Неопрокидывающиеся котлы

К неопрокидывающимся относятся котлы, имеющие вместимость варочного сосуда 100 дм3 и более.

На предприятиях общественного питания используются котлы с различными способами нагрева: электрические — КПЭ-100-1М, КПЭ-160-1М, КПЭ-250-1М; с паровым обогревом — КПП-100-1М, КПП-160-1М, КПП-250-1М; с электрообогревом под функциональные емкости — КЭ-100М, КЭ-160М, КЭ-250М; с газовым обогревом секционный модулированный — КПСГМ-250; твердотопливный — КПТ-160.

Электрические котлы типа КПЭ. Котлы данного типа (КПЭ-100-1М, КПЭ-160-1М и КПЭ-250-1М) имеют одинаковую конструкцию, а различаются объемом варочного сосуда, мощностью тэнов, установленных в парогенераторах, и габаритами. Все они относятся к стационарным неопрокидывающимся котлам с негерметичной крышкой.

Конструкция котла (рис. 17.4). Котел состоит из варочного сосуда 8, соединенного с наружным котлом 21 сваркой. Пространство между варочным сосудом и наружным котлом является пароводяной рубашкой 22. В нижней части ее расположен парогенератор 2 с тэнами 1 и датчиком уровня 3, выполненным в виде термобаллона.

Вода (дистиллированная или кипяченая) заливается в парогенератор через воронку 5 до тех пор, пока она не начнет вытекать из пробно-спускного крана 11. Для поддержания давления пара в пароводяной рубашке в пределах от 0,00-5 до 0,035 МПа применяется датчик-реле давления 15, а для визуального контроля давления — манометр б. Для сброса давления свыше 0,05 МПа служит предохранительный клапан 7. Варочный сосуд котла закрывается негерметичной крышкой 4. Крышка опускается и поднимается с помощью наружного противовеса 14. Угол установки крышки может быть выбран в пределах 30—90°. Для слива воды в нижней части варочного сосуда расположен сливной кран 17. Внутри варочного сосуда отверстие к сливному крану закрывается съемным фильтром 20. Для заполнения варочного сосуда имеется наливной кран 23.

Между наружным котлом и облицовкой 19 имеется теплоизоляция 18 в виде листов из алюминиевой фольги. Облицовка котла выполнена из листовой стали и окрашена светлой эмалью. Основная часть электрических аппаратов включения, сигнализации и автоматического управления располагается в виде станции управления на стене поблизости от котла.

Рис. 17.4. Котел пищеварочный электрический КПЭ-100-1М:

а — общий вид; б — разрез: 1 — трубчатые электронагреватели;

2 — парогенератор; 3 — термобаллон; 4 — крышка; 5 — воронка;

6 — манометр; 7 — предохранительный клапан; 8 — варочный сосуд;

9 — обечайка; 10 — основание; 11 — пробно-спускной кран; 12 —

пробка; 13 — наливной кран; 14 — пружинный противовес; 15 — реле

давления; 16 — датчик-реле температуры

Принцип действия. Работа котла предусматривает три Режима: 1 — "Варка", 2 — "Разогрев", 3 — "Варка на пару".

Первый режим ("Варка"). Котел включается на полную мощность тэнов. О включении котла сигнализирует зеленая лампа "Включено" на станции управления. Об автоматическом выключении котла из-за срабатывания защиты "сухого хода" сигнализирует красная лампа "Нет воды". После включения котла и загорании зеленой лампы "Включено" растет давление в пароводяной рубашке. Образующийся при этом пар поднимается вверх и вытесняет воздух, который выходит через принудительно открытый предохранительный клапан 7. Ручка предохранительного клапана повернута стрелкой вверх. Как только температура содержимого варочного котла достигнет 80—85 °С, пар начинает выходить через открытый предохранительный клапан. В этом случае нужно ручку предохранительного клапана повернуть стрелкой вниз и прекратить выход пара. Давление пара в пароводяной рубашке начнет возрастать и через некоторое время достигнет верхнего заданного предела (0,035 МПа), а температура внутри варочного сосуда примерно 95°С. При этом реле давления переключит котел на 1/8 мощности тэнов и будет поддерживать режим тихого кипения. Если давление пара в пароводяной рубашке будет падать и достигнет нижнего предела 0,005 МПа, реле давления вновь переключит тэны на полную мощность.

Второй режим ("Разогрев"). Котел включается на полную мощность. При достижении давления в пароводяной рубашке верхнего предела (0,035 МПа) содержимое варочного сосуда закипает, а реле давления выключает тэны.

Третий режим ("Варка на пару"). Котел включается на полную мощность, и при достижении давления пара в пароводяной рубашке верхнего заданного предела (0,035 МПа) вода в варочном сосуде закипает, а реле давления переключает тэны на 1/8 мощности. Если давление продолжает падать и достигает нижнего установленного предела, реле давления переключает тэны на 1/2 мощности. При достижении верхнего заданного предела реле давления вновь переключает тэны на 1/8 мощности и так цикл будет повторяться до тех пор, пока не произойдет выключение котла.

Котлы КПЭ-160-1М и КПЭ-250-1М отличаются от котла КПЭ-100-1М не только размерами варочного сосуда, мощностью тэнов, габаритами и массой, но и теплотехническими показателями.

В режиме нагрева воды от 10 до 100°С наибольший КПД у котла КПЭ-160-1М (88,6%), у котла КПЭ-250-1М он равен 87,3%, а наиболее низкий у котла КПЭ-100-1М — 83,8%. Различные значения КПД свидетельствуют о том, что на нагрев 1 дм3 воды расходуется различное количество энергии (кВт • ч). Так, у котла КПЭ-160-1М этот показатель равен 0,118 кВт-ч/дм3;, у котла КПЭ-250-1М — 0,120, а у котла КПЭ-100-1М — 0,125 кВт-ч/дм3. Коэффициент теплопередачи через стенку варочного котла для всех котлов находится в пределах от 320 до 350 Вт/(м2 • К).

Таблица 17.1 Технические характеристики котлов КПЭ

Паровые пищеварочные котлы КПП. Данный тип котлов целесообразно использовать на предприятии общественного питания, которое располагается на территории завода, имеющего собственную котельную, вырабатывающую пар для технологических целей. Котлы КПП-100-1М, КПП-160-1М и КПП-250-1М унифицированы с электрическими котлами такой же вместимости. Так как все котлы типа КПП имеют одинаковое конструктивное исполнение и отличаются друг от друга только вместимостью варочного сосуда, габаритами и массой, то конструкцию и принцип их действия рассмотрим на примере котла КПП-100-1М.

Конструкция котла. Котел представляет собой сборно-сварную конструкцию, состоящую из варочного сосуда, герметично соединенного с наружным корпусом. Образуемое замкнутое пространство между внутренним и наружным корпусом служит паровой рубашкой. Теплоизоляция, выполненная из алюминиевой гофрированной фольги, размещена между наружным корпусом котла и облицовкой. Верхний варочный сосуд с пароводяной рубашкой установлен на основании, во фланце которого имеются отверстия для крепления котла к фундаменту. Внутри цилиндрического основания располагается конденсатоотводчик с трубопроводами. Он устроен таким образом, что не позволяет проходить несконденсировавшемуся пару, а пропускает только конденсат. В паровую рубашку пар поступает через вентиль. Для удаления воздуха и конденсата из паровой рубашки перед пуском котла служит пробно-спускной кран. Давление пара в рубашке контролируется мановакуумметром. При повышении давления в рубашке свыше 0,05 МПа срабатывает предохранительный клапан. Вода в варочный сосуд подается по трубке. Варочный сосуд закрывается крышкой, соединенной с пружинным противовесом. Для слива жидкости служит сливной кран, входное отверстие которого закрыто сеткой.

Принцип действия. Количество подаваемого из магистрали пара в паровую рубашку регулируется вентилем. Воздух вытесняется паром и выходит через открытый вначале кран, а после его закрытия через предохранительный клапан. Для этого его рукоятка должна быть повернута стрелкой вверх. После появления из предохранительного клапана устойчивой струи пара рукоятка его поворачивается стрелкой вниз и клапан закрывается. В паровой рубашке начинает расти давление. Заворачивая вентиль, можно уменьшить рост давления. Контроль за давлением осуществляют по показаниям мановакуумметра. Если контроль за давлением отсутствует, то при достижении давления 0,045 МПа срабатывает предохранительный клапан и сбрасывает давление. Режим тихого кипения регулируется подачей пара в паровую рубашку.

Таблица 17.2 Технические характеристики котлов КПП

Расчеты показывают, что наибольший КПД в процессе нагрева имеет котел КПП-100-1М, который равен 91%. Самый низкий КПД у котла КПП-250-1М, равный 85%, КПД котла КПП-160-1М — 87%.

Если сравнить КПД котлов КПП, КПЭ и КЭ, то можно отметить, что КПД котлов с паровым обогревом выше. Это объясняется тем, что в паровую рубашку котлов КПП поступает пар, полученный в котельной установке, в то время как у котлов КПЭ и КЭ пар получают в парогенераторах, а для этого необходимо затратить тепло на нагрев воды и ее испарение. Получается, что такое сравнение не корректно.

Сравнение КПД котлов будет корректным, если для котлов КПП будут учтены затраты на нагрев и испарение воды в котельной установке и затраты энергии, связанные с транспортировкой пара к котлам КПП. Понятно, что промышленный способ получения пара обходится дешевле, но его транспортировка по трубопроводам, затраты на его строительство, потери тепла трубопроводом в окружающую среду не всегда могут иметь преимущество в использовании, по сравнению с получением пара в парогенераторах.

Котлы пищеварочные электрические под функциональные емкости (КЭ). Котлы КЭ-100М, КЭ-160М и КЭ-250М предназначены для приготовления на предприятиях общественного питания гарниров, каш, первых блюд, соусов, компотов и других блюд. Главная особенность эксплуатации данных котлов состоит в том, что варка продуктов в таких котлах может осуществляться в функциональных емкостях, уложенных в кассету. Принцип работы этих котлов заключается в следующем: продукт, подвергаемый тепловой обработке, укладывают в функциональные емкости и устанавливают в кассету по направляющим уголкам. Затем с помощью подъемного механизма тележки кассету опускают в варочный сосуд котла.

Конструкцию котлов данного типа рассмотрим на примере котла КЭ-250М.

Конструкция котла (рис. 17.5). Котел представляет собой сварную конструкцию. Варочный сосуд 20 герметично соединен с обечайкой 18, к которой приварен парогенератор 15. Между варочным сосудом и обечайкой располагается пароводяная рубашка. Между обечайкой 18 и облицовочными листами 24, 26, 28 находится теплоизоляция 19, выполненная из листов алюминиевой гофрированной фольги. Внутри парогенератора 15 располагаются тэны 16. Для защиты тэнов от "сухого хода" используется датчик-реле температуры 25, термочувствительный баллон которого закреплен на самом верхнем тэне. Снижение уровня воды в парогенераторе ниже уровня верхнего тэна приводит к срабатыванию защиты "сухого хода" и отключению тэнов. Вода в парогенератор заливается через воронку 8, уровень контролируется краном 12. Давление пара в пароводяной рубашке поддерживается в определенном диапазоне (0,0045—0,045 МПа) с помощью датчика-реле давления 22. При давлении пара в пароводяной рубашке выше 0,05 МПа срабатывает предохранительный клапан 9. Заполнение варочного сосуда водой осуществляется открытием крана 4. Слив жидкости из варочного сосуда производится через сливной кран 27, отверстие которого защищено сеткой 13 (фильтром). Для предотвращения ожогов обслуживающего персонала при подъеме крышки при кипении содержимого пар удаляется наружу через пропускной клапан 2. С внутренней стороны крышки клапан имеет отражатель 10. Плотность прилегания крышки обеспечивается накидными рычагами 11. Элементы управления сигнализации котла выведены на панель управления 7.

Рис. 17.5. Котел пищеварочный электрический КЭ-250М:

а — общий вид; б — схема: 1, 27 — сливные краны; 2 — перепускнойклапан; 3 — крышка; 4 — кран для налива воды; 5 — мановакуумметр; 6 —стол; 7 — панель управления; 8 — воронка; 9 — предохранительный —клапан; 10 —отражатель; 11 — рычаг; 12 — пробно-спускной кран; 13 — фильтр; 14 — термочувствительный баллон датчика-реле температуры; 15 — парогенератор; 16 — электронагреватели; 17 — каркас; 18 — обечайка; 19 — теплоизоляция; 20 — варочный сосуд; 21 — переключатель; 22 — датчик-реле давления; 23 — заземляющий зажим; 24, 26, 28 — облицовки; 25 — датчик-реле температуры

Принцип действия. В работе котла предусмотрено три режима: 1 — "Варка", 2 — "Разогрев", 3 — "Варка на пару". Режимы работы котла задаются вручную с помощью переключателя 21. Цифры 1, 2, 3 на переключателе соответствуют наименованиям режимов.

Первый режим ("Варка"). Если задан первый режим, тэны включаются на полную мощность, переключатель находится в положении 1. Вода в парогенераторе нагревается до кипения и пар вытесняет воздух через предохранительный клапан. Рукоятка клапана должна быть повернута стрелкой вверх. При появлении из отверстия предохранительного клапана устойчивой струи пара, рукоятку поворачивают стрелкой вниз и клапан закрывается. При достижении в пароводяной рубашке верхнего заданного предела (0,035 МПа) давления датчик-реле давления переключает тэны на 1/6 мощности. Если давление в пароводяной рубашке будет продолжать падать и достигнет нижнего предела (0,005 МПа) датчик-реле давления переключит тэны на полную мощность.

Второй режим ("Разогрев"). Переключатель ставится в положение 2, и тэны включаются на полную мощность. При достижении верхнего значения давления пара в пароводяной рубашке датчик-реле давления выключает тэны. Для повторного включения нужно изменить положение переключателя.

Третий режим ("Варка на пару"). Переключатель ставят в положение 3. При этом тэны включены на полную мощность, а при достижении верхнего заданного предела давления датчик-реле давления переключает тэны на 1/6 мощности. Давление в рубашке будет соответственно снижаться и при достижении нижнего заданного предела датчик-реле переключит тэны на 1/2 мощности, а по достижении верхнего заданного предела давления вновь переключит на 1/6 мощности тэнов, и цикл будет повторяться.

Все котлы типа КЭ снабжены устройствами для автоматического переливания жидкости из варочного сосуда в функциональные емкости, передвижные котлы, мармиты. При переливании крышка котла остается плотно закрытой и прижата накидными рычагами. Слив осуществляется через сливной кран за счет того, что в варочном сосуде при кипении жидкости создается избыточное давление пара, который вытесняет жидкость из варочного сосуда.

Котлы КЭ-100М и КЭ-160М отличаются от рассмотренного котла КЭ-250М вместимостью варочных сосудов, мощностью тэнов, габаритами и массой. По эффективности работы котлы имеют примерно равные показатели, но наилучший все-таки у котла КЭ-250М. Его КПД при нагреве воды от 20 до 95°С равен 79,3%, тогда как у двух других он примерно одинаков и составляет 75%.

Коэффициент теплопередачи через стенку варочного сосуда у всех котлов типа КЭ одинаков и равен 300 Вт/(м2 • К).

Если сравнить ранее рассмотренные котлы типа КПЭ и котлы КЭ, то следует отметить, что теплотехнические показатели последних несколько ниже, чем у котлов КПЭ. Объясняется это тем, что прямоугольная (в плане) форма варочного сосуда приводит к увеличению их массы по сравнению с массой круглых котлов при одной и той же вместимости котлов и, следовательно, требуется большее количество тепла на разогрев котлов КЭ. Увеличивается и боковая поверхность наружных облицовочных листов котлов КЭ, и, как следствие, с них в окружающую среду уходит больше тепла.

Технические характеристики котлов типа КЭ приведены в табл. 17.3.

Котел пищеварочный газовый секционный модульный КПГСМ-250 (рис. 17.6). Наружный котел имеет прямоугольную форму, внутри которого находится варочный сосуд в форме горизонтального полуцилиндра. Сверху сосуд закрывается крышкой б, снабженной противовесом и откидными болтами 4. Кожух котла выполнен из стальных листов, покрытых белой эмалью. В качестве теплоизоляции используется альфоль. Наружный котел путем сварки соединен с пятикарманным парогенератором. Крайние карманы парогенератора имеют меньшую высоту, чем средние. Три средних кармана образуют две одинаковые камеры сгорания, в каждой из которых расположено по одной трубке двухтрубной насадки инжекционной многосопловой горелки, имеющей смеситель с периферийной подачей газа. Котел снабжен предохранительной арматурой: двойным предохранительным клапаном, манометром 7, наполнительной воронкой, поворотным краном 5, краном уровня 2, сливным краном 1, вентилем 3 на трубопроводах холодной и горячей воды, а также приборами газовой автоматики регулирования и безопасности 2АРБ-2. На лицевую сторону котла выведены пусковая кнопка 8 прибора автоматики, кран основной горелки 9 и кран для перекрытия газа к приборам автоматики.

Таблица 17.3 Технические характеристики котлов типа КЭ

Принцип действия. В процессе работы котла три центральных кармана обогреваются факелами пламени горелки, причем средний карман — с двух сторон. Продукты сгорания, омывая две внешние стенки крайних центральных и все стенки остальных карманов, отдают тепло находящейся в них воде, которая начинает кипеть. Образующийся пар заполняет пароводяную рубашку, соприкасается со стенками варочного сосуда и конденсируется, выделяя тепло на нагрев содержимого котла. Вместимость котла 250 л, продолжительность разогрева 60 мин, расход газа в период разогрева 4,2 м3/ч, что соответствует мощности тэнов (в камере сгорания) 46,6 кВт.

Рис. 17.6. Котел газовый модульный КПГСМ-250:

1 — сливной кран; 2 — кран уровня; 3 — вентили холодной и горячей воды; 4 — откидные болты; 5 — поворотный кран; 6 — крышка; 7 — манометр; 8 — кнопка пуска; 9 — кран горелки

Мощность тэнов котлов КПЭ-250-1М и КЭ-250М равна 30 кВт при таком же объеме варочного сосуда и времени нагрева, что и у котла КПГСМ-250. Столь высокая мощность топки газового котла объясняется его более низким КПД по сравнению с КПД котлов с электронагревом. КПД котла КПГСМ-250 составляет 60—65%. Такое низкое значение объясняется большими потерями тепла с уходящими газами. В режиме варки расход газа составляет 0,7 м3/ч, что соответствует мощности тэнов 7,7 кВт.

Габариты — 1470x900x1025 мм, масса — 320 кг.

Твердотопливный котел КПТ-160 (рис. 17.7) конструктивно выполнен аналогично газовым котлам, но работает на дровах и угле. Парогенератор 3 котла состоит из двух концентрических карманов, заполненных водой, и кольцевого газохода, образуемого стенками внутреннего и наружного цилиндров парогенератора. Ниже парогенератора расположена топка, закрываемая топочной дверцей 2. Основанием топки служит колосниковая решетка 4, ниже которой расположен зольник 1 с выдвижным ящиком для золы. Воздух на колосниковую решетку подается с помощью заслонки, установленной в раме зольниковой коробки. Время доведения содержимого котла до кипения — 75—80 мин; расход условного топлива на разогрев котла — 6,2 кг/ч, что эквивалентно мощности тэнов в камере сгорания 50,46 кВт. Такая большая мощность объясняется тем, что КПД котла КПТ-160 в процессе нагрева составляет 30—35%. Низкий же КПД котла объясняется большими потерями тепла с уходящими газами, химическим и механическим недожогом. В режиме тихого кипения расход топлива составляет 1,7 кг/ч, что эквивалентно мощности тэнов 13,8 кВт.

Рис. 17.7. Твердотопливный котел КПТ-160 (КПП-160-1 и КПП-250-1):

а — общий вид; б — разрез: 1 — зольник; 2 — топочные дверцы; 3 — парогенератор; 4 — колосниковая решетка.