Стальные водогрейные котлы
Для теплоснабжения стальные водогрейные котлы широко стали применяться с середины 20 века. Это и понятно, так как примерно до 1950г отопительные котельные, в которых устанавливались чугунные котлы, имели сравнительно небольшую теплопроизводительность (до 3—5 Гкал/ч). Широкий размах жилищного строительства потребовал новых решений в области систем теплоснабжения с точки зрения, как повышения качества, так и увеличения мощности котлов. Для теплоснабжения потребовалась вода, нагретая до 150°С.. Экономически стали выгодными укрупненные котельные с теплопроизводительностью до 150 МВт и выше.
Естественно, что для новых целей чугунные котлы уже не годились. На первых порах, в связи с отсутствием стальных водогрейных котлов промышленного изготовления, в новых котельных устанавливали промышленные паровые котлы, а воду подогревали в пароводонагревателях. Подобные котельные, отличавшиеся большей сложностью и стоимостью по сравнению с котельными оснащенными стальными водогрейными котлами, были в то время достаточно распространены.
В настоящее время почти все строящиеся котельные, в том числе и небольшой мощности, оснащаются стальными водогрейными котлами.
Это обусловлено простотой обслуживания и ремонта стальных котлов.
Твердотопливные стальные водогрейные котлы мощностью до 4МВт. используются, как правило, со слоевыми топками.
Слоевые топки крайне разнообразны и подразделяются по целому ряду признаков: по характеру обслуживания, по размещению и состоянию слоя и по компоновке топки с котлами. Топки бывают с ручным обслуживанием, полумеханические и полностью механизированные, с неподвижным слоем, со слоем, перемещающимся по неподвижной решетке или совместно с колосниковой решеткой.
Большинство топочных конструкций размещают вне пределов основных поверхностей нагрева котлов, в связи, с чем их и называют внешними топками. Топки же, расположенные внутри жаровых труб жаротрубных котлов или между секциями чугунных котлов, получили название внутренних.
Водогрейные котлы с простыми колосниковыми решетками (или топки с ручным обслуживанием)
Прежде всего, необходимо иметь в виду, что в соответствии с ГОСТ30735-2001 «Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью от 0,1 до 4 МВт» топки с ручным обслуживанием можно применять лишь к котлам следующей мощности, не более:
-0,3 МВт для дров, древесных отходов и торфа;
-0,5 МВт для бурого угля;
-0,8 МВт для каменного угля и антрацита;
В котлах с простыми колосниковыми решетками можно сжигать почти все разновидности твердого топлива: дрова и торф (правда, если их влажность - не превышает 40%), бурые и каменные угли и антрациты. К отличительным особенностям простой колосниковой решетки при сжигании различных видов твердого топлива относятся переменное расстояние от уровня загрузочной дверцы до колосникового полотна, тип применяемых колосников, количество обслуживаемых дверец, располагаемых на фронтовой стене по высоте, необходимость устраивать своды в котлах, перекрывающие топку, и, наконец, наличие или отсутствие зольных бункеров.
Котлы с ручными колосниковыми решетками составляют только из неподвижных колосников, с частично опрокидными и, наконец, со всеми поворотными колосниками. Последние решетки (РПК) в настоящее время наиболее распространены.
Водогрейные котлы с шахтными топками
Котлы с шахтными топками подразделяются в зависимости от расположения зеркала горения на шахтные топки с наклонным и на шахтные топки с вертикальным зеркалом горения. Первые предназначены для сжигания дров и торфа с влажностью до 50%, вторые предназначены только для сжигания дров с влажностью до 5б%.
Водогрейные котлы на твердом топливе (дровяные котлы) с шахтными топками рассчитаны на сжигание поленьев стандартной длины без присадки древесных отходов. Топку с наклонным нормальным или сокращенным размером зеркала горения выбирают в зависимости от теплопроизводительности котла, под которым устанавливают топку. Ширину решетки для всех шахтных топок принимают на 150 мм больше стандартной длины дров. В зависимости от ширины котла и стандартной длины дров топки выполняют из одной, двух и трех отдельных шахт с промежуточными стенками не менее чем в два кирпича.
Решетку шахтной топки с наклонным зеркалом горения в верхней части составляют из двух рядов наклонно поставленных брусчатых колосников, а в нижней - из одного ряда горизонтальных брусчатых колосников. Опорные балки колосников охлаждаются водой. Пространство под колосниками разделено двумя междузонными перегородками на три зоны. Каждая зона имеет дверцы для обслуживания.
К котлам с шахтными топками, хотя и несколько условно, может быть отнесена и скоростная топка системы В. В. Померанцева, предназначенная для сжигания древесных отходов (главным образом щепы). Особенность топки заключается в том, что топливо сжигается в зажатом слое, через который продувается горячий воздух под напором не менее 160 мм вод. ст., поступающий через отверстие. Процесс горения протекает при весьма больших тепловых напряжениях зеркала горения (отсюда и название топки — скоростная).
Для дожигания вынесенных из слоя горящих частиц и продуктов неполного сгорания предусматривают подачу вторичного воздуха в количестве 20—30%. Температуру подаваемого воздуха можно доводить до 2500С. Мощность топки изменяется главным образом за счет ее ширины.
В топках малой мощности в качестве зажимной решетки можно 'использовать кирпичную стенку, выложенную в клетку.
Водогрейные котлы с полумеханическими топками
К котлам с полумеханическими топками, предназначенным для сжигания твердого топлива, относятся такие, в которых механизируются лишь отдельные операции, составляющие топочный процесс. Например, механизируется или подача и заброс топлива на решетку, или шуровка и шлакозолоудаление. Кстати, с этих позиций и шахтные топки, рассмотренные ранее, также - можно отнести к полумеханическим топкам.
Водогрейные котлы с полумеханическими топками.
Котлы с топками ПМЗ-РПК.
Топки ПМЗ-РПК— наиболее распространенные полумеханические (пневмомеханические забрасыватели с решеткой, состоящей -из «поворотных колосников). Эти топки предназначены для сжигания широкого ассортимента углей и аитрацитов, за исключением лишь бурых углей повышенной влажности >35% и штыбовых антрацитов. Наиболее эффективно в них сжигается дробленый уголь с размерами куска 30—35 мм при содержании мелочи (до 3 мм) не более 30%. Топливо по неподвижной решетке разбрасывается с помощью вращающихся лопастей забрасывателя. Ротор забрасывателя приводится в движение электродвигателем. Электродвигатель является общим для всех забрасывателей, установленных на фронте котла, его мощность составляет от 1 до 5 кВт. Число забрасывателей зависит от ширины топки. Рекомендуемая ширина обслуживания для одного забрасывателя — не более 1000 мм. В помощь механическим забрасывателям через расположенные возле них сопла, подается воздух в количестве 20% общего расхода в топку котла под давлением, равным давлению в дутьевом канале.
В топках полностью механизирован лишь заброс топлива на решетку, шуровку же слоя, а также шлакозолоудаление выполняют ручным способом. Нагрузка топки регулируется -изменением подачи топлива -питателем, а также изменением количества подаваемого воздуха. Колосниковую решетку набирают из тех же поворотных колосников, которые применяют и в ручных толках, но длина этих решеток может быть более 3 м.
Котлы с топками ТШП.
Топка с шурующей планкой предназначена для сжигания бурых (включая угли повышенной влажности) и неспекающихся каменных углей. Принцип работы топки с шурующей планкой заключается в том, что топливо из питательного бункера при помощи секторного затвора поступает на глухую плиту передней части топки по всей ее ширине. Топливо по неподвижной колосниковой решетке распределяется шурующей планкой. Шурующая планка представляет собой чугунную (или стальную литую) трехгранную призму. Угол наклона передней плоскости этой призмы к горизонту составляет 35°, а задней — 15°, поэтому при движении ее вперед топливо захватывается из бункера и перемещается по решетке, а при движении призмы (планки) назад она увлекает за собой лишь незначительное количество топлива, осуществляя в основном его шуровку. Котла с топками типа ТШП относятся к по л у механическим, поскольку при их работе некоторые операции (подброска топлива на решету для уничтожения очагов кратерного горения, частично шлакозолоудаление) выполняются вручную. Фракционный состав топлива, поступающего в топку, может быть неоднороден, однако размеры отдельных кусков не должны превышать 70мм.