Жаротрубные котлы: схема, виды и принцип работы

Жаротрубный котел. Конструкция и применение

Жаротрубное водогрейное оборудование достаточно распространено во всем мире. Впервые котлы жаротрубные появились еще в 19 веке. Конструкция была создана для того, чтобы увеличить показатели производительности парового оборудования без увеличения размера агрегата и его формы.

Их широкое применение в настоящее время объясняется удобством эксплуатации, простотой выполнения ремонтных и обслуживающих работ, а также возможностью использования при наличии давления внутри конструкции выше атмосферного.

Принцип работы и особенности конструкции

Котел жаротрубный являет собой подвид газотрубного оборудования, у которого поверхность состоит из определенного количества жаровых труб, внутри которых движется конкретный вид топлива.

Выделяют два основных класса оборудования:

  • Жаротрубные паровые котлы. Они предвидят нагревание теплоносителя при помощи использования пары. Внутри для этих целей размешаются специальные резервуары.
  • Жаротрубные водогрейные котлы. В отличие от предыдущего варианта, где запрещено обогревать при помощи газов паровое пространство агрегата, чтобы не допустить высокого уровня нагревания стенок, этот тип механизма предвидит обогревание всего корпуса при помощи воды.

Чаще всего жаротрубное оборудование имеет достаточно простую конструкцию – цилиндрический корпус, которой расположен горизонтально. В зависимости от типа и класса внутри у агрегата может быть расположена горячая вода или объемы и резервуары парового и водяного класса.

Принцип работы жаротрубного котла достаточно прост. На переднем торце всех жаровых труб расположена горелка надувочного типа, которая может сжигать газ или жидкое топливо. Благодаря этому жаровая труба становиться особой топочной камерой, где сгорает практически все идущее в прибор топливо.

Рис. 1 Жаротрубный котел

Что касается паровых жаротрубных котлов, то подобные модели часто имеют трехходный теплообменник. Это означает, что перед непосредственным выбросом наружу газы совершают три хода по жаровым трубам, которые омываются водой. Первым ходом выступает камера сгорания.

Показатель температуры там самый большой. В зоне камеры газы меняют свой путь и попадают в жаровые трубы второго хода, а оттуда – в жаровые трубы третьего хода. Схема движения осуществляется и направляется за счет работы вентилятора внутри конструкции агрегата, а также естественной тяги дымовой трубы.

Рис. 2 Трехходовой котел

Уровень воды в баке подобной модели парового жаротрубного котла отличается нестабильностью. В процессе эксплуатации часть воды закипает и в виде пара поступает внутрь конструкции, где при помощи особого компонента – сепаратора отделяются небольшие капли. Этот процесс является обязательным. В противном случае будут возникать гидроудары, что негативно скажется на работе парового оборудования.

Конструкция жаротрубного водогрейного котла состоит из корпуса, передней и задней крышки, труб для отвода из агрегата дымовых газов и опор. Сама конструкция корпуса включает в себя камеру, представленную жаровой трубой с закругленным дном, конвективную зону, переднюю камеру агрегата и опоры. Дополнительно жаротрубный водогрейный котел покрывается теплоизоляционными материалами.

Газы, которые образовываются в жаровой трубе при сгорании конкретного вида топлива, меняют свое направление движения и возвращаются к фронтальной части отопительного оборудования. После отдачи тепла теплоносителю они выводятся наружу через дымоход.

Конструкция парового или водогрейного жаротрубного котла может быть другой. Расположение и комплектация разных компонентов оборудования, в том числе и жаровых труб, может отличаться у разных производителей, а также в зависимости от предназначения и габаритов агрегата.

Особенности и преимущества

Широкое распространение в разных сферах котлы жаротрубные получили благодаря следующим характеристикам:

  • Наличие простой конструкции и удобства работы с ней.
  • Наличие нескольких видов оборудования, в том числа водогрейного и парового.
  • Наличие участков с высоким показателем тепло напряжённости.
  • Оптимальный уровень безопасности котлов жаротрубных.
  • Высокий показатель мощности при компактных габаритах.
  • Наличие отопительного оборудования для обеспечения автоматической работы. Это достигается за счет использования дополнительных приборов: манометра, воздухоотводчика, термометра, датчика давления воды и др.
  • Стабильная работа горелки на жаровых трубах котла без проблемы пульсации пламени.
  • Использование стали для теплообменника позволяет паровым и водогрейным жаротрубным котлам быть защищенными от коррозии и температурных перепадов.

Несмотря на некоторые разногласия, данный вид оборудования для обогрева, как парового, так и водогрейного типа, широко используется в странах Европы в промышленной сфере.

Среди факторов, которые влияют на этот показатель, можно выделить следующие:

  • Большой объем используемой воды в котлах жаротрубных позволяет поддерживать стабильный показатель температуры на выходе.
  • Низкий показатель гидравлического сопротивления паровых или водогрейных жаротрубных агрегатов непосредственно влияет на снижение издержек эксплуатации.
  • Жаровая труба котла обеспечивает практически стопроцентное сгорание топлива, что обеспечивает высокий показатель КПД, достигающий выше 90%.
  • Высокий уровень тепловой мощности оборудования парового или водогрейного типа позволяет уменьшить количество теплопотерь сооружения при наличии неблагоприятных климатических условий.

Рис. 3 Промышленный котел

Что касается недостатков жаротрубных агрегатов, то сюда можно отнести их относительно высокую взрывоопасность, что объясняется особенностями конструкции агрегата, в частности жаровыми трубами. Однако при соблюдении всех норм и правил использования оборудования, паровые и водогрейные жаротрубные котлы будут абсолютно безопасны и надежны в работе.

Особенности эксплуатации

>Учитывая высокие требования безопасности, выдвигаемые к котлам жаротрубным, на что непосредственно влияет их конструкция с наличием жаровых труб, при эксплуатации паровых и водогрейных жаротрубных котлов необходимо знать следующее:

  • Наличие жаровых труб приводит к тому, что скорость движения теплоносителя в паровых и водогрейных жаротрубных агрегатах небольшая, что приводит к образованию застойных зон внутри агрегата.
  • Количество воды в котлах жаротрубных намного больше, чем у водотрубного водогрейного оборудования. Это делает агрегат более взрывоопасным.
  • Основная причина поломки водогрейных или паровых агрегатов – это образования разных отложений и накипи. Учитывая конструктивные особенности оборудования, в частности наличие жаровых труб, накипь в агрегатах скапливается неравномерно, вызывая перегрев теплообменника.

Рис. 4 Водогрейный котел

Чтобы не допустить взрыва, данные агрегаты должны вовремя подлежать ремонту и техническому обслуживанию. Все непригодные детали, в том числе и жаровые трубы, должны быть вовремя заменены. Во время использования нужно не выходить за пределы эксплуатации и точно следовать всем указаниям, прописанным в инструкциях и технических характеристиках котлов жаротрубных.

Возможность перевода оборудования на газ

Чаще всего паровые или водогрейные жаротрубные приборы применяются для снабжения горячей водой жилых домов и предприятий. Достаточно часто данный вид оборудования применяется и в промышленных предприятиях и организациях. При этом с целью повышения КПД, котлы жаротрубные часто переводит на газ.

Для осуществления подобного варианта внутри оборудования необходима установка дополнительных компонентов. Обязательными элементами являются газовые горелки низкого давления, которые могут быть заменены на особый вид горелок инжекционного типа со средним давлением. Нужно будет также убрать колосниковую решетку. Ее основной целью в котлах жаротрубных является сжигание твердого топлива, однако поскольку при наличии газа необходимость в этом отпадает, ее можно убрать.

Необходимым моментом также является демонтаж фронтальной плитки и установка нового варианта. Этого процесса можно избежать, если установить горелки инжекционного характера с наличием стабилизатора.

Что касается резонности перевода котла жаротрубного на газ, то однозначного мнения среди профессионалов нет. Одни считают такой вариант вполне приемлемым и надежным, а другие предлагают заменить его альтернативными агрегатами. В любом случае, при правильно выпоенной работе, оборудование будет работать надежно и с оптимальными техническими показателями.

Единственным недостатком подобных манипуляций является то, что после перевода на газ у котлов жаротрубных может наблюдаться нагревание насадки горелки, что сопровождается пульсацией горения, негромкими хлопками, потрескиванием и выбросом пламени.

Поскольку перевод котла жаротрубного на газ является сложным процессом, требующим знаний и определенных навыков, а также учитывая то, что возможные погрешности в работе могут привести к созданию взрывоопасной ситуации, все работы должны быть выполнены специалистами с соответствующей квалификацией. Самостоятельное вмешательство может создать опасную ситуацию для владельца оборудования и его близких.

Котлы жаротрубные широко используются в разных сферах. Они имеют хороший показатель мощности, просты в монтаже, эксплуатации и обслуживании, а также легко поддаются ремонтным работам. Разнообразие моделей позволяет подобрать вариант для любого помещения и для самых разных условий. Главное – это выбрать качественный вариант и четко следовать руководству по его эксплуатации.

Устройство и принцип работы жаротрубного котла

Одним из наиболее распространённых видов промышленного теплового оборудования является жаротрубный котёл. Они отличаются несложной конструкцией, высокой надёжностью и возможностью переоснащения.

Имея небольшие габариты они отличаются высокой теплопроизводительностью при этом будучи безопасными. Существует несколько моделей, отличающихся конструкцией, мощностью, потребляемым топливом.

Устройство жаротрубного котла

Простой принцип работы определяет конструктив. Форма корпуса может быть разнообразной, но наиболее часто встречается форма цилиндра. С одной стороны располагается камера сгорания, а с обратной система дымоудаления. Горение поддерживается принудительным дутьевым устройством.


Над топкой находятся теплообменники, которые контактируют с дымоотводящим каналом. Для повышенной эффективности нагрева теплообменник изготавливают из труб небольшого сечения.
Наиболее распространенный трёхходовые жаротрубные котлы. Его главное отличие от обычной конструкции это наличие трёх дымоотводящих каналов.

Первым каналом считается топка, а два других находятся выше один над другим. Вентилятор обеспечивает необходимую тягу, а также существует естественная тяга через колосники и вентиляционные отверстия.

Особенностью трёхходовых котлов является снижение температуры нагретых дымовых газов с 1000˚С до 250˚С, обеспечив максимальную теплоотдачу. Но это чревато тем, что водяной уровень нестабильный и не поддаётся контролю. Это решается применением сепаратора, разделяющий пар и воду, и капли не поступают в коллектор.

Помимо указанных частей установки оснащаются следующими узлами для улучшения их характеристик:

  • каналы воздухоотвода;
  • манометр для пара;
  • термометр для теплоносителя;
  • управляющий блок;
  • контроллеры давления;
  • аварийная защита.

Принцип работы

Принцип работы жаротрубного котла заключается в передаче тепловой энергии от горящего топлива теплоносителю. Процесс парообразования происходит при температуре 115˚С и давлении 0,7 кгс/кв.см.
Топливо сжигается в топочной камере, которая охлаждается водой, кроме фронтальной стороны. При нагреве воды происходит парообразование, пар аккумулируется в приспособленном резевруаре, подключённой к системе отопления. Отработанные газы удаляются через пучок труб.

Читайте также:  Как правильно подключить двухконтурный газовый котел как правильно подключить газовый котел

Топливо для котлов может быть разнообразным: жидкое, твёрдое и газообразное.
Оборудование представляет собой газотрубные установки с жаровыми трубами, в которых циркулирует горящее топливо.
На жаровых трубах имеется газовая горелка низкого давления и принудительный наддув. Жаровая труба это своеобразная камера сгорания, внутри которой происходит сжигание подаваемого топлива.

Виды жаротрубных котлов

Жаротрубные котлы разделяются на две большие категории:

  • паровые. Образуют пар в специальной ёмкости, который используется как рабочее тело в системе отопления;
  • водогрейные. В таких происходит нагрев воды, которая используется как теплоноситель. Использование пара в этих котлах исключается во избежания перегрева и разрушения труб.

Отличие жаротрубного котла от водотрубного

Теплогенерирующие котлы большой производительности по своей конструкции разделяются на жаротрубные и водотрубные.
Особенность жаротрубных в том, что поверхность нагрева состоит из трубок, по которым движется сгораемое топливо. А нагрев теплоносителя, находящегося за пределами трубок, происходит путём теплообмена.
Жаротрубные котлы делятся также на пролётные – газы проходят без поворотов и оборотные – газы поворачивают в камере при движении.
Чаще всего это оборудование изготавливается в виде горизонтального цилиндра. Водогрейные котлы, такие как КВР или КВА, содержат нагретую воду внутри. Поверхность нагрева располагается в центре котла или ниже.

С одного торца устанавливается горелка для сжигания газа или дизельного топлива. Выше нагревательных элементов располагаются дымогарный трубопровод, по которому продукты горения направляются в дымоход.
По количеству контуров установки разделяются на двухходовые и трёхходовые. В первых действует реверсивная камера сгорания, где газы упираются в заднюю поверхность агрегата, затем разворачиваются и идут к фронтальной, после отражения от которой газы меняют направление в сторону удаления из котла.
В трёхходовой схеме газы при возвращении в передней поверхности проходят ещё одну жаровую трубу или же через ряд дымогарных труб. После чего, отразившись, газы идут на удаление из агрегата.

Главные преимущества жаротрубных котлов:

  • простая конструкция;
  • изготавливаются из недорогого метала;
  • компактность;
  • простое обслуживание;
  • легкий тепловой расчет

Недостатки при эксплуатации жаротрубных котлов:

  • требования по качеству подпиточной воды. Это связано с небольшими скоростями циркуляции. Поэтому это оборудование запрещается подключать к системам отопления из-за высокого шламообразования в радиаторах;
  • высокая взрывоопасность. Если в котле имеется большое количество горячей воды и внезапно падает давление из конструктивных поломок, то мгновенно происходит выделение пара, сопровождающееся взрывом;
  • высокое аэродинамическое сопротивление;
  • необходимость поддержания температуры большого объёма воды даже в случае отсутствия потребности, иначе при остывании приходится затрачивать много времени на нагрев.

Противоположным принципом работы обладает водотрубный котёл, его элемент нагрева представляет собой ряд труб, по которым движется нагретая вода, а теплообмен происходит путём нагрева труб путём сжигания топлива.
Наиболее распространённым и простым видом теплообменника является узел, состоящий из двух труб, сваренных между собой несколькими поперечными трубами.

Преимущества водотрубных котлов следующие:

  • нет опасности взрыва;
  • быстрый теплообмен;
  • небольшой вес оборудования;
  • надёжная конструкция;
  • нет особенных требований к качеству воды.

Минусы такого оборудования:

  • качество швов и соединений должно быть высоким;
  • более сложное устройство;
  • сложное техобслуживание.

На российском рынке больше всего представлено жаротрубное оборудование. Это следствие более простой технологии и несложного обслуживания. Однако благодаря своим преимуществам, часть рынка всё же принадлежит водотрубным котлам, несмотря на низкую популярность.

Лучшие Российские производители

Среди российских производителей стоит выделить несколько предприятий:

  1. Борисоглебский котельно-механический завод. Предприятие выпускает жаротрубное оборудование, работающее на твёрдом, жидком топливе и газе. Оборудование комплектуется горелками и системами автоматического управления, безопасности. Приборы собственного производства. Котлы имеют трехступенчатое регулирование мощности, позволяющее обеспечить автономный режим эксплуатации.
  2. Промышленная группа «Генерация» (г. Березовский, Свердловская обл.). Линейка жаротрубных котлов состоит из оборудования производительностью от 1 до 2,5 тонн/ч. Данное оборудование служит для производства пара низкого давления в промышленности. Схема котлов – трёхходовая. В комплектацию входят горелки, которые выполняются в двух вариантах: автоматизированные однотопливные и двухтопливные. Достоинствами агрегатов выступает высокий КПД – до 91%, простая конструкция, высокая ремонтоспособность.
  3. АО «Завод котельного оборудования» (Белгородская область, Алексеевский район, г. Алексеевка). Предприятие выпускает жаротрубные котлы с высоким коэффициентом полезного действия. Паровые оборудование работает по трехходовой схеме. Котлы отличаются производятся в широком ассортименте с производством пара от 2 до 25 т/ч, и давлением до 25 бар.
  4. Российский завод энергетического машиностроения АО «Поликрафт энергомаш». Завод выпускает котлы паропроизводительностью от 0,5 до 5,0 тонн/ч, имеют 11 типоразмеров и работают на газообразном и дизельном топливе. Оборудование оснащено защитной автоматикой.
  5. АО «Шебекинский машиностроительный завод» (г. Шебекино, Белгородская обл.) изготавливает паровые жаротрубные котлы марок КП и КПа производительностью пара от 1 до 4 тонн/ч. Среди достоинств: спиральный турбулизатор, футеровка передней крышки огнеупорным бетоном. Котлы соответствуют требованиям Ростехнадзора.

Жаротрубный и дымогарный котлы – разница конструкции

Главная страница » Жаротрубный и дымогарный котлы – разница конструкции

Жаротрубный котёл вместе с дымогарным котлом являются представителями древних бойлерных конструкций. Такие тепловые сооружения пользовались огромной популярностью в период XVIII века. Тогда основное применение универсальных жаротрубных-дымогарных котлов отмечалось на паровозах. Сегодня популярность несколько снизилась, но в частном секторе этот вид теплового оборудования продолжает пользоваться спросом. Причины очевидны – простая конструкция жаротрубного котла или дымогарного бойлера позволяет экономить на строительстве. А эффективность действия обеих систем вполне устраивает конечного пользователя.

Конструктивное исполнение и разновидности

Основу конструкций двух тепловых систем составляют:

  • печь для топлива,
  • бойлерный модуль,
  • газоотводящий канал.

Бойлерный модуль встраивается в систему газоотводящего канала и представляет собой сочетание водно-парового сосуда, внутри которого расположена многорядная трубная система.

Это своего рода трубчатый теплообменный блок, сквозь который проходят продукты сгорания топлива в печи.

Конструкция дымогарного оборудования промышленного назначения: 1 — пульт управления; 2 — жаровая камера; 3 — горелка; 4 — спирально-гофрированные трубы; 5 — поток жара; 6 — экономайзер; 8 — слой изоляции

Именно способом построения трубной системы теплообменного блока различаются в первую очередь жаротрубные и дымогарные котлы. Потому как технически это почти идентичные конструкции, за исключением одной детали.

Жаротрубные котлы оснащаются трубной схемой теплообменника, при помощи которой дополнительно обеспечивается перегрев пара. Дымогарные котлы наделены трубной схемой нагрева воды для естественного парообразования (без перегрева).

Ещё из конструктивных особенностей обеих бойлерных конструкций следует отметить их разновидности, исходя из направления движения продуктов сгорания. Применяются два вида исполнения каналов отвода жара:

Очевидно, что в первом случае поток жара прямиком (напролёт) следует сквозь внутреннюю область трубчатого теплообменника.

Во втором случае путь прохождения горячих газов изменяется с прямого на оборотный ход, за счёт изменения конфигурации газоотводящего канала. При этом схема построения канала может предусматривать несколько ходов.

Как действует система жаротрубного котла?

Принцип действия котлов жаротрубного типа так же прост, как схема сооружения. Когда внутри печи сжигается топливо, продукты горения устремляются через газовый канал на выход.

Схема жаротрубного котла: 1 — колосниковая решётка; 2 — малое пламя; 3 -большое пламя; 4 — предохранительный клапан; 5 — паровой купол; 6 — выход насыщенного пара; 7 — выход угарных газов; 8 — головка перегревателя; 9 — трубки перегревателя; 10 — выход перегретого пара

На пути нагретых газов находятся металлические трубы теплообменника. Жар проходит сквозь внутреннюю область труб и нагревает металл.

Нагретые трубы большого диаметра снаружи погружены в воду, соответственно, отдают тепло воде. Вода нагревается до температуры кипения и начинает превращаться в пар.

Образовавшийся пар собирается под крышей сосуда, откуда подаётся во вторичную трубную систему, состоящую из трубок малого диаметра пропущенных сквозь первые жаровые трубы большего диаметра.

Таким образом, проходящий сквозь трубы жар делает двойную работу – нагревает воду и перегревает пар. Перегрев осуществляется проходом через вторичную трубную систему и уже в перегретом состоянии пар выводится на потребительские нужды.

По сути, жаротрубные котлы следует относить к паровым котлам, причём вырабатывающим перегретый (сухой) пар.

Как действует система дымогарного котла?

Принцип действия дымогарного котла фактически повторяет отмеченный выше. Однако трубная система в этом варианте выполнена обычным способом – трубной решёткой без ввода малых внутренних трубок под перегрев пара.

Схема дымогарного котла: 1 — печь; 2 — нагретый дым и газ; 3 — дымогарные трубы; 4 — выход насыщенного пара; 5 — водно-паровой накопительный сосуд; 6 — выход угарных газов

Поэтому используются трубы дымогарного котла, меньшие по диаметру и с меньшей толщиной стенки. Вместе с тем, количество труб, как правило, увеличено по сравнению с жаротрубной конструкцией.

За счёт наращивания объёма трубной решётки достигаются более высокие теплотехнические характеристики дымогарного котла. Однако здесь есть технологические ограничения, которые зачастую не позволяют нарастить решётку до максимума:

  • увеличиваются габаритные размеры котла;
  • снижается прочность торцевых панелей трубной решётки;
  • уменьшается пропускная область для пузырьков пара.

Какой бы тип дымогарного котла не использовался, пар всегда отделяется от воды, скапливается в паровом пространстве. Скопившийся над поверхностью воды пар остаётся в состоянии насыщения жидкостью, так как постоянно контактирует с поверхностью воды.

Конструкция дымогарного котла содержит сосуд, где вода, находящаяся под давлением, нагревается до более высокой температуры, чем та, при которой вода закипает при атмосферном давлении (100ºС).

Схема на три хода с водяной рубашкой: 1 — горелка (печь); 2 — первый ход; 3 — второй ход; 4 — третий ход; 5 — сосуд с водой; 6 — область пара; 7 — выход пара Т=150 градусов; 8 — выход продуктов горения; 9 — водяная рубашка

Читайте также:  Собираем электрический котел для отопления своими руками

В процессе нормальной работы вода занимает нижнюю область сосуда котла за счёт собственной силы тяжести. Пузырьки пара, образующиеся при контакте со стенками труб, поднимаются сквозь толщу воды и собираются вверху — под крышкой сосуда.

По мере увеличения количества пара в закрытом сосуде, давление внутри увеличивается, что приводит к увеличению температуры кипения воды. Этот фактор напрямую оказывает влияние на скорость производства пара, которая снижается.

Таким образом, дымогарный котел «сам по себе» контролирует и регулирует давление внутри сосуда. Иными словами, дымогарный котел является тепловым оборудованием, работающим под давлением и управляемый давлением.

Особенности конструктивного исполнения

Вода подается в бойлерную систему дымогарного (жаротрубного) котла традиционным способом — через входной трубопровод от центрального водоснабжения.

Поскольку пар и вода присутствуют в одном и том же сосуде, достаточно сложно получить пар высокого давления.

Обычно максимальное давление пара такого типа котлов достижимо на уровне не более 15-17 кг/см 2 . Производительность составляет не выше 10 м 3 /час.

Бойлерная система в процессе работы всегда находится под давлением. Поэтому степень аварийности котельного оборудования такой конструкции достаточно высока.

Тепловое оборудование может отличаться по расположению печной системы – наружная печь либо внутренняя. Также различается исполнение по размещению рабочего сосуда.

Существуют модели с горизонтальным либо вертикальным расположением. Исполнение с горизонтальным расположением сосуда находит более широкое применение в хозяйственной сфере.

Схемы экранирования: 1, 7 — водная среда; 2, 8 — тепловой канал; 3, 9 — двухходовые трубы; 4, 10 — вода; 5, 11 — область пара; 6 — «сухая» реверсивная камера; 12 — «мокрая» реверсивная камера

Сооружение котлов заставляет обратить внимание на важную деталь — экранирование. Существуют два варианта теплового экранирования:

Сухое экранирование предусматривается на оборудовании, где стенка реверсивного канала отвода жара непосредственно контактирует с наружной средой. В этом случае выполняется облицовка стены канала огнеупорным материалом.

Однако более эффективным экранированием видится «мокрый» вариант, когда реверсивный канал не выводится наружу. Здесь пространство от стенки канала до наружной стенки котла занимает водяная «рубашка». Образуется эффективный экранный буфер, который позволяет отказаться от создания огнеупорной защиты.

Всё о дымоходах для котельного оборудования

Жаротрубный котел

Жаротрубный котел – устройство, получившее у пользователей широкую популярность. В первую очередь, привлекательна простота устройства и доступность его настройки. Пользоваться таким котлом не так сложно, а эффективность работы устройства в разы выше.

Правда, простота использования не должна исключать требования к безопасности. Все-таки отопительная система не терпит пренебрежительного к ней отношения.

Появление такого оборудования датируется еще 19 веком. Удивительно, но и по сей день конструкция, претерпевшая естественные изменения, остается популярной и востребованной.

Котлы подобной конструкции нашли широкое применение как в частных хозяйствах, так и в промышленных масштабах. Если вы планируете организацию отопительной системы в доме, такой вариант, как жаротрубный котел, не стоит списывать со счетов.

Как работает жаротрубный котел?

Когда создавались первые жаротрубные котлы, их главной задачей было увеличение показателей продуктивности парового оборудования без существенных изменений его конструкции и габаритов. Сегодня вы можете купить современный жаротрубный котел турботерм

На сегодняшний день, жаротрубная конструкция представляет собой подвид газотрубного оборудования, которое состоит из нескольких труб, внутри которых имеется топливо.

Существует две основные разновидности таких котлов, каждая из которых имеет свой принцип работы:

  • жаротрубные паровые котлы;
  • жаротрубные водогрейные котлы.

В зависимости от производителя, конструкция этих котлов может иметь свои особенности. Особенности комплектации компонентов никак не влияют на эффективность работы оборудования. На комплектация, размеры и особенности работы влияет также назначение котла.

Плюсы и минусы жаротрубных котлов отопления

Начнем, конечно, с преимуществ, которые дают нам такого рода устройства. Жаротрубные котлы получили популярность в разных отраслях, за счет особенностей использования.

Конструкция котла проста и удобна для пользователей, как в частном, так и в промышленном масштабе.

Кроме того, популярность котлы получили за счет разнообразия видов, названных выше.

  • Жаротрубные котлы обеспечивают достаточно оптимальный уровень безопасности использования.
  • Компактность устройства не ограничивает его мощность и производительность.
  • Работу котла можно организовать на автоматическом уровне, оснастив его дополнительными устройствами контроля.
  • Вы можете установить на систему термометр, воздухоотводчик, датчик давления, манометр, чтобы котел делал свою работу в автоматическом режиме. При этом во время работы у горелки не возникает проблемы пульсации огня, которую мы можем наблюдать в работе других устройств, используемых для отопления.
  • Благодаря современным материалам, используемым для изготовления, жаротрубные котлы не подвержены коррозии и ржавчине. Это значит, что система отопления может работать долгие годы, не подвергая опасности отапливаемое помещение.

К недостаткам котлов, особенно в условиях промышленного использования, относится высокая взрывоопасность. Что, впрочем, объясняется организацией недостаточно безопасных условий эксплуатации.

Поэтому, выбирая для работы жаротрубный котел, необходимо учитывать основные требования по его использованию. Из-за наличия жаровых труб, требования безопасности предъявляются особенно строгие. Отличается работа таких котлов следующим:

  • в паровых и водогрейных жаротрубных котлах теплоноситель движется с гораздо меньшей скоростью, чем в других устройствах для отопления, это приводит к появлению застойных зон внутри устройства, опасных для работы;
  • еще одна причина, почему такие котлы более взрывоопасные – это наличие в устройстве большего количества воды;
  • большое количество воды вызывает еще одну проблему – образование накипи и отложений на стенках внутри устройства.

Образование накипи опасно для любого устройства. Что же касается жаротрубных котлов, то в них накипь образуется достаточно неравномерно, что нарушает работу устройства и может привести к серьезным проблемам.

Это значит, чтобы избежать проблем с работой котла и обеспечить его безопасную эксплуатацию, необходимо регулярно производить технический осмотр устройства и ремонтировать его, в случае обнаружения неполадок.

Своевременная замена испорченных комплектующих позволит вернуть эксплуатации котла безопасность, а самому устройству вернуть мощность и эффективность работы.

В любом случае, в целях обеспечения безопасности работы оборудования, не стоит выходить за рамки эксплуатации, соблюдать меры безопасности и технические инструкции производителя.

Как работает паровой котел

Для удобства поиска информации воспользуйтесь оглавлением.

Устройство и принцип действия паровой котельной

Котельные могут подразделяться по способу отпускаемого тепла (водогрейные, паровые, перегретая вода, термомаслянные), по предназначению (отопительные, технологические), по виду использованного топлива (газовые, дизельные, газодизельные, мазутные, газо-мазутные, твердотопливные), по вариантам исполнения (блочно-модульные, крышные, стационарные, пристроенные, встроенные). Цель у котельных всегда одна — это выработка тепла для дальнейшего его использования.

Паровые котельные — это такие котельные отпуск тепла в которых происходит через выработку котельной насыщенного или перегретого пара. Паровые котельные в основном всегда являются чисто производственными котельными, в которых предполагается дальнейшее использование пара для производственных нужд, или для производственно-отопительных, в которых наряду с производственной нагрузкой присутствует отопительная.

Паровая котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная, стационарная котельная соответственно как один так и другой вариант может быть выполнен как отдельностоящая, так и пристроенная котельная в зависимости от желания Заказчика и от условий конкретного предприятия.

Паровая котельная также может работать на разных видах топлива как-то на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный, или аварийный (газодизельные, газо-мазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь и т.д.) и возможно различные виды альтернативного топлива.

Котельная на которой стоят паровые котлы , использующие жидкое топливо (мазут, дизельное топливо, нефть различного вида, отработанное масло и т.д.), должны иметь соответствующие склады топлива и установки подготовки данного топлива к сжиганию в котле. В основном это сводится к подогреву жидкого топлива, чтобы его можно было распылить в горелках для полного сжигания в топке котла.

Котельная на которой стоят котлы, использующие твердое топливо (уголь, торф, древесные отходы и т.д.), кроме складов топлива и подготовки его к сжиганию, должны иметь цеха или установки золоудаления т.к. сжечь полностью твердое топливо не удается. Кроме того большое внимание надо уделять очистке дымовых газов от продуктов сгорания, точнее сказать от продуктов неполного сгорания топлива (сажи и т.д.).«Cuenod» Франция, «Ecoflam» Италия, «Weishaupt» Германия, «Saacke» Германия, «Dreizler» Германия, «Cib Unigas» Италия; насосное и теплообменное оборудование, системы автоматики и безопасности.

Все поставляемое оборудование имеет сертификаты соответствия и разрешения на промышленное применение на территории Российской Федерации.

Паровые котельные производимые нашей компанией по желанию Заказчика могут быть изготовлены под работу в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль за работой котельной осуществляется непосредственно автоматикой котельной (вся информация выводится на щит управления, устанавливаемый в котельном помещении) плюс общий аварийный сигнал или группа сигналов передается на диспетчерский пульт находящийся вне помещения котельной посредством телефонной, GSM или интернет связи.

Под паровым котлом следует понимать специальное устройство, имеющее топку, в которой осуществляется сгорание топлива. Результатом данного процесса является выделяемое тепло, предназначенное для получения пара высокого давления. Пар этот может быть использован для самых различных целей.

Что представляет собой парогенератор? Для каких целей он необходим? И каков принцип работы парового котла?

Конструктивные элементы парового котла и обеспечение безопасности работы с паровым котлом

К конструктивным элементам парового котла относятся цилиндры и сосуды различных размеров и диаметра, трубы, соединенные между собой в целостную систему посредством вальцовки и сварочных соединений. Абсолютно любой паровой котел имеет трубопроводы, барабан и коллекторы. Ремонт парового котла, его осмотр и чистка осуществляются через лазы – специальные технологические отверстия.

Читайте также:  Установка газового котла в частном доме: правила, требования и советы

Емкость парового котла, которая заполняется водой и находится внутри, носит название водного пространства. Под паровым пространством следует понимать пространство, которое заполняется образующимся в результате паром. Между собой паровое и водное пространства разделены поверхностью, которую называют зеркалом испарения. В паровом пространстве имеется оборудование, предназначенное для сепарации пара и влаги.

Работа парового котла сопровождается постоянным и интенсивным охлаждением металлических элементов всей конструкции, которые в процессе работы подвергаются воздействию высокой температуры. Это позволяет проводить безопасную эксплуатацию парового котла. Охлаждение происходит в результате регулярной циркуляции теплоносителя по трубам обогревания.

Тепло от газов, которые образуются в результате сгорания топлива, поступает к трубопроводу. Тем временем теплоноситель, не останавливаясь, отводит тепло от трубопроводных стенок, тем самым препятствуя перегреву трубопровода. Если же весь этот процесс недостаточно интенсивен, трубопровод может сильно перегреться, в результате потеряв свои прочностные характеристики. Перегрев трубопровода может привести к оплавлению труб или даже их разрыву. Такие явления могут стать поводом для аварийной остановки парового котла.

Паровой котел — принцип работы

Принцип работы парогенератора достаточно прост. В основе работы лежит теплообмен пара, воды и дымовых газов. Существует классификация тепловых котлов по способу передвижения сред теплообмена. Здесь выделяют два вида котлов: водотрубные и жаротрубные агрегаты. Принцип работы жаротрубного котла заключается в следующем: нагретый газ движется внутри труб, а вода, которая будет нагреваться, находится за пределами труб.

Принцип работы водотрубных паровых котлов подразумевает передвижение воды по трубам. Нагревается вода в результате воздействия на трубы внешних дымовых газов. За счет такого воздействия вода и доходит до состояния кипения.

Котельное паровое оборудование классифицируют в зависимости от движения в них воды и пара. Так, существуют котлы с естественной и принудительной циркуляцией. Принудительная циркуляция подразумевает движение теплоносителей под воздействием специально предназначенных для этого насосов. Паровые котлы с естественной циркуляцией работают в результате перепада плотностей пара и воды.

В целом работа парового котла всегда примерно одинакова. Заключается она в следующем: вода подготавливается в деаэраторе, после чего при помощи насоса подается в систему экономайзера воды, где и происходит нагрев воды в результате уходящих газов. Далее вода движется в верхний барабан и смешивается с водой котла. Часть нагретой воды котла поступает в нижний барабан по кипятильному трубопроводу. Здесь образуется так называемая пароводяная смесь. В результате эта смесь по подъемному трубопроводу поднимается в верхний барабан.

Оставшаяся в верхнем барабане вода спускается по опускным трубопроводам, которые находятся за пределами топки, к коллекторной системе экранных труб. При этом паровая смесь снова оказывается в верхнем барабане котла. Систему трубопроводов, осуществляющую движение теплоносителя, следует называть циркуляционным контуром.

Пар, который образуется в испарителях, далее проходит через так называемые паросепараторы, которые являются обязательной составляющей жаротрубных паровых котлов. Здесь из пара и выделяются капельки влаги. После того как пар становится сухим, он поступает к перегревателю по паропроводу. Здесь пар и нагревается до необходимых температур.

Контроль за работой котла

Компании, выпускающие паровые котлы, обязательно оснащают оборудование специальными контрольно-измерительными устройствами и приборами, которые позволяют контролировать работу парового котла.

Уровень воды в системе возможно регулировать при помощи водомерного стекла. Водомерное стекло является важным элементом контрольной системы. Расположено оно на передней панели кожуха топки. Оснащено это стекло специальными кранами: нижним и верхним. Нижний располагается на верхнем уровне огневого короба, а верхний кран устанавливается внутри парового пространства котла. Между собой краны связаны специальной стеклянной трубкой и плоским стеклом. Это стекло при помощи нижнего крана заполняется водой и всегда находится под паровым давлением, поступающим через верхний кран. Действует данный прибор по принципу закона сообщающихся сосудов. Это означает, что уровень воды в котле всегда будет равен уровню воды в стеклянном сосуде.

Уровень воды во время работы котла всегда должен быть между самым минимальным и максимальным уровнями. Устанавливается минимальный уровень для того, чтобы исключить перегрев металлических элементов. Многие модели подразумевают нижний уровень воды не ниже 100 мм над зоной огня. Чтобы вода не попала в систему паропровода, устанавливают максимальный уровень. Если вода все же попадет в паропровод, в нем может произойти гидравлический удар, что приведет к серьезной аварии.

Принцип работы промышленных и бытовых котлов примерно одинаковый, да и конструкция у них очень похожа. Немного отличаются так называемые котлы-утилизаторы. Такие котлы подогревают воду тепловой энергией газов, которые выделяются газотурбинными установками, дизель-генераторами и другим оборудованием. Конструкция такого котла заметно отличается от обычного парового. Вторичные газы в котле-утилизаторе сразу же поступают на нагревающую поверхность. В таком котле отсутствует воздухоподогреватель и топка. В котел поступают газы с температурой от 350 до 700 градусов Цельсия. Как правило, такое оборудование предназначено для промышленных целей и устанавливается на больших энергоемких производствах.

Прямоточные котлы

Помимо котлов с естественной и принудительной циркуляцией существуют и так называемые прямоточные котлы. В конструкции таких котлов отсутствует барабан. Вода однократно проходит через испарительный трубопровод, постепенно превращаясь в пар. В переходной зоне завершается процесс преобразования воды в пар. Пароводяная смесь из испарительного трубопровода поступает в пароперегреватель, где пар и нагревается до необходимой температуры. Некоторые прямоточные котлы имеют промежуточный подогреватель пара. Он предназначен для повторного прогревания пара, который поступил из турбинной установки. Снова прогревшись, пар возвращается в турбину. Прямоточный котел представляет так называемую разомкнутую гидросистему. Такая котельная установка может работать как на докритических давлениях, так и на сверхкритических.

Прямоточные паровые котлы не требуют специально оборудованных помещений. Они не требуют регулярный контроль по эксплуатации и технадзору.

Самым главными и неоспоримым преимуществом прямоточного парового котла следует считать минимальное время, требуемое для нагрева воды, и маленький срок, требуемый для приведения котла в рабочее состояние. За счет всех этих плюсов прямоточные котлы служат как бы резервными установками, применение которых необходимо при сбоях и во время нагрузок основного котельного оборудования.

Помимо этого прямоточные котлы имеют и другие плюсы. Во-первых, они допускают более высокую тепловую нагрузку. Во-вторых, отсутствуют тяжелые и громоздкие коллекторные установки, имеется возможность свободной компоновки нагревательных поверхностей. Наиболее эффективно используется нагревательная поверхность. Прямоточные котлы обладают высоким КПД и достаточно компактны, имеют высокую маневренность.

Жаротрубные котлы

Применение

  1. Жаротрубные котлы применяют для получения насыщенного пара температурой не более 115 °С и давлением не более 0,07 (0,7) МПа (кгс/cм 2 ) на технологические процессы в животноводстве, птицеводстве (тепловая обработка кормов, пастеризация молока и т. п.) и для других тепловых нужд в хозяйстве.
  2. Жаротрубные котлы используют также строительные организации, воинские части, мясокомбинаты, консервные заводы, автоколонны, ДСУ, хлебозаводы, мелькомбинаты, маслосырзаводы, птицефабрики, свинокомплексы, в нефтегазовой промышленности.

Конструкция

Жаротрубные котлы представляют собой одножаровую горизонтальную конструкцию и состоят из двух цилиндров разного диаметра, вставленных один в другой и соединенных между собой фланцами и паросборником. В передней части жаровой трубы размещена топка, а в задней части – конвективный пучок труб.

Виды топлива

Для работы жаротрубных котлов используют различные виды топлива:

Принцип работы жаротрубных котлов

  1. Принцип действия жаротрубного котла основан на сжигании топлива в топке котла и дальнейшая передача тепловой энергии сгоревшего топлива при помощи теплообменника теплоносителю.
  2. Топливо сгорает в топочной части котла, окруженной водяной охлаждаемой рубашкой. Дымовые газы проходят через трубный пучок, соединяющий верхнюю и нижнюю часть водяной рубашки и выходят в верхней части котла.
  3. Пар образуется при испарении нагреваемой воды и собирается в верхней части котла в паросборной камере, затем через паропровод направляется потребителю на технологические нужды.

Эксплуатационные характеристики жаротрубных котлов

Значительный объем воды в жаротрубном котле, с одной стороны, способствует устойчивости давления при больших колебаниях в потреблении пара, но, с другой стороны, делает котел взрывоопасным. Благодаря высокой теплоаккумулирующей способности воды сравнительно небольшие колебания давления быстро восстанавливаются переходом части воды в пар за счет излишней теплоты воды, так как пониженное давление пара над водой не соответствует температуре ее кипения.

Поэтому при резком падении давления в результате даже незначительного повреждения барабана эта излишняя теплота может привести к мгновенному испарению огромных количеств воды и взрыву котла.

Установка жаротрубных котлов требует повышенных капитальных затрат из-за большой площади, занимаемой ими. Достоинством этих котлов является простота обслуживания, нетребовательность к качеству питательной воды и устойчивость давления.

Преимущества и недостатки

Котлы с жаротрубной конструкцией обладают следующими преимуществами:

  • высокий КПД, достигающий 92-93% благодаря эффективному распределению тепла и полному отбору мощности от создаваемого теплового потока при сгорании топлива;
  • отсутствие нагрева внешней поверхности корпуса благодаря использованию водяной рубашки;
  • высокая теплоёмкость котла и минимальная инерционность нагрева при работе;
  • стабильные температурные параметры за счёт полного контроля процесса сгорания топлива;
  • безопасность при эксплуатации: риск взрыва по причине высокого роста давления минимален;
  • возможность внесения модификаций с целью изменения технических характеристик;
  • простота конструкции, позволяющая проводить обслуживание и ремонты без привлечения специалистов;
  • компактные размеры, по сравнению с другими типами котлов с аналогичными характеристиками;
  • надёжность и долговечность по причине использования жаростойкой стали и минимальному количеству сварных швов;
  • возможность применения для обогрева объектов, эксплуатируемых в суровых климатических условиях;
  • средний срок службы от 20 до 50 лет;
  • отличная ремонтопригодность;
  • доступность конструкций под использование различных видов топлива.

Добавить комментарий