книги из ГПНТБ / Берман, М. И. Безопасная эксплуатация паровых и водогрейных котлов малой производительности

ГЛАВА З

ПАРОВЫЕ КОТЛЫ C РАБОЧИМ ДАВЛЕНИЕМ ДО 0,7 кгс/см2, ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

И ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛИ

циркуляцией воды в системе отопления. Большей частью эти котлы собирают из чугунных секций или из стальных труб, но они бы­

вают также и стальные цилиндрические с барабанами. Водогрейные котлы и паровые с давлением до 0,7 кгс/см2 харак­

теризуют габаритными размерами, емкостью, объемом топочного

В спускной колодец или Водосток

Рис. 28. Схема парового

чугунного котла, под­ ключаемого к системе

теплоснабжения.

/ — секции; 2 — патрубок; 3 — колено; 4 — тройник; 5—тру­

бы; 6 — циркуляционные тру­ бы; 7 — паросборник; 8 — па­ ровая линия; 9— манометр; 10 — водоуказательное стек­

ло; И — выкидное приспо­ собление (гидрозатвор); 12 —

обратный клапан; /3 —пита­ тельный трубопровод; 14 — питательный насос; 15 — кон­ денсационный бак.

пространства, размером колосниковой решетки, количеством секций (в секционных чугунных котлах), теплопроизводительностью (для водогрейных котлов) или паропроизводительностью (для паровых

котлов) и поверхностью нагрева. К поверхности нагрева относят

стенки котла, с одной стороны омываемые водой, а с другой — нагреваемые дымовыми газами и излучением факела топлива. Все

эти данные содержатся в паспорте котла.

В настоящее время широко применяют секционные котлы «Уни- •

версал-5», «Универсал-6», «Энергия-3», «Энергия-6», «Тула-1», КЧ-1, «Искитим-1», АВ-2 (конструкции инженера Вихрова) и

ВНИИСТО-Мч малой и большой модели (последние применяют

в небольших котельных).

Основное отличие водогрейных котлов от паровых заключается в том, что первые служат для нагревания воды, используемой

41

целью паровые котлы дополнительно оборудуют стальными паро­ сборниками. Как паровые, так и водогрейные котлы могут быть использованы для отопительных целей и горячего водоснабжения,

но системы парового отопления по сравнению с водяными обла­

дают рядом недостатков (высокая температура наружных поверх­ ностей отопительных приборов и труб, специфический запах в по-

Рис. 29. Схема водогрей­ ного котла с искусствен­ ной циркуляцией воды

линия подачи горячей воды; 7 — предохранительный кла­

пан; S-раковина; 10— сек­ ции котла; 11 — обводная ли­ ния насоса; 12 — грязевик; 13 — подпиточный вентиль; 14 — циркуляционный насос.

мещениях из-за пригорания пыли на этих, трубах и приборах, не­

достаточная влажность воздушной среды и т. д.).

Как видно из рис. 28 и 29, водогрейные котлы и их системы,

вотличие от паровых, где допускается определенный уровень

воды в паросборнике, заполняют на ’/з .высоты расширительного сосуда. Вода при нагревании становится менее плотной, подни­

мается кверху, отдает тепло трубам и отопительным приборам

(радиаторам), охлаждается, за счет этого становится более плот­ ной и опускается вниз. Происходит постоянное движение (цирку­ ляция) воды за счет конвективной передачи тепла. Такую систему называют системой с естественной циркуляцией, или гравитаци­ онной (рис. 30).

Другим видом циркуляции воды в системах водяного отопления является искусственная циркуляция. Отличается она от естествен­ ной тем, что в ней для побуждения движения воды используют насосы, в частности центробежные (см. рис. 29).

Все системы парового и водяного отопления, включая котлы, работают при условии постоянной циркуляции воды. Ее нарушение

влюбой из систем ведет к аварии котлов и оборудования. Чаще всего нарушение циркуляции происходит из-за утечек воды через неплотности в соединениях трубопроводов и арматуры или износа стенок трубопроводов, наличия трещин в секциях котлов, неисправ­

ности обратного питательного клапана или отсутствия его, разбора

42

горячей воды через краны, установленные на отопительных бата­ реях или из-за внезапной остановки циркуляционного насоса.

Согласно статистическим данным количество аварий котлов с давлением до 0,7 кгс/см2 и водогрейных котлов намного превы­

приятий из-за ошибочного представления о безопасности этих кот­ лов разрешают их эксплуатацию без соответствующих предохрани­ тельных устройств и КИП, а к обслуживанию допускают неквали­

фицированный персонал.

ОБОРУДОВАНИЕ КОТЛОВ

Для предотвращения аварий водогрейные котлы и паровые с давлением до 0,7 кгс/см2 оборудуют предохранительными устрой­ ствами и приборами, контролирующими правильность их эксплуа­ тации.

ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

Предохранительные клапаны. По конструкции и по назначению

аналогичны клапанам паровых котлов с давлением более 0,7 кгс/см2.

Их должно быть не менее двух на котлах с барабанами и на кот­ лах без барабанов с теплопроизводительностью более 350 Мкал/ч. Остальные котлы могут быть оборудованы только одним предо­ хранительным клапаном. Минимальный диаметр клапана должен быть не менее 38 мм. Для всех котлов (в том числе имеющих один

предохранительный клапан) вместо одного из предохранительных клапанов допускается устройство обвода 6 (см. рис. 29) с обрат­

ным клапаном 4, пропускающим воду при закрытой задвижке 5

из котла в систему. Возможно, что задвижка 5 окажется закрытой из-за неисправности или случайного ее закрытия ремонтным или

43

обслуживающим персоналом. Тогда при отсутствии обвода прои­ зойдет нарушение циркуляции воды в системе со всеми вытекаю­ щими из этого последствиями. Поэтому обвод выполняет роль пре­ дохранительного клапана, но только при условии, что, кроме за­ движки, на подающем стояке до расширительного сосуда не будет установлено никаких запорных приспособлений.

У водогрейных котлов, работающих в системе горячего водо­ снабжения, вместо предохранительных клапанов допускается устройство отдельной выкидной трубы, соединяющей верхнюю часть котлов с верхней частью бака для воды. На ней не должно быть запорных устройств, а бак должен быть соединен с атмо­ сферой. Диаметр выкидной трубы должен быть не менее 50 мм.

При наличии в котельных нескольких секционных или трубча­ тых водогрейных котлов без барабанов, работающих на общий тру­ бопровод горячей воды, если кроме запорных устройств на котлах имеются запорные устройства на общем трубопроводе, разре­ шается вместо предохранительных клапанов на котлах устанав­ ливать на каждом котле обводы с обратными клапанами у запор­ ных устройств котлов, а на общем трубопроводе горячей воды

(в пределах котельной) — 2 предохранительных клапана между за­ порными устройствами котлов и общего трубопровода. Диаметр каждого из предохранительных клапанов должен быть не менее

50мм.

Диаметры обводов и обратных клапанов на них должны быть

для котлов с теплопроизводительностью до 240 Мкал/ч не менее 38, для котлов с теплопроизводительностью более 240 Мкал/ч'— не менее 50 мм.

Предохранительные клапаны регулируют на давление, превы­ шающее на 0,2 кгс/см2 суммарное давление, получаемое от стати­ ческого и динамического напоров. Количество и размеры предохра­ нительных клапанов определяют расчетом.

Задвижки. На подающем стояке в верхней части котла уста­ навливают задвижку 5 (см. рис. 29) для соединения котла с тру­ бопроводом горячей воды, а в необходимых случаях — для отсое­

динения его от котла. Такую же задвижку ставят на питательной

линии котла для отключения подачи воды в него при оста­ новке.

Манометры с трехходовыми кранами. Устанавливают на котлах,

уциркуляционных насосов (в случае принудительной циркуляции)

ина водопроводе в пределах котельной. Манометры служат для контроля давления воды в системе и водопроводе и контроля за

работой насосов. Опытный персонал по показаниям манометров

всегда заметит неисправность в работе циркуляционного насоса (при исправной работе насоса показания на манометрах будут разными, что свидетельствует о создаваемом напоре). Манометры на котлах укажут на имеющиеся утечки в системе или на повыше­

ние давления в ней. Важную роль играет манометр, установлен­ ный на водопроводе, особенно когда имеются резкие колебания

44

давления воды или оно меньше, чем в системе. При отсутствии или неисправности обратного питательного клапана или при давле­

нии в водопроводе, меньшем, чем в системе, возможен уход воды из нее, что приведет к аварии. Показания манометра в этом слу­ чае обратят внимание обслуживающего персонала на необходи­

мость принятия соответствующих мер.

Термометры. Устанавливают на трубопроводах горячей и обрат­ ной воды. На горячей линии термометр 2 (см. рис. 29) монтируют между котлом и запорным устройством. При наличии в котельной двух и более котлов термометры, кроме того, устанавливают на общих магистралях горячей и обратной воды. В этом случае тер­ мометры на входе воды в каждый котел не обязательны. Следует помнить, что на выходе из котла температура воды не должна пре­

вышать 90—95° С. Повышение ее сверх указанного в местных системах отопления приведет к закипанию воды и образованию пара, что очень опасно, особенно для секционных чугунных котлов.

Ручной насос. Служит для пополнения системы водой, которая частично испаряется и уходит из системы через расширительный

сосуд. Насос устанавливают так, чтобы его можно было переклю­ чить с подпитки на выкачивание воды из котлов в раковину. Раз­ решается подпитывать систему отопления и котла, работающего на горячее водоснабжение, при условии, что напор в водопроводе в не­ посредственной близости от котла превышает статическое давление в нижней точке системы не менее чем на 1 кгс/см2.

Вода при подпитке котлов, работающих в системе отопления,

должна поступать в обратную линию не ближе 3 м от штуцера

котла. Это расстояние необходимо для того, чтобы холодная вода успела нагреться при смешении с обратной водой, так как посту­ пление холодной воды в горячий котел может привести к образо­ ванию в нем трещин, особенно в чугунных секциях.

Вентиль на сгонном трубопроводе. Его ставят на участке между

котлом и запорным устройством, служащим для отвода воды в водосток, с целью предотвращения резкого повышения давления и температуры воды в котле при случайной остановке циркуляци­ онного насоса.

Воздушный и спускной краны. Воздушный кран устанавливают перед задвижкой горячей воды. Он необходим для выпуска воз­ духа при заполнении котла водой. Спускной кран служит для выпуска воды и грязи из котла и системы.

Расширительный сосуд. Монтируют его не на котле, а в высшей точке системы отопления. Он служит для вмещения избыточного объема воды, появляющегося вследствие ее расширения при нагре­ вании, для удаления воздуха из системы, а также для хранения запаса воды на случай ее незначительных утечек. Сосуд (рис. 31) оборудуют переливной 4, контрольной 3, циркуляционной 1 и рас­

ширительной 2 трубами.

45

Переливная труба служит для отвода воды из расширительного сосуда в случае его переполнения и удаления воздуха из системы. Ее вваривают на 100 мм ниже верхней кромки сосуда.

Особо важную роль имеет контрольная труба. C ее помощью проверяют, заполнена ли вся система водой. Это делают, открыв кран, установленный вблизи раковины на питающем систему тру­ бопроводе. Контрольную трубу врезают в сосуд на '/з высоты от

меры против замерзания воды в расширительном сосуде его утеп­ ляют.

Расширительный сосуд, давая возможность избытку воды ухо­ дить из системы, тем самым не допускает опасного повышения

давления в котле и трубопроводах, т. е. также является предохра­ нительным устройством. В настоящее время практикуют работу системы и без расширительных сосудов, но при этом, согласно разъяснению Госгортехнадзора от 12/Ѵ 1961 г., не разрешается замена предохранительных клапанов обводными устройствами,

как это продусмотрено правилами устройства котлов. Кроме того, в этом случае необходимо особо следить за постоянством подпитки системы, не допуская утечки воды из нее.

ПАРОВЫЕ КОТЛЫ

Манометр с трехходовым краном. Служит для определения

давления пара в котле и воды на подпиточной линии. Должен быть со шкалой, рассчитанной на давление пара до 3 кгс/см2, при­ чем деления до 1 кгс/см2 должны быть нанесены в десятых долях единицы измерения.

Предохранительное устройство. Им может быть гидрозатвор

или предохранительный клапан. Устройство должно быть присо­

46

единено к паровому пространству котла, рассчитано и устроено так, чтобы давление в котле не могло превысить рабочее более чем на 0,1 кгс/см2. Между котлом и выкидным приспособлением и на выкидных трубах запрещается установка каких-либо запор­ ных устройств. Для предохранения людей от ожогов паром и во­ дой при срабатывании предохранительного устройства открытая часть трубы должна быть ограждена или отведена в безопасное

место.

Как видно из схемы (см. рис. 28), гидрозатвор 11 требует от­ дельного места для установки. Особенно он неудобен тем, что должен быть установлен не менее чем на 7 м над котлом, что.

требует соответствующих размеров котельной. Это требование обусловлено расчетом, при котором принято, что сброс пара дол­ жен произойти лишь при давлении его более 0,7 + 0,1 = 0,8 кгс/см2. Имеются в эксплуатации и многопетельные гидрозатворы, не тре­

бующие указанной высоты установки, но практика работы пока­ зала, что они не вполне отвечают своему назначению.

В настоящее время вместо гидрозатворов начали применять,

малогабаритные безрычажные самопритирающиеся предохрани­ тельные клапаны (рис. 32) системы Шеренциса КСШ-0,7-810

(0,7—эксплуатационное давление, 810—пропускная способность, кг/ч, при давлении 0,8 кгс/см2). Преимущество этого клапана заключается в том, что его устанавливают непосредственно на барабане или на паросборнике котла, поэтому не требуется специ-

*ально отведенного места для него. Таких клапанов на каждом котле паропроизводительностью более 100 кг/ч должно быть не менее двух, а для котлов меньшей производительности допускается

установка одного клапана.

Водоуказательные приборы. Допускается замена одного из во­

доуказательных приборов двумя пробными кранами, устанавлива­

емыми на высоте низшего и высшего допускаемых уровней воды в котле. Для чугунных и стальных трубчатых котлов поверхностью нагрева менее 25 м2 разрешается устанавливать только один во­ доуказательный прибор (стекло). Как и на котлах с давлением

более 0,7 кгс/см2, водоуказательные стекла должны быть оборудо­ ваны металлическими указателями нижнего и верхнего положений уровня воды.

Питательные устройства (насосы). Служат для питания котлов,

водой. На котле должно быть установлено не менее двух насосов, приводимых в действие независимо друг от друга, из которых один насос или более должны быть с паровым приводом. Один из на­

сосов для питания котлов производительностью не более 500 кг/ч

может быть ручным, если у места его присоединения давление воды будет не менее 1,5 кгс/см2. Для питания котлов паропроизво­

дительностью до 150 кг/ч допускается установка одного питатель­ ного насоса, можно ручного.

Запорные устройства и обратный клапан. На питательном тру­ бопроводе, подводящем воду к котлу, должны быть установлены

47

48

Рис. 32. Малогабаритный предохранительный клапан для паровых котлов с давлением до 0,7 кгс/см2.

Спускной кран. Устанавливают на спускной линии. Служит для выпуска воды и грязи из котла.

♦ ж *

Автоматические приборы безопасности. Паровые и водогрей­ ные котлы, работающие на газовом или жидком топливе, сжигае­

мом в дутьевых горелках, в которые подача воздуха осущест­ вляется от дутьевых вентиляторов, должны быть оборудованы устройствами, автоматически прекращающими подачу газа в го­ релки при падении давления воздуха ниже допустимого. Паровые котлы производительностью 0,7 т/ч и выше с камерным сжиганием топлива должны быть оборудованы устройствами, автоматически

прекращающими подачу топлива к горелкам при снижении уровня

воды в котле ниже допустимого предела, а при слоевом сжигании топлива — приборами, отключающими тягодутьевые устройства и топливоподающие механизмы топок. На котлах паропроизводи­ тельностью 0,7 т/ч и выше должны быть установлены автомати­ чески действующие сигнализаторы верхнего и нижнего предельных уровней воды.

ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛИ

Водоподогреватели (бойлеры) применяют для нужд горячего водоснабжения. Они бывают скоростные и емкостные. В скорост­ ных водоподогревателях нет запаса подогретой воды, так как сколько ее подогревается, столько и расходуется. На рис. 33 изо-

A-A

бражен скоростной паровой водоподогреватель. Вода в нем про­

ходит по трубкам, а греющий пар их омывает. Скоростные водо­