Промышленные котлы из стали и сварных труб

Семь особенностей котла с пластинчатым теплообменником, почему ARS Lutex лучше котла ИШМА, Хопер?

ВК-1

ВСТ-5

ЗИО-60

НИИСТУ-5

НР-18

СВИБ-3М

Все эти котлы по своей конструкции являются водотрубными. Теплообменник из стальных труб устанавливается на кирпичный фундамент, подключается к системе отопления и после опрессовки обкладывается огнеупорным кирпичом. В основном, котлы эксплуатируются на твердом топливе. Реже на жидком топливе или природном газе. При работе на газе чаще применяются самые дешевые подовые и инжекционные горелки. Кто может себе позволить установку современной дутьевой горелки, тот и в состоянии заменить сам котел на новый. Часто люди путаются водотрубные и жаротрубные теплообменники. Объясним на пальцах основных отличия. Жаротрубные - этот стальной теплообменник, где внутри труб идут дымовые газы, нагревают стенки теплообменника и отдают тепло в бочку с теплоносителем, в которую они установлены как ТЭН.

В сфере производства тепловой энергии идет непрерывный процесс замены котельного оборудования. Это связано с естественным износом котлов и вспомогательных систем, а так же и с ошибками при эксплуатации. При правильном подходе для замены старого необходимо использовать новое, технически более совершенное и экономичное оборудование. Это позволяет, за счет экономии топлива для производства тепла, через несколько лет полностью окупить затраты, и в результате получить современную котельную, приносящую прибыль. Однако не всегда получается двигаться по правильному пути. Отсутствие необходимого количества денежных средств и сложности при оформлении изменений в проекте котельной, являются основными причинами невозможности полномасштабной реконструкции. Приходится выполнять лишь текущий и аварийный ремонт котельных вкладывая небольшие средства, иногда часто и неожиданно. В основном, всё вышесказанное происходит с котельными средних мощностей от 100 кВт до 1.5 МВт. В этом диапазоне мощностей самыми устаревшими являются следующие котлы со стальным теплообменником:

ВК-1
ВСТ-5
ЗИО-30, ЗИО-60
НИИСТУ-5
НР-17, НР-18, НР-55
СВИБ-3М

Первая особенность всех котлов – трубный теплообменник. Такой тип теплообменника является самым простым в производстве, так как может использоваться обычная водопроводная холоднокатаная электросварная труба. В таком случае стоимость трубной части котла будет минимальна, но долговечность и надежность пострадает. При заказе котла у нас, заказчик в праве сам определить материал теплообменника. Обычно из шовной трубы заказывают котел который должен отработать 1-2 сезона, работает на не большом давлении теплоносителя или находится в резерве (включается несколько раз за отопительный сезон). Если же котел – это основной источник тепла и необходима максимальная надежность, тогда применяются горячекатаные бесшовные трубы с обычной или увеличенной стенкой. Самым распространенным решением является изготовление вертикальных элементов теплообменников из стальных бесшовных труб диаметром 89мм и горизонтальных коллекторов диаметром 108 мм.

Вторая особенность это способ изготовления поворотов труб. Возможны три варианта: изгиб, применение крутоизогнутых отводов или сварка под углом. Изгиб является технически самым сложным и дорогим решением, так как требует наличия у производителя специального трубогибочного станка. Из-за применения в котлах труб большого диаметра с толстой стенкой приходится закупать для производства дорогостоящее оборудование. Зато результат будет максимально качественный и долговечный. Отсутствие швов позволяет увеличить надежность и больший, по сравнению с другими способами, радиус поворота снижает гидравлическое сопротивление, а также позволяет исключить зоны застоя и турбулентности теплоносителя. Изгибы нижних труб теплообменника обычно находится в самом горячем месте топки и наличие здесь электросварных швов крайне нежелательно. По этому параметру лучший показатель у котлов НР-17, НР-18, НР-55, СВИБ-3М. Если изгиб применить не получается, тогда можно использовать крутоизогнутые отводы. Они бывают под разные углы, можно подобрать наиболее подходящие к конструкции теплообменника. Минусом, по сравнению с гнутыми трубами будет только наличие двух кольцевых швов. Гидравлическое сопротивление не изменится, турбулентность будет минимальная. И если рассматривать самый бюджетный вариант, тогда изгиб трубы будет выполнен за счет сварки труб под необходимым углом без применения отводов. Чаще всего такое решение применяли в старых котлах ЗИО-30, ЗИО-60 и ВК-1 XX века, когда промышленность ещё не освоила производство дешевых крутоизогнутых отводов. Все эти три варианта изгиба труб могут быть применены на нашем производстве. При заполнении опросного листа есть специальный пункт, в котором оговариваются эти условия заказа.

Рассмотрим процесс сгорания топлива в котле и механизм передачи тепла от нагретых дымовых газов к теплоносителю. Нетрудно заметить, что все теплообменники котлов в верхней части (на потолке) топки не имеют вообще или имеют только один ряд труб. А боковые стенки выполнены из нескольких рядов вертикальных труб. Этому есть объяснение. Во первых, изготовить многорядный теплообменник достаточно сложно. Во вторых, поток дымовых газов двигаясь по направлению (см. рисунок) указанному стрелками дважды огибает вертикальные трубы теплообменника и основная теплопередача происходит именно там. Достигается это за счет того, что газоходы, связанные с дымовой трубой, расположены внизу котла справа и слева от теплообменника. Дополнительно, для увеличения расстояния, пройденного дымовыми газами, между рядами вертикальных труб теплообменника вкладывают огнеупорные кирпичи или листы термостойкого материала. (на рисунке обозначено красным). Это способствует снижению скорости потока горячего воздуха, появлению турбулентности и увеличению теплопередачи.

Все, рассмотренные в этой статье котлы однотипные, имеют схожие характеристики и отличаются только формой секций. Применение различной формы секций, количества вертикальных трубопроводов в секции и количества самих секций позволяет получать необходимую мощность с заданной теплопередачей, гидравлическим и аэродинамическим сопротивлением системы. Развитие этой линейки котлов происходило вместе с индустриальным и технологическим прогрессом в СССР с момента её основания до 50-х годов XX века. Первоначально были разработаны котлы серии ВК-1. Название расшифровывается как Водогрейный Котел. Котлы ВК имеют самую простую и примитивную конструкцию. Полностью отсутствуют изгибы труб, не применяются крутоизогнутые отводы (в то время в СССР их просто не было). В результате очень большое гидравлическое сопротивление. Чтобы его уменьшить приходилось использовать трубы большого диаметра, а это увеличивало стоимость котла и значительно усложняло монтаж, так как вес трубной части котла был существенный.

Далее, в сороковые годы, были разработаны котлы серии ЗИО-30 и ЗИО-60. Название котел получил от аббревиатуры ЗиО, что означает «Завод имени Орджоникидзе». Завод был основан под Москвой еще в 1919 году и назывался Подольский паровозоремонтный завод, а в 1939 году был переименован в Подольский машиностроительный завод имени Орджоникидзе. В котлах серии ЗИО перенесли нижний водяной коллектор из внутренней части топки на её внешние стороны. Это решение улучшило циркуляцию и теплоотдачу и позволило в нижней внутренней части теплообменника применить отводы под 90 гр.

Примерно в это же время, инженером Николаем Николаевичем Ревокатовым были разработаны котлы серии НР (НР-17, НР-18, НР-55), которые и получили своё название по первым буквам имени и фамилии конструктора. Применение изогнутых вертикальных труб уменьшило гидравлическое сопротивление системы и позволило применить трубы меньшего диаметра. На сегодня котлы НР-18 наиболее распространенная конфигурация водотрубных котлов на кирпичном фундаменте. Эти котлы предназначены для теплоснабжения промышленных и гражданских зданий, изготовляются на давление 5 кг/см2 и температуры воды до 100°С. Котлы могут быть использованы также в качестве паровых низкого давления до 0,7 кг/см2. Основные 3 модификации на 16, 24 или 32 секции. Обычно применяются вертикальные стальные трубы диаметром 89 мм и горизонтальные коллекторы диаметром 108мм. Для заказа изготовления таких теплообменников необходимо заполнить опросный лист и прислать его для расчета цены и сроков изготовления.

Дальнейшим развитием котлов НР стала разработка котлов серии СВИБ-3М и ВСТ-5. КПД было ещё увеличено, но из-за сложности конструкции эти котлы не нашли широкого применения.

Отдельно от всех перечисленных котлов находится НИИСТУ-5. Название произошло от разработчика – Научно-исследовательского института по строительству трубопроводов. Этот котел не разделён на две части – правую и левую. Он имеет целостную конструкцию со встроенными дополнительными панелями теплообмена спереди и сзади. Таким образом значительно увеличивается поверхность теплообмена котла, но пропадает возможность транспортировать и ремонтировать котел разделив его пополам. Боковые и задние экраны имеют диафрагмы, которые перекрывают не штурмовые зазоры. Это улучшает теплообмен и увеличивает поверхность нагрева. Дымовые газы поднимаются вверх, проходят между трубами и опускаются вниз по конвективным каналам. Мощность изменяется в зависимости от количества вертикальных секция и применяемых диаметров труб.

Описание подготовлено на базе статей из блога компании ЭС КЛАСС КЛИМАТ на ДЗЕН:

Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые, не менее интересные темы в сфере отопления и климата. Например такие как:

Корзина