В современных жаротрубных котлах чаще всего сжигают газовое топливо. С развитием теплоэнергетической отрасли качество сжигания вышло на новый уровень, и требования к выбросам при выборе оборудования ежегодно растут. К особенностям жаротрубных котлов относятся:
- большой объём теплоносителя, что позволяет сглаживать колебания нагрузки за счёт инерционности системы по параметру температуры воды;
- высокая плотность теплового потока в жаровой трубе, которая в три-четыре раза выше, чем у водотрубных котлов;
- невысокая скорость движения теплоносителя и малое гидравлическое сопротивление;
- габариты топки, рассчитанные для работы с горелками, имеющими длинный факел.
Выделяют следующие основные направления жаротрубно-дымогарных котлов: водогрейные (и паровые) с реверсивной топкой и водогрейные (и паровые) с трёхходовой схемой движения газов.
Наибольшую популярность получили двухходовые жаротрубные водогрейные котлы с реверсивной топкой. Их широкое распространение обусловлено появлением и продвижением на российском рынке зарубежных фирм-изготовителей с преобладанием «западной» жаротрубной концепции.
Котлы с реверсивной топкой (в нашем примере это модернизированные котлы серии «ДОРОГОБУЖ») имеют центральное расположение жаровой трубы и реверсивное движение топливных газов, как это показано на рис. 1.
Рис. 1. Схема модернизированного двухходового жаротрубного котла «ДОРОГОБУЖ» (1 —жаровая труба; 2 — дымогарные трубы; 3 и 6 — передняя и задняя трубные решётки; 4 — днище топки; 5 — анкерная связь; 7 — обечайка; 8 — фронтовая камера; 9 — сборный газоход)
Дымогарные трубы 2 конвективных поверхностей Æ60×3 мм кольцами в шахматном порядке опоясывают жаровую трубу 1, которая с фронта закреплена в передней трубной решётке 3. Днище топки 4 плоское и с помощью анкерных связей 5 закреплено на задней трубной решётке 6. Дымогарные трубы — прямые, вварены в переднюю и заднюю трубную решётки, которые, в свою очередь, совместно с цилиндрической обечайкой 7 ограничивают водяной объём. Газы выполняют реверсивное движение в топке, разворачиваются во фронтовой (неохлаждаемой) камере 8 и по трубам конвективной части попадают в сборный газоход 9.
Для снижения температуры уходящих газов и повышения КПД в трубы устанавливаются биметаллические интенсификаторы теплообмена (турбуляторы), конструкция которых разработана специалистами завода.
На заводе «Дорогобужкотломаш» выпуск жаротрубных котлов был освоен в 1996 году. В настоящее время заказчикам предлагаются модернизированные двухходовые котлы «ДОРОГОБУЖ».
Модернизированные двухходовые жаротрубные котлы «ДОРОГОБУЖ»
Модернизированная серия котлов «ДОРОГОБУЖ» предназначена для получения горячей воды температурой до 115°C и давлением до 0,6 МПа, используемой для горячего водоснабжения и отопления жилых, производственных и административных зданий. Котлы работают на природном газе и лёгком жидком топливе. Диапазон теплопроизводительности модельного ряда котлов включает 32 типоразмера от 0,05 до 7,0 МВт.
В производстве котлов применяется бесшовная труба из стали Ст20, в изготовлении решёток трубных и деталей трубы жаровой используется лист из стали 20К. Котлы оснащаются современными автоматизированными горелочными устройствами — газовыми, жидкотопливными или комбинированными с различным диапазоном регулирования мощности (в зависимости от модели горелки), отечественного и импортного производства.
Доступ к внутренним поверхностям топочного пространства для осмотра жаровой трубы, передней решётки и очистки дымогарных труб осуществляется при открытии фронтовой камеры.
Приварка дымогарных труб к трубным доскам на установке Fronius (Австрия)
Камера открывается на обе стороны, закрыть её помогает опорная конструкция из ролика и направляющей, расположенных в нижней части. Для изоляции крышки применяется современный лёгкий материал на основе каолинового волокна; технология укладки позволяет сократить сроки изготовления котла и выполнять замену изоляции крышки на объекте. Всё это в целом повышает критерий ремонтопригодности котла.
С тыла установлена съёмная крышка газохода с лючком для очистки.
Декоративная обшивка котла выполнена из ламинированного оцинкованного листа, не требующего окраски и длительное время сохраняющего привлекательный внешний вид. Дополнительные ребра жёсткости снижают вероятность проминания листов в процессе монтажа и эксплуатации.
С 2020 года котлы изготавливаются в новой дизайн-концепции: в обновлённой цветовой палитре — сигнальный синий и графитовый серый, с установкой нового логотипа и фирменной таблички. Сохранность при транспортировке и хранении обеспечивается упаковкой из термоусадочной плёнки.
Модернизация позволила оптимизировать следующие показатели: на 15% снизить аэродинамическое сопротивление газового тракта; на 8–14% уменьшить массу котла при сохранении показателей КПД и срока службы; на 5–16% (в зависимости от модели) сделать котёл компактнее; предусмотреть возможность расширенного до пяти лет гарантийного срока службы.
Опытный образец модернизированного котла теплопроизводительностью 1,0 МВт был представлен на выставке Heat & Power 2020 в городе Москве. С января 2021 года модернизированные котлы запущены в серию и имеют полный комплект сопроводительной и разрешительной документации.
Благодаря вводу в эксплуатацию нового оборудования при изготовлении модернизированных жаротрубных котлов на заводе обеспечивается: применение передовой технологии приварки дымогарных труб к трубным доскам с использованием австрийской установки Fronius, позволяющей снизить температурные напряжения металла в зоне сварного шва; высокая точность геометрии изготавливаемых деталей после лазерной резки; прочные сварные соединения: проплавление корня сварного шва приварки жаровых и дымогарных труб к трубным доскам; качественное лакокрасочное покрытие в покрасочной камере.
Модернизированные двухходовые жаротрубные котлы обладают следующими преимуществами:
1. Компактность и низкий удельный вес. Не требуется доработка котла на объекте. Это позволяет собирать котлы и модульные котельные на их базе полностью в заводских условиях и поставлять заказчику в виде единого блока, что значительно упрощает, ускоряет и удешевляет монтаж оборудования котельной.
2. Простота конструкции, удобство обслуживания горелок.
3. Быстрый переход с одного температурного режима на другой, малое время на изменение тепловой нагрузки, простота автоматизации управления.
4. Применение насосов меньшей мощности благодаря низкому гидравлическому сопротивлению, что позволяет экономить электроэнергию при эксплуатации.
5. Поставка в полной заводской готовности, проведение всех необходимых испытаний на производстве.
Таким образом, модернизированные котлы производства завода «Дорогобужкотломаш» по своим техническим и эксплуатационным характеристикам являются современными, эффективными и технологичными изделиями, прошедшими полный цикл заводских испытаний, в том числе с работающим горелочным устройством.
