Чугунные отопительные котлы

Главная » Статьи »  Чугунные отопительные котлы

Чугунные отопительные котлы

В Советском Союзе топливо распределяется по потребителям топливопланирующими организациями, и как главнейшая государственная задача выдвигается требование расходовать на цели отопления и производственные надобности местное топливо, сокращая до минимума расстояния от мест выработки топлива до потребителя. Поэтому под чугунными котлами приходится сжигать разнообразное топливо и по большей части местные низкосортные угли и торф. Описанные выше чугунные отопительные котлы совершенно не приспособлены к сжиганию столь разнохарактерного топлива, поэтому в настоящее время наша промышленность выпускает чугунные отопительные котлы отечественных конструкций, в которых рационально сжигается топливо вне зависимости от его рода и сорта.

Большая работа по изысканию конструкции котла, удовлетворяющего вышеприводимым требованиям, была проведена канд. техн. наук Н. Н. Ревокатовым; в итоге им был разработан котел НР(ч) (рис. 135 и табл. 30).

Таблица

Этот котел обладает рядом преимуществ, из них главнейшее - возможность работы на любом топливе. Топка котла НР(ч) не размещена в пределах котла, как обычно в чугунных котлах устаревших конструкций, а отнесена вниз, что позволяет изменить величину объема топочного пространства, разместить под котлом необходимую колосниковую решетку и применить вентиляторное дутье (рис. 135).

Рис. 135

Применение искусственного дутья под решетку дает возможность значительно поднять съем тепла с 1 м2 поверхности нагрева вместо 7000 до 12000 ккал/м2 час.

Зольник не обнесен металлическими поверхностями котла, металл расходуется более экономно: он полностью используется как поверхность нагрева.

При сжигании низкосортного топлива можно в случае надобности путем перекрытия решетки сводами уменьшать прямую отдачу, обеспечивая тем повышение температуры в слое и устойчивость процесса горения.

Котел HP (ч) - шатрового типа, с одинаковыми правыми и левыми секциями. Поверхность нагрева каждой средней секции равна 1,125 м2, а крайней лобовой - 1,21 м2. Котлы по величине поверхности собираются трех размеров: 25 м2 (18 средних секций и 4 крайние), 34 м2 (26 и 4), 43 м2 (34 и 4). На рис. 136 приведена схема присоединения котла к сети. Содержание воды в чугунных котлах невелико, например, котел НР(ч) в 43 м2 имеет емкость 640 л, поэтому имеется опасность закипания воды при случайных перебоях в снабжении электроэнергией. При остановке циркуляционного насоса прекратится циркуляция воды в котле, и, несмотря на одновременную остановку и дутьевого вентилятора, накаленные кладка топки и слой топлива могут служить причиной вскипания воды в котле, обычно сопровождающееся гидравлическими ударами. Чтобы предотвратить возможность вскипания воды, которое может вызвать аварию, на выходе воды из котла дается ответвление со сбросом воды наружу; открывая вентиль на указанной аварийной линии, можно произвести обмен воды в котле на более охлажденную, поступающую из обратной магистрали (рис. 136).

Рис. 136

Чугунные отопительные котлы разрешаются к эксплуатации при нагревании воды не выше 115° или как паровые до 0,7 ати, в остальных случаях приходится переходить на стальные котлы, конструкции которых описаны дальше.

При использовании чугунных котлов в качестве водогрейных и обслуживании ими многоэтажных зданий следует считаться с тем, что с увеличением высоты зданий растет и гидравлическое давление в котлах.

Повышение в котлах давления выше 5 ати, а в котлах устаревших конструкций выше 4 ати - уже снижает их надежность в эксплуатации и может способствовать появлению в секциях трещин.

Чугунные секционные котлы не допускают возможности механической очистки котла от накипи, что является одним из существенных их недостатков. У котлов прежних конструкций при примитивных топках, работающих с большими избытками воздуха и пониженных температурах в топочном пространстве, съем тепла с 1 м2 поверхности нагрева был невысок. Вследствие этого загрязнение котла накипью обыкновенно сказывалось только на снижении коэффициентов теплопередачи, повышении от этого температуры отходящих газов и ухудшении к. п. д. У котла НР(ч), работающего с большими форсировками, при загрязнении накипью поверхностей, воспринимающих радиацию топки, дополнительно может получиться еще и перегрев стенки. Поэтому периодически, не реже одного раза в год, чугунные отопительные котлы следует очищать от накипи химическим путем, применяя для этих целей ингибированную соляную кислоту, изобретенную лауреатами Сталинской премии д-ром хим. наук И. Н. Путиловой и канд. хим. наук В. П. Баранник.

Достоинство ингибированной соляной кислоты заключается в том, что она, разрушая накипь, не воздействует на металл котла. После проведения операции по удалению накипи котел промывают водой, в которой растворена сода.

Так же как и чугунные отопительные котлы прочих типов, водогрейный котел HP(ч) может работать ив качестве парового котла низкого давления; IB таком случае к котлу присоединяется барабан-па-росборник (рис. 137). Питательная вода вводится в паросборник, этим предотвращается возможность неравномерного нагревания чугунных секций. К паросборнику, кроме двух верхних труб, в зависимости от размеров котла, добавляются две или четыре циркуляционные трубы 6. По этим трубам вода, выброшенная вместе с паром из труб 5, возвращается обратно в котел. Наличие организованной циркуляции позволяет развить форсировку паровых котлов НР(ч) до 1000 ккал/м2час.

Рис. 137

Топка могла бы обеспечить и более высокие форсировки, но при отсутствии в барабане-паросборнике надежных сепарирующих приспособлений с увеличением форсировок получается слишком влажным пар.

В настоящее время ВНИИСТО ведет работы по созданию новых конструкций чугунных котлов с целью замены устаревших систем, которые затрудняют внедрение сжигания или додастак местных топлив.

Добиваясь предельного снижения габаритов котла главным образом по высоте, что является существенно важным при установке котлов в под-вальных этажах зданий, а также стремясь до минимума сократить расход кирпича на обмуровку и сконструировать котел, "Универсал" (авторы конструкции М. М. Щеголев и Л. И. Кузнецов). Котел (рис. 138) прошел серию теплотехнических испытаний, два года работал в условиях обычной эксплуатации и в настоящее время пущен в серийное производство.

Рис. 138

Наиболее характерным отличием котла "Универсал" от предыдущих является незначительный расход кирпича в топочной части, назначение которого оградить секции от непосредственного контакта со слоем горящего топлива. В случаях сжигания низкосортного и влажного топлива в особые пазы в секциях вставляются огнеупорные кирпичи, которые способствуют повышению температуры слоя топлива и завихривают его факел, тем самым уменьшая потери от химической и механической неполноты сгорания. Для увеличения площади колосниковой решетки правая и левая секции котла раздвинуты и между ними положен кирпич.

Очистка боковых газоходов от золы и сажи производится с фронта котла. Открывая соответствующие крышки на лобовой секции, можно щеткой произвести очистку всех остальных секций.

Практика эксплуатации показала, что для облегчения чистки первого (надтопочного) газохода следует над ним также предусмотреть отверстия в конструкции секций, что и выполнено в последней модели котла. Отверстия перекрываются кирпичами.

Котел снабжен колосниковой решеткой с покачивающимися колосниками, что при бурых углях позволяет постепенно удалять шлак в поддувало топки. При сжигании антрацита колосники покачиваться не могут, так как шлак плотной массой заливает полотно решетки. В таком случае надо строго фиксировать и обеспечить горизонтальное положение плоскости колосников, что достигается соответствующей конструкцией рычажного привода, или переходить на неподвижные плитчатые колосники.

В табл. 31 и 32 приводятся основные характеристики котла "Универсал" и главнейшие сведения по испытаниям его на антраците и подмосковном угле.

Таблица

Расчетную теплопроизводительность поверхности нагрева Qп/Нк рекомендуется принимать: для рядовых сортов антрацита - 9000 ккал/м2 час; для подмосковного угля - 8000 ккал/м2час.

Серийно изготовляется разработанный ВНИИСТО котел М(ч), предназначаемый для поквартирного водяного отопления (рис. 139 и табл. 33).

Рис. 139

Таблица

В указанных условиях котлы эксплуатируются по большей части в одноэтажных домах при незначительной высоте дымовой трубы, поэтому и котел должен обладать малым газовым сопротивлением. Топка работает на естественной тяге при разрежении над слоем около 1 мм вод. ст. Котел - секционный, имеет только один вертикальный газоход, включая сюда и топочное пространство.

Учитывая характер эксплуатации таких котлов, при необходимости перерыва между загрузками в ночное время на 8-10 час. следует рекомендовать к сжиганию высокосортные угли, например, антрацит. Коэффициент полезного действия котла при внимательной эксплуатации достигает 70-75%, поскольку потеря тепла в окружающую среду используется для целей отопления помещения.

Н. Н. Ревокатов намечал реконструкцию своего котла путем развития его конвенктивной части с целью снижения потери тепла с отходящими газами.

После смерти Н. Н. Ревокатова ВНИИСТО выполнило такой вариант, разработав котел "Пламя" (рис. 140 и табл. 34).

Рис. 140

Таблица

Наиболее существенным отличием в новой конструкции явились увеличенная конвективная поверхность газоходов и их форма.

Сравнительные теплотехнические испытания котлов HP (ч) и "Пламя" позволяют считать, что к. п. д. котлов "Пламя" при одинаковых прочих условиях, выше чем у котлов НР(ч), на 6-8%, главным образом за счет понижения температуры отходящих газов и соответственного уменьшения потерь с отходящими газами. Рекомендуемый теплосъем - 10000 - 11 000 ккал/м2час.

В директивах XIX съезда партии по пятому пятилетнему плану красной нитью проходит требование внедрения механизации в трудоемкие процессы производства.

При эксплуатации чугунных отопительных котлов эти требования в значительной мере удовлетворяются путем внедрения в отопительные котельные механических топок.

Кафедрой теплотехники Московского строительного института совместно с ВНИИСТО запроектирован котел "Пламя" с механической топкой (рис. 141). Поверхность нагрева котла доведена до 100 м2.

Рис. 141

В настоящее время проходят испытания водогрейный и паровой котлы системы "Луч" конструкции ВНИИСТО - Мосгазпроекта для газового отопления (рис. 142).

Рис. 142

В котлах, предназначаемых для сжигания газа, не следует делать вертикальных опускных газоходов для предотвращения застоя в них газа, случайно прошедшего в котлы при перерывах в работе. Поэтому котлы, имеющие подобные повороты, обыкновенно длительно вентилируют перед пуском в работу, иначе имеется опасность взрыва газа.

Котел "Луч" - одноходовой; с целью повышения теплоотдачи конвекцией секции с газовой стороны отлиты с шипами, создавая род игольчатой поверхности, завихривающей проходящие газы. Котел снабжен прерывателем тяги, обеопечивающим требующееся незначительное разрежение перед горелками и одновременно устраняющим возможность тушения пламени при случайном опрокидывании тяги.

Котел снабжается автоматикой по регулированию режима отопления и обеспечению безопасности в эксплуатации.

Котлы "Луч" намечаются к выпуску с поверхностями нагрева от 7 до 30 м2.

3D - тур по модульной котельной

Чугунные отопительные котлы

В Советском Союзе топливо распределяется по потребителям топливопланирующими организациями, и как главнейшая государственная задача выдвигается требование расходовать на цели отопления и производственные надобности местное топливо, сокращая до минимума расстояния от мест выработки топлива до потребителя. Поэтому под чугунными котлами приходится сжигать разнообразное топливо и по большей части местные низкосортные угли и торф. Описанные выше чугунные отопительные котлы совершенно не приспособлены к сжиганию столь разнохарактерного топлива, поэтому в настоящее время наша промышленность выпускает чугунные отопительные котлы отечественных конструкций, в которых рационально сжигается топливо вне зависимости от его рода и сорта.

Большая работа по изысканию конструкции котла, удовлетворяющего вышеприводимым требованиям, была проведена канд. техн. наук Н. Н. Ревокатовым; в итоге им был разработан котел НР(ч) (рис. 135 и табл. 30).

Таблица

Этот котел обладает рядом преимуществ, из них главнейшее - возможность работы на любом топливе. Топка котла НР(ч) не размещена в пределах котла, как обычно в чугунных котлах устаревших конструкций, а отнесена вниз, что позволяет изменить величину объема топочного пространства, разместить под котлом необходимую колосниковую решетку и применить вентиляторное дутье (рис. 135).

Рис. 135

Применение искусственного дутья под решетку дает возможность значительно поднять съем тепла с 1 м2 поверхности нагрева вместо 7000 до 12000 ккал/м2 час.

Зольник не обнесен металлическими поверхностями котла, металл расходуется более экономно: он полностью используется как поверхность нагрева.

При сжигании низкосортного топлива можно в случае надобности путем перекрытия решетки сводами уменьшать прямую отдачу, обеспечивая тем повышение температуры в слое и устойчивость процесса горения.

Котел HP (ч) - шатрового типа, с одинаковыми правыми и левыми секциями. Поверхность нагрева каждой средней секции равна 1,125 м2, а крайней лобовой - 1,21 м2. Котлы по величине поверхности собираются трех размеров: 25 м2 (18 средних секций и 4 крайние), 34 м2 (26 и 4), 43 м2 (34 и 4). На рис. 136 приведена схема присоединения котла к сети. Содержание воды в чугунных котлах невелико, например, котел НР(ч) в 43 м2 имеет емкость 640 л, поэтому имеется опасность закипания воды при случайных перебоях в снабжении электроэнергией. При остановке циркуляционного насоса прекратится циркуляция воды в котле, и, несмотря на одновременную остановку и дутьевого вентилятора, накаленные кладка топки и слой топлива могут служить причиной вскипания воды в котле, обычно сопровождающееся гидравлическими ударами. Чтобы предотвратить возможность вскипания воды, которое может вызвать аварию, на выходе воды из котла дается ответвление со сбросом воды наружу; открывая вентиль на указанной аварийной линии, можно произвести обмен воды в котле на более охлажденную, поступающую из обратной магистрали (рис. 136).

Рис. 136

Чугунные отопительные котлы разрешаются к эксплуатации при нагревании воды не выше 115° или как паровые до 0,7 ати, в остальных случаях приходится переходить на стальные котлы, конструкции которых описаны дальше.

При использовании чугунных котлов в качестве водогрейных и обслуживании ими многоэтажных зданий следует считаться с тем, что с увеличением высоты зданий растет и гидравлическое давление в котлах.

Повышение в котлах давления выше 5 ати, а в котлах устаревших конструкций выше 4 ати - уже снижает их надежность в эксплуатации и может способствовать появлению в секциях трещин.

Чугунные секционные котлы не допускают возможности механической очистки котла от накипи, что является одним из существенных их недостатков. У котлов прежних конструкций при примитивных топках, работающих с большими избытками воздуха и пониженных температурах в топочном пространстве, съем тепла с 1 м2 поверхности нагрева был невысок. Вследствие этого загрязнение котла накипью обыкновенно сказывалось только на снижении коэффициентов теплопередачи, повышении от этого температуры отходящих газов и ухудшении к. п. д. У котла НР(ч), работающего с большими форсировками, при загрязнении накипью поверхностей, воспринимающих радиацию топки, дополнительно может получиться еще и перегрев стенки. Поэтому периодически, не реже одного раза в год, чугунные отопительные котлы следует очищать от накипи химическим путем, применяя для этих целей ингибированную соляную кислоту, изобретенную лауреатами Сталинской премии д-ром хим. наук И. Н. Путиловой и канд. хим. наук В. П. Баранник.

Достоинство ингибированной соляной кислоты заключается в том, что она, разрушая накипь, не воздействует на металл котла. После проведения операции по удалению накипи котел промывают водой, в которой растворена сода.

Так же как и чугунные отопительные котлы прочих типов, водогрейный котел HP(ч) может работать ив качестве парового котла низкого давления; IB таком случае к котлу присоединяется барабан-па-росборник (рис. 137). Питательная вода вводится в паросборник, этим предотвращается возможность неравномерного нагревания чугунных секций. К паросборнику, кроме двух верхних труб, в зависимости от размеров котла, добавляются две или четыре циркуляционные трубы 6. По этим трубам вода, выброшенная вместе с паром из труб 5, возвращается обратно в котел. Наличие организованной циркуляции позволяет развить форсировку паровых котлов НР(ч) до 1000 ккал/м2час.

Рис. 137

Топка могла бы обеспечить и более высокие форсировки, но при отсутствии в барабане-паросборнике надежных сепарирующих приспособлений с увеличением форсировок получается слишком влажным пар.

В настоящее время ВНИИСТО ведет работы по созданию новых конструкций чугунных котлов с целью замены устаревших систем, которые затрудняют внедрение сжигания или додастак местных топлив.

Добиваясь предельного снижения габаритов котла главным образом по высоте, что является существенно важным при установке котлов в под-вальных этажах зданий, а также стремясь до минимума сократить расход кирпича на обмуровку и сконструировать котел, "Универсал" (авторы конструкции М. М. Щеголев и Л. И. Кузнецов). Котел (рис. 138) прошел серию теплотехнических испытаний, два года работал в условиях обычной эксплуатации и в настоящее время пущен в серийное производство.

Рис. 138

Наиболее характерным отличием котла "Универсал" от предыдущих является незначительный расход кирпича в топочной части, назначение которого оградить секции от непосредственного контакта со слоем горящего топлива. В случаях сжигания низкосортного и влажного топлива в особые пазы в секциях вставляются огнеупорные кирпичи, которые способствуют повышению температуры слоя топлива и завихривают его факел, тем самым уменьшая потери от химической и механической неполноты сгорания. Для увеличения площади колосниковой решетки правая и левая секции котла раздвинуты и между ними положен кирпич.

Очистка боковых газоходов от золы и сажи производится с фронта котла. Открывая соответствующие крышки на лобовой секции, можно щеткой произвести очистку всех остальных секций.

Практика эксплуатации показала, что для облегчения чистки первого (надтопочного) газохода следует над ним также предусмотреть отверстия в конструкции секций, что и выполнено в последней модели котла. Отверстия перекрываются кирпичами.

Котел снабжен колосниковой решеткой с покачивающимися колосниками, что при бурых углях позволяет постепенно удалять шлак в поддувало топки. При сжигании антрацита колосники покачиваться не могут, так как шлак плотной массой заливает полотно решетки. В таком случае надо строго фиксировать и обеспечить горизонтальное положение плоскости колосников, что достигается соответствующей конструкцией рычажного привода, или переходить на неподвижные плитчатые колосники.

В табл. 31 и 32 приводятся основные характеристики котла "Универсал" и главнейшие сведения по испытаниям его на антраците и подмосковном угле.

Таблица

Расчетную теплопроизводительность поверхности нагрева Qп/Нк рекомендуется принимать: для рядовых сортов антрацита - 9000 ккал/м2 час; для подмосковного угля - 8000 ккал/м2час.

Серийно изготовляется разработанный ВНИИСТО котел М(ч), предназначаемый для поквартирного водяного отопления (рис. 139 и табл. 33).

Рис. 139

Таблица

В указанных условиях котлы эксплуатируются по большей части в одноэтажных домах при незначительной высоте дымовой трубы, поэтому и котел должен обладать малым газовым сопротивлением. Топка работает на естественной тяге при разрежении над слоем около 1 мм вод. ст. Котел - секционный, имеет только один вертикальный газоход, включая сюда и топочное пространство.

Учитывая характер эксплуатации таких котлов, при необходимости перерыва между загрузками в ночное время на 8-10 час. следует рекомендовать к сжиганию высокосортные угли, например, антрацит. Коэффициент полезного действия котла при внимательной эксплуатации достигает 70-75%, поскольку потеря тепла в окружающую среду используется для целей отопления помещения.

Н. Н. Ревокатов намечал реконструкцию своего котла путем развития его конвенктивной части с целью снижения потери тепла с отходящими газами.

После смерти Н. Н. Ревокатова ВНИИСТО выполнило такой вариант, разработав котел "Пламя" (рис. 140 и табл. 34).

Рис. 140

Таблица

Наиболее существенным отличием в новой конструкции явились увеличенная конвективная поверхность газоходов и их форма.

Сравнительные теплотехнические испытания котлов HP (ч) и "Пламя" позволяют считать, что к. п. д. котлов "Пламя" при одинаковых прочих условиях, выше чем у котлов НР(ч), на 6-8%, главным образом за счет понижения температуры отходящих газов и соответственного уменьшения потерь с отходящими газами. Рекомендуемый теплосъем - 10000 - 11 000 ккал/м2час.

В директивах XIX съезда партии по пятому пятилетнему плану красной нитью проходит требование внедрения механизации в трудоемкие процессы производства.

При эксплуатации чугунных отопительных котлов эти требования в значительной мере удовлетворяются путем внедрения в отопительные котельные механических топок.

Кафедрой теплотехники Московского строительного института совместно с ВНИИСТО запроектирован котел "Пламя" с механической топкой (рис. 141). Поверхность нагрева котла доведена до 100 м2.

Рис. 141

В настоящее время проходят испытания водогрейный и паровой котлы системы "Луч" конструкции ВНИИСТО - Мосгазпроекта для газового отопления (рис. 142).

Рис. 142

В котлах, предназначаемых для сжигания газа, не следует делать вертикальных опускных газоходов для предотвращения застоя в них газа, случайно прошедшего в котлы при перерывах в работе. Поэтому котлы, имеющие подобные повороты, обыкновенно длительно вентилируют перед пуском в работу, иначе имеется опасность взрыва газа.

Котел "Луч" - одноходовой; с целью повышения теплоотдачи конвекцией секции с газовой стороны отлиты с шипами, создавая род игольчатой поверхности, завихривающей проходящие газы. Котел снабжен прерывателем тяги, обеопечивающим требующееся незначительное разрежение перед горелками и одновременно устраняющим возможность тушения пламени при случайном опрокидывании тяги.

Котел снабжается автоматикой по регулированию режима отопления и обеспечению безопасности в эксплуатации.

Котлы "Луч" намечаются к выпуску с поверхностями нагрева от 7 до 30 м2.