На сегодняшний день существует широчайший выбор моделей водогрейных котлов, все они имеют свои конструктивные особенности, достоинства и недостатки. Рассмотрим конструкцию котлов, работающих на естественной тяге, без дымососа, а также особенности их пуска и эксплуатации.
Современные твердотопливные котлы КВ в первую очередь должны отвечать требованиям экономичности и надежности, с одной стороны и низкую стоимость с другой, что в свою очередь определяет их конструкцию. Для достижения максимального КПД котла стандартным решением является увеличение поверхности нагрева и более плотное омывание горячими дымовыми газами конвективных поверхностей нагрева. А это приводит к повышению аэродинамического сопротивления котла и необходимости установки дымососа. Поэтому до 80% угольных котельных малой мощности работают с дымососами. Но дымосос требует обслуживания, дополнительной автоматики и затрат на электроэнергию. Каковы же механизмы, позволяющие обеспечить работу котла без дымососа и от чего зависит естественая тяга? Сила естественной тяги определяется по формуле:
Sт=Рв-Рг=Нтрgро*(1/Тв-1/Тг)/287,1, где
р0 - давление воздуха по барометру, Па;
Тв - термодинамическая температура наружного воздуха, К4
Тг - средняя термодинамическая температура газов в дымовой трубе, К;
287,1 - газовая постоянная воздуха (Pв);
газовая постоянная газообразных продуктов сгорания (Pг) зависит от их состава - Pг к Pв.
Дымовые газы при прохождении через котлоагрегат испытывают сопротивление о твердые поверхности газохода и сопротивление, вызываемое изменением направления движения потока газа.
Высоту дымовой трубы принимают такой, чтобы всегда имелся некоторый запас тяги, т.е. разрежение в топке (создаваемое трубой), которое должно быть больше суммы всех сопротивлений, получающихся в процессе прохождения газов по газоходам котлового агрегата. Для нормальной работы топки котла необходимо поддерживать в ней постоянное разрежение 20 - 30 Па (2 - 3 мм вод. ст.). Поэтому полная тяга создаваемая дымовой трубой и обозначаемая S, должна быть достаточной для преодоления всех аэродинамических сопротивлений котельной установки и создания разрежения в топке
Sт = ΣΔSka + 20 - 30, Па, где ΔSka - сумма сопротивлений всех элементов котельной установки.
Из приведенной формулы видно, что тяга дымовой трубы котельной установки изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха:
- чем ниже температура наружного воздуха, тем больше разность плотностей воздуха и дымовых газов в трубе и тем больше тяга,
- чем выше температура наружного воздуха, тем меньше тяга.
Котлы которые мы будем рассматривать - стальные водотрубные. Начнем с конструкции котла. Как было сказано выше котел должен иметь минимально возможное аэродинамическое сопротивление в топке и конвективном пучке. Это достигается удлинением коллектров боковых панелей котла и увеличением рассояния между конвективными панелями и трубами в них. Для того чтобы сохранить величину теплосъема на достаточном для получения высокого КПД уровне, увеличивается общая поверхность нагрева путем добавления дополнительных конвективных панелей.
Для обеспечения самотяги в котельной установке важна не только конструкция котла, но и устройство газоходов и дымовой трубы. Газоходы от котла до дымовой трубы должны быть минимально возможной длины и с минимальным количеством поворотов. Дымовая труба котлов без дымососа должна иметь большой диаметр и высоту а также утеплена.
Пуск и эксплуатация котлов без дымососа
Котлы без дымососа имееют специфику в момент запуска, когда на улице еще теплая погода и тяга нестабильна.
Итак самое большое сопротивление в котле в конвективном пучке, и для того чтобы его преодолеть, мы в момент запуска выключаем его из работы. Для этого вверхней части топки котла имеется отверстие с шибером, куда подсоединяется обводной газоход. В момент пуска котла шибер открывается, и газы свободно проходят по нему и выходят в газоходы и далее дымовую трубу. После установки стабильного режима горения в топке котла шибер перекрывается. Продукты сгорания, имеющие более высокую по сравнению с окружающей средой температуру, стремятся вверх, в результате чего и возникает самотяга.
В период эксплуатации изменение тяги происходит и при изменении режима работы котла. Тогда тягу регулируют большим или меньшим открытием соответствующих заслонок. При увеличении нагрузки котлов увеличивают часовое количество сжигаемого топлива, количество подаваемого в топку воздуха и усиливают тягу, что осуществляется большим открытием соответствующих заслонок, а при снижении нагрузки котла уменьшают подачу в топку топлива и воздуха и соответственно прикрывают заслонки.
Есть ряд ограничений, когда котлы без дымососа не могут работать, к ним относятся наличие золоуловителя и воздухоподогревателя в котельной.
