Большинство районных и городских котельных оборудовано водогрейными котлами, предназначенными для производства горячей воды температурой от 95 до 115 °С для нужд отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий и сооружений.
Водогрейные котлы для котельных состоят из двух частей: конвективной и топочной. В конвективной части происходит нагревание теплоносителя. В зависимости от марки котла конвективная поверхность может иметь различную конфигурацию из труб, соединенных в раздающие и собирательные коллекторы.
Холодная вода, поступающая по патрубку в трубы, циркулируя в них, нагревается до нужной температуры и отправляется потребителю. Вода до поступления в котел проходит необходимую подготовку, имеющую своей целью предохранение внутренних поверхностей нагревательных элементов от накипи. Сложная насосная система поддерживает требуемое давление на разных этапах циркуляции воды.
Водогрейные котлы для котельных могут работать на различных видах топлива: жидком, газообразном, твердом. От этого зависит тип топочной части котла.
Топки для газообразного и жидкого топлива представляют собой камеру, в которой происходит сжигание этих видов топлива. Жидкое топливо при этом распыляется с помощью специальных форсуночных устройств, для чего сначала подогревается. Топливоподача происходит по газопроводам и трубопроводам, устройство которых должно соответствовать определенным правилам пожарной и санитарной безопасности. Водогрейные котлы на жидком и газообразном топливе могут быть полностью автоматизированы и удобны в эксплуатации, однако, эти виды топлива достаточно дорогостоящи, поэтому широкое распространение имеют водогрейные котлы на твердом топливе.
Водогрейные котлы для котельных могут работать на угле, торфе, дровах, торфяных брикетах, отходах деревообрабатывающей промышленности (сучьях, опилках, стружке), сельского хозяйства (соломе, лузге, шелухе), сформированных в пеллеты и брикеты.
Водогрейные котлы для котельных на твердом топливе оборудуются различными топочными устройствами:
- топками с неподвижными колосниками, ручной топливоподачей и ручным шлакозолоудаленнием;
- полумеханическими топками с ручной топливоподачей и поворотными или качающимися колосниками, обеспечивающими сброс золы и шлака в бункер;
- механическими топками ТПШМ, ТЛПХ, ТЛЗМ, ТЧЗМ.
Топки с ручной топливоподачей и ручным удалением золы и шлака применяются в небольших котельных. Топливоподача осуществляется через загрузочную дверцу вручную. До котла транспортировка может осуществляться вагонетками, тележками, транспортерами. Для удаления с колосников продуктов сгорания предусмотрена зольная дверца. Шуровка топлива выполняется вручную.
Топки с ручной топливоподачей могут оборудоваться колосниковыми решетками поворачивающегося, опрокидывающегося или качающегося типа, когда зола и шлак сбрасываются в зольный бункер и удаляются механизированным путем.
В целях механизации трудоемких процессов топливоподачи и золошлакоудаления разработаны 2 типа топок: топки с неподвижным слоем топлива и движущимся колосниковым полотном (ТЛПХ, ТЛЗМ, ТЧЗМ) и неподвижным полотном с механическим перемещением топлива с помощью специальной чугунной планки (ТШПМ). В первом случае сгорание топлива происходит по мере его продвижения вместе с полотном вдоль топки, во втором - за счет действия шуровочной планки.
Водогрейные котлы для котельных с топками ТШПМ работают по следующей схеме. Топливо, подготовленное с помощью металлоулавливания и дробления кусков до 50 мм, по спускному рукаву поступает из бункера в загрузочную воронку, на дне которой располагается шуровочная планка. Планка изготовлена из чугуна в форме неравнобедренного треугольника с приподнятой лобовой и скошенной задней стороной, имеющая ширину, равную ширине колосникового полотна. Планка приводится в движение электроприводом.
Двигаясь вперед, планка перемещает значительное количество топлива. Возвращаясь назад, она в силу своей конструкции не может сдвигать топливо, а только приподнимает его, производя шуровку. Сгоревшие продукты скапливаются в конце решетки, откуда планкой сбрасываются в золошлаковый бункер. Топливо поступает в воронку периодически, давая возможность полностью выгореть поступившему на решетку.
Водогрейные котлы для котельных, оборудованные топками с движущимся колосниковым полотном, используют для реакции сгорания движение топлива вместе с полотном с небольшой скоростью, во время которого топливо полностью выгорает. В топке ТЛПХ полотно движется от фронта котла к задней стенке, на полотно топливо поступает из загрузочной воронки под действием силы тяжести.
Принцип действия топки ТЛЗМ основан на особенностях работы механического забрасывателя топлива. Крупные куски отлетают к задней стенке, а мелкие - ближе к фронту. Полотно, двигаясь от задней стенки к передней, дает топливу время и возможность полностью выгореть. Причем мельчайшие частицы сгорают в воздухе, создавая верхний слой зажигания топлива и повышая общую эффективность работы котла.
