Производство отопительных котлов: оборудование и технология

Котельное водогрейное оборудование (далее – водогрейные (отопительные) котлы) предназначены для производства теплофикационной горячей воды и применяются, в основном, для различных технологических процессов, теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, объектов сельскохозяйственного назначения.

Конструкционные виды отопительных котлов

Водогрейные котлы подразделяются на два основных типа.

К первому типу относятся жаротрубные (газотрубные) котлы, которые, как правило, имеют горизонтальную цилиндрическую форму. Они состоят из топки, где происходит сгорание топлива и образуется тепловая энергия, горелки, жаровых труб (по которым движется топливо), дымоотводной трубы и теплообменника.

Жаротрубные (газотрубные) котлы бывают двухходовыми и трехходовыми.

• В двухходовом котле используется реверсивная топка. В реверсивной топке дымовые газы, отражаясь от задней стенки топки разворачиваются на 180°С и идут к передней стенке котла. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла;
• В трехходовом котле дымовые газы возвращаются к передней стенке котла через вторую жаровую трубу, либо через второй пакет дымогарных труб. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла.

Из достоинств жаротрубных (газотрубных) котлов можно выделить следующие:

• Простота изготовления;
• Возможность применения низкокачественной стали, что в свою очередь снижает себестоимость;
• Компактность котельной установки;
• Простота обслуживания.

Однако жаротрубные (газотрубные) котлы, в тоже самое время, обладают рядом существенных недостатков:

• Высокие требования (по сравнению с котлами водотрубной конструкции) к качеству котловой воды. Более жесткие требования к качеству питательной воды объясняются очень малыми скоростями (на порядок меньше по сравнению с водотрубными котлами) теплоносителя в жаротрубных котлах;
• Невозможность работы в старых тепловых сетях. Жаротрубные (газотрубные) котлы нельзя включать по одноконтурной схеме в работу со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов, сетевых трубопроводах. В результате осаждения взвешенных веществ и покрытия ими нижних дымогарных труб котла, температура этих труб становится выше верхних, и давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают.

Ко второму типу относятся водотрубные котлы, которые, в свою очередь, подразделяются на:

• Прямоточные. Полное испарение воды происходит за время однократного (прямоточного) прохождения воды через испарительную поверхность нагрева. В водотрубном котле прямоточного типа вода с помощью питательного насоса подаётся в экономайзер, откуда поступает в составляющие испарительную поверхность змеевики или подъёмные трубы, расположенные в топке;

• Барабанные. Вода в водогрейном котле барабанного типа, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а, следовательно, и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан.

Водотрубные котлы обычно имеют вертикальное исполнение корпуса.

Нагревающая поверхность водотрубных котлов состоит из кипятильных труб – мембран, внутри которых происходит движение воды. Трубки нагреваются тепловой энергией, выделяющейся из продуктов сгорания.

Из конструкционных достоинств водотрубных котлов можно выделить следующие:

• Низкая взрывоопасность;
• Быстрый нагрев воды;
• Меньший вес котла;
• Улучшенный теплосъем;
• Большая долговечность конструкции;
• Более низкие требования к качеству воды.

Недостатками водотрубных котлов являются:

• Высокие требования к качеству соединений;
• Сложность конструкции;
• Сложность в обслуживании.

Технология производства отопительных котлов

Технология производства водогрейных котлов должна быть основана на ПБ 10-574-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, а также требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности от 25.03.2014 N 116 (ФНП №116), СП 89.13330.2012 (СНиП II-35-76*), ГОСТ 21563-2016, ТР ТС 010/2011, ТР ТС 032/2013.

Можно выделить следующие (укрупненные) технологические этапы производства котельного водогрейного оборудования: