/10 АООТ «Харьковского Молочного Комбината», оборудованного горелками RGL 10/10 фирмы Weishaupt автором была получена экономичность котла, соответствующая КПД брутто (96,4 – 96,6) %. Котёл имел четыре хода дымовых газов, три из которых – от газов установленной горелки и один – для утилизации газов от котла-газогенератора.

Наконец, паровые котлы трехходового движения фирмы Viessmann представлены типорядом Vitomax.

В отличие от отечественных и западных производителей котлы Viessmann, Loos и Buderus имеют минимизированные габариты и могут использоваться для комплектации комплектно-блочных котельных. Котлы не имеют аналогов: отличие заключается в конструктивном исполнении, когда разработаны простые оптимальные и надежные решения, с обеспечением допуска для ремонта и обслуживания.

Ход движения воды в большинстве водогрейных ГЖК - от входного патрубка к выходному, причём наряду с принудительной циркуляцией побудительной силой движения теплоносителя является естественная циркуляция. Циркуляция воды для комбинированных котлов КСВа «ВК-32» (см. рис. 4) выполняется следующим образом.

Рис. 4 - Схема циркуляции воды в котле «ВК-32»: 1- передняя водяная камера, 2- задняя водяная камера, 3,4 – боковые стенки (правая показана повёрнутой на 90°), 5- под котла (нижняя панель), 6 – барабан котла, 7 – щелевой канал барабана, 8 - перегородка

Поток воды заходит в водотрубную часть - верхний канал задней водяной камеры – в левые боковые трубы и проходит левую боковую часть тремя ходами(6, 6, 5труб). Вода далее поступает в щелевидные каналы барабана и выходит в трубную часть пода топки. Затем двумя ходами омывает под топки котла(7,6 труб) и поступает в правую боковую часть – четыре хода по правой боковой части котла (4,4,4,5 труб).

После этого вода попадает в средний горизонтальный канал передней камеры и далее последовательно проходит каналами, организованными передней и промежуточной трубными досками, попадает в нижнюю часть барабана, омывает конвективную часть и удаляется с передней части котла в теплосеть.

Большое количество автоматических устройств регулирования импортного и отечественного производства, применяемых для ГЖК, предназначено для:

  1.  отработки алгоритма подготовки горелок котла к запуску,
  2.  выполнения операций продувки газопровода перед котлом газом,
  3.  выполнения операций проверки газовой арматуры котла на герметичность,
  4.  выполнения операций вентилирования котла и газоходов,
  5.  подачи искры на запальное устройство,
  6.  подачи и поджигу газа запального устройства, если это требуется по технологии работы горелки,
  7.  подачи газа на основное горение,
  8.  регулирование расхода топлива в зависимости от нагрузки котла,
  9.  регулирование соотношения «Газ – Воздух»,
  10.  регулирование расхода питательной воды в зависимости от нагрузки котла (уровня в барабане) для паровых котлов,
  11.  как опция, регулирования величины солесодержания (непрерывной продувки) и шламоудаление (периодическая продувка) для паровых котлов,
  12.  как опция, регулирования температуры дымовых газов для встроенного экономайзера,
  13.  регулирование температуры перегретого пара (при наличии пароперегревателя) и управление пароразборным вентилем для паровых котлов

Устройства автоматики безопасности котла должны обеспечивать выполнение следующих функций:

  1.  блокировка пуска по аварийным параметрам в случае:
  2.  прекращения подачи электроэнергии,
  3.  неполадки устройства продувки горелки,
  4.  нарушения герметичности двойного отсекающего магнитного клапана,
  5.  отсутствия искры на запальное устройство,
  6.  при низком давлении газа за основным запорным краном,
  7.  недостатка воздуха на горение
  8.  аварийное отключение котла в случае:
  9.  понижения давления газа перед горелкой,
  10.  повышения давления газа перед горелкой,
  11.  понижения давления воздуха перед горелкой,
  12.  погасания факела горелки,
  13.  недопустимого снижения разрежения в топке котла,
  14.  недопустимого повышения температуры воды на выходе из котла,
  15.  недопустимого повышения давления воды на выходе котла,
  16.  исчезновения напряжения на устройствах КИП и А,
  17.  недопустимого снижения или повышения уровня в барабане котла, для паровых котлов
  18.  загазованности помещения

Производители импортных котлов не всегда оснащают поставляемые котлы полным перечнем таких защит.

В частности, часто нет штатных датчиков давления/разрежения в топке котла и за котлом (п. 15.34. СНиП II-35-76 «Котельные установки»); не организована штатная защита, действующая на останов котла по взрыву в топочном пространстве, что противоречит пункту 4.6.29. Правил безопасности в газовом хозяйстве и пункту 15.6-г СНиП II-35-76. «Котельные установки».

Кроме этого, приборы контроля повышения давления воды в выходном коллекторе котла обычно выполнены как предохранительные устройства, сбрасывающие избыток теплоносителя, а не предотвращающие подачу топлива на горелку котла, как это предписано действующими в Украине правилами (СНиП II-35-76 «Котельные установки»).

Наконец следует отметить, что обычно в топке котла не устанавливают взрывных клапанов, поясняя это наличием авторегулирования процесса горения и расчётом на прочность котла. Взрывные клапана обычно в этих случаях устанавливают за котлом на газоходах.

Устройства автоматического регулирования для ГЖК чрезвычайно разнообразны и описание их функциональных схем не входило в задачу этой статьи. Однако особо интересным, по мнению автора, в части обеспечения автоматики регулирования соотношения «Газ – Воздух» и оптимизации интерфейса обслуживания, контроля, тестирования и накопления информации является современный подход фирмы Weishaupt.

В 1998 году фирма Weishaupt впервые в мире представила горелку, в которой стандартный автомат горения был заменен на микропроцессорное устройство, названное "цифровой менеджер горения". Это устройство, расположенное в корпусе горелки, самостоятельно проверяет и управляет всеми её функциями.

В отличие от горелок со стандартными автоматами горения, микропроцессорные горелки позволяют подключать информационную шину, с помощью которой оператор может на расстоянии проверять последовательность выполнения режимов работы горелки и осуществлять диагностику неисправностей.

Кроме того, с помощью цифрового менеджера горения наладчик может проводить настройку горелки клавишами, при этом на информационном дисплее сразу отражаются все параметры, и все команды на установку соотношения "топливо/воздух" и ступеней мощностей сразу же выполняются сервоприводами с высокоточным электронным регулированием. Таким образом, мы получаем очень высокую точность углов поворота сервоприводов - до 0,1 градуса, что позволяет добиться оптимальных параметров сжигания топлива.

Менеджеры горения Weishaupt W-FM 100 и W-FM 200 имеют встроенный "автомат горения", который управляет запуском и отключением горелки. Наличие двух постоянно проверяющих друг друга микропроцессоров повышает общую надежность горелки и всей котельной. Менеджеры горения предназначены для длительного режима эксплуатации, к нему можно подключить датчик пламени для жидкотопливных, газовых и комбинированных горелок, зонд кислородомера (для W-FM 200). В менеджере уже сохранены 7 различных программ работы для дизельного топлива, газа и мазута.

Все клапаны напрямую подключаются к менеджеру, поэтому внешние переключатели топлива не нужны. В зависимости от потребности все необходимые реле давления можно также подключить к менеджеру и зафиксировать их функции в заводской конфигурации прибора.

Встроенные в цифровой менеджер горения функции также позволяют просматривать статистику работы горелки, в том числе память сообщений по произошедшим внеплановым остановкам. Это позволяет обслуживающему персоналу в короткие сроки выяснить причину неисправности и быстро ее устранить, вместо того чтобы проводить диагностику всей горелки.

Таким образом, горелки, оснащённые цифровыми менеджерами горения, имеют целый ряд преимуществ:

  1.  оптимальные показатели горения за счет точного управления,
  2.  заводская конфигурация всех основных функций приборов,
  3.  управление через шину CAN, защищенную от помех,
  4.  сервоприводы с собственными микропроцессорами, с особо высокой точностью настройки для контроля позиционирования ведущего вала с точностью до 0,1°,
  5.  раздельная база данных для режимов сжигания жидкого топлива и газа,
  6.  простота ввода горелки в эксплуатацию за счет оптимизированного по времени запуска,
  7.  специальная программа для холодного пуска котловой установки,
  8.  комфорт обслуживания при помощи блока управления и индикации с LCD дисплеем (русскоязычное меню),
  9.  безошибочное обслуживание эксплуатационником благодаря четкой индикации,
  10.  отдельный блок памяти для сохранения данных,
  11.  последовательный интерфейс RS 232 для подключения компьютера для ввода в эксплуатацию,
  12.  гибкость коммуникации, за счет последовательных интерфейсов eBus, ModBus для системы централизованного управления для дистанционной индикации и обслуживания (диспетчеризация),
  13.  встроенный контроль герметичности

На сегодняшний день фирма Weishaupt устанавливает цифровые менеджеры горения на горелки мощностью до 17,5 МВт. Это менеджеры серий W-FM 05, W-FM 10, W-FM 20,W-FM 100 и W-FM 200 который позволяет проводить всю настройку и ввод горелки в эксплуатацию при помощи персонального компьютера. Менеджер горения серии W-FM 100 позволяет с помощью сервоприводов регулировать положение пламенной шайбы и расход жидкого топлива на регулируемых горелках. Менеджер горения W-FM200 может дополнительно осуществлять частотное и кислородное регулирование.

  1.  Исследования

Многочисленные обследования жаротрубных котлов показали некоторые особенности их эксплуатации.

  1.  Гидравлический режим

Основной особенностью гидравлического режима ГЖК является низкое гидравлическое сопротивление котла (не более 0,5 кгс/см2). Это вызвано относительно малой величиной местных сопротивлений. Соответственно, это позволяет применять насосы меньшей мощности, что приводит снижению стоимости котельной и к экономии электроэнергии при эксплуатации.

Основная причина высокого процента выхода из строя ГЖК при работе на жесткой и загрязненной сетевой воде, по сравнению с водотрубными и чугунно-секционными котлами, заключается в низкой скорости воды в межтрубном пространстве (естественная циркуляция), и в наличии застойных зон.
У жаротрубного котла скорость воды очень мала, и он фактически работает как фильтр-осадитель шлама, частиц накипи и т.д. При включении в работу таких котлов по одноконтурной схеме со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов и сетевых трубопроводах,  будет иметь место осаждение взвешенных веществ и покрытия ими нижних дымогарных труб ГЖК. Температура этих труб начинает превышать температуру  верхних, давление перегретых труб на трубную доску и напряжение в сварных швах резко возрастают. Снижение охлаждения дымовых газов вызывает локальный перегрев трубной доски. В результате больших напряжений в металле мостиков трубной доски между соседними отверстиями и, иногда, в сварных швах появляются микротрещины, которые в дальнейшем увеличиваются до сквозных. При условии значительного осаждения шлама или накипи и покрытия ими жаровой трубы, металл этих зон плохо охлаждается, образуются отдулины.
Примечателен тот факт, что если для водотрубного котла загрязнение внутренних поверхностей нагрева и рост сопротивлений при высоких скоростях можно обнаружить по показаниям манометров, для ГЖК при низких скоростях такое сопротивление незначительно, факт загрязнения не обнаруживается по показаниям манометров – его можно обнаружить только путем вскрытия и визуального осмотра.

  1.  Работа металла поверхностей нагрева

Особенностью ГЖК является высокая плотность теплового потока в жаровой трубе котла, которая примерно в 3-4 раза выше, чем у водотрубных котлов. Именно за счет этого и значительно снижены габариты и удельный вес современных жаротрубных водогрейных котлов. За счет таких высоких тепловых потоков, а также за счет наличия свободного движения воды в котле, на поверхности жаровых труб и поворотных камер может наблюдаться пристенное кипение. В некоторых котлах кипение воды наблюдается также на поверхности газотрубных пучков в местах их крепления на трубной доске первой поворотной камеры.

Однако по выше изложенным причинам при ухудшенной водоподготовке и одноконтурной схеме включения котлов, если в воде находятся соли жесткости, при кипении воды на поверхности образуются плотные кальциевые отложения, которые существенно увеличивают термическое сопротивление стенки. Для котлов КСВа «ВК» один миллиметр накипи при высоких тепловых потоках в жаровой трубе увеличивает температуру стенки — на 100 -120 °С. При толщине накипи 3 мм и более температура металла достигает уже 500 и более °С, при этом углеродистая сталь теряет свою прочность, на жаровых трубах появляются вздутия, трубные решетки поворотной камеры коробятся, а трубы газотрубных пучков перегорают. Такие же проблемы возникают при эксплуатации импортных котлов.  На семинаре компании Viessmann представители фирмы демонстрируют типичные нарушения водоподготовки, при которых происходило ухудшение состояния металла поверхностей нагрева ГЖК – трещины в трубной доске, перегорание  труб газотрубных пучков и др., в финале – полное разрушение котла.

Так же жаротрубные котлы имеют много других особенностей, в частности отсутствие методики расчета таких котлов, поскольку все существующие на сегодняшний момент мтодик были созданы для расчет больших энергетических котлов и при применении их для малых котлов возникает очень большая погрешность.

Во многих случаях по той же причине отсутсвия методик расчета, установленная мощность горелки превышает тепловую мощность котла, что приводит к ухудшению условий работы: повышенной температуре уходящих газов, прогару задней стенки котла, перерасходу топлива, повышенной себестоимости тепла и частому ремонту котла.

Все это требует детального изучения режимов работы котла и горелочных устройств.

  1.  Вывод

жаротрубный котел горелочный устройство

В современных отопительных системах сложилась ситуация, когда частному владельцу промышленных объектов абсолютно невыгодно эксплуатировать неэкономичную отопительную технику. Если госбюджетное предприятие может себе позволить долгое время эксплуатировать котлы НИИСТу-5 и ДЕ, то частный владелец жизненно заинтересован в покупке дорогостоящей техники, которая окупит себя через 3…5 лет, и в экономии средств в дальнейшем. Безусловно, приобретение газовых жаротрубных котлов, и замена ими старых морально и физически устаревших котлов в максимально короткий срок – правильный выбор, во всяком случае, на данном этапе коммерческих предложений и вообще тенденций развития котельного оборудования. Более того, для быстрого монтажа, ввода в эксплуатацию и быстрого возврата вложенных денег установка ГЖК – единственно правильное решение.

Основные преимущества жаротрубных котлов:

  1.  Компактность. Низкие габариты и удельный вес современных водогрейных жаротрубных котлов. Это позволяет собирать котлы и модульные котельные на базе ГЖК полностью в заводских условиях и поставлять заказчику в виде единого блока, что значительно упрощает, ускоряет и удешевляет монтаж оборудования котельной, изолировать котёл по месту не требуется, дополнительные работы по автоматизации котла не требуются
  2.  Простая, надежная конструкция, удобство обслуживания горелок
  3.  Быстрый переход с режима на режим, малое время на изменение тепловой нагрузки, из-за чего работа котлов легко автоматизируется.
  4.  Низкое гидравлическое сопротивление котлов - это позволяет применять насосы меньшей мощности, что приводит к экономии электроэнергии при эксплуатации.
  5.  Отсутствие необходимости в специальном фундаменте
  6.  Газоплотность и герметичность камеры сгорания дает возможность применять одну дутьевую горелку. Котлы не нуждаются в дымососах.
  7.  По трудозатратам изготовление жаротрубного котла дешевле, чем водотрубного на 10–15%.

Однако, для долговременной эксплуатации котлов в условиях нестабильного бизнеса, непланомерного финансирования и недостаточного опыта в эксплуатации отопительных систем необходима диверсификация типов оборудования. При старых сетях, неразвитой или неорганизованной структуре тепловых сетей, старых и/или неэффективных установках водоочистки, одноконтурных тепловых схемах применение водотрубных котлов или комбинированных котлов типа ВК-32 является более правильным выбором, чем установка ГЖК, особенно импортных. Наконец, в последних рекламных проспектах российских предприятий, т.е. в условиях производств, имеющих такую же историю и структуру, уже появляются материалы о разработках и предложениях по газоплотным водотрубным или комбинированным котлам небольшой мощности. Такие котлы имеют сходные с ГЖК преимущества, но обладают менее строгими требованиями к качеству воды.

Недостатки жаротрубных котлов:

  1.  Повышенные требования к качеству питательной и сетевой воды, необходимость работы на двухконтурной схеме (котёл - теплообменник - потребитель) при давлениях воды ниже 0,5 МПа, при этом увеличиваются затраты на теплообменник, арматуру, КИП и А и дополнительное оборудование ХВО
  2.  Повышенные требования к параметрам воды на входе и выходе из котла. При недопустимо высоких перепадах температур на входе и выходе ГЖК в них возникают температурные деформации, тепловые напряжения. Водотрубные котлы защищены от температурных напряжений при нагреве и остывании, за счет «плавающей» конструкции с неподвижным креплением к раме в одной точке.
  3.  Большое время выхода на номинальные параметры работы при пуске и медленный останов котла из-за необходимости контроля разницы параметров на входе и выходе и, тем самым, контроля деформаций металла трубных досок.
  4.  Повышенная металлоёмкость и, следовательно, высокая цена при сравнительно низких трудозатратах.
  5.  Повышенные затраты на квалифицированный ремонт и сервисное обслуживание.
  6.  Высокая взрывоопасность.

Резюмируя все сказанное, хотелось бы предостеречь потенциальных заказчиков отопительной техники о желании приобрести дорогую отопительную технику без учёта факторов её совместимости с условиями эксплуатации.

Только грамотный проект, в котором квалифицированно будут учтены все освященные здесь детали, при проведении неформальной надлежащей экспертизы, может дать ответ на вопросы о выборе котла и всего отопительного оборудования.

После того, как такой проект сделан, и оборудование выбрано, основные усилия необходимо приложить для поиска возможности обеспечения долговременного сервисного технического обслуживания подготовленными техническими кадрами. И только после этого, следует приобретать отопительную технику, обеспечить качественный монтаж при осуществлении авторского проектного надзора, пуск и наладку.


Литература

  1.  С.Г. Каспаров, Н.В. Кирилин Реконструкция системы отопления нефтебазы «Харьковская». // Энергосбережение, Энергетика, Энергоаудит. - 2007, №3. - С. 109 – 110.
  2.  Васильев А.В. Особенности водного режима при эксплуатации современных жаротрубных водогрейных котлов". //Новости теплоснабжения. - 2002, № 4 (20). - С. 50-52.
  3.  Жаднов О.В. Опыт оптимальной организации водно-химического режима отопительных котельных малой и средней мощности». //Новости теплоснабжения. - 2007, № 5.
  4.  Ширяев Р. Основные причины аварий «жаротрубников». // По материалам журнала АкваТерм – 2005, Июль-Август № 4 (26), размещено на странице сайта Бийского котельного завода, http://mpbikz.ru/index.htm.

Размещено на Allbest.ru




1. Тема 7 ПОЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 1
2. модульные устройства на основе шасси а концентраторы отделов могут иметь стековую конструкцию
3. і Орталы~ ~аза~станнан к~мір мыс ~ор~асын мырыш алтын темір марганец ж~не сирек кездесетін металдар шы
4. Уральский государственный университет физической культуры Институт туризма и социальнокультурного се
5.  Известные способы микробиальной стойкости слабоалкогольных напитков можно разделить на- химические п
6. Стол для пайки 2 Вытяжная вентиляция 3 Приточная вентиляция
7. Основные категории и принципы этики в деятельности юриста.html
8. Древняя Русь 1
9. декабрь 2011 года Форма 2 Показатели За отчетный период тыс
10. Реферат- Западно-Европейская реклама.html
11. периодической непрерывной и кусочно гладкой функции сходится равномерно
12. Девушка из золотого рога Курбан СаидДевушка из золотого рога Курбан Саид.html
13. Твоё моё колено Слава Сэ САНТЕХНИК ТВОЁ МОЁ КОЛЕНО Начало Мне сорок два года.html
14. пороховой бочки Европы и сегодня остаются одним из самых нестабильных европейских регионов
15. Информационные технологии в управлении ФИЛОСОФИЯ Электронный учебнометодич.html
16. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Тема-
17. Реферат - Метод молекулярной динамики в биофизике
18. Vous d~ccord vec ce point de vue Vous personnellement vous vous int~ress~s ux questions politiques sociles culturelles ux ~v~nements qui se pssent dns le monde Vous lisez l presse vous sui
19. Смутившуюся мою душу помышлении же и словесы очисти всельшеюся в тя проповедниче Христов Андрее Божестве
20. Доклад- Слепцов Василий

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе