ЧУГУННЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ КОТЛЫ
Для обогрева отдельных квартир и индивидуальных домов хорошо зарекомендовали себя котлы КЧМ-2М,«Жарок-2» (рис. 1-9-28) КЧМ-2УЭ (табл. 1.9.3) и др.
Котлы типа КЧМ-2М «Жарок-2» рассчитаны на отопление помещений объемом 300—950 м3. Для обогрева максимального объема используют девятисекционные котлы. Котлы типа КЧМ-2У и КЧМ-2УЭ можно использовать в системах водяного отопления помещений объемом 400—1300 м3.
Кировский чугунолитейный завод выпускает котлы типа КЧМ-ЗМ, КЧМ-ЗА, КЧМ-5. Их техническая характеристика дана в таблицах 1.9.4 и 1.9.5.
Конструкция котлов должна обеспечивать возможность сжигания как печного бытового топлива (сучья, дрова), так и промышленного (уголь, кокс, брикеты) и после переоснащения — газа и жидких горючих материалов. Температура в помещении не должна резко опускаться на период прекращения добавки топлива (в ночное время), т. е. продолжительность рабочего цикла в режиме длительного горения должна укладываться в 8—12 ч. У котлов КЧМ-2М продолжительность горения на антраците и каменном угле с зольностью до 20% и влажностью 13% составляет не менее 12 ч при выходе летучих компонентов до 17%. Если выход летучих компонентов в каменном и буром угле повышается до 50%, то продолжительность рабочего цикла в режиме длительного горения сокращается до 8 ч, что едва покрывает ночной перерыв в работе.
В вытяжной трубе должна быть тяга, не дающая дыму попасть в помещение. Для котлов с теплопроизводительностью до 25 кВт необходима тяга от 1,7 Па и выше. Практически это означает, что сечение дымохода должно быть 130x250 мм, он должен быть вертикален, гладок, не иметь трещин и сужений и пролегать во внутренней капитальной стене. Допустима и отдельная кирпичная труба, установленная с соблюдением правил противопожарной безопасности. Высота трубы от колосников котла должна быть не менее 5 и выступать над коньком крыши как минимум на 0,5 м, если нет рядом высоких деревьев или домов, которые создают зоны ветрового подпора. Для котлов мощностью от 25 до 50 кВт сечение дымохода возрастает до 250x250 мм.
Каналы в котле для теплоносителя должны обладать минимальным гидравлическим сопротивлением, гарантирующим использование котла в системах отопления с естественной циркуляцией. Запрещается устанавливать на обратной и подающих магистралях запорнорегулирующую арматуру. Это не относится к вспомогательным магистралям, в частности, для подпитки и спуска теплоносителя из системы отопления.
По мере эксплуатации каналы котла, трубопроводы системы, отопительные приборы, расширительный бак периодически очищают и промывают. На лето систему оставляют с водой, что резко снижает коррозию внутренних поверхностей.
Типоразмер котла КЧМ-2М для обеспечения минимального расхода топлива при высоком КПД определяют по укрупненным данным табл. 1.9.6, в которой приведен и годовой расход сортированного антрацита в зависимости от объема отапливаемого помещения для средней полосы России.
При наинизшем расположении центра нагрева габариты котла должны быть минимальны.
Собирают котлы из отдельных секций (рис. 1-9-28, 1-9-29) так же, как и чугунные радиаторы. Однако котловые секции отапливают так, чтобы на стороне, обращенной к полу, имелась полость для топки. Соединяют секции ниппелями, вкручиваемыми в специальные резьбовые отверстия. Каждый из ниппелей имеет внутреннее отверстие, через которое вода циркулирует между секциями. Наружные поверхности секций имеют ребра. После стыковки секций ребра образуют каналы, по которым проходят продукты сгорания: газы, пламя.
Секции делятся на лобовую, средние и заднюю. В лобовой размещаются дверки, зольниковые ящики, воздухосборник, к задней подсоединяются отводы к главному стояку и обратной линии системы отопления, патрубок газохода, воздуховод. Величина тепловой мощности котла зависит от общего количества секций, от их размеров и выражается в кВт. Зольниковые ящики вставляют в специальные замкнутые пространства под топкой, образованное ребрами секций, которые обеспечивают газоплотность, необходимую для регулировки подачи первичного воздуха. Последняя осуществляется поворотом на определенный угол крышки воздухосборника.
Подключаемые к котлу трубопроводы укладывают с уклоном 1:100, что способствует выходу воздуха и сливу воды при опорожнении системы.
Монтируют котлы в нежилом помещении высотой не менее 2 м и объемом не менее 8,5 м3. Вентиляция помещения должна обеспечивать не менее чем трехкратный обмен воздуха за 1 ч. Естественная вентиляция функционирует лишь при температуре выше +5 °С на улице. Поэтому для ее возбуждения в морозное время года на оголовке вытяжной трубы закрепляют дефлектор.
Лучше всего прокладывать вентиляционные каналы в непосредственной близости от дымоотводящих. Подогрев вентиляционных каналов интенсифицирует вытяжку. Каналы не должны иметь крутых поворотов, радиус их не менее 100 мм. На доступном расстоянии от пола канал должен иметь шибер, чтобы в зависимости от окружающей температуры изменять сечение вентиляционного канала. В некоторых случаях для проветривания помещения достаточно форточного вентилятора. Ставят котел на специальный фундамент или прямо на пол в зависимости от качества перекрытия. Если пол деревянный, место монтажа облицовывают кирпичом, уложенным на ребро по всей площади основания котла. Кирпичи можно заменить стальным листом, положенным на войлок, вымоченный в глине. Пол перед дверками облицовывают стальным листом по асбестовому картону. Лист должен выходить за габариты котла не менее, чем на 0,5 м, и по бокам его — на 0,3 м. Вместо стального листа допустимы кирпичи или слой щебенки, огражденный рамкой. Боковые стенки котла располагают на расстоянии 0,4— 0,5 м от кирпичных стен, заднюю стенку — 0,17—0,5 м. Легковозгораемые стены облицовывают асбестом толщиной не менее 3 мм и стальным листом или кирпичной кладкой. По горизонтали облицовка должна выходить за стенки котла на 0,2—0,3 м, по вертикали — на 0,5 м выше уровня крышки.
Топливо складируют не ближе 0,5 м от котла. Проход между фронтом котла и стеной должен быть не менее 1 м, а с боков — не менее 0,4 м. Допустимая температура передней и задней стенок котла — до 110 °С, боковых — до 90, пола под котлом — 40—50 °С. Отопительные приборы рядом с котлом не монтируют, достаточно тепловыделения котла. Поступают котлы с завода-изготовителя в магазин обычно в разобранном виде. При покупке котла следует проверить его комплектность.
На месте установки котла убеждаются в целостности герметизирующей обмазки стыков секций по всему их периметру. Разгерметизированные края промазывают любым теплостойким материалом, например глиной или размельченным и размоченным асбестом. Собирают котел в соответствии с инструкцией в паспорте. Расширительный бак любой конструкции монтируют в наивысшей точке системы отопления.
Для использования природного газа (рис. 1-9-29) на котел дополнительно устанавливают автоматику безопасности с горелками, приобретаемыми в магазине. Пуск и подсоединение этой аппаратуры осуществляет местная контора газового хозяйства. Отечественная промышленность выпускает котлы типа АГВ, работающие только на газовом топливе, а в последнее время на российском рынке появились импортные газовые котлы, в частности, котлы немецкой фирмы «VailLant».
Подсоединив котел через отводы с прокладками к главному стояку и обратной магистрали, заполняют систему отопления водой. Когда вода потечет из переливной трубы расширительного бака, наполнение прекращают. Если система отопления только смонтирована, проверяют места соединений. Обнаруженную течь устраняют, при необходимости спустив воду.
Так же как и при разжигании печи, на колосники котла кладут бумагу, щепу, дрова. Открывают нижнюю дверку или дверку поддувала и шибер. Если котел имеет воздуховод, то его поднимают и фиксируют в верхнем положении. Закрывают заслонку с помощью скобы. На разгоревшиеся дрова насыпают тонкий слой мелкого угля. Когда он раскалится, сверху укладывают больший пласт мелкого угля или куски крупного угля (не более кулака). Благодаря промежуткам между кусками, крупный уголь горит лучше мелкого. Совсем мелкий уголь следует смочить водой. Практика доказывает, что чем больше слой топлива, тем выше КПД котла. Рекомендуемая толщина слоя топлива приведена ниже: кокс, антрацит, каменный уголь марки Т — 100—200 мм; каменный уголь марки Г, Д и бурые торфяные брикеты — 200—300 мм; дрова — 300— 400 мм.
В последних двух случаях допускается положить вначале на колосниковую решетку слой топлива и на нем разжечь растопку. При сжигании кокса, антрацита, угля марки Т (высококалорийного топлива с выходом летучих компонентов до 17%) полностью открывают шибер патрубка газохода и крышку воздухозаборника (см. рис. 1-9-28). При сжигании другого топлива, у которого выход летучих компонентов до 50% и калорийность понижена, крышку воздухосборника выдвигают на угол до 15°, а заслонку прикрывают.
На интенсивность сгорания топлива в значительной степени влияет тяга. Количество подаваемого воздуха можно регулировать, закрыв дверцу поддувала и пошуровав топливо. Синие язычки пламени над углем говорят о непрогораемости топлива, красноватый отблеск — о нормальном процессе горения. Все операции по обслуживанию котла следует выполнять быстро, чтобы исключить прорыв массы воздуха через дверцы. Нельзя прекращать процесс топки на время очистки колосников. В отличие от печи, в стенках котла циркулирует охлажденная вода из обратной магистрали. Поэтому загружают топку на сгоревшее или догорающее топливо. После этого резаком через пазы и угловые прозоры решетки подрезают шлак. При этом часть свежего топлива проваливается в зольниковые ящики. Его возвращают в топку. Шлак следует удалять не менее двух раз в сутки, до момента его схватывания с колосниками. Если это произойдет, то отгребают горящее топливо к стенкам. Действуя вдоль колосников кочергой и резаком, сбивают шлак.
Самый опасный период в эксплуатации — это момент закрытия шибера, заслонки или другого запора вытяжки. Предпочтительнее закрывать их, когда топливо полностью догорит, что гарантирует от угара. Можно попробовать закрывать шибер в тот момент, когда на колосниках останется сравнительно тонкий слой тёмно-красных углей, над которыми отсутствуют синеватые всполохи.
Очень важно, чтобы в водяном контуре котла, включая расширительный бак, циркулировала вода. Если в расширительном баке проточного типа вода окажется только на дне, циркуляция воды прервется (см. рис. 1-9-27). Показателем прекращения движения воды является охлаждение труб и появление стуков. Это может привести к перегреву секций котла, что вызовет неравномерные напряжения и появление трещины. В этом случае придется приобретать новый котел.
Если термометр в главном стояке показывает температуру воды до +95 °С, а в системе не слышно стуков, то систему дополняют обычным путем. При температуре свыше +95 °С, когда слышны стуки — гидравлические удары от парообразования в системе, — открывают дверцы и стараются удалить часть или все горящее топливо. При другом способе закрывают шибер, воздухосборник, заслонку воздуховода, чтобы несколько уменьшить горение. Но при этом возможно появление угара, поэтому проветривают помещение котельной всеми доступными методами. Добавление сверх меры в топку свежих порций топлива тоже будет способствовать понижению температуры. Когда она упадет до +75 °С, можно дополнить систему водой и вновь начать растапливать котел. Еще быстрее уменьшится температура воды, если очень осторожно влить в обратную магистраль холодную воду, начиная с минимальных порций, чтобы не создавать в секциях температурных перенапряжений.
Температуру воды в котле поддерживают в зависимости от температуры окружающего воздуха (табл. 1.9.7).
Неудовлетворительная работа котла возможна по многим причинам. К ним относится малое сечение дымохода. Считается, что для котла с водяным контуром оно должно быть в пределах 100—230 см2. Точно сечение подсчитывают по формуле:
Нельзя подключать два котла к одному дымоходу сечением в 130x250 мм.
Слабая тяга в дымоходе нормального сечения возможна из-за трещины в дымоходе; из-за того, что в дымоход упал кирпич; если расстояние от колосников котла до устья трубы менее 5 м; оголовок трубы ниже конька крыши; оголовок трубы выше конька крыши, но рядом находится высокий дом или дерево; подсоединение патрубка газохода к дымоходу негерметично; неверно установлен защитный колпак или дефлектор на оголовке дымохода; приоткрыта заглушка. Неудовлетворительной может быть работа котла, если трубопроводы имеют уклон в сторону, противоположную нужной, если завоздушены радиаторы и т. п.
В процессе работы котла содержащиеся в пресной воде различные соли при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов кальция и магния. Возникает пленка накипи, которая имеет низкую теплопроводность. Накипь в 20 раз хуже проводит тепло, чем чугун. Каждый миллиметр слоя накипи требует на 2—3% большего количества сжигаемого топлива. Признаками накипи являются более высокая температура отходящих газов и пониженная температура нагреваемой воды при одном и том же расходе топлива. Кроме того, создается неравномерный температурный режим стенок секций. Образуются трещины, вода вытекает в топку.
Первый способ борьбы с накипью — кислотный. Минеральные кислоты хорошо растворяют накипь, но разрушают металл. Поэтому вначале проверяют количество накипи в котле. Для этого в теплое время года из системы спускают воду, выворачивают болты и снимают крышки на лобовой и задней секциях (см. рис. 1-9-28). Соскребают с какого-либо места на внутренней поверхности накипь до металла. При этом обнажится относительная толщина слоя накипи. Закрывают крышки. Если толщина слоя более 1—2 мм, котел прочищают. Для очистки применяют раствор ингибированной соляной кислоты. В нее для замедления реакции с чугуном добавляют специальные вещества. Можно использовать и 4%-ный раствор чистой соляной кислоты. Заливают раствор в холодный котел, нагревают его до +60—80 °С и выдерживают 20—30 мин до разрыхления накипи. Потом через патрубок обратной магистрали спускают половину раствора и через этот же патрубок от компрессора подают сжатый воздух. Бурление должно снять накипь. Такой способ отделения накипи называется гидропневматическим и в домашней обстановке осуществить его сложно, даже если кислотный раствор заменить антинакипином, так как перед заливкой раствора в котел от него следует отсоединить главный стояк и обратную магистраль. К отводу обратной магистрали подводят трубу или резиновый шланг, которые должны возвышаться над котлом, чтобы компрессор смог начать работать после действия раствора на внутренние стенки секций и ниппелей. Для выпуска части раствора перед тем, как пустить сжатый воздух, резиновый шланг достаточно наклонить, но на трубе у отвода нужны тройник и вентиль. В отводе к главному стояку нужно поставить какой-либо отражатель, чтобы сжатый воздух не выгнал раствор из котла и т. д.
Более безопасен и не так сложен способ выщелачивания накипи, который желательно проводить для всей системы отопления.
При этом в котел вливают раствор кальцинированной соды. Его готовят из расчета 20 г соды на 1 л воды. Раствор кипятят 10—20 ч. После охлаждения его выпускают через трубу опорожнения. Кроме того, можно снять крышки и металлической щеткой или ершом почистить доступные поверхности.
Очистку от накипи заканчивают промывкой способом противотока. Для этого пускают воду через горячую разводящую магистраль в направлении главного стояка котла.
При охлажденном котле с помощью скребков и металлических щеток топку очищают от шлака и золы. Вынимают заглушку и очищают все, что за ней скопилось. Для этого опускают в дымоход гирю на веревке. Для большей результативности работу можно проводить вдвоем. Когда гиря окажется на дне дымохода, открывают заглушку, выгребают из нее все и обвязывают гирю тряпкой. Чем ворсистей будет тряпка, тем лучше вычистится дымоход. Кроме того, можно из проволоки сделать ежа, привязать к нему веревку и вдвоем, двигая ежом вверх-вниз, быстро очистить дымоход. Второй человек при этом периодически тянет веревку через карман (рис. 1-9- 28,1-9-29) дымохода. Этот способ применим при сравнительно прямолинейном дымоходе.
Волков В. А., Сантехника: как все устроено и как все починить: справочник. — М.: Астрель : ACT, 2006