Чугунные котлы

Котлы применяются для получения горячей воды с температурой до 115 ⁰С. Тепловая мощность чугунных котлов находится в диапазоне от 0,1 до 3,15 МВт.

Основным элементом котлов являются секции, отливаемые из серого чугуна (рис.35). Для ввода и вывода воды секция имеет нижнюю и верхнюю ниппельные головки с отверстиями. Секции подразделяются на средние и крайние. Из средних секций изготавливают пакеты секций, обычно по два пакета на каждый котел. При сборке средних секций в пакеты в отверстия головок вставляются вкладыши конической формы, чем достигается параллельное соединение секций по воде. Для стяжки секций в пакете используются болты, которые проходят внутри ниппельных отверстий. Применяется наружное расположение стяжных болтов в приливах крайних секции, которые устанавливаются спереди и сзади пакетов.

Рис 35. Элементы чугунных котлов:

а, б – секции; в – пакет секций; г – ниппельное соединение; д, е – каналы для движения газов:

1 – ниппельные головки; 2 – ребра; 3 – пережимы; 4 – каналы для движения газов; 5 – стяжные болты; 6 – шайбы; 7 – ниппели; 8 – каналы для движения воды.

На наружных сторонах средних секций имеются ребра, которые стыкуются при соединении соседних секций. Вследствие этого между каждой парой секций образуется продольные или поперечные каналы (газоходы) для движения газов. Котлы с двумя пакетами секций называются котлами шатрового типа.

Схема движения воды в водогрейном котле показана на рис.36. Вода поступает в котел через нижние ниппельные отверстия крайних секций пакетов и параллельно поднимается вверх по всем секциям пакетов. Горячая вода отводится из котла с помощью тройника, присоединенного к верхним ниппельным отверстиям крайних секций пакетов. На рис. 36 вход воды показан с задней стороны котла, а выход – со стороны фронта.

В настоящее время в отопительных котельных используется чугунные котлы, шатрового типа, работающие на угле, таких марок, как «Универсал» (модификаций 4; 5; 5; 6; 6М), «Энергия» (3; 5-Д2; 6), «Тула-3», «Минск-1», «Кировец», «Братск» и др. Вследствие значительных затрат физического труда на обслуживание котлов с ручными топками и их низкой экономичности с производства сняты такие котлы, как «Универсалы» 5М, 6 и 6М, «Энергия-3М», «Тула-3», «Минск-1», «Братск-0,7», и др. Вместо них выпускаются запасные части, необходимые для ремонта котлов. Для твердого топлива выпускаются котлы с механическими топками типа «Братск» и КВМ-0,63 («Кировец»).

Рис. 36. Схемы водогрейного (а) и парового (б) чугунных котлов:

1 – подвод воды; 2 - отвод воды; 3 – пакеты секций; 4 – опускные циркуляционные трубы; 5 – подъемные трубы; 6 - барабан.

Вместе с тем, снятые с производства чугунные котлы продолжают широко использоваться в современных котельных, как для сжигания твердого топлива, так и для сжигания газа и жидкого топлива. Для сжигания газа низкого давления (до 5 кПа) котлы оборудуются подовыми горелками при сохранении существующих колосниковых решеток. Это позволяет использовать в котлах твердое топливо как резервное, поскольку демонтаж горелок на время сжигания угля не представляет особых трудностей. При переоборудовании угольных котлов на газ среднего давления (свыше 5 кПа до 100 кПа) используются также инжекционные горелки типа ИГК, дающие короткий факел. Перевод котлов на жидкое топливо осуществляется (например, для котла «Универсал-6») заменой решетки на ротационные форсунки типа АР-90, Р-1-150 или Р-2 и Р-3. Ротационные форсунки образуют короткий факел, что и требуется для топок малого объема. Применяются также центробежные и воздушные форсунки.

Из специализированных котлов для сжигания газа используются котлы заводского исполнения «Факел-Г» и «Братск -1Г». Для сжигания легких сортов жидкого топлива предназначена модель котла «Факел» марки «Факел-0,8 ЛЖ».

В качестве примера рассмотрим устройство и характеристики чугунных котлов типа «Энергия» и «Факел».

Рис. 37. Водогрейный чугунный котел Э5 - Д2:

1 – дутьевой канал; 2 – патрубок воздуховода; 3 – зольниковая дверца; 4 – загрузочная дверца; 5 – передняя дверца; 6 – патрубок для отвода воды; 7 – средние секции; 8 – задняя секция; 9 – патрубок для подвода воды; 10 – шибер; 11 – боров; 12 – фундамент; 13 – зольник; 14 – колосниковая решетка; 15 – дымовые каналы; 16 – обмуровка; 17 – обвязочный каркас; 18 – отверстия для чистки газоходов; 19 – проставка из кирпича.

Устройство водогрейного котла Э5-Д2 с ручной колосниковой решеткой представлено на рис.37. Аналогичную конструктивную схему имеют также котлы типа «Универсал», «Тула», «Минск» и др. Пакеты секций установлены на кладке из шамотного кирпича, которая одновременно является стенами топки. Воздух из дутьевого канала 1 вводится патрубком 2 в зольник, над которым установлена колосниковая решетка.

Продукты сгорания с решетки поднимаются вверх топки и через окна в стыкующих ребрах входят в газоходы между секциями. Пройдя пакеты секций сверху вниз, газы собираются в боковых дымовых каналах 15 и по ним отводятся в боров (газопровод) котельной.

Вода вводится в котел через патрубок 9, который установлен на нижнем тройнике, и поступает в пакеты двумя параллельными потоками. Горячая вода отводится из пакетов по верхнему тройнику и покидает котел через патрубок 6.

Обмуровка стен котла 16 выполнена из красного строительного кирпича и снаружи укреплена обвязочным каркасом 17 из уголкового железа. Для чистки газоходов секций от золы и сажи используются отверстия 18, закрываемые кирпичом.

На базе секции котла Э5-Д2 за счет изменения числа секций (от 18 до 34 шт.) образуются три типоразмера котлов с поверхностью нагрева 36, 46 и 59 м² . Вследствие этого теплопроизводительность котлов увеличивается с 0,4 до 0,6 Гкал/ч.

Котел «Факел» состоит из одного пакета секций каплевидной формы, внутри которого расположена топка (рис.38). Газы из топки поступают в нижнюю часть секций, поднимаются вверх пакета по газоходам 15 и входят в горизонтальные газоходы 17. Отсюда газы через патрубок 7 отводятся из котла. На всем пути своего следования газы отдают теплоту стенкам секций, охлаждаемым водой.

Пакет имеет две крайние секции. На передней секции 2 расположено горелочное устройство. К задней секции 6 присоединен патрубок для отвода газов 7 и взрывной предохранительный клапан 9.

Рис.38. Чугунный котел «Факел» для сжигания газа и жидкого топлива:

1 – горелочное устройство; 2 – передняя секция; 3 – патрубок для отвода воды; 4 – средние секции; 5 – съемные крышки для чистки газоходов; 6 – задняя секция; 7 – патрубок для отвода газов; 8 – стяжные котлы; 9 – взрывной предохранительный клапан; 10 – патрубок для подвода воды; 11 – металлические пластины; 12 – стойки секций; 13 – топочная камера; 14 – ребра секций; 15 – газоходы с продольны движением газов; 16 – завихрители; 17 - газоходы с поперечным движением газов.

Вода поступает в котел через патрубок 10, нагревается в секциях и покидает котел через патрубок 3.

Снаружи котел закрывается металлическим теплоизолированным кожухом.

На базе котла «Факел» выпускаются модели «Факел - Г» для сжигания газа и «Факел – 0,8 ЛЖ».

Теплопроизводительность котла при сжигании газа составляет 1 Гкал/ч, а при работе на легких сортах жидкого топлива – 0,8 Гкал/ч. К.п.д. котлов достигает 0,87-0,91. При габаритных размерах 3,5 x 1,1 x 2,2 м котлы имеют массу 4,3 – 4,9 т. Число секций – 20 шт. Температура продуктов сгорания за котлом 180-190 ⁰С.

На основе известных чугунных водогрейных котлов в местных условиях создаются паровые чугунные котлы на давление пара не более 0,17МПа. Циркуляция воды в котлах естественная. Для создания контура циркуляции используются барабан 6, опускные трубы 4 и подъемные трубы 5. (рис.36). Барабан изготавливается из стали и имеет плоские днища диаметром 0,6 м. Питательная вода вводится в барабан, откуда по опускным трубам подается вниз пакетов секций. При подъеме воды в секциях она нагревается до кипения и частично превращается в пар. Из пакетов секций пароводяная смесь подъемными трубами вводится в барабан. Внутри барабана установлены погружные и потолочные дырчатые листы, которые, снижая скорость воды и пара, уменьшают влажность пара до 1–2 %. От чрезмерного давления котел защищается одним предохранительным клапаном или одним выкидным предохранительным устройством (гидрозатвором). Уровень воды контролируется двумя водоуказательными приборами, которые должны иметь наружные защитные устройства, обеспечивающие безопасность персонала при разрыве стекла.