Жаротрубный и дымогарный котлы – разница конструкции – Zetsila

Промышленные котлы бывают не только жаротрубными, но и водотрубными. Данные виды котлов принципиально отличаются друг от друга. Давайте разбираться, чем!

Устройство жаротрубного котла

Простой принцип работы определяет конструктив. Форма корпуса может быть разнообразной, но наиболее часто встречается форма цилиндра. С одной стороны располагается камера сгорания, а с обратной система дымоудаления. Горение поддерживается принудительным дутьевым устройством.

Над топкой находятся теплообменники, которые контактируют с дымоотводящим каналом. Для повышенной эффективности нагрева теплообменник изготавливают из труб небольшого сечения.
Наиболее распространенный трёхходовые жаротрубные котлы. Его главное отличие от обычной конструкции это наличие трёх дымоотводящих каналов.

Первым каналом считается топка, а два других находятся выше один над другим. Вентилятор обеспечивает необходимую тягу, а также существует естественная тяга через колосники и вентиляционные отверстия.

Особенностью трёхходовых котлов является снижение температуры нагретых дымовых газов с 1000˚С до 250˚С, обеспечив максимальную теплоотдачу. Но это чревато тем, что водяной уровень нестабильный и не поддаётся контролю. Это решается применением сепаратора, разделяющий пар и воду, и капли не поступают в коллектор.

Помимо указанных частей установки оснащаются следующими узлами для улучшения их характеристик:

• каналы воздухоотвода;
• манометр для пара;
• термометр для теплоносителя;
• управляющий блок;
• контроллеры давления;
• аварийная защита.

Важные нюансы

В твердотопливных котлах топливо сгорает при высокой температуре, поэтому и выходящие газы имеют высокую температуру (обычно около 300 градусов, хотя значения могут меняться в большую или меньшую сторону). Совершенно иначе обстоят дела с газовыми котлами.

Современное оборудование на газу, используемое для отопления помещений, имеет важную особенность – температура выходящих продуктов горения не превышает 120 градусов, а порой значительно ниже этой отметки. Обусловлено это желанием производителей повысить КПД газовых котлов. Такое стремление имеет и свои отрицательные стороны. Чем ниже температура выходящих газов, тем больше конденсата образуется внутри системы. Конденсат содержит агрессивные вещества, поэтому оказывает разрушающее действие даже на трубы из нержавеющей стали. В целом неприятные последствия можно предупредить, если учесть несколько важных нюансов.

Температура выходящих газов напрямую зависит от настроек радиатора. Если батареи отопления нагреваются до температуры 65 градусов, продукты горения будут иметь низкую температуру. При использовании системы теплого пола, в которой вода нагревается всего до 35 градусов, температура газов будет еще ниже, а конденсата больше.

Тяга как физическое явление

Прежде чем рассматривать особенности конструкции топки, нужно понять, что такое разряжение в топке. Разряжение или тяга – это уменьшение давления продуктов сгорания, воздуха, благодаря которому обеспечивается приток среды по каналам сооружения в зону низкого давления. Принято различать два вида тяги: (См. также: Ремонт топки печи своими руками)

• естественная – осуществляется под воздействием Архимедовой силы. В печь или котел воздух поступает непосредственно на горелку или колосник. В ходе горения образуются горячий воздух. Частично он охлаждается за счет притока нового воздуха, частично за счет соприкосновения со стенами топки. Горячий воздух будет подниматься вверх по трубе. Чем длиннее труба, тем более сильная тяга.

Чтобы контролировать процесс можно перекрывать отверстие, через которое поступает новый воздух. Очень часто в небольших домашних котлах и печах тяга естественная тяга настолько хороша, что даже требует уменьшения. Единственный недостаток в том, что чем выше температура окружающей среды, тем меньше разряжение. А также при плохой регулировке холодного воздуха будет так много внутри, что печь, не будет прогреваться;

• принудительная – с помощью специальных механических устройств. Обычно для ее создания используют дымососы – лопастные механизмы, вентиляторы. Недостаток такого устройства в том, что разряжение падает по мере удаления от механизма, а преимущество в том, что контролируя скорость вращения, можно изменять тягу.

(См. также: Брикеты для топки печей)

Дымосос требует достаточно много электроэнергии, шумит при работе. Для небольших печей и котлов лучше выбирать варианты с вентиляторами. Обычно вместе с принудительной тягой в любой системе будет присутствовать и естественная, но они не всегда сонаправленны.

Сфера применения жаротрубных паровых котлов

Жаротрубные паровые котлы нашли широкое применение в современной жизни. И наиболее часто их используют в сфере жилищно-коммунального хозяйства, а также на производстве, где есть потребность в паре. К примеру, такое оборудование можно увидеть в котельных, обслуживающих:

• жилые здания и комплексы;
• коммерческие и административные помещения;
• производственные цеха;
• медицинские и образовательные учреждения;
• другие объекты, нуждающиеся в эффективном и недорогом источнике тепла.

В целом, же можно отметить, что оборудование данного типа используется в любом месте, где потребность в паре постоянна и равномерна.

В чем особенности?

Форма и внешность данных агрегатов может быть самой различной.

Однако в большинстве случаев в продаже встречаются изделия цилиндрической формы.

Одножаровые модели оснащены двумя емкостями-резервуарами.

При этом один резервуар находится внутри другого. Эти два сегмента связаны через фланцы и паросборники.

В передней части агрегата распложена топка, а в задней установлена система отвода продуктов сгорания.

Чтобы паровой котел мог работать, необходимо обеспечивать ему подачу воздуха, который подается в принудительном порядке при помощи вентилятора, зафиксированого на фронтальной площадке.

Жаротрубные котлы, работающие на газу или дизельном топливе, оснащены горелкой и трубой, через которую отводятся продукты горения.

Котлы оснащаются стальными теплообменниками. Сталь не подвергается коррозийному воздействию и не деформируется по причине постоянных перепадов температуры.

Принцип работы

Принцип работы жаротрубного котла заключается в передаче тепловой энергии от горящего топлива теплоносителю. Процесс парообразования происходит при температуре 115˚С и давлении 0,7 кгс/кв.см.
Топливо сжигается в топочной камере, которая охлаждается водой, кроме фронтальной стороны. При нагреве воды происходит парообразование, пар аккумулируется в приспособленном резевруаре, подключённой к системе отопления. Отработанные газы удаляются через пучок труб.

Топливо для котлов может быть разнообразным: жидкое, твёрдое и газообразное.
Оборудование представляет собой газотрубные установки с жаровыми трубами, в которых циркулирует горящее топливо.
На жаровых трубах имеется газовая горелка низкого давления и принудительный наддув. Жаровая труба это своеобразная камера сгорания, внутри которой происходит сжигание подаваемого топлива.

Образование конденсата

При оптимальных условиях работы котла (температура отходящих газов при входе 120-130°С, при выходе из устья трубы — 100-110°С) и прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры точки росы газов, водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель. Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на наружных поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари.

Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т е. когда относительная влажность их будет равна 100 % – является температурой точки росы: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура точки росы продуктов сгорания различных газов – 44 -61°С.

Образование конденсата

Если газы, проходя по дымовым каналам, сильно охлаждаются и понижают свою температуру до 40 – 50°С, то на стенках каналов и дымовой трубы оседают водяные пары, образующиеся в результате испарения воды из топлива и сгорания водорода. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов.

Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов, чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу. Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы. Толстые стенки медленно прогреваются и хорошо сохраняют тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, – 380 мм (полтора кирпича).

Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется. В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы. Влага впитывается в стенки трубы, что вызывает отсыревание кладки. Особую опасность это представляет в зимнее время, когда под действием морозов образуются ледовые пробки в верхних участках (в устье).

Обледенение дымохода

Не рекомендуется присоединять навесные газовые котлы к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении котлов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.

См. также[править | править код]

• Паровозный котёл
• Котёл отопительный
• Котёл-треножник Янь
• Автоматизированная блочно-модульная котельная

При выборе дымохода учитывайте мощность котла

При выборе дымоходной системы обязательно необходимо учитывать мощность газ котла. Чем выше мощность, тем выше будет температура сгорания топлива. Это обязательно отражается на выходящих газах. Значение мощности помогает правильно выбрать диаметр и длину трубы. К примеру, для котла мощностью 300 кВт необходима труба диаметром 150 мм.

Обычно в инструкции по применению указаны не только технические характеристики отопительного оборудования, но и имеются рекомендации по выбору и установке дымоходной системе. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту, если сами не можете правильно рассчитать оптимальные параметры дымоходной трубы.

Виды топлива

Для работы жаротрубных котлов используют различные виды топлива:

• дрова;
• уголь;
• газ;
• дизель;
• мазут.

Виды жаротрубных котлов

Жаротрубные котлы разделяются на две большие категории:

• паровые. Образуют пар в специальной ёмкости, который используется как рабочее тело в системе отопления;
• водогрейные. В таких происходит нагрев воды, которая используется как теплоноситель. Использование пара в этих котлах исключается во избежания перегрева и разрушения труб.

Какому материалу отдать предпочтение?

Сейчас большой популярностью на рынке пользуются дымоходы из нержавеющей стали. Их применяют для котлов разных типов, хотя такой подход в корне неправильный. Если запланирована установка газ котла, необходимо решить, из какого материала должен быть изготовлен дымоход. Не спешите покупать металлические трубы. Они отлично подходят для твердотопливных котлов, так как легко выдерживают большие температуры.

Для газовых котлов, для которых характерны низкие температуры и большое количество конденсата, предпочтительней выбирать пластиковые или полимерные трубы. Главное их преимущество – хорошая устойчивость к влаге. В связи с этим они обычно служат дольше металлических дымоходов. Для газовых котлов отлично подходят трубы ФуранФлекс, которые характеризуются отменной устойчивостью к агрессивным веществам, прочностью и долговечностью.

Если используется комбинированный котел газ-дрова, от применения ФуранФлекс придется отказаться. Дело в том, что полимерные трубы выпускаются в двух вариантах – для высоких и низких температур (твердотопливных и газовых котлов соответственно). Одновременно эффективно использоваться при высоких и низких температурах полимерные чулки не могут.

Измерение разряжения

В котельных аварийные ситуации крайне нежелательны, так как от них многое зависит, могут быть жертвы среди обслуживающего персонала. Но даже в небольшом доме печь или котел должны работать исправно. Множество датчиков постоянно отслеживают работу устройства. Существует датчик разряжения в топке. Есть несколько разных конструкций датчика, главное, чтобы он исправно работал.

Датчик может измерять разрешение, или реагировать на превышение определенного значения. На предприятиях от датчика сигнал передается на устройство оповещения: световое, звуковое, электромагнитное. И сотрудники или автоматика принимают меры для стабилизации ситуации. Например, может быть уменьшен приток воздуха или топлива. Принимаемые меры зависят от конструкции конкретного котла или топки.

Отличие жаротрубного котла от водотрубного

Теплогенерирующие котлы большой производительности по своей конструкции разделяются на жаротрубные и водотрубные.
Особенность жаротрубных в том, что поверхность нагрева состоит из трубок, по которым движется сгораемое топливо. А нагрев теплоносителя, находящегося за пределами трубок, происходит путём теплообмена.
Жаротрубные котлы делятся также на пролётные – газы проходят без поворотов и оборотные – газы поворачивают в камере при движении.
Чаще всего это оборудование изготавливается в виде горизонтального цилиндра. Водогрейные котлы, такие как КВР или КВА, содержат нагретую воду внутри. Поверхность нагрева располагается в центре котла или ниже.

С одного торца устанавливается горелка для сжигания газа или дизельного топлива. Выше нагревательных элементов располагаются дымогарный трубопровод, по которому продукты горения направляются в дымоход.
По количеству контуров установки разделяются на двухходовые и трёхходовые. В первых действует реверсивная камера сгорания, где газы упираются в заднюю поверхность агрегата, затем разворачиваются и идут к фронтальной, после отражения от которой газы меняют направление в сторону удаления из котла.
В трёхходовой схеме газы при возвращении в передней поверхности проходят ещё одну жаровую трубу или же через ряд дымогарных труб. После чего, отразившись, газы идут на удаление из агрегата.

Главные преимущества жаротрубных котлов:

• простая конструкция;
• изготавливаются из недорогого метала;
• компактность;
• простое обслуживание;
• легкий тепловой расчет

Недостатки при эксплуатации жаротрубных котлов:

• требования по качеству подпиточной воды. Это связано с небольшими скоростями циркуляции. Поэтому это оборудование запрещается подключать к системам отопления из-за высокого шламообразования в радиаторах;
• высокая взрывоопасность. Если в котле имеется большое количество горячей воды и внезапно падает давление из конструктивных поломок, то мгновенно происходит выделение пара, сопровождающееся взрывом;
• высокое аэродинамическое сопротивление;
• необходимость поддержания температуры большого объёма воды даже в случае отсутствия потребности, иначе при остывании приходится затрачивать много времени на нагрев.

Противоположным принципом работы обладает водотрубный котёл, его элемент нагрева представляет собой ряд труб, по которым движется нагретая вода, а теплообмен происходит путём нагрева труб путём сжигания топлива.
Наиболее распространённым и простым видом теплообменника является узел, состоящий из двух труб, сваренных между собой несколькими поперечными трубами.

Преимущества водотрубных котлов следующие:

• нет опасности взрыва;
• быстрый теплообмен;
• небольшой вес оборудования;
• надёжная конструкция;
• нет особенных требований к качеству воды.

Минусы такого оборудования:

• качество швов и соединений должно быть высоким;
• более сложное устройство;
• сложное техобслуживание.

На российском рынке больше всего представлено жаротрубное оборудование. Это следствие более простой технологии и несложного обслуживания. Однако благодаря своим преимуществам, часть рынка всё же принадлежит водотрубным котлам, несмотря на низкую популярность.

Ремонт котлов

В случае нарушения герметичности, ремонтируем жаротрубные котлы в такой последовательности:

1. Изучаем документацию и схемы устройства.
2. Выполняем поиск проблемного участка и локализуем его.
3. Проводим зачистку поверхности возле трещины до чистого металла на ширину 15-20 мм.
4. Выполняем сварочные работы при температуре окружающей среды выше +50С. Применяем электроды толщиной 2,5 мм или 3 мм. Навариваем шов со стороны барабана на 2-4 мм больше, чем от трубы. Направление сварки от середины трещины к краям одновременно с применением двух сварочных аппаратов.
5. Зачищаем шов до блеска и смотрим на его качество. При необходимости устраняем недоделки: не проваренные участки и раковины.
6. Проводим испытания котла.

Жаротрубные водогрейные котлы применяют в котельных, для отопления частных домовладений, в промышленности и других сферах

Иногда в устройстве жаротрубных котлов из-за неправильной эксплуатации возникает необходимость замены повреждённого участка. Для этих целей применяют газопламенный способ. При этом размеры повреждённой части должны быть не менее 200 мм или диаметра трубы. Сначала локализуют участок, затем вырезают его болгаркой до сохранившегося по толщине и свойствам металла, после чего зачищают и приваривают латку из такой же по составу стали.

Жаротрубные водогрейные котлы применяют в котельных, для отопления частных домовладений, в промышленности и других сферах. Это обусловлено их высокой эффективностью нагрева и экономным расходом топлива, надёжностью и неприхотливостью в эксплуатации. Устройство жаротрубных котлов относительно простое, поэтому их легко можно отремонтировать даже самостоятельно без привлечения специалистов.

Котлы-утилизаторы

Для производственных процессов используют специальные жаротрубные котлы, в которых нет привычной камеры сгорания. Для приготовления пара в этих моделях используется тепло, которое вырабатывается в результате различных процессов. При небольших нагрузках применяют газотрубные решения.

Для промышленности обеспечивается снижение выбросов опасных продуктов в открытый воздух, значительно снижаются затраты на очистку газов, обеспечивается возможность использовать недорогое топливо для отопления.

Что же такое пароводяной котел для самогоноварения и зачем он нужен?

Принцип действия пароводяного котла основан на том, что в качестве нагревательного элемента для браги в нем, в отличие от прямого нагрева, служит вода. Обычно устройство пароводяного котла включает такие основные элементы.

Пароводяной котел для самогоноварения

Бак, выполненный чаще всего из нержавеющей стали, может иметь как плоское, так и вогнутое дно. В некоторых случаях в качестве такого бака может служить бочка или бидон. Некоторые устройства снабжаются дополнительно краном для перелива браги. Крышка котла, как правило, куполообразная и имеет шлем, переходящий в трубу для отвода пара.

Бак нагревается при помощи пара, который поступает туда прямым путем или проходит по змеевику. Бидон для сусла в некоторых случаях изготавливается с двойными стенками, между которыми находится вода, она и нагревается. То есть это котел с водяной рубашкой.

Выглядит это следующим образом: имеется стенка бидона, в который заливается брага, далее вода и стенка основного устройства. До парообразного состояния вода нагревается при помощи ТЭНов.

Такой тип нагрева, то есть не прямой, применяется для того, чтобы избежать пригорания браги, например, когда она имеет осадок или слишком густая.

Обязательно ПВК снабжается изоляцией. Как вариант может быть предусмотрен термометр и ареометр. Первый позволяет контролировать температуру, что в этом случае очень важно, так как речь идет не только о правильном приготовлении самогона, но и о личной безопасности. Второй позволяет измерять концентрацию спирта для более удобного отбора различных фракций.

Это интересно: Модели и характеристики перегонного куба «Алковар»

Как работает типичный паровой отопительный котел?

В топочной камере образуется тепло. В дальнейшем оно поступает на поверхности подогрева. Существует 2 разновидности поверхностей обогрева: конвективные и радиационные.

Принцип действия парового котла

В состав конвективных поверхностей входят следующие элементы:

• воздухоподогреватели;
• экономайзеры;
• теплообменные устройства.

Перечисленное дополнительное оборудование нужно для увеличения эффективности котла, рационализации расхода горючего и снижения уровня тепловых потерь.

Важно, чтобы вода, используемая для работы котла, была исключительно чистой – примеси недопустимы. Поэтому перед подачей в котел жидкость обязательно очищается от газов и разного рода примесей, становясь в итоге питательной.

Очищенная жидкость направляется в экономайзер. В этом ей помогает специальный насос. В экономайзере осуществляется подогрев жидкого теплоносителя под воздействием газов. Далее жидкость переходит в верхнее отделение барабанного отсека. Здесь котловая вода перемешивается с питательной жидкостью.

Некоторый объем воды переходит из верхнего отделения барабанного отсека в его нижнее отделение. Движение воды происходит по кипятильным трубкам.

Вверху парового котла газы имеют меньшую температуру, которая постепенно увеличивается по мере приближения к нижнему отсеку агрегата.

Вода подогревается и в совокупности со смесью пара с водой направляется в верхнюю камеру барабана.

Вторая же часть жидкости из верхнего барабанного отсека уходит на перераспределение. Осуществляется нагрев котловой воды. Создающиеся пузырьки пара идут в верхнее отделение барабанного отсека.

В верхней камере барабана за счет сепаратора происходит практически полное разделение смеси жидкости и пара. В результате создается насыщенный пар, что способствует дополнительному увеличению полезного действия котла. Именно этот насыщенный пар и используется конечным потребителем.

С целью увеличения эффективности котлов их работа организована так, что в верхней камере барабанного отсека уровень «низшей» и «высшей» воды колеблется. Между упомянутыми уровнями жидкости имеется резервный запас воды, предназначенный для поддержания работы отопительного агрегата в случае прекращения поступления жидкости в систему.

Допустимый «высший» уровень жидкости в барабанном отсеке определяется с расчетом на то, чтобы вода не попадала в пароперегреватель.

Максимально допустимый «низший» уровень жидкости в барабане рассчитывают так, чтобы не допустить перегревания верхнего отделения барабана, а также кипятильного пучка. Важно, чтобы вода заходила в опускные трубки в стабильном объеме.

Для дополнительного увеличения эффективности конструкция оснащается воздухоподогревателем.

Жидкость в системе может циркулировать принудительно и естественно. В основе естественного движения лежит разность плотности жидкости и создающегося пара. Смесь воды с паром в подъемных трубках имеет меньшую плотность, чем аналогичный состав в опускных трубках. Однако показатель давления и значение температуры остаются одинаковыми по всей трубке. В итоге пар, по своей природе являющийся газом, устремляется кверху.

Принудительная же циркуляция обеспечивается специальным насосным оборудованием.

Схема перевода парового котла в водогрейный режим