Котел пульсирующего горения

Компания «АэроМах» представляет инновационную разработку в области котельного оборудования – котел пульсирующего горения мощностью от 30 до 200 кВт, работающий без дымососа и дымовой трубы на природном и попутном нефтяном газах низкого и высокого давления.

Потребительские качества водогрейных котлов главным образом определяются стоимостью приобретения, монтажа, наладки и обслуживания, а также экономичностью (КПД) и надежностью работы, в том числе устойчивостью к отклонению от норм эксплуатации.

На рынке водогрейных котлов не безосновательно лидируют жаротрубные (дымогарные) котлы. При всех преимуществах жаротрубных котлов, обуславливающих их популярность, имеется ряд недостатков, некоторые из которых критичны в “суровых” Российских условиях эксплуатации.

В сравнении с водотрубными котлами следует отметить следующие недостатки жаротрубных котлов:

• интенсивное образование накипи;
• осаждения шлама в нижней части котла, приводящие к перегреву жаровой трубы;
• ограничения по перепаду температуры воды на входе и выходе из котла из-за температурных напряжений в трубных досках и образовании конденсата;
• высокая тепловая инерционность котла;
• более низкий уровень пассивной безопасности (главным образом взрывоопасность и большое водонаполнение);
• повышенные требования к регулировке факела горелки, качеству смеси и газообмену в котле. 

С целью снижения значимости и полного исключения некоторых из указанных выше недостатков жаротрубных котлов специалистами компании «АэроМах» были проведены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, результатом которых стал котел пульсирующего горения уникальной конструкции.

Котел пульсирующего горения относится к котлам дымогарного типа и представляет  собой вертикально расположенную жаровую трубу с присоединенными к ней вертикальными дымогарными трубами.  При этом объем жаровой трубы снижен до 5% от общего объема котла, что обеспечивает превосходную пассивную взрывобезопасность. 

Циркуляционные колебательные течения продуктов сгорания в дымогарных трубах, обусловленные акустическими пульсациями, увеличивают конвективный коэффициент теплопередачи в 3 раза по сравнению с современными западными жаротрубными котлами.  Данный эффект был изучен и профессионально использован, что позволило создать одноходовой теплообменник с низкой металлоемкостью, обеспечивающий работу в конденсационном режиме.  Данный факт позволил достичь КПД котла как у современных западных конденсационных котлов 98% из расчета по высшей теплотворной способности газа. 

Образование конденсата не влияет на работу горелочного устройства котла. Конденсат под действием гравитации и избыточного давления выхлопных газов удаляется из котла в канализацию или специально отведенное место. Низкое содержание кислорода в выхлопных газах, непрерывное удаление конденсата и применение специальных покрытий обеспечивают эффективную защиту от  сернистой коррозии. 

Специальная конструкция котла обеспечивает термокомпенсацию и позволяет работать с высоким перепадом температур на входе и выходе и допускает температуру обратной воды 30 ºС.

Отличительной особенностью конструкции котла является сниженное водонаполнение. Так для номинальной тепловой мощности 200 кВт водонаполнение составляет менее 70 литров.  В результате снижена тепловая инерционность, повышена пассивная безопасность и увеличена скорость  течения котловой воды (порядка 0,07 м/с). Данное техническое решение является компромиссом между особенностями жаротрубных и водотрубных котлов, с одной стороны обеспечить низкое гидросопротивление котла, а с другой стороны увеличить скорость циркуляции котловой воды. 

Вибрация поверхностей нагрева и повышенная скорость циркуляции препятствуют интенсивному отложению накипи на жаровой трубе и дымогарных трубах.  При этом накипь оседает в нижней части котла, где температура дымогарных труб не превышает 70 ºС. Таким образом исключено влияние накопленного шлама на перегрев жаровой трубы и дымогарных труб.  Конструкцией предусмотрена возможность быстрого слива загрязненной воды из нижней части котла.  Так обеспечивается самоочистка котла и быстрое удаление шлама из проточной части котла, что крайне важно при неудовлетворительной водоподготовке и сильном загрязнении системы.

Нижний подвод обратной воды и повышенная скорость циркуляции способствуют выносу мелкодисперсной взвеси из котла и осаждению ее в фильтрах-грязевиках.

Важно отметить, что котлы пульсирующего горения не имеют горелок и не требуют дымососа или дымовой трубы, поскольку являются самовентилируемыми устройствами, а продукты сгорания  на выходе из котла имеют значительное избыточное давление.  Газ и воздух периодически всасываются в жаровую  трубу, где происходит объемное парциальное сгорание. Таким образом, исключается необходимость принудительной подачи воздуха вентилятором при работе котла, что повышает его экономичность за счет снижения электропотребления. Благодаря низкой температуре выхлопа (не более 80ºС) отвод дымовых газов и подвод воздуха может осуществляться  с помощью пластиковых трубопроводов. Поскольку технология пульсирующего горения позволяет сжигать газ с низким выбросом СО и NOx, то отпадает необходимость в отводе дымовых газов на значительную высоту от земной поверхности. 

Разработанный компанией «АэроМах» котел пульсирующего горения, помимо указанного выше, уникален  тем, что является единственным в мире котлом пульсирующего горения, выполненным по бесклапанной схеме. Из конструкции полностью исключены подвижные механические элементы, подверженные изнашиванию. В совокупности с отсутствием горелки это значит, что котел не требует сложного регулярного обслуживания и регулирования. Фактически срок службы и работоспособность котла определяются интенсивностью процессов коррозии и накопления усталостных напряжений.

Специалистам компании удалось достичь широкого диапазона плавного регулирования теплопроизводительности котла 15-100% . Это позволяет обеспечить экономичность и ресурс котла при эксплуатации в широком диапазоне теплопроизводительности.

Поскольку теплонапряженность процесса пульсирующего горения высока и создается значительное избыточное давление дымовых газов, то не заглушенный котел производит уровень шума порядка 110 дБ(А), что негативно сказывается на потребительских свойствах изделия.  Данная проблема также решена компанией АэроМах путем включения всего проточного тракта котла в акустическую схему, включая выхлопные и впускные каналы, что позволило задействовать реактивные эффекты шумоглушения. Кроме того спроектированы специальные глушители шума эффективностью 25-27 дБ(А). Разработанные мероприятия обеспечили уровень шума на расстоянии 1 м от котла порядка 75 дБ(А).

Многолетняя работа компании «АэроМах» по поиску путей совершенствования теплогенерирующей техники на основе технологии пульсирующего горения позволила создать водогрейный котел  пульсирующего горения жаротрубного (дымогарного) типа обладающий высокими показателями эффективности, технологичности и экологичности.

Котел обеспечивает возможность установки под "открытым небом" в климатических условиях от -50 до +50°C, атмосферные осадки, ветер не влияют на его работоспособность. В совокупности с указанными выше преимуществами котел пульсирующего горения идеально подходит для создания транспортабельных котельных установок. 

Котел пульсирующего горения – это адекватный ответ современным требованиям и российской действительности. 

Если Вас заинтересовала наша разработка, и Вы хотите получить более подробную информацию или нуждаетесь в комментариях специалиста, позвоните или напишите нам.