ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ. КОТЛЫ ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ, ИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

Котлом называется аппарат, служащий для получения пара или горячей воды, используемых в энергетических установках или нагревательных устройствах.

В зависимости от вида получаемого теплоносителя котлы подразделяются на паровые и водогрейные. Простейший котел состоит из цилиндрического стального барабана с расположенной под ним колосниковой решеткой и обмуровки.

При работе котла в качестве водогрейного весь барабан заполняется водой, в качестве парового — только до середины. В последнем случае пар, выделяющийся из воды, проходит через зеркало испарения и поступает в паровое пространство, откуда через патрубок, находящийся в верхней части барабана, или из сухопарника отводится к потребителю. Пополнение испарившейся воды производится по специальной трубе.

Как известно, вода кипит при температуре, определяемой давлением. Так как в паровых котлах давление всегда выше атмосферного, температура воды в них больше 100°, т. е. температуры кипения при атмосферном давлении.

Наличие воды в котле с температурой выше 100° делает их взрывоопасными. Например, если в котле случится разрыв шва, то происшедшее мгновенное понижение давления может повести к взрыву котла.

Так как температура кипящей воды находится в строгой зависимости от давления, то, следовательно, в данном случае она снизится до величины, соответствующей получившемуся давлению пара, и весь избыток теплоты, запасенный в воде, мгновенно израсходуется на парообразование. Выделяемое при этом огромное количество пара вызовет резкое повышение давления и произойдет взрыв котла. Чем больше воды будет в котле, тем, очевидно, разрушительнее взрыв.

Взрывоопасность котлов побуждает строго следить за качеством стали, идущей на изготовление котла, самим процессом изготовления и правильной эксплуатацией котла. Для указанных целей организована Инспекция по котлонадзору.

Отопительные установки часто снабжаются котлами с большим водяным объемом (цилиндрические, жаротрубные и пр.), поэтому на прочность таких котлов, часто бывших уже длительное время в эксплуатации, несмотря на относительно малые Давления пара, приходится обращать особое внимание.

Водогрейные котлы безопасны в смысле возможности взрыва до тех пор, пока температура нагреваемой в них воды не превышает 100°.

В современных районных водогрейных отопительных системах давление в сети повышается до 4 ати и выше, что позволяет доводить температуру нагреваемой воды до 120—130°. Водогрейные котлы, в которых вода догревается до указанных температур, уже взрывоопасны, так как при случайном раскрытии шва и резком понижении вследствие этого давления мгновенно произойдут парообразование и взрыв.

Указанные соображения побудили разделить котлы на две категории: взрывобезопасные и взрывоопасные.

К взрывобезопасным котлам относятся водогрейные при нагревании в них воды не выше 115° и паровые с давлением пара до 0,7 ати (по манометру); ко второй категории относят котлы, параметры теплоносителя которых превышают указанные.

Необходимо заметить, что термин «взрывобезопасный» в некоторой степени условен. Например, были случаи взрыва водогрейных котлов, рассчитанных на нагревание воды до 100° и лишенных предохранительных приспособлений. Это происходит, если по небрежности такие котлы растапливать при закрытых задвижках на входе и выходе воды из котла. В таких случаях давление и температура воды повышаются сверх допустимых, происходит разрыв стенки и взрыв котла.

Котлы первой категории могут изготовляться из стали любого качества, а также и из чугуна; по закону они не подлежат ведению Котлонадзора, могут не иметь котельных книг. Этим иногда злоупотребляют, и зачастую котлы находятся в плохих условиях эксплуатации; котельные помещения тесны и неудобны, обслуживающий персонал не имеет необходимых навыков. В целях улучшения работы таких установок отдельные министерства вводят для котельных своих производственных предприятий и зданий собственные правила, относящиеся к паровым котлам при давлении пара до 0,7 ати и водогрейным при нагревании воды до 115°.

Чтобы обеспечить безопасность эксплуатации паровых котлов низкого давления, к ним устанавливают так называемые выкидные приспособления, не допускающие повышения давления более 0,7 ати. По принципу работы выкидное приспособление является гидравлическим затвором, из которого при определенном давлении вода выбрасывается, и паровое пространство котла через выкидную трубу сообщается с атмосферой

Если по требованию потребителя пара давление в котле должно быть, например, 0,3 ати, то действие выкидного приспособления должно наступить, если давление повысится до 0,34-+0,1 =0,4 ати, т. е. высота Я в конструкции выкидного приспособления должна равняться 4 м. Предельным давлением должно считаться 0,6 ати, тогда при 0,7 ати должно начать работать выкидное приспособление и его предельная высота потребуется равной 7 м.

Иногда высота котельного помещения не позволяет установить высокое выкидное приспособление даже при условии углубления его нижнего участка ниже пола котельной. В таком случае может быть использовано многопетельное предохранительное устройство, расчет которого приведен в статье канд. техн. наук В. В. Бибикова (журнал «Отопление и вентиляция» № 7—8 за 1941 г.).

На водогрейных котлах требуется устанавливать предохранительные клапаны.

Изготовление, содержание и освидетельствование паровых котлов, пароперегревателей и водяных экономайзеров, работающих с давлением выше 0,7 ати, регламентировано соответствующими правилами Котлонадзора Министерства электростанций электропромышленности СССР, причем требования и указания последних правил обязательны для всех министерств и ведомств. Этими же правилами следует руководствоваться и в отношении водогрейных котлов, нагревающих воду выше 115°. Безопасность при эксплуатации котлов первой категории обеспечивается указанными предохранительными устройствами.