З цього часу спостерігається бурхливий розвиток в області виробництва водотрубних котлів. У 1927-му році був введений в експлуатацію перший котел Бенсона, що виробляє 30 тонн пари на годину при тиску 180 бар і температурі 450 ° C. У 1960-і роки проводилися котли з надкритичними параметрами: тиском 350 бар і температурою понад 600 ° C. У 1970-му році була досягнута межа продуктивності - 1000 т / ч. А п'ятьма роками пізніше стали випускатися водотрубні котли паропродуктивністю 2000 т / ч.
Такої високої потужності і параметрів з вироблення пара неможливо було б досягти на котлах з великим водяним об'ємом по принципових причин. Проте, робота по вдосконаленню жаротрубних котлів не припинялася: в 1953-му році компанія LOOS International успішно провела і ввела в експлуатацію котел з трьома газоходами з розташованої усередині вогневої камерою водяного охолодження, в 1956-му році розробила котел з двома жаровими трубами, а в 1977-му році - перешкодостійкі електроди рівня води. Результатом багаторічних досліджень і конструкторських розробок з'явилися жаротрубні котли, які на сьогоднішній день повністю покривають потреби в паропродуктивності - до 55 т / год при стійкому тиску до 30 бар і температурі пара до 300 ° C.
Таким чином, обидві технології, що представляють собою діаметрально протилежні підходи до вироблення пара, з моменту їх появи не стояли на місці, а постійно вдосконалювалися.
Сучасні жаротрубні котли, які на сьогоднішній день повністю покривають потреби в паропродуктивності - до 55 т / год при тиску до 30 бар і температурі пара до 300 ° С - з'явилися результатом багаторічних досліджень і конструкторських розробок
Безпека
У деяких країнах котли з великим водяним об'ємом не знайшли широкого застосування. Викликано це незацікавленістю локальних виробників в жаротрубних технології, а також це пов'язано зі складнощами забезпечення безпеки при досягненні критичних режимів роботи обладнання: у випадках значного перевищення тиску або зниження рівня води. Наслідки вибуху жаротрубного котла при несвоєчасному спрацьовуванні захисної автоматики можуть бути воістину катастрофічні.
Поряд з аспектом безпеки важливу роль при цьому грає та обставина, що термін служби виготовлених в цих країнах котлів з великим водяним об'ємом дуже нетривалий.
Одним з передових виробників жаротрубних котлів до недавнього часу була компанія LOOS (з 2012-го року це обладнання випускається під брендом Bosch), основні виробничі майданчики якої зосереджені в Німеччині і в Австрії.
За останні 20 років в Німеччині не було жодної серйозної аварії, пов'язаної з експлуатацією котлів з великим водяним об'ємом. Одним з важливих чинників досягнення такого показника аварійності стало створення перешкодостійкою електродної системи для регулювання та обмеження рівня води і введення норм безпеки, обумовлених конструкцією котлів з великим водяним об'ємом [2]. Безпека обладнання досягається і такими конструктивними особливостями, як: балка для жорсткого кріплення підстави, можливість періодичного огляду та огляду внутрішньої частини котла, а також достатню відстань між елементами котла з різною температурою.
Важливим аспектом безпеки котлів є випробування гідравлічним тиском при підвищеному надмірному тиску, що дозволяє оцінити стан і безпеку вже готових агрегатів [3]. Котли з великим водяним об'ємом при відповідній якості виготовлення і конструкції гарантують високу ступінь безпеки і тривалий термін служби. Все теплотехнічне обладнання, вироблене на заводах групи Bosch в Німеччині, Австрії або Росії, проходить 100% -й контроль якості і піддається гідравлічним випробуванням, що дозволяє гарантувати їх безперебійну і безаварійну експлуатацію.
експлуатаційні аспекти
Як відомо, якість живильної води грає для парових котлів істотну роль. Вимоги до води часто тягнуть за собою певні грошові витрати. Для більшості конструкцій водотрубних котлів не рекомендується режим експлуатації навіть з низьким вмістом солей [4]. Низький вміст солей означає, що електрична провідність води для котла менше або дорівнює 2000 мС / см. При цьому рекомендується (а при локальній щільності теплового потоку понад 250 кВт / м2 • - просто необхідно) використовувати воду без вмісту солей, щоб уникнути зашлаковиваніе труб, яка може спричинити за собою зниження теплопередачі. Ці вимоги можуть бути виконані тільки при проведенні досить дорогих заходів з водопідготовки.
Котли з великим водяним об'ємом можуть експлуатуватися при використанні солевмісних води (електрична провідність менше або дорівнює 6000 мС / см). При цьому не виникає небезпеки пошкодження нагрівальних поверхонь котла завдяки можливості видалення сольових відкладень. Для водопідготовки можуть бути використані прості установки зниження жорсткості води. Вид водопідготовки залежить від економічних умов і якості вихідної води. Важливе значення при цьому мають терміни окупності капіталовкладень в дорогі водопідготовчі установки.
Розглядаючи співвідношення «теплопродуктивність котла / габарити», можна з упевненістю сказати, що, при рівних вимогах до теплопродуктивності, жаротрубні агрегати займають зазвичай площа менших розмірів у порівнянні з їх водотрубними аналогами.
Технічне обслуговування котлів з великим водяним об'ємом значно простіше в порівнянні з водотрубними котлами. Це обумовлено в першу чергу більш низькими трудовитратами при пуску і зупинці котла, а також легким доступом до поверхонь нагріву.
Подібна картина спостерігається і при проведенні періодичних випробувань. На котлах з великим водяним об'ємом, що виготовляються відповідно до вищезазначених правилами, прекрасно зарекомендувала себе проста, надійна і економічно вигідна система: візуальна перевірка важливих деталей котла після гідравлічного випробування при підвищеному надмірному тиску [3].
Історична довідка
Bosch Industriekessel є частиною міжнародної групи компаній Bosch . В області термотехніки компанія здатна задовольнити практично будь-які вимоги клієнтів, пропонуючи енергетично ефективні системні рішення. До середини 2012-го року системи продавалися під торговою маркою LOOS . В даний час обладнання поставляється під брендом Bosch. У 2014-му році група Bosch завершила будівництво заводу з виробництва теплотехнічного обладнання в місті Енгельс Саратовської області. До завдань нового заводу Bosch входить випуск настінних котлів серії GAZ 6000 W, U-072, а також промислових водогрійних котлів серії UT-L (виробництво гарячої води з температурою теплоносія до 110 ° C). Все обладнання, що випускається проходить 100% -й контроль якості і сертифікована відповідно до технічних регламентів Митного Союзу, і поставляється з повним комплектом супровідної документації відповідно до вимог законодавства Російської Федерації.
Вона дозволяє відмовитися від застосування неруйнівного методу контролю, наприклад, ультразвуку. На водотрубних котлах з певних причин, не вказуються в даній статті, які не зарекомендувало себе гідравлічне випробування при підвищеному надмірному тиску. Крім цього, значні ділянки водотрубний котла недоступні для візуального контролю (приховані ділянки). З цієї причини виникає необхідність в застосуванні ультразвуку і т.п.
Фізичні властивості
Говорячи про фізичні властивості, необхідно торкнутися позиції, безпосередньо випливають із конструктивних принципів: водяний обсяг, акумулює здатність, робота в режимі часткових навантажень.
Очевидно, що у жаротрубного котла обсяг води значно вище, ніж у водотрубних. Тому котел з великим водяним об'ємом більш стійкий до коливань навантажень і задовольняє вимогам по навантаженнях, тимчасово перевищують номінальну потужність котла. Це може привести тільки до короткочасного підвищення вологості пара, не надаючи ніякого негативного впливу на теплопередачу. Котли водотрубні невластиві вищевказані властивості. Коливання тиску неминуче впливають на теплопередачу внаслідок виникає при цьому зміни щільності.
Великий обсяг води жаротрубних котлів поряд з вищезгаданими перевагами має недоліки в разі холодного запуску. Жаротрубним котлам необхідно більше часу для виробництва пари в порівнянні з водотрубними котлами. До того ж кожен холодний запуск котлів з великим водяним об'ємом викликає більш високу механічну навантаження, ніж звичайний режим експлуатації. З цього випливає, що холодний запуск котлів з великим водяним об'ємом повинен проводитися щадним способом. Через меншого водяного обсягу водотрубний котел більш високої потужності в багатьох країнах може використовуватися в якості так званого «виробничого котла» завдяки зручності монтажу [5].
Для терміну служби парових котлів важливе значення має кількість запуску пальників. Поряд з правильним підбором «котел / уста- новка», визначальним тут є розмір мінімального навантаження, що віддається казаном. На котлах з великим водяним об'ємом ця мінімальне навантаження відповідає мінімальній тепловій потужності, заданої пальником. На виробляють гарячий пар водотрубних котлах певних конструкцій ця мінімальне навантаження пальників не може відображатися на котлі, так як через скорочення масових водяних потоків на теплопередачу виявляється негативний вплив, що може привести до небажаного ефекту вигорання (burnout) щодо щільності теплового потоку.
Ціна і терміни
Якщо профіль вимог може покриватися за рахунок установки декількох котлів з великим водяним об'ємом, вибір такого котла за умови відповідного рівня ціни і якості є економічно вигідну альтернативу. Крім цього, слід зазначити коротші терміни поставки і менший час, необхідне для монтажу обладнання.
Сучасні методи і технології виготовлення, які досягли високого рівня в силу стрімкості науково-технічного прогресу, і правила конструктивно обумовленої безпеки забезпечують високий рівень безпеки і тривалий термін служби котла
Котли з великим водяним об'ємом при аналогічній температурі газів, що відходять і складі за рахунок менших втрат від випромінювання і провідності мають більш високий ККД у порівнянні з водотрубними котлами.
Крім того, жаротрубні котли завдяки зручності техобслуговування легше експлуатувати, що в черговий раз свідчить про економічну вигоду їх використання.
висновок
Області застосування котлів з великим водяним об'ємом і водотрубних котлів чітко розмежовані. Наприклад, для виробництва пари 1000 т / год при тиску 180 бар і температурі 450 ° С неможливо використовувати жаротрубний котел. При параметрах 200 т / год, 30 бар і 300 ° С використання одного або декількох таких котлів є економічно вигідну альтернативу завдяки зручності поставки і експлуатації.
Сучасні методи виготовлення і правила конструктивно обумовленої безпеки забезпечують високий рівень безпеки і тривалий термін служби.
Перераховані в даній статті аспекти відображені в табл. 1.