Принципові відмінності і різновиди водогрійних котли на твердому паливі

Як оптимальний джерела тепла для великих виробничих приміщень, великих житлових будинків на кілька квартир, можна вважати водогрійні котли. Подібна техніка з часом мало змінилася в плані конструкції. Причина тому, висока надійність обладнання і експлуатаційні характеристики. До наших днів не тільки дожили, але і продовжують ще працювати на підприємствах і в малих котелень водогрійні твердопаливні котли, випущені понад 30 років тому, ще в радянські часи.

Використовувати тверде паливо, вугілля або дрова для організації гарячого водопостачання та опалення завжди було економічно вигідно. Тим більше, коли мова йде про опалення великих виробничих площ і житлових будівель. Основним аргументом на користь котельного обладнання подібного типу є висока економія паливного ресурсу. Порівнюючи з роботою газового обладнання, тепло, вироблене водогрійним котлом в 5-7 разів дешевше. По відношенню до роботи електричних котлів, економія ще більш очевидна.

Розглянемо, що собою являє водогрійний котел, які основні відмінності його від опалювального обладнання інших видів, які працюють на твердому паливі.

Загальні відомості про даному виді нагрівальної опалювальної техніки

Принципово водогрійний котел нічим не відрізняється від роботи іншого опалювального приладу, що нагріває теплоносій за рахунок теплової енергії. В топку йде практично будь-яке викопне або органічне паливо твердою фактури і різних фракцій. Дрова, вугілля, паливні брикети, все, що добре горить і є в постійних обсягах, тобто є паливом для котельного обладнання цього виду.

Зазвичай такі агрегати ставлять в тих місцях, де є в постійних і великих кількостях певний вид палива. На лісопереробних підприємствах стоять котли, що працюють на дровах і відходах деревообробки. У малих котелень використовується для топки апаратів кам’яне і буре вугілля. Рідше в топку йдуть паливні брикети з торфу, пелети. Максимально можливий тепловий ефект досягається при використанні антрациту або збагаченої руди, коксу. Для такого опалювального обладнання, яким є водогрійні котли, характерним є високий ефект тепловіддачі. За рахунок великої екранної поверхні теплообмінника вдається довести до необхідної температури великі обсяги води.

Наприклад: 1 кг вугілля марки «антрацит» під час горіння виділяє при згорянні в топці опалювального котла до 7,16 кВт теплової енергії. Сухі дрова твердих порід деревини виділяють всього 2,78 кВт.

Незважаючи на те, що водогрійні котли на твердому паливі в порівнянні з газовими котлами мають низький ККД (всього 78% на вугіллі і 70% на дровах), економічні витрати, що витрачаються на підігрів великої кількості води таким способу цілком виправдані.

Інші види твердопаливних агрегатів мають обмежену навантаження. Водогрійні апарати навпаки, мають великий запас потужності, здатні працювати при постійній великому навантаженні. Найбільший парниковий ефект досягається за рахунок використання в конструкції великої кількості теплообмінних елементів, за допомогою яких здійснюється підігрів води котла для опалення та ГВП. Принцип дії опалювальної техніки цього виду відрізняється від роботи інших опалювальних приладів на твердому паливі.

принципові відмінності

Водогрійний прилад в найпростішому виконанні – це нагрівальний опалювальний котел, в якому за рахунок згорання твердого палива теплоносій нагрівається до максимально високих температур (95-1150С). У момент роботи опалювального агрегату вода в теплообмінному пристрої є під тиск, який становить 0,6 МПа. В цьому і лежить принципова відмінність котлів цього типу від іншої опалювальної техніки, де теплоносій, спочатку в котлі, а потім і системі опалення циркулює вільно.

На замітку: Як правило, в водогрійних котлах в якості теплоносія, використовується звичайна вода, в яку для більшої технологічності додають певні присадки і домішки. Такі заходи необхідні для того, що б продовжити терміни експлуатації основного елемента конструкції – водогрійний контур (складну систему водяних труб в яких і відбувається нагрівання теплоносія).

При температурі води, близької до кипіння, починається інтенсивне відкладення (накип) на стінках посудини домішок, розчинених у воді. Кипіння води котла в даному випадку принципово не допустимо. За рахунок того, що нагрів води до високих температур здійснюється під тиском, кипіння не відбувається. Тиск води у всіх точках підводу води вище, ніж тиск води в місцях найбільшого нагріву, Слід пам’ятати, що кількість котлової води, необхідної для нагріву в опалювальних водогрійних котлах значно більше, ніж в звичайних системах.

Нагрітий до температури в 115 0С теплоносій передає своє тепло в опалювальну систему. Тиск в системі трубопроводів котла підтримується на постійному рівні. Чим вище тиск, тим краще. З ростом тиску води зменшується ймовірність закипання рідини в пристеночном шарі, відповідно менше утворюється накипу і зрівнюється температура рідини на всіх ділянках нагрівального контуру.

Камера згоряння в котлах цього виду нічим від наших традиційних уявлень не відрізняється. Тверде паливо, в основному вугілля, подається в топку, де спалюється. Через стінки камери згоряння теплова енергія передається котельній воді, яка циркулює по теплообміннику. Кожен опалювальний агрегат розрахований таким чином, що б досягалася висока інтенсивність горіння палива і при цьому відбувалася максимальна тепловіддача. Для зниження температури продуктів горіння в обладнанні передбачені конвективні пакети. Завдяки своїй великій поверхні пакети дозволяють знизити температуру відхідних газів до 200 0С.

Для довідки: Зниження температури продуктів горіння до менших значень може привести до утворення конденсату.

Конструктивні особливості водогрійного котла

Традиційний агрегат цього виду являє собою металеву зварену конструкцію, в якій є обов’язково опорна рама, каркас, оснащений теплоізоляційними, захисними матеріалами. Основний елемент конструкції, як було сказано раніше, система водонагрівальних труб – теплообмінник, через яких відбувається циркуляція води котла. Зовні котли обшиваються листовим залізом.

Сама конструкція приладу і принцип дії говорять про те, що ці агрегати мають досить великі розміри. У моделях різних типів є топкові камери, розраховані на різні способи завантаження-подачі палива.

Готовий водогрійний твердопаливний котел заводської збірки – це єдиний блок, в якому можна все елементи конструкції умовно розділити на дві частини: екранну і конвективну поверхню. Поверхні виготовляються з суцільнокатаних сталевих труб діаметром 76 мм. Між трубами передбачена установка плавників. Дана особливість конструкції теплообмінника дозволяє звести до мінімуму теплові втрати, знизити витік гарячих газів через корпус агрегату. Всі елементи з’єднуються в єдину конструкцію за допомогою зварювального з’єднання, здатного витримувати тиск до 10 атм.

Важливо! Всі внутрішні з’єднання водогрійного контуру повинні мати тільки зварене з’єднання. Високі температури і наявність тиску в системі пред’являють особливі вимоги до зварювальних робіт.

Завантаження вугілля або дров здійснюється через топковий блок, який оснащений звичайними або поворотними колосниками (для котлів з ручною подачею палива). Під топкової частиною під час установки котла в опорну раму, в самій нижній частині обладнають повітропровід, через який в камеру згоряння будуть нагнітатися повітряні маси.

Особливо цікаво виглядає чистка опалювального обладнання. В агрегатах з ручною подачею видалення золи і сажі здійснюється через спеціальний люк. У приладах механічною подачею все аналогічні процеси здійснюються спеціальними механізмами – транспортерами.

Різновиди водогрійних котлів

Як і всі твердопаливні агрегати, пристрої водогрійні та котли традиційного типу мають свої певні параметри потужності. Моделі нагрівальних приладів, що працюють на вугіллі могутніше. Діапазон потужності на різних агрегатах в даному випадку варіюється в межах:

  • для обладнання малої потужності 4 кВт – 65 МВт;
  • пристрою середньої потужності 70 кВт – 1,8 МВт;
  • котли великої потужності, начина від 1,8 МВт і вище.

Агрегати, що працюють на дровах слабкіше своїх «вугільних побратимів». В даному випадку потужність моделей водогрійних котлів коливається в межах від 4 кВт до 1,3 МВт. Слід зауважити, що обладнання, яке працює на дровах, має об’ємну топку для більшої разового завантаження палива. У таких апаратах досягається висока інтенсивність горіння і практично відсутній недожог паливної маси.

З метою запобігти скупченню дрібних залишків незгорілого палива, в конструкції котлів є поворотна камера, на виході з основної камери згоряння.

На замітку: Водогрійні агрегати, що використовують дрова в якості основного виду палива, як правило, завантажуються вручну. Не менш витратною і важкої виглядає прибирання та чистка цього обладнання. Видалення шлаку і золи компонентів виконується ручним способом.

На додаток до поділу нагрівальної техніки за видами палива, слід розділяти водогрійні котли за способом циркуляції теплоносія. З найбільш часто використовуваних можна відзначити наступні:

  • котли з природною циркуляцією;
  • техніка з примусовою циркуляцією;
  • обладнання, в якому використовуються комбінований варіант циркуляції;
  • водогрійні котли прямоточні.

У першому випадку мова йде про опалювальних агрегатах, де циркуляція води котла здійснюється за рахунок різної щільності рідини. У другому випадку можна говорити про циркуляцію теплоносія, викликаної роботою електричного насоса. У комбінованих агрегатах використовується і перший і другий варіанти, в залежності від технологічної необхідності. До останнього варіанту відносяться нагрівальні апарати, де здійснюється примусове прямоточне рух теплоносія в бік виходу.

Водогрійні котли, що володіють великою потужністю, оснащені вентиляторами, що нагнітає повітря в камеру згоряння. Такі моделі, як правило, обладнані димосмоками, для врівноваженої тяги і ставляться в окремі приміщення, обладнані протипожежними засобами.

висновок

Водогрійний котел на твердому паливі досить поширене явище в нашому житті. Багато об’єктів малої міської інфраструктури, підприємства опалюються за допомогою подібного обладнання. Економічність паливного ресурсу і висока продуктивність агрегатів сприяють тому, що така техніка ще продовжує користуватися попитом. Водогрійні апарати, що працюють в органічному або на викопному паливі, не вимагають отримання дозволу на установку.

Простота і зрозумілість конструкції агрегату, швидкий монтаж дозволяють в найкоротші терміни безпосередньо на об’єкті встановити робоче виріб. Під час експлуатації нагрівального техніки даного виду не потрібно спеціальної підготовки і знань. На більшості моделей, які сьогодні експлуатуються, встановлено мінімальну кількість автоматики, інших приладів контролю. Крім поширених видів палива, вугілля і дров, в топку йде все, що може добре горіти. Практично повне згорання палива робить такі агрегати екологічно чистим видом промислового обладнання.

Ссылка на основную публикацию