Жаротрубный котел: описание с фото, отзывы, советы

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.

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:

• каналы воздухоотвода;
• манометр для пара;
• термометр для теплоносителя;
• управляющий блок;
• контроллеры давления;
• аварийная защита.

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:

• паровые. Образуют пар в специальной ёмкости, который используется как рабочее тело в системе отопления;
• водогрейные. В таких происходит нагрев воды, которая используется как теплоноситель. Использование пара в этих котлах исключается во избежания перегрева и разрушения труб.

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:

• простая конструкция;
• изготавливаются из недорогого метала;
• компактность;
• простое обслуживание;
• легкий тепловой расчет

Недостатки при эксплуатации жаротрубных котлов:

• требования по качеству подпиточной воды. Это связано с небольшими скоростями циркуляции. Поэтому это оборудование запрещается подключать к системам отопления из-за высокого шламообразования в радиаторах;
• высокая взрывоопасность. Если в котле имеется большое количество горячей воды и внезапно падает давление из конструктивных поломок, то мгновенно происходит выделение пара, сопровождающееся взрывом;
• высокое аэродинамическое сопротивление;
• необходимость поддержания температуры большого объёма воды даже в случае отсутствия потребности, иначе при остывании приходится затрачивать много времени на нагрев.

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:

• нет опасности взрыва;
• быстрый теплообмен;
• небольшой вес оборудования;
• надёжная конструкция;
• нет особенных требований к качеству воды.

Минусы такого оборудования:

• качество швов и соединений должно быть высоким;
• более сложное устройство;
• сложное техобслуживание.

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:

1. Борисоглебский котельно-механический завод. Предприятие выпускает жаротрубное оборудование, работающее на твёрдом, жидком топливе и газе. Оборудование комплектуется горелками и системами автоматического управления, безопасности. Приборы собственного производства. Котлы имеют трехступенчатое регулирование мощности, позволяющее обеспечить автономный режим эксплуатации.
2. Промышленная группа «Генерация» (г. Березовский, Свердловская обл.). Линейка жаротрубных котлов состоит из оборудования производительностью от 1 до 2,5 тонн/ч. Данное оборудование служит для производства пара низкого давления в промышленности. Схема котлов – трёхходовая. В комплектацию входят горелки, которые выполняются в двух вариантах: автоматизированные однотопливные и двухтопливные. Достоинствами агрегатов выступает высокий КПД – до 91%, простая конструкция, высокая ремонтоспособность.
3. АО «Завод котельного оборудования» (Белгородская область, Алексеевский район, г. Алексеевка). Предприятие выпускает жаротрубные котлы с высоким коэффициентом полезного действия. Паровые оборудование работает по трехходовой схеме. Котлы отличаются производятся в широком ассортименте с производством пара от 2 до 25 т/ч, и давлением до 25 бар.
4. Российский завод энергетического машиностроения АО «Поликрафт энергомаш». Завод выпускает котлы паропроизводительностью от 0,5 до 5,0 тонн/ч, имеют 11 типоразмеров и работают на газообразном и дизельном топливе. Оборудование оснащено защитной автоматикой.
5. АО «Шебекинский машиностроительный завод» (г. Шебекино, Белгородская обл.) изготавливает паровые жаротрубные котлы марок КП и КПа производительностью пара от 1 до 4 тонн/ч. Среди достоинств: спиральный турбулизатор, футеровка передней крышки огнеупорным бетоном. Котлы соответствуют требованиям Ростехнадзора.

Лучшие твердотопливные котлы 2018 — 2019 года

Система отопления — одна из неотъемлемых коммуникаций здания. И здесь прогресс тоже не стоит на месте: ежегодно производители радуют новыми агрегатами. Чтобы сделать хороший выбор, необходимо учитывать, что каждый твердотопливный котел рассчитан на определенную мощность и, соответственно, может иметь ограничение на размер площади отопления. Также имеют значение КПД устройства и тип управления, например, наличие функции автоматического розжига существенно упростит эксплуатацию.

Мы составили рейтинг самых лучших новинок 2018 — 2019 года. По мнению покупателей, именно эти твердотопливные котлы имеют оптимальное соотношение цена-качество, простоту эксплуатации и привлекательный внешний вид. Они наиболее востребованы и уже достойно себя зарекомендовали. Итак, посмотрим наш топ-10.

10 Теплодар Куппер ПРО 22

Комбинированный котел для средних площадей — до 200 кв.м. Данная модель от отечественного производителя открывает наш рейтинг лучших котлов 2018 — 2019 года. Есть возможность установки горелки (также не входит в комплектацию). Имеет высокую теплоотдачу. Температура теплоносителя — от 50 до 90 градусов. Изделие быстро разжигается и долгое время сохраняет хорошую температуру.

Плюсы:

• Есть встроенный ТЭН мощностью 9 кВт.
• Широкий выбор топлива — от твердых видов до газа.

Минусы:

• Пеллетную либо газовую горелку необходимо докупать самостоятельно.
• Небольшое отверстие для закладки дров.

9 ZOTA Тополь М 20

Бюджетный вариант с хорошей мощностью — отличный выбор для небольшого частного дома или дачи. Производитель рекомендует использовать для работы данного котла дрова и древесный уголь. Съемная заслонка обеспечивает легкую чистку теплоносителя.

Плюсы:

• Имеет ТЭН для поддержания высокой температуры.
• Приятная цена на отечественное изделие.
• Трехходовой газоход увеличивает эффективность котла.

Минусы:

• Не самый хороший КПД — 70%.
• Сильная тяга требует определенного привыкания в эксплуатации.

8 Roda Brenner Classic BCR-03

Котел, в котором возможно комбинированное отопление — не только древесными породами либо антрацитом, но и газом, коксом, дизелем. Универсальный вариант — хорошая идея для тех, кто не знает, какое отопление выбрать. Механическое управление сводит к минимуму вероятность поломки, а также делает эксплуатацию котла простой и понятной.

Плюсы:

• Большое окно для закладки топлива.
• Качественная теплоизоляция изделия — риск ожога минимален.
• Два режима подачи воздуха — с помощью регулятора и вручную.
• Простота эксплуатации и обслуживания.

Минусы:

• Котел комбинированный, но горелка докупается отдельно.
• Для отопления в межсезонье необходимо приобрести буферную емкость.

7 Bosch Solid 2000 B SFU 12

Еще одна модель с механическим управлением. Производитель рекомендует топить углем, но допускает также использование угольных брикетов, дров, кокса. Сам бренд — один из лучших производителей подобной техники — говорит о качестве изделия: в эксплуатации оно не доставит проблем.

Плюсы:

• Модернизированная топка позволяет регулировать подачу воздуха.
• Отлично справляется с отоплением площадей до 560 кв.м.
• Можно использовать как основной котел и в одной системе с газовым котлом.

Минусы:

• У котла небольшая камера загрузки.
• В изделиях чешского производства иногда «хромает» качество сборки.

6 Буржуй-К СТАНДАРТ-20

Стильный твердотопливный пиролизный котел оценят те, для кого практичность и функциональность важны не менее эстетики. Теплообменник изготовлен из высокопрочной стали, имеет встроенные термометр и манометр. Котел Буржуй-К СТАНДАРТ-20 оснащен также и регулятором тяги, что позволяет изменять скорость горения топлива, а значит — и его расход, а также интенсивность обогрева помещений. Хороший вариант для тех, кто дома бывает преимущественно по вечерам и ночью. Производитель рекомендует топить данный котел углем либо дровами.

Плюсы:

• Может отапливать площадь до 220 кв.м.
• Пиролиз обеспечивает тепло при небольшом расходе топлива.
• Золы образуется мало — не нуждается в частой чистке.

Минусы:

• В некоторых изделиях створки топки не прилегают плотно.
• Березовые дрова для розжига лучше не использовать — при температуре до 60 градусов труба может забиться дегтем.

5 Protherm Бобер 20 DLO

Классический одноконтурный твердотопливный котел мощностью 19 кВт. Рекомендуемое топливо — дрова либо уголь. Корпус выполнен из чугуна — этот материал долго сохраняет и передает тепло. Устройство оснащено надежным механическим управлением. Это лаконичная, надежная модель.

Плюсы:

• Высокий КПД изделия — 90,2%.
• Простой в монтаже — напольная установка.
• Энергонезависимый — отключение электроэнергии не влияет на работоспособность.
• Возможность комбинировать с электро- и газовыми котлами.

Минусы:

• Ручной розжиг не так удобен, как автоматический.
• Малая теплопроводность — чтобы разогреть, требуется время.

4 Stropuva Mini S8

Твердотопливный одноконтурный котел, предназначенный для обогрева небольших помещений — до 80 кв.м. Независим от электроэнергии либо иных коммуникаций — отличное решение для дома в деревне. Но и в городе для небольшого дома этот котел — весьма удачный вариант, поскольку сохраняет тепло до 20 часов. Также у изделия высокий КПД — 85%.

Плюсы:

• Продается в собранном виде — сразу готов к установке.
• Имеет малый расход топлива.
• Тепло сохраняет действительно долго.
• Компактный — не занимает большую площадь.

Минусы:

• Окошко для загрузки брикетов, угля и дров расположено низко — требуется сноровка.
• Агрегат достаточно тяжелый — для перемещения необходима помощь.

3 Viadrus Hercules U22 D-4

Комбинированный котел, уверенно занявший 3 место в нашем ТОП-10, который может работать как на твердом топливе, так и на газовом или дизельном. Производитель рекомендует дрова, но кокс уголь, газ, отработанное масло также прекрасно используются этим котлом для добычи тепла. Прочный чугун и надежные соединительные элементы делают данное устройство хорошим выбором для активной эксплуатации.

Плюсы:

• Сохраняет тепло долгое время.
• Можно выбирать количество секций.

Минусы:

• Горелка не поставляется в комплекте.

2 Buderus Logano G221-20

Твердотопливный котел с открытой камерой сгорания выполнен из прочного, долговечного чугуна. Немецкий производитель Buderus рекомендует использовать для отопления не только дрова и уголь, но также и кокс — это позволяет выбрать наиболее удобный для себя вариант. Котел Logano G221-20 — покупка на долгие годы. Он скорее надоест, чем сломается.

Плюсы:

• Установка агрегата проста и не требует сварки.
• Основательно продуманная конструкция обеспечивает долговечность изделия.
• Большая загрузочная дверца — удобно пользоваться крупными поленьями.

Минусы:

• Цена — за такое изделие не высока, но есть варианты дешевле.

1 ZOTA Pellet 25А

Одноконтурный котел, лидер нашего рейтинга лучших твердотопливных котлов 2018 — 2019 года, предназначенный для отопления средних и больших площадей — до 250 кв.м. Опытные пользователи сразу оценят особенности данного котла — он требует минимум физического присутствия, поскольку оснащен функцией автоматической подачи топлива, а также автоматизированной системой управления, возможностью подключить внешнее управление и теплые полы.

Котел ZOTA Pellet 25А оснащен и датчиком уличной температуры, что позволяет своевременно регулировать температуру внутри помещения. Рекомендуемое топливо — дрова, брикеты и пеллеты.

Плюсы:

• Укомплектован бункером для автоматической подачи топлива.
• Имеет защиту от перегрева.
• Панель управления оснащена многочисленными датчиками.

Минусы:

• Цена — за комфорт нужно платить.
• При пеллетном отоплении большой расход топлива.

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ Отменить ответ

2 комментария

какой «спец» пишет 90 кпд у протерма? вы хоть раз его топили? раз 6 мы снимали кпд с этого котла при установке, реально максимум выдает 82, при идеальных условиях, новый котел , топливо отличнейшее. это спец пишет или так пописать лишь бы? и знайте чугун для угля, сталь для дерева, протерм угольный котел ,можно топить чем хочешь , горит все и бумага тоже.

Ну вообще то у котла бобер который вы указали выше на сайте протерма КПД заявлен 70 %а не как не 90

Жаротрубные котлы как основа отопительной системы

Уже второй век служит человечеству жаротрубное оборудование. Мощные модели используют в обогревательных системах в животноводстве, на производстве, в строительных организациях и воинских частях, более компактные – в коттеджах, квартирах и на дачах. Модернизированный жаротрубный котел отличается усовершенствованной конструкцией, которая позволяет без изменения размеров агрегата увеличивать его производительность при условии, что внутреннее давление имеет параметры выше атмосферного.

Конструкция и назначение жаротрубных котлов

Внешний вид оборудования может быть различным, но чаще встречается горизонтальная конструкция цилиндрической формы. Одножаровый агрегат состоит из двух резервуаров-цилиндров, один из которых прячется внутри другого. Оба сегмента сообщаются между собой посредством паросборника и фланцев. На передней торцевой части находится топка, на задней – трубоотводы. Чтобы происходил процесс горения у паровых моделей, необходима принудительная подача воздуха. Воздух подается под колосник вентилятором, зафиксированным на фронтальной площадке. Оборудование, работающее на угле, дизельном топливе или газе, имеет горелку и трубу для отвода дыма.

Самым лучшим теплообменником считается стальной, так как он не подвержен коррозийному разрушению и не деформируется со временем от температурных перепадов.

Видео: Как выбрать котел для дома? Жаротрубный котел Roda RK2

Принцип работы водогрейного оборудования

Как и любая печь, котел работает на одном из видов топлива, которое загружается или поступает по трубам в топку. При сгорании топлива, например, угля или газа, выделяется тепловая энергия. У обычной печи отопления она отдается корпусу, нагревая окружающий воздух, у котла – теплоносителю (например, воде), причем посредником является теплообменник.

Топочная часть окружена водяной «рубашкой», которая является инструментом охлаждения. Дым, полученный в процессе сгорания топлива, поступает в пучок труб в задней торцевой части, поднимается вверх и выходит наружу.

Нагреваясь, вода преобразуется в пар, поднимается в верхнюю часть резервуара, где расположена паросборная камера. Оттуда она по трубам, которые называют паропроводом, поступает в различных направлениях для обогревания жилья или участия в технологических процессах. Как видите, принцип работы жаротрубного котла прост и подчиняется законам физики.

Существует две категории жаротрубных устройств, одна из которых функционирует за счет нагретого пара, вторая нагревает теплоноситель – воду. В зависимости от назначения оба вида могут отличаться конструктивно и иметь особенности, влияющие на их использование.

Видео: Процесс работы водогрейного котла

Преимущества и недостатки

Главное достоинство жаротрубных водогрейных котлов в их автономности: с помощью доступного оборудования можно собрать простую в использовании и прекрасно функционирующую систему отопления. При необходимости устройство может нагревать объем воды, необходимый для горячего водоснабжения загородного дома или дачи. Конечно, многое зависит от выбора топлива, поэтому перед покупкой необходимо ориентироваться на модели, работающие на определенном виде, например, на жидком топливе.

Также топливо и материал изготовления влияют на гарантированный срок службы отопительного устройства – от 20 до 50 лет. Обычно это соответствует действительности, так как водогрейное оборудование легко поддается ремонту. Автоматика, которой оборудовано большинство современных моделей, позволяет регулировать температуру на выходе или поддерживать ее в одном постоянном значении.

Недостатком обычно считают необходимость в постоянном обслуживании: через определенное время приходится загружать новую порцию топлива. Особенно это касается моделей, работающих на угле, дровах, мазуте, дизеле. Время от времени приходится производить чистку – убирать золу и шлак, освобождать трубы от копоти.

Как работают паровые котлы

Основная часть паровых жаротрубных котлов имеет особое строение, в котором главную роль играет трехходовый теплообменник. Газы, продвигаясь по трубам внутри водяной «рубашки», делают три хода:

• 1 – в камере сгорания, то есть в топочном отделении, где температура достигает максимума;
• 2 – в жаровом трубопроводе второго хода, который может использоваться для отвода горячей воды в систему водоснабжения;
• 3 – в жаровых трубах третьего хода, которые используются для отопительной системы.

Продвижение газов (пара) обеспечивают два фактора: работа вентилятора и тяга из дымохода. Владельцам паровых устройств необходимо контролировать уровень воды, который отличается нестабильностью. Некоторая часть испаряющейся воды оседает внутри конструкции в виде конденсата, для его сбора существует специальный собирающий элемент – сепаратор. Его работа защищает конструкцию от гидроударов и быстрого износа.

Большая часть паровых устройств используется в промышленных технологических процессах, когда необходима высокая энергоэффективность: создает большое количество тепла для топливных баков, турбин или деаэраторов.

Особенности эксплуатации

Вовремя обслуживать жаротрубное устройство и следить за его стабильностью необходимо, в первую очередь, из целей личной безопасности и сохранения целостности оборудования. Требования безопасности обычно указаны в инструкции к использованию. Основными пунктами являются следующие:

• Минеральные отложения и накипь – результат использования воды в качестве теплоносителя. Именно они являются причинами поломок и паровых, и водогрейных аппаратов. Из-за конструктивных особенностей строения трубопровода внутри конструкции отложения скапливаются неравномерно и вызывают перегрев теплообменника.
• Жаротрубные котлы используют больший объем воды, чем, предположим, водотрубное оборудование, и это увеличивает их взрывоопасность.
• Строение труб вызывает снижение скорости теплоносителя и в результате вызывает появление застойных зон.

Обслуживание заключается в своевременной замене стальных теплообменников, регулярной технической чистке и контроле над работой жаротрубного устройства. Следование инструкции позволяет сохранять изначальные технические характеристики котла и увеличивает срок службы.

Устройство и виды жаротрубных котлов

Жаротрубные котлы являются одними из самых распространённых отопительных агрегатов благодаря своей простой конструкции, надёжности, возможности улучшения эксплуатационных характеристик. При компактных размерах они вырабатывают высокую тепловую мощность и при этом полностью безопасны. Кроме того, доступны для выбора несколько типов конструкций, среди которых можно подобрать оптимальный вариант под доступное топливо и экономить на обогреве.

Устройство и принцип работы

Жаротрубные водогрейные котлы работают по принципу передачи тепловой энергии от сгораемого топлива теплоносителю, циркулирующему в теплообменниках. При этом для парообразования достаточно температуры до +115 0 С и рабочего давления до 0,7 кгс/см 2 . Средняя мощность теплового потока составляет 1,3 МВт/м 3 .

Сгорание топлива происходит в топочной, которая со всех сторон, кроме лицевой, охлаждается водяной рубашкой. Для выхода дыма установлен пучок труб, которые позволяют его вывести за пределы котла. В качестве топлива может использоваться газ, дрова, уголь, мазут, дизель.

При нагреве воды часть объёма переходит в пар, который скапливается в верхней части ёмкости в специальной камере, подключённого к отопительной системе.

Благодаря простому принципу работы жаротрубного котла он имеет относительно простую конструкцию. Корпус может иметь практически любую форму, но большинство производителей изготавливают его в основном в виде цилиндров. В торцевой части расположена топочная, а с противоположной стороны – система отвода дыма. Воздух для поддержания горения нагнетается при помощи электровентилятора, расположенного фронтально.

Над топочной камерой расположены по периметру теплообменники, которые заполнены теплоносителем и имеют плотный контакт с дымоотводом. Они выполнены в виде горизонтальных трубок небольшого сечения для увеличения эффективности нагрева воды.

Трёхходовой жаротрубный котёл ТТ-100

Наибольшее распространение получил трёхходовой жаротрубный котёл, отличие которого от описанной конструкции (одноходовой) состоит в наличии трёх ходов для отвода дыма, расположенных над топочной. Первым ходом является сама камера сгорания, вторым и третьим – ходы, расположенные сверху друг над другом. Тяга в каналах обеспечивается при помощи вентилятора и/или за счёт естественных воздушных потоков через вентиляционные отверстия или колосники.

Трёхходовой жаротрубный котёл позволяет понизить температуру нагретого дымового газа с +1000 0 С до +250 0 С, то есть основная часть тепла будет передана теплоносителю. По этой причине уровень воды весьма нестабилен и его достаточно сложно контролировать. Поэтому в устройстве используется сепаратор, отделяющий воду от пара, в результате чего капли не попадают в отопительный коллектор.

Для улучшения эксплуатационных характеристик и автоматизации процесса нагрева теплоносителя производители устанавливают следующие узлы:

• воздухоотводы;
• манометр, показывающий давление пара;
• термометр для индикации температуры нагрева;
• блок управления нагревом;
• датчики давления теплоносителя;
• система защиты от перегревов и аварийных режимов работы.

Виды жаротрубных котлов

Жаротрубные паровые котлы по типу нагрева теплоносителя подразделяются на следующие виды:

• паровые, в которых для подогрева используется пар, накапливаемый в отдельном специальном резервуаре;
• водогрейные, использующие для нагрева теплоносителя воду, применение пара недопустимо из-за необходимости предотвращения перегрева и деформации стенок корпуса котла.

Схема водогрейного жаротрубного котла

Преимущества и недостатки

Котлы с жаротрубной конструкцией обладают следующими преимуществами:

• высокий КПД, достигающий 92-93% благодаря эффективному распределению тепла и полному отбору мощности от создаваемого теплового потока при сгорании топлива;
• отсутствие нагрева внешней поверхности корпуса благодаря использованию водяной рубашки;
• высокая теплоёмкость котла и минимальная инерционность нагрева при работе;
• стабильные температурные параметры за счёт полного контроля процесса сгорания топлива;
• безопасность при эксплуатации: риск взрыва по причине высокого роста давления минимален;
• возможность внесения модификаций с целью изменения технических характеристик;
• простота конструкции, позволяющая проводить обслуживание и ремонты без привлечения специалистов;
• компактные размеры, по сравнению с другими типами котлов с аналогичными характеристиками;
• надёжность и долговечность по причине использования жаростойкой стали и минимальному количеству сварных швов;
• возможность применения для обогрева объектов, эксплуатируемых в суровых климатических условиях;
• средний срок службы от 20 до 50 лет;
• отличная ремонтопригодность;
• доступность конструкций под использование различных видов топлива.

Жаротрубные котлы имеют высокий КПД, достигающий 92-93% благодаря эффективному распределению тепла

К недостаткам жаротрубной конструкции относятся:

• в случае применения жёсткой воды на внутренних поверхностях образуется неравномерная накипь, которую удалять можно только после разборки, что весьма трудоёмко;
• высокое потребление воды;
• появление застойных зон теплоносителя из-за малой скорости его циркуляции;
• необходимость постоянного контроля состояния и периодического обслуживания, для недопущения аварийных ситуаций;
• сложность очистки ходов для отвода продуктов сгорания из топочной камеры;
• наличие непрогреваемых участков внутри теплообменников из-за низкой скорости циркуляции теплового потока.

Особенности эксплуатации

В жаротрубных котлах принцип работы основан на подогреве воды и образовании пара, поэтому необходимо использовать воду без примесей и постоянно следить за показаниями датчиков с целью обеспечения стандартных режимов работы. Для подготовки воды рекомендуется применять двухступенчатые натрий-катионные фильтры или обратный осмос с натрий-катионированием.

Кроме того, необходимо выполнять деаэрирование для получения необходимого pH уровня, а также введение специальных химических средств, предотвращающих коррозию металла. Связана эта мера с тем, что при пониженной кислотности воды в ней образуются сульфиты и фосфаты железа, которые стимулируют отложения накипи на внутренних поверхностях. Слой накипи опасен в первую очередь для топочной трубы одно- или трёхходового жаротрубного котла, так как она охлаждается только водяной рубашкой.

Периодичность проверки качества воды через каждые 3-4 суток. Это делает встроенная автоматика или лаборатория. Контролируются следующие параметры:

• жёсткость;
• электропроводимость;
• содержание щёлочи, кислорода и кислородного связующего компонента;
• уровень pH.

В этот же период следует проводить частичную или полную продувку объёма для удаления шлама. Для этого в устройстве жаротрубных котлов предусмотрена запорная арматура, расположенная в его нижней части. Некоторые конструкции предполагают не периодическую, а постоянную продувку с количеством удаляемой воды 5-10% от общего объёма.

В процессе эксплуатации, чтобы избежать ремонта жаротрубных котлов, важно следить за их внутренним давлением. Большие объёмы поступающей в ёмкость воды благоприятно сказываются на стабильности давления при резких изменениях потребления пара отопительной системой. Однако термоаккумулирующие свойства жидкости даже при небольших колебаниях давления стремятся привести термодинамическую систему в стабильное состояние за счёт стремительного парообразования. В итоге, получаем опасный рост давления пара, который может привести к взрыву котла.

Ремонт котлов

В случае нарушения герметичности, ремонтируем жаротрубные котлы в такой последовательности:

1. Изучаем документацию и схемы устройства.
2. Выполняем поиск проблемного участка и локализуем его.
3. Проводим зачистку поверхности возле трещины до чистого металла на ширину 15-20 мм.
4. Выполняем сварочные работы при температуре окружающей среды выше +5 0 С. Применяем электроды толщиной 2,5 мм или 3 мм. Навариваем шов со стороны барабана на 2-4 мм больше, чем от трубы. Направление сварки от середины трещины к краям одновременно с применением двух сварочных аппаратов.
5. Зачищаем шов до блеска и смотрим на его качество. При необходимости устраняем недоделки: не проваренные участки и раковины.
6. Проводим испытания котла.

Жаротрубные водогрейные котлы применяют в котельных, для отопления частных домовладений, в промышленности и других сферах

Иногда в устройстве жаротрубных котлов из-за неправильной эксплуатации возникает необходимость замены повреждённого участка. Для этих целей применяют газопламенный способ. При этом размеры повреждённой части должны быть не менее 200 мм или диаметра трубы. Сначала локализуют участок, затем вырезают его болгаркой до сохранившегося по толщине и свойствам металла, после чего зачищают и приваривают латку из такой же по составу стали.

Жаротрубные водогрейные котлы применяют в котельных, для отопления частных домовладений, в промышленности и других сферах. Это обусловлено их высокой эффективностью нагрева и экономным расходом топлива, надёжностью и неприхотливостью в эксплуатации. Устройство жаротрубных котлов относительно простое, поэтому их легко можно отремонтировать даже самостоятельно без привлечения специалистов.

Почему текут жаротрубные котлы?

Вернувшись из очередной командировки, задумались над этим вопросом. Слишком уж часто, в последнее время, нас приглашают сделать химическую промывку жаротрубного котла, который уже имеет трещины и течёт в местах сварки или вальцовки.

Безусловно, мы выполняем промывку всякий раз, но размышляем над тем, почему котлы этого типа начинают течь.

Буквально вчера вернулась бригада из республики Коми. Проводили химическую промывку котла КВМ-4,0 (КВТ-4000), производства ООО “Ковровские котлы”. Данные котлоагрегаты уже встречались нам ранее. Они работают на древесной щепе, имеют нестандартную компоновку (это не жаротрубный котёл в явном виде). Котлы отличные, имеют высокий КПД, Заказчик очень лестно отзывался о них.

Перед очисткой Заказчик сообщил нам, что котёл уже неоднократно заваривали, что скорее всего в котле много накипи и причина течи именно в этом.

Действительно, на промывку этого котлы мы затратили чуть ли не двойную норму реагента Кратол и по нашим ощущениям, в котле ещё осталась накипь.

При этом, после промывки, в котле снова обнаружилась течь (скорее всего удерживаемая слоем накипи, которую мы удалили) и мы, естественно, полезли в топку изучать обстановку.

Вот видео из топки:

Также фото этого места трубной доски:

На снимке вы можете видеть, что в центре и в правой части фото, вокруг труб видны места сварки.

Этот котёл не очень старый, 2016 года выпуска. Да, внутри него был слой накипи, снаружи – густой пастообразный слой сажи от сгорания дерева. Но места течи локализуются только в этом месте, правда постепенно расползаясь в разные стороны.

В чём причины этого явления? Заказчик уже вызвал представителей завода-изготовителя котлов. Стороны произведут вырезку этой части трубной доски и сделают исследование причин течи. О результатах мы сообщим дополнительно!

В прошлом году, в Московской области, на кондитерском предприятии, довелось промывать котел ICI CALDAIE АХ 500. И также, нас позвали уже после того, как котёл потёк.

На снимке: течь парового котла ICI CALDAIE АХ 500

В данном случае, течь была в нижней части котла, текли именно нижние дымогарные трубы. Как потом выяснилось, внутри котла, на трубах и трубной доске лежал плотный нерастворимый осадок. Видимо он мешал теплопередаче и места сварки потекли.

Хотя это была лицевая сторона котла, у горелки. Как правило, максимальная температура от факела падает на противоположную сторону котла. Или мы ошибаемся?

Есть ещё одна идея, почему жаротрубный котёл течёт именно в местах сварки. Иногда, сварной шов может содержать неметаллические примеси, которые имеют меньшую прочность, чем метал. Может быть именно по этой причине, перегрев в этих местах приводит к течи в местах сварки.

Что скажут уважаемые читатели?

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии

Опубликовано Николай – 17.05.2019

IMHO Кроме верно указанных…

IMHO Кроме верно указанных Вами причин существуют еще несколько. Сам процесс изготовления котлов не предполагает процедуры термического отпуска заготовок трубных досок. В сочетании с частыми циклическими нагрузками “запуск-остановка” возникают очаги локального напряжения, далее в соответствии с русской поговоркой “Где тонко, там и рвется”, но прежде чем порваться происходит утоньшение металла, а следовательно возникает локальная тепловая нагрузка и накипь “растет” там быстрее. Как результат теплосъем ухудшается, возникает локальный перегрев, дальнейший рост отложений до тех пор пока не появится “отдулина” ( шишка похожая на фурункул ) либо разрыв. Локальные перегревы могут возникать так же из-за некорректной работы горелки. Впрочем эта тема слишком широка для рассмотрения в кратком ответе.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии

Опубликовано akolosov – 19.05.2019

Николай, благодарю за…

Николай, благодарю за подробный ответ!

Кстати, он навел на мысль – а что скажут на этот счёт сами производители котельного оборудования? Мы направим официальные запросы основным заводам, производящим котлы – может быть быть они поделятся с нами информацией.

Кстати, по поводу работы горелки. Мы неоднократно обращали внимание, что при работе паровых котлов барабанного типа – ДЕ и ДКВР, в различных секциях конвективных труб накипь имеет разную толщину и прочность. Возможно, это является следствием настройки горелки? Мы будем признательны за идеи и размышления на этот счёт.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии

Опубликовано akolosov – 20.05.2019

Да, по поводу ремонта…

Да, по поводу ремонта жаротрубных котлов. Нашли интересную ссылку на форуме, может кому будет полезно: жаротрубные котлы и чем их варить.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии

Опубликовано akolosov – 05.08.2019

Что скажут производители котлов?

Как мы и обещали, направили официальные запросы в представительства ведущих зарубежных производителей котлов.

В числе прочих, мы сформулировали в письмах следующие вопросы:

• Возможные причины течи котлов в районе трубной доски;
• Допустимая толщина накипи на поверхностях нагрева котлов;
• Регулярность проведения химических промывок;
• Допустимая скорость коррозии реагента для химической промывки;

На данный момент обратная связь получена от представительств VIESSMANN в России, а также ICI CALDAIE. Ответы пока не формализованы, мы планируем встретиться с техническим руководством представительств и обсудить вопросы, связанные с химической промывкой.

Надеемся получить ответы на поставленные вопросы, а также информацию, которая поможет нам улучшить качество нашей работы.

Следите за обновлениями!

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии

Опубликовано akolosov – 16.08.2019

Ответы производителей котлов

Постепенно, мы получаем отклики на наши письма, суть которых отражена в предыдущем посте.

В настоящее время нам ответили компании ICI, VIESSMANN и Unical. Ответы как письменные, так и устные. В настоящее время мы дорабатываем технические нюансы сайта для возможности размещения файлов в разделе Блог, так что в скором времени мы разместим здесь полученные материалы.

Следите за обновлениями!

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии

Опубликовано akolosov – 06.12.2019

А что говорят на форумах?

Коллеги, мы изучили большое количество форумов и тематических площадок. Здесь мы приведём ссылки на некоторые из них, где можно подробно ознакомиться с мнениями.

Вкратце, причины течи жаротрубных котлов могут быть следующие:

• Недостаточная водоподготовка – накипь – перегрев;
• Несоблюдение точки росы – коррозия со стороны газов;
• Температурные напряжения – быстрое охлаждение и быстрый нагрев;
• Подвижные опоры в транспортном состоянии (приварены) – препятствие температурному расширению котла.

Эти выводы взяты нами из обсуждения здесь:

Очень обстоятельный анализ приведён, также, здесь:

Наверняка, это далеко не все причины образования микротрещин и течей в жаротрубных котлах.