Колосниковая решётка котла: не просто железка, а сердце зольника 

Вот когда слышишь колосниковая решётка, многие, даже некоторые инженеры, думают — ну, чугунная или стальная решётка, дыры, зола проваливается, что тут сложного? На деле, это один из самых нагруженных и капризных узлов в слоевой топке. От её геометрии, материала, от того, как она охлаждается, зависит не только шлакоудаление, но и весь процесс горения, а значит — и КПД агрегата. Часто вижу, как на старых котлах стоят решётки, которые уже давно пора менять: прогорели, деформировались, щели неправильные. И ладно бы только расход топлива рос, так ещё и постоянные простои на расшлаковку вручную. Это как раз тот случай, когда экономия на железке выходит боком.

Материал — это основа, но не панацея

Классика — чугун СЧ15, СЧ20. Дешёво, литьё простое, неплохая жаростойкость. Но хрупкость… Особенно при резких теплосменах, когда подача шлаковой воды на охлаждение работает с перебоями. Видел на одной котельной, как после остановки на ремонт и быстрого розжига чугунные колосники просто лопнули посередине. Пришлось экстренно глушить котёл.

Потом пошли жаропрочные стали, легированные хромом и никелем. Прочнее, но и дороже существенно. И вот тут ключевой момент: сама по себе марка стали — не гарантия. Важна ещё и конструкция. Были у нас в практике решётки от одного поставщика — вроде бы 20Х23Н18, но тонковаты по сечению, и без рёбер жёсткости. В итоге — прогар и провисание под нагрузкой слоя топлива уже через полгода. Пришлось усиливать конструкцию своими силами.

Сейчас много говорят про композитные материалы, наплавку, плазменное упрочнение. Технологии, безусловно, перспективные. Например, некоторые решения по наплавке износостойких сплавов на рабочие грани действительно продлевают жизнь в разы. Но опять же — всё упирается в качество исполнения и понимание процесса. Нельзя просто взять суперсплав и навалить его куда попало. Нужен точный расчёт тепловых потоков, иначе наплавка отвалится пластами.

Конструкция и гидравлика: где кроются проблемы

Правильный шаг и форма щелей — это целая наука. Слишком мелкие — забиваются шлаком моментально, особенно если топливо некондиционное, с высокой зольностью. Слишком крупные — проваливается незола, а несгоревшее топливо. Потеря калорий на лицо. Оптимально — это часто трапециевидный профиль, сужающийся книзу, чтобы меньше закусывало.

Но главный бич, на мой взгляд, — это система охлаждения. Воздушное охлаждение — это прошлый век для серьёзных нагрузок. Водяное — эффективно, но создаёт массу головной боли. Накипь в трубках охлаждения, коррозия, кавитация. Помню случай на ТЭЦ: из-за плохой водоподготовки каналы в колосниковых балках заросли настолько, что охлаждение прекратилось, и всю секцию решётки повело пропеллером. Ремонт занял три недели.

Поэтому сейчас многие идут по пути комбинированных решений: сама решётка — из жаропрочного материала, а несущие балки — полые, с принудительным водяным охлаждением и съёмными заглушками для чистки. Конструкция усложняется, но надёжность растёт. Кстати, некоторые производители, вроде ООО Цзянсу Шэнчэнь Металлургическое Оборудование, как раз делают акцент на исследованиях в области теплопроводящих и коррозионно-стойких материалов для таких узлов. Их подход — не просто продать изделие, а подобрать или разработать решение под конкретные условия эксплуатации, что, честно говоря, встречается нечасто.

Монтаж и эксплуатация: теория vs реальность

По проекту всё всегда ровно и красиво. На практике — фундамент под зольником может дать усадку, рамки коробов воздухоподогревателя — разойтись на пару сантиметров. И вот ты приезжаешь ставить новую секцию колосниковой решётки, а она не становится на место. Начинается подгонка напильником — это худшее, что можно сделать. Любое нарушение геометрии посадочных мест ведёт к неравномерной нагрузке и ускоренному износу.

Ещё один момент — тепловое расширение. Если при монтаже зажать решётку, без необходимых зазоров, при выходе на режим её поведёт. Зазоры должны быть не по учебнику, а с учётом реальных температур именно в этой точке топки. Мы обычно замеряем пирометром на аналоге в работе, прежде чем дать окончательные цифры на изготовление.

Эксплуатация — отдельная песня. Регламент предписывает регулярный осмотр. Но кто его выполняет, когда котёл в работе? Часто проблемы видны только при остановке. Косвенный признак — рост перепада давления под решёткой, неравномерное горение по фронту. Если оператор внимательный, он заметит. Но обычно бьют по факту — когда уже прогорело.

Кейс: замена на углесжигающем котле

Был у нас проект на одной промкотельной. Котёл старый, уголь низкокалорийный, зольный. Решётки меняли по мере необходимости — то есть когда прогорали. Выходило дорого и с постоянными простоями. Подошли системно: проанализировали гранулометрический состав шлака, температуру в зоне горения, химический анализ золы (очень важный момент — состав золы влияет на шлакование).

Пришли к выводу, что нужна решётка с изменённым шагом и усиленным охлаждением несущих балок. Обратились к специалистам, в том числе изучали предложения от Шэнчэнь. Их сайт https://www.www.jsscyjsb.ru интересен именно акцентом на инженерные решения, а не просто каталогом. В итоге, по их рекомендациям, выбрали вариант с балками из термостойкой стали с каналами водяного охлаждения и съёмными колосниками из износостойкого чугуна с легированием.

Результат? Срок службы увеличился почти втрое. Да, первоначальные вложения были выше. Но если посчитать стоимость простоев, работы ремонтной бригады и постоянной покупки кота в мешке у прежних поставщиков — экономия налицо. Главный вывод: нельзя рассматривать решётку отдельно от системы. Это часть механизма шлакоудаления и всего процесса горения.

Мысли вслух и взгляд вперёд

Сейчас тренд — автоматизация и мониторинг. Уже появляются умные системы, которые по перепаду давления и температуре на разных участках решётки могут прогнозировать зашлакованность и даже рекомендовать режим расшлаковки. Это будущее. Но фундамент этого будущего — всё та же качественная, правильно рассчитанная и изготовленная железка.

Часто заказчик хочет как у всех или подешевле. Надо объяснять, что для колосниковой решётки котла нет универсального решения. Что для котла на древесных пеллетах и для котла на буром угле с высоким содержанием серы нужны абсолютно разные материалы и конструкции. Что иногда лучше заплатить за инжиниринг, чтобы потом десять лет не знать проблем.

В общем, тема эта неисчерпаемая. Каждый новый объект, каждый вид топлива приносит новые вызовы. И именно в такой работе, где нужно учитывать и материаловедение, и теплотехнику, и практический опыт, чувствуешь себя не сварщиком или монтажником, а в какой-то степени инженером-исследователем. И это, пожалуй, самое интересное.