2.3 Стальні секційні водогрійні котли

1. Стальні секційні водогрійні котли типу ніісту-5, їх технічна характеристи-

ка.

2. Водогрійні сталеві опалювальні котли.

1. В опалювальних і невеликих виробничих котельних крім секційних чавунних котлів поширені також стальні секційні котли НР-18, Надточія і НИИСТУ-5. Їх збирають методом зварювання з трубних секцій різної форми.

Котли Н. Ревокатова і Надточія випускались з 1947 р. і до даного часу їх в експлуатації залишилось дуже мало. Котли НИИСТУ-5 випускались довгий час (до 1988 р.) і в даний час заводи ще випускають запчастини для їх ремонту.

Розглянемо будову таких котлів на прикладі котла НИИСТУ-5. Ці котли складаються з крайніх і середніх секцій.

Середні секції всі мають однакову будову і складаються з одного верхнього колектора dу – 100 мм, двох нижніх того ж діаметра і трьох правих і лівих Г - подібних екранних труб  76х3 мм.

Передня секція складається з двох частин, верхні колектори яких вварені у верхній колектор котла, а два нижніх для покращання циркуляції з'єднані перепускними трубами відповідно з правим і лівим нижніми колекторами котла. Верхні і нижні колектори правої і лівої частини передньої секції з'єднані між собою передніми екранними трубами  76х3 мм.

Задня секція складається з верхнього і нижнього колекторів, які сполучені між собою задніми екранними трубами  76хЗмм. Верхній колектор цієї секції приварений до верхнього колектора котла, а нижній – до правого і лівого нижніх колекторів котла.

Рисунок 2.8 – Водогрійний котел НИИСТУ–5:

1 – фундамент; 2 – труби; 3 – газонапрямлюючі перегородки; 4 – верхній колектор; 5 – задня секція; 6 – зовнішня обмуровка; 7 – колосникова решітка; 8 – нижні колектори; 9 – внутрішні стінки обмурівки; 10 – димові канали.

До вертикальних ділянок труб бокових екранів приварені стальні стрічки, утворюючі газонаправляючі перегородки. Такі ж стрічки приварені до екранних труб задньої секції.

Середніх секцій в цих котлах може бути від двох до п'яти. Згідно з цим поверхня нагріву і теплопродуктивність при роботі на природному газі будуть складати:

Таблиця 2.4 – Характеристика котлів НИИСТУ-5

Кількість секцій	шт	2	3	4	5
Поверхня нагріву	м2	25,2	32,3	39,4	46,5
Теплопродуктивність	Гкал/год	0,4	0,5	0,6	0,7

Металічна частина котла, що включає також передню і задню секції, встановлюється на внутрішні стінки фундаменту з вогнетривкої цегли. Для кращого використання поверхні нагріву обмуровка виконується спочатку вогнетривкою, а ззовні червоною цеглою навкруги котла.

Топка розміщається під котлом і може бути використана для спалювання різних видів палива. Димові гази з топки піднімаються вверх, омивають газонаправляючі перегородки і по паралельних каналах між трубами опускаються в димоходи справа і зліва котла. В кінці котла на димоходах встановлені вертикальні шибери для регулювання тяги, привід яких здійснюється через троси спереду котла. З димоходів котла димові гази надходять в загальнокотельний димохід (лежак) і по ньому направляються в димову трубу.

Для створення прямотоку в котлах НИИСТУ-5 у верхньому і нижніх колекторах приварювались перегородки.

Вода в котел надходить через патрубок на нижньому (верхньому) колекторі заднього екрана, проходить по котлу, нагрівається і через передній патрубок на верхньому колекторі направляється в тепломережу.

Рисунок 2.9 – Трубна частина НИИСТУ-5.

колектори: 1 – виходу води на використання; 2 – верхній; 3 – верхній заднього толочного екрану; 5 – входу води в котел; 6 – нижній заднього толочного екрану; 9 – нижніх бокових толочних екранів; 11 – нижні переднього толочного екрану; 12 – верхній переднього топочного екрану; труби толочних екранів: 4 – заднього; 7 – бокового; 8 – переднього; 10 – вентилі на продувочних лініях.

2. Водогрійні котли ТВГ, їх будова і робота.

Котли ТВГ (теплофікаційні водогрійні газові) знаходяться в експлуатації двох типорозмірів: ТВГ – 4Р і ТВГ – 8м. Ці котли розроблені інститутом газу АН УРСР і серійно випускались Монастирищенським машинобудівним заводом Черкаської області. Вони мають однакову будову і відрізняються тільки розмірами.

Таблиця 2.5 – Технічна характеристика

№ п/п	Показники	Одиниці виміру	ТВГ – 4Р	ТВГ – 8м
1	2	3	4	5
1	Теплопродуктивність	Гкал/год (МВт)	4,3 (5)	8,3 (9,6)
1	2	3	4	5
2	Температура води: на вході на виході	°С	70 150	70 150
3	Тиск води: max min	кгс/см2 (МПа)	14 (1,4) 8 (0,8)	14 (1,4) 8 (0,8)
4	Водяний об'єм	м3	2,8	4
5	Витрата газу	м3/год	557	1100
6	Витрата води	т/год	53	104
7	Площа поверхні нагріву: радіаційна конвективна	м2	35,5 54,8	76 109,6
8	ККД	%	90	90
9	Габаритні розміри: довжина ширина висота	мм	3410 3840 3970	4870 3840 4650

Рисунок 2.10 – Котел ТВГ-8 (трубна частина)

Котли прямоточні, секційні, обладнуються окремими димососами і вентиляторами. Мають дві поверхні нагріву.

Радіаційна – виконана з п’яти топочних екранів, два з яких односвітні, три – двосвітні. Вони утворюють чотири відсіки, в які встановлені газові череневі пальники. Кожний топочний екран складається з верхнього і нижнього колекторів, в які вварено по 40 вертикальних труб  51 х 2,5мм. Щоб створити два ходи руху води, верхні колектори кожного топочного екрана мають посередині перегородки.

До радіаційної поверхні нагріву відноситься також стельовий екран, який переходить у фронтовий і складається з 32 (8 х 4) труб  51 х 2,5мм, що має передній (нижній) і задній (верхній) колектори.

Конвективна поверхня нагріву складається з двох секцій з верхніми і нижніми колекторами, з’єднаними між собою 8 – ма стояками  51 х 2,5мм, в кожний з яких вварено по чотири трійних змійовики  28 х Змм. Для направлення руху води по змійовиках в стояках є перегородки.

Рисунок 2.11 – Котел ТВГ-8

1 – конвективна поверхня нагріву; 2 – стельовий екран; 3 – вертикальний топочний екран;

4 – опорна рама; 5 – череневі пальники; 6 – повітропровід.

Циркуляція води в котлах ТВГ.

Зворотна вода з тепломережі циркуляційним насосом подається в нижні колектори (лівий і правий) конвективної поверхні нагріву. З цих колекторів вода двома потоками рухається по стояках і змійовиках і поступає у верхні колектори. Повернувши з колекторів на 90°, вода рухається по 16 середніх (8 справа, 8 зліва) трубах стельового екрана, який переходить в фронтовий, і поступає в передній колектор з перегородкою посередині. Тут вода розділяється вправо і вліво і рухаються по 16 (8 справа, 8 зліва) крайніх трубах стельового екрана, попадаючи в його задній (верхній) колектор. В цьому колекторі вода змішується і вже однією течією через дві перепускні труби попадає в задню частину верхнього колектора лівого бокового екрана. Далі вода рухається по 20 – ти екранних трубах і поступає в нижній колектор, переміщається по ньому вперед і, рухаючись вверх, поступає в передню частину верхнього колектора. Через дві перепускні труби (калачі) переходить в наступний топочний екран і таким чином послідовно проходить всі, нагрівається і подається в тепломережу.

На вихідному колекторі котла встановлені: манометр, термометр і запобіжні клапани.

Всі перепускні труби (калачі) в своїх верхніх точках мають повітровипускачі, які служать для видалення повітря при заповненні котла водою і випуску пари при аварійній зупинці котла після відключення електроенергії.

Всі нижні колектори котла мають спускні труби з вентилями.

Для огляду і ремонту екранів і топки на фронтовій стіні котла між толочними екранами передбачені лази. Для цього можуть бути використані два вибухових клапани, які розміщені на задній стіні конвективного газоходу.

Котли ТВГ випускались на заводі у вигляді екранів, а зборка котла проводилась на котельні.

Водогрійні котли КВ-Г, їх будова і робота.

Котли серії КВ-Г (котел водогрійний газовий) випускаються теплопродуктивністю 4 і 6,5 Гкал/год (4,65 і 7,56 МВт) замість котлів ТВГ. Це прямоточні секційні котли, які працюють на газовому паливі. Вони являють собою трубну систему, яка скомпонована в одному транспортабельному блоці. Трубна система складається з радіаційної і конвективної поверхонь нагріву.

Рисунок 2.12 – Трубна частина котла КВГ – 6,5 – 150

колектори: 1 – входу зворотньої води; 6 і 9 – задні; 8 і 10 – верхні бокові конвективної частини;

11 – виходу гарячої води; 15 – верхні топочних екранів; 16 – передній; 17 – нижні топочних екранів; перегородки: 2 – з труб; 3 – в трубах конвективної частини; 13 – у верхніх колекторах топочних екранів; 4 – пакети змійовиків;

екрани: 5 – конвективні; 12 – стельовий, що переходить у фронтовий; 18 – топочні; 7 і 14 – перепускні труби.

В радіаційну входять чотири топкових і стельовий екрани. Труби крайніх односвітніх топкових екранів і стельового по всій висоті (довжині) з’єднані між собою металічними пластинами. Кожний топковий екран являє собою окрему секцію з прямих труб, вварених у верхній і нижній колектори. Для заданого напрямку руху води по топкових екранах верхні колектори мають зміщену від центра глуху перегородку (16 і 24 труби). Топкові екрани з’єднуються між собою перепускними трубами.

Конвективна поверхня нагріву складається з двох секцій – правої і лівої, в кожній по сім труб  51 х 2,5 мм, вварених одними кінцями у верхні, а другими в нижній (вхідний) колектори, тобто являють собою підлогу і бокові частини поверхні нагріву. В бокові труби вварені чотири пакети тритрубних змійовиків  28 х 3 мм. Для направлення руху води по них в бокових трубах зроблені глухі перегородки.

Радіаційну поверхню від конвективної відділяє перегородка з горизонтально розміщених труб  28 х 3 мм, з’єднаних між собою металічними пластинами. Ця перегородка у верхній частині знаходиться на рівні верхніх змійовиків. Таким чином, через залишений зверху простір продукти згоряння палива з радіаційної поверхні нагріву переходять в конвективну, обігріваючи змійовики, а потім через газоходи і димову трубу видаляються в атмосферу.

Для очистки від накипу і шламу всі колектори вертикальних і стельових екранів мають з’ємні лючки на торцях, а верхні колектори топкових екранів мають з’ємні лючки і зверху (по одному).

Котли обладнуються трьома череневими, з прямою щілиною пальниками, які встановлюються між вертикальними топковими екранами. Пальник має два ряди отворів  1,5 мм, розміщених в шаховому порядку.

В гарнітуру котла входять вибухові клапани, лючки і лази. Для огляду і ремонту всередині топки на фронті котла є три люки-лази. Для періодичного огляду стану поверхні нагріву можна використати отвори двох вибухових клапанів, які знаходяться у верхній частині задньої стіни конвективної поверхні нагріву.

Циркуляція води в котлах КВ-Г

Зворотна вода з тепломережі після циркуляційного насоса надходить у вхідний колектор конвективної поверхні нагріву. З нього двома потоками вправо і вліво рухається по стояках і змійовиках і попадає у вихідні колектори (правий і лівий).

З цих колекторів по перепускних трубах вода попадає в крайні задні колектори стельового екрану, з яких по 11 крайніх трубах рухається по стелі, переходячи у фронтовий екран і по ньому в передній колектор. В цьому колекторі потоки змішуються і по 11 середніх трубах вода попадає в задній (середній) колектор стельового екрану.

З цього колектора вода двома перепускними трубами подається в задню частину верхнього колектора лівого топкового екрана. Звідти по 16 трубах вода рухається вниз і попадає в нижній колектор. По ньому вода рухається вперед і по 24 трубах піднімається в передню частину верхнього колектора.

Рухаючись послідовно по всіх екранах, вода нагрівається і з задньої частини верхнього колектора правого екрана надходить у вихідний колектор котла. На цьому колекторі встановлений манометр, термометр, запобіжний і зворотний клапани, і звідти вода надходить в тепломережу.