Котлы паровые и водогрейные

Главная » Статьи »  Котлы паровые и водогрейные

Котлы паровые и водогрейные

Котлом называется аппарат, служащий для получения пара или горячей воды, используемых в энергетических установках или нагревательных устройствах.

В зависимости от вида получаемого теплоносителя котлы подразделяются на котлы паровые и водогрейные. Простейшие котлы паровые и водогрейные состоят из цилиндрического стального барабана с расположенной под ними колосниковой решеткой и обмуровки (рис. 143).

Рис. 127

При работе котла в качестве водогрейного весь барабан заполняется водой, в качестве парового - только до середины. В последнем случае пар, выделяющийся из воды, проходит через зеркало испарения и поступает в паровое пространство, откуда через патрубок, находящийся в верхней части барабана, или из сухопарника отводится к потребителю. Пополнение испарившейся воды производится по специальной трубе.

Как известно, вода кипит при температуре, определяемой давлением. Так как в паровых котлах давление всегда выше атмосферного, температура воды в них больше 100°, т. е. температуры кипения при атмосферном давлении.

Наличие воды в котле с температурой выше 100° делает их взрывоопасными. Например, если в котле случится разрыв шва, то происшедшее мгновенное понижение давления может повести к взрыву котла.

Так как температура кипящей воды находится в строгой зависимости от давления, то, следовательно, в данном случае она снизится до величины, соответствующей получившемуся давлению пара, и весь избыток теплоты, запасенный в воде, мгновенно израсходуется на парообразование. Выделяемое при этом огромное количество пара вызовет резкое повышение давления и произойдет взрыв котла. Чем больше воды будет в котле паровом и водогрейном, тем, очевидно, разрушительнее взрыв.

Взрывоопасность котлов паровых и водогрейных побуждает строго следить за качеством стали, идущей на изготовление котла, самим процессом изготовления и правильной эксплуатацией котла. Для указанных целей организована Инспекция по котлонадзору.

Отопительные установки часто снабжаются котлами с большим водяным объемом (цилиндрические, жаротрубные и пр.), поэтому на прочность таких котлов, часто бывших уже длительное время в эксплуатации, несмотря на относительно малые давления пара, приходится обращать особое внимание.

Водогрейные котлы безопасны в смысле возможности взрыва до тех пор, пока температура нагреваемой в них воды не превышает 100°.

В современных районных водогрейных отопительных системах давление в сети повышается до 4 ати и выше, что позволяет доводить температуру нагреваемой воды до 120-130°. Водогрейные котлы, в которых вода догревается до указанных температур, уже взрывоопасны, так как при случайном раскрытии шва и резком понижении вследствие этого давления мгновенно произойдут парообразование и взрыв.

Указанные соображения побудили разделить котлы на две категории: взрывобезопасные и взрывоопасные.

К взрывобезопасным котлам относятся водогрейные при нагревании в них воды не выше 115° и паровые с давлением пара до 0,7 ати (по манометру); ко второй категории относят котлы, параметры теплоносителя которых превышают указанные.

Необходимо заметить, что термин "взрывобезопасный" в некоторой степени условен. Например, были случаи взрыва водогрейных котлов, рассчитанных на нагревание воды до 100° и лишенных предохранительных приспособлений. Это происходит, если по небрежности такие котлы растапливать при закрытых задвижках на входе и выходе воды из котла. В таких случаях давление и температура воды повышаются сверх допустимых, происходит разрыв стенки и взрыв котла.

Котлы первой категории могут изготовляться из стали любого качества, а также и из чугуна; по закону они не подлежат ведению Котлонадзора, могут не иметь котельных книг. Этим иногда злоупотребляют, и зачастую котлы находятся в плохих условиях эксплуатации; котельные помещения тесны и неудобны, обслуживающий персонал не имеет необходимых навыков. В целях улучшения работы таких установок отдельные министерства вводят для котельных своих производственных предприятий и зданий собственные правила, относящиеся к паровым котлам при давлении пара до 0,7 ати и водогрейным при нагревании воды до 115°.

Чтобы обеспечить безопасность эксплуатации паровых котлов низкого давления, к ним устанавливают так называемые выкидные приспособления, не допускающие повышения давления более 0,7 ати. По принципу работы выкидное приспособление является гидравлическим затвором, из которого при определенном давлении вода выбрасывается, и паровое пространство котла через выкидную трубу сообщается с атмосферой. Конструктивно подобные приспособления выполняются по рис. 127.

Если по требованию потребителя пара давление в котле должно быть, например, 0,3 ати, то действие выкидного приспособления должно наступить, если давление повысится до 0,3+0,1=0,4 ати, т. е. высота Н в конструкции выкидного приспособления должна равняться 4 м. Предельным давлением должно считаться 0,6 ати, тогда при 0,7 ати должно начать работать выкидное приспособление и его предельная высота потребуется равной 7 м.

Иногда высота котельного помещения не позволяет установить высокое выкидное приспособление даже при условии углубления его нижнего участка ниже пола котельной. В таком случае может быть использовано многопетельное предохранительное устройство (рис. 128), расчет которого приведен в статье канд. техн. наук В. В. Бибикова (журнал "Отопление и вентиляция" № 7-8 за 1941 г.). Диаметры труб выкидного приспособления согласно ОСТ 90036-39 даны в табл. 29.

Таблица

На водогрейных котлах требуется устанавливать предохранительные клапаны. Диаметр прохода для предохранительного клапана водогрейного котла определяется по формулам, приводимым в ОСТ 90036-39:

Формула

Диаметр предохранительных клапанов выбирается в пределах от 38 до 100 мм, что надо учитывать при определении количества.

Если кроме запорной задвижки, устанавливаемой за водогрейным котлом на трубопроводе горячей воды, вплоть до расширителя, не имеется других запорных приспособлений, то вместо предохранительных клапанов допускается устройство обводной линии (диаметром не менее 32 мм) около упомянутой задвижки с установкой на этой линии обратного клапана, работающего в направлении от котла.

Рис. 128

Изготовление, содержание и освидетельствование паровых котлов, пароперегревателей и водяных экономайзеров, работающих с давлением выше 0,7 ати, регламентировано соответствующими правилами Котлонадзора Министерства электростанций электропромышленности СССР, причем требования и указания последних правил обязательны для всех министерств и ведомств. Этими же правилами следует руководствоваться и в отношении водогрейных котлов, нагревающих воду выше 115°. Безопасность при эксплуатации котлов первой категории обеспечивается указанными предохранительными устройствами.