Водогрейные котлы

Водогрейный котёл

 

 

Водогрейный котёл — котёл для нагрева воды под давлением[1]. «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках вышедавления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).

 

 

Применение

 

Водогрейный котёл на дровах

Водогрейные котлы применяются в основном для нужд теплоснабжения в частных домах, на котельных различной мощности и на ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины (их установленная мощность в умеренном и холодном климате значительно превосходит мощность отборов, нокоэффициент её использования невелик).

Капитальные вложения в водогрейные котлы гораздо ниже, чем в установку комбинированной выработки теплоты той же тепловой мощности, однако при этом не вырабатывается электроэнергия и нет возможности осуществить привод механизмов котельной паром.

 

 

Классификация

• По типу потребляемого топлива — твердотопливные (на угле, дровах, торфе и т. п.), газомазутные, дизельные и т. д.; также естьэлектрические водогрейные котлы.
• По конструкции: газотрубные и водотрубные. Также встречаются водотрубно-дымогарные котлы (топка экранирована трубами с водой и/илиобмуровкой, а конвективная часть полностью или частично выполняется в виде дымогарных труб, помещенных в водяной объем).
• По способу циркуляции:
• с естественной циркуляцией — циркуляция воды осуществляется за счет разности плотности воды (более и менее нагретой);
• с принудительной циркуляцией — циркуляция воды осуществляется насосом;
• с комбинированной циркуляцией — имеются контуры с естественной и принудительной циркуляцией воды;[2]
• прямоточные — с последовательным однократным принудительным движением воды.
• Характеристики
• Теплопроизводительность водогрейного котла — количество теплоты, получаемое водой в водогрейном котле в единицу времени. Измеряется в кВт, МВт, Гкал/час.
• Номинальная теплопроизводительность — наибольшая теплопроизводительность, которую водогрейный котел должен обеспечивать при длительной эксплуатации при номинальных значениях параметров воды с учетом допустимых отклонений.

Водогрейные котлы бывают малой (4—65 кВт), средней (70—1750 кВт) и большой (от 1,8 МВт) мощности.

• Номинальная температура воды на входе — температура воды, которая должна обеспечиваться на входе в водогрейный котел при номинальной теплопроизводительности с учетом допустимых отклонений. Составляет для разных моделей 60—110 °C.
• Минимальная температура воды на входе — температура воды на входе, обеспечивающая допустимый уровень низкотемпературной коррозии труб поверхностей нагрева (под действием выпадающего из газов конденсата). Зависит от влажности и сернистости топлива; обычно для газовых котлов составляет 60 °C, для редких моделей чуть ниже.
• Максимальная температура воды на выходе — температура воды на выходе из водогрейного котла, при которой обеспечивается номинальное значение недогрева воды до кипения при рабоче°См давлении. Основной параметр для классификации котлов как опасных объектов, в СНГ нормативы чётко различают котлы до 115 °C включительно и свыше этой величины. Номинальная температура на выходе может составлять от 70 °C до 150 °C и выше.
• Температурный градиент воды в водогрейном котле — разность температур воды на выходе из котла и на входе в котел. Чугунные котлы имеют по этому параметру более жёсткие ограничения по сравнению со стальными.

Водогрейные котлы большой мощности производства 

 

Котёл КВГ-6,5-150

 

 

Котёл КВаГн «Вулкан» VK-2000

Система обозначений[править | править исходный текст]

По ГОСТ 21563-82*, обозначение состоит из букв КВ (котёл водогрейный) и индексов:

• типа топлива: Т — твёрдое топливо, М — жидкое (мазут), Г — газообразное;
• типа топки (для твердотопливных): Р — слоевая топка (решётка), К — камерная, В — вихревая, Ц — циклонная, Ф — с кипящим слоем;
• Н — котёл с наддувом, С — сейсмостойкое исполнение.

Пример: КВ-ГМ-100С — котёл водогрейный газомазутный мощностью 100 Гкал/ч, в сейсмостойком исполнении.

Мощности котлов назначались по рядам: 4; 6,5; 10; 15; 20; 30 Гкал/ч — для работы в основном режиме; 50, 100, 180 Гкал/ч — для работы в основном или пиковом режиме.[5]

 

 

 

 

Типы котлов

Все водогрейные котлы большой мощности — водотрубные, с наддувом воздуха вентиляторами; большинство имеет уравновешенную тягу(снабжено также дымососами).

До Великой Отечественной войны советская промышленность выпускала чугунные и редко стальные секционные котлы небольшой мощности.

 

 

Модели котлов:

• НР-17, НР-18, НР-55 — стальной секционный трубчатый котёл. Разработан инженером Николаем Ревокатовым.[7]
• ТВГМ-30 («теплофикационный водогрейный газомазутный, 30 Гкал/ч») — П-образный котёл, с которого началась работа ДКЗ в 1960 г.
• ПТВМ («пиковый теплофикационный водогрейный на мазуте», работали также на газе) — котлы ПТВМ-30М (П-образный, модификация предыдущего), ПТВМ-50 (башенный) выпускал ДКЗ с начала 1960-х, ПТВМ-100 (башенный) и ПТВМ-180 (Т-образный, с двумя двусветными экранами) — ПО «Сибэнергомаш». Котлы на 50 и 100 Гкал/ч имели индивидуальную дымовую трубу высотой 55 м и были рассчитаны на естественную тягу, с сопутствующими ей проблемами.
• КВ-ГМ, КВ-ТС, КВ-ТК — наиболее современные из серийных водогрейных котлов СССР (выпускаются до сих пор). Различия между КВ-ГМ и ПТВМ:
• КВ-ГМ-50 и 100 имеют П-образную компоновку и рассчитаны на принудительную тягу;
• В КВ-ГМ отсутствует несущий каркас для площади поверхности нагрева;
• Кирпичная кладка в КВ-ГМ имеется только под трубами подового экрана (фундамент ПТВМ требует переделки под КВ-ГМ);
• различные типы горелок.

Перевод паровых котлов в водогрейный режим[править | править исходный текст]

Промышленные паровые котлы (мощностью 1—40 МВт), если получение от них пара более не требуется, можно переоборудовать в водогрейные. При этом основная часть поверхностей нагрева котла сохраняется, но порядок их включения по воде изменяется. Котёл может быть переведён на любую из вышеназванных схем циркуляции; при этом барабанзаполняется водой доверху, часто в него помещаются перегородки или какие-либо распределлительные устройства; экономайзер может быть переключён по сетевой воде параллельно или последовательно бывшей испарительной поверхности.

 

Положительные моменты: 

• существенно упрощается эксплуатация котельных за счет вывода из работы всего парового контура (пароводяных подогревателей, охладителей конденсата, питательных насосов, пароконденсатной арматуры), а также упрощения эксплуатации самих котлов;
• экономичность котлов и расчетная тепловая мощность не снижаются (а при понижении температуры теплоносителя экономичность может и существенно возрасти);
• когда у котлов уже закончился расчетный срок службы, а потребителям не нужна высокая температура теплоносителя, паровые котлы переводятся на водогрейный режим с максимальной температурой подогрева воды 115°С;
• реконструкция котла гораздо дешевле строительства нового водогрейного.

 

Замеченные недостатки:

• при работе котла на сетевой воде низкого качества он может быстро засоряться (а отмыть его сложнее, чем пароводяной бойлер; нужны фильтры);
• котёл на переменных режимах (при различных нагрузках) ведёт себя менее стабильно, чем соответствующий водогрейный (падает экономичность или выпадает конденсат из уходящих газов), есть опасность запаривания некоторых трубок и их пережога;
• в некоторых схемах из-за этих факторов котёл быстро выходит из строя, или его гидравлическое сопротивление очень велико;
• мощность котла меньше, чем у стандартного водогрейного той же площади.

 

 

Водогрейные котлы серии КВ-ГМ

 

 

Котлы водогрейные типов КВ-ТС и КВ-ГМ паропроизводительностью от 4 до 30,0 Гкал/ч и температурой воды на выходе из котла до 150°С.  

Котлы работают на твердом, жидком и газообразном топливе, предназначены для нагревания воды давлением до 0,9 МПа (9,1 кгс/см2) с температурой 150°С, используемой в качестве теплоносителя в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также для технологических целей.

Условные обозначения:

Расшифровка названия котлов типа КВ-ТС и КВ-ГМ на примере КВ-ТС-4-150 (115), КВ-ГМ-4-150 (115).

КВ – тип котла (котел водогрейный); 
ТС (Р) – вид сжигаемого топлива и способ сжигания (твердое топливо (каменный и бурый уголь) – слоевое сжигание);  
ГМ – вид сжигаемого топлива (природный газ, легкое жидкое топливо, мазут);  
4 (4,65) – теплопроизводительность (в Гкал/ч (МВт));;  
150 – температура воды на выходе (в °С).

КВ-ТС 4-150 – котел водогрейный твердотопливный теплопроизводительностью 4 Гкал/ч для нагрева воды до 150 °С, используемой в качестве теплоносителя; 
КВ-ТС 4-115 – котел водогрейный твердотопливный теплопроизводительностью 4 Гкал/ч для нагрева воды до 115 °С, используемой в качестве теплоносителя; 
КВ-ГМ 4-150 – котел водогрейный газомазутный теплопроизводительностью 4 Гкал/ч для нагрева воды до 150 °С, используемой в качестве теплоносителя; 
КВ-ГМ 4-115 – котел водогрейный газомазутный теплопроизводительностью 4 Гкал/ч для нагрева воды до 115 °С, используемой в качестве теплоносителя.  

Характеристики котла соответствуют нормативным в случае температуры питательной воды 70°С, при сжигании каменных и бурых углей с характеристиками, соответствующими государственными стандартами на угли для слоевого сжигания. Не допускается работа котлов на высокозольных и высоковлажных бурых углях и отходах углеобогащения с теплотворной способностью менее 2800 Ккал/кг, а также на сланцах, торфе с содержанием серы более 0,2х10-3 (%/кг)/Ккал. 

 

Конструкция и принцип работы котла:

Котлы типа КВ-ТС и КВ-ГМ представляют собой устройства, собранные на рамах, состоящие из коллекторов диаметром 150 (для котлов производительностью 4 и 6,5 Гкал/ч ), диаметром 219 (для котлов большей мощности). К коллекторам присоединены радиационные и конвективные поверхности нагрева, имеющие натрубную изоляцию и газоплотную обмуровку (изоляция и обмуровка в поставку не входят).

Данные котлы имеют горизонтально расположенную топку и поверхности нагрева из труб диаметром 60 мм с прямоточным принудительным движением воды.

Движение воды и газа в котле организовано противоточно – сетевая вода подается в конвективные поверхности нагрева, и выводится из топочных экранов. Конвективные секции состоят из вертикальных стояков, в которые входят П-образные змеевики из труб диаметром 28 мм. Движение воды обеспечивается насосом.

Котлы типа КВ-ТС и КВ-ГМ состоят из единой трубной системы (для котлов КВ-ТС и КВ-ГМ теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч ), либо отдельно топочного и конвективного блоков (для котлов КВ-ТС и КВ-ГМ теплопроизводительностью 10; 20 и 30 Гкал/ч). Поставляются в комплекте с арматурой, приборами КИП, вентилятором возврата уноса (для КВ-ТС), вентилятором острого дутья (для КВ-ГМ теплопроизводительностью от 10 Гкал/ч).

На выходном коллекторе котла до запорной арматуры устанавливаются: манометр, прибор для измерения температуры и труба с запорным устройством для удаления воздуха при заполнении котла, предохранительные клапана.

 

 

Котлы имеют дренажные и воздушные вентили с запорной арматурой, обеспечивающие возможность удаление воды и осадков из нижних участков всех элементов котла и удаление воздуха из верхних.

Котлы КВ-ТС и КВ-ГМ оснащены лестницами и площадками для удобства обслуживания. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общий вид и технические характеристики котла КВ-ГМ 6,5-150 (115)

КОТЛЫ СЕРИИ КВ-ГМ-6,5-150 (115) 
(КВ-ГМ-7,56-150)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные технические характеристики и параметры:

	КВ-ГМ-6,5-150 (115)(КВ-ГМ-7,56-150)
Теплопроизводительность, Гкал/ч (МВт)	6,5 (7,56)
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	1,6 (16,3) / 1,0 (10,0)
Температура воды на входе / выходе в котел, °С	70 / 150 (115)
Расход воды через котел, т/ч	144 (80)
Гидравлическое сопротивление, МПа, не более	0,25
Аэродинамическое сопротивление, Па, не более	400
Коэффициент избытка воздуха, не более - для мазута - для природного газа	1,2 1,15
Температуры дымовых газов на выходе из котла, °С - для мазута - для природного газа	130 (10)155
КПД на мазуте / природном газе, %, не менее	87 / 89
Полный назначенный срок службы, лет, не менее	15
Площадь поверхностей нагрева котла и воздухоподогревателя (м2):	48,74150,4
- радиационная - конвективная
Габаритные размеры в облегчѐнной изоляции с металлической обшивкой, мм: - длина по выступающим частям блока котла; - ширина по выступающим частям блока котла; - высота от уровня пола котельной до выступающих частей блока котла	7855 34603860
Масса котла без горелки, кг, не более	10300
Расход расчетного топлива для мазута / природного газа *, м3ч / кг/ч	800 / 700