Жаротрубный котел — устройство, принцип работы и особенности эксплуатации

С любым котлом, используемым для отопления, всегда есть проблема – как быстро и эффективно передать тепло от раскаленных дымовых газов теплоносителю или воде. От этого зависит КПД и энергоэффективность аппарата.

Отбирать тепловую энергию можно через стенки топки или пакет труб, проложенных через зону сжигания топлива. Наиболее эффективным оказался жаротрубный котел, в котором процесс нагрева довели практически до совершенства при минимальном количестве аварий.

Устройство и принцип работы

Конструктивно жаротрубный котел устроен необычно для человека, далекого от проблем нагрева и теплогенерации. Обычно отопительный аппарат ассоциируется с прямоугольной коробчатой топкой, внутри которой установлены колосники для твердого топлива или газовые горелки для сжигания газа. Вверху, над фронтом пламени, расположен теплообменник. Так сконструированы большинство котлов, греющих воду для системы отопления и бытовых нужд.

Стальные жаротрубные котлы устроены по другому. Это также аппараты для нагрева воды, но «навыворот». Чтобы разобраться в работе устройства, потребуется чертеж жаротрубного котла или хотя бы схема.

Устройство и принцип работы

Конструкция представляет большой бак, заполненный водой, внутри которого установлены:

  • теплообменник котла;
  • топка, в которой сжигается топливо;
  • вентилятор наддува воздуха в камеру сгорания;
  • система контроля уровня воды и давления водяного пара;
  • трубопроводы, подающие воду и отбирающие из жаротрубного котла кипяток или горячий пар.

Топка – полый цилиндр из жаростойкой стали, в дно или заднюю стенку которого вварены трубы небольшого диаметра. Это и есть жаровые каналы. Проходное сечение труб на порядок меньше диаметра внутреннего пространства топки. Продукты сгорания газа или жидкого топлива выходят из топочной камеры за счет подпора от воздуха, нагнетаемого вентилятором. По жаротрубным каналам они покидают котел, одновременно отдавая накопленное тепло воде.

В некоторых моделях могут быть установлены дополнительные дымососы – они используются лишь на период розжига жаротрубного котла или при смене вида топлива.

Длина жаровых труб, размещенных в воде, внутри котла, в два-три раза больше продольного размера корпуса, поэтому общая площадь поверхности получается огромной. Поэтому тепло от раскаленных жаротрубных каналов передается воде быстро и эффективно.

Наружные стенки бака нагреваются до небольшой температуры, поэтому корпус жаротрубного котла изготавливают из низколегированной стали. Стенки закрывают теплоизоляцией и экранируют, чтобы блокировать потери тепла и шум от работы горелок.

А какое отопительное оборудование используете вы?
Газовый котел.
0%
Электроотопление.
0%
Твердотопливный котел.
100%
У меня центральное отопление.
0%
Проголосовало: 1

Отличие жаротрубного котла от обычного отопительного аппарата

Конструкция котельного оборудования на жаровых трубах выглядит сложно. Построить жаротрубный котел даже в промышленных условиях непросто, учитывая количество деталей и сварных швов. А в классическом котле с обычным трубчатым теплообменником вода нагревается ничуть не хуже, чем в аппаратах с жаровыми трубами.

Ремонт жаротрубных котлов обходится дороже, так как доступа к трубам нет. Для устранения повреждений приходится демонтировать боковую стенку бака.

Критерии Жаротрубный котел Классический котел
Размеры конструкции Стандартные Увеличенные, требуется бойлер
Себестоимость в изготовлении Ниже Выше
Трудоемкость обслуживания Выше Ниже
Трудоемкость установки Стандартная Стандартная
Требования к качеству воды Очень высокие Стандартные, достаточно использовать препараты для смягчения воды
Уровень безопасности оборудования Высокий Средний
Энергоэффективность Высокая Более низкая из-за потерь тепла с дымовыми газами
Диапазон нагрузок 25-100% 50-100%

Отличия котельного оборудования на жаровых трубах:

  1. Жаротрубный котел максимально приспособлен для нагрева воды в баке при большом внутреннем давлении.
  2. Конструкция оптимизирована для получения водяного пара.

Если попытаться сильно нагревать обычную трубу-змеевик, по которой под большим давлением циркулирует горячая вода, то стенки быстро прогорят из-за появления паровых пузырей.

В жаротрубном теплообменнике нагревать стенки можно без ограничений газами любого объема и температуры – он не разрушится. Внешнее давление воды не способно раздавить стенки, так как на сжатие любой металл выдерживает большую нагрузку, чем на растяжение. Кипеть вода может лишь в объеме и в поверхностном слое – там, где температура жаровых труб снижается ниже критически опасной.

Жаротрубные топки были придуманы еще в начале прошлого века. Использовались в паровозных котлах и паровых двигателях кораблей. Широкое распространение получили из-за большого ресурса работы и безопасности.

Взрыв парового котла на судне был в числе основных причин крушения, поэтому была разработана жаротрубная топка, которая до сих пор используется, но уже в системах отопления и горячего водоснабжения.

На сегодня жаротрубный паровой котел остается единственным безопасным способом получения перегретого пара под большим давлением.

Отличие жаротрубного котла от обычного отопительного аппарата

Виды жаротрубных котлов

Современное котельное оборудование на основе жаровых труб может использоваться для получения горячей воды и перегретого пара. В последнем случае жаротрубные каналы располагаются либо горизонтально, либо с небольшим уклоном. Для получения кипятка жаровые каналы обычно располагаются вертикально внутри бака.

По устройству жаровых труб котлы разделяют на три вида:

  • одноходовые;
  • трехходовые;
  • многоходовые.

Количество ходов определяется числом прямолинейных участков, которые проходят горячие газы, прежде чем покинуть котел через дымоход.

Одноходовые модели

Могут быть вертикального или горизонтального типа. При любом расположении жаротрубных каналов дымовые газы выходят из топки и сразу попадают в набор труб небольшого диаметра, нагревают их и выбрасываются в дымоход.

Топка цилиндрической формы может располагаться совместно с жаровыми трубами внутри бака с водой, чаще для горизонтальных моделей. Для вертикальных жаротрубных котлов камера сгорания выносится вниз, а в баке остаются лишь трубы. Данная схема используется в банных котлоагрегатах, где, помимо кипятка, нужно нагревать еще и засыпку каменки.

Одноходовые модели

Простое устройство топки дает возможность обслуживать жаротрубный котел без демонтажа дополнительных узлов и деталей. Кроме того, большинство одноходовых моделей выполнены по универсальной схеме. Горелки жаротрубных котлов могут быть заменены на солярочные форсунки, дрова, брикет, и наоборот.

Бытовые жаротрубные котлы

Отопительное оборудование небольшой мощности для частных домовладений, дач и загородных домов изготавливается по трехходовой схеме. Это означает, что в жаротрубном котле, помимо топки, установлены два комплекта жаровых труб.

Горячие дымовые газы, пройдя по цилиндрической топке (это первый ход), поворачивают и проходят по самым горячим каналам (второй ход). Еще раз поворачивают в коллекторе и проходят к лицевой стороне котла (третий ход).

Бытовые жаротрубные котлы

На втором ходу жаровые трубы греют воду до получения пара, на третьем – для кипятка. Оборудование может использоваться для пароводяного (при Т=120-125 оС) или обычного (Т=95 оС) отопления.

Схема жаротрубного котла с тремя проходами выбрана неслучайно. Полная длина одной жаровой трубы – 120-150 см. Этого достаточно для того, чтобы дымовые газы догорели в жаровых каналах и отдали тепло на 70-80%.

Для увеличения КПД жаротрубного котла на несколько пунктов количество проходов можно увеличить, но такое решение экономически невыгодно уже для компании-производителя.

Многоходовые жаротрубные котлы

Наибольший КПД считается у аппаратов промышленного типа. Они используются преимущественно для нагрева воды, генерации пара в больших объемах при повышенном давлении. Поэтому требования к энергоэффективности высокие. В такой конструкции жаротрубных котлов применяется многоходовая укладка труб.

Количество ходов определяется характеристиками сжигаемого топлива и устройством топки. Например, в газовых жаротрубных котлах дымовые газы имеют температуру до 1200 оС, поэтому количество ходов относительно невелико – от трех до пяти.

Главная топка, в которой горит газ, не закрывается защитной футеровкой – стенки охлаждаются водой. В результате конструкция котла получается простой, легкой, компактной. Его можно использовать для котельной, построенной в непосредственной близости к жилым зданиям.

Мазутные и пылеугольные горелки жаротрубных котлов способны выдавать поток дымовых газов с температурой до 1400 оС. Более тяжелое топливо горит хуже, медленнее, поэтому поток раскаленных газов часто догорает уже внутри жаротрубных каналов. Количество ходов увеличивают до 10, большая часть тепла расходуется на получение перегретого пара высокого давления.

Топочная камера котлов часто выполняется гофрированной, для того чтобы компенсировать тепловые деформации, возникающие из-за неравномерного нагрева жаровых каналов и топки.

Многоходовые жаротрубные котлы

Преимущества и недостатки

На сегодня жаротрубный котел считается наиболее безопасным, поэтому это единственный вид оборудования, который допущен к применению в маломощных системах отопления. Котельные установки с жаровыми трубами, в том числе бытового типа, выпускаются массово как большими предприятиями, так и небольшими компаниями-производителями печей и котлов.

При описании преимуществ жаротрубных котлов обычно забывают о возможности дожигания дымовых газов в жаровых каналах. Для домашних систем отопления это важно. По сути, это означает, что какими бы плохими не были уголь или дрова, уложенные в топку, все равно большая часть горючих газов, выделившихся при нагреве, сгорит в раскаленных трубах, а не будет выброшена бесполезно в дымоход.

Мало того, в жаротрубных аппаратах все сгорает без ущерба для труб. Например, некоторые сорта углей, газовый или длиннопламенный, которые категорически нельзя использовать в обычных топках.

Благодаря этому уникальному свойству домашний жаротрубный котел будет работать на любом топливе. Но перед тем как отправлять в топку недосушенные дрова или газовый уголь, аппарат нужно прогреть качественным топливом.

Недостатки

Из отрицательных сторон отопительного оборудования можно отметить закрытость конструкции. Осмотреть состояние жаровых труб котла сложно и не всегда эффективно. Если появится свищ, то для ремонта нужно будет снимать днище бака и по очереди выполнять опрессовку каждой трубы избыточным давлением.
Прогары на жаротрубных котлах – редкость, но они случаются. Обычно по вине низкого качества воды. Для стабильной работы требуется жидкость, прошедшая очистку через фильтр обратного осмоса.
Если использовать обычную воду, то со временем на наружной поверхности труб будут выпадать магниево-кальциевые соли, известь. Теплоотдача от стенок и охлаждение жаровых каналов ухудшится. Со временем образуется отверстие.
В зависимости от давления либо кипяток будет попадать внутрь жаротрубного теплообменника, и на выходе из дымохода пойдет пар, либо вода окажется загрязненной продуктами горения топлива.

Особенности эксплуатации

В целом котел с жаровыми трубами считается неприхотливым в обслуживании и работе. Если следить за состоянием воды и топочной камеры, то аппарат способен прослужить не менее 20 лет до первого капитального ремонта. Домашние модели служат по 25-30 лет в зависимости от используемого топлива и тепловой нагрузки.

Самые современные модели жаротрубных котлов оснащаются:

  1. Датчиками электропроводности воды.
  2. Пирометрами, показывающими температуру в камере сгорания, внутри поворотных коллекторов.
  3. Манометрами и термометрами, показывающими характеристики пара внутри котла.

В старых моделях, а также в котельном оборудовании для домашнего пользования, обычно стоит термометр и аварийный клапан сброса пара. Поэтому контролировать качество воды и регулировать работу горелок приходится вручную.

Особенности эксплуатации

Ремонт котлов

Периодичность ремонтных работ устанавливается предприятием-изготовителем жаротрубного агрегата, а так как давление внутри бака более 1 бар, то котел подлежит контролю со стороны инспекции Котлонадзора.

Ремонтно-восстановительные работы

Восстановление и ремонт котельной арматуры проводят, даже если внешне агрегат выглядит исправным, и нет замечаний к его работе. Так как при поломке жаротрубный котел может представлять угрозу для окружающих, восстановительный ремонт проводят до появления первых признаков неисправности:

  1. Меняются аварийные клапаны, задвижки и вентили, отработавшие свой ресурс.
  2. Выполняется поверка контрольно-измерительные приборы. При необходимости меняют их на новые.
  3. Проводится проверка сварных швов опрессовкой жаровых труб и бака под давлением.
  4. Измеряется толщина стенок бака.
  5. Меняется футеровка топки. При необходимости заменяется теплоизоляция.

Чаще ремонт жаротрубного котла сводится к чистке поворотных коллекторов от сажи (мазутное топливо) или накопившихся окислов металла (на газу). Поврежденные жаровые трубы меняются на новые.

Если внутри коллекторов скапливается влага, то техническое задание на ремонт жаротрубного котла включают пункт на обваривание швов на трубах.

Как привести в порядок домашний жаротрубный котел

Основным недостатком бытовых котельных агрегатов считается плохое качество сварки кольцевых швов. Так как домашний жаротрубный котел эксплуатируется преимущественно в период осень-зима, в условиях переменной тепловой нагрузки, то через 5-6 лет службы сварочный шов может потерять герметичность.

Как привести в порядок домашний жаротрубный котел

Поэтому, если теплообменник потек водой, то следует снять крышку смотрового окна, разогреть жаровые трубы паяльной лампой до 70-80 оС и проварить швы сварочным полуавтоматом.

Далее жаротрубную часть котла нужно чистить от нагара. Делать это необходимо каждый раз перед началом отопительного сезона. Теплообменники забиваются сажей даже у лучших современных жаротрубных котлов, особенно, если топить дровами низкого качества. Чем хуже древесина, тем меньше жара и больше остается гари внутри жаровых труб. Поэтому каналы нужно чистить почаще.

Жаротрубный котел – простой, неприхотливый отопительный аппарат, удобный в обслуживании и ремонте, не требующий особого внимания на протяжении всего срока эксплуатации. Бывают мелкие проблемы, но они легко решаются своими руками, без обращения в сервисную службу.

Устройство жаротрубного трехходового водогрейного котла: видео.

Расскажите о своем опыте эксплуатации подобных аппаратов, с какими проблемами пришлось столкнуться. Сохраните материал в закладках, чтобы в любое время можно было к нему вернуться.

author

главный редактор

Автор публикации
Все про утепление и отопление дома и квартиры
Отзывы и комментарии
Комментарии
  1. Венедиктов Валерий:

    Купил аппарат на дачу. В паспорте указано, что топится пеллетами. Не знаю, кто составлял бумагу, но не горит. Ставил вентилятор, смешивал с дровами, все напрасно. Писал производителю, даже не ответили. Забросил в топку брикет – заработал, но хватило на один вечер. Дальше котел просто потек. Оказывается, трубы были не приварены, а установлены на каких-то прокладках. Чуть перегрел, и потекло. Пришлось варить своими руками. Сейчас, вроде, проблем нет.

  2. Кумазов Оскар:

    Ставьте котлы с установкой от фирмы, с запуском и гарантией, тогда все будет нормально.

Ваш отзыв

Обсуждения
Лучше брать инфракрасные обогреватели, но работают они недолго. Внутри все равно через год два проводка и
По моему, тепловентилятор более универсальный, я ним и овощи сушил, и штукатурку под плитку. А инфракрасный
Ага, я с помощью пушки третий год на даче греюсь, ничего живой и без астмы. Намного лучше буржуйки или
Размер шрифта
Мы в соц. сетях