Водогрейные котлы разных типов

Водогрейный котел служит для получения горячей воды. Оборудование ориентировано на теплоснабжение промышленных и бытовых объектов. Приборы изготавливаются из стали, чугуна, комбинированных составов, отличаются производительностью и выдерживаемым давлением.

Особенности водогрейных котлов

Версия с жидкостным контуром представляет собой модернизированную модификацию стандартной установки.

В конструкцию входят:

решетка из колосников;

рубашка охлаждения водного типа.

Одноконтурные агрегаты предназначены для отопления жилья, двухконтурные аналоги дополнительно играют роль источника горячего водоснабжения.

В котел отопительный водогрейный топливо может загружаться механическим (ручным) либо автоматическим способом. Второй вариант предполагает наличие специального резервуара, требующего заполнения примерно 1 раз в 7 дней. Подобные приспособления дороже аналогов, что отрицательно влияет на их популярность среди населения.

Версии с электрическими ТЭН отслеживают массу сырья в топке, добавляя его при необходимости. Это позволяет обеспечить непрерывное функционирование системы.

Разновидности и устройство

КВР (котлы водогрейные с ручной топкой) подразделяются по следующим показателям (в зависимости от используемого топлива):

Газовые модели считаются бюджетными и эффективными приборами с высоким КПД. Большая часть агрегатов функционирует на магистральном газе, требует оборудования помещения хорошими вытяжными системами.

Дизельные котлы по устройству схожи с указанными выше модификациями, имеют одинаковую конструкцию горелок. Основное предназначение — резервное снабжение промышленных и прочих объектов. Агрегаты отличаются мобильностью и высоким показателем производительности. Среди недостатков — токсичность продуктов сгорания, пожарная опасность.

Паровые модели на твердом горючем. Конструктивно приборы отличаются материалом, камерой, используемым топливом (пеллетами, дровами, углем). Из-за больших размеров используются на промышленных, бытовых, коммунальных объектах.

Электрические версии распространены в производственной сфере и быту. Оборудуются резервуаром, преобразовательным шкафом, насосом, парогенератором.

Чугунные секционные котлы

Рассматриваемый аппарат ГВС обладает средним параметром производительности тепла, используется преимущественно для жидкостного обогрева зданий с хладагентом температурой до 115 °C при предельном давлении 0,7 МПа. Дополнительно оборудование оснащается паровыми сборниками.

Большую часть таких котлов перестали выпускать. Конструкция прибора представляет собой несколько отдельных отсеков, соединенных посредством ниппельных вкладышей, притянутых стяжными болтами. Устройство дает возможность обслуживать площадь нагрева с заменой секций при необходимости.

Принцип работы заключается в поступлении жидкости через патрубок снизу по внутренним проходам вверх с последующим выходом через соответствующий отвод. Горючее подается через дверцу, а воздушные массы, поддерживающие процесс горения, мигрируют по воздуховоду через колосники. Отработанные газы перемещаются сначала вверх, после чего меняют траекторию на 180 °C, подаваясь по кирпичным ходам к дымоходу.

Продукты горения при перемещении охлаждаются, а теплота передается хладагенту, который нагревается до нужной температуры. Тяга корректируется при помощи шибера, агрегируемого со стальным канатом и противовесом.

Серия ТВГ

Агрегаты выпускаются с 2 параметрами тепловой производительности (до 9,4 МВт). Теплофикационный водоотрубной газовый котел (ТВГ) со сварными секциями ориентирован на работу с газом и нагретой до 150 °C жидкостью. Стандартная топочная поверхность радиационного типа с конвективным блоком. Конструкция состоит из горизонтальных и вертикальных трубок (51х2,5 мм). Рабочая часть включает в себя многосекционные экраны, некоторые из которых двойного действия.

Размещены горелки подового типа между радиационными секциями. Атмосферные массы от вентилятора поступают в специализированные гнезда. Отработанные продукты горения перемещаются вдоль труб, подаются в заднее топочное окошко, опускную секцию. При этом конвективный участок омывается поперечно.

Синхронно с этим процессом жидкость для подогрева идет в пару нижних коллекторов, по фронтальным трубкам перемещается в нижний экранный элемент. На следующем этапе вода проходит через боковой, 3 двухсветных и правый блок. КПД серии ТВГ достигает 92%.

Котлы КВР

В рассматриваемом оборудовании на угле топливо забрасывается вручную или при помощи механизированных средств. В конструкции предусмотрена загрузочная дверца, рабочий процесс происходит на слоевой поверхности. Отработанный шлак и зола доставляются в котельную секцию, откуда вручную транспортируются в золосборник.

Процесс обеспечивается за счет подачи воздушных масс вентилятором, газы удаляются через дымоход самостоятельной тягой. На модификациях с насосом эта манипуляция производится сетевым насосом подпитывающей помпы. Котлы водогрейные типа КВР изготавливаются из стальных трубок.

Горение происходит в топочной секции, где передается тепловая энергия со снижением температуры отводящих продуктов до 200 °C. Топливо используется на неподвижной топке, внешняя часть конструкции представляет собой каркас с теплоизоляцией, отделанный листовой сталью. В нижней части агрегата предусмотрены 2 зольных отсека и конвективная секция.

Котлы КВ-ТК

Котлы для отопления частного дома серии КВ-ТК на твердом топливе ориентированы на камерное сжигание с П-образной конфигурацией. Материал поставляется в 6 горелок с турбулентной конструкцией. Они размещены напротив друг друга на боковых частях топочного отсека. Система удаления шлака твердого типа.

Прочие конструкционные особенности:

топочная и поворотная камеры;

экран сзади с трубами и полосами плотности;

наклонная просадка переходной секции;

обдувочные приспособления со сжатым воздухом;

Газовые водогрейные котлы: классификация промышленных и бытовых агрегатов

Водогрейный газовый котел используется для теплоснабжения частных жилых домов, небольших общественных и производственных зданий в районах, где отсутствует подача центрального отопления либо подсоединение к нему считается неэффективным.

Котлы устанавливаются в одном помещении, называемом водогрейной котельной. Автономная система отопления оснащается основным и вспомогательным котельным оборудованием, блоком автоматики безопасности.

Классификация водогрейных котлов на газе

Водогрейные газовые котлы устанавливаются в источниках теплоснабжения для организации подачи ГВС и отопления на бытовые и промышленные нужды.

Принцип функционирования таких устройств заключается в циклическом процессе нагрева и охлаждения теплоносителя. В зависимости от температуры нагрева они группируются:

• на низкотемпературные с температурой нагреваемой среды до 115 С;
• высокотемпературные от 115 до 150 С;
• на устройства, вырабатывающие перегретый теплоноситель свыше 150 С.

По назначению они разделяются на две группы:

1. Газовые промышленные свыше 100 кВт и теплоносителем до 115 С.
2. Бытовые, для частного дома, с мощностью до 100 кВт и теплоносителем до 90 С.

Промышленные газовые котлы

Промышленные водогрейные газовые котлоагрегаты сегодня являются самыми эффективными источниками теплоснабжения. Они могут быть выполнены водотрубными, когда теплоноситель циркулирует внутри труб, а дымовые газы снаружи.

И жаротрубными, когда дымовые газы проходят внутри труб, а теплоноситель снаружи. Монтаж обоих вариантов отличается различной конструкцией дымоотводящих каналов.

Как правило, промышленный водогрейный агрегат состоит из 2-х взаимосвязанных конструктивных частей: топочной и конвективной.

Первая — выполнена из стальных панелей, называемых экранами по месту расположения: задний, боковой, фронтальный и потолочный. Конвективные поверхности нагрева располагаются после топочных поверхностей нагрева, чтобы обеспечить максимальный теплосъем от уходящих газов.

Для этого направление движения теплоносителя и дымовых газов выполняется по принципу противотока.

Котлы для частного дома

Эти устройства имеют меньшую мощность и работают при более низкой температуре теплоносителя, поэтому могут быть как настенными, так и напольными.

В зависимости от количества контуров нагрева, они изготавливаются одноконтурными для отопления и двухконтурными для отопления и ГВС. Одноконтурные котлы могут иметь патрубки для подключения внешнего бойлера косвенного нагрева ГВС.

Теплообменники изготавливаются из стали, чугуна и меди. Последние в основном для настенных конструкций. Газовое топливо сжигается в топке, которая может выполняться закрытой для принудительного движения дымовых газов и открытой в случае естественного удаления уходящих газов.

Горячие газы омывают теплообменник, через который проходит теплоноситель для контура отопления и ГВС. Остывшие дымовые газы выбрасываются в атмосферу через дымоотводной канал.

Движение воды может протекать естественным путем, за счет разности температур между горячей и холодной средой и принудительным, с использованием циркуляционного насоса.

Нагретый теплоноситель с температурой до 90 С поступает во внутридомовую тепловую сеть, распределяется по стоякам и далее по радиаторам отопления, где отдает тепловую энергию воздуху в помещении, остывает и возвращается в котел для следующего цикла нагрева.

Устройство и принцип работы газовых промышленных котлов

Промышленные газовые водогрейные котлы, способные нести большую тепловую нагрузку — это сложная теплотехническая система, имеющая много взаимосвязанных элементов.

Как правило, водогрейные газовые котлы комплектуются таким оборудованием:

• Автоматика и управление.
• Котел с топочными экранами.
• Горелочное устройство газового котла.
• Центробежные насосы: циркуляционные, подпиточные и системы ХВО.
• Теплообменные аппараты.
• Топливоподача: газорегуляторные установки (ГРУ).
• Вентилятор.
• Дымосос.
• Электрощитовое оборудование.
• Блок химической очистки воды — ХВО.
• Баки для хранения воды: аккумуляторный, деаэрации, подпиточный.

Техническое обслуживание оборудования водогрейной котельной проводится обученным оперативным персоналом по утвержденным производственным инструкциям.

Автоматика и управление

Управление котлов большой мощности является сложным процессом, поскольку связано с динамически изменяющимися температурными режимами, как внутри котла, так и в системе теплоснабжения.

Для того чтобы постоянно контролировать многочисленные параметры этой системы используются первичные датчики по пламени, разрежению в топке, давлению и расходу газа и температурам по всем контурам нагрева.

Все первичные датчики завязаны на блок автоматики котла, который состоит из системы регулирования и безопасности.

Первая система отвечает за поддержания температурного графика схемы теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха. Например, для увеличения температуры, исполнительный механизм открывает подачу газа и соответственно увеличивается расход подачи воздуха в топку через открытие воздушной заслонки, а разрежение в топке через открытие шибера на дымососе.

Система безопасности следит, чтобы контролируемые параметры не превышали или не падали ниже допустимых значений, в этом случае сигнал поступает на электроконтактный клапан-отсекатель, установленный на газовой линии перед котлом.

В аварийной ситуации он полностью отключает подачу газа на горелочное устройство и включает световую и звуковую сигнализацию.

Горелка

Газовая горелка основа любого котлоагрегата, от которой зависит эффективность тепловой системы в целом. По варианту подачи газа они подразделяются на конструкции:

• инжекторного принципа действия, которые благодаря высокой скорости истечения газа из сопла, засасывают в корень факела воздушную струю;
• наддувного принципа действия, в которых воздух нагнетается с помощью вентилятора;
• диффузного типа, в которых газовоздушная смесь образуется в специализированных диффузионных каналах.

Для промышленных водогрейных котлов, в основном применяется газовая наддувная горелка. Она выполнена из форсунки, через которую выходит смесь газа с воздухом, создается мощный факел, обеспечивающий равномерную площадь горения в топке.

Для более мощных промышленных котлов от 100 кВт используют горелки, работающие под разрежением, создаваемым дымососом.

Топка

Устройство топочной камеры в промышленном газовом котле выполняется закрытой, работающей под наддувом. Принудительная подача воздуха и создание разряжения дымососом позволяет поддерживать высокую температуру в области горения до 1900С.

В топочной части проистекает технологический процесс горения газа. Излучаемое тепло при помощи конвективного и радиационного теплообмена передается теплоносителю через стальные экраны.

Для увеличения теплопередающей способности топки панели выполняют газоплотными, сваривают между собой стальной полосой.

После топки горячие газы с температурой 800 С поступают в конвективный пучок, выполненные в виде панели из стояков и труб. Последние располагаются в шахматном порядке, чтобы увеличить поверхность нагрева.

На этом участке температура дымовых газов падает до 180-200 C. В зависимости от проектной схемы для снижения температуры уходящих газов до 55 С, устанавливаются дополнительные «хвостовые» поверхности нагрева котла, например, экономайзер и воздухоподогреватель.

Дымосос

К тягодутьевым машинам водогрейного котла относятся вентилятор и дымосос. Первые обеспечивают принудительную подачу воздуха в зону горения, а вторые разрежение в топке, чтобы дымовые газы могли выходить в атмосферу.

Основные характеристики дымососа:

• производительность перекачиваемой среды, м3/ч;
• создаваемое разрежение, Па;
• мощность установленного двигателя, кВт;
• частота оборотов рабочего колеса (об/мин).

Дымосос подбирается по объему дымовых газов, образовавшихся в максимальном режиме работы котла. Он обязан создать напор, который будет превышать сопротивление дымоотводной системы. Условия его работы значительно труднее, чем у вентиляторов, вследствие высокой температуры среды, коррозионной агрессивности уходящих газов и наличия в них частичек золы.

ХВО — это сокращенное обозначения системы химической очистки воды для нужд водогрейного котла, распространенным, доступным и дешевым теплоносителем, она обладает недостатками и может привести к разрывам поверхностей нагрева котла.

Для котлов наиболее опасными примесями в подпиточной воде являются:

• взвешенные механические вещества;
• растворенные соли жесткости;
• кислород и окислы, вызывающие коррозию котловых поверхностей нагрева.

Активный кислород удаляется из воды термическим методом в деаэраторах.

Соли жесткости удаляются химическим путем в умягчителях, с прохождением воды через натрий катионитовые фильтры. Взвешенные вещества удаляются в механических фильтрах, заполненных песком.

Подпитка воды водогрейного котла зависит от системы отопления и размера утечек. Наименьшими показателями подпитки обладают системы закрытого типа.

Устройство водогрейных котлов для дома

Все современные бытовые газовые котлы в диапазоне 9 — 30 кВт для нагрева площади до 300м2 являются водогрейными, то есть через них циркулирует теплоноситель системы отопления.

Контур для нагрева воды выполняется в виде водяной рубашки либо трубчатого теплообменника.

Типовой водогрейный котел состоит:

• топочная камера: открытая или закрытая;
• горелка модулируемая или обычная;
• теплообменный аппарат для каждого контура обогрева: отопления и ГВС;
• циркуляционный насос для теплоносителя;
• центробежный вентилятор в устройствах закрытого типа для подачи воздуха;
• блок управления и автоматики безопасности.

Дымоотводная система выполняется по рекомендациям завода изготовителя котла. Лучшими системами для закрытых топок являются коаксиальный дымоход, который приобретается отдельно и не требуется вертикального вывода отработанных газов через кровлю здания.

Техобслуживание водогрейных газовых котлов в частном доме выполняются по режимным картам, которые представляются сервисными или наладочными организациями.

Ошибки водогрейных бытовых котлов

Все водогрейные котлы, работающие на газовом топливе, имеют единый технологический принцип нагрева теплоносителя и должны отвечать государственным требованиям по безопасной эксплуатации.

Наиболее распространенные ошибки водогрейных котлов:

1. Обрыв факела на горелочном устройстве. Этот сбой обычно вызван высокими параметрами по разрежению в топке и скорости подачи факела к устью горения, а также низким давлением в газовой сети.
2. Высокое давление в контуре нагрева, превышающее значение предусмотренное режимной картой. Самыми распространенными причинами такой ошибки могут быть: нерабочий насос циркуляции, утечка в сети, забит теплообменный аппарат и конвективные поверхности нагрева котла.
3. Высокая температура теплоносителя из-за низкой циркуляции в котле. Сбой может происходить при плохой работе насоса, нерабочих датчиках температур в блоке управления котла, забытых поверхностях нагрева накипью.
4. Неисправность электронной системы клапана-отсекателя газа.

Водогрейные газовые котлы являются наиболее распространенными источниками нагрева в индивидуальных системах отопления бытовых и промышленных объектов.

Они имеют самые высокие показателями эффективности с КПД до 92 %, предельного уровня автоматизации тепловых процессов — 100%, модуляцией от 30 до 100% и высокую эксплуатационную готовность.