Какие промышленные котлы бывают и как они устроены

Котёл – это устройство, которое используется для создания пара с высоким давлением или нагрева воды до горячего состояния путем сжигания топлива и использования тепла, которое выделяется в процессе.

Базово котёл состоит из следующих элементов: топки, в ней происходит процесс сжигания топлива, и поверхностей для теплообмена.

В ряде случаев, к примеру, в котлах утилизационного типа не имеется собственной топки, и тепло для создания пара или нагревания воды и горячих газов берется из уходящего тепла от других нагревательных установок.

Газовый тракт котла разделен на отдельные газоходы, которые определяют траекторию движения газов и расположение поверхностей нагрева.

Распространенными конфигурациями газовых трактов являются а) П-образная, б) П-образная двухходовая, в) Т-образная с двумя конвективными шахтами, г) с И-образными конвективными шахтами, д) с И-образной топкой, е) Башенная топка.

Вода, соответствующая необходимым параметрам химического состава, температуры, давления — называется питательной и подается в котел. Затем она нагревается и превращается в насыщенный или перегретый пар с заданными параметрами. В дальнейшей работе этот пар используется в производственных процессах — паросиловых установках и технологических операциях.

Строение котла

Превращение питательной воды в парообразное состояние осуществляется на поверхностях нагрева:

испарительных, которые в современных котлах являются основной поверхностью нагрева. В них задействованы специальные экраны, которые находятся внутри камеры сгорания. Эти экраны состоят из ряда вертикальных труб, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой коллекторами. Некоторые из этих труб прямо входят в барабан котла;
экономайзерных, которые выполняют задачу предварительного подогрева питательной воды путем использования тепла, которое выделяется при сгорании топлива. Такие поверхности могут быть организованы внутри котла виде отдельных частей или же быть сгруппированными в виде так называемых “пакетов”;
пароперегревательных, которые являются критически важным элементом, поскольку он подвергается наибольшим температурным нагрузкам среди всех поверхностей нагрева.

Испарительные поверхности обычно находятся в топке внутри котла или непосредственно за ней, там вода нагревается до температуры насыщения и образуется пароводяная смесь. Пароперегреватели используются для получения перегретого пара.

Основные компоненты котла также включают барабаны, воздухоподогреватели, горелочные устройства и средства для регулирования температуры перегрева пара. Барабаны предназначены для отделения насыщенного пара от воды и удаления избыточной влаги.

Воздухоподогреватели предварительно подогревают воздух, необходимый для сжигания топлива. Горелочные устройства обеспечивают эффективное сгорание топлива и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.

Для обеспечения безопасности и эффективности работы котла, обычно предусматривается его обмуровка (создание ограждения котла от пространства вокруг) и тепловая изоляция. Котельная установка включает в себя котел и вспомогательное оборудование, такое как вентиляторы, дымососы, золоулавливающее оборудование и системы подготовки топлива.

Наконец, каркас котла играет важную роль в размещении и поддержании всех его компонентов, обычно он изготавливается из металлоконструкций и устанавливается на фундамент в здании.

Механизм работы промышленного котла

Принцип работы промышленных котлов зависит от их типа и конструкции, но в общих чертах он выглядит следующим образом:

Этапы подачи топлива и питательной воды в котел:

Топливо (например, уголь, мазут, природный газ, удобрения) и питательная вода подаются в котел;

сжигание топлива: в топке (топочной камере) происходит сжигание топлива, в результате чего выделяется тепло. Этот процесс сопряжен с химическими реакциями, в результате которых образуются продукты сгорания;
нагревание теплоносителя: питательная вода поступает в котел, где она нагревается. В зависимости от конструкции котла, нагревание может происходить в теплообменных поверхностях, окруженных горячими газами (огнетрубные котлы), или же внутри труб, по которым проходят горячие газы (водотрубные котлы);
формирование пара: в результате нагревания, питательная вода превращается в насыщенный или перегретый пар, в зависимости от требуемых параметров давления и температуры;
распределение пара или горячей воды: полученный пар или горячая вода направляются в систему, где они используются для различных технологических процессов или для привода паросиловых установок.

Котлы, имеющие различные типы топлива, особенности в конструкции и назначении могут иметь ряд присущих только им характерных особенностей, но общий принцип — это преобразование энергии, выделяющейся при сжигании топлива, в тепло, которое используется для нагрева воды и создания пара под высоким давлением.

Разновидности промышленных котлов, их преимущества и недостатки

Промышленные отопительные котлы — это водогрейные устройства с мощностью более 100 кВт, предназначенные для нагрева воды под давлением и поставки теплоносителя в отопительные системы. Такие установки применяются не только на производствах, но и для обогрева предприятий, теплиц, птицефабрик и даже жилых зданий.

Виды промышленных котлов:

Паровые котлы. Генерируют пар, который в дальнейшем используется для энергетической поддержки технологических процессов. Котлы такого типа находят свое применение. Паровые котлы имеют как ряд преимуществ, например: сети с паровыми котлами быстро запускаются и производят обогрев и также быстро прекращают свою работу, также риск замерзания теплоносителя и прорыва труб значительно снижается, благодаря особенностям паровых систем. Но есть также и ряд недостатков данной системы, например: со временем увеличивается возможность утечки полезных температур из-за деформации при долгой работе, это приводит к проблемам с герметичностью соединений труб. Системы на пару издают достаточно много громкого шума в процессе своей работы, особенно если в сети используется высокое давление. Немаловажно также отметить короткий срок службы из-за склонности к быстрому ржавению элементов сети, что требует частой замены батарей отопления и труб.

Водогрейные котлы. Они применяются для повышения температуры воды под давлением, избегая её закипания. Применяются в системах отопления или для подачи горячей воды. Они распространены в жилых и коммерческих зданиях.

Отталкиваясь от необходимых параметров температуры воды “на выходе”, промышленные водогрейные котлы можно разделить на два типа: низкотемпературные (рабочие температуры до 115 °C) и высокотемпературные (рабочие температуры от 150 °C и выше).

С точки зрения конструкции, существуют два основных вида промышленных котлов: газотрубные и водотрубные. Газотрубные котлы оснащены нагревательной поверхностью — трубками с малым диаметром, по которым происходит движение горячего продукта сгорания сырья, а также получает нагревание теплоноситель (вода), находящаяся с внешней стороны трубок. Водотрубные котлы, напротив, имеют в виде нагревательной поверхности кипятильные трубки, в которых находится сам теплоноситель (вода). Трубки с теплоносителем внутри получают нагрев в процессе сгорания топлива.

Газовые котлы. Используют в качестве топлива природный или сжиженный газ (метан, бутан, пропан либо их смесь). Современные газовые котлы считаются наиболее удобными в эксплуатации благодаря автоматизированной системе, которая позволяет выставлять температуру и режим работы для наибольшей эффективности. Они также имеют большую степень надежности и значительно более высокий КПД по сравнению с другими видами. Газовые котлы считаются более экологически безопасными, чем топливо на основе угля или нефти, так как при сгорании газа выделяется меньше загрязняющих веществ.

Есть у газовых котлов и свои нюансы, как например, жесткие требования по установке котла, так как для установки требуется получить специальное разрешение. Если вы используете газовый котел, вы обязаны иметь постоянный контроль за его работой и осуществлять проверку на наличие утечки газа. Поэтому для эксплуатации газового котла требуется высокая профессиональная квалификация рабочего персонала.

Газовые котлы имеют два подвида: одноконтурные и двухконтурные. Одноконтурные газовые котлы применяются в системах отопления. Двухконтурные же котлы могут быть использованы для реализации сразу двух задач: подачу горячей воды и работу отопительной системы.

Жидкотопливные котлы. В работе используется топливо в виде солярки. По своему внутреннему устройству они сходны с газовыми котлами. Котлы на дизельном топливе, не нуждаются в особых условиях для эксплуатации. Они устойчивы к низким температурам и обеспечивают практически максимальную эффективность работы, близкую к 100%.

Плюсы жидкотопливных котлов:

Простота установки. Для начала работы котел необходимо лишь подключить к отопительной системе и дымоотводу.
Высокая эффективность, которая, по некоторым измерениям, достигает 95%.
Экономичность. Многие котлы данного вида оснащены системой автоматического отключения подачи тепла при достижении необходимых рабочих температур, что позволяет значительно экономить на топливе.
Легкодоступность топлива. Дизельное топливо является крайне легкодоступным на всей территории России.

Минусы жидкотопливных котлов:

Необходимость в приобретении системы, отводящей газы (дымоотвод), выделяемые при отработке топлива.
Для использования в суровых погодных условиях потребуется докупить нагреватель горючего.
Для стабильной и качественной работы вентилятора и поддува требуется наличие постоянного и бесперебойного электропитания.

Двухтопливные котлы. Они также известны, как газомазутные котлы, оснащены сменными горелками и способны функционировать как на дизельном топливе (жидком), так и на газе. Этот принцип позволяет им быть более универсальными в работе.

Котлы на твёрдом топливе.

Котлы твердотопливного вида используют в своей работе принцип прямого сжигания. В центральной части корпуса котла располагается камера сгорания топлива. Теплообменник находится непосредственно над ней. Вода, которую нагрел теплообменник далее движется в систему отопления и используется для обогрева площадей. В нижней части конструкции располагается зольник для отработанного сырья и вентилятор поддува. Такой котел будет отличным выбором, если в вашем регионе высокие цены на газ или электроэнергию. В работе котла такого вида используются следующее топливо: древесина, уголь, брикеты из торфа, различные виды древесных отходов.

Электрические котлы: Они используют в качестве топлива электроэнергию. Представляют собой выгодное решение для установки в жилых помещениях. Они обладают высокой энергетической эффективностью, бесшумны в работе и, что более важно, являются экологически более “чистым” вариантом, нежели все предыдущие. Также котлы такого типа зачастую используют качестве резервного источника получения тепла в случае ремонта основного оборудования. Благодаря широкому диапазону мощностей, они подходят для использования в разнообразных задачах. К сожалению, эксплуатация такого типа котлов достаточно затратна при использовании в больших помещениях. Поэтому они являются отличным вариантом в качестве резервного источника питания.

Узнать цену техники

Оставьте свои контактные данные, и мы перезвоним в кратчайшие сроки.