В последние годы жаротрубные паровые и водогрейные котлы в России и странах постсоветского пространства устанавливаются в большинстве вновь строящихся котельных, на реконструируемых объектах или заменяют водотрубные котлы.

Подавляющее большинство мировых производителей котлов уже десятки лет ориентируется на выпуск жаротрубных котлов производительностью до 38 МВт и до 55 т пара/ч.

Жаротрубные котлы имеют целый ряд неоспоримых преимуществ перед водотрубными, требуя при этом более бережного отношения при проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации.

После первых лет эксплуатации “жаротрубников” в котельных тепловых сетей Прибалтики, где было заменено большое количество отечественных водотрубных котлов, появились трещины в трубных досках, отдулины в жаровых трубах.

Необходимо отметить, что водоподготовка на этих объектах обеспечивала требуемое качество подпиточной воды. Причиной выхода из строя котлов стало осаждение взвешенных частиц из сетевой воды (шлам, продукты коррозии) в нижней части котлового блока.

В водотрубных котлах типа ТВГ, КВГМ и других для недопущения пристенного кипения скорость воды в трубах поверхности нагрева принималась не менее 1 м/с. Скорость воды у жаротрубного котла настолько мала, что он практически является фильтром-осадителем.

Такие котлы нельзя включать по одноконтурной схеме в работу со старой тепловой сетью, имеющей многолетнее накопление шлама в нижней части радиаторов и сетевых трубопроводов. В результате осаждения взвешенных веществ и покрытия ими нижних дымогарных труб “жаротрубника”, температура этих труб становится выше чем у верхних, давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают.

Неохлаждённые в этих трубах продукты горения дают локальный перегрев трубной доски. В результате больших напряжений в металле мостиков трубной доски между соседними отверстиями и иногда в сварных швах появляются микротрещины, которые в дальнейшем увеличиваются до сквозных.

Если шлам или накипь (при некачественной подпиточной воде) покрывают жаровую трубу, то в этих зонах металл плохо охлаждается, образуются отдулины.

Ниже перечислены основные причины снижения надёжности и безопасности, возникающие в процессе эксплуатации “жаротрубников”.

1 Неверный подбор горелок к котлам, при котором конструкция горелки не позволяет отрегулировать геометрию факела, чтобы он не касался стен жаровой трубы. Напор вентилятора горелки не обеспечивает преодоление сопротивления котла на номинальной нагрузке.

2 Иногда проектировщики не предусматривают или неправильно подбирают рециркуляционные насосы или трёхходовые клапаны, обеспечивающие требуемый изготовителем перепад температуры воды до и после котла. В результате возникает нерасчётное температурное напряжение в металле трубных досок.

3 Гидравлический режим схемы котельной не обеспечивает запаса давления воды в котле, предотвращающего пристенное кипение, по отношению к давлению, соответствующему температуре насыщения (для температурного графика 95/70°С давление в котле желательно иметь не ниже 5 кгс/см², так как температура стенки жаровой трубы может быть более 130°С).

4 Неправильно подобрана установка химводоочистки.

5 Для потребителей с часто меняющейся или очень малой нагрузкой (летнее время) ошибочно подбираются горелки с автоматикой в режиме “включено-выключено”, а не в модулируемом режиме. В результате котлы включаются в работу и выключаются иногда до десяти раз в час. По расчёту на малоцикловую усталость металла количество пусков из холодного состояния у различных жаротрубников разное – от одной до десятков тысяч. В таком режиме котёл может превысить расчётное количество циклов менее чем за год.

1 Производители применяют для жаровых труб металл, не отвечающий предельным параметрам по температуре.

2 Использована технология приварки дымогарных труб к трубным доскам, при которой остаются большие напряжения в металле. Как правило, опытные производители принимают различные меры, чтобы не допустить этого. Фирма Thermax, например, снимает в металле напряжения, выдерживая котлы в термокамере.

3 Расстояние от дымогарной трубки до стенки котла минимально, при этом невелико количество пусков из холодного состояния.

4 Некачественная сварка (не проплавлены корни сварных швов в местах приварки жаровых и дымогарных труб к трубным доскам).

1 Иногда монтажники путают вход и выход воды из котла.

2 Не применяются тройники, конические переходы. В местах врезок увеличиваются турбулизация потока и гидравлическое сопротивление. Появляется гидравлическая разверка между соседними котлами.

1 Отсутствует обслуживание, включающее в себя контроль работы горелки, ХВО, котлов. Иногда система водоподготовки вообще не работает.

2 Не осуществляется промывка системы отопления перед каждым пуском одноконтурных котельных.

3 Не отрегулирована система теплоснабжения. Так, в результате замены сетевых насосов на более производительные, в котёл выносится шлам из системы.

4 Не организован контроль температуры уходящих газов и гидравлического сопротивления котла, увеличение которых на одной нагрузке – верный признак загрязнения установки накипью или шламом.

5 Иногда для уменьшения аэродинамического сопротивления котла из дымогарных труб извлекают часть турбулизаторов. При этом происходит температурный перекос по зонам трубных досок, а впоследствии появляются трещины.

6 Внедрение в процессе эксплуатации новых методов обработки воды (комплексоны, магнитная и т.д.) Как следствие – из системы начинают отмываться старые отложения, которые оседают в котлах. Кроме того, комплексон (например ОЭДФ) разлагается при температуре около 130°С. А на поверхности жаровой трубы со стороны воды в некоторых зонах температура выше.

7 При эксплуатации котлов не всегда обеспечивается необходимая продувка нижних точек котла, в результате не все отложения удаляются, что может нарушить надёжную работу котла. Практически все изготовители предусматривают для удаления шлама из котла специальную быстродействующую арматуру. При наладке водно-химического режима котла должны быть определены периодичность и время открытия этой арматуры.

8 При работе двухходовых котлов на малых нагрузках или с разрежением за котлом более 20 Па возможны разворот факела в жаровой трубе вблизи горелки и перегрев трубной решётки.

9 Эксплуатация котлов без включенных насосов рециркуляции.

10 Имеют место большие утечки в теплосетях или значительный разбор воды на различные нужды из сетей (и даже внутреннего контура котельной), при этом водоподготовка не обеспечивает необходимое качество теплоносителя.

На форуме АВОК: Зарубежные поставщики водогрейных водотрубных котлов. (Котёл водогрейный: жаротрубный или водотрубный? Что лучше? Почему “жаротрубники” – в лидерах?)