Классификация и типы паровых котлов. принципы компоновки поверхностей парового котла

Парогенераторы, паровые котлы на твердом топливе до 5000 кг пара/час

Несмотря на то, что к традиционному твердому топливу относится каменный уголь и торф, промышленных парогенераторов работающих на каменном угле совсем не много, а торфяных парогенераторов еще меньше. В основном промышленные парогенераторы, работают на твердых отходах деревообрабатывающих производств, а так же на отходах, остающихся после чистки злаковых, круп, семечки подсолнуха, кукурузы и т.д. Применяются парогенераторы как правило, с целью получения водяного пара большого давления для производственных процессов, в которых необходим насыщенный пар. У таких парогенераторов есть свои преимущества — дешевизна сырья, а также большая производительность, экономичность, маленькие потери тепла и достаточно высокий КПД, так как в них применяются различные системы теплового экранирования, помогающие использовать тепло более рационально.

К сожалению, у твердотопливных парогенераторов есть и свои недостатки. В первую очередь это высокая пожароопасность такого парогенератора, обязательное присутствие хорошей тяги, экологическая вредность парогенератора, большое количество отходов после сгорания твердого топлива, необходимость в достаточном запасе топлива, дороговизна доставки топлива и вывоза отходов, тяжелая управляемость процессом получения пара и особенно его количеством. Тем не менее, если есть источник недорогого твердого топлива и нет особых требований к гибкости процесса парополучения, такие парогенераторы можно с успехом использовать.

Твердотопливные парогенераторы или паровые котлы различаются по способу теплового обмена на две категории: водотрубные паровые котлы и жаротрубные паровые котлы. Теплообмен в водотрубных паровых котлах происходит следующим образом, вода пропускается по трубам, которые в свою очередь, обогреваются теплом от сгорания топлива, доводя тем самым воду до состояния пара. В жаротрубных паровых котлах весь процесс происходит наоборот, тепло пропускается по трубам, а вода находится с внешней стороны труб.

Очень важно выяснить — какое топливо наиболее доступно в том регионе, где планируется использовать парогенератор. Особенно справедливо это для паровых котлов, использующих в своей работе твердое и жидкое топливо

Соответственно если в регионе есть угольная промышленность, то твердотопливные паровые котлы тут подходят как некуда лучше, даже если они менее экономичны, чем паровые котлы на жидком топливе.

Четкого разделения агрегатов, производящих пар, на парогенераторы и паровые котлы, нет. Понятие «паровой котел», как правило, используется в следующих случаях:

  • агрегат имеет собственную топку или иной источник энергии и не использует для превращения воды в пар «стороннюю» энергию.
  • Агрегат не использует электроэнергию для превращения воды в пар (электропарогенератор).
  • Имеет высокую паропроизводительность, как правило более 500-1000 кг/час.
  • Процесс производства пара из воды проистекает в экранных трубах и «барабане», как это происходит в традиционном паровом котле, а не в «змеевике», как это происходит в парогенераторе.

Внимание!

Обращайтесь к специалистам , в случае если Вы не нашли на нашем сайте необходимое оборудование или у Вас возникли вопросы. Специалист предоставит необходимую информацию и поможет определиться с выбором оборудования с учетом Ваших индивидуальных потребностей.

Классификация [ править | править код ]

  • Энергетические паровые котлы — предназначены для производства пара, использующегося в паровых турбинах.
  • Промышленные паровые котлы — вырабатывают пар для технологических нужд, так называемые «промышленные парогенераторы».
  • Паровые котлы-утилизаторы — используют для получения пара вторичные энергетические ресурсы теплоту горячих газов, образующихся в технологическом цикле. Энергетические котлы-утилизаторы в составе ПГУ используют теплоту уходящих газов ГТУ.

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы могут быть подразделены на две группы:

Водотрубные котлы по принципу движения воды и пароводяной смеси подразделяются на:

  • барабанные (с естественнойru en и принудительной циркуляцией: за один проход по испарительным поверхностям испаряется лишь часть воды, остальная возвращается в барабан и проходит поверхности многократно)
  • прямоточные (среда между входом и выходом котла движется последовательно, не возвращаясь)

В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В газотрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а теплоноситель омывает трубы снаружи.

Обозначения

Согласно ГОСТ 3619-89, стационарные паровые котлы имеют следующую структуру обозначения:

Параметры котла по возможности подбираются по стандартному ряду. После обозначения по ГОСТ может писаться в скобках заводская марка, например, Е-75-3,9-440БТ (БКЗ-75-39ФБ).

Автоматизация котельной


Насосная группа в БМК

Технологические котловые процессы, характеризуются взаимосвязанными параметрами рабочих сред: давлением пара, воды, газа, разряжением в топке, количеством первичного воздуха, питательной воды и газа.

Система защиты котельных обеспечивает:

  • регулировку тепловых процессов;
  • контроль в водяном, воздушном и топливных системах;
  • управление технологическими процессами;
  • сигнализацию об аварийном состоянии котлоагрегата.

Она может быть частичной, регулирующей только некоторые этапы производства и комплексной, когда обслуживание оборудования осуществляется без персонала.

Основные задачи автоматизации:

  1. Регулировка объема воздуха и топлива, в соответствии с режимными картами по нагрузке котлагрегата.
  2. Обеспечения тяги в топочном устройстве и на выходе из парогенератора.
  3. Подпитка котловых труб водой.
  4. Регулировка параметров пара и горячей воды.

Различают система автоматики:

  1. С регулировкой по отклонению параметров, то есть управление зависит от изменения контролируемого параметра.
  2. Непрерывного действия, при изменении контрольного значения регулирующий орган воздействует на параметр плавно.
  3. Многопозиционное регулирование — система выбирает одно из возможных положений – включено/включено.
  4. Прямого воздействия с использованием энергии контролируемой среды.
  5. Непрямого воздействия с использованием энергии внешнего источника (электро, пневмо, гидро).

Классификация паровых котлов

По прин­ци­пу ор­га­ни­за­ции дви­же­ния ра­бо­чей сре­ды раз­ли­ча­ют П. к. ба­ра­бан­ные, с ес­те­ст­вен­ной или мно­го­крат­но-при­ну­дит. цир­ку­ля­ци­ей, и пря­мо­точ­ные, с при­ну­дит. дви­же­ни­ем по все­му трак­ту (табл.). По па­ра­мет­рам те­п­ло­но­си­те­ля («вы­ход­но­му про­дук­ту») раз­де­ля­ют па­ро­вые (пред­на­зна­че­ны для про­из-ва па­ра) и во­до­грей­ные (для на­гре­ва во­ды под дав­ле­ни­ем в осн. для те­п­ло­снаб­же­ния гор. и рай­он­ных ко­тель­ных и ТЭЦ) кот­лы. По на­зна­че­нию – энер­ге­ти­че­ские (вы­ра­ба­ты­ва­ют пе­ре­гре­тый пар, ис­поль­зуе­мый в па­ро­вых тур­би­нах для вы­ра­бот­ки элек­трич. энер­гии); про­мыш­лен­ные (вы­ра­ба­ты­ва­ют на­сы­щен­ный пар для тех­но­ло­гич. нужд; напр., в хи­мич., де­ре­во­об­ра­ба­ты­ваю­щей пром-сти, в с. х-ве); ото­пи­тель­ные (про­из­во­дят пар или го­ря­чую во­ду), . По дав­ле­нию па­ра – док­ри­тич., кри­тич., сверх­кри­ти­че­ские. По ти­пу при­ме­няе­мо­го топ­ли­ва – га­зо­вые, жид­ко­то­п­лив­ные (ди­зель­ные), двух­то­п­лив­ные (га­зо­ма­зут­ные), на твёр­дом то­п­ли­ве (для пром. кот­лов, в осн. уголь). По спо­со­бу сжи­га­ния то­п­ли­ва – слое­вое, фа­кель­ное, в ки­пя­щем слое. По фа­зо­во­му со­стоя­нию вы­хо­дяще­го из топ­ки шла­ка – с твёр­дым и жид­ким шла­ко­уда­ле­ни­ем. По ви­ду га­зо­воз­душ­но­го трак­та – с ес­теств. тя­гой, с над­ду­вом.

Классификация паровых стационарных котлов
Тип котла Давление пара, МПа Температура перегретого пара, °С Температура вторичного перегрева пара, °С Номинальнаяпаропроизводительность,т/ч
Барабанный котёл с естественной циркуляцией: промышленного назначения; до 4 до 440   ДО 160
для электростанций 9,8-13,8 540-560   160-500
Барабанный котёл с промежуточным перегревом пара 13,8 545 545 670
Прямоточные котлы на сверхкритическое давление пара 25 и выше 545-650 545-580 950-3950

Технологическое применение котловых паровых установок

Существует несколько отраслей, где паровые котлы применяются постоянно:

  1. Первая отрасль – теплоэнергетика. Паром отапливают большие цеха, к примеру в автомобильной промышленности. Паром нагревают до требуемой температуры воду, которую затем насосами гонят по теплотрассам к многоэтажным домам и другим объектам.
  2. Вторая отрасль – энергетика. Здесь пар используется для вращения турбины, которая вырабатывает электрический ток.
  3. Третья отрасль – производство строительных материалов. К примеру, паром сушат бетонные изделия.

На многих производствах паровые котлы – неотъемлемая часть технологии. Здесь и дезинфекция, и сушка пищевых продуктов, кулинарная обработка, консервация, прочее.

Утилизация отходов газообразного типа тоже предполагает применение паровых установок. Они в этом процессе выступают в роли охладителей. Такой котел отбирает тепловую энергию у газов, выходящих, к примеру, из печей с высокой температурой.

Классификация паровых установок

Для классификации паровых установок применяется несколько вариантов шкал и классификаций. Самые распространенные различают агрегаты по назначению, виду используемого теплоносителя и конструкции. Более детальная классификация использует технические особенности конструкции котлов и их назначение в технологическом цикле.

По области применения чаще всего оборудование классифицируется по следующим признакам:

  • Бытовые парогенерирующие установки – применяются для отопления домов, сегодня такие котлы большая редкость. На смену бытовым котлам отопления сегодня приходят водогрейные котлы отопления, они более экономичны и безопасны.
  • Промышленные агрегаты – используются в технологическом цикле производства продукции. Установки этого типа в большинстве своем производят сухой перегретый, применяемый для сушки, дезинфекции, обработки сырья.
  • Паровые энергоустановки – вырабатывают пар, который является основным продуктом для генерации электричества и тепловой энергии;
  • Котлы для утилизации отходов производства – используются в качестве охладителей высокотемпературных отходов металлургического и химического производства.

По потребляемым энергоносителям паровые котлы могут подразделяться на использующие:

  • Газ;
  • Каменный уголь;
  • Электроэнергию;
  • Жидкие углеводороды;
  • Горючее растительного происхождения.

В промышленных установках используется два основных вида конструкций установок:

  • Водотрубные паровые установки;
  • Газотурбинные котлы.

Водотрубные котлы имеют преимущество перед газотурбинным, у них выше КПД. У этого типа паровых котлов выше производительность, они вырабатывают больше пара, и они обладают высокой скоростью нагрева воды. Принцип работы парового котла этого типа заключается в нагреве воды в трубах небольшого диаметра, они заполняются водой, а в пространстве между ними горит топливо. Таким образом, получается, что суммарная наружная поверхность обеспечивает большую площадь нагрева небольшого количества находящейся в ней. Большая поверхность нагрева дает возможность увеличить скорость образования пара, что делает этот вид паровых агрегатов максимально эффективными.

Водотрубные котлы бывают:

  • Прямоточными;
  • Барабанными.

Первые, обеспечивают высокую скорость парообразования. Вода, проходя по трубам, нагревается, преобразуется в пар и покидает контур котла.

Барабанные агрегаты делятся на паровые котлы горизонтального и вертикального расположения. Эти устройства более рационально распределяют процесс подготовки пара – барабан, применяемый в конструкции, позволяет собирать пар, отделять конденсат и вновь отправлять его в зону нагрева. Барабанные паровые котлы, имеющие несколько барабанов, производят высокотемпературный, сухой пар высокого давления.

Принцип работы газотурбинной паровой установки заключается в нагреве воды в контуре вокруг топки. По своей конструкции, газотрубный агрегат представляет собой объемный сосуд, через который проходят трубы большого диаметра. При сжигании топлива в полостях этих труб происходит нагрев воды и образование пара. На такой схеме построена и установка утилизации промышленных газов. Высокотемпературные газы пропускаются через трубы и отдают тепло нагревающейся воде. Эти агрегаты, по сути, являются котлами-утилизаторами, что устанавливаются на промышленных предприятиях.

Этот вид оборудования, к сожалению, имеет и существенный недостаток – они содержат большой объем пара под высоким давлением. Поэтому для контроля работы этого вида оборудования применяется высокоточные системы безопасности, а толщина стенок труб подбирается так, чтобы выдерживать давление в 10 кгс/см2.

Если брать производительность установок, то они разделяются на агрегаты малой, средней, большой мощности.

В зависимости от конструкции эти агрегаты делятся на:

  • Установки производящие насыщенный пар;
  • Агрегаты производящие перегретый водяной пар.

Насыщенный пар подается в систему при температуре 100 градусов Цельсия. Он быстро охлаждается и переходит в жидкое состояние, поэтому его применение ограничено в основном бытовыми установками и технологическими циклами, где требуется именно такой густой водяной пар. Давление в таких системах редко доходит до 100 Кпа.

Для отопления, генерации электричества и использования в качестве средства дезинфекции и в силовых установках используется перегретый водяной пар. Он практически не содержит крупных водяных капель, они отсеиваются в сепараторе, да и температура нагрева составляет 500 градусов.

Принцип работы парового котла

Для функционирования паровых котлов высокого давления используют химически обработанную воду, нагреваемую через пакеты экранных труб, под воздействием горячих уходящих газов, образующихся, как продукт от горения природного топлива.

С ростом температуры вода преобразуется в пар, поступающий на участок применения для передачи тепловой энергии или кинетической энергии струи.

Схематичное исполнение котла по выработке пара

Принцип работы:

  1. Природная вода поступает на водоподготовку, где проходит очистку от взвешенных веществ и умягчается. Затем она подается в баках химочищенной воды и подаётся в агрегат с помощью питательных насосов для паровых устройств.
  2. Прежде чем попасть в барабан питательная среда поступает через экономайзер – чугунное теплонагревающее устройство расположенное в хвостовой части агрегата для снижения температуры уходящих газов и повышения кпд парового котла.
  3. Из верхнего барабана вода по необогреваемым трубам попадает в нижний барабан, а поднимается из него по подъемным конвективным трубам в виде пароводяной смеси.
  4. В верхнем барабане проходит процесс его сепарации от влаги.
  5. Сухой пар через паропроводы направляется к потребителям.
  6. Если это парогенератор, то пар повторно проходит нагрев в пароперегревателе.

Сферы применения паровых котлов и назначение

Паровые котлы активно используются в следующих отраслях:

  1. Отопительные системы. Существуют промышленные и бытовые модели паровых котлов, позволяющие использовать пар в качестве теплоносителя. Пар проходит через отопительные контуры и/или поступает в теплообменники устройств горячего водоснабжения, тем самым обеспечивая перемещение тепловой энергии. Бытовой паровой отопительный котел часто комбинируется с твердотопливными отопительными устройствами. На промышленных объектах используются более мощные и надежные устройства, вырабатывающие перегретый пар, имеющий повышенную теплоотдачу.
  2. Энергетика. Паровые машины позволяют преобразовывать разогретый пар в электрическую энергию. Рабочий процесс выглядит довольно просто: пар перемещается в турбину и вращает вал, за счет чего и происходит выработка электричества. Данный принцип с успехом используется на множестве электростанций.
  3. Промышленность. Паровые устройства вполне могут обеспечивать механическое движение различных элементов систем. Принцип работы парового котла промышленного назначения выглядит так же, как и в предыдущем случае, но выработанная энергия направлена на осуществление механического воздействия на элементы, которые должны двигаться.

Знание того, для чего нужен паровой котел и где он применяется, позволяет использовать устройство с предельной эффективностью.

Дополнительные элементы котлов

Устройство парового котла не ограничивается основными элементами, которые уже были описаны выше. Иногда паровой котел может комплектоваться дополнительными устройствами, позволяющими повысить эффективность или функциональность системы.

Речь идет о следующих элементах:

  1. Пароперегреватель. Данный элемент позволяет разогреть пар до температуры свыше 100 градусов, что позволяет добиться большей экономичности за счет увеличения КПД агрегата. Пар при использовании перегревателя может достигать температуры в 500 градусов, причем его нагрев осуществляется уже в трубах, то есть после этапа испарения воды. Пароперегреватель может быть как встроенным, так и выполняться в формате отдельного устройства. Существуют конвекционные и радиационные устройства (второй тип имеет в 2-3 раза большую мощность).
  2. Сепаратор пара. Этот элемент парового котла позволяет устранить всю лишнюю влагу из пара и максимально его высушить. При использовании сепаратора КПД всего котла существенно повышается.
  3. Паровой аккумулятор. Данное устройство позволяет стабилизировать работу системы. Аккумулятор вбирает в себя излишки выработанного пара и возвращает их в систему, если его становится слишком мало.
  4. Устройство для очистки воды. Данное приспособление позволяет снизить насыщенность воды кислородом и различными химическими веществами. Своевременная подготовка воды дает возможность уменьшить воздействие коррозии на внутренние элементы котла и свести к минимуму количество отложений в системе.

Также устройство парового котла включает в себя клапан для спуска конденсата, подогреватели воздуха и блок управления агрегатом, в который входит выключатель горения и регуляторы расхода сырья и энергоресурсов. Понимание того, из чего состоит паровой котел, позволяет подогнать его конфигурацию под решение конкретных задач.

Устройство парового котла: как менялась конструкция

Принцип работы парового котла остается неизменным с момента его изобретения: тот или иной источник тепла нагревает воду, заключенную в большом или малом металлическом сосуде до температуры кипения и испарения. Скапливаясь в верхней части сосуда продукты испарения достигают необходимых величин давления и температуры, после чего направляются через паропровод потребителям или в пароперегреватель для достижения более высоких рабочих параметров. Эффективность процесса выработки пара определяется наиболее полным использованием теплоты, выделяемой источником. Развитие инженерной мысли в этом направлении можно отследить по тому, как менялась конструкция парового котла.

цилиндрический котел с внешней топкой

Первые парогенераторы напоминали котлы для варки пищи. Дровяная или угольная топка располагалась снаружи, нагревая бак с водой снизу. При такой схеме значительная часть тепла расходовалась на обогрев окружающей среды, что и обуславливало крайне низкий КПД первых паровых котлов.

паровой котел с жаровыми трубами

Разумным решением стало размещение топки внутри водяного объема котла. Вкупе с теплоизоляцией внешней обшивки бака это значимо повысило КПД, позволив расходовать тепло преимущественно на нагрев воды.

жаротрубно-дымогарный котел

Поскольку высокой температурой обладало не только открытое пламя в топке, но и выделяющиеся при сгорании дымовые газы, следующей задачей усовершенствования конструкции парового котла стало удержание тепла уходящих газов внутри водяного объема. Задача была решена размещением в нем дымогарных труб малого диаметра. Перед удалением через дымоход газы проходили по этим трубам, ускоряя нагрев и испарение воды.

В принципиально ином направлении развивалась конструкция паровых водотрубных котлов, чаще всего используемых в качестве силовых установок в электроэнергетике, на железнодорожном и водном транспорте. В случае водотрубного котла не источники тепла – топка и газоходы – размещались внутри водяного объема, а наоборот: водяной объем, распределенный по трубам малого диаметра, размещался в газоходах, по которым движутся продукты сгорания.

Такая конструкция с высокой эффективностью позволяет вырабатывать пар критического давления, избыточного для технологических процессов большинства отраслей. Принципиальные различия в конструкции водотрубных и жаротрубных котлов легли в основу большинства классификаций котельного оборудования.

Устройство парового котла

Оборудование, генерирующее пар подразделяется на следующие виды:

  • паровые котлы энергетического назначения (используются на электростанциях, для привода турбин, генерирующих электроэнергию);
  • паровые котлы промышленного типа (выработка пара для осуществления технологических операций в производстве);
  • паровое котельное оборудование, предназначенное для отопления, прачечных, эксплуатации дезинфекционных установок;
  • утилизационные котлы, производящие пар при помощи отбора тепла у перегретых дымовых газов, образующихся в результате производства в металлургии и химической промышленности.

Паровой котел промышленного типа

В энергетике используются самые мощные устройства, вырабатывающие до 5000 т пара в час при давлении около 280 кгс/см2. Пар получают перегретым до температуры 500 С , после чего он поступает в турбинные агрегаты, где происходит превращение тепловой энергии в механическую.

Паровые котлы для отопительных систем производят пар низкого давления, чаще всего в насыщенном состоянии. Отопление такое типа целесообразно использовать в очень холодных климатических зонах, для предупреждения замерзания теплосистемы, в частности, ее оборотного цикла.

В некоторых учреждениях выгодно эксплуатировать паровой котел, который обеспечивает отопление здания и служит для подачи пара в прачечные. Иногда паровые генераторы устанавливают там, где возможна утилизация высокотемпературных газов, данное решение позволяет экономить существенные суммы в отопительный период.

Паровые котлы и принцип работы имеют значительные отличия от водогрейных систем. Работа парообразующих агрегатов основана на нагреве воды и последующего ее превращения в пар. Нагрев ведется при помощи выделения тепла от сжигания горючих материалов, чаще всего используется природный газ или уголь. Выдача пара котлом всегда происходит под избыточным давлением и в зависимости от назначения его величина колеблется в широких пределах и может меняться от1 кгс/см2 до нескольких сотен кгс/см2.

Схема работы парового котла

Эксплуатация подобных устройств связана с некоторой опасность, так как пар является сжимаемой средой и в котлах определенного типа он находится в больших объемах в сжатом состоянии, в связи с этим надежность оборудования регламентируется специальными ГОСТами. Главный фактор надежности обусловлен отсутствием разгерметизации и высвобождением большой массы разогретого пара в близлежащее пространство.

Дополнительные элементы котлов

Устройство парового котла не ограничивается основными элементами, которые уже были описаны выше. Иногда паровой котел может комплектоваться дополнительными устройствами, позволяющими повысить эффективность или функциональность системы.

Речь идет о следующих элементах:

  1. Пароперегреватель. Данный элемент позволяет разогреть пар до температуры свыше 100 градусов, что позволяет добиться большей экономичности за счет увеличения КПД агрегата. Пар при использовании перегревателя может достигать температуры в 500 градусов, причем его нагрев осуществляется уже в трубах, то есть после этапа испарения воды. Пароперегреватель может быть как встроенным, так и выполняться в формате отдельного устройства. Существуют конвекционные и радиационные устройства (второй тип имеет в 2-3 раза большую мощность).
  2. Сепаратор пара. Этот элемент парового котла позволяет устранить всю лишнюю влагу из пара и максимально его высушить. При использовании сепаратора КПД всего котла существенно повышается.
  3. Паровой аккумулятор. Данное устройство позволяет стабилизировать работу системы. Аккумулятор вбирает в себя излишки выработанного пара и возвращает их в систему, если его становится слишком мало.
  4. Устройство для очистки воды. Данное приспособление позволяет снизить насыщенность воды кислородом и различными химическими веществами. Своевременная подготовка воды дает возможность уменьшить воздействие коррозии на внутренние элементы котла и свести к минимуму количество отложений в системе.

Также устройство парового котла включает в себя клапан для спуска конденсата, подогреватели воздуха и блок управления агрегатом, в который входит выключатель горения и регуляторы расхода сырья и энергоресурсов. Понимание того, из чего состоит паровой котел, позволяет подогнать его конфигурацию под решение конкретных задач.

КПД

Коэффициент полезного действия. Не основной параметр, но от него напрямую зависит стоимость эксплуатации котла — количество потребляемого топлива. Надо понимать, что для получения большего КПД необходимо увеличить площадь теплопередающей поверхности и турбулизировать поток дымовых газов.

Пример паровых котлов, классифицируемых по КПД:

КПД до 88%
Устаревшие модели и дешёвые малопроизводительные котлы производительностью до 500 кг/час.
КПД 92-99%

Современные паровые котлы в комплектации с экономайзером (парогенераторы). Наиболее экономичны, но необходимо учесть, что чем выше КПД, тем ниже температура дымовых газов. Низкая температура дымовых газов в зимний период может привести к конденсации газов в дымовой трубе, что в результате может привести к негативным последствиям. Единственный совет: если вы раскошелились на современный котёл, будьте последовательны и не экономьте на остальном оборудовании.

Паровые котлы: рабочий принцип

Рассмотрим намного подробнее, как работаю подобные котлы. Тепловым источником, нужного для подогрева воды, как правило выступает любой вид энергии: электрическая, солнечная, геотермальная, тепло от сгорания газа или твёрдого топлива. Пар, появляющийся в процессе водонагрева, собой представляет тепловой носитель, другими словами переносит энергию тепла с места нагрева в место применения.

Не обращая внимания на разнообразие конструкций, значительное устройство и рабочий принцип паровых котлов не выделяются. Общая схема водонагрева с ее дальнейшим преобразованием в пар смотрится подобным образом:

  1. Очищение воды на фильтрах и ее подача в резервуар для нагревания с применением насоса. Резервуар, в основном, размещается в верхней установочной части.
  2. Из резервуара, по трубам вода поступает в коллектор, размещенный, исходя из этого, ниже.
  3. Вода вновь подымается вверх, только сейчас не через трубы, а через территорию нагрева.
  4. В зоне нагрева образуется пар. Под действие разности давлений между жидким и газообразным веществом, он встанет вверх.
  5. Вверху нагретый пар пропускается через сепаратор, где он целиком отсоединяется от воды. Останки жидкости возвращаются в резервуар, а пар следует в паропровод.
  6. Если это не котел прямого сжигания, а парогенератор, то его магистрали из труб дополнительно греются. О способах их нагрева будет сказано ниже.

Паровые котлы: сфера применения

Бытовые паровые устройства используются в качестве источника тепла для отопления дома. Они подогревают ёмкость с водой и гонят образовавшийся пар в трубы отопления. Часто такую систему обустраивают вместе с угольной стационарной печью или котлом. Как правило, бытовые приборы для отопления паром создают только насыщенный, неперегретый пар.

Для промышленного применения пар перегревают. Его продолжают греть после испарения, чтобы ещё больше поднять температуру. Такие установки требуют качественного исполнения, чтобы предупредить взрыв паровой ёмкости.

Паровой котел

Перегретый пар из котла может расходоваться на образование электричества или механическое движение. Как это происходит? После испарения пар попадает в паровую турбину. Здесь поток пара вращает вал. Это вращение в дальнейшем перерабатывается в электричество. Так получают электрическую энергию в турбинах электростанций — при вращении вала турбомашин образуется электрический ток.

Кроме образования электрического тока, вращение вала может передаваться непосредственно на двигатель и на колёса. В результате чего паровой транспорт приходит в движение. Известный пример паровой машины — паровоз. В нём при сжигании угля нагревалась вода, образовывался насыщенный пар, который вращал вал двигателя и колёса.

Барабанные котлы [ править | править код ]

Вода, подаваемая в котёл питательным насосом (например, паровым инжектором), пройдя экономайзер попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

Системы дымоотвода

Система дымовентиляции котельной служит для создания разряжения в газовом тракте котлоагрегата и выводе дымовых газов из котла в атмосферу . Она состоит и дымососа, вентилятора, дымоходов и дымовой трубы.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика безопасности (КИПиА) предназначены для контроля за работой установки по режимным картам, регулировки нагрузки котла и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.

Во всех современных котлоагрегатам установка КИПиА является обязательным требованием, в соответствии с нормами и правил по эксплуатации котельных установок.

Защита котельного оборудования срабатывает с включением звуковой и световой сигнализации для оповещения оперативного персонала.

Параметры защиты КИПиА:

  • отрыв факела в котле;
  • высокое давление пара, газа, воды;
  • низкое разряжение в топке котла;
  • отключение электроэнергии;
  • низкий уровень воды в котле;
  • низкое давление воздуха, воды и газа.

При срабатывании сигнализации, через короткое время, если оперативный персонал не исправил сбой, котел останавливается системой КИПиА, через принудительное отключение подачи газа в топку.

В чем заключается рабочий принцип паровых котлов

Паровые котлы являются специальным оборудование для изготовления пара из жидкостей, преимущественно из воды. Пар применяется в различных производственных сферах, энергетике и в системах отопления, к примеру для отапливания зданий промышленной направленности, учреждений, присутствующих в тяжёлых условиях климата. Применение пара резонно при дезинфекционных мероприятиях в медучреждениях. В зависимости от задач, есть промышленные парогенераторные установки, и котлы, предназначающиеся для задач в бытовых условиях. Эти агрегаты как правило будут работать на самых разных источниках энергии тепла. Есть устройства, которые генерируют пар с помощью утилизации излишков тепла, полученного от больших промышленных установок. Выбор нужного парогенераторного оборудования должен происходить на основе знаний рабочих принципов этих устройств и их спецификации.

Устройство парового котла

Паровой котёл любого типа собой представляет некую ёмкость, и эта ёмкость заполнена водой. Вода в паровом котле нагревается до газообразного состояния, испаряясь – переходит из жидкого состояния в газообразное. Рабочая емкость парового котла, зачастую, сделана из трубы большого диаметра. Все паровые котлы оборудованы специальной камерой, где сжигается разного рода топливо. Строение топочной камеры напрямую зависит от вида топлива, что будет использоваться в котле. В твердотопливных паровых установках должна быть установлена специальная решетка, сквозь которую зола будет осыпаться в зольник. Колосниковая решётка служит для подачи воздуха в топку котла. Продукты сгорания отводятся через дымоход. Дымоход должен быть смонтирован в самой верхней точке топочной камеры.

Если в паровой установке в качестве топлива используется разного рода природный газ, то в топку котла устанавливается специальная форсунка. Форсунка также используется тогда, когда в качестве топлива применяется мазут. При использовании форсунки также необходима подача воздуха сквозь колосниковую решетку, что обеспечит достаточную тягу в топке. В топке достаточно большая рабочая температура, но для розжига котла и для набора давления требуется какое-то время. Вырабатываемое в топочной камере тепло доводит до кипения воду в рабочей емкости, и затем образовавшийся пар поступает в трубопроводы паровой установки.

Для чего предназначены водогрейные котлы?

Данные агрегаты предназначаются для обогрева зданий с небольшой площадью, частных домов и таун-хаусов. Как правило, такие котлы устанавливаются в тех населенных пунктах, где отсутствует центральное отопление, или же, как вариант, обустройство котельной нецелесообразно. Как бы то ни было, под понятием «водогрейные котлы», причем вне зависимости от конкретной конструкции и модели, подразумеваются приборы, способные вырабатывать тепловую энергию (благодаря своим техническим параметрам) при сжигании того или иного топлива, а затем направлять ее рабочей жидкостью (теплоносителю), в роли которой обычно выступает вода. А когда эта вода, соответственно, циркулирует по трубопроводу контура отопления, то температура в доме поднимается до требуемого значения.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коммуникации
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector