Чугунные отопительные котлы устаревших конструкций
Чугунные отопительные котлы устаревших конструкций (водогрейные котлы) (рис. 130) наподобие отопительных радиаторов собираются из отдельных секций, причем внутренняя полость каждой секции, в которой циркулирует вода (и образуется пар, если котлы паровые), соединяется с полостями соседних секций в местах взаимного крепления секций снизу и сверху. Соединение отдельных секций по большей части производится на конических ниппелях. Чтобы расположить внутреннюю топку, а также разобщить от наружного воздуха и от топки газоходы, секциям придается своеобразная форма и по краям оставляются бортики.
Топочная часть с боков замыкается лобовыми секциями котла, в которых имеются отверстия для трех дверок: загрузочной, дверки для чистки золы и поддувальной. На рис. 130 приведен водогрейный чугунный секционный котел верхнего горения. В этом котле топочный процесс идет, как обычно, на простой колосниковой решетке. Отходящие из топки газы разветвляются на два потока и, проходя по двум параллельным газоходам, направляются в сборный боров (рис. 131).
Топка в чугунных котлах обычных конструкций - внутренняя, с весьма ограниченными размерами объема топочного пространства, которое окружено охлаждающими поверхностями. В подобных условиях более или менее удовлетворительно может сжигаться только высокосортный уголь с малым выходом летучих, лучше всего кусковой антрацит.
При несоблюдении требований, предъявляемых к простой решетке с ручным обслуживанием (частая загрузка топлива мелкими порциями), топка будет работать с пониженным к. п. д.
Непосредственно после загрузки при толстом слое будет неполное сгорание, затем при прогаре появятся большие избытки воздуха.
С учетом своеобразия работы мелких чугунных отопительных котлов устаревших конструкций(когда несколько котельных зачастую обслуживаются одним лицом) был сконструирован котел нижнего горения, позволяющий удлинять периоды между загрузками без понижения к. п. д.
Котел нижнего горения (рис. 132) отличается от котла верхнего горения только в топочной части. Бортики на секциях имеют такое расположение, что образуют как бы шахтную топку с двумя наклонными зеркалами горения, обращенными в противоположные стороны и имеющими общую горловину (бункер).
Котлы нижнего горения не нашли большого применения, потому что условия сгорания летучих при стесненности топочного объема еще более ухудшились, а из-за ограниченности зеркала горения снизилась мощность котла (считая на 1 м2 поверхности нагрева) Усиленный местный нагрев секций в пределах зеркала горения чаще вызывал их перегрев и трещины.
Чугунные отопительные котлы устаревших конструкций работают только при естественной тяге, без дутья под решетку и с малыми форсировками, предельно достигающими 7000 ккал/м2 час, и лишь при условии сжигания высокосортного кускового угля.
При сжигании рядовых сортов высокосортных углей, например, АРШ, газовое сопротивление слоя значительно повышается, что сказывается на снижении форсировки топки, и тепловое напряжение поверхности нагрева доходит до 5000 - 6000 ккал/м2 час. Окруженная со всех сторон относительно холодными поверхностями нагрева внутренняя топка чугунных котлов отдает очень много тепла излучением. Понижение при естественной тяге форсировки еще более способствует повышению коэффициента прямой отдачи, в результате при сжигании высокосортного топлива не происходит сколько-нибудь значительного шлакования, обычно вызывающего резкое повышение газового сопротивления топки, но зато при сжигании в таких котлах низкосортного и влажного местного топлива (бурые угли, торф, сырые дрова) горение идет совершенно неудовлетворительно - с большими топочными потерями, причем топка часто вообще перестает работать (глохнет).
Попытки поднять форсировку таких котлов путем подведения дутья под решетку следует отнести к числу рискованных, так как при сжигании рядовых высокосортных углей увеличивается заливание шлаком колосников и при их чистке можно повредить секции. Кроме того, усилится неравномерный нагрев секций в местах контакта между слоем с секциями, что может вызывать появление трещин в этих местах.
Использование дутья при сжигании низкосортного топлива позволяет получать теплосъем до 2000- 3000 ккал/м3 час; все же в подобных условиях не удается сколько-нибудь значительно улучшить организацию процесса горения, идущего с большими потерями от химической и механической неполноты сгорания.
Нельзя применять вентиляторное дутье под котлы нижнего горения, так как тогда часть продуктов горения выбивается через дверку загрузочного отверстия непосредственно в котельное помещение.
Чтобы при сжигании низкосортных топлив повысить съем тепла чугунные отопительные котлы устаревших конструкций, устанавливаются выносные топки, аналогичные изображенной на рис. 133, в которых можно развить зеркало горения, а также и применять вентиляторное дутье. Последнее вполне возможно, так как отсутствует непосредственный контакт между слоем топлива и секциями. Оба эти мероприятия способствуют доведению теплосъема с котла до нормальных значений, хотя и с понижением к. п. д. При отсутствии в выносной топке радиационных поверхностей нагрева, в особенности если предварительно не произведен отъем лобовой секции (на рис. 133 лобовая секция отнята), в топке понижается прямая отдача, развиваются очень высокие температуры. В итоге увеличивается потеря тепла в окружающую среду и с отходящими пазами. На разогревание кирпичной кладки расходуется много тепла, поэтому выносная топка будет работать более или менее экономично только при наличии круглосуточной эксплуатации котла.
От потери тепла в окружающую среду, а также от присосов наружного воздуха боковые стенки и верх чугунных котлов защищают листами асбестового картона или промазывают асбеститом, после чего котел перекрывают листовой сталью. В данном случае из кирпича выкладывают лишь борова, отводящие газы. Нормальным расположением таких боровов следует признать указанное на рис. 131, когда отходящие газы направляют под котел и затем отводят к дымовой трубе. При высоком расположении уровня грунтовых вод можно осуществлять боковой отвод газов (рис. 134), причем отводить газщ следует с двух сторон. Односторонний отвод газов ведет к повышению температуры за котлом, так как газы проходят тогда преимущественно по той половине секций, которая ближе расположена к сборному борову.
Толщина стен боровов, указанная на рис. 131, не может считаться типовой, она должна выполняться в 1 1/2 - 2 кирпича, что увеличит прочность боровов и уменьшит присос через них воздуха.
Очистка от золы и сажи газоходов между секциями чугунных котлов производится металлическими щетками через специально предусмотренные отверстия, перекрываемые крышками, обмазываемыми глиной.
Чугунные отопительные котлы устаревших моделей могут быть переоборудованы на паровые низкого давления путем присоединения к нему барабана паросборника (рис. 127).