Триходови пламъчнотръбни котли

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2006

 

Конструкция и топлотехнически характеристики на котлите, горелки
и използвани горива

Вероятно, прочитайки заглавието, някои топлотехници биха възкликнали, че в известен смисъл всички съвременни котли са триходови. Обект на статията, обаче са пламъчнотръбните котли, при които вторият ход е изпълнен конструктивно с отделна тръба. Целта е повече от ясна - по-голяма топлообменна повърхност, по-високо топлоотдаване и като резултат коефициент на полезно действие дори над 95%. На практика това означава по-висока икономическа ефективност, която обяснява и факта, че триходовите пламъчнотръбни котли са по-скъпи от двуходовите. Областта им на приложение е доста широка. За отбелязване е, че успешно се използват като топлоизточник в промишлеността.

Висока ефективност на котлите

Както при всички пламъчнотръбни котли, горещите газове, отделени при изгарянето на горивната смес, преминават през тръби с относително голяма спрямо диаметъра им дължина. Известно е, че пламъчнотръбните котли се категоризират в зависимост от броя на ходовете или иначе казано броя на обръщанията на пламъка в горивната камера. В този аспект, основната разлика между двуходовите, които са широко разпространени и триходовите е в повторното обръщане на пламъка.

Включването на трети ход обяснява несъмнено по-високата им ефективност. Според някои специалисти и данните в техническите спецификации на предлагани на българския пазар триходови котли, коефициентът им на полезно действие би могъл да достигне 97%.

Друго много важно предимство на триходовите котли е

по-голямата им дълговечност

Тя се дължи именно на включването на допълнителния ход в конструкцията на тези котли. Тръбата, чрез която се реализира втория ход, най-често се разполага конструктивно по средата на височината на котела, което води до по-равномерно загряване на корпуса му. Следователно, топлинния товар при триходовите котли се разпределя по-добре, следствие от което на жаргона на топлотехниците, не се наблюдава т.нар. “изпържване” на горивната камера. Както вече бе споменато, по-високата сложност на конструкцията им, съвсем логично рефлектира в по-висока им цена в сравнение с двуходовите котли.

Според мнението на специалисти, занимаващи се с инженеринг на котелни инсталации важно предимство на триходовите пламъчнотръбни котли е отпадането, в значителна степен, на изискванията по отношение размера на димоходната тръба.

Проблемите с ламинарния поток

Всеки топлотехник знае, колко важна е турбулентността на горещите газове, отделените при изгарянето на сместа от гориво и въздух. По тази причина производителите на котли търсят и постоянно усъвършенстват конструкцията им в посока постигане на оптимална турбулентност на газовете. Именно с турбулентността на горещите газове възникват проблеми при някои, предимно по-стари в техническо отношение, триходови котли. Когато постъпва в тръбите, горещия газов поток е турбулентен. Но при движението си в тях потокът става ламинарен. Проблемите се дължат на образуването на слой от газове с по-ниска температура, разположен непосредствено до вътрешната повърхност на тръбата. Температурата на горещите газове, вътре в тръбата е значително по-висока от тази на образувания слой. Следователно, той играе нежеланата роля на бариера, която възпрепятства топлоотдаването.

Постигането на максимална турбулентност

За решаването на описания проблем се използват т.нар. турболатори. Предназначението им е да не допускат потока от горещи газове да стане ламинарен. Технически запазването на турбулентността на потока се постига чрез различни решения - диафрагми, планки, спирални лопатки и др. Най-общо, всички водещи производители на пламъчнотръбни котли залагат на специфични решения, за да се запази турбулентността на горещите газове и да не се допусне образуването на бариера, понижаваща ефективността на котела. Монтирането на турболатори не само не допуска превръщането на потока в ламинарен, но и съдейства за повишаване на турбулентността му, т.е. способства за повишаване на КПД на котела. Обикновено турболаторите се монтират на последния ход на котела.

Друго важно предназначение на турболаторите е да се постигне относителна равномерност в дебита на потока горещи газове, преминаващи през тръбите. За целта се използват различни специфични като конструктивно изпълнение турболатори. По този начин, чрез избягването на топлинната стратификация на тръбите, на практика се увеличава живота и се интензифицира топлообмена през стените им, коментират специалисти. В заключение, би могло да се отбележи, че турболаторите се разглеждат като ценово ефективно решение за намаляване на температурата на газовете в димохода, т.е. за постигане на по-висок КПД.

Чугунени триходови котли

Основните материали, от които се изработва горивната камера на триходовите пламъчнотръбни котли са чугун и стомана. Едва ли някои специалист би се ангажирал с категорично мнение по въпроса кой материал е по-добър. Неслучайно, редица производители са включили в производствената си гама котли и от стомана и от чугун.

Предимства на чугуна са устойчивостта на корозия и дългият живот на материала. Недостатъците му, в сравнение със стоманата като материал за изработване на котли, са по-малката устойчивост на топлинни удари и механични повреди, тъй като е крехък. Освен това чугунът е инерционен материал, т.е. той по-бавно се нагрява и съответно изстива. При равна мощност чугунените котли имат по-големи габарити в сравнение със стоманените, което в редица приложения се приема като недостатък.

Стоманени триходови котли

Съвременни модели триходови пламъчнотръбни котли се изработват от специални легирани стоманени сплави, които се отличават с висока корозионна устойчивост. Това допринася за удължаване на експлоатационния им живот. По-високата пластичност на стоманата в сравнение с чугуна разкрива по-големи възможности за оптимизиране и усложняване на конструкцията на котела, което в крайна сметка позволява постигането на по-ефективен топлообмен. Между триходовите котли, изработени от стомана и чугун съществуват редица конструктивни специфики, изразяващи се в техническото изпълнение на отделните ходове. При стоманените котли газоходите са тръби, докато при чугунените отделните ходове се реализират чрез специални секции в конструкцията им.

Според специалисти в областта, коефициента на полезно действие на триходовите чугунени котли достига до 92%, а ефективността на стоманените е от порядъка на 94 - 97%, в зависимост от горелката.

Видове горива

В зависимост от горелката, с която е оборудван триходовия пламъчнотръбен котел, инсталацията работи с течни и/или газообразни горива, включително тежко дизелово гориво, природен газ, нафта или биогаз.

Разширяването на газификационната мрежа в страната повиши многократно актуалността на инсталациите, захранвани с природен газ. От друга страна, все по-строгите екологични норми и необходимостта от изпълнението им, продиктувана и от предстоящото ни приемане за член на ЕС, също направи газовите котли все по-предпочитан избор. Недостатък на тези инсталации е зависимостта на работата на горелката от налягането на горивото в газопровода.

Течните горива са в по-малка степен екологични. Отделените при изгарянето им серни окиси оказват отрицателно влияние върху дълговечността на котелната инсталация, интензифицирайки корозията.

Предлагат се горелки, работещи само с газообразно гориво, както и такива, захранвани само с течни горива. Триходовият пламъчнотръбен котел би могъл да се оборудва и с комбинирана горелка, работеща и с течни и с твърди горива.

Вентилаторни горелки

Триходовите пламъчнотръбни котли задължително работят с вентилаторни горелки, т.е. въздухът се подава принудително. Предварително образуваната в горелката горивна смес от въздух и гориво се нагнетява под налягане, създавано от вентилатора в горивната камера. Както бе подчертано, ефективността в работата на вентилаторните горелки зависи от налягането в снабдяващия ги с гориво газопровод.

Сред недостатъците на котелния агрегат, включващ триходов пламъчнотръбен котел и вентилаторна горелка е шумът, с който понякога е съпроводена работата му. Източник на шума е не толкова вентилаторът на горелката, колкото факелът, който излиза от нея под налягане. За решаване на проблема със шума, някои производители включват в конструкцията на котелния агрегат редица технически мерки, включително шумозаглушители. Оптималното място за монтаж на шумозаглушителя е в мястото на свързване на димохода с котела, твърдят специалисти.

Избор на вентилаторната горелка

На избора на вентилаторна горелка следва да се обърне сериозно внимание. Изборът на модел горелка за разглежданите триходови пламъчнотръбни котли се базира на няколко общи параметъра, които не се различават от тези, които са по принцип определящи за избора на вентилаторни горелки. Основни параметри, на основата на които се избира вентилаторна горелка са мощността на котела, аеродинамичното съпротивление на горивната камера и габаритите й, с отчитане размерите на вече изградено котелно помещение.

Съществува мнение, че чрез оборудването на котела с горелка, имаща мощност по-висока от необходимата, е възможно да се увеличи изходната мощност на агрегата. На практика, обаче, уверяват специалисти, увеличаването на мощността ще бъде доста ограничено, за сметка на появяването на допълнителни проблеми като високо налягане в горивната камера, повишаване нивото на генерирания при работата на агрегата шум и др.

Очакваме мненията и коментарите ви по темата за триходови пламъчнотръбни котли.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top