Водогрейный котёл

Водогрейный котёл — котёл для нагрева воды под давлением^[1]. «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).

Применение

Водогрейный котёл на дровах

Водогрейные котлы применяются в основном для нужд теплоснабжения в частных домах, на котельных различной мощности и на ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины (их установленная мощность в умеренном и холодном климате значительно превосходит мощность отборов, но коэффициент её использования невелик).

Капитальные вложения в водогрейные котлы гораздо ниже, чем в установку комбинированной выработки теплоты той же тепловой мощности, однако при этом не вырабатывается электроэнергия и нет возможности осуществить привод механизмов котельной паром.

Классификация^[1]

• По типу потребляемого топлива — твердотопливные (на угле, дровах, торфе и т. п.), газомазутные, дизельные и т. д.; также есть электрические водогрейные котлы.
• По конструкции: газотрубные и водотрубные. Также встречаются водотрубно-дымогарные котлы (топка экранирована трубами с водой и/или обмуровкой, а конвективная часть полностью или частично выполняется в виде дымогарных труб, помещенных в водяной объем).
• По способу циркуляции:
  • с естественной циркуляцией — циркуляция воды осуществляется за счет разности плотности воды (более и менее нагретой);
  • с принудительной циркуляцией — циркуляция воды осуществляется насосом;
  • с комбинированной циркуляцией — имеются контуры с естественной и принудительной циркуляцией воды;^[2]
  • прямоточные — с последовательным однократным принудительным движением воды.

Характеристики

• Теплопроизводительность водогрейного котла — количество теплоты, получаемое водой в водогрейном котле в единицу времени. Измеряется в кВт, МВт, Гкал/час.
  • Номинальная теплопроизводительность — наибольшая теплопроизводительность, которую водогрейный котел должен обеспечивать при длительной эксплуатации при номинальных значениях параметров воды с учетом допустимых отклонений.

Водогрейные котлы бывают малой (4—65 кВт), средней (70—1750 кВт) и большой (от 1,8 МВт) мощности.^[3]

• Номинальная температура воды на входе — температура воды, которая должна обеспечиваться на входе в водогрейный котел при номинальной теплопроизводительности с учетом допустимых отклонений. Составляет для разных моделей 60—110 °C.
• Минимальная температура воды на входе — температура воды на входе, обеспечивающая допустимый уровень низкотемпературной коррозии труб поверхностей нагрева (под действием выпадающего из газов конденсата). Зависит от влажности и сернистости топлива; обычно для газовых котлов составляет 60 °C, для редких моделей чуть ниже.
• Максимальная температура воды на выходе — температура воды на выходе из водогрейного котла, при которой обеспечивается номинальное значение недогрева воды до кипения при рабоче°Cм давлении. Основной параметр для классификации котлов как опасных объектов, в СНГ нормативы чётко различают котлы до 115 °C включительно и свыше этой величины. Номинальная температура на выходе может составлять от 70 °C до 150 °C и выше.
• Температурный градиент воды в водогрейном котле — разность температур воды на выходе из котла и на входе в котел. Чугунные котлы имеют по этому параметру более жёсткие ограничения по сравнению со стальными.^[4]

Водогрейные котлы большой мощности производства СССР

Система обозначений

По ГОСТ 21563-82*, обозначение состоит из букв КВ (котёл водогрейный) и индексов:

• типа топлива: Т — твёрдое топливо, М — жидкое (мазут), Г — газообразное;
• типа топки (для твердотопливных): Р — слоевая топка (решётка), К — камерная, В — вихревая, Ц — циклонная, Ф — с кипящим слоем;
• Н — котёл с наддувом, С — сейсмостойкое исполнение.

Пример: КВ-ГМ-100С — котёл водогрейный газомазутный мощностью 100 Гкал/ч, в сейсмостойком исполнении.

Мощности котлов назначались по рядам: 4; 6,5; 10; 15; 20; 30 Гкал/ч — для работы в основном режиме; 50, 100, 180 Гкал/ч — для работы в основном или пиковом режиме.^[5]

Типы котлов

Котёл КВГ-4,5-150

Котёл КВаГн «Вулкан» VK-2000

Все водогрейные котлы большой мощности — водотрубные, с наддувом воздуха вентиляторами; большинство имеет уравновешенную тягу (снабжено также дымососами).

До Великой Отечественной войны советская промышленность выпускала чугунные и редко стальные секционные котлы небольшой мощности.^[6]

Модели котлов:

• НР-17, НР-18, НР-55 — стальной секционный трубчатый котёл. Разработан инженером Николаем Ревокатовым.^[7]
• ТВГМ-30 («теплофикационный водогрейный газомазутный, 30 Гкал/ч») — П-образный котёл, с которого началась работа ДКЗ в 1960 г.^[8]
• ПТВМ («пиковый теплофикационный водогрейный на мазуте», работали также на газе) — котлы ПТВМ-30М (П-образный, модификация предыдущего), ПТВМ-50 (башенный) выпускал ДКЗ с начала 1960-х, ПТВМ-100 (башенный) и ПТВМ-180 (Т-образный, с двумя двусветными экранами) — ПО «Сибэнергомаш». Котлы на 50 и 100 Гкал/ч имели индивидуальную дымовую трубу высотой 55 м и были рассчитаны на естественную тягу, с сопутствующими ей проблемами.^[5]
• КВ-ГМ, КВ-ТС, КВ-ТК — наиболее современные из серийных водогрейных котлов СССР (выпускаются до сих пор). Различия между КВ-ГМ и ПТВМ:
  • КВ-ГМ-50 и 100 имеют П-образную компоновку и рассчитаны на принудительную тягу;
  • В КВ-ГМ отсутствует несущий каркас для площади поверхности нагрева;
  • Кирпичная кладка в КВ-ГМ имеется только под трубами подового экрана (фундамент ПТВМ требует переделки под КВ-ГМ);
  • различные типы горелок.
• КВаГн — серия горизонтальных водогрейных котлов. Одна из моделей этой серии — котел «Вулкан» типа VK.^[9]

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его следующей информацией: Модели, особенности, производители....

Перевод паровых котлов в водогрейный режим

Промышленные паровые котлы (мощностью 1—40 МВт), если получение от них пара более не требуется, можно переоборудовать в водогрейные. При этом основная часть поверхностей нагрева котла сохраняется, но порядок их включения по воде изменяется. Котёл может быть переведён на любую из вышеназванных схем циркуляции; при этом барабан заполняется водой доверху, часто в него помещаются перегородки или какие-либо распределлительные устройства; экономайзер может быть переключён по сетевой воде параллельно или последовательно бывшей испарительной поверхности.

Положительные моменты: ^[10]

• существенно упрощается эксплуатация котельных за счет вывода из работы всего парового контура (пароводяных подогревателей, охладителей конденсата, питательных насосов, пароконденсатной арматуры), а также упрощения эксплуатации самих котлов;
• экономичность котлов и расчетная тепловая мощность не снижаются (а при понижении температуры теплоносителя экономичность может и существенно возрасти);
• когда у котлов уже закончился расчетный срок службы, а потребителям не нужна высокая температура теплоносителя, паровые котлы переводятся на водогрейный режим с максимальной температурой подогрева воды 115°С;
• реконструкция котла гораздо дешевле строительства нового водогрейного.

Замеченные недостатки:^[11]

• при работе котла на сетевой воде низкого качества он может быстро засоряться (а отмыть его сложнее, чем пароводяной бойлер; нужны фильтры);
• котёл на переменных режимах (при различных нагрузках) ведёт себя менее стабильно, чем соответствующий водогрейный (падает экономичность или выпадает конденсат из уходящих газов), есть опасность запаривания некоторых трубок и их пережога;
• в некоторых схемах из-за этих факторов котёл быстро выходит из строя, или его гидравлическое сопротивление очень велико;
• мощность котла меньше, чем у стандартного водогрейного той же площади.

Примечания

1. ↑ ^{1 2} ГОСТ 25720-83 (2005). Котлы водогрейные. Термины и определения
2. ↑ Классификация котлов. Сибтепломонтаж. Архивировано из первоисточника 1 августа 2012.
3. ↑ Классификация водогрейных котлов. Упоминаемый в тексте «вакуумный водогрейный котёл» в действительности является агрегатом, совмещающим в одном корпусе вакуумный паровой котёл и бойлер с давлением воды выше атмосферного.
4. ↑ Чугунные и стальные котлы
5. ↑ ^{1 2} Роддатис К. Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 448 с. — ISBN 5-283-00018-4
6. ↑ Цейтлин, С. А. О развитии котлостроения для промышленных и отопительных котельных малой мощности
7. ↑ Стальной секционный трубчатый котёл НР-18 (НР-17, НР-55)
8. ↑ С. Агафонова. «Дорогобужкотломаш»: из эпохи в эпоху. «Аква-Терм» № 6 (34) (ноябрь-декабрь 2006). — история ДКЗ. Архивировано из первоисточника 1 августа 2012.
9. ↑ Отопительные котлы "ВУЛКАН"
10. ↑ Янкелевич, В. И., Григорьев, В. Г. Перевод паровых котлов на водогрейный режим работы. «Аква-Терм» № 2 (6) (март 2002). Архивировано из первоисточника 1 августа 2012.
11. ↑ Гафаров, А. Х. Особенности перевода паровых котлов ДКВР-20-13 и ДКВР-10-13 в водогрейный режим на предприятии тепловых сетей г. Набережные Челны. РосТепло.ru. — с иллюстрациями. Архивировано из первоисточника 1 августа 2012.,
    к.т.н. А.В. Васильев, доцент, к.т.н. Г.В. Антропов, доцент, к.т.н. Ю.И. Акимов, доцент Перевод паровых котлов типа ДКВр в водогрейный режим работы. РосТепло.ru. «Энергосбережение в Саратовской области»№ 1 (007) (2002). — ещё одна подобная статья. Архивировано из первоисточника 1 августа 2012.