Котел верхнего горения: подробная инструкция по выбору для отопления частного дома, лучшие модели, их принцип работы и характеристики, отзывы владельцев и цены

Опубликовано 13.01.202113.11.2020 Автор: Категории: Разное

Содержание

Твердотопливные котлы с функцией верхнего горения

Во многих районах нет магистрального газа, поэтому перед владельцами загородных домов встает вопрос о выборе отопительной системы. При постоянном проживании в доме хочется, чтобы отопление не доставляло каких-либо неудобств. Поэтому часто отдают предпочтения твердотопливным котлам, так как они не требуют частой загрузки топлива. Современные модели экономичны и имеют высокие технические характеристики. Практичность отопительного оборудования является главным критерием при установке отопления в загородном доме. Газовые и электрические котлы являются автономными система, а твердотопливный котел требует участия человека. Но если нет возможности провести газ, а отопление электричеством обойдется в приличную сумму, то альтернативным вариантом становится твердотопливный агрегат. Для удобного пользования можно приобрести котел с функцией верхнего горения, в котором топливо сгорает медленнее.

В чем преимущества котлов отопления верхнего горения

В холодный сезон котел работает без перерыва, обогревая все комнаты и обеспечивая дом горячей водой для хозяйственных нужд. Современные твердотопливные котлы имеют высокий коэффициент полезного действия, а также являются энергоэффективными и мощными. Использовать для топки можно дрова, уголь, пеллеты или брикеты. Выбирать можно любой вид топлива исходя из стоимости и модели отопительного котла.

В зимний период твердотопливные котлы приносят много пользы. В первую очередь следует отметить эффективность и качество работы системы, а также экономичный расход топлива. Но, несмотря на множество плюсов, есть и минус – участие человека в обслуживании.

Периодически требуется выполнить подготовку оборудования и чистку. Кроме этого придется регулярно производить загрузку топлива. В зависимости от температуры на улице и вида отопительного котла формируется количество загрузок топлива.

Если вы приобрели обычный твердотопливный котел, которые не имеет возможность автоматической подачи топлива и работает на угле или дровах, то придется производить загрузку топлива 2-8 раз в сутки. Количество загрузок определяется от мощности обогрева, качества топлива и мощности агрегата.

Из-за больших хлопот связанных с работой твердотопливного котла, многие владельцы частных домов выбирают агрегаты с верхней загрузкой. В таком случае не нужно постоянно производить закладку топлива. Рассмотрим подробнее особенности котлов с верхним горением.

Особенности отопительных котлов с верхним горением

Для упрощения обслуживания твердотопливных агрегатов производители начали использовать новые технологии, но и частично вернулись к прежним. Основной задачей стала модернизация оборудования для увеличения времени горения топлива на одной загрузке. Добиться такого результата получилось при использовании функции верхнего горения.

Топливо после загрузки в топку будет гореть сверху вниз. То есть не так как в обычных котлах. Через специальный распределитель подается нужное количество воздуха и начинается горение верхнего слоя топлива. После того как эта часть будет прогорать, то распределитель воздуха начнет опускать вниз и таким образом, обеспечивать горение следующему слою. Следовательно, топливо равномерно сгорает по слоям и при этом выделяется большой объем горючего древесного газа. Температура в топке при горении составляет 450 градусов. На этом этапе включается функция пиролиза. Все мелкие продукты и древесный газ полностью сгорают. Таким образом, выделяется большое количество тепловой энергии. После работы в топке почти не остается топливо.

Пиролиз представляет собой реакцию, при которой разлагаются органические соединения при высокой температуре и затем выделяется горючее вещество. Главный нагрев котла происходит благодаря сжиганию древесного газа. Этот газ поступает во вторую камеру и воспламеняется благодаря нагнетанию горячего воздуха. Во второй топке температура горения может достигать даже 800 градусов.

От процесса сжигания топлива зависит скорость горения. В стандартном котле сжигаются быстро дрова, а тепло выдается максимальное в короткий промежуток. Таким образом, котел начинает работать на полной мощности и без новой закладки топлива начинает терять нагрузку. А загружать постоянно дрова никто не хочет. Именно поэтому стоит отдать предпочтение котлу с верхней загрузкой. Одной загрузки хватает минимум на 12 часов работы, а может быть даже больше, чем на сутки.

Конструкция котла с верхней загрузкой

Отопительный котел с верхней загрузкой по конструкции похож на свечу. Котел имеет вертикальный корпус в виде цилиндра. Корпус является двухслойным и играет роль теплообменника. Между стенками циркулирует вода, которая получает тепло от пиролизного газа.

Над загрузочной камерой есть камера подогрева воздуха, через которую двигается распределитель воздуха. Для поступления небольшого количества остаточных продуктов сгорания устроен подзольник в нижней части котла.

Твердотопливные котлы длительного горения выпускаются двух видов:

Котлы, которые работают на дровах, угле или топливных брикетах.
Оборудование, которое потребляет топливные брикеты и дрова.

В технической документации к отопительному прибору обычно указывается время работы на одной закладке. В среднем котел работает на дровах или брикетах 24-48 часов, а на угле 3-5 суток.

Стоит отметить, что время горения зависит еще от качества топлива. Например, дрова из березы, бука, ясеня или дуба будут гореть долго, и выделять много тепла. Дрова хвойных пород горят быстро, а значит, срок работы будет меньше.

Кроме дров, угля и брикетов для таких котлов можно использовать вторичные продукты деревообработки. Для одной загрузки потребуется около 30-50 кг топлива. В зависимости от мощности оборудования определяется высота закладки. Это значение может быть от 600 до 1500 мм. Котлы с верхней загрузкой могут быть от 8 до 40 кВт.

Управление отопительным котлом с верхней загрузкой

Принцип управления отопительного котла длительного горения построен на регуляции потока воздуха, который поступает в камеру сгорания. В стандартных приборах регулируются воздушные массы механическим приспособлением. При работе термостата заслонка приводится в действие. Но такой способ имеет минус. Термостат настраивается на необходимый температурный режим. При нагреве носителя тепла заслонка принимает нужное положение и снижается интенсивность горения. Получить быстрое снижение температуры не получится из-за большой инерции работающего котла. Носитель тепла будет нагреваться определенное время, работая на отопительную систему.

Такой же принцип работы связан с увеличением температуры нагрева котловой воды. Пока котел не выйдет на номинальную мощность, температура носителя тепла будет медленно расти.

В отопительном котле с вентилятором нагнетается воздух при необходимости, и увеличивается интенсивность горения. Благодаря нагнетателю воздуха, получается, снизить инерцию нагревательного прибора длительного горения. При помощи автоматики включается и выключается нагнетатель. Автоматика имеет датчики, которые фиксируют все изменения температуры носителя тепла.

При необходимости вентилятор останавливается, а тлеющее топливо остается на небольшом кислороде. В топку воздух поступает естественным путем. Таким образом, можно снизить температуру теплоносителя при проскоке.

Для того чтобы котел начал работать в обычном режиме может потребоваться 0,5-1 час. При необходимости можно отключить отопление. При помощи бака происходит компенсация избыточного тепла, которое поступает из остывшего котла. Котел длительного горения остывает примерно 2-5 часов.

Достоинства и недостатки твердотопливного котла с верхним горением

Среди плюсов твердотопливного котла длительного горения можно отметить:

Высокий коэффициент полезного действия.
Большие промежутки между загрузками.
Небольшое количество электроники для системы автоматики.
Технологическая безопасность.
Срок службы 10-15 лет.
Энергонезависимые приборы.

Основным недостатком твердотопливных котлов с функцией верхнего горения является инерционность. Если сравнивать оборудование с газовыми котлами или твердотопливными, которые работают по другому принципу, то твердотопливные котлы длительного горения не такие гибкие в эксплуатации и с технической стороны. Многие показатели работы зависят от качества топлива. Если в качестве топлива используются дрова, то они должны иметь подходящую влажность. Не редко встречаются проблемы в работе оборудования из-за полной загрузки. Несмотря на такие несущественные минусы, твердотопливные котлы имеют множество преимуществ и являются отличной альтернативой газовому и электрическому отоплению для загородного дома.

приницип работы и обзор производителей

В ряде случаев твердотопливный котел остается единственным практичным способом отопления частного ома. Однако классические конструкции обладают одним весьма неприятным недостатком, постоянно приходиться следить за количеством топлива и подбрасывать дров или угля в топочную. Чуть промедлил или задержался, и теплоноситель начинает остывать.

Можно выработать привычку, создать жесткое расписание, чтобы обеспечить постоянный обогрев, а можно выбрать твердотопливный котел длительного горения, который предельно простым способом способен проработать на одной закладке до нескольких суток.

Принцип работы и устройство

Традиционно в твердотопливных котлах, как в печах и каминах использовалось активное горение дров или угля. За счет контролируемой подачи воздуха можно было добиться максимальной теплоотдачи и хорошего прогорания топлива. Однако активное горение слишком быстро задействует весь объем топлива, заложенного в топку, от чего постоянно приходится пополнять его количество.

В твердотопливных котлах длительного горения основная идея заключается в замедлении процесса горения топлива. Если горит только одна часть закладки, то общий объем будет израсходован за гораздо больший промежуток времени.

В качестве примера достаточно вспомнить, как долго горит спичка, поднятая пламенем вверх, и как она быстро вспыхивает и сгорает с пламенем, опущенным вниз, обжигая при этом пальцы. С дровами и углем такой принцип тоже применим.

Необходимо ограничить область горения в одном месте закладки и поддерживать его на минимальном необходимом уровне, не допуская возгорания всего объема.

Котлы длительного горения оборудуются объемной камерой сгорания в несколько раз больше чем у обычных конструкций. Дрова или уголь заполняются до верха камеры, оставляя лишь небольшой промежуток. Розжиг осуществляется с верхней части закладки.

Камера изолирована в нижней части, приток воздуха осуществляется только сверху, если котел с верхним горением. После розжига топлива весь кислород из камеры выгорает и фактически дрова, расположенные ниже области горения, консервируются.

Подача воздуха контролируется и строго ограничивается. В итоге дрова либо тлеют, либо горят только в верхней части камеры.

Для подачи воздуха используется специальный нагнетающий вентилятор, устанавливаемый вместо стандартного шибера или в отдельном посадочном месте. Только лишь управляя вентилятором, полностью контролируется процесс горения котла и подготовка теплоносителя, что существенно упрощает автоматизацию работы твердотопливных котлов.

По способу локализации области горения различают котлы:

с верхним горением;
с нижним горением (пиролизные).

Есть принципиальная разница между этими двумя способами. Котлы длительного горения по определению с верхним горением, что обеспечивает, чтобы основной объем закладки не прогревался. Котлы с нижним горением являются пиролизными. Хоть и выделяются в отельную группу, но так же являются устройствами длительного горения.

При нагреве дров свыше 300оС без активного горения начинается разложение древесины на золу и пиролизный газ, сжигая которые можно получить больше тепловой энергии, чем при обычном активном горении, но с меньшей мощностью.

Активное горение дает значительно больший выход тепла в единицу времени, чем верхнее или нижнее горение того же объема топлива. Для получения требуемой мощности в котлах длительного горения необходимо увеличить область слабого горения, увеличить количество топлива закладываемого в топку.

Из этого вытекает два основных преимущества котлов длительного горения:

Постепенное сгорание топлива проще контролировать и закладки хватает на большее время, притом разница на порядок.
Есть возможность автоматически контролировать и регулировать тепловую мощность котла при постепенном расходе топлива.

Принцип действия пиролизного котла

В пиролизных котлах дополнительно оборудуется камера для сжигания выделяемого газа. Подача воздуха осуществляется раздельно от основной камеры с закладкой, потому там можно поддерживать активное горение с большим выходом тепла в единицу времени.

Котлы длительного горения с верхним горением чаще не оборудуются колосниками, так как нет нужды подавать воздух снизу, а золу проще удалять с помощью выдвигающегося цельного поддона, притом делать этого надо практически раз в несколько недель, а то и в месяц.

Оборудуются колосниками только комбинированные котлы и пиролизные, в которых помимо длительного горения можно настроить обычный классический режим работы с полным и равномерным прогоранием закладки.

Правда, что загрузка раз в неделю?

Действительно некоторые котлы длительного горения могут работать до недели на одной заправке дрова или угля. Однако это в основном касается сверхмощных агрегатов с выходом от 150кВ и до нескольких мегаватт. Обычный котел для частного дома чаще рассчитан на беспрерывную работу на одной закладке до 30-45 часов, то есть до двух суток.

Основная проблема заключается в допустимом размере камеры сгорания при поддержании адекватной управляемости всего процесса. Необходимо выбрать компромиссное решение между такими параметрами, как:

объем камеры;
глубина камеры;
площадь области горения;
требуемая выходная мощность котла.

С увеличением объема камеры для закладки топлива необходимо увеличить и область горения, так как делать камеру узкой и высокой не получится. В этом случае сложно поддерживать активный приток воздуха к зоне горения, когда она опускается слишком низко.

Возникает ряд турбулентных потоков, способных распространить горение на весь объем и полностью сбить нормальный режим работы котла.

Производители котлов в первую очередь отталкиваются от необходимой тепловой мощности котла, а уже на этом основании подбирают габариты камеры сгорания в качестве компромиссного решения.

Котлы на угле работают дольше на одной закладке, чем на дровах. Для примера, если котел рассчитан на работу от одной закладки угля в течение 17 часов, то на закладке дров он скорее проработает только 14-15 часов, при одинаковой настройке тепловой мощности.

Двухконтурные или с водяным контуром для дома

Твердотопливные котлы длительного горения могут снабжаться одним или двумя теплообменниками для подготовки теплоносителя в систему отопления и ГВС. Принципиальных различий от конструкции обычных твердотопливных китолов при этом нет. Контуры могут объединяться в одном битермическом теплообменнике или располагаться по отдельности друг от друга.

Вид и конфигурация теплообменника подбирается производителем исходя из габаритов и формы топочной так, чтобы максимально использовать тепловую энергию по назначению.

Котлы длительного горения работают на меньшем объеме воздуха и с более низкой температурой исходящих продуктов горения. Теплообменники делаются с как можно большей площадью теплообмена.

Преимущество котлов длительного горения – это возможность контролировать и регулировать тепловую мощность горения, только лишь регулируя подачу воздуха, без оглядки на количество загруженного топлива.

Если в обычных котлах приходится ограничивать порции дров или угля и чаще делать закладки, чтобы снизить температуру теплоносителя, то в котлах длительного горения достаточно ограничить поступление воздуха так, чтобы дрова только тлели.

Украинского производства

Среди украинских производителей выпуском твердотопливных котлов длительного горения занимаются компании: Altep, Buran, Gefest-profi, KOTeko, NEYS, SWaG, Донтерм.

Котёл Altep КТ-1Е

Частично представлены собственные разработки, однако в виду большего опыта у европейских производителей частично или полностью модели повторяют удачные решения западных партнеров или предлагается лицензированная сборка на базе региональных заводов и предприятий.

Торговая марка и модель	Мощность	Тип горения	Топливо	Длительность работы	Стоимость, $
Altep КТ-1Е 15-45 КВТ	15	Верхнее сжигание	дрова/уголь	8-24 ч	950
Буран-12	12	Верхнее сжигание	Дрова/уголь/ брикеты/отходы	до 30 ч	975
Буран -20 Delux	20	Верхнее сжигание	Уголь/дрова/брикеты	Уголь-12 сут, Дрова-48 ч Брикеты- 72 ч	1200
SWaG 20 кВт Dm	20	Верхнее горение	Уголь/дрова/пеллеты	Уголь — до 5 сут.	1050
NEYS НЕУС-В	10-38	Верхнее горение	Уголь/дрова/пеллеты	8-24 ч	750-1200
Донтерм ДТМ КОТ-10Т	10	Верхнее горение	Уголь/дрова/брикеты	До 48 ч	450

Российского производства

Твердотопливные котлы российского производства представлены в основном рядом торговых марок, при этом само оборудование собирается подчас на одних и тех же производственных мощностях.

В числе распространенных марок: Фантом, Тепловъ, Буржуй-к, Ф.Б.Р.Ж., Zota, Wester, Дон, Сибэнерготерм (Прометей), Теполдар (Купер ПРО), Будерус.

Практически во всех случаях котлы длительного горения или пиролизные котлы – это переработка классической компановки с увеличением топочной и перестройкой системы подачи воздуха.

Однако такие модели, как Прометей или Zota, могут похвастаться уникальной конструкцией теплообменника и системы отвода продуктов горения, ориентированных как раз на пиролизное нижнее или верхнее сгорание топлива.

Торговая марка и модель	Мощность, кВт	Тип горения	Топливо	Длительность работы, ч	Стоимость, тыс. руб
Буржуй-К Т-50А	50	Пиролизный/дрова	дрова	6-12	138/149 одноконтурный/ двухконтурный
Буржуй-К Т-150А	150	Пиролизный/дрова	дрова	6-12	315/336 одноконтурный/ двухконтурный
ZOTA “Carbon”	15-60	Нижнего горения/уголь	уголь	10-12	40-84
Тепловъ Т10	10	Пиролизный/дрова/уголь	дрова	до 12	40/44 одноконтурный/ двухконтурный
Тепловъ Т100	100	Пиролизный/дрова/уголь	дрова	до 12	190/210 одноконтурный/ двухконтурный
Фантом Мах 30а	30	Пиролизній	дрова	до 20	100
Фантом Мах 90 а	90	пиролизній	дрова	до 20	236

Котлы Stropuva

Фирма Stropuva, созданная в Литве с 2000 года, занимается производством котлов длительного горения и готовых решений для автономных систем отопления с автоматическим управлением. Котлы имеют специфический внешний вид за счет значительно увеличенного объема топочной камеры, притом по большей части ввысь.

Форма любой модели представляет собой высокий цилиндр, внутри которого компонуется объемная камера, система подачи воздуха и теплообменники для контура отопления и ГВС. Конструкция и принцип работы котлов Stropuva запатентована, так что найти аналог вряд ли возможно, однако на рынке уже сейчас можно найти массу подделок, сильно ступающих по характеристикам и качеству оригиналам.

Котлы STROPUVA IDEAL – универсальное решение для работы с дровами, углем, топливными брикетами. Основная особенность заключается в наличии совершенной автоматики, позволяющей задавать с высокой точностью режимы работы отопительного оборудования. Однако в данной линейке представлены только модели мощностью 20 и 40 кВт.

Устройство котла Stropuva

Котлы STROPUVA универсальные – котлы для сжигания практически любого типа твердого топлива от древесных отходов до кокса и угля. Частично автоматизированы, в основном в отношении поддержания режима длительного горения. Модельный ряд представлен котлами мощностью от 10 до 40 кВт.

Котлы STROPUVA дровяные – простое решение в тех случаях, когда основной вид топлива – это по определению древесина. Список моделей начинается с мощности 7 кВт, как отличное решение для небольшого загородного дома или дачи.

Как выбрать

Основным критерием при выборе котла длительного горения является его номинальная тепловая мощность, притом при использовании основного типа топлива.

Уже после этого следует обратить внимание на:

объем топочной камеры;
время работы от одной загрузки;
вариант исполнения и наличие автоматики;
возможность использования других типов твердого топлива;
количество и характеристики теплообменников.

Рассчитывать на загрузку топлива, которой хватит на неделю в котлах, позиционирующиеся для частного дома, не стоит. Оптимальное значение автономной работы составляет от 17 до 45 часов, что вполне пригодно для частного пользования.

Шахтные котлы длительного нижнего горения: преимущества и недостатки

Котлы шахтного типа с нижним горением — это теплогенераторы, работающие на твёрдом топливе. Сжигание материала в таких устройствах происходит только в ограниченной области снизу камеры загрузки, большая часть топлива не горит. Такое название они получили благодаря своей конструкции, в основе которой две объёмные вертикальные камеры. Первая служит для закладки топлива, в ней протекает нижнее горение материала с выделением пиролизных газов. Во второй камере проходит дожигание пирогазов, температура здесь может доходить до 800 °С. В области максимального нагрева размещается теплообменник, который эффективно собирает тепло и передаёт его на теплоноситель для дальнейшего прогрева системы отопления.

Что такое нижнее горение?

Отличительной особенностью шахтных котлов длительного нижнего горения является ограниченное пространство сжигания топлива. Процесс горения в них не распространяется на всю камеру загрузки. Классические твердотопливные теплогенераторы устроены таким образом, что весь материал, который попал в топку, горит одновременно. А это, по понятным причинам, заметно сокращает срок работы котла от одной закладки материала.

Шахтные агрегаты специально сконструированы так, чтобы в камеру загрузки можно было вместить большой объём топлива. Но, как во время старта котла, так и на протяжении всего периода его работы, гореть будет только небольшой нижний слой. Остальная масса материала в это время просто находится над горящими углями и ждёт своей очереди на сжигание. Когда топливо снизу полностью прогорит, а остатки просыпятся через колосники в зольный ящик, на его место сверху спустится новая порция.

В результате локализации процесса переработки топлива на одном небольшом участке, появляется возможность значительно продлить период работы котла от одной закладки. Шахтный котёл способен обеспечить гораздо большую продолжительность одного полного цикла сгорания материала в камере загрузки, чем это доступно у классических твердотопливных теплогенераторов. Для сравнения, дрова в обычном котле прогорят за 3-4 часа, а в хорошем шахтном агрегате этот период достигает 12-24 часов.

Что лучше верхнее горение или нижнее?

Среди котлов длительного горения, работающих на твёрдом топливе, есть также устройства, в которых горение протекает в верхнем слое. Время активного производства тепла в котле удаётся продлить, как и в шахтных конструкциях, за счёт локализации области сгорания топлива. Но в данном случае, это горящее пространство находится наверху закладки.

Описанный принцип реализован в цилиндрических котлах, типа Стропува (Stropuva). Они выполнены в виде вертикально стоящего цилиндра (как вытянутая бочка). Через боковое окно в устройство закладывается топливо, после чего дверца закрывается, а закладку сверху прижимают плоским металлическим диском с отверстием посередине. Этот диск называется распределитель тепла, к отверстию в центре крепится вертикальная металлическая труба. Она служит для подачи воздуха и имеет телескопическую конструкцию, чтобы опускаться вместе с распределителем вниз, по мере прогорания топлива.

Как следует из описания, горение протекает в верхнем слое, который постоянно движется вниз. В результате такого решения, с одной стороны, гарантируется частичное сжигание ограниченного количества топлива, но с другой — пропадает возможность докладки дров во время работы теплогенератора. Данная особенность приводит к необходимости каждый раз ждать, пока весь материал в камере загрузки прогорит, и только после этого обновлять закладку.

Для сравнения, в шахтных теплогенераторах с нижним горением этой проблемы нет. В любой момент камера загрузки может быть открыта и заполнена доверху новым топливом. Это обстоятельство позволяет эксплуатировать систему отопления без перерывов и остановок. В цилиндрических конструкциях на период догорания остатков и разгорания новой порции топлива уходит от одного до двух часов. За такой промежуток времени, при сильных морозах, частный дом может быстро остыть, и находится в нём станет некомфортно.

Второй недостаток цилиндрических котлов с верхним горением — это более примитивная конструкция теплообменника. Теплоноситель по сути нагревается только за счёт прогрева корпуса теплогенератора. Именно внутри его стенок и находится вода, которая циркулирует по системе отопления. В шахтных котлах, кроме стенок, теплосъём осуществляется специальным водотрубным теплообменником. Он установлен во второй камере на пути движения дымовых газов и заставляет их перемещаться по сложным траекториям, чтобы дымогазы отдавали тепло металлическим поверхностями максимально эффективно.

После рассмотрения особенностей устройств, работающих по принципам нижнего и верхнего горения, следует отдельно сказать про правильный выбор шахтного котла. Его преимущества перед агрегатами типа Стропувы не только делает шахтники более удобными в эксплуатации, но и обеспечивает им больший КПД, чем у цилиндрических котлов с верхним горением. Поэтому, при выборе теплогенератора длительного горения, оптимальным решением будет приобретение именно шахтного котла.

Какой котёл нижнего горения лучше выбрать?

Можно долго рассматривать различные модели от зарубежных и отечественных производителей, но для экономии времени, перейдём сразу к наиболее совершенной на данный момент конструкции. Речь пойдёт о шахтном котле Термико (Termico). Его принципиальное преимущество перед аналогами в более высоком КПД. Эффективность работы теплогенератора достигается за счёт решения двух важных проблем, свойственных большинству шахтных котлов других производителей.

Первая сложность связана с тем, что в процессе горения нижнего слоя, из топлива выделяются дымовые газы. В них содержатся пиролизные газы, которые образуются во время разложения тлеющего материала. Топливо в нижней части камеры загрузки наполовину горит, и наполовину тлеет. Именно во время тления и возникает процесс пиролиза. Он заключается в разложении материала вследствие его нагрева, с выделением пиролизных газов.

Большая часть этих газов по специальному каналу уходит во вторую камеру, где интенсивно сгорает при высоких температурах. Но какой-то процент дымовых газов поднимается вверх и со временем начинает оседать на стенках котла, образуя твёрдый налёт. В шахтных теплогенераторах Термико специально для устранения этой проблемы была внедрена система раздельной подачи воздуха.

На входе в котёл, воздух разбивается на два потока. Основное количество идёт в нижнюю камеру горения, под колосники, а также непосредственно в область сжигания топлива. Оставшееся небольшое количество, в пределах 10%, поступает по каналам в камеру тепообменна.

Ещё одно слабое место шахтных котлов — это недостаток воздуха во второй камере. Так как здесь происходит интенсивное сжигание пиролизных газов, потребность в кислороде очень высокая. Не все устройства способны обеспечить качественный приток свежего воздуха и производительность котла в результате снижается. У теплогенераторов Termico для устранения данной трудности предусмотрен жаропрочный керамический катализатор.

Первичная подача — это основной поток воздуха, идущий на горение топлива и пиролизных газов. А вторичная подача является ответвлением этого главного потока. Она не расходуется на сжигания топлива, а проходит под колосниками, и движется дальше, попадая по каналам возле керамического катализатора непосредственно в нижнюю часть второй камеры. В этом месте активно горят пиролизные газы и, благодаря подпитке свежим воздухом, процесс протекает максимально эффективно.

Внедрение данных конструктивных решений ставит котлы длительного нижнего горения от Термико на первое место по производительности. Что касается долговечности и надёжности, то здесь также всё на высоком уровне. Для защиты металлических поверхностей от постоянного контакта с высокими температурами, в камерах выполнена шамотная футеровка из жаропрочного керамического материала.

Несмотря на применение дорогостоящих материалов и высокое качество сборки, цена на котлы Термико сопоставима с ценами на лучшие модели отечественных конкурентов. Стоимость устройств, произведённых за границей, в связи с разницей курсов сейчас неоправданно высокая. Поэтому, шахтный котёл Термико на 2020 год является оптимальным выбором по соотношению цены и качества.

Система управления горением морского котла

Система управления горением морского котла Главная || Дизельные двигатели || Котлы || Системы питания || Паровые турбины || Обработка топлива || Насосы || Охлаждение ||

Система управления горением судового котла

Бойлер используется для нагрева питательной воды с целью производства пара. В энергия, выделяемая при горении топлива в топке котла, сохраняется (как температура и давление) в производимом паре.

Обязательным требованием к системе управления горением является правильное пропорциональное количество сжигаемого воздуха и топлива. Это обеспечит полное сгорание, минимум лишнего воздуха и приемлемый выхлоп газы. Поэтому система управления должна измерять расход топлива. масло и воздух, чтобы правильно отрегулировать их пропорции.

align = «left»> align = «left»> align = «left»> Система управления горением, способная принимать быстрые изменения нагрузки показан на рисунке.Используются два элемента управления, «поток пара» и «давление пара». Сигнал давления пара подается на двухчленный контроллер и сравнивается с желаемым значением. Любые результаты отклонения в сигнале суммирующего реле.

Сигнал расхода пара также подается на суммирующее реле. В суммирующее реле, которое может складывать или вычитать входные сигналы, обеспечивает выход, который представляет потребность котла в топливе. Этот вывод становится сигналом переменного желаемого значения для двухчленного контроллеры в контурах регулирования подачи топлива и воздуха для горения.

А высокий или селектор низкого уровня сигнала, чтобы гарантировать, что при изменении нагрузки расход воздуха для горения всегда превышает потребность в топливе. Этот предотвращает плохое сгорание и черный дым выхлопных газов. Если мастер сигнал на увеличение расхода пара, затем при подаче на низкий селектор сигнала он заблокирован, так как это более высокое входное значение.

Рис: Система управления горением котла

Когда мастер-сигнал поступает в селектор высокого сигнала, через который он проходит как более высокий ввод.Этот главный сигнал теперь действует как желаемое значение переменной для суб-контур воздуха для горения и вызывает увеличенный воздушный поток. Когда установлен увеличенный расход воздуха, его измеренное значение теперь равно более высокий вход для селектора низкого сигнала. Главный сигнал теперь пройдет для увеличения подачи топлива в котел через под-контур подачи топлива. Поэтому подача воздуха для увеличения нагрузки устанавливается до увеличения подачи топлива.Требуемый воздух для Соотношение топлива устанавливается в реле соотношения в сигнальных линиях расхода воздуха.

Обобщенные ниже детали морского котла Информационные страницы:

Требования к различным типам котлов — водотрубным котлам и др.
Принцип работы и порядок работы пожаротрубных котлов
Использование креплений для котла
Чистота питательной воды котла
Принцип работы и порядок работы парогенератора
Как контролировать горение в судовом котле
Безопасная работа котла — Подготовка и повышение пара
Процесс сжигания мазута — горелки различной конструкции
Устройство котла — процесс горения — подача воздуха
Обычный подпружиненный предохранительный клапан и улучшенный высокоподъемный предохранительный клапан для морского котла
Правильный рабочий уровень для судовых котлов — использование указателей уровня воды
Как поддерживать уровень воды в судовом котле?
Меры безопасности при работе с судовым котлом

Информация по теме:

Общее устройство судового котла

Водотрубные котлы

Пожарные котлы

Применение котельных опор

Процесс горения — подача воздуха

Чистота питательной воды котла

Безопасность эксплуатации питательного насоса котла

Очистка питательной воды котла

Пар в парогенератор

Процесс горения — подача мазута

Клапаны предохранительные

Контроль уровня котловой воды — безопасность эксплуатации

Указатели уровня воды

Работа котла — дополнительная безопасность

Котлы двойного испарения

Теплообменники выхлопных газов

Процесс сжигания мазута — горелки различной конструкции

Клапан предохранительный котловой обыкновенный подпружиненный

Требования к различным типам котлов на грузовых судах

Техника безопасности при работе с судовым котлом

Теплообменники выхлопных газов

Устройство котла — процесс горения — подача воздуха

Как контролировать горение в судовом котле

Струйная горелка, Горелка с вращающимся стаканом, Пароструйная горелка и Воздушный регистр для котла с боковой топкой

Как поддерживать уровень воды в судовом котле?

Чистота питательной воды котла

Очистка питательной воды котла

Принцип работы и порядок работы парогенератора

Техника безопасности при работе с судовым котлом

Судовое оборудование — Полезные теги

Судовые дизельные двигатели || Паровая установка || Система кондиционирования || Сжатый воздух || Морские батареи || Грузовые рефрижераторы || Центробежный насос || Различные кулеры || Аварийное электроснабжение || Теплообменники выхлопных газов || Система подачи || Насос для откачки корма || Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Форсунка || Топливная масляная система || Подготовка мазута || Коробки передач || Губернатор || Судовой инсинератор || Фильтры масляные || Двигатель MAN B&W || Судовые конденсаторы || Сепаратор нефтесодержащих вод || Устройства защиты от превышения скорости || Поршень и поршневые кольца || Прогиб коленчатого вала || Судовые насосы || Различные хладагенты || Очистные сооружения || Винты || Электростанции || Пневматическая система запуска || Паровые турбины || Рулевой механизм || Двигатель Sulzer || Зубчатая передача турбины || Турбокомпрессоры || Двухтактные двигатели || Операции UMS || Сухой док и капитальный ремонт || Критическое оборудование || Палубное оборудование и грузовые механизмы || КИПиА || Противопожарная защита || Безопасность в машинном отделении ||

Машинные помещения.com о принципах работы, конструкции и эксплуатации всей техники предметы на корабле, предназначенные в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. По любым замечаниям, пожалуйста Свяжитесь с нами

Обучение инженерных специальностей — Часть 2

22
КОТЛЫ
ПРОСТОЙ КОТЛ Принцип -Котел представляет собой закрытый сосуд, в котором пар вырабатывается из воды за счет применения тепла. Простой котел похож на бочку, состоящую из стальной цилиндрической оболочки, концы которой закрыты плоскими стальными головками. Его частично наполняют водой, затем запечатывают, после чего под ним разжигают огонь. Огонь и горячие газы поднимаются вокруг нижней части корпуса, тепло отводится через сталь в воду. Это сначала нагревает воду на дне бойлера. Горячая вода легче холодной, поэтому она поднимается вверх, а более холодная вода в верхней части, будучи тяжелее, опускается, чтобы заменить ее, и, в свою очередь, нагревается.Это конвекционные токи, и этот процесс известен как циркуляция, которая продолжается постоянно, пока котел работает. В зависимости от конструкции циркуляция в одних котлах хорошая, в других — плохая. Это важно, как будет указано ниже. Вода постепенно достигает температуры, при которой выделяется пар, который накапливается в пространстве над водой, известном как паровое пространство. По мере накопления пара создается давление, которое может создать очень опасный ПРОСТОЙ КОТЛ И ПРОСТОЙ КОТЛ FIRETUBE состояние с простым бойлером.Когда давление оказывается во всех направлениях, плоские головки будут выпирать наружу, потому что плоская поверхность не может поддерживать себя. Котел будет удерживать очень низкое давление и будет бесполезен. Первое, что нужно сделать с этим котлом, — это закрепить плоские головки, чтобы они не выталкивались давлением. Это достигается размещением тяжелых стальных стержней, называемых стержнями, от головы к голове, как показано на следующем изображении простого котла, таким образом связывая головки вместе. Котел теперь может безопасно выдерживать большее давление, но это все равно будет неудовлетворительным		бойлер из-за небольшой площади обогрева. Усовершенствовано, чтобы позволить большей площади поверхности котла вступать в контакт с горячими газами огня, сделав некоторые из стержней полых и направляя горячие газы через них после прохождения по дну кожуха. Окружающая их вода нагревается. Эти полые стержни называются трубками, а когда огонь проходит через них, они называются пожарными трубами, отсюда и название — дымовой котел.Все трубки расположены ниже уровня воды, поэтому они защищены от тепла. КОТЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ SCOTCH МОРСКОЙ КОТЛ Единственный тип пожаротушения, используемый на борту океанских судов, — это Scotch marine. Это знаменитый котел, первый из которых был установлен на корабле примерно в 1862 году и примерно до 1900 года был практически единственным типом котла, который можно было найти на борту торговых или военно-морских судов. В то время начали использоваться водотрубные котлы, но в течение ряда лет Scotch marine все еще оставался доминирующим котлом.С появлением современных электростанций высокого давления водотрубный котел стал необходимостью. Однако все еще существует значительное количество старых американских судов с шотландскими котлами. Кожухи и головки — На виде сбоку в разрезе шотландского котла можно увидеть, что котел имеет цилиндрическую стальную оболочку и плоские головки, такие же, как и у простого дымогарного котла. Точно так же верхняя часть головок крепится анкерами. Однако дальнейшее исследование показывает, что к простому котлу кое-что добавили. Печи — Топливо в котле Scotch сжигается в цилиндрической стальной печи, расположенной
23
МОРСКОЙ КОТЛ С ВИДОМ БОКОВОЙ
внутри водяного пространства котла. Топка прикреплена заклепками к передней головке и гофрирована для прочности, чтобы противостоять сокрушительному эффекту давления котла в воде, которая его окружает.Количество печей зависит от размера котла, обычно их три или четыре. Камера сгорания — Печь открывается в камеру сгорания, которая представляет собой просто прямоугольную стальную коробку, стоящую на конце и окруженную водой. В камере сгорания несгоревшие газы, выделяемые горящим топливом в топке, смешиваются с воздухом и сгорают. Плоские стороны и верх камеры сгорания должны поддерживаться так же, как и плоские головки котла, иначе они будут выпирать внутрь под давлением окружающего котла.Маленькие шпильки, называемые шпильками, используются для заднего и бокового листов, а иногда и для днища. Они ввинчиваются в листы и в некоторых случаях имеют гайки на внешних концах.		От заднего листа камеры сгорания они проходят через воду к задней крышке котла. Таким образом, нижняя часть задней головки также поддерживается от выталкивания наружу. От боковых листов анкерные болты проходят через воду к кожуху котла или к боковому листу соседней камеры сгорания.Днища камер сгорания обычно изогнуты, чтобы сделать их самонесущими, и в этом случае анкерные болты не нужны, как показано. Передняя часть или трубная решетка поддерживается пожарными трубами, которые проходят через водяное пространство котла к передней головке. Верхний лист или крыша известен как лист кроны и поддерживается стержнями кронштейна и болтами кроны. Штанга кроны действует как пролет моста, за который болты кронштейна удерживают лист кроны. Верхняя пластина является самой высокой поверхностью нагрева в котле этого типа, и уровень воды должен постоянно находиться выше нее, иначе она может перегреться.
24
Обычной практикой является наличие отдельной камеры сгорания для каждой печи, хотя шотландские котлы построены так, что все топки открываются в одну большую общую камеру сгорания. Существуют также двухсторонние шотландские котлы, в которых отдельные топки с каждого конца котла входят в одну камеру сгорания. Трубы — Трубы изготовлены из цельнотянутой стали, популярным размером является внешний диаметр 3 1/4 дюйма, которым измеряются все котельные трубы. Когда трубы установлены, они проталкиваются через отверстия в передней головке, которые немного больше, чем снаружи труб, и обратно через водное пространство и через соответствующие отверстия для труб в трубной решетке камеры сгорания. Трубки плотно вставляются в отверстия, скручивая их с каждой стороны изнутри с помощью расширителя трубки, который работает по принципу клина. Это прижимает трубку наружу к внутренней части отверстия. При правильном расширении соединение не будет протекать, если трубка не будет перегрета, не будет нарушена из-за неправильного нагрева котла или станет тонкой с возрастом и износом.После того, как трубы расширены, выступающие концы загибаются наружу и назад к трубной решетке. Это называется бисероплетением и делается для защиты концов от сгорания из-за высокой температуры огня. Отбортовка также предотвращает вытягивание трубок из отверстий в случае их расшатывания. Поскольку количество труб в бойлере велико, они обеспечивают наибольшую поверхность нагрева. Staytubes — Небольшая часть трубок, разбросанных по пожарным трубам, является трубками-фиксаторами.Это более тяжелые трубы, и они ввинчиваются в трубные решетки для дополнительной поддержки плоских трубных решеток и головок. Эксплуатация — Жидкотопливная горелка и воздушные регистры расположены в передней части печи. Масло распыляется в топку, смешивается с воздухом и горит. В процессе работы часть тепла горящего топлива проходит через стенки топки в воду. Остальная часть уносится за счет тяги в камеру сгорания, где большая ее часть проходит через боковые стенки в окружающую воду.Затем газы, все еще имеющие высокую температуру, проходят в трубы, где большая часть тепла попадает в воду. Газы, все еще содержащие некоторое количество тепла, выходят из передних концов трубок и		вверх через дымовую коробку, приемник и штабель, из которого они теряются за борт. Циркуляция — Циркуляция в шотландском котле плохая, что требует осторожности при холодном запуске. Стрелки, указывающие вверх на рисунке на странице 25, указывают на подъем воды, нагреваемой вокруг печей, камеры сгорания и труб.Как можно видеть, это оставляет очень мало места для холодной воды наверху, чтобы стекать вниз. Это столкновение токов замедляет кровообращение. При розжиге холодного шотландского котла вода под топкой имеет тенденцию оставаться там и оставаться холодной. Если это не предотвратить, вода в верхней части бойлера будет кипеть, а нижняя часть останется холодной. Это условие вызывает нагрузку на котел, вызывая утечки в соединениях. Чтобы этого не произошло, в одной печи разжигают небольшой костер.Через десять-пятнадцать минут ее выключают, разжигают огонь в другой печи и так далее. Такое смещение пламени приводит к равномерному нагреву всего котла и запуску циркуляции воды. Опасный уровень воды — Когда уровень воды падает из поля зрения в стекле водомера, невозможно узнать, где находится уровень воды в бойлере. Никогда не предполагайте, что из-за того, что уровень воды был в поле зрения за несколько секунд до этого, он не мог упасть в котле достаточно далеко, чтобы открыть верхний лист. Никогда не пытайтесь вернуть уровень воды в поле зрения, широко открывая обратный клапан подачи, позволяя воде хлынуть в бойлер. Если верхний лист перегрет, входящая вода может вызвать его растрескивание или выход из строя, что приведет к катастрофическому взрыву котла. Всегда выключайте масляные горелки сразу же после обнаружения низкого уровня воды и уведомляйте инженера. Преимущества — Котел Scotch имеет определенные преимущества перед водотрубным котлом. Из-за гораздо большего количества воды, содержащейся в скотч-бойлере, в нем накапливается гораздо большее количество тепла, что обеспечивает более стабильное давление пара и уровень воды. Котел Scotch несколько дешевле в сборке, и он может использовать более грязную воду, даже морскую, если необходимо. Котел Scotch, как правило, требует меньшего ремонта, чем водопроводная труба, поскольку в топке нет кирпичной кладки, которую нужно держать в ремонте. Недостатки -Недостатки котла Scotch таковы, что они привели к его замене на водотрубный котел на новый.
25
строительство американских кораблей в течение ряда лет. Его большие размеры и вес не позволяют перевозить столько груза, сколько у водотрубных котлов. Из-за большого количества воды и плохой циркуляции пар невозможно быстро поднять. Вся накопленная тепловая энергия, содержащаяся в одной большой оболочке, увеличивает вероятность взрыва котла. Поскольку толщина стального листа ограничена, котлы Scotch не могут быть сконструированы для рабочего давления намного выше 250 фунтов на квадратный дюйм, что запрещает их использование с современными турбинными установками. Вообще говоря, котлы Scotch не так эффективны в эксплуатации, как водотрубные.		ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОТЛА Все котлы, независимо от их типа или конструкции, требуют определенного количества приспособлений и приспособлений для обеспечения их безопасной эксплуатации. Взаимное расположение этих деталей и приспособлений показано на эскизе вида спереди шотландского котла. Фурнитура и приспособления и их назначение: Стекло водомера — Поскольку невозможно увидеть количество воды внутри бойлера, небольшая стеклянная трубка длиной около 12 дюймов, известная как измерительное стекло, устанавливается снаружи бойлера в вертикальном положении. Верхний торец стакана соединен с верхом парового пространства котла трубкой.
ВИД ПЕРЕДНЕЙ ЧАСТИ КОТЛА SCOTCH С ПРИКРЕПЛЕННЫМИ ФИТИНГАМИ
26
линия, а нижний край стакана таким же образом соединяется с водным пространством. Когда уровень воды в бойлере поднимается, вода будет поступать через нижнее соединение и подниматься в стакане до того же уровня, что и вода в бойлере. Уровень воды в бойлере пожарный и водяной могут определить по смотровому стеклу. Положение измерительного стекла таково, что, когда уровень воды находится на самой нижней видимой части стекла, все еще будет на несколько дюймов выше верхней части верхнего листа или в других типах котлов самая высокая поверхность нагрева. Уровень воды ни в коем случае не должен упасть из поля зрения измерительного стекла. Если это должно произойти в любое время, все пожары должны быть немедленно отключены, а инженер немедленно уведомлен. Верхняя часть измерительного стекла считается точкой высокого уровня воды в котле, где возникает опасность уноса воды с паром. На большинстве судов уровень воды должен находиться в центре стакана, однако правильный уровень воды следует определять при входе на борт каждого судна. Качка корабля влияет на уровень переносимой воды. Запорная арматура, которая приводится в действие небольшими латунными цепями с плит палубы топки, расположена вверху и внизу манометра.Когда стекло разбивается во время эксплуатации, эти клапаны закрываются, потянув вниз правую цепь. Это предотвратит попадание пара и воды в топку. Затем можно установить новое измерительное стекло, открутив гайки сальника, сняв сальники и мягкие резиновые уплотнительные шайбы вместе с любыми оставшимися кусками битого измерительного стекла. Устанавливается новое измерительное стекло с новыми шайбами и тщательно затягиваются гайки сальника. Необходимо следить за тем, чтобы нижний край стакана не упирался в нижний фитинг, в противном случае при попадании пара и воды в стакан стекло треснет и разобьется. После установки нового стекла левая цепь управления опускается. Это открывает верхний и нижний запорные клапаны, и вода и пар устремляются в стакан, снова показывая уровень воды. Для удаления скоплений грязи и отложений, которые со временем закупоривают соединение с		стекла, особенно нижнего, со дна стакана предусмотрен сливной кран. Сливная труба от клапана обычно ведет к трюму.По крайней мере, раз в каждую вахту пожарный или водопроводчик открывает сливной клапан на несколько секунд, что позволяет небольшой струе пара и воды попасть в трюм, где его легко услышать. Это называется продувкой стекла манометра и является очень важной обязанностью, которой нельзя пренебрегать, если всегда необходимо получать истинное значение уровня воды. При закрытии сливного крана уровень воды должен сразу вернуться в стакан. Медленное возвращение означает, по крайней мере, частичное засорение соединений между котлом и измерительным стеклом, и о нем следует немедленно сообщить инженеру. Чтобы точно убедиться, что верхние и нижние соединения чисты, необходимо выполнить следующую процедуру. При продувке стекла сначала закрывается верхний запорный клапан. Если из слива слышен дующий шум, очевидно, что нижнее соединение чистое. Затем открывается верхний клапан, а нижний закрывается. Если шум ветра все еще слышен, значит, верхнее соединение также чистое. Затем открывается нижний запорный клапан и закрывается слив. Простое круглое стекло манометра может разбиться при истончении из-за размывающего действия пара от многих продувок. Измерительное стекло призматического типа, которым оснащено большинство новых котлов, вряд ли сломается, и его гораздо легче читать, поскольку вода в стекле кажется черной, а пар — белым. Стекло водомера необходимо регулярно проверять каждые несколько секунд, так как уровень воды может быстро меняться, особенно в водотрубных котлах. На каждый котел требуется как минимум одно мерное стекло. Если предусмотрен только один, потребуется три пробных крана; но если установлены два манометрических стакана, то краны пробки не потребуются, хотя они могут быть и у некоторых котлов. Пробные краны — Другой метод проверки уровня воды в бойлере — это «пробные краны», показанные на поперечном разрезе водяного столба. Попробуйте краны — это маленькие вентили снаружи котла. Самый нижний из трех размещается на бойлере в точке на два дюйма выше самой нижней видимой части измерительного стекла, центральный пробный кран в центре стекла, а верхний — на уровне примерно на уровне верха стакана.
27
мерное стекло.Уровень воды определяется по одному открывая пробные краны и отмечая, из каких из них выходит вода или пар. Водяная колонка — Используется, когда измерительное стекло не подключено напрямую к котлу. Состоит из вертикального стального цилиндра, верх КАНАЛЫ ДЛЯ СТЕКЛЯННОЙ ВОДЫ-СТОЛБЫ		будучи соединенным с паровым пространством, а дно с водным пространством. Измерительное стекло и попробуйте подключить краны к колонке на нужном уровне. Манометр (I) -Для постоянного показа давления в котле установлен манометр. Он не обязательно должен быть установлен на котле, но должен быть расположен в хорошо освещенной точке топки, которая хорошо видна пожарным. Некоторые манометры оснащены неподвижной красной стрелкой, указывающей на желаемое рабочее давление. Обычно нажимная стрелка или указатель не должны подниматься выше этого значения, так как это может привести к срабатыванию предохранительных клапанов. Работа манометра была объяснена на странице 6. Предохранительные клапаны (D) — Если позволить давлению в котле расти без ограничений, оно станет настолько большим, что даже с самыми мощными котлами произойдет взрыв. Чтобы этого не произошло, требуются предохранительные клапаны, которые должны открываться при давлении намного ниже давления разрыва котла. КЛАПАН БЕЗОПАСНЫЙ ПРОСТОЙ На эскизе поперечного сечения показан простой предохранительный клапан, демонстрирующий принцип работы. Предохранительный клапан прикреплен к верхней части кожуха котла (F). Пар под давлением котла толкается вверх к нижней части тарелки клапана (A). Натяжение винтовой пружины (B) давит на верхнюю часть диска, удерживающего его на своем седле, что закрывает отверстие.
28
Когда давление в котле, прижимающемся к нижней части диска, становится больше, чем напряжение пружины, диск поднимается, оставляя отверстие, через которое пар выходит в открытый воздух.Пока давление в котле поддерживается в этой точке, клапан будет оставаться открытым, позволяя пару выходить из котла так же быстро, как и он. Это, конечно, предотвращает рост давления. Когда давление в котле падает, пружина клапана оказывается сильнее, чем давление в котле, и толкает клапан вниз на его седло, которое закрывает отверстие, останавливая поток пара из котла. Давление, при котором открывается предохранительный клапан, определяется путем регулировки натяжения пружины с помощью регулировочной гайки (C).Чем больше натяжение пружины, тем выше будет давление в котле перед открытием клапана и наоборот. Для открытия предохранительного клапана вручную при любом давлении предусмотрен ручной разгрузочный механизм. Стальной трос ведет от разгрузочного механизма на предохранительном клапане к плитам палубы пожарного в пределах досягаемости пожарного, так что в аварийной ситуации предохранительные клапаны можно открыть, просто потянув эти тросы, повернув колесный винт (E) . Запрещается вмешиваться в работу предохранительного клапана.Он устанавливается инспекторами котла и является единственной страховкой от превышения давления в котле. Известно, что предохранительные клапаны застревают в закрытом положении, что в некоторых случаях приводит к взрыву котла. Чтобы предотвратить это, законом требуются два предохранительных клапана, которые обычно встраиваются в один корпус клапана и известны как дуплексные предохранительные клапаны. Один клапан открывается на несколько фунтов раньше другого. Современный предохранительный клапан несколько сложнее показанного простого, хотя принцип его действия остается прежним.При добавлении поп-камеры и продувочного кольца современный предохранительный клапан может оставаться открытым до тех пор, пока давление в котле не упадет на несколько фунтов. Это предотвращает вибрацию клапана из-за многократных открытий и закрытий. Главный запорный клапан -Для управления потоком пара в основной паропровод, ведущий к главному двигателю. Он расположен в верхней части котла и обычно представляет собой шаровой шарнир с обратным углом. Когда клапан этого типа находится в открытом положении, пар может выходить из котла, но не может.		возвращение.Это предотвращает возможность попадания пара в котел через главный паропровод от другого котла, когда он простаивает. Это очень важно, что уход осуществляется при открытии главного запорного клапана или любой другой запорного клапана на котле. При открытии колесо клапана должно быть повернуто влево ровно настолько, чтобы диск слегка приподнялся с места. Как только пар начинает выходить, его можно услышать. Это называется «взломать стоп». Оставьте клапан в этом положении до тех пор, пока не пройдет достаточно пара для создания давления в холодной линии.Затем запорный клапан можно медленно открыть до полностью открытого положения. Небрежное открытие этих клапанов может привести к тому, что часть воды из котла унесется вместе с паром в трубопровод, что вызовет гидроудар, который является сильным ударным воздействием в трубопроводе. Если он достаточно серьезный, это может вызвать внезапный и катастрофический отказ паропровода. Вспомогательный запорный клапан -Для регулирования потока пара во вспомогательную паровую линию вспомогательный запорный клапан расположен в верхней части котла.Он имеет ту же общую конструкцию, что и главный запорный клапан, за исключением того, что он меньше. При открытии следует соблюдать ту же процедуру. Сухая труба — Внутри котла в самом верху парового пространства находится сухая труба. Обычно используется простой тип, состоящий из стальной трубы диаметром около шести дюймов в горизонтальном положении с закрытым концом. Вдоль верхней части трубы просверливается множество маленьких отверстий. Главный запорный клапан, вспомогательный запорный клапан и предохранительные клапаны подключены к сухой трубе.Пар, выходящий из котла через любой из этих клапанов, должен сначала пройти через небольшие отверстия, которые имеют тенденцию удалять воду, которая может перемещаться с паром. Это делает пар более сухим, отсюда и слово «сухая труба». Они не удаляют большое количество воды. Воздушный кран — Воздушный кран установлен в верхней части котла, чтобы позволить воздуху выходить при заполнении бойлера и подаче пара, а также впускать воздух в бойлер при сливе. Это может быть как маленький вентиль, так и кран. Питающие линии — Требуются два способа подачи воды в котел, известные как основные и вспомогательные питающие линии. Они идентичны, основная линия подачи используется регулярно, а вспомогательная — как резервная, готовая к немедленному использованию, если возникнут проблемы с основной линией подачи. Обычно обе линии оснащены внутренними
29
подающие трубы, отводящие воду от поверхности нагрева. Основные запорные и обратные клапаны подачи — Расположены в основной подающей линии с запорным клапаном рядом с котлом. Работа этих клапанов поясняется на стр. 12. На обратном клапане предусмотрены досягаемые стержни, так что их можно регулировать с помощью плит пола пожарного помещения. Вспомогательные стопорные и обратные клапаны — Находятся во вспомогательной линии подачи в том же положении, что и в основной линии подачи. Такая же конструкция, как и у основной линии подачи. Поверхностный продувочный клапан — При работе котла определенные примеси в котловой воде имеют тенденцию собираться и всплывать на поверхности воды.Для их удаления сбоку на котле установлен поверхностный продувочный клапан. Обычно это шаровой клапан углового типа, который снабжен внутренней линией и поддоном для накипи, как показано. Когда клапан открыт, давление в котле сметает плавающую пену вместе с водой через поддон для накипи, внутреннюю линию, поверхностный спускной клапан, внешнюю продувочную линию и за борт через кожный клапан. Нижний продувочный клапан -Для удаления более тяжелых рыхлых примесей, которые накапливаются на дне котла, нижний продувочный клапан установлен рядом с нижней частью котла.Выпускные клапаны могут быть углового типа или типа, специально предназначенного для продувки. В котле Scotch он имеет внутреннюю линию, как показано. Когда клапан открыт, давление в котле выдувает осадок через внутреннюю линию, нижний продувочный клапан, внешний продувочный трубопровод, кожный клапан и за борт. Кожаный клапан — Хотя кожный клапан не прикреплен непосредственно к котлу, необходимо учитывать его, так как он используется вместе с поверхностными и нижними выпускными клапанами.Линии продувки от всех котлов ведут к кожуху. Он всегда типа глобуса. Он прикреплен непосредственно к внутренней части корпуса корабля, отсюда и название кожного клапана. При продувке котла сначала открывается кожный клапан, а в конце закрывается. Его цель — предотвратить затопление корабля в случае разрыва внешнего продувочного трубопровода между котлами и корпусом корабля. Кран салинометра — Расположен на котле ниже уровня воды для удаления небольшого количества котловой воды в целях тестирования.Получил свое название от салинометра, грубого прибора для определения количества соли в воде, который в свое время был наиболее широко используемым методом.		для проверки котловой воды на наличие соли. Belly Plug — Маленькая металлическая пробка, вкручиваемая снаружи в отверстие в нижней части корпуса морского котла Scotch. Снимается при очистке котла, чтобы небольшое количество воды, лежащей на дне котла, могло стекать в трюм. Ни в коем случае не пытайтесь затягивать, если во время эксплуатации возникнет утечка.Износ резьбы может привести к тому, что пробка выйдет из строя, что приведет к вымыванию кипящей воды. Hydrokineter — В некоторых котлах Scotch гидрокинетеры устанавливаются около дна, чтобы способствовать циркуляции при запуске холодного котла. Пар с берега или другого котла подается в гидрокинетер, который состоит из ряда форсунок внутри водного пространства. Пар набирает скорость, проходя через сопла в воду. Это выталкивает воду перед собой из-под печей, как показано.Пар может подниматься намного быстрее в бойлере, оборудованном таким образом. Плавкая вставка — Для предупреждения о низком уровне воды в котлах Scotch требуются плавкие вставки. Они сделаны из бронзы, имеют круглую форму диаметром около дюйма и длиной около трех дюймов. Суженное отверстие в центре, проходящее от конца до конца, заполнено оловом, температура плавления которого составляет около 450 ° F. Плавкая пробка продевается в отверстие в коронном листе каждой камеры сгорания со стороны пожара.Если уровень воды в котле упадет ниже верхнего слоя, плавкая пробка не будет защищена водой, и банка-олово расплавится, оставив отверстие, через которое пар будет поступать в камеру сгорания и топку, предупреждая пожарного. Если на вас расплавится плавкая пробка, закройте немедленно загорается и уведомляет инженера. Плавкие свечи обычно заменяют один раз в год. КОТЛЫ С ВОДЯНОЙ ТРУБКОЙ Из-за множества недостатков шотландского котла, морские инженеры начали разрабатывать водотрубный котел для использования на море, начиная примерно с 1900 года.Поскольку водотрубные котлы требуют намного более чистой питательной воды, чем шотландские котлы, их общее признание было медленным в течение некоторого времени из-за отсутствия в те дни знаний о водоподготовке. Многие водотрубные котлы были установлены на американских кораблях во время крупномасштабной программы строительства кораблей Первой мировой войны и с тех пор.
30
Ч / Б (BABCOCK AND WILCOX) ПРЯМАЯ ТРУБКА, ВОДЯНОЙ КОТЛ С ПЕРЕКРЕСТНЫМ БАРАБАНОМ
В то время большинство котлов, установленных на американских кораблях, были водотрубными. Принцип работы водотрубного котла противоположен принципу действия дымовой трубы, так как вода и пар находятся внутри труб, а огонь течет снаружи. Есть несколько различных типов морских водотрубных котлов в зависимости от желаемого давления, количества необходимого пара и типа судна. Очень популярным типом, который был установлен на большинстве старых судов с водотрубными котлами, а также практически на всех новых Liberty Ships и многих других, является B & W «прямотрубный поперечный барабан».» Крест		к этому типу относятся эскизы в разрезе. Барабан для пара и воды состоит из цилиндрической стальной оболочки диаметром около 42 дюймов и длиной несколько футов, концы которой закрыты стальными вогнутыми головками. Ниппели опускания (короткие трубки) — вводят снизу барабана в верхнюю часть передних коллекторов. Сотни трубок в наклонном положении ведут от задней стороны передних жаток к передней стороне задних жаток. Верхняя часть задних коллекторов соединена с задней стороной пароводяного барабана возвратными трубками.Под трубами расположена топка, состоящая из четырех кирпичных стен и кирпичного пола.
31

32
КОТЕЛ ПОБЕДЫ
Этот тип котла используется на всех кораблях Победы. В каждой установке используются два таких агрегата. Котел имеет извилистый коллектор и оборудован межпалубным пароперегревателем.Другое устройство включает в себя экономайзер с шпилькой, пароохладитель для подачи низкотемпературного пара для вспомогательного оборудования; и стены с водяным охлаждением. Этот тип котла работает при давлении около 450 фунтов. на квадратный дюйм и при температуре пара 750 ° F.
33
БАРАБАН ПАРА И ВОДЫ
Жидкотопливные горелки расположены в передней стенке топки. Наполнение котла осуществляется через пароводяной барабан.По мере того, как вода поступает, она течет вниз через ниппели опускания, постепенно заполняя коллекторы и трубы. Впускают воду до тех пор, пока барабан не наполнится наполовину. Когда масляная горелка приводится в действие, огонь и горячие газы, образующиеся в топке, проходят вверх вокруг задней части труб, как показано стрелками, и направляются в своем движении перегородками, которые являются не чем иным, как перегородками между трубами. . Горячие газы проходят вверх, вокруг труб пароперегревателя, а затем поворачивают вниз, обходя центральную часть труб.Газы, ударяясь о верхнюю часть горизонтальной перегородки, лежащей на верхней части нижнего ряда трубок, поворачиваются под нижней частью второй вертикальной перегородки и затем текут вверх вокруг передней части трубок, оттуда попадая в воздухозаборник и дымовую трубу. . Это известно как трехходовой котел, поскольку горячие газы проходят по трубам в трех разных направлениях, заставляя газы замедляться, давая воде в трубках больше времени для отвода тепла. Поскольку огонь и горячие газы проходят вокруг		вне трубок большая часть их тепла проходит через стенки трубок в воду внутри. Когда вода в наклонных трубках нагревается, она становится светлее и поднимается, стекая в задние коллекторы, где она поднимается вверх и течет в паровой и водяной барабан по возвратным трубам. Тем временем холодная вода в барабане, будучи более тяжелой, опускается вниз по ниппелям в передние коллекторы, откуда она течет в трубы, заменяя нагретую воду. Эта холодная вода, в свою очередь, нагревается и поднимается. Эта циркуляция продолжается постоянно, пока котел работает.Поскольку вода течет в одном направлении, циркуляция в водотрубном бойлере хорошая. Трубы — Трубы, известные как генерирующие или испарительные трубы, изготавливаются из бесшовной тянутой стали. Хотя их размер варьируется в зависимости от котлов, большинство из них имеют диаметр 4 дюйма в нижнем ряду и 2 дюйма для всех остальных. Однако некоторые из новейших котлов этого типа имеют очень маленькие трубы диаметром 1 дюйм или 1 1/4 дюйма, которые устанавливаются очень близко друг к другу, что снижает скорость поднимающихся газов, что позволяет работать эффективно. без перегородок.Трубки расширены для герметичности в трубных отверстиях коллекторов в том же
34
манерой как пожарный котел. Однако выступающие концы расширяются или выступают наружу, а не зазубриваются, поскольку концы находятся в воде и не подвергаются воздействию огня. Развальцовка предотвращает вытягивание трубок из коллекторов в случае ослабления. Заголовки -Заголовки секционного типа, извилистые сверху вниз.Это позволяет изменять положение трубок по вертикали, что помогает замедлить поток огня и газов. Коллекторы изготовлены из кованой стали квадратного сечения. Напротив концов трубки расположены отверстия для рук для очистки и ремонта трубки. Грязевой барабан — К нижней части передних коллекторов короткими ниппелями прикреплен грязевой барабан, который представляет собой небольшую квадратную коробку из кованой стали, полностью проходящую через котел под коллекторами. Это самая низкая точка циркуляции котла, ил и осадок оседают в грязевой барабан, и для защиты корпуса от перегрева между ним и топкой кладут кирпичную кладку.К нижней части грязевого барабана на одном конце прикреплен нижний продувочный клапан, а наверху — кран салинометра. Барабан для пара и воды -На стр. 33 вид в разрезе барабана для пара и воды показывает различные клапаны и фитинги. Во всех современных котлах выпуклые головки на каждом конце прикреплены к концам кожуха с помощью сварки плавлением. В центре каждой головки находится отверстие люка эллиптической формы размером примерно 11 на 16 дюймов, которое достаточно велико для человека среднего роста, чтобы войти в барабан для чистки и ремонта.В левой головке установлена пластина люка с прокладкой между ней и головкой для герметичности. Прокладки кольцевого типа обычно изготавливаются из тканого асбеста. При установке они должны быть хорошо покрыты смесью чешуйчатого графита и масла цилиндра парового двигателя, чтобы прокладка не пригорала к пластине и головке. Никогда не входите в пустой котел до тех пор, пока не убедитесь, что все клапаны закрыты, поставьте знак на передней части котла о том, что внутри находится мужчина, и инженер не знает, что вы входите.Мужчины были обожжены до смерти паром или кипящей водой, попавшей через открытый клапан из другого бойлера. К верхней части барабана прикреплены трубопровод к манометру, главный запорный клапан, вспомогательный запорный клапан, дуплексные предохранительные клапаны и воздушный кран. Внутри барабана можно увидеть сухую трубу, идущую вверху с основной и вспомогательной.		запорная арматура и присоединение к ней предохранительного клапана. Видно несколько небольших отверстий, через которые пар поступает сверху. Небольшая перфорированная труба, проходящая по центру барабана, представляет собой трубу для удаления пены с поверхности, которая заменяет поддон для пены. Поверхностный выпускной клапан, показанный прикрепленным в центре трубы, на самом деле находится снаружи барабана. Обратный клапан основной подачи и запорный клапан находятся снаружи барабана около левого конца. Обратный клапан снабжен вытяжной штангой, позволяющей пожарным регулировать его с плит пола. Питательная вода проходит в перфорированную внутреннюю питающую линию, которая увеличивает длину барабана, чтобы позволить питательной воде спускаться вниз во все ниппели ниппеля.Вспомогательные обратные и запорные клапаны (не показаны) подключаются к правому концу той же внутренней линии подачи. Один из водомерных стаканов в комплекте с запорными клапанами верхнего и нижнего соединения показан рядом с правым концом барабана. В большинстве бойлеров уровень воды должен находиться посередине стакана. Ниппели опускания выходят из нижней части полностью через барабан, причем каждый штуцер выходит в верхнюю часть отдельного переднего жатки. Показаны только три из них. Перегреватель — Пароперегреватель конвекционного типа, показанный в верхней задней части котла, состоит из нескольких 2-дюймовых труб, изогнутых в форме буквы U, что позволяет трубам произвольно расширяться и сжиматься. Насыщенный пар из пароводяного барабана проходит по паропроводу во входной коллектор пароперегревателя, затем по U-образным трубам в выходной коллектор, из которого он проходит в главный паропровод. Пар, проходящий через U-образные трубки, забирает значительное количество тепла от горячих газов, текущих по внешней стороне труб.Это дополнительное тепло дает пару больше энергии, не увеличивая его давление. На выходе из пароперегревателя предусмотрены главный и вспомогательный запорный вентиль пара, а также подключение термометра и манометра. (См. Страницу 31.) Пароперегреватели других типов — межпалубные, устанавливаемые примерно на полпути между рядами котлоагрегатов; и лучистая, расположенная рядом с лучистым теплом топки. Чем ближе к огню установлен пароперегреватель, тем горячее будет перегретый пар. При розжиге водотрубного котла необходимо соблюдать осторожность, чтобы в топке не возник слишком большой пожар, иначе трубы перегревателя будут
35
могут быть повреждены от перегрева из-за того, что по трубам не проходит пар, который защищает их до тех пор, пока в котле не образуется пар. Firebox -The топки стены высокой температуры огнеупорного кирпича, чтобы противостоять и удержанию внутри 2000 ° F, или больше температуры горения топлива. Передняя стенка масляных горелок изготовлена из специального жаропрочного материала конической формы. Если кирпичную кладку не обработать должным образом, она скоро потрескается, рассыпется и начнет осыпаться. Это означает ремонтные работы экипажа в порту. Даже незначительные обратные вспышки (взрывы горения) из-за неосторожного обращения с масляными горелками могут привести к повреждению кирпичной кладки.Попадание холодного воздуха на горячую кирпичную кладку при отключении котла также может привести к повреждению. При создании котла этого типа для работы при высоких давлениях необходимо защитить кирпичную кладку топки от повышенных температур топки. Это достигается путем установки труб гидроизоляции. Эти трубы того же общего типа, что и генерирующие трубы, но расположены либо в наклонном, либо в вертикальном положении перед или внутри кирпичных стен топки. Трубки подключены к циркуляционной системе котла и установлены очень близко друг к другу.Таким образом, практически вся кирпичная кладка защищена от тепла стеной из воды. Нагретая вода в трубках поднимается в пароводяной барабан и возвращается в трубки из барабана через внешнее трубное соединение. Помимо защиты кирпичной кладки, трубы водяной стены обеспечивают дополнительную поверхность нагрева, позволяя котлу производить больше пара. Перегородки -Действуют как перегородки между трубками, чтобы замедлять горячие газы и направлять их по всей поверхности нагрева трубки.Те, которые расположены рядом с топкой, сделаны из жаропрочного жаропрочного материала, чтобы выдерживать тепло, а те, что между трубами, могут быть из чугуна. Перегородки также могут быть повреждены из-за небольшого отростка. Обдуватели сажи — При наилучшем сгорании мазут образует некоторое количество сажи, которая перемещается с горячими газами и оседает на внешней стороне труб. Обычно его следует удалять каждый день, иначе тепло будет с трудом попадать в трубки, что приведет к потере топлива.Сегодня практически все котлы, работающие на жидком топливе, оснащены обдувками, которые упрощают удаление сажи. Четыре элемента обдувки сажи обычно устанавливаются в водотрубном котле с прямыми трубами и поперечным барабаном, показанном на двух видах. Обдувочный элемент состоит из		длинная труба, проходящая через одну боковую стенку котла между двумя рядами труб почти до противоположной боковой стенки. Отверстия расположены вдоль одной стороны трубы. Сухой пар поступает из котла через регулирующий клапан сажеобдувки на конце трубы за пределами боковой стенки котла.По мере того как трубу медленно поворачивают снаружи, пар выходит через отверстия, выдувая сажу снаружи трубок. Во время этой операции используется чрезмерная принудительная тяга, чтобы унести разрыхленную сажу через проходы и вверх по штабелю за борт. При эксплуатации необходимо убедиться, что используется сухой пар, поскольку влажный пар будет смешиваться с сажей, создавая условия, которые вызовут быструю коррозию труб. Обдувки необходимо постоянно регулировать, иначе выходящий пар может быстро прорезать отверстия в трубках. Во время войны сажеобдувочные машины разрешается использовать только с разрешения, так как противник может увидеть дым. Накипь и масло -Одна из самых важных вещей в успешной, безотказной работе водотрубного котла — поддержание водяной стороны котла в чистоте. Любое заметное образование накипи или грязи в трубе непосредственно над огнем почти наверняка вызовет перегрев и, как следствие, выход трубы из строя. Современные методы очистки воды в котле практически исключают эту возможность, если очистить ее должным образом. Масло и жир почти наверняка вызовут выход из строя трубы, особенно если котел находится в принудительном режиме. Опасный уровень воды — Как и во всех котлах, уровень воды в водотрубном бойлере не должен опускаться ниже нижней части измерительного стекла. При этом некоторые трубы котла могут остаться сухими, что приведет к их перегреву. Хотя опасность катастрофического взрыва может быть не такой большой, как в шотландском котле, разорвавшаяся труба котла нанесла огромный ущерб как людям, так и имуществу.Самая важная работа пожарного и водного мастера — поддерживать уровень воды в поле зрения и на должном уровне парообразования. Преимущества — Из-за того, что диаметр барабанов относительно мал, водотрубные котлы могут быть сконструированы для очень высоких давлений, по крайней мере, один котел был построен на 2000 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку они меньше и легче, чем котлы Scotch, корабли могут перевозить больше груза. В холодном бойлере можно быстро поднять пар.При необходимости это можно безопасно сделать за час с большинством котлов.
36
МОРСКОЙ ДВУХБАЧНЫЙ ВОДЯНОЙ КОТЛ C-E
Этот современный тип котла высокого давления с изогнутыми трубами также известен как тип «D». Устанавливается на некоторых быстроходных танкерах и грузовых судах. Его конструкция компактна, прекрасно вписывается в корпус корабля. Жидкотопливные горелки расположены в передней части топки с левой стороны.Стенки топки облицованы трубами гидрозатвора, верхние концы которых входят в пароводяной барабан. Нижние концы расширены до коллектора, который соединен с грязевой барабаном напольными трубами. Трубки пароперегревателя излучающие, расположены возле топки, между вертикальными генераторными трубами. Трубки экономайзера находятся в правом нижнем углу, а над ними — трубки подогревателя воздуха. В процессе работы горящие и горячие газы проходят вверх вокруг труб водяной стены и генерирующих трубок, ближайших к топке.Вертикальная перегородка направляет горячие газы вниз вокруг правой части генераторных труб. Отсюда они поворачивают вверх, огибая трубы экономайзера и подогревателя воздуха, к воздухозаборнику и штабелю. Самые горячие газы находятся в топке, заставляя воду в окружающих ее трубах подниматься вверх от грязевого барабана к паровому барабану. Оттуда с правой стороны располагаются охлаждающие генераторные трубки.
37
Водотрубные котлы можно принудительно использовать без вреда для них. Разделение воды и пара на относительно небольшие секции снижает вероятность катастрофического взрыва. Водотрубные котлы могут быть собраны на судне, что во многих случаях упрощает установку. Недостатки — Из-за небольшого количества содержащейся воды и накопленного пара труднее поддерживать постоянное давление пара и уровень воды, особенно при маневрировании главного двигателя. В это время пожарный должен действовать быстро, зажигая и выключая горелки и регулируя обратные клапаны подачи. Водотрубные котлы должны иметь лучшую воду, чем Scotch marine. Строительство водотрубных котлов стоит дороже. В связи с тем, что топка построена из кирпичной кладки, возможно, потребуется больше ремонтных работ. АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПОДАЧИ КОТЛА Большинство современных судовых котлов, работающих от давления 400 фунтов. вверх оснащены автоматическими регуляторами питательной воды, которые поддерживают необходимый уровень воды без необходимости ручного регулирования обратных клапанов подачи.Каждый котел имеет свой регулятор, расположенный в главном питающем трубопроводе непосредственно перед контрольными и запорными клапанами подачи. Хотя большинство регуляторов удовлетворительно поддерживают необходимый уровень воды, всегда помните, что как механическому устройству ему нельзя доверять. За стеклом водомера нужно следить так внимательно, как если бы подача воды регулировалась вручную. Один из типов автоматического регулятора работает по принципу поплавка на поверхности воды в пароводяном барабане. По мере того, как поплавок поднимается и опускается, он с помощью рычага управляет регулирующим клапаном в линии подачи.Когда поплавок опускается, регулирующий клапан открывается, позволяя питательной воде поступать в котел. Когда уровень воды поднимается, поплавок, закрывая регулирующий клапан, уменьшает количество воды, поступающей в котел. На чертеже в разрезе показан другой тип регулятора питательной воды, известный как термогидравлический регулятор питательной воды Bailey, который работает по термогидравлическому принципу. Он состоит в основном из генератора давления и регулирующего клапана питательной воды.Генератор представляет собой металлическую трубку, которая окружена		металлической трубкой большего размера. Верхний конец внутренней трубы соединен с паровым пространством котла. Нижний конец внутренней металлической трубки соединяется с водяным пространством котла. Внешняя часть соединена медной трубкой с металлическим сильфоном в регулирующем клапане питательной воды. Пространство между внутренней и внешней трубками заполнено водой. Пар во внутренней трубе заставляет воду, окружающую его АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ПОДАЧИ ВОДЫ BAILEY превращается в пар, создавая давление, которое заставляет воду опускаться по медной трубке в сильфон.Это давление заставляет металлический сильфон расширяться, заставляя клапан регулятора питательной воды открываться против натяжения спиральной пружины. Когда уровень воды в котле повышается, он также поднимается во внутренней трубе, заменяя пар. Поскольку эта вода относительно холодна из-за того, что она попала в U-образную опору, она снижает температуру воды между внутренней и внешней трубками. Сжатие воды в сильфоне позволяет винтовой пружине закрывать регулирующий клапан. Чтобы удалить любые скопления осадка в водопроводной трубе, продувочный клапан следует открывать каждые двадцать четыре часа.
38
ТЯГА
Чтобы получить пар, топливо должно быть сожжено, но прежде чем топливо сможет сгореть, к нему должен быть подан кислород, поскольку именно кислород, соединяющийся с углеродом в топливе, приводит к сгоранию. Воздух содержит кислород, поэтому воздух необходимо подавать в топку или топку котла, и этот метод называется тягой. ЕСТЕСТВЕННАЯ ОСАДКА Единственным типом сквозняков, известным на протяжении многих лет, была естественная тяга.Когда на открытом воздухе горит огонь, например костер, возникает естественная тяга. Что происходит, так это то, что горячие газы, выделяемые горящим топливом, легче окружающего воздуха и поднимаются вверх. Более холодный окружающий воздух, чем тяжелее, опускается вниз и течет в огонь. В котле горячие газы поднимаются вверх по дымовой трубе, а относительно холодный воздух в топке опускается вниз и течет в переднюю часть топки. Чем горячее газы в дымовой трубе и чем холоднее воздух снаружи, тем лучше будет тяга.Направление и сила ветра, а также курс и скорость судна также влияют на естественную осадку. Тогда очевидно, что величина естественной тяги по большей части зависит от нескольких неконтролируемых факторов, которые ограничивают количество топлива, которое может быть сожжено в котле. Это, в свою очередь, ограничивает количество производимого пара. Когда необходимо большее количество пара, необходимо использовать другие средства подачи воздуха. Это известно как принудительная тяга. ТЯГА ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ Принудительная тяга используется полностью в судовых котлах, работающих на жидком топливе, и в значительной степени в угольных.Существует несколько типов принудительной тяги, наиболее популярным из которых является использование большого вентилятора со стальными лопастями, известного как нагнетатель. Вентилятор забирает воздух из топки или машинного отделения и выдувает его через металлический канал (ствол) к передней части топки, которая изолирована от топки, чтобы предотвратить попадание естественной тяги. Регулируя скорость вращения вентилятора, можно в любое время подавать точное количество воздуха, необходимое для правильного сжигания топлива. Воздуходувка приводится в действие паровым двигателем или электродвигателем. Закрытая пожарная комната — На нескольких крупных пассажирских судах используется тип принудительной тяги, известный как закрытая пожарная часть. В этом типе топка герметична, а вентилятор, расположенный над ней, нагнетает воздух прямо в топку, помещая		вся пожарная часть, включая пожарного, находится под давлением. Фасады топки вокруг масляных горелок оставлены открытыми, позволяя воздуху устремляться в топки. Входя в топку такого типа или выходя из нее, необходимо пройти через воздушный шлюз, иначе при открытии двери давление воздуха выскочит наружу. Индуцированная тяга — Еще один тип — индуцированная тяга. При этом воздуходувка располагается в воздухозаборнике от котла к дымовой трубе. Воздуходувка создает небольшой вакуум в топке, в результате чего свежий воздух из топки врывается через открытые фасады топки. Другой метод создания искусственной тяги, который больше не используется, — это струя пара, направленная вверх в дымовой трубе. Скорость выходящего пара, покидающего сопло, создает вакуум, который заставляет воздух устремляться в печь.Большой расход тепла и воды запрещает его использование. МАНОМЕТР (ТЯГА) ТЯГА Давление тяги настолько мало, что его невозможно измерить обычным манометром, поэтому используется стеклянная U-образная трубка, известная как манометр. Один конец трубы соединен небольшой трубкой с воздуховодом, по которому воздух подается в печь или в другую часть печи.
39
бойлер или поглощение.Между ножками трубки расположена шкала с дюймовой шкалой. U-образная трубка наполовину заполнена цветной водой. Когда нагнетатель запускается, давление воздуха в воздуховоде становится больше, чем атмосферное, и он движется вниз по трубе, в некоторой степени подталкивая воду вниз в этом участке U-образной трубы. Это заставляет воду подниматься на соответствующую величину на открытой ноге. Расстояние в дюймах между уровнями воды в двух опорах — это сила тяги. Когда нагнетатель ускоряется, количество дюймов между уровнями воды становится больше.При замедлении их становится меньше. Затем осадка измеряется в дюймах водяного столба, один дюйм равен примерно 0,036 фунта давления. СЕЧЕНИЕ HAYS GAGE На современных морских электростанциях довольно часто используются кожанные манометры с диафрагмой Hays, работающие по совершенно другому принципу. В этом манометре давление воздуха поступает через соединение из воздуховода или печи и толкает		со стороны провисшей кожаной диафрагмы.Это толкает диафрагму внутрь, и через ряд соединенных рычагов, звеньев и пружин указатель перемещается по градуированной шкале, отмеченной в дюймах. Чтобы определить величину тяги, пожарный просто должен отметить конкретное количество дюймов перед указателем. Тяговые датчики обычно располагаются в топке в хорошо видимом для пожарного месте. Давление тяги быстро падает, когда она течет по воздуховоду или проходит через котел. В современных котлах датчики тяги подключены к нескольким точкам в котле и всасывают, так что давление тяги по всему котлу может быть известно в любое время. HAYS DRAFT GAGE В военное время особенно важно всегда иметь при себе достаточную тягу, чтобы не допустить образования дымовой трубы. . Днем лучше немного сквозняка, чем слишком мало. Ночью излишняя тяга может вызвать вылет искр из трубы.
40
ТОПЛИВО
Все, что горит, можно назвать топливом.В судовых котлах используются только уголь и мазут. УГОЛЬ Вплоть до Первой мировой войны битуминозный (мягкий) уголь был единственным топливом, используемым в судовых котлах, но в то время мазут начал заменять уголь на американских кораблях, и до сих пор почти все сжигается. Однако осталось несколько угольных горелок, поэтому необходимо кратко обсудить уголь и его сжигание. Битуминозный уголь содержит в среднем около 14 500 БТЕ на фунт, и при анализе угля мы обнаруживаем, что он содержит более половины углерода, около трети летучих веществ и небольшое содержание золы и серы.Это углерод в угле, соединяющийся с кислородом воздуха, который производит огонь. Погрузочно-разгрузочные работы и сжигание угля — Все судовые котлы, работающие на угле, работают вручную, что означает, что требуется больше пожарных, чем при использовании мазута, и, кроме того, несколько проходчиков угля. Для загрузки угля требуется больше времени и затрат, а для его хранения требуется больше места, в результате чего грузовое пространство меньше, чем при использовании мазута. Уголь хранится в бункерах (отсеках), примыкающих к топке, откуда он вывозится в ведрах или тачках прохожими, которые складывают его по мере необходимости на плитах палубы топки.Пожарные лопатками сгребают его в топки. Наилучшие результаты стрельбы с наименьшим количеством дыма обычно достигаются при ведении тонкого огня. Для этого необходимо, чтобы пожарный закапывал уголь в небольших количествах и часто, а не в больших количествах реже. Эта процедура будет в некоторой степени зависеть от качества угля; однако обычно считается, что это лучший метод обжига. В большинстве случаев лучше равномерно распределить уголь по половине огня за раз, чем покрывать весь огонь зеленым углем.Этот альтернативный режим зажигания обеспечивает более стабильное пропаривание и меньшее количество дыма. По мере сгорания угля в топливном слое рядом с решетками образуются зола и клинкер, которые необходимо удалить. Чтобы удалить золу, ломтик вдавливают внутрь под огнем на вершине решетки. Это заставляет зола падать через решетку в зольную яму. Этот		также разрушает топливный слой в достаточной степени, чтобы позволить воздуху проходить через него. Наличие темных пятен в зольном яме указывает на образование клинкера в топливном слое.Их необходимо удалить, так как они уменьшают жар огня. Для этого необходимо часто чистить огонь. Чтобы очистить огонь, разрешается догорать одной стороне огня до тех пор, пока не останется только клинкер и зола. Они вытягиваются из передней части печи на плиты настила пожарный с помощью мотыги с длинной ручкой. Тепло клинкеров, падающих на плиты палубы, гасятся морской водой из шланга в руках проходящего уголь. Клинкер и зола складываются в стальные ведра, вывозятся наверх и сбрасываются за борт, если не предусмотрен автоматический золоотсос. Когда одна сторона огня очищена, лучшая часть неочищенной стороны перекидывается на чистые решетки с помощью бруска для ломтиков, а затем слегка рассыпается на этот новый огонь. Затем клинкер и зола удаляются с нечистой стороны. К тому времени, когда это будет завершено, первая очищенная сторона ярко загорится и может быть равномерно распределена по всей поверхности решетки. Иногда бывает необходимо взять одну-две черпки горящего угля из другой печи.Огонь нужно убирать очень быстро, так как при открытой дверце холодный воздух врывается в топку, охлаждая котел. Съемные дверцы зольника используются для уменьшения естественной тяги, если она станет слишком сильной. Также для регулирования тяги в воздухозаборниках установлены регулируемые заслонки. Только опыт может стать хорошим пожарным, сжигающим уголь. Никакая теория не может научить его правильному обращению с черпаком, мотыгой и ломтиком, от которого полностью зависит эффективное сгорание топлива и постоянное давление пара. ТОПЛИВНОЕ МАСЛО Мазут имеет ряд преимуществ перед углем в качестве топлива для морских судов. Находясь в жидком виде, он подается на борт через шланг, что устраняет необходимость в ручном труде. Он хранится в отсеках корабля, недоступных для угля, таких как двойное дно, что означает больше места для груза. Требуется меньше пожарных для обработки и сжигания угля. Проблема золы
41
утилизация исключена.Моторный отсек и корабль в целом можно содержать намного чище. Давление пара можно поддерживать более стабильным, чем при использовании угля. При сжигании мазута нет необходимости постоянно открывать и закрывать дверцы топки, чтобы избежать попадания большого количества холодного воздуха в топку и охлаждения котла, что часто приводит к негерметичности труб. Хотя цена на нефть обычно выше, чем на уголь, ее многочисленные преимущества делают ее сжигание более экономичным в долгосрочной перспективе. Мазут — это тяжелая нефть, которая представляет собой остаток сырой нефти после удаления различных марок бензина, керосина и смазочных масел на нефтеперерабатывающем заводе. Он состоит примерно на 85% из углерода, а остальные 15% из водорода, кислорода, азота, серы, песка и воды. Основными показателями свойств мазута являются: Температура воспламенения — Температура, при которой масло выделяет пары, которые воспламеняются, но не горят постоянно. В этот момент масло становится опасным, так как может произойти взрыв. В целях безопасности при обращении и хранении мазут следует поддерживать ниже этой температуры. Правила и положения требуют, чтобы судовое жидкое топливо не имело температуры вспышки ниже 150 ° F.Это сделано для предотвращения образования воспламеняющихся паров в резервуарах для хранения при обычных атмосферных условиях. Температуры воспламенения жидкого топлива варьируются в зависимости от массы масла. Это можно определить только тестом. Fire Point — температура выше вспышки		точка, в которой масло испускает постоянно горящие пары. Температуру вспышки и температуру воспламенения можно определить путем нагревания масла в открытой посуде, в которую помещен термометр.Над маслом держится открытое пламя. При появлении всплесков пламени отмечается температура масла. Это точка возгорания. Когда выделяющиеся пары постоянно горят, снова регистрируют температуру. Это точка возгорания. Температура жидкого топлива в горелках должна быть достаточной для полного распыления масла. Вязкость — это мера тела масла, что означает скорость его истечения. Масло с тяжелым телом течет медленнее, чем масло с легким телом. Температура влияет на вязкость. Когда масло холодное, вязкость увеличивается, а в горячем — уменьшается. Вязкость масла определяется путем пропускания образца масла, подлежащего тестированию, через вискозиметр. Вкратце, вискозиметр состоит из открытой чашки, в которой 60 куб. заливается тестируемое масло. Его нагревают до стандартной температуры 70 ° F. Когда температура достигает 70 ° F, маслу позволяют стечь со дна посуды через отверстие стандартного размера.Время в секундах, которое требуется для прохождения масла, — это вторая вязкость масла по Сейболту. Чем тяжелее масло, тем больше времени потребуется для его прохождения и тем выше будет его вязкость. Чем легче масло, тем быстрее оно протечет, и тем ниже будет его вторая вязкость по Сейболту.

42
УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ МАСЛА
Простой принцип сжигания жидкого топлива состоит в том, чтобы снизить вязкость до нужной точки и поместить его под давлением, чтобы масляная горелка могла разбить его на множество мелких частиц, таких как туман, в которых оно распыляется в топку или печь.Это позволяет тщательно смешивать воздух с маслом, что необходимо для хорошего сгорания, и это называется распылением. Для хранения, обработки и нагрева масла требуется несколько единиц оборудования, известных как установка сжигания масла. На эскизе показано относительное расположение различных единиц оборудования в типичной системе сжигания масла под давлением. БАКИ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ Резервуары для хранения расположены в двойном днище корабля под грузовыми трюмами и бортовыми танками на борту корабля.На резервуары требуется установить несколько единиц оборудования. Для наполнения цистерн сверху устанавливается разливочная линия, ответвляющаяся на каждую емкость. В отводных линиях снабжены запорными клапанами для управления потоком масла в каждую емкость. Линия наполнения входит в верхнюю часть резервуаров и должна проходить вниз для разгрузки в пределах 6 дюймов от дна резервуара или быть оборудована гибкой шеей для слива масла вверх. Принимая топливо на борт, необходимо проявлять постоянную бдительность, чтобы не допустить переполнения одного или нескольких баков.Помимо бесполезной траты топлива, его трудно очистить. В случае разлива мазута в гавань, судно может быть оштрафовано властями порта. Вентиляционная труба, идущая из верхней части резервуара, необходима для выхода воздуха и любых легковоспламеняющихся паров в безопасную точку над судном. Выпускной конец вентиляционной трубы снабжен гусиной шеей и должен быть закрыт пламегасителем. Противопожарный экран изготовлен из проволочной сетки и предназначен для предотвращения попадания паров пламени снаружи через вентиляционное отверстие в резервуар.Экран необходимо поддерживать в хорошем состоянии, никогда не красить и всегда на месте. На дне резервуара необходимы паровые нагревательные змеевики, чтобы тяжелая нефть могла быть нагрета, чтобы снизить ее вязкость, чтобы ее можно было перекачивать. Это особенно необходимо, когда корабль находится в холодной воде. Топливо в баках никогда не должно нагреваться выше 150 ° F.		превышение этого значения может вызвать выделение легковоспламеняющихся паров. В верхнюю часть каждого резервуара входит трубопровод пожаротушения, оснащенный регулирующим клапаном.CO ₂ (углекислый газ) — наиболее популярное средство, используемое на современных судах для тушения пожаров. Раньше использовался свежий пар. В случае пожара в резервуаре открывается задвижной клапан, позволяя CO ₂ течь в резервуар для хранения и тушить пожар. В верхней части каждого резервуара имеется люк для доступа для очистки и ремонта. В топливный бак нельзя входить, пока он не будет выпущен из газа и не проверен на содержание кислорода. .Никогда не входите без привязанной страховочной веревки и без кого-либо, кто ухаживает за ней снаружи. Мужчины лишились жизни из-за неосторожности в этом отношении. Дыхание масляных паров или недостаток кислорода заставят человека очень быстро одолеть. Мазут продается по объему, поэтому при покупке необходимо учитывать температуру. Резервуары для хранения заполнены не более чем на 90%, что дает возможность расширения в случае, если масло станет теплее после хранения. РАЗДАТОЧНЫЙ НАСОС Перекачивающий насос удаляет масло из резервуаров для хранения через всасывающий клапан и линию и выгружает его по линии нагнетания в отстойники. ОТСТОЙНИК Отстойники располагаются в топке, обычно по одной с каждой стороны. Здесь любая вода, которая могла попасть на борт в масле, может осесть на дно. Также всегда существует возможность попадания морской воды в резервуары для хранения через протечки в корпусе судна. Если вода попадет в горелки в любом количестве, огонь погаснет. Небольшое количество вызовет вспыхивание пламени. Вода, которая скапливается на дне отстойников, откачивается через клапан низкого уровня всасывания и сбрасывается либо за борт, либо в резервуар для утилизации, в то время как масло для пожаров обычно удаляется через клапан высокого давления. Следует отметить, что запорная арматура с внутренним шибером с удлинительными регулирующими стержнями до
43

Установка сжигания масла

44
верхняя часть предусмотрена на высоком и низком всасывании.Это требуется Правилами и Положениями, чтобы предотвратить затопление пожарного помещения мазутом в случае возникновения чрезвычайной ситуации, например, пожара в пожарном помещении. Отстойные резервуары снабжены внутренней линией наполнения, нагревательными змеевиками, вентиляционной трубой и системой удушения, как и резервуары для хранения. После того, как масло проходит через внешние запорные клапаны высокого или низкого давления на всасывании, оно проходит через двойные сетчатые фильтры на всасывании. ФИЛЬТРЫ ВСАСЫВАНИЯ DUPLEX Дуплексные сетчатые фильтры на всасывании представляют собой сетчатые фильтры корзиночного типа с крупной сеткой для предотвращения попадания камней или других крупных инородных тел в масло и их повреждения в насосах подачи топлива.Одновременно используется только один фильтр, а другой очищается и используется в качестве резервного. Сетчатые фильтры необходимо менять и чистить каждые часы, в противном случае они могут забиться грязью, препятствуя поступлению масла в насосы. НАСОС ТОПЛИВНОГО МАСЛА Насосы подачи мазута забирают масло из отстойников и под давлением подают его в подогреватели мазута и горелки. Требуются как минимум два насоса, один из которых является запасным, готовым к немедленному обслуживанию в случае неисправности другого. Регулировка скорости насоса изменяет давление масла и контролирует количество сжигаемого масла. Желаемое давление масла для наилучшего распыления в большинстве современных систем горелок составляет от 100 до 250 фунтов на квадратный дюйм. Паропровод, подающий пар для работы насосов, снабжен запорным клапаном, имеющим удлинительный стержень, ведущий к верхней части, предпочтительно на палубу лодки. Это делает возможной остановку насоса вне камина в аварийной ситуации. МЕТР Масло, покидающее насос под желаемым давлением, проходит через счетчик, который регистрирует количество масла, поступающего к горелкам, в галлонах. Счетчик считывает в начале и конце каждой вахты инженер или пожарный, чтобы определить количество топлива, сожженного во время вахты. Показания заносятся в бортовой журнал машинного отделения. Счетчик оборудован байпасной линией на случай неисправности.		ВОЗДУШНАЯ КАМЕРА Воздушная камера расположена в системе на стороне нагнетания вспомогательных насосов, действуя как амортизатор для уменьшения колебаний давления, вызванных работой насоса. НАГРЕВАТЕЛЬ МАСЛА В нагревателях масла масло нагревается до нужной температуры, чтобы снизить его вязкость до точки, при которой оно будет лучше всего распыляться. Эта температура будет зависеть от сорта используемого масла и обычно указывается в пожарной комнате. Все нагреватели жидкого топлива используют пар в качестве теплоносителя. Нагреватель одного типа представляет собой закрытую стальную емкость, через которую несколько стальных спиралей проходят вертикально от головы к голове. Когда мазут течет вверх через змеевики, которые окружены свежим паром, подаваемым из котлов, тепло пара передается через стенки змеевиков в топливо.Поскольку температура регулируется количеством пара, попадающего в нагреватель, для повышения температуры откройте паровой клапан шире, что позволит большему количеству пара проходить через змеевики. Чтобы снизить температуру, закройте паровой клапан и уменьшите количество поступающего пара. Помните, что при изменении количества масла, протекающего через нагреватель, необходимо изменить количество пара для нагрева. Обычно температуру регулирует пожарный, но некоторые обогреватели оснащены автоматическими регуляторами температуры, которые постоянно пропускают необходимое количество пара для поддержания нужной температуры. Нагреватель другого типа использует принцип противоположного типа, при котором пар проходит через змеевики, а масло окружает их. Таким же образом регулируется температура. Если позволить температуре масла стать чрезмерно высокой в нагревателях, топливо будет обугливаться в змеевиках, и его нагревательная способность будет снижена. Это также потребует чистки катушек. Избыточная температура также вызывает испарение масла, что приводит к пульсации пламени. Требуются как минимум два нагревателя, один из которых находится в режиме ожидания, а другой находится в эксплуатации. В большинстве систем при необходимости можно использовать оба нагревателя одновременно. Паропровод, ведущий к нагревателям, также имеет запорный клапан с регулирующим стержнем, доходящим до верхней части, для аварийного отключения за пределами пожарного помещения.
45
ТЕРМОМЕТР Термометр установлен в маслопроводе на нагнетательной стороне нагревателя, чтобы дежурный пожарный всегда мог видеть температуру масла. ДУПЛЕКСНЫЕ ФИЛЬТРЫ НАГРУЗКИ Дуплексные сетчатые фильтры на выходе, через которые проходит масло, имеют ту же общую конструкцию, что и сетчатые фильтры на всасывании, за исключением того, что они меньше по размеру. Поскольку горячее масло является жидким (с низкой вязкостью), оно может проходить через сетчатые фильтры с мелкими отверстиями, которые удаляют мелкие частицы посторонних веществ, таких как песок, которые могут препятствовать распылению масла в горелках. Важно, чтобы фильтры заменяли на каждых часах, а грязные очищали и оставляли готовыми для следующей замены.		ГЛАВНЫЙ КЛАПАН На ответвлении маслопровода к каждому котлу находится главный запорный клапан. При их закрытии прекращается подача масла ко всем горелкам. Используется в аварийной ситуации или когда котел не работает. КЛАПАНЫ ГОРЕЛКИ На отводе к каждой горелке установлены два запорных клапана, обеспечивающих двойную страховку от утечки масла в топку при отключении горелки. КЛАПАН РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ При запуске системы сжигания холодного масла рециркуляционный клапан на конце маслопровода открывается, позволяя холодному маслу возвращаться через рециркуляционную линию обратно на сторону всасывания рабочего насоса. Когда горячее масло достигает горелок, этот клапан закрывается, и горелки зажигаются.

46
ТОПЛИВНОЕ ГОРЕНИЕ
Чтобы мазут хорошо загорелся, нужно в топку распылить мазут в виде тумана.Это называется распылением и осуществляется масляной горелкой, поперечное сечение которой показано. Масло поступает через распылитель (A), который является сердцем горелки. Воздух		попадает в топку вокруг распылителя через отверстия воздушного регистра (B). Воздухозаборники (C) направляют воздух в топку в нужном направлении для тщательного смешивания с распыленным маслом. На увеличенном виде в поперечном разрезе распылителя жидкое топливо поступает в распылитель из топливопровода после прохождения через два
КОРАБЛЬНАЯ СТРЕЛА ЛИБЕРТИ Этот вид на пожарную часть корабля Либерти показывает переднюю часть котла № 2 (правый борт).Трубопровод жидкого топлива (1) проходит через переднюю часть котла с двумя запорными клапанами в ответвлении к каждой горелке. Непосредственно под (3) находится термометр жидкого топлива и главный клапан. Один из рабочих насосов жидкого топлива находится на передней перегородке в точке (4), а колесо регулировки обратного клапана подачи находится сверху в точке (5).
47

РАБОЧИЙ СТОЛ И ДИСПЕТЧЕРСКАЯ ДОСКА

Это вид на скамейку горелки и измерительную панель корабля Liberty Ship, на которой изображен пожарный слева, чистящий форсунки масляной горелки, в то время как инженер справа считывает показания различных датчиков.Полный распылитель находится в центре стола с распылителем EN

Консультации — Специалист по спецификациям | Выбор котла для отопления, технологические нагрузки

Брэдли А. Панкоу, ЧП, Stanley Consultants, Маскатин, Айова 22 апреля 2015 г.

Цели обучения

Узнайте о различных типах имеющихся котлов, конструкции системы и доступных вариантах системы.
Ознакомьтесь с правилами, стандартами и разрешениями, которые необходимо учитывать при установке и проектировании котельных систем.

Моноблочные котлы для систем отопления и горячего водоснабжения используются во многих нежилых зданиях, а также во многих университетских, больничных и промышленных кампусах. Комбинированные котлы обычно относятся к категории котлов заводской сборки, которые затем доставляются на место конечного пользователя автомобильным, железнодорожным транспортом или баржей. В последние годы некоторые производители котлов начали продавать котлы в корпусе в виде модулей, которые собираются на месте, которые до сих пор считаются котлами в корпусе.

При проектировании котельной системы доступно множество вариантов, но не все варианты подходят для каждой системы. В некоторых случаях модульный котел с высокой и малой пламенем (двухступенчатая горелка) может быть приемлемым решением, тогда как в другом случае может быть более подходящим полностью модулируемый котел с диапазоном изменения 10: 1. Стоимость; возможности оператора; доступное пространство; принятые международные, национальные, государственные и местные кодексы; а потребности в паре или горячей воде будут определять системные параметры, используемые при выборе каждой системы котла.

В котельных системах пар, высокотемпературная горячая вода и горячая вода используются для комфортного отопления, увлажнения и технологических теплоносителей в самых разных условиях здания. Котлы могут быть установлены в отдельных зданиях или, как в случае многих кампусов, как часть центральной котельной системы завода, которая обеспечивает теплом и технологической средой кампус через прямые подземные или туннельные распределительные системы. Следует проявлять осторожность при оценке центральных котельных по сравнению с котельными для конкретных зданий.У каждого типа системы есть свои плюсы и минусы, включая избыточную емкость, доступность оператора, капитальные затраты, затраты на жизненный цикл и существующую конфигурацию системы, взвешивающую новый дизайн.

В любом сценарии котлы, предназначенные для выработки пара, высокотемпературной горячей воды и горячей воды, различаются по конструкции и размеру в зависимости от количества и температуры необходимой среды. Паровая система с блочными котлами варьируется по давлению от 15 до 1000 фунтов на квадратный дюйм. Трубопроводы для паровых систем высокого, среднего и низкого давления в промышленных условиях регулируются ASME B31.3: Проектирование технологических трубопроводов. Кроме того, в зависимости от давления и температуры в системе можно соблюдать ASME B31.9: «Строительные трубопроводы».

Котлы

разработаны в соответствии с требованиями норм ASME по котлам и сосудам под давлением. Материалы трубопроводов и систем котла определяются расчетным давлением и температурами, необходимыми для системы. В системах с высокой температурой и давлением может потребоваться использование труб из легированной стали для распределения пара между котлом и технологическими процессами. Системы трубопроводов котлов, которые будут использоваться для выработки электроэнергии, будут спроектированы в соответствии с ASME B31.1: Трубопровод питания. Каждый из соответствующих кодов определяет допустимые рабочие и расчетные напряжения для материалов в зависимости от температуры. Для распределения пара и горячей воды при более низких температурах для промышленных и технологических систем могут использоваться трубы из углеродистой и нержавеющей стали, в зависимости от конечных требований к обслуживанию.

Типы котлов

Котлы бывают двух основных исполнений: жаротрубный и водяной. В жаротрубном котле котельные газы и тепло находятся внутри трубок котла; тогда как в водотрубных котлах питательная вода для котла находится в трубах и барабанах котла.Водотрубные котлы в основном используются для выработки пара, тогда как жаротрубные котлы используются как для пара, так и для горячей воды (см. Таблицу 1). Жаротрубные котлы чаще всего используются в отдельных зданиях, где пар используется для небольших технологических систем и отопления зданий.

Эти котлы обычно составляют от 50% до 60% стоимости водотрубного котла из-за меньшего размера и меньшего содержания стали для данной мощности котла. В парогенераторных жаротрубных котлах меньше воды в котле, чем в водотрубных, что ограничивает величину колебаний нагрузки, с которыми котел может справиться.Ежегодная чистка и осмотр жаротрубного котла проще, чем водотрубного, и ремонт трубок может выполняться снаружи котла с достаточным пространством для протяжки труб, а не изнутри котла (см. Рисунок 1).

Жаротрубные котлы бывают двух-, трех- и четырехходового исполнения. Увеличение количества проходов в котле увеличивает эффективность котла, а также увеличивает стоимость. Паропроизводительность жаротрубных котлов обычно составляет от 5000 до 75000 фунтов / ч. Водогрейные котлы измеряются в миллионах БТЕ и варьируются от 2 до 3 ММБТЕ до 100 ММБТЕ.

Водотрубные котлы

выпускаются четырех основных исполнений: D, A, O и Модульная компоновка. Каждый котел типа D, A и O содержит верхний и нижний барабаны с трубками для генерации пара между барабанами и на внешних стенках. В водотрубном котле есть две зоны: конвекционный канал и топка. Топочная часть котла содержит пламя горелки с котельными трубами на внешней стенке (охлаждая внешнюю обшивку котла) и разделяющими стенками котла. В конвекционной (или генерирующей) секции котла между верхним и нижним барабанами проходят трубы, передающие тепло от дымовых газов питательной воде.Модульные котлы обычно меньше по мощности с впускным и выпускным коллекторами, соединенными генерирующими трубами. Небольшая водоемкость модульного котла позволяет ему нагреваться и производить пар намного быстрее, чем водотрубный котел. Производительность сборных водотрубных котлов варьируется от модульных котлов от 3 000 до 300 000 фунтов / ч в котлах типа D (см. Рисунок 2).

Водотрубные котлы вырабатывают пар под давлением от 15 до 1000 фунтов на кв. Дюйм и могут быть оснащены системами радиационного или конвективного перегрева для производства перегретого пара.Перегретый пар — это пар, который нагревается выше температуры насыщения для создания сухого пара. Перегретый пар чаще всего используется в паровых турбинах для выработки электроэнергии, но может использоваться в системах распределения для снижения нагрузки на конденсатоотводчик. Секции конвективного перегрева более желательны, чем секции излучающего излучения, потому что конвективная секция не подвергается прямому воздействию пламени, которое излучающая секция может видеть при нерегулируемой горелке.

Водотрубные котлы удерживают больше воды в верхнем и нижнем барабанах и в соединяющих их трубах.Это позволяет котлам выдерживать большие колебания паропроизводительности без ухудшения качества пара. Водотрубные котлы чаще всего выбирают в качестве первичных котлов в паровых энергосистемах и университетских городках из-за их мощности и диапазона работоспособности. Их способность работать при более высоких давлениях и температурах с перегревом делает их идеальными в качестве резервных котлов для электрогенерирующих систем и в качестве основных паровых двигателей для выработки пара в когенерационных системах.

Для котлов с секциями перегрева может потребоваться регулирование температуры пара между секциями перегрева в котле или на выходе из пароперегревателя.Контроль температуры такого типа называется попыткой срабатывания. Пароохладители или пароохладители снижают температуру пара, распыляя воду в паропровод. Распыляемая вода испаряется в паропроводе, охлаждая пар до желаемой температуры (см. Рисунок 3).

Лучшая вода для работы (регулирования) — чистый конденсат. Сюда не входит питательная вода для котла, поскольку питательная вода обычно содержит подпиточную воду, которая может содержать примеси. Если чистый конденсат недоступен, другим источником воды для эксплуатации является конденсатор «пресной воды».Конденсатор пресной воды конденсирует насыщенный пар из котла, нагревая питательную воду котла, с образованием конденсата, который затем дозируется на выпуск перегретого пара котла через регулирующий клапан.

Паровой котел с КПД от 80% до 84% является обычным для котлов с более высоким КПД, включая экономайзеры питательной воды. В конденсационных котлах используются встроенные экономайзеры питательной воды (обсуждаемые ниже), которые используют преимущество конденсации скрытого тепла из потока дымовых газов, чтобы повысить КПД котла выше 90%.Эти конденсационные котлы требуют конструкции из более высоколегированных материалов для борьбы с кислотным конденсатом, образующимся при конденсации дымовых газов, улавливая скрытое тепло дымовых газов. Температура оборотной воды и общая конструкция системы играют большую роль при выборе котла и конечной цели эффективности системы.

В автономных строительных системах, если пар не требуется для некоторых процессов в здании, часто используются водогрейные котлы. Горячая вода, вырабатываемая при температуре 130 F и возвращаемая в котел при температуре 90 F, обеспечивает идеальные условия для конденсационного котла с КПД выше 90%.Дополнительными преимуществами этого типа систем являются безопасность и снижение потерь энергии при распределении. Температура на выходе 130 F снижает возможность возгорания и потери тепла в трубопроводе на стороне подачи. Система по-прежнему поддерживает стандартную дельту Т 40 F, используемую в большинстве систем HVAC, но потребует, чтобы нагревательная установка кондиционера, змеевики осушения и оконечное оборудование имели соответствующие размеры.

Одним из показателей, используемых для оценки котлов, является скорость тепловыделения котла, которая измеряется в британских тепловых единицах / фут ³ / час.В этом стандартном расчете используется объем конвективной и лучистой зоны топки котла. Излучающая область котла — это область, в которой пламя горелки находится в непосредственной близости к трубам котла или камере статического давления. Когда дымовой газ поворачивает угол в водотрубном котле или начинает второй проход в жаротрубном котле, начинается конвективная секция котла. Неправильная регулировка пламени может привести к попаданию пламени в конвективную секцию котла, но это не нормальная работа и не рекомендуется.Чем больше металла или поверхностей теплопередачи в конвекционной и излучающей секциях котла, тем выше скорость тепловыделения в котле.

Добавление экономайзера питательной воды повысит эффективность котла за счет использования выхлопных газов котла для нагрева питательной воды котла выше температуры деаэратора, уменьшая количество топлива, необходимое для превращения питательной воды в пар. Экономайзер питательной воды представляет собой теплообменник дымовых газов и питательной воды, который передает тепло дымовых газов питательной воде котла до того, как она попадет в паровой барабан котла.Улавливание отработанного тепла дымовых газов увеличивает эффективность котла за счет уменьшения количества энергии (BTU), необходимого для доведения питательной воды до температуры и давления пара. Экономайзер может быть встроен в котел, теплообменник коробчатого или круглого типа, установленный в котельную трубу, или может быть вставкой картриджного типа в вытяжной канал котла. Экономайзер может быть выполнен с параллельным или противотоком, как и большинство теплообменников. В конструкции с противоточным потоком питательная вода будет течь в направлении, противоположном дымовому газу.Производитель экономайзера предоставит конструкцию, основанную на температуре дымовых газов на входе конечного пользователя, желаемой температуре на выходе и конструкции блочного котла.

Экономайзеры

Экономайзеры могут устанавливаться как на водотрубные, так и на жаротрубные котлы и могут быть интегрированы в конструкцию котла. Конструкция экономайзера обычно снижает температуру выхлопных газов почти до 270 F; однако слишком сильное снижение температуры может привести к конденсации дымового газа, что может привести к образованию кислого конденсата в зависимости от свойств топливного газа.Низкие температуры дымовых газов также могут создавать локальные пятна конденсации и потенциальной коррозии, если их не контролировать.

Температуру дымовых газов можно регулировать одним из способов — дросселированием потока питательной воды через экономайзер. Один из методов управления потоком питательной воды через экономайзер заключается в использовании трехходового клапана регулирования температуры, который регулируется в зависимости от температуры отходящих газов на выходе из экономайзера. Регулировка потока питательной воды через экономайзер снижает тепло, отводимое от дымового газа, повышая температуру до уровня выше уровня конденсации.Если котельная система будет эксплуатироваться в нормальном режиме при нагрузке ниже полной, следует рассмотреть возможность регулирования температуры дымовых газов, как описано выше.

Конструкция горелки блочных котлов зависит от мощности котла. Блочные котлы могут работать на различных видах топлива, включая природный газ, мазут №2, пропан, синтез-газ, биогаз и мазут №6. Горелки могут быть двухтопливными с основным и дополнительным или резервным топливом. Топливные магистрали и системы управления, независимо от вида топлива, должны быть спроектированы с учетом требований применимых страховых компаний (Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Co., FM Global и т. Д.), А также NFPA 85: Кодекс опасностей для котлов и систем сгорания или ASME CSD-1 для обеспечения безопасной работы топливной рампы и горелки котла. Меньшие горелки для котлов производительностью примерно до 65 000 фунтов / ч будут иметь нагнетательный вентилятор горелки, установленный непосредственно на воздушной коробке котла, в то время как более крупные котлы будут иметь нагнетательный вентилятор как отдельный блок. Мощность двигателя нагнетательного вентилятора составляет от 10 до 1000 л.с., в зависимости от мощности котла. Более высокое напряжение двигателя вентилятора обычно соответствует среднему напряжению, чтобы уменьшить размер проводки, что приведет к экономии первых затрат.Вентилятор с принудительной тягой является неотъемлемой частью стратегии управления котлом, поэтому необходимо учитывать частотно-регулируемый привод по сравнению с регулированием промежуточного вала заслонки. Размер котла, возможности оператора и совместимость системы помогут определить стратегию управления котлом.

Общая стратегия управления, реализованная на многих новых установках центрального котла (от 20 000 до 300 000 фунтов / ч пара), представляет собой полностью дозируемую работу с перекрестным ограничением с кислородной регулировкой, при которой горение котла регулируется измеренным давлением в коллекторе пара, расходом топлива и воздушным потоком.Полностью дозируемая схема управления с перекрестным ограничением улучшает управление топливовоздушной смесью за счет измерения этих параметров. Схемы кислородной коррекции позволяют непрерывно контролировать избыток кислорода в дымовых газах, что достигается за счет оптимизации подачи воздуха для горения в котел. Альтернативой полностью дозируемому регулированию котла с перекрестным ограничением является параллельное регулирование положения, при котором предустановленные кривые горения разрабатываются во время запуска и ввода котла в эксплуатацию и используются для контроля топлива и воздуха. Эти оптимизированные уставки затем программируются в системе управления горением, чтобы обеспечить эффективную работу котла во всем рабочем диапазоне котла.

Выбросы

Малогабаритные котлы для конкретных зданий, требующие только работы в режиме высокого и низкого пламени, обычно устанавливаются с ручным управлением заслонкой, которое настраивается во время запуска и ввода в эксплуатацию. Положения заслонки устанавливаются и фиксируются вручную в положении газового клапана, ограничивая поток воздуха во время слабого пламени, чтобы поддерживать воздух для горения и минимизировать образование NOx. При сильном огне сгорание оптимизируется до 3–6% избытка воздуха с фиксированными положениями заслонки для оптимизации производительности.

Выбросы NOx для обычных горелок составляют от 70 до 100 ppm в дымовых газах. Горелки с низким уровнем выбросов NOx чаще всего рассчитаны на 30 частей на миллион, а горелки со сверхнизкими выбросами NOx — на 9 частей на миллион. Горелки с низким и сверхнизким выбросом NOx чаще всего оснащаются системами рециркуляции дымовых газов, которые направляют дымовые газы после котла или экономайзера обратно на вход нагнетательного вентилятора. Решение о выборе горелки с низким уровнем выбросов NOx по сравнению с горелкой со сверхнизким уровнем выбросов NOx должно приниматься при определении экологических разрешений для котла.Бойлеры со сверхнизким уровнем выбросов NOx могут потребоваться для выполнения федеральных правил по сетке выбросов. Для подачи заявки на получение разрешения в Агентство по охране окружающей среды США требуется сетка выбросов, которая представляет собой процесс определения чистого увеличения или уменьшения количества опасных загрязнителей воздуха (HAP), которые могут быть выброшены из нового котла, по сравнению с фактическими выбросами, измеренными от заменяемого котла. Данные за предыдущие 10 лет эксплуатации используются для определения фактических уровней HAP, выделяемых котлом или удаляемым источником.Если заменяемый котел не эксплуатировался или эксплуатировался редко в течение последних 10 лет, сетка HAP может указывать на необходимость дополнительных действий по экологическому разрешению, включая проверку предотвращения значительного износа (PSD), общественное обсуждение и периоды общественного обсуждения.

Горелки с низким уровнем выбросов NOx

включают смешивание дымового газа с входящим воздухом для горения для снижения температуры пламени при горении, что помогает снизить образование NOx. В некоторых случаях требуется дополнительное удаление NOx.Это может быть достигнуто путем селективного каталитического восстановления (SCR), при котором используются реагенты и катализаторы для преобразования NOx в азот и водяной пар. Обратите внимание, что снижение уровня NOx без SCR часто приводит к увеличению уровня выбросов CO. Изготовитель горелки котла должен учитывать это при проектировании горелки, так как увеличение уровня выбросов NOx также приведет к снижению уровня генерируемого CO.

Экологическое (воздушное) разрешение на установку новых котлов подпадает под действие требований EPA и государственной программы проверки новых источников.Федеральные стандарты производительности новых источников (NSPS) и национальные стандарты выбросов опасных загрязнителей воздуха (NESHAP) / максимально достижимая технология контроля (MACT), включая рассмотрение основных источников и площадных источников, должны быть пересмотрены на предмет нормативов производительности выбросов, которые могут иметь отношение к новому котлу. . Разрешение на установку нового котла или замену котлов требует, чтобы владелец изучил существующие на месте источники и определил общее влияние добавления нового источника котла. Для промышленных котлов раздел Db NSPS применим к агрегатам с теплопроизводительностью более или равной 100 MMBtu / h.Меньшие промышленные / коммерческие / институциональные единицы менее 100, но более или равные 10 MMBtu / h подпадают под действие Подчасти Dc. Выбор котельного топлива будет играть решающую роль в определении окончательных допустимых уровней выбросов котла для регулируемых загрязнителей воздуха. В рамках заявки на разрешение на строительство оператор котла должен указать, какая форма контроля выбросов будет использоваться на котле. Мониторинг выбросов может осуществляться путем непрерывного мониторинга выбросов (CEMS) или прогнозного мониторинга выбросов (PEMS).В системе CEMS оборудование для мониторинга дымовых газов используется для измерения остаточного O ₂ или CO ₂, NOx и CO. Каждый из этих мониторов постоянно считывает уровень каждого компонента в дымовом газе для регистрации и отчетности. PEMS основывается на расчетах ожидаемых уровней NOx и CO на основе входящего топливного газа, остаточного O ₂ или CO ₂ и условий эксплуатации котла, рассчитываемых ежемесячно.

В любом случае, предоставление данных CEM или PEM требуется как часть окончательного разрешения на строительство.Предлагаемые уровни выбросов для котла, работающего на природном газе с низким уровнем выбросов NOx:

NOx (фунт / млн БТЕ) 0,04

CO (фунт / млн БТЕ) 0,04

SOx (фунт / млн БТЕ) 0,05

Твердые частицы (фунт / ММБТЕ) 0,2

ЛОС (фунт / ММБТЕ) 0,005

Эти значения будут меняться при выборе типа топлива и, возможно, потребуется изменить в зависимости от заменяемого существующего оборудования или, в случае некоторых разрешений, требований всего кампуса.

КПД котла — это расчет тепловой мощности котла, деленной на подвод тепла к котлу.Расположение рамки вокруг котла помогает определить, рассчитываете ли вы КПД котла или КПД котельной системы. ASME PTC-4 — это стандарт, используемый при проверке эффективности котельных систем. Этот стандарт включает тепловые входы и выходы, которые встречаются в системах производства энергии на крупных электростанциях. Эти входы и выходы обычно не встречаются в промышленных котлах в корпусе. Более простой способ рассчитать КПД блочного котла, который учитывает ввод и вывод основного тепла, которые можно легко измерить, следующий:

КПД котла = произведенный пар (млн БТЕ) + продувка котла (млн БТЕ) — Питательная вода в (млн БТЕ)

Объем топлива (млн БТЕ)

Этот расчет учитывает подачу питательной воды в котел за счет уменьшения количества тепла, необходимого для выработки пара.Используемое количество MMBtu должно соответствовать более высокой теплотворной способности топлива, так как это стоимость, которую вы заплатите при покупке топлива. Продувка котла — это тепло, выходящее из котла, и это необходимая часть процесса котла для обеспечения его хорошей работы. Этот упрощенный расчет КПД обычно хорошо подходит для расчета КПД блочного котла.

Выбор котла для вашего бизнеса или учреждения не так прост, как выбор производителя котла или типа котла.При правильном выборе котла следует учитывать все системные требования, включая технологические потребности, потребности в отоплении, квалификацию оператора, потребности в распределении, экологические разрешения, существующие системы и общие затраты на жизненный цикл системы. Система жаротрубного котла может быть краткосрочной системой с наименьшими капитальными затратами, но в долгосрочной перспективе может быть более дорогой в течение жизненного цикла из-за более короткого ожидаемого срока службы и повышенных требований к обслуживанию. Аналогичным образом, выбор водотрубного котла для краткосрочного отопительного сезона или системы производства горячей воды может привести к увеличению первоначальных капитальных затрат, которые невозможно возместить в течение жизненного цикла котла.

Последние правила Агентства по охране окружающей среды США для промышленных котлов требуют, чтобы операторы котлов понимали правила и могли доказать, что добавляемые системы содержат MACT при установке. Выбор неправильного котла может привести к долгосрочным эксплуатационным расходам и проблемам, которые подорвут доверие к оператору котельной системы в целом и снизят операционную прибыль компании или учреждения. Правильный выбор котла поможет увеличить операционную прибыль и обеспечить максимальную ценность активов для вашего клиента.

Брэдли А. Панкоу (Bradley A. Pankow) — главный инженер-механик и руководитель проекта в Stanley Consultants, специализирующийся на системах производства и распределения пара, горячей воды и охлажденной воды в образовательных учреждениях и учреждениях. До прихода в Stanley Consultants он был директором завода и операционным менеджером в компании H.J. Heinz; ведущий инженер-механик компании Raytheon Engineers and Constructors; и технический директор Rovanco Piping Systems Inc.