Какой котел выбрать? Водотрубный или жаротрубный?
Водотрубные или жаротрубные
Водотрубные или жаротрубные отопительные котлы?
В последнее время многие монтажные организации навязывают заказчикам сравнительно дешевые жаротрубные отопительные котлы в надежде на то, что не все руководители знают преимущества или недостатки водотрубных и жаротрубных отопительных котлов.
А между тем уже ни для кого не секрет, что жаротрубный отопительный котел изготовить проще (он представляет собой цилиндрический барабан, внутри которого расположена одна или две жаровые трубы), к нему требований поменьше, и как следствие, его можно изготовлять из низкокачественной стали.
Жаротрубные (иногда их называют газотрубными) котлы обладают рядом эксплуатационных «минусов», перечеркивающих все их «плюсы». А именно:
1.Высокие требования (по сравнению с котлами водотрубной конструкции) к качеству котловой воды. Более жесткие требования к качеству питательной воды объясняются большими удельными тепловыми потоками в жаровой трубе и поворотной камере и очень малыми скоростями (на порядок меньше по сравнению с водотрубными котлами) теплоносителя в жаротрубных котлах.
В водотрубных котлах типа ТВГ, КВГМ,КВа,КВр и других для недопущения пристенного кипения скорость воды в трубах поверхности нагрева принималась не менее 1 м/с. У жаротрубного котла скорость воды настолько мала, что он практически является фильтром-осадителем.
Такие котлы нельзя включать по одноконтурной схеме в работу со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов, сетевых трубопроводах. В результате осаждения взвешенных веществ и покрытия ими нижних дымогарных труб «жаротрубника», температура этих труб становится выше верхних, давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают.
Неохлаждённые в этих трубах продукты горения дают локальный перегрев трубной доски. В результате больших напряжений в металле мостиков трубной доски между соседними отверстиями и, иногда, в сварных швах появляются микротрещины, которые в дальнейшем увеличиваются до сквозных.
Если шлам или накипь (при некачественной подпиточной воде) покрывают жаротрубную трубу, то в этих зонах металл плохо охлаждается, образуются отдулины.
Ниже перечислены основные причины снижения надёжности и безопасности, возникающие в процессе эксплуатации «жаротрубников».
2.Наличие внутренних топок, позволяющих сжигать только высокосортное топливо.
4.Жаротрубные отопительные котлы недолговечны и ненадежны вследствие малого гидравлического сопротивления в контуре.
5.У жаротрубных отопительных котлов аэродинамическое сопротивление выше, чем у водотрубных.
6. Необходимо отметить еще одну, хотя далеко и не основную проблему жаротрубных котлов. Наличие большого объема воды делает котел «вяло» реагирующим на потребность в тепле. Характерное для таких котлов длительное время нагрева приводит на практике к необходимости поддерживать высокую температуру большой массы воды в течение какого-то периода времени в ожидании потребности в тепле. А стоимость топлива, идущего на поддержание этого «горячего резерва» может достигать значительной величины.
В водотрубных отопительных котлах скорость воды выше, т.е. увеличивается долговечность и надежность, также увеличивается и теплосъем.
У водотрубных отопительных котлов необходимость поддержания на входе достаточно высокой температуры решается путем рециркуляции воды (при этом материальные затраты минимальны).
Зарубежные заводы предлагают в основном жаротрубные котлы, к тому же сразу ставят условие:
При несоблюдении этих требований котлопроизводители снимают с себя все гарантийные обязательства. «Жаротрубники» требуют к себе большого внимания со стороны как проектировщиков так и службы эксплуатации. При небрежном подходе в первые же годы эксплуатации обязательно возникают проблемы в виде трещин и «вздутий» жаровых камер. Жаротрубные котлы в основном эксплуатируют в закрытом контуре, а это следствие удорожания всей котельной (дополнительное дорогостоящее оборудование), тем более «жаротрубники» нельзя использовать в старых системах отопления на прямую.
ООО «ЭнергоЭкран» предлагает своим клиентам не жаротрубные котлы, а именно водотрубные котлы, которые лишены этих недостатков, к тому же служат в 2-3 раза дольше них.
Котел отопительный «Экран» полностью идет готовым к монтажу, он газоплотный, в легкой обмуровке, работает под надувом, т.е. без дымососа.
Срок службы водогрейного отопительного котла при использовании воды надлежащего качества достаточно долог. Например, в котельной завода «Элара» г. Чебоксары до сих пор работает водотрубный котел, который прослужил 29 лет. Затраты на эксплуатацию водотрубных отопительных котлов КВа-«Экран» и КВр-«Экран» ничем не уступают жаротрубным.
Котёл водотрубный или жаротрубный: вечный спор
Г.Е. Рузаев, заместитель генерального директора, АО «Дорогобужкотломаш» по перспективному развитию, г.
Введение
Изначально вся система советского, а затем и российского, отопления и горячего водоснабжения была ориентирована на водогрейные котлы водотрубной конструкции – в 1960-х годах прошлого века в СССР специальным решением Госгортехнадзора был введён официальный запрет на производство жаротрубных котлов из-за большого количества связанных с их эксплуатацией аварий.
Поэтому именно водотрубные котлы сформировали менталитет наших проектных, монтажных и эксплуатационных организаций, именно они стали традиционно российскими, так как были не просто адаптированы под местные условия, а создавались специально для них.
Жаротрубные котлы получили широкое распространение на территории РФ лишь в конце 80-х годов, и российские производители не остались в стороне от этого «модного» западного направления развития котлостроения, решив, что существующие системы химводоподготовки, контроль, автоматика и применение современного котельного оборудования при проектировании и модернизации оставили в прошлом проблемы их эксплуатации.
Первая информация о проблемах с эксплуатацией жаротрубных котлов (причём импортных, а не российских) пришла к нам из Прибалтики, ведь системы эксплуатации там остались те же, что и в России. После изучения этого отрицательного опыта, а также состояния систем теплоснабжения на местах у основного потребителя российские производители провели «работу над ошибками», в результате чего было принято решение о разработке водотрубных котлов малой мощности, которые бы сочетали в себе только положительные характеристики жаротрубных и водотрубных котлов, а именно:
§ надёжность и долговечность;
§ использование обычных схем водоподготовки;
§ компактность, возможность работы с современными длинно-факельными горелочными устройствами;
§ блочная поставка максимальной готовности и т.д.
По сути, стояла задача предложить заказчику выбор, который позволит ему принять решение для конкретной ситуации, с учётом всех реалий на местах.
И сейчас Заказчику предоставлен вполне достойный выбор – как в линейке жаротрубных котлов, так и водотрубных. Что же может повлиять на решение отдать предпочтение оборудованию той или иной конструкции?!
Жаротрубные котлы
При имеющихся плюсах, жаротрубные котлы (рис. 1) показали себя достаточно «капризными» в эксплуатации. Причины аварий на котельных с «жаротрубниками» уже неоднократно обсуждались и, если двигаться по стадиям жизнедеятельности оборудования, то можно условно выделить несколько групп ошибок.
1. Ошибки при проектировании:
— неверный подбор горелочных устройств (отсутствие регулировки геометрии факела, вентилятор не обеспечивает преодоление сопротивления котла);
— неверный подбор насосов рециркуляции для обеспечения перепада температур воды до и после котла;
— гидравлический режим не обеспечивает давления воды, предотвращающего пристенное кипение;
— неправильно подобрана установка химводоочистки;
— неверно подобраны горелки в режиме «включено – выключено» и не в модулируемом режиме (режим превышения расчётного числа циклов).
2. Ошибки при изготовлении и монтаже:
— металл не соответствует предельным параметрам, соответствующим температуре для жаровых труб;
— большие остаточные напряжения при сварке;
— перепутанные патрубки «вход – выход» воды на котле;
— трубопроводы смонтированы без «плавных» тройников и переходов с увеличенным сопротивлением.
3. Ошибки при эксплуатации:
— отсутствие химводоподготовки, несоответствие её расчётным значениям, отсутствие контроля за режимом ХВП;
— отсутствие контроля за режимом горения;
— отсутствие фильтров на линии циркуляции воды в системе теплоснабжения – особенно актуально после реконструкции котельных (насосов, ХВО, и т.п.), когда после пусков котла в него уходит весь шлам из системы;
— регулировка за счёт изменения количества турбулизаторов;
— нет промывки систем перед пуском;
— отсутствие периодичных промывок;
— ветхие тепловые сети, когда производительность ХВП не обеспечивает качество подпиточной воды из-за больших утечек и т.д.
Необходимо отметить, что по вине эксплуатации происходит порядка 98% выхода из строя котлов на местах. Сама конструкция жаротрубного котла при всех вышеперечисленных ошибках заставляет его работать как грязевик и способствует отложениям, накипи и, как следствие –перегрев, отдулины, трещины, а далее – выход из строя.
С другой стороны, откуда отечественным эксплуатационникам за относительно короткий промежуток времени было набраться опыта, если мощная система центрального теплоснабжения со всей своей инфраструктурой была в основном ликвидирована, а вновь построенные котельные малой мощности эксплуатируются силами районных ЖКХ небольших поселений, спортивных, торговых, санаторных и больничных комплексов и т.п.
При этом, надо отдать должное: как на западе, так и на российских теплогенерирующих объектах с профессиональным и бережным подходом к эксплуатации, опытом культуры и контролем водоподготовки жаротрубные котлы работают долго и успешно.
Рисунок 1. Жаротрубный котёл российского производства.
Водотрубные котлы
Аварийных ситуаций с эксплуатацией современных водотрубных котлов (рис. 2) гораздо меньше как раз из-за наличия огромного опыта их длительного применения в России.
Более того, интерес к их установке по сравнению с жаротрубными котлами неуклонно растёт (к проектированию, монтажу, эксплуатации и сервису мы уже привыкли, здесь особых нареканий нет).
В качестве обоснования этого интереса можно назвать следующие преимущества котлов водотрубной конструкции:
§ умеренное теплонапряжение в топке и большие скорости движения воды;
§ возможность работы напрямую на теплосеть;
§ более низкий удельный вес металла под давлением;
§ меньшие затраты на ремонт;
§ небольшой водяной объём, большая динамичность в наборе нагрузки;
§ повышенная эксплуатационная надёжность;
§ технико-экономические параметры (КПД, уровень автоматизации, подбор горелочных устройств, комплектность, блочность поставки, цена и другие показатели) практически не уступают котлам жаротрубной конструкции.
Рисунок 2. Водотрубный современный котёл российского производства.
Заключение
Можно достаточно долго рассуждать и дискутировать по части конструкции, проектирования, монтажа, эксплуатации, сервиса, подготовке персонала, контроля (в том числе и со стороны надзорных органов) экономики и т.п., но в реалиях сегодняшнего дня преимущество всё-таки остаётся за водотрубными котлами: если в 1990-х годах прошлого века в общем количестве выпуска малых котлов «жаротрубники» занимали 85%, то сейчас – только 40%.
Модные явления, в том числе и в технике, приходят и уходят, прогресс в любом случае не стоит на месте, и право на дальнейшее существование тех или иных типов оборудования получат те, кто воплотит новейшие технические решения с учётом адаптации их к конкретным условиям и в полной мере удовлетворит запросы потребителя.
Резюмируя вышесказанное, хотелось бы выделить самое, на мой взгляд, главное: при всём многообразии предложений на рынке весомое слово в пользу того или иного оборудования должно оставаться за профессионалами. Поэтому к выбору оборудования Заказчику следует привлекать профессионалов от эксплуатации, ведь вся ответственность за качественную и своевременную подачу тепла и горячей воды потребителю (производство, жильё, детские сады, больницы, школы и т.д.) лежит именно на их плечах (уголовная – в том числе). Только они, их опыт, владение обстановкой в конкретных системах дают гарантию выполнения всех требований потребителя в срок и с должным качеством.
Водотрубные и жаротрубные котлы. Отличия
Основные отличия жаротрубного от водотрубного котла
Отопительные котлы средней и большой мощностей по типу конструкции разделяются на две большие группы – водотрубные и газотрубные (жаротрубные).
Газотрубные – паровой или водогрейный котёл, у которого поверхность нагрева состоит из трубок небольшого диаметра, внутри которых движутся горячие продукты сгорания топлива. Теплообмен происходит посредством нагрева теплоносителя (воды), который находится снаружи трубок.
Согласно ГОСТ 23172-78, различают жаротрубные, дымогарные и жаротрубно-дымогарные котлы: в жаровых трубах происходит горение, в дымогарных только движутся продукты сгорания. Обычно жаровые трубы толще и их количество меньше.
По направлению движения дымовых газов жаротрубные котлы можно разделить на пролётные, где проходящие огневую камеру и жаровые трубы горячие газы не меняют своего направления, и на оборотные, где газы совершают поворот в огневой камере.
Наиболее распространенная конструкция газотрубных котлов — цилиндрический корпус, расположенный горизонтально. Внутри корпуса у водогрейных котлов находится горячая вода, у паровых водяной и паровые объемы. В качестве топки используется жаровая труба, расположенная либо по центру котла, либо ниже. В переднем торце жаровой трубы устанавливается надувная горелка, рассчитанная на сжигание газообразного или жидкого топлива. Выше топки располагаются пучки дымогарных труб, по которым происходит дальнейшее движение горячих газов с последующим выходом в дымовую трубу.
Котлы такой конструкции бывают двухходовыми и трехходовыми. В двухходовых котлах используется реверсивная топка. В реверсивной топке дымовые газы, отражаясь от задней стенки топки разворачиваются на 180°С и идут к передней стенке котла. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла.
В трехходовом котле дымовые газы возвращаются к передней стенке котла через вторую жаровую трубу, либо через второй пакет дымогарных труб. Далее горячие газы снова меняют направление движения, отражаясь от передней стенки, и проходя через дымогарные трубы удаляются из котла.
К плюсам газотрубного котла можно отнести следующее:
Газотрубные котлы обладают рядом эксплуатационных «минусов», перечеркивающих все их «плюсы». А именно:
По конструкции газотрубный котел является противоположностью водотрубному котлу.
Водотрубные котлы – паровой или водогрейный котел, у которого поверхность нагрева (экран) состоит из труб (кипятильных трубок), внутри которых движется теплоноситель (вода). Теплообмен происходит посредством нагрева труб горячими продуктами сгорающего топлива.
Простейший водотрубный теплообменник представляет собой конструкцию из двух параллельно расположенных труб, соединенных между собой большим количеством поперечных труб. Данная конструкция располагается в топке котла и дымовые газы проходя между трубами нагревают теплоноситель. Для увеличения площади нагрева применяют оребренные трубы.
Для примера можно привести радиатор системы охлаждения автомобиля. По сути он является вторичным водотрубным теплообменником.
Отличительными особенностями водотрубных котлов от газотрубных является меньший объем воды и большая скорость протекания теплоносителя. Из этого вытекают следующие преимущества:
К недостаткам таких котлов можно отнести:
Большинство котлов, представленных на Российском рынке являются жаротрубными. Это связано как с более простой технологией производства, так и с простотой обслуживания данных котлов. Несмотря на свои преимущества водотрубные котлы средней и большой мощностей менее популярны у потребителей, но всё же занимают свою часть рынка отопительного оборудования.
Водотрубные или жаротрубные отопительные котлы
Жаротрубные и водотрубные котлы хотя и выполняют одинаковые функции, но имеют противоположный принцип действия. Чтобы понять, какой из них лучше выбрать, нужно выяснить, как они устроены, и разобраться, какие преимущества и недостатки они имеют.
В жаротрубном котле продукты сжигания топлива движутся в трубках небольшого диаметра, а от них уже нагревается находящийся снаружи теплоноситель. Они могут различаться по направлению движения газов (пролетные или оборотные) и по количеству поворотов труб (двухходовые или и трехходовые).
Конструктивно такие котлы представляют собой цилиндр, размещенный горизонтально, в середине или в нижней части которого размещена горелка, а над ней дымогарные трубы, переходящие затем в дымоход.
В водотрубном котле все устроено наоборот. В топке котла, где сжигается топливо, установлена конструкция из труб, внутри которых двигается теплоноситель. Дымовые газы нагревают трубы с водой, а затем уходят в дымоход.
Преимущества и недостатки жаротрубных котлов
Преимущества и недостатки водотрубных котлов
В водотрубных котлах объем воды меньше, а скорость ее движения больше.
Этим объясняются следующие плюсы таких конструкций:
При всех своих преимуществах водотрубные котлы имеют и недостатки. Их конструкция намного сложнее, а, значит, установка и обслуживание требуют значительных усилий.
Корпус котла должен быть изготовлен из жаропрочной стали самого высокого качества, а все соединения должны быть особо прочными. Это, конечно, увеличивает стоимость такого котла.
Нужно сказать, что в нашей стране чаще используются жаротрубные котлы. Это объясняется простотой их конструкции и низкой стоимостью.
Устройство и принцип работы жаротрубного котла
Одним из наиболее распространённых видов промышленного теплового оборудования является жаротрубный котёл. Они отличаются несложной конструкцией, высокой надёжностью и возможностью переоснащения.
Имея небольшие габариты они отличаются высокой теплопроизводительностью при этом будучи безопасными. Существует несколько моделей, отличающихся конструкцией, мощностью, потребляемым топливом.
Устройство жаротрубного котла
Простой принцип работы определяет конструктив. Форма корпуса может быть разнообразной, но наиболее часто встречается форма цилиндра. С одной стороны располагается камера сгорания, а с обратной система дымоудаления. Горение поддерживается принудительным дутьевым устройством.
Над топкой находятся теплообменники, которые контактируют с дымоотводящим каналом. Для повышенной эффективности нагрева теплообменник изготавливают из труб небольшого сечения.
Наиболее распространенный трёхходовые жаротрубные котлы. Его главное отличие от обычной конструкции это наличие трёх дымоотводящих каналов.
Первым каналом считается топка, а два других находятся выше один над другим. Вентилятор обеспечивает необходимую тягу, а также существует естественная тяга через колосники и вентиляционные отверстия.
Особенностью трёхходовых котлов является снижение температуры нагретых дымовых газов с 1000˚С до 250˚С, обеспечив максимальную теплоотдачу. Но это чревато тем, что водяной уровень нестабильный и не поддаётся контролю. Это решается применением сепаратора, разделяющий пар и воду, и капли не поступают в коллектор.
Помимо указанных частей установки оснащаются следующими узлами для улучшения их характеристик:
Принцип работы
Принцип работы жаротрубного котла заключается в передаче тепловой энергии от горящего топлива теплоносителю. Процесс парообразования происходит при температуре 115˚С и давлении 0,7 кгс/кв.см.
Топливо сжигается в топочной камере, которая охлаждается водой, кроме фронтальной стороны. При нагреве воды происходит парообразование, пар аккумулируется в приспособленном резевруаре, подключённой к системе отопления. Отработанные газы удаляются через пучок труб.
Топливо для котлов может быть разнообразным: жидкое, твёрдое и газообразное.
Оборудование представляет собой газотрубные установки с жаровыми трубами, в которых циркулирует горящее топливо.
На жаровых трубах имеется газовая горелка низкого давления и принудительный наддув. Жаровая труба это своеобразная камера сгорания, внутри которой происходит сжигание подаваемого топлива.
Виды жаротрубных котлов
Жаротрубные котлы разделяются на две большие категории:
Отличие жаротрубного котла от водотрубного
Теплогенерирующие котлы большой производительности по своей конструкции разделяются на жаротрубные и водотрубные.
Особенность жаротрубных в том, что поверхность нагрева состоит из трубок, по которым движется сгораемое топливо. А нагрев теплоносителя, находящегося за пределами трубок, происходит путём теплообмена.
Жаротрубные котлы делятся также на пролётные – газы проходят без поворотов и оборотные – газы поворачивают в камере при движении.
Чаще всего это оборудование изготавливается в виде горизонтального цилиндра. Водогрейные котлы, такие как КВР или КВА, содержат нагретую воду внутри. Поверхность нагрева располагается в центре котла или ниже.
С одного торца устанавливается горелка для сжигания газа или дизельного топлива. Выше нагревательных элементов располагаются дымогарный трубопровод, по которому продукты горения направляются в дымоход.
По количеству контуров установки разделяются на двухходовые и трёхходовые. В первых действует реверсивная камера сгорания, где газы упираются в заднюю поверхность агрегата, затем разворачиваются и идут к фронтальной, после отражения от которой газы меняют направление в сторону удаления из котла.
В трёхходовой схеме газы при возвращении в передней поверхности проходят ещё одну жаровую трубу или же через ряд дымогарных труб. После чего, отразившись, газы идут на удаление из агрегата.
Главные преимущества жаротрубных котлов:
Недостатки при эксплуатации жаротрубных котлов:
Противоположным принципом работы обладает водотрубный котёл, его элемент нагрева представляет собой ряд труб, по которым движется нагретая вода, а теплообмен происходит путём нагрева труб путём сжигания топлива.
Наиболее распространённым и простым видом теплообменника является узел, состоящий из двух труб, сваренных между собой несколькими поперечными трубами.
Преимущества водотрубных котлов следующие:
Минусы такого оборудования:
На российском рынке больше всего представлено жаротрубное оборудование. Это следствие более простой технологии и несложного обслуживания. Однако благодаря своим преимуществам, часть рынка всё же принадлежит водотрубным котлам, несмотря на низкую популярность.
Лучшие Российские производители
Среди российских производителей стоит выделить несколько предприятий:
