Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные.
По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).
Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.
Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.
В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на
- местные (индивидуальные),
- групповые,
- районные.
Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплом одного или нескольких зданий.
Групповые котельные установки обеспечивают теплом группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.
Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.
По назначению котлы делятся:
Энергетически е – вырабатывающие пар для паровых турбин; их отличает высокая производительность, повышенные параметры пара.
Промышленные – вырабатывающие пар как для паровых турбин, так и для технологических нужд предприятия.
Отопительные – производящие пар для отопления промышленных,жилых и общественных зданий. К ним относятся и водогрейные котлы.
Котлы-утилизаторы – предназначены для получения пара или горячей воды за счет использования тепла вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) при переработке отходов химических производств, бытового мусора и т.д.
Энерготехнологические – предназначены для получения пара за счет ВЭР и являющиеся неотъемлемой частью технологического процесса (например, содорегенерационные агрегаты).
В системе каждого отопления главным ее элементом является котел. Он выполняет основную функцию – нагревание. В зависимости от того, на какой основе работает вся система и котел в частности, существуют следующие типы котлов:
- Паровые котлы
- Водогрейные;
- Котлы на диатермическом масле.
Любая отопительная система работает, как ранее было замечено, от того или иного типа топлива или природного ресурса. В зависимости от этого котлы делятся на:
1. Твердотопливные. Для этого используются дрова, уголь и другие виды твердого топлива.
2. Жидкотопливные – масло, бензин, мазут и другие.
3. Газовые.
4. Смешанные или комбинированные. Предполагается использование различных видов и типов топлива.
По способу сжигания топлива:
1) Cлоевые (колосниковые) – для сжигания твердого кускового топлива.
2) Камерные – газообразное, жидкое и твердое пылеобразное топливо сжигается во взвешенном состоянии.
Слоевые топки подразделяются на топки с плотным и кипящим слоем, а камерные – на факельные прямоточные и циклонные (вихревые).
Камерные топки для пылевидного топлива подразделяют на топки с твердым и жидким шлакоудалением. Кроме того, по конструкции они могут быть однокамерными и многокамерными, а по аэродинамическому режиму – под разрежением и под наддувом.
В основном используется схема под разряжением, когда в газоходах котла дымососом создается давление меньше атмосферного, то есть разряжение. Но в некоторых случаях при сжигании газа и мазута или твердого топлива с жидким шлакоудалением может использоваться схема под наддувом.
По перемещению уходящих газов и воды котлы делятся на:
1) Газотрубные, где продукты сгорания проходят по трубам или паровой трубе, а вокруг труб и паровой трубы движется вода.
2) Водотрубные котлы, в которых вода (пароводяная смесь) проходит по трубам поверхности нагрева котла, а продукты сгорания омывают эти трубы и передают свое тепло воде.
По конструктивным особенностям котлы делятся на:
1) Цилиндрические.
2) Горизонтально-водотрубные.
3) Вертикально-водотрубные с одним или несколькими барабанами
По движению водяного или пароводяного потока внутри котла:
1) Естественная циркуляция – осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных трубах и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.
2) Принудительное движение теплоносителя (осуществляется с помощью искусственных побудителей – насосов), которое в свою очередь осуществляется многократной принудительной циркуляцией и по прямоточной схеме.
В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды – котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.
Паровые котлы с естественной циркуляцией выполняются из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (барабанами). Одна часть труб, называемых “подъемными трубами”, обогревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно необогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название “ опускные трубы ”. В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан). Кратность циркуляции (отношение расхода воды, проходящего через циркуляционный контур, к расходу пара, производимого в нем) в таких котлах изменяется от 10 до 100.
В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Кратность циркуляции в этих котлах изменяется от 5 до 10.
В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар. В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.