Устройство твердотопливного котла: как устроен и работает классический котёл, длительного горения, пиролизный и на пеллетах.

Мы производим паровые, газовые, электрические водогрейные котлы утилизаторы с уникальной всеядной топкой. «УГК-Энергетика» – в Екатеринбурге, России и СНГ

Устройство водогрейного котла

Разновидности водогрейных котлов для домашнего и промышленного применения

Принципиальное устройство нагревательных приборов примерно одинаково и может различаться по таким показателям, как потребляемое топливо, мощность, размер и страна производитель.

Стандартный котел отопительный водогрейный состоит из таких деталей:

  • стальной корпус;
  • горелка;
  • фитиль;
  • входные трубы (располагаются снизу);
  • выходные патрубки (находятся сверху корпуса);
  • паровой клапан;
  • камера сгорания;
  • водяные теплообменники;
  • топка с дверкой;
  • поддувало с ручкой;
  • дымоход с задвижкой и защитным колпаком.

Топка твердотопливных котлов оборудуется колосниками, предназначенными для размещения горючего и отвода в зольник отработанных продуктов (шлака, пепла, золы).

Принцип работы водонагревательных котлов заключается в следующем:

  • загрузка топлива в топку и его поджог (подключение электрического тэна);
  • заполнение водой контура и теплообменника;
  • жидкость нагревается, под воздействием насоса или из-за перепада давления самотеком движется по трубам;
  • продукты сгорания выводятся по обычному или коаксиальному дымоходу;
  • клапан регулирует подачу воздуха, необходимого для горения топлива.

Котлы изготавливаются из прочной жароупорной стали, способной выдерживать высокие температуры.

4.3. Водогрейные котлы серии ТВГ

Теплофикационные водогрейные котлы серии ТВГ выпускаются теплопроизводительностью 4 и 8 Гкал/ч (4,7 и 9,4 МВт). Данные секционные сварные котлы предназначены для работы на газе с нагревом воды не выше 150 °C.

vodogreynie_kotli.002.jpg

Рис. 4.2. Водогрейный котел ТВГ-8: а — схема циркуляции воды; о — устройство котла; 1, 2 — соответственно нижние и верхние коллекторы конвективной поверхности; 3, 5 — потолочно-фронтальные трубы; 4, 6 — нижний и верхний коллекторы потолочного экрана; 7 — левый боковой экран; 8, 14 — двухсветные экраны; 9 — правый боковой экран; 10 — выход воды в теплосеть; 11 — конвективная поверхность нагрева; 12 — радиационная поверхность топки; 13 — воздушный канал; 15 — горелки; 16 — подподовые каналы

В водогрейном котле ТВГ-8 радиационная поверхность топки 72 (рис. 4.2) и конвективная поверхность нагрева 77 состоят из отдельных секций, выполненных из труб диаметром 51 * 2,5 мм. При этом в секциях конвективной поверхности трубы расположены горизонтально, а в секциях радиационной поверхности — вертикально. Радиационная поверхность состоит из фронтально-потолочного экрана и пяти секций экранов, три из которых двойного облучения (двухсветные экраны 8 и

Котел оборудован подовыми горелками 75, которые размещены между секциями радиационной поверхности. Воздух от вентилятора поступает в воздушный канал из которого подается в подподовые каналы соединенные с горелками. Продукты горения топлива движутся вдоль труб радиационной поверхности, проходят через окно в задней части топки и поступают в опускную шахту, омывая конвективную поверхность поперечным потоком. Одновременно с этим вода для подогрева поступает в два нижних коллектора 7 конвективной поверхности и собирается в верхних коллекторах конвективной поверхности. Далее по нескольким потолочно-фронтальным трубам вода направляется в нижний коллектор потолочного экрана, откуда по потолочнофронтальным трубам поступает в верхний коллектор данного (потолочного) экрана. После этого вода последовательно проходит по трубам экранов: левого бокового 7, трех двухсветных и правого бокового Нагретая вода через коллектор правого бокового экрана поступает на выход в теплосеть.

Водогрейные котлы серии ТВ Г имеют КПД 91,5 %.

Схема парового котлоагрегата

ПК устанавливаются в котельном зале, который может располагаться в отдельно стоящих, примыкающих и встроенных зданий нежилого назначения.

Обозначения по схеме:

  1. Система топливоподачи газового парового котла, No1.
  2. Устройство для горения — топка, No2.
  3. Циркуляционные трубы,No3.
  4. Зона пароводяной смеси, зеркало испарения,No4.
  5. Направление движения питательной воды, NoNo5,6 и 7.
  6. Перегородки, No8.
  7. Газоход, No9.
  8. Дымовая труба, No10.
  9. Выход циркуляционной воды, из емкости парового котла, No11.
  10. Слив продувочной воды, No12.
  11. Подпитка котла водой, No13.
  12. Паровой коллектор, No14.
  13. Сепарация пара в барабане, NoNo15,16.
  14. Водоуказательные стекла, No17.
  15. Зона насыщенного пара, No18.
  16. Зона пароводяной смеси, No19.

Устройство, основные узлы

В состав стандартного котла отопления на газовом топливе входят следующие основные рабочие узлы:

  • Горелка.

Осуществляет сжигание газа и равномерное распределение выделяемого тепла на теплообменный контур. Может быть обычной атмосферной и турбированной – оснащенной принудительной вытяжкой продуктов сгорания.

  • Теплообменник.

Представляет собой короб с расположенными внутри изогнутой трубкой, по которой проходит вода для нагрева. Разделяется на одно- и двухконтурный. Изготавливается из меди, стали и чугуна.

  • Циркуляционный насос.

Обеспечивает постоянное давление воды в трубопроводе для ее оптимального распределения по системе.

  • Расширительный бачок.

Предотвращает аварийное расширение воды и ее паров внутри системы.

  • Дымоотвод.

Осуществляет отвод продуктов сгорания наружу. Может быть обычным – атмосферным, а также с турбонаддувом – с вентилятором для принудительного вытягивания газов на улицу.

  • Блок управления.

Обеспечивает настройку параметров работы системы. Соединяет в себе провода, датчики, сенсоры, электросхемы.

Модуль управления газовым котлом

Модуль управления газовым котлом Источник stroy-podskazka.ru

  • Сенсоры автоматического контроля параметров безопасности.

Газовая автоматика для котлов следит за стабильностью параметров работы и безопасностью системы. Предотвращает развитие аварийной ситуации по различным причинам – перегрева, отключения тяги, потери пламени в горелке и проч.

Совет! Стандартный двухконтурный котел производит до 8 литров бытовой горячей воды в минуту. При необходимости большего потребления лучше установить одноконтурную модель, совмещенную с водонагревателем накопительного вида. Объем бытовых бойлеров варьируется в широких пределах – от 50 до 300 литров. Этого вполне достаточно для повседневных нужд частного дома.

Бойлер, работающий от газового котла

Бойлер, работающий от газового котла Источник domkotlov.by

kak-vybrat-gazovyy-kotyel-dlya-chastnogo-doma-raznovidnosti-i-osobennosti-27639.jpg

Модификации по типу топлива

Твердотопливный водогрейный котел работает на дровах, угле, пеллетах, щепе

По способу нагрева теплоносителя различают два типа котлов:

  • Водотрубные. В них нагрев жидкости происходит в теплообменнике под воздействием жара сгорающего топлива. Дым выводится на улицу по утепленному дымоходу.
  • Газотрубные. Здесь используется энергия газов, образующихся при сгорании. Они проходят по трубе, поверх которой установлена еще одна внешняя труба с жидкостью.

Приборы могут быть универсальными или работать только на одном топливе. Классификация водогрейных котлов:

  • Твердотопливные. Агрегаты могут заправляться углем, дровами, брикетами, пластиком и резиной. Имеют простое и надежное устройство, но сильно загрязняют окружающую среду.
  • Газотопливные. Являются лучшим вариантом с точки зрения экологической чистоты и экономичности. Отличаются высокой надежностью и безопасностью. Водогрейный котел газовый — это отличный выбор, если есть возможность подключиться к промышленной магистрали.
  • Жидкотопливные. Работают на дизельном топливе, но могут сжигать и другие жидкие углеводороды. По принципу действия схожи с газовыми аналогами, но выделяют токсичный дым.
  • Электрические. Являются самыми чистыми в плане экологии, так как полностью отсутствуют побочные продукты. Минус в том, что энергия дорогая и расходы на отопление могут оказаться чрезмерно высокими.

Выбор котла осуществляется на основе анализа рынка и стоимости топлива. Приоритет следует отдавать экономичным вариантам и универсальным конструкциям.

Работа и устройство водогрейного котла


Независимости от модели оборудования, все устройства работают одинаково: теплоноситель нагревается до необходимой температуры и передает тепло отопительной системе.

Различают следующие виды водогрейных агрегатов:

  • Газовые.
  • Жидкотопливные
  • Электрические
  • Твердотопливные.

Устройство водогрейного котла конструктивно отличается в зависимости от выбранного вида котла, и, соответственно, в зависимости от используемого топлива, применяют разные горелки. Они могут быть атмосферными встроенными атмосферными или сменными наддувными. Встроенные горелки предусматривают использование только определенного типа топлива. Более удобны сменные горелки, так как они позволяют, в случае необходимости, легко переходить с одного типа горючего на другой.

Виды водогрейных отопительных котлов на твердом топливе

По уровню мощности:

  • маломощные агрегаты – выдают в пределах 4 кВт-65 кВт;
  • приборы средней мощности – от 70 кВт до 1,8 МВт;
  • оборудование с большим уровнем мощности способно генерировать от 1,8 МВт тепловой энергии и более.

Котел водогрейный: устройство и назначение - фото 12

По типу циркуляции теплоносителя:

  • котлы с естественным типом циркуляции;
  • приборы с принудительной циркуляцией;
  • котлы с комбинированным типом циркуляции;
  • прямоточные водогрейные котлы.

Классификация по типу размещения

Настенные водогрейные котлы имеют относительно небольшую массу в отличие от напольных моделей

Водонагревательные устройства, в зависимости от мощности и конструкции имеют различную массу и размеры. Во многом это определяет место, где их допускается устанавливать.

Напольные изделия характеризуются значительным весом и габаритами. Подвешивать их невозможно именно из-за этих факторов, так как не всякая несущая поверхность может выдержать такую нагрузку. Плюс в том, что такие приборы более надежны и функциональны.

Настенные котлы отличаются компактностью и небольшим весом. Их разработка изначально была нацелена на то, чтобы продукция могла быть установлена в тесных помещениях – кухня, санузел, подвал. Из-за ограничения по размерам такие котлы не рассчитаны на большую мощность, теснота расположения деталей затрудняет их обслуживание и снижает уровень надежности.

Разновидности

Функциональность бытового газо-котельного оборудования во многом зависит от разновидности его основных частей. Существует несколько типов классификации – по следующим критериям:

  • Способу монтажа.

Подразделяются на настенные и напольные. Первые обладают небольшими размерами и мощностью не выше средней. Они занимают мало площади и предназначены для небольших помещений. Вторые более производительны и рассчитаны на отопление просторных домов. Для них нужно оборудовать надежную котельную по всем строительным нормам.

  • Виду дымоотвода и камеры сгорания.

Бывают атмосферные и турбированные. В первом случае отходы сжигания топлива удаляются естественной тягой, а забор кислорода поступает в камеру открытого типа из самого помещения, во втором – принудительно встроенным вентилятором, при этом приток кислорода в камеру закрытого типа осуществляется снаружи через воздуховод.

  • Количеству теплообменников.

Котлы с одним контуром работают на обогрев + бойлер, с двумя – помимо отопления обеспечивают горячей водой.

Обвязка 2-контурного газового агрегата

Обвязка 2-контурного газового агрегата Источник szgaz.ru

  • Типу розжига.

В одном варианте пламя зажигается вручную с помощью встроенного пьезоэлемента, в другом – работает специальная автоматика для котлов отопления. При этом она позволяет котлу работать без контроля со стороны человека.

  • Схеме теплоотведения.

Конвекционные агрегаты переводят тепло огня непосредственно на теплоноситель. Более совершенные конденсационные модели помимо этого дополнительно используют энергию водяного пара. Для этого в их конструкции предусмотрен специальный паровой теплообменник. КПД таких установок существенно выше.

Полезная информация! Самым долговечным считается теплообменный контур из чугуна. Однако при транспортировке и монтаже нужно учитывать его большую массу и хрупкость.

Чугунный теплообменник для газового котла

Чугунный теплообменник для газового котла Источник gradusplus.com

ustanovka-gazovogo-kotla-v-chastnom-dome-trebovaniya-pravila-i-etapy-rabot-po-montazhu-52911.jpg

Конструктивные различия водогрейных котлов

Различают две основных конструкции водогрейных котлов: водотрубные и газотрубные.

В первом случае по трубам, установленным внутри котла, движется вода, которая нагревается продуктами сгорания.

Во втором варианте – наоборот, по трубам проходит газ от сгорающего топлива, нагревающий воду извне.

Полезное видео - изображение 29

Технические характеристики

Теплообменник промышленного водогрейного котла

Основные технические характеристики водогрейной техники следующие:

  • устройство — жаротрубный, водотрубный;
  • рабочая температура — низкотемпературный (до + 115 ºС), высокотемпературный (+ 115-200 ºС);
  • теплоноситель — вода;
  • функциональность — одноконтурные (только отопление), двухконтурные (отопление, ГВС);
  • номинальное давление в системе — 0,6-0,8 МПа;
  • производимая мощность — 3-28 кВт;
  • виды топлива — дрова, брикеты, газ, дизель, отработка, мазут, электричество;
  • управление — ручное, автоматическое.

Выбор изделия проводится исходя из его предназначения, размеров и конфигурации объекта, в котором оно будет установлено.

Особенности напольных агрегатов

Топливом в данном случае может выступать газ, уголь, дрова или дизель. Котлы необходимо размещать только в отдельном специально оборудованном помещении, а если топливо жидкое/твердое, дополнительно понадобится помещение и для его хранения (причем с противопожарными средствами, которые предусматриваются положениями СНиП).

image15.jpg

Обратите внимание! Данного рода приборы могут оборудоваться элементами автоматизации и контроля. Также могут присутствовать автоматические системы регулировки прогрева воды, что обеспечивает дополнительные удобства. Такие системы анализируют температуру внутри помещения и снаружи.

Помимо того, есть и специальные программные устройства, которые переводят оборудование в рабочий режим, основываясь на предварительно заданную программу.

image16.jpg

Правила эксплуатации

Избежать аварии водогрейного котла можно, соблюдая технику безопасности при эксплуатации

Срок службы котла зависит от качества его изготовления, примененных в сборке решений и соблюдения норм эксплуатации. Монтаж прибора нужно производить в точном соответствии с техническим описанием изделия и чертежом.

Использование устройства предполагает соблюдение таких правил:

  • применять только те виды топлива, которые перечислены в инструкции к прибору;
  • при использовании твердотопливных приборов иметь емкости для заливки извлекаемой золы;
  • дверка топки должна быть постоянно закрыта;
  • следить за тем, чтобы в контуре поддерживалась установленная регламентом температура и давление;
  • помещение, где находится котел, необходимо оградить от доступа посторонних;
  • проверка манометров и термометров должна проводиться не реже 1 раза в 12 месяцев;
  • предохранительные клапаны нужно проверять и продувать перед каждым запуском котла;
  • обязательна регулярная прочистка дымохода, даже если печь потребляет природный газ;
  • услышав сигнал индикатора о неисправности системы, действовать нужно быстро, в точном соответствии с инструкцией по аварийной остановке.

Для заправки контура нужно использовать воду с установленными для изделия нормами солесодержания и щелочности, чтобы предотвратить развитие коррозии и образование налета внутри контура.

Область применения

Мощные модели устанавливаются на объектах, где нужно греть большие объемы воды

Сфера применения водогрейных котлов распространяется на все области жизнедеятельности людей. Изделия используются для отопления жилых и хозяйственных объектов, охватывая практически все направления промышленности:

При соблюдении требований безопасности нагревательная техника может быть установлена в таких местах:

  • квартиры, дачи, коттеджи, частные дома;
  • складские помещения;
  • сельскохозяйственные строения;
  • здания для содержания животных и птицы;
  • хранилища для овощей и зерна;
  • ангары и закрытые павильоны;
  • расположенные вне населенных пунктов прииски, буровые установки, артели и поселки;
  • туристические базы и дома отдыха.

При выборе котла рекомендуется обращать внимание на происхождение товара. Приоритет следует отдавать проверенным производителям с мировым именем.

Схема подключения твердотопливного котла отопления

Длительность бесперебойного функционирования аппаратов зависит от того, насколько правильно было проведено проектирование и монтаж. Котлы для водяного отопления на твердом топливе – устройства, нагревающие теплоноситель. Но не стоит забывать, что существуют и дополнительные элементы. Стандартная схема подключения выглядит таким образом:

  • агрегат;
  • циркуляционный насос – движущая сила, перемещающая воду;
  • расширительный бак – такой элемент компенсирует температурные расширения воды;
  • буферная емкость – вертикальный бак, главным предназначением которого является аккумулирование избыточного тепла. Система отопления с твердотопливным котлом с использованием буфера – прекрасный вариант, ведь сокращается количество загрузок, улучшается температурный режим работы оборудования, а потребитель обеспечивается горячей водой;
  • группа безопасности – три прибора, объединенные на одной консоли: манометр, кран Маевского, предохранительный клапан. Она предназначена для защиты системы от завоздушивания и избыточного давления;

Устройство котла на твердом топливе

Группа безопасности монтируется выше котла в вертикальном положении

  • аварийный контур – он обеспечивает нормальную работу системы в нестандартных ситуациях.

Схема отопления с твердотопливным котлом может быть разной, потому что существует много нюансов. К примеру, если система открытого типа, бачок устанавливается в чердачном помещении, на лестничной клетке. В других случаях используются мембранные баки, представляющие собой прочные сосуды, разделенные перегородкой из экологически чистой резины.

Обвязка твердотопливного котла отопления решает несколько важных задач. К их числу относится поддержание температуры теплоносителя, создание оптимальных условий для функционирования оборудования, стопроцентная защита от перегрева, удаление воздуха. Система отопления твердотопливным котлом достаточно сложная, поэтому проектирование и монтаж должны выполнять толковые специалисты.

Изготовление своими руками

Простенький водогрейный котел несложно изготовить самостоятельно. Вот что при этом нужно учитывать:

  1. Выбирать материал топки следует с учетом того, какой вид топлива планируется использовать. Для угля характерна гораздо более высокая температура горения, чем для древесины, поэтому листы для изготовления топки угольного котла следует брать потолще — тонкая сталь быстро прогорит.
  2. Идеальный материал — специальная жаропрочная котловая сталь. На втором месте — легированная жаропрочная сталь с добавками хрома и молибдена, например, марок 12ХМ или 12Х1МФ. Если предполагается использовать обычную сталь, то она должна иметь марку ниже сталь 35. В сталях более высоких марок при нагреве возникает эффект прикаливания, вследствие чего они становятся хрупкими.

В продаже имеются комплекты из вентилятора, термодатчика и контроллера (например, польской компании KG Elektronik), при помощи которых легко организовать принудительную подачу воздуха в топку (см. выше описание работы котла с вентилятором).

Дымовые газы

Выход дымовых газов из котлов паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла. На котлах паропроизводительностью 16 и 25 т/ч выход дымовых газов – через окно в левой боковой стенке котла в конце (по ходу газов) конвективного пучка.

Для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений котлы оборудуются стационарными аппаратами обдувки или генератором волн (ГУВ).

Аппарат обдувки имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Наружная часть аппарата крепиться к обшивке левой конвективной стенки котла. Вращение обдувочной трубы производиться вручную с помощью маховика и цепи.

Для обдувки используется насыщенный или перегретый пар работающих котлов при давлении не менее 0,7 МПа.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...