Виды паровых котлов: Типы паровых котлов. | МеханикИнфо

Содержание

Виды и классификация паровых котлов — Все о печи в доме

В быту и промышленности используются паровые котлы, предназначаются они для выработки пара.

Схема горизонтального оборотного дымогарного газотрубного парового котла.

По источнику топлива, которое приводит в действие отопительное оборудование, они могут подразделяться на электрические, газовые, дровяные.

Также они могут работать на отходах тепловой энергии, выделяемой другими источниками тепла. Их называют котлы-утилизаторы. Разделение по классификации паровых котлов может быть такое:

энергетическое оборудование;
промышленное паровое оборудование;
котельные установки, работающие на вторичном тепловом ресурсе.

Сфера использования паровых котлов

Схема парового котла ТЭС.

Энергетические котлы используются для производства пара, который преобразует паровую энергию в механическую и приводит в действие большие и мощные турбины. Пар, попадая на лопасти, начинает приводить в движение ротор мотора. Паротурбинная установка состоит из паровой турбины и электрогенератора.
Промышленное оборудование используется для получения тепловой энергии в технологических нуждах. Чаще всего источником энергии служит ядерный реактор. Парогенератор вырабатывает водяной пар и создает давление намного выше атмосферного. Устанавливаются они на АЭС. Парогенераторы являются теплообменниками, от их производительности и зависит эффективность работы и экономичность всей установки.
Паровые котлы, работающие на отходах тепловой энергии, принято называть котлами-утилизаторами. Они функционируют на отработанных газах.

Основой движения топлива в таких агрегатах является насыщенный пар, т.е. тот, который образовался в процессе закипания и по составу находится близко к температуре кипения воды. Такой пар часто применяется для подогрева нефтепродуктов, движущихся по трубопроводам.

Использоваться такие устройства могут как в бытовых условиях, так и в промышленных. Бытовые приборы имеют небольшую производительность, до 20 кг пара за 1 час. Промышленные агрегаты способны вырабатывать до 4,5 тыс. тонн за час, внутри котла поддерживается максимальное давление, до 28 МПа.

Вернуться к оглавлению

Классификация котлов по видам

Схема продольного горизонтального водотрубного парового котла.

Паровые котлы производятся двух типов: газотрубные и водотрубные. Конструктивно все котельное оборудование, при которых нагреваемые газы проходят через трубы, жаротрубные, дымоходные, называются газотрубными. Нагревание воды, которая движется снаружи трубок, происходит продуктами сгорания, движущимися по трубкам небольшого диаметра. В последнее время такие схемы нагревания теплоносителя практически не применяются. Водотрубные котлы подогревают воду или теплоноситель газами, которые вырабатываются при сжигании определенного топлива. Вода в таких нагревательных конструкциях движется по тонким трубкам. Водотрубные различаются на прямоточные и барабанные.

Чертежи и схемы водотрубных паровых котлов намного сложнее газотрубных, но в обслуживании они гораздо проще:

такие устройства имеют низкую вероятность взрыва;
во время нагрева легко регулируются посредством изменения нагрузки;
быстро нагреваются и имеют высокую эффективность;
при их эксплуатации вполне допустима небольшая перегрузка;

за счет небольших размеров транспортировка не вызывает сложностей.

Хотя при наличии множества преимуществ такие устройства обладают и некоторыми недостатками: ремонт и замена деталей затруднена большим количеством узлов и составляющих.

В процессе эксплуатации вырабатывается вода различной температуры, следствие чего выделяют:

низкотемпературные котлы;

Схема двухбарабанного вертикального водотрубного парового котла с экранированой топкой.

На выходе из такого парового котла температура воды достигает 100-110 °С. Такие приборы очень экономичны, имеют высокий КПД работы. К материалу изготовления не предъявляют высоких требований. Но при всем этом возможно появление небольших негативных моментов, например, образование конденсата, который может вступать в реакцию с иными продуктами горения или затруднять этот процесс.

агрегаты, функционирующие для подогрева воды свыше 150°С.

Такие устройства отличаются длительным сроком эксплуатации и высокой степенью надежности в процессе подогрева воды. Функционируют с низким уровнем шума и атмосферу практически не загрязняют. В монтаже и обслуживании очень практичные и недорогие.

Сфера использования таких приборов — промышленность и производство.

Вернуться к оглавлению

Котельное оборудование и виды топлива

В качестве источника энергии, нагревающей воду и доводящей ее до состояния пара, используются разные виды топлива:

природный газ;

В настоящее время это наиболее экономичный источник энергии. Работая на таком виде топлива, прибор имеет малый процент загрязнения атмосферы и полное сгорание поступающего топлива. Наиболее распространены на территории России вследствие небольшой стоимости и доступности. Кроме того, поставка газа осуществляется круглогодично и постоянно, поэтому в строительстве дополнительных резервуаров не нуждается.

Котельная установка с барабанным паровым котлом.

Промышленное оборудование, работающее на природном газе, не нуждается в специализированном уходе на протяжении всего рабочего процесса, и КПД у таких устройств самый высокий среди всех. Конструкторы добились полной автоматизации и 100% безопасности.

Учитывая все составляющие, такое оборудование является самым выгодным и популярным в промышленной области. Переходить на другие виды топлива нецелесообразно и экономически невыгодно, но такие варианты рассматриваются в том случае, если поставка газа прекращена, сопряжена со многими сложностями или транспортировка слишком дорогая.

дизельное топливо;

Схема работы парового котла сходна с газовым, но небольшое отличие заключается в виде топлива — солярке. Затруднения в процессе эксплуатации могут вызвать разновидности солярки, зимняя и летняя, каждая приспособлена для определенного времени года.

Дизель очень распространен по всему миру, его используют как основной вид топлива или в качестве резервного. При длительном хранении его характеристики не меняются.

возможность оборудования работать на двух видах топлива дает возможность эксплуатировать котлы везде, не меняя конструкции и схемы;

Такие устройства периодически работают на солярке и газе. Принцип эксплуатации сходен с вышеуказанным оборудованием.

твердое топливо.

Используется в отдаленных регионах, куда доставка газа нерентабельна вследствие небольшого производства. Поэтому в качестве топлива здесь используются дрова и уголь. Кроме того, при сгорании КПД угля намного ниже, чем газа. По этим характеристикам уголь никогда не использовался в качестве источника энергии для тепловых и электростанций. Транспортировка его довольно затруднительна и затратна.

В процессе сжигания выделяются вредные вещества, вызывающие различные природные отклонения, поэтому вся мировая промышленность стремится отходить от использования угля и постепенно происходит его повсеместное замещение природным газом.

При выборе отопительного устройства важно определиться с видом топлива, на котором будет происходить эксплуатация парового котла, и определить номинальную мощность агрегата. Не зная этих параметров, будет очень тяжело отрегулировать функциональность всей системы.

Паровой котел: теория, правила эксплуатации, принцип работы, конструктивные особенности и типы, применение

Отдел продаж

8-800-550-47-91

✔Наши промышленные паровые котлы (парогенераторы) идеально подходят для замены дорогостоящих в эксплуатации электропарогенераторов на производствах, где требуется небольшое количество пара (например, в текстильной промышленности, гальванике, на производстве пенополистирола или поролона, при стерилизации молока на фермах, для пропаривания кормов и обработки различных приспособлений). Основными преимуществами данного парового котла является его быстрый выход на рабочий режим (не более 15 мин) и невысокая стоимость.

✔Наше котельное оборудование оснащено автоматикой нового поколения, в котором предусмотрена двойная безопасность всех рабочих параметров оборудования.

Отдел продаж

8-800-550-47-91

✔КПД парового котла ECO-PAR составляет 92%, что значительно экономит топливо, а это еще одно преимущество.
✔Производство и продажа паровых котлов, парогенераторов, котельных и сопутствующего котельного оборудования — основное направление деятельности компании ООО «КЗКЭО Энерго-Стандарт».

✔Мы предлагаем надежное решение для вашего бизнеса, осуществляем необходимые технологические расчеты, шеф-монтаж и пуско-наладку устройств.

Отдел продаж

8-800-550-47-91

Промышленные парогенераторы работают на топливе:

✔Природный газ;

✔ Сжиженный газ;

✔ Дизельное топливо;

✔ Жидкое топливо;

✔ Печное топливо;

✔ Мазут;

✔ Отработанное топливо;

✔ Электротенах.

Потребители пара:

✔ для бетонных заводов;

✔ для пищевой промышленности;

✔ для мебельного производства;

✔ для строительных организаций;

✔ для сельского хозяйства;

✔ для лечебных и медицинских организаций;

✔ для жилищно-коммунального хозяйства;

✔ нефтяной промышленности;

✔ для отопительных и бытовых нужд.

Отдел продаж

8-800-550-47-91

Паровой котел

Без оборудования, использующего энергию и свойства водяного пара, сегодня сложно представить многие сферы жизни. Бытовые паровые котлы в состоянии отопить и обеспечить горячей водой большой дом или предприятие малого бизнеса. Промышленные, более производительные модели, обеспечивают рабочую среду для приведения в действие привода паровых двигателей и дают производственный пар.

Такие агрегаты используются весьма часто, как и два века назад, несмотря на изобретение электричества. Энергия тепла, которую вырабатывает паровой котел, служит множеству различных целей. Рассмотрим подробнее строение и принцип действия парового котла, классификацию по различным признакам, а также окунемся в историю этого замечательного изобретения.

Что такое паровой котёл?

Паровыми котлами называют любые агрегаты по производству пара – результата нагрева воды. Эти устройства способны дать две его разновидности: насыщенную и перегретую. Характеристика рабочей среды должна соответствовать определенным параметрам, в которые входят значения таких данных, как температура, давление и расход. Эти показатели индивидуальны для каждой модели парового котла.

Насыщенный и перегретый пар – в чем состоит различие

Температура насыщенного пара достигает 100oC, его давление составляет 100 кПа. Температура перегретого, как можно догадаться по его названию, гораздо выше (она может достигать 500oC), соответственно, его отличает и повышенное давление (от 26 МПа и более). Сухой горячий пар применяется для стерилизации и пропарки, к примеру, в производстве удобрений в сельском хозяйстве, фармакологии и медицине.

Более нагретый пар имеет меньшую влажность, его также называют сухим и применяют в сушильных аппаратах. Насыщенный пар обычно используют при отоплении частных домовладений, а перегретый широко применяют в энергетической отрасли и промышленности. Перегретый пар способен гораздо лучше, чем насыщенный, переносить тепло, а потому используя его можно в разы повысить рабочий КПД установки.

Где применяют пар

Сфер использования пара достаточно много, их можно разделить на три большие группы:

· В отоплении, где он выступает в роли энергоносителя;

· В энергетической сфере, использующей парогенераторы при получении электроэнергии;

· Во многих промышленных отраслях, где перемещения транспортных средств осуществляются при помощи преобразования в механическое

движение перегретого пара.

Для подогрева в устройстве воды можно использовать все разновидности энергии: электрическую, солнечную, получаемую в результате сгорания твердого либо газообразного топлива и др. Образуемый при этом пар является теплоносителем, переносящим тепловую энергию из области нагрева в область ее непосредственного использования.

Широкое распространение имеют промышленные водогрейные агрегаты, разработанные для нужд тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей. Паровые агрегаты на мазуте редко составляют оборудование районных котельных для теплоснабжения и горячего водоснабжения. С этой целью используют более экономичное газовое оборудование. К счастью, сегодня проблем с обеспечением природным газом практически нет.

Для чего может понадобиться сильный пар?

Сегодня, как и много лет назад, сохраняется высокая потребность в рабочем паре. Давайте подробнее рассмотрим, где он применяется чаще всего. Как правило, выделяют две основные области применения – бытовую и промышленную. Промышленные модели паровых котлов не ограничиваются функцией источника отопления и горячего водоснабжения. Напротив, эти функцию являются вторичными. Промышленные котлы устанавливают на тех производствах, где в технологическом процессе задействован пар. Процессы, протекающие в промышленных агрегатах, имеют более высокую степень автоматизации и более точную систему регулирования данных.

Промышленные агрегаты с высокой производительностью

В промышленной сфере он необходим при передаче на расстояние значительных количеств подготовленного к потреблению тепла, а также для работы привода промышленного оборудования. Тепловая энергия пара – сила довольно мощная, а горючее, которое при этом используется, стоит дешевле электроэнергии.

Теплоэлектроцентрали работают исключительно на промышленном паре, и сегодня этот один из самых популярных способов получения электроэнергии. В энергетике благодаря пару происходит выработка рабочего тела для различных мощных механических двигателей: это выгодно, поскольку примерно с 5-10 МВт на валу, цена одной единицы механической работы пара будет куда ниже, чем у всех остальных рабочих тел.

Бытовые паровые котлы

В бытовой сфере работающие на пару агрегаты применяют для обогрева жилищ, чаще всего в паровых и двухконтурных отопительных системах. Паровым системам требуется тщательная герметизация, но в отличие от систем, работающих на жидких теплоносителях, их можно отключать и подключать снова в течение отопительного сезона, не рискуя при этом полностью разладить всю систему. Благодаря наличию подобной возможности владелец парового котла может импульсами отапливать даже изолированное по теплу помещение, что в условиях сурового климата поможет ему сэкономить около 1/3 от суммы расходов, затрачиваемых им на отопление жилья в течение всего сезона.

Для магистральных труб характерны довольно значительные тепловые потери. По этой причине в частных домах и на распределительных тепловых пунктах устанавливают так называемые элеваторные узлы. Они частично забирают теплоноситель из подачи обратно и снова подогревают его. Однако такой забор приведет к прогону котлом по кругу немалой доли теплоносителя, тем самым увеличивая расход топлива, оплачивать который придется потребителям.

Эффективность оборудования во многом зависит от условий в окружающей среде. Чем выше будет температура снаружи, и чем меньший потребуется обогрев, тем большее количество выработанного котлом тепла будет затрачиваться им не для обогрева помещения, а для поддержания себя в рабочем режиме.

История изобретения и эволюции парового котла

Когда на самом деле был изобретен паровой котел, или его дальний предок, точно не известно. Безусловно, именно на пару начали двигаться наиболее эффективные и быстрые механизмы. Еще до широкого применения двигателя внутреннего сгорания использовали агрегаты, похожие на современные модели по принципу работы.

Прототип парового оборудования, первые попытки

Изобретателем первого котла, работающего на пару, считают Герона Александрийского. Сохранились сведения и о том, что уже в 16 столетии испанский морской капитан Бласко де Гарай смог успешно построить пароход, который затем был продемонстрирован королю. Однако даже если эти сведения и являются хотя бы отчасти подлинными, то все равно их следует отнести к единичным случаям – в те времена нужные для изобретения котла знания не были изучены. То есть по факту не существовало термодинамики, следовательно, ни расчет паровой машины, ни расчет котла был невозможен.

В 1698 году англичанином Т. Севери бы получен патент на шахтный водоподъемник, который работал на паровом двигателе, в основе которого лежала конструкция, напоминающая современный паровой агрегат. Практически идея Севери была реализована его соотечественником Т. Ньюкоменом примерно в те же годы. Но по принципу своей работы котел Ньюкомена имел немного отличий от обычного чайника, полного кипящей воды. Дело в том, что вырабатываемый им пар был очень слаб, из-за чего данный агрегат не получил никакого значительного распространения.

Появление современных котлов

Первопроходцами в деле котлостроения, понявшими, как именно должны работать котлы, производящий сильный пар, стали конструктор из Англии Дж. Уатт и механик из России И. Ползунов. Произошло это уже в середине 18 века. Ползунов умер, так и не успев окончить сборку своей паровой машины, но успев сконструировать котел. По своему устройству котел Уатта аналогичен котлу Ползунова, поскольку других решений технического плана в те годы попросту не существовало.

При помощи данных котлов можно было запускать машины, выполнявшие полезные и рентабельные работы. В дальнейшем технические показатели этих устройств были улучшены, а сами котлы стали гораздо компактнее. Значительный вклад в их модернизацию внесли изобретатели паровозов – Р. Тревитик и Дж. Стефенсон. Также огромный вклад в последующие разработки был внесен британскими инженерами Дж. Торникрофтом и Э. Ярроу и русским ученым В. Г. Шуховым.

Сегодня видов котельных агрегатов существует великое множество. Это эффективное оборудование, способное создавать неограниченное количество пара, имеющего требуемую потребителю температуру. За это отвечает электронное оборудование, о котором еще полвека назад не могли даже мечтать.

Что такое паровой котел в теории?

Основополагающим принципом работы парового котла является кипение в нем воды. Это процесс чисто физически не может быть плавно управляемым: при достижении жидкостью температуры кипения она получает скрытое тепло от испарения, и соответственно, закипает, не получив его невозможно и само кипение. При нормальном давлении кипение является относительно безопасным процессом, но сама работоспособность пара в таких условиях очень мала – он низкопотенциален. К тому же, низкопотенциальный пар быстро конденсируется, полностью лишаясь сил.

Связь температуры и давления пара в котле

Рост давления водяного пара при повышении его температуры происходит в соответствии со степенным законом, то есть весьма стремительно. Вместе с этим происходит и рост температуры кипения воды, однако, скрытая теплота испарения не изменяется, что ведет к уменьшению расхода топлива, не придающего пару силы. Таким образом, повышение давления внутри котла ведет к повышению выгоды от его работы, вместе с тем увеличивая и опасность его взрыва.

Своей максимальной работоспособности пар достигает при температуре от 200 до 260 oC, именно тогда давление пара в котле, зависимое от усилия, которое создает исполнительный механизм, возрастает в три раза. Помимо этого, в указанном температурном диапазоне происходит постоянный рост полной теплоемкости (включая и скрытое тепло), что весьма выгодно при использовании парожидкостных отопительных систем с полной либо частичной конденсацией теплоносителя.

Но совместно с ростом температуры внутри котла происходит и рост опасности возможного взрыва. Так, при достижении температуры в 200 oC даже снижение давления с помощью повышенного отбора пара может спровоцировать одновременное закипание всей жидкости внутри агрегата, что приведет к последующему взрыву.

Классификация пара в зависимости от его температуры

Согласно величине собственно рабочего потенциала, зависящего от температуры и давления, пар подразделяется на следующие категории:

Низкопотенциальный, имеющий температуру до 113 oC и давление до 1,7 МПа. Работающий на низкопотенциальном пару котел не может взорваться по причине незначительного запаса в нем энергии.

Малопотенциальный, имеющий температуру от 113 до 132 oC и давление от 1,7 до 3 МПа. Работающий на таком пару котел может взорваться только при внезапном возникновении разрушений в его корпусе.

Среднепотенциальный, с температурой от 132 до 280 oC и давлением от 3 до 6,42 МПа. Взрыв агрегата вполне может произойти по причине разрушения его корпуса или из-за сбоя в работе автоматики.

Высокопотенциальный, имеющий температуру от 280 до 340 oC и давление от 6,42 до 14,61 МПа. Работающее на высокопотенциальном пару устройство может взорваться по любой из перечисленных выше причин, а также при нарушении правил его эксплуатации и при разгерметизации паропроводов.

Сверхвысокопотенциальный, имеющий температуру свыше 340 oC и давление, превышающее 14,61 МПа. Помимо всех уже упоминаемых ранее причин, взрыв котла может произойти из-за любой случайности, возникшей вследствие форс-мажорного стечения обстоятельств.

Идеальный котел

Зная все особенности устройства современного котла, можно попытаться представить, как могло бы выглядеть идеальное устройство такого рода в прошлом. На деле агрегат получился бы довольно дорогим, он был бы сложен в обслуживании, а для «золотого века» пара – и вовсе нереализуемым с технической точки зрения.

Впрочем, понятие идеального котла в универсальном смысле не существует, поскольку его технические характеристики должны зависеть от того, какие задачи оборудование решает. Что касается идеальности с точки зрения конструкции, то это тоже утопия. Развитие котлостроения с самого начала ставило своей целью упростить оборудование и совместить функционал его систем, но работа ведется до сих пор.

Парообразователь идеального котла

Парообразователями называют узлы, в которых образуется рабочая среда. Они представляют собой канальные газоводяные теплообменники. Увеличение площади контакта теплоносителя с нагревателем усилит процесс образования микроскопических пузырьков пара в его массе. В сухопарнике происходит разделение сухого пара и водяной микровзвеси при помощи гравитационного либо абсорбционного способа без выделения скрытого тепла конденсации. Нагретый конденсат опять оказывается в парообразователе.

Большую роль играет пароперегреватель, ведь без падения давления по всей протяженности паропровода по нему не пройдет поток пара, его сила уменьшиться, но увеличится вероятность выпадения конденсата. Пароперегреватели позволяют подкачать уходящий пар благодаря энергии, высвобождающейся за счет остаточного тепла дымовых газов, то есть, фактически, задаром.

Как повысить эффективность парового оборудования

Увеличить тепловую эффективность можно с помощью экономайзера – канального теплообменника, подогревающего воду за счет дымовых газов. Однако даже на самом малом ходу котла такое устройство способно охлаждаться, обрастая налетом сажи, а форсированная работа агрегата почти всегда приводит к его перегреву и даже закипанию. Именно по этой причине в конструкцию экономайзера нередко вводится контур циркуляции воды с водяным элеватором, похожим на те, что используются в одноконтурных отопительных системах. При штатном рабочем режиме циркуляцию экономайзера отсекает запорный клапан.

Повысить получаемый от котла тепловой эффект, подтянув его к уровню теоретического предела, поможет подогрев поступившего в топку воздуха. Эта мера довольно эффективна, если применять ее в отношении достаточно мощных устройств. К примеру, нагревание воздуха в кауперах создало предпосылки для трехкратного снижения расхода топлива, идущего на доменную плавку. В наше время блоки управления данным хозяйством удобны и невелики, обычно это маленькие коробки с микропроцессором и электромеханической обвязкой.

Парогенератор – машина для получения промышленного пара

Многие потребители путают паровой котел и парогенератор. Безусловно, между ними много общего, но все же есть существенная разница. Парогенераторами называют паровые котлы, оснащенные несколькими дополнительными устройствами. Практически всегда в их состав включаются промежуточные нагреватели, десятикратно увеличивающие мощность такого агрегата.

Сфера применения парогенераторов

Как правило, данные агрегаты в быту не требуются. Частные лица могут заинтересоваться этим типом оборудования, если имеют подсобное хозяйство или небольшой частный бизнес. Например, выращивают грибы, заготавливают комбинированные корма для животных, выращивают рассаду, также пар необходим для чистки и отпаривания готовых изделий работы швей.

В крупных масштабах эти мощные машины используют на атомных электростанциях, где пар помогает преобразовать энергию, высвобождающуюся при распаде атома, в энергию электрическую. И это далеко не все роли, что может сыграть этот прибор. Технический пар – вещь очень полезная и нужная, именно при помощи него стерилизуют оборудование, инструменты и тару в фармакологии, медицине и пищевой промышленности.

Способы нагрева воды в парогенераторах

Чтобы получить пар, воду в реакторе нагревают двумя способами:

Первый способ основывается на том, что омывающая реактор снаружи вода, при его охлаждении нагревается сама, а пар образовывается в отдельном испарительном контуре, куда жидкость и передает тепло. В подобных конструкциях всегда имеется парогенератор, играющий роль теплообменника.

Второй способ нагрева подразумевает следующее: нагревающие воду трубы должны будут проходить непосредственно внутри реактора, тем самым превратив его в своеобразную топку, а подаваться полученный пар будет уже в электрогенератор. Эти конструкции называют кипящими реакторами, их работа не требует применения парогенераторов.

Таким образом, промышленные парогенераторы помогают людям получать электроэнергию, немало пользы приносят и бытовые агрегаты. Работающие на пару котлы-парогенераторы промышленного типа способствуют выполнению целого ряда различных работ, кроме того, они дают значительную долю электроэнергии, поступающей на металлургические предприятия. По сути, паровые котлы являются одной из основ современной промышленности.

Сфера использования паровых котлов

Как уже отмечалось выше, бытовые приборы, работающие на пару, широко применяются для обогрева частного жилья. С их помощью можно нагревать емкости с жидкостью и прогонять по трубам отопительной системы полученный пар. Нередко подобные системы дополняются котлом либо стационарной печкой, топящейся углем. В большинстве случаев используемые в быту паровые устройства способны создать лишь не перегретый пар, то есть температурой до 120 градусов.

В промышленной сфере, наоборот, широко применяют перегретый пар, который, для поднятия его температуры, продолжают нагревать уже после испарения. Обслуживание данных установок требует от оператора внимательности и профессионализма, поскольку риск взрыва емкости достаточно велик. Если используется не парогенератор, а мощный котел, то он непременно должен иметь качественную систему безопасности.

Пар для теплоэлектростанций

Все ТЭЦ или ТЭС работают на тепловой энергии пара, преобразуя ее в электричество. Топливом в этом случае является либо природный газ, либо жидкие нефтепродукты. Жидкое топливо полезно как в быту, так и в промышленных целях. Однако стоит заметить, что к промышленным вариантам предъявляют усиленные требования. Процессы, протекающие в промышленных агрегатах, имеют более высокую степень автоматизации и более точную систему регулирования данных. Поэтому присутствует система защиты от взрыва и блокировки насосов, подающих мазут на горелку.

Высокая производительность и непрерывность работы заставляет соблюдать строгий режим качества не только топлива, но и рабочей жидкости. Для этого существует сложная система водоподготовки. К жидкотопливным промышленным котлам предъявляются более жесткие требования по месту размещения, удалению отходов горения и так далее.

Паровой транспорт

Получаемый пар расходуют на получение механического движения либо электроэнергии. Этот процесс происходит так: пар подают в паровую турбину, где его поток обеспечивает вращение вала, которое затем перерабатывается в электроэнергию. Помимо получения электротока, данную энергию можно передавать на двигатель и колеса, заставляя двигаться паровой транспорт.

Одним из самых известных примеров такого транспорта является паровоз. Для обеспечения его движения требовалось сжечь уголь, подогреть воду и получить насыщенный пар, который затем обеспечивал вращение вала двигателя и колес паровоза.

Некоторые паровые машины дожили и до наших дней, в основном, такие ретро автомобили украшают коллекции западных любителей старины. Не исключено, что в будущем появятся паровые автомобили, но что известно наверняка – стационарная специальная техника на пару применяется до сих пор. Например, агрегат для откачки грунтовых вод успешно используют в Англии. Работает он на твердом топливе, сила пара под давлением заставляет двигаться рабочие части машины.

Принцип работы парового котла

Для нагрева жидкости в паровых котлах может использоваться любая из доступных разновидностей энергии: электроток, энергия, полученная от сгорания газообразного либо твердого топлива, геотермальная энергия и другие виды. Образующийся пар будет носителем тепла и сможет перенести его в область непосредственного использования.

Уточним: такой принцип работает в том случае, когда необходим пар промышленного назначения, а не тепло. Для обогрева, то есть обеспечения рабоче среды систем отопления чаще всего используются водогрейные котлы, их принцип работы несколько иной.

Схема получения пара

В различных паровых котлах, вне зависимости от используемого топлива, применяется одинаковая схема по нагреву воды и получению пара. Вкратце суть ее состоит в следующем:

· Сначала жидкость очищают и подают в резервуар, находящийся обычно вверху прибора.

· Затем она перетекает ниже и оказывается в коллекторе.

· После этого жидкость вновь поднимается кверху, одновременно пройдя через зону нагрева.

· В водной трубе начинает о

Паровой котел в отоплении. Устройство. Принцип работы

Сегодня паровые котлы применяются повсеместно в отопления. Эти устройства широко применяются, как в промышленности, так и в быту. Главной функцией парового котла является преобразование воды в пар. Горячий пар используется для отапливания разного рода помещений, а также пар приводит в движение паровые машины.

Что это за устройство?

Котёл парового типа может производить пар двух видов:

пар, который насыщен водой;
сухой пар, который еще называют «перегретый».

Первый вид водяного пара предназначен для работы в системах с рабочим давлением не более 100 кило Паскалей. Насыщенный пар нагревается до температуры не выше 100 градусов по Цельсию.

Второй вид пара в паровом котле предназначен для работы в системах с повышенным давлением – более 26 мега Паскалей. Сухой пар имеет более высокую температуру, и эта температура порой превышает 500 градусов Цельсия.

В основном, в системах отопления используется насыщенный пар, где трубопроводы не предназначены для высокого давления. Сухой пар используется в энергоустановках. При помощи перегретого пара работают мощные установки, которые вращают электрогенераторы. В некоторых видах транспортных средств перегретый пар является основной тяговой силой.

Где применяются

Паровые котлы всё еще широко применяются для обогрева жилищ и промышленных помещений. Эти устройства вырабатывают пар путем нагрева воды, и затем этот пар циркулирует в системе отопления. Бытовые паровые котлы вырабатывают насыщенный водой пар, и используются эти котлы зачастую в частных домостроениях.

В промышленности применяются специальные паровые установки, которые по ступенчато нагревают насыщенный пар, доводя его до температуры 500 градусов. Промышленные паровые котлы сделаны более добротно, поскольку работают с большим давлением и температурами. Промышленные паровые котлы также отличаются и размерами. Габариты промышленного котла зависят от объёма задач, которые выполняет данное устройство. В большинстве случаев промышленные парогенераторы применяются для генерации электричества. Существуют несколько видов промышленных паровых установок, которые объединены в один агрегат с электрогенератором. Такими устройствами оборудуются небольшие электростанции.

Паровые котлы такой электростанции работают по принципу нагрева воды до состояния кипения, а затем в специальном аппарате образовавшийся пар доводится до перегретого состояния и под большим давлением подается в паровую турбину. Вал паровой турбины связан с ротором электрогенератора, который вращаясь от паровой турбины – вырабатывает ток.

Также промышленные паровые котлы довольно широко применялись на транспорте – паровозах, тракторах, автомобилях. Сегодня транспортные средства на паровой тяге можно встретить только на железной дороге, где они используются для грузоперевозок, а также для маневровых работ. Паровые котлы промышленного типа ещё хороши тем, что они могут работать практически на любом виде топлива. Есть некоторые виды паровых котлов промышленного типа, которые предназначены для определенного вида топлива. Также и паровые котлы для бытового использования могут быть, как многотопливные, так и ориентированные на определённый вид топлива.

Принцип работы парового котла

Паровой котел является универсальным устройством, поскольку может работать даже на солнечной или геотермальной энергии. Современные паровые котлы в качестве топлива используют природный газ, но также существуют и твердотопливные котлы. Все паровые котлы работают примерно по одной и той же схеме, где обычная вода превращается в насыщенный или перегретый пар. Эта схема работы состоит из нескольких этапов:

Очистка воды при помощи фильтрующих элементов.
Подача очищенной воды в рабочую ёмкость. Подача может осуществляться, как самотёком, так и при помощи насоса. Сегодня в основном применяются электрические насосы.
Подача воды из рабочей емкости в коллектор. Подача осуществляется самотёком.
Подъём воды из коллектора в зону нагрева.
Подача образовавшегося пара в сепаратор, где происходит влагоотделение. Остатки воды по специальному трубопроводу стекают в резервуар.
Подача пара в паропровод.

В промышленном паровом котле данная схема дополнена ещё двумя пунктами:

Подача пара в зону повторного нагрева;
Подача пара в рабочую магистраль.

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.

Разновидности паровых установок

Паровые установки бывают, как многотопливные, так и однотопливные. По видам топлива паровые котлы классифицируются как:

паровые установки, работающие на угле;
паровые установки, работающие на мазуте;
паровые установки, работающие на газе;
паровые установки, работающие на электроэнергии.

Также паровые котлы можно разделить на области их применения. В этот перечень входят:

промышленные паровые установки;
паровые установки, которые ориентированы на выработку электроэнергии;
паровые установки, которые применяются в быту.

Также существует утилизационные паровые установки.

Паровые установки имеют также конструктивные отличия, и их можно разделить на два вида:

водотрубные паровые установки;
газотрубные паровые установки.

В газотрубных котлах вода нагревается при помощи горячих газов, что образуются в момент сгорания любого вида топлива. Эти газы нагревают трубы, внутри которых находятся вода. Вода в эти трубы поступает из резервуара.

Водотрубная паровая установка работает по несколько иному принципу. В этих котлах –наоборот, нагретый газ движется внутри специального трубопровода, который помещен в ёмкость с водой. Водотрубные паровые котлы разделяются на несколько видов:

вертикальные водотрубные котлы;
горизонтальные водотрубные котлы;
радиальные водотрубные котлы.

Все виды водотрубных котлов отличаются лишь внутренним расположением трубопроводов.

Какой паровой котёл лучше

Газотрубные паровые котлы имеют больший диаметр труб, что позволяет работать с давлением не более 1 мПа. Также котлы данного типа способны вырабатывать не более 360 кВт тепловой энергии. Слабым местом данного устройства является – большой размер трубопроводов, что может привести к повышенному парообразованию. Повышенное парообразование способствует увеличению давления. Большое давление может использоваться только в толстостенных трубопроводах, что ощутимо увеличивает стоимость парового котла.

Водотрубные паровые котлы имеют более высокую мощность, нежели газотрубный. В водотрубных котлах используются трубопроводы с небольшим диаметром, что позволяет развить большое давление внутри такого котла. Также водотрубные паровые котлы способны работать с очень высокими температурами, которые недоступны газотрубным котлам.

Элементы, которые повышают эффективность котла парового типа

Современный котёл парового типа оборудован не только трубопроводами и топкой, но также в нём используются вспомогательные узлы. Эти дополнительные элементы способствуют не только поднятию температуры пара в установке, но и могут повышать рабочее давление, а также способствуют более интенсивному парообразованию. В перечень таких полезных элементов паровой установки входят:

Сепаратор, с помощью которого пар отделяется от влаги. Данное приспособление в несколько раз увеличивает коэффициент полезного действия парового котла.
Пароперегреватель, с помощью которого температура пара нагревается свыше 100 градусов по Цельсию. Этот элемент также ощутимо повышает КПД парового котла, поскольку способен нагреть сухой пар до 500 градусов. Такими вспомогательными приспособлениями комплектуются паровые установки, которые применяются в АЭС.
Аккумулятор пара, который способен накапливать пар, и в момент необходимости обратно отдавать его в рабочую магистраль.
Подготавливающие устройство, с помощью которого из обычной воды вытесняется излишний кислород. Данное приспособление в разы увеличивает срок службы паровой установки, поскольку малая концентрация кислорода в теплоносителе препятствует возникновению коррозии и накипи.

Также в современных паровых установках используются дополнительные элементы, с помощью которых удаляется конденсат, регулируется потребление топлива и расход воды, а также осуществляется управление котлом и контроль всех его параметров.

Парогенератор

Данное устройство собой представляет мощную паровую установку, которая в основном применяется в атомной энергетике. Парогенератор оснащен дополнительными узлами, которые существенно увеличивают мощность этого устройства. Достигается это при помощи промежуточных нагревателей, которые нагревают пар до несколько сот градусов. Мощность парогенераторов в несколько десятков раз превышает мощность обычного парового котла.

Заключение

Сегодня паровые котлы и парогенераторы используются не только для отопления жилищ, но и для выработки электроэнергии. Паровые котлы делают нашу жизнь теплей и светлее. Именно паровые котлы стали родоначальниками промышленной революции, результатами которой мы пользуемся и по сей день.

Читайте так же:

Что такое паровой котел и где он используется

КАТАЛОГ ТОВАРОВ

Бойлеры
- Бойлеры
- Буферные емкости
- Косвенного нагрева
- Электрические
Водонагреватели
- Водонагреватели
- Газовые
- Электрические
- Косвенного нагрева
Горелки
- Горелки
- Газовые
- Дизельные
- Комбинированные мультитопливные
- Мазутные
- На отработанном масле
- Нефтяные
- Пеллетные
- Рампы и комплектующие
Инфракрасные обогреватели
Калориферы
- Калориферы
- Отопительные
- Дестратификаторы
- Канальные
Конвекторы
- Конвекторы
- Встраиваемые внутрипольные
- Газовые
- Напольные
- Электрические
Кондиционеры
- Кондиционеры
- Настенные
- Канальные
- Кассетные
- Колонные
- Мобильные
- Мульти-сплит
- Напольные/ потолочные
- Оконные
- Внешние блоки
Котлы отопления
- Котлы отопления
- Газовые
- Газовые/ дизельные под сменную горелку
- Дизельные
- На отработанном масле
- Паровые
- Пеллетные
- Промышленные водогрейные
- Твердотопливные
- Термомасляные
- Электрические
Насосы
- Насосы
- Дренажные
- Насосные станции
- Поверхностные
- Погружные
- Фекальные
- Циркуляционные
- Автоматика для систем водоснабжения
Тепловые завесы
Тепловые пушки
- Тепловые пушки
- Газовые
- Дизельные
- На горячей воде
- Электрические
Теплогенераторы
- Теплогенераторы
- Газовые канальные воздухонагреватели
- Газовые воздухонагреватели
Еще
Автоматика
Дымоходы
Дымоходы
Arderia
Baxi
Bosch
Buderus
Craft
Daewoo
Ferroli
Hydrosta
Kiturami
Navien
Protherm
Еще…
Запчасти и комплектующие
Запчасти и комплектующие
Запчасти
Насосы топливные
Блоки управления
Комплектующие для калориферов
Комплектующие для кондиционеров
Комплектующие для тепловых завес
Комплектующие к инфракрасным обогревателям
Комплектующие радиаторов
Форсунки
Комплектующие для конвекторов

2.1. Общие сведения, классификация паровых и водогрейных котлов

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного или горячей воды за счет тепла, выделяемого при сжигании топлива. Основными элементами котла являются топка и теплообменные поверхности. Специальное устройство котла, в котором происходит сжигание топлива, называется топкой или топочной камерой. Некоторые типы котлов, например котлы-утилизаторы, не имеют топки. В этом случае получение пара или подогрев воды осуществляются за счет теплоты горячих газов, образующихся при каком-либо технологическом процессе. Газовый тракт котла, т.е. та часть котла, по которой движутся продукты сгорания, разделен на отдельные газоходы. Взаимное расположение газоходов, определяющее траекторию движения продуктов сгорания и расположение поверхностей нагрева, называется компоновкой. Наиболее распространенными в настоящее время являются П-образная, Т-образная и башенная компоновки. Можно выделить и конвективные газоходы, по которым движутся уже относительно холодные газы.

В котел подается вода, которая называется питательной. Питательная вода в котле нагревается, а затем превращается в насыщенный или перегретый пар требуемых параметров. Под параметрами пара подразумеваются его давление и температура. Основным потребителем водяного пара, вырабатываемого в котельных установках, являются паросиловые установки, а также он может использоваться для технологических нужд.

Преобразование питательной воды в пар происходит в поверхностях нагрева котла. К поверхностям нагрева котла относятся испарительные, пароперегревательные и экономайзерные поверхности. Испарительные поверхности нагрева обычно располагаются в топке котла или непосредственно за ней. В них вода нагревается до температуры насыщения и образуется так называемая пароводяная смесь. Пароперегреватели предназначены для получения перегретого пара.

Барабан котла

Они располагаются за топочной камерой. Экономайзерные поверхности нагрева предназначены для предварительного подогрева питательной воды за счет теплоты уходящих из котла продуктов сгорания. Теплообменные поверхности котла конструктивно могут разделяться на отдельные секции или «пакеты».

К основным элементам котла относятся также барабаны, воздухоподогреватели, горелочные устройства, устройства для регулирования температуры перегрева пара. Барабаны котлов предназначены для отделения насыщенного пара от воды, удаления из него избыточной влаги, а также как устройство, в котором аккумулируется количество воды, необходимое для надежной работы котла. Воздухоподогреватели котла – это поверхности нагрева, в которых происходит предварительный подогрев воздуха, поступающего в топку и необходимого для сжигания топлива. Горелочные устройства – это устройства для сжигания топлива в топке котла. Горелочные устройства современных котлов в первую очередь обеспечивают наиболее эффективное сгорание топлива с точки зрения химических процессов и снижение количества вредных веществ, образующихся в процессе горения и выбрасываемых в атмосферу. К устройствам регулирования температуры перегрева пара относятся теплообменники различных типов и впрыскивающие пароохладители.

Для обеспечения работы современные котлы оснащаются в спомогательным оборудованием, к которому относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, золоулавливающее оборудование, оборудование по подготовке топлива и т.п. Совокупность котла и вспомогательного оборудования называется котельной установкой.

Одним из важных элементов котла является каркас, предназначенный для размещения и крепления всех его элементов. Он изготавливается из металлоконструкций и опирается на фундамент или элементы здания.

Для обеспечения безопасности работы персонала, а также для снижения потерь теплоты в окружающую среду на котле предусмотрена обмуровка и тепловая изоляция.

Котлы классифицируются по назначению, паропроизводительности, параметрам пара, типу топочного устройства, способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды, способу организации движения рабочей среды в поверхностях нагрева и виду сжигаемого органического топлива.

По назначению котлы подразделяются на паровые, вырабатывающие водяной пар требуемых параметров, водогрейные, котлыутилизаторы и энерготехнологические котлы. Они предназначаются для энергетических, производственных, отопительнопроизводственных и отопительных котельных установок.

По паропроизводительности котлы подразделяются на котлы малой производительности, котлы средней производительности, энергетические котлы и котлы большой паропроизводительности энергоблоков ТЭС.

Сборка блоков конвективного перегревателя

По параметрам пара паровые котлы подразделяются на котлы, работающие на низком (0,88 МПа), среднем (1,36, 2,36 и 3,9 МПа), высоком (9,8 и 13,8 МПа), критическом (16 МПа), сверхкритическом (24 МПа) давлении. Достижения современной науки и техники в области получения новых конструкционных материалов и сталей позволили создать новые типы паровых котлов, работающих на суперсверхкритическом давлении (до 30 и более МПа).

Паровые котлы малой паропроизводительности (до 20 т/ч) выпускаются на низкое и среднее давление пара. Они получили значительное распространение и широко используются для технологических и хозяйственных нужд, входят в состав стационарных и передвижных котельно-отопительных установок.

Котлы средней производительности (до 100 т/ч) – это, как правило, котлы среднего давления с умеренной температурой перегретого пара (425–450°С) – широко используются в качестве источника технологического пара на промышленных предприятиях.

Энергетические паровые котлы выпускаются на среднее и высокое давление пара и имеют паропроизводительность от 100 до 640 т/ч. Эти котлы устанавливаются на небольших теплоэлектроцентралях и промышленных предприятиях и предназначаются для выработки электроэнергии, получения водяного пара или горячей воды для технологических нужд и нужд отопления.

Котлы энергоблоков ТЭС (КЭС и ТЭЦ) имеют паропроизводительность до 3600 т/ч и выпускаются на среднее, высокое, сверхкритическое и суперсверхкритическое давление пара. Они предназначены для обеспечения выработки электроэнергии и теплофикации населенных пунктов.

По типу топочного устройства можно выделить котлы, оснащенные слоевой топкой, камерной топкой, циклонной топкой, вихревой топкой, топкой с кипящим слоем, специальными топками для сжигания специфических видов топлива. Котлы, оснащенные вихревыми топками и топками с кипящим слоем, в последнее время имеют множество модификаций и получают все более широкое распространение. Их преимущество перед котлами с камерными топками состоит в том, что они могут сжигать твердое топливо ухудшенного качества и широкую гамму промышленных и бытовых отходов. При этом для них не требуются системы пылеприготовления. Они имеют меньшую металлоемкость и более высокие экологические показатели.

По способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды котлы подразделяются на газотрубные и водотрубные. Водотрубные котлы в свою очередь выпускаются нескольких модификаций: барабанные с естественной циркуляцией, сепарационные (безбарабанные) с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные котлы. В котлах с естественной циркуляцией циркуляция воды осуществляется за счет разностей ее плотности; для обеспечения принудительной циркуляции используются циркуляционные насосы, а движение среды в прямоточных котлах осуществляется за счет напора, развиваемого питательным насосом.

Развитие типов водотрубных котлов показано на рисунке 2.1.

Отличительной чертой водотрубных барабанных котлов является наличие одного или нескольких барабанов с фиксированной границей раздела между паром и водой.

Важным шагом в развитии конструкций паровых котлов явилось изобретение прямоточных котлов (рис. 2.1, д). Прямоточное движение рабочей среды в паровых котлах предложено в конце XIX века русскими инженерами, в том числе Д.И. Артемьевым, который в 1893 году создал судовой прямоточный котел.

Прямоточные котлы не имеют барабана, в них вода, а затем пароводяная смесь и пар (называемые вместе рабочей средой) последовательно проходят все поверхности нагрева котла. В отличие от барабанного типа прямоточные котлы могут работать и при сверхкритическом давлении рабочей среды.

По типу тяги в газовоздушном тракте паровые котлы разделяются на котлы с уравновешенной тягой и наддувом. В котлах с уравновешенной тягой движение продуктов сгорания по газовоздушному тракту принудительное и осуществляется за счет совместной работы дымососа и дутьевого вентилятора. В котлах с наддувом сопротивление газового тракта в основном преодолевается работой компрессора.

Рис. 2.1. Развитие типов водотрубных котлов: а – цилиндрический; б – камерный горизонтально-водотрубный; в – двухбарабанный вертикальноводотрубный; г – однобарабанный факельный вертикально-водотрубный; д – прямоточный; 1 – топка; 2 – барабан-сепаратор; 3 – нижний барабан; 4 – выход пара; 5 – раздающая водяная камера; 5′ – коллектор; 6 – трубы котельных пучков; 6′ – трубы настенных экранов; 7 – экономайзер; 8 – пароперегреватель; 8′ – настенный ленточный перегреватель; 9 – воздухоподогреватель; 10 – колосниковая решетка; 11 – горелка; 12 – вход воды в котел

По виду сжигаемого органического топлива паровые котлы разделяются на котлы, сжигающие твердое, жидкое, газообразное топливо, а также бытовые отходы, дрова, биомассу.

Для маркирования паровых котлов приняты такие обозначения: П – прямоточный; Е – котел с естественной циркуляцией; Пр – котел с принудительной циркуляцией и т д. Например, типоразмер Е-420-140ГМ означает: паровой котел с естественной циркуляцией для сжигания газа и мазута паропроизводительностью 420 т/ч с давлением 140 кгс/см 2 (14 МПа).

Устройство и принцип работы паровых котлов

Паровые котлы – особая разновидность котельного водяного оборудования. Устройство агрегатов во многом сходно с водогрейными котлами, отличается принцип работы. Основная область применения паровых котлов – промышленность и энергетика. Паровое отопление запрещено в многоквартирных жилых домах, изредка встречается в частном секторе. Теплогенераторы этого типа обладают как рядом достоинств, так и некоторыми недостатками.

Применение паровых котлов

Паровые котлы классифицируются по давлению выпускаемого пара и делятся на три основных категории:

Низкого давления – до 1,0 МПа;
Среднего давления – от 1,0 до 10 МПа;
Высокого давления – до 14 МПа.

Кроме этого, отдельной группой идут котлы сверхвысокого (до 20 МПа) и сверхкритического (до 24 МПа) давления. По производительности (тонн пара в час) паровые котлы бывают малой, средней и высокой производительности.

Основные направления применения паровых котлов:

Энергетика – производство электрической энергии;
Промышленность – производство пара требуемых параметров для технологических нужд;
Отопление, в основном больших объемов помещений;
Утилизация высокотемпературных компонентов производственной деятельности.

В электроэнергетике паровые агрегаты служат приводом для паровых электрических турбин генераторов – пар, выходящий из котла, приводит в движение турбину. В теплоэнергетике пар используется для нагрева воды для систем отопления и горячего водоснабжения больших объемов.

В промышленных технологических цепях котлы парового типа используются для предварительной обработки различного сырья – растительного и животного происхождения, пропарки емкостей и оборудования, дезинфекции, нагрева воды и так далее.

В качестве теплоисточника систем отопления паровые котлы применяются чаще всего для обогрева крупных объектов – цехов, ангаров, складов, гаражей, депо. Это обусловлено высокой тепловой эффективностью парового отопления, не требующей больших поверхностей нагревательных приборов.

Пар в качестве теплоносителя имеет высочайшее теплосодержание, в том числе теплоту конденсации пара. В итоге пар значительно превосходит по теплофизическим характеристикам воду – традиционный теплоноситель.

Последнее значимое направление использования оборудования – утилизация (сбор теплоты) высокотемпературных отходов. Чаще всего это дымовые газы промышленных печей различного назначения – металлургических, стекловаренных, химико-технологических и других. Также отбирается тепло при охлаждении атомных реакторов.

Принцип работы паровых котлов

Алгоритм работы паровых котлов организован на нагреве воды до точки кипения, преобразования ее в паровую фазу с различными параметрами. Процесс реализуется за счет организации контролируемого уровня воды в котле и образовании зеркала испарения.

Уровень воды в котле контролируется датчиками уровня. При пуске котла питательный насос закачивает в зону нагрева (испарения) воду до точки верхнего рабочего уровня. При включении горелки или организации горения твердого топлива вода нагревается, начинается процесс испарения.

При достижении нижнего рабочего уровня (после испарения объема воды) вновь включается питательный насос, уровень поднимается до верхнего рабочего. Работа продолжается в циклическом режиме. Кроме рабочих уровней существуют уровни безопасности – верхний и нижний аварийные.

При достижении уровня воды нижнего аварийного предела возможно повышение давления до аварийных значений. При преодолении верхнего аварийного уровня происходит заброс пароводяной фазы теплоносителя в магистральный паропровод и возникновение сильнейших гидравлических ударов. Гидроудары могут разрушить оборудование.

Автоматика котла поддерживает контроль за значениями уровня воды, давлением пара – при превышении заданных параметров оборудование отключается по блокировке. При сбое автоматики срабатывают механические устройства – предохранительные сбросные клапан, выводящие избыток пара за пределы рабочей зоны.

При работе паровых котлов не требуется организации блока циркуляции пара по сети потребления – пар движется благодаря подпору давлением от новых объемов, испаряемых в котле.

В замкнутой системе пар отдает теплоту, конденсируется и возвращается в зону котла, чаще всего с помощью насоса из конденсатосборника. Конденсат не требует химической подготовки и может вновь использоваться для питания котла.

В открытых системах, без возврата конденсата (или частичным возвратом), запас воды пополняется из водопровода. При этом вода должна проходить подготовку – очищаться от солей жесткости, кислорода, посторонних примесей. Возможно применение антикоррозионных добавок, контроля за уровнем pH (водородного показателя), нейтрализация щелочности воды.

Типы устройства паровых котлов

Паровые котлы производят пар двух видов:

Насыщенный, с температурой 100⁰С, давлением до 100 кПа;
Перегретый, с избыточным давлением до 280 кгс/см² и температурой до 500⁰С.

Перегрев пара производится за счет дополнительного нагрева в теплообменниках пароперегревателей. Эти устройства нагревают отходящий пар, используя высокую температуру дымовых газов.

В качестве топлива котлы используют:

Природный газ;
Уголь;
Электрическая энергия;
Жидкое топливо – мазут, дизтопливо и так далее.

По устройству и принципу нагрева воды котлы имеют две основных модификации:

Газотрубные;
Водотрубные.

Газотрубные котлы устроены как сосуд со встроенной трубой (трубами) крупного диаметра. Сосуд заполнен водой до рабочего уровня. Пламя горелочного устройства направлено во внутренний объем трубы (труб).

Пламя нагревает трубы, вода вокруг трубы кипит и испаряется. Котел такого типа называется жаротрубным. Горелочные устройства оборудуются вентиляторами наддува для оптимизации пламени.

Второй тип газотрубного котла – агрегат с дымогарными трубами. В этом случае по трубам движется поток отходящих дымовых газов. По сути, такие котлы являются классическими котлами-утилизаторами.

Недостатком таких котлов является большой объем пара, содержащийся в котле под давлением. Это требует увеличения толщины стенок оборудования, налагает предел на максимальное давление – до 10 кгс/см2.

Водотрубные котлы превосходят газотрубные по величине КПД, скорости нагрева и производительности. При их работе вода движется по трубам малого диаметра, пламя горит в межтрубном пространстве. Преимущество достигается за счет более значительной и качественной поверхности нагрева воды (испарения).

Водотрубные паровые котлы подразделяются на 2 типа:

Барабанные;
Прямоточные.

Барабанные водотрубные котлы бывают горизонтальной и вертикальной ориентации, имеют минимум один барабан (емкость) в верхней части агрегата. Барабан служит сборником пара, на его стенках образуется конденсат недогретого пара – он вновь стекает в зону кипения и нагрева. Котел может иметь в своей конструкции несколько барабанов.

Прямоточные котлы отличаются высокой скоростью парообразования, вода испаряется в трубном пространстве и покидает котел.

Основное и вспомогательное оборудование паровых котлов

Паровой котлоагрегат имеет в своем составе основные элементы и устройства:

Топочная камера;
Обечайка (корпус) котла;
Горелка – для газовых и жидкотопливных котлов;
Поверхности нагрева – трубы, экраны;
ТЭНы или электроды – для электрических котлов;
Теплоизоляция корпуса;
Наружная декоративная обшивка;
Система управления, безопасности и автоматики;
Питательный насос.

Топочная камера твердотопливных котлов разделяется на две части колосниковой решеткой. Корпусы котлов выполняются из жаропрочных видов стали.

Горелочные устройства чаще всего оборудуются системами наддува воздуха. Нагнетание воздуха для интенсификации горения производится вентилятором.

В электрических парогенераторах вода нагревается до кипения ТЭНами или электродами. Особая разновидность паровых котлов – индукционные электрические котлы. Здесь нагрев достигается за счет индукционного поля.

Теплоизоляция корпуса предохраняет аппарат от потери теплоты, обеспечивает отсутствие раскаленных поверхностей. Материалами для изоляции служат современные изоляционные материалы с повышенной жаростойкостью, используются и традиционные – огнеупорный кирпич, шамотная глина, асбестсодержащие волокна.

Система автоматики обеспечивает контроль за работой устройства, безопасность режима и параметров, блокирует (прерывает) горение при достижении критических значений.

Питательный насос производит дозированную подачу питательной воды по сигналам датчиков уровня. Устройство работает в циклическом режиме.

Обязательными элементами в конструкции котла являются предохранительные клапана, показывающие приборы – манометры и термометры, визуальные показатели уровня воды. Устройством для визуального контроля служит уровнемерная колонка с уровнемерными стеклами (не менее двух). В колонку встроены датчики уровня.

Эксплуатация котла разрешается только при исправности обоих уровнемерных стекол.

Вспомогательным оборудованием парового котла являются:

Система водоподготовки;
Водяной экономайзер;
Воздухоподогреватель;
Пароперегреватель;
Деаэратор;
Сепаратор;
Дымосос.

Система водоподготовки обеспечивает доведения качества подпиточной воды до требуемых параметров. Основной вид водоподготовки – натрий-катионитовые фильтры. Вода проходит через слой наполнителя в колонне фильтра, при этом происходит замещение ионов солей жесткости (Ca+, Mg+) на ионы поваренной соли.

Очистка исходной воды от солей жесткости – обязательное условие нормальной работы оборудования. При повышенном содержании соли выпадают в твердый осадок на поверхностях нагрева. Это значительно снижает эффективность теплопередачи, в итоге приводит к прогоранию металлических поверхностей.

Кроме этой функции, водоподготовка может дозировать в подпиточную линию различные спецкомпоненты. Эти добавки связывают кислород, снижая скорость коррозии, поддерживают необходимый уровень водородного показателя. Применение дополнительных функций благотворно влияет на качество работы устройства, увеличивает срок его службы.

Водяной экономайзер служит для нагрева питательной воды, воздухоподогреватель – для нагрева воздуха, подаваемого на горение. Оба устройства используют теплоту отходящего дыма. Использование этих теплообменных аппаратов повышает общий коэффициент полезного действия котлоагрегата.

По этому же принципу (утилизация тепла дымовых газов) действует пароперегреватель. Он обеспечивает нагрев пара до более высоких значений температуры.

Нужно отметить, что установка теплообменных устройств на дымовой тракт требует проведения тщательных расчетов. Устройства обладают высоким аэродинамическим сопротивлением – это может препятствовать удалению дыма, нарушать процесс горения. При значительной суммарной величине сопротивления устанавливают дымосос.

Деаэратор служит для удаления воздуха из питательной воды. Сепарационные устройства предназначены для удаления водяной составляющей из пара на выходе из котла. Это делает пар более сухим, снижает скорость коррозионных процессов в зоне потребления, предотвращает гидравлические удары. Отделение достигается за счет изменения направления движения потока и диаметра трубопровода.

Паровые котлы обладают высокой производительностью, работают при высоких температурах и избыточном давлении. Эти условия усложняют общее устройство котлоагрегата, требуется дополнительное оборудование. Принцип работы, условия эксплуатации требуют обязательного присутствия обслуживающего персонала.

(Просмотров 2 159 , 1 сегодня)

Тип бизнеса:	Производитель / Factory
Основные продукты:	Котел
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	Собственный бренд, ODM, OEM
Расположение:	Шанхай, Шанхай

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Котел
Mgmt.Сертификация:	ISO9001: 2015, ISO14001: 2015, OHSAS18001: 2007
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	ODM, OEM
Расположение:	Чжоукоу, Хэнань

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Газойль Пар Котлы / Горячие воды Котлы , Твердотопливные Паровые Котлы / Горячие воды Котлы , Electrci Паровые Котлы / Горячие воды Котлы , Газомазутные термомасляные нагреватели , Тепловые насосы
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001, ISO 14001, ASME
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	OEM, собственный бренд
Расположение:	Гуанчжоу, Гуандун

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Древесные пеллеты Пар Генератор, биомасса Пар Котел , работающий на жидком газе Паровой генератор , работающий на жидком газе Пар Котел , уголь Паровой Котел
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001, ISO 9000, ISO 14001, ISO 14000, BSCI
Собственность завода:	Частный собственник
Объем НИОКР:	OEM, ODM, собственный бренд
Расположение:	Циндао, Шаньдун

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Котел , Gasfier, Паровой Котел , Паровой Генератор, электрический Паровой Котел
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001, ISO 14001, OHSAS / OHSMS 18001, ASME
Собственность завода:	Частный собственник
Объем НИОКР:	OEM, ODM, собственный бренд
Расположение:	Янчжоу, Цзянсу

Виды и классификация паровых котлов — Все о печи в доме

Сфера использования паровых котлов

Классификация котлов по видам

Котельное оборудование и виды топлива

Паровой котел: теория, правила эксплуатации, принцип работы, конструктивные особенности и типы, применение

Паровой котел в отоплении. Устройство. Принцип работы

Что это за устройство?

Где применяются

Принцип работы парового котла

Устройство парового котла

Разновидности паровых установок

Какой паровой котёл лучше

Элементы, которые повышают эффективность котла парового типа

Парогенератор

Заключение

Что такое паровой котел и где он используется

2.1. Общие сведения, классификация паровых и водогрейных котлов

2.1. Общие сведения, классификация паровых и водогрейных котлов

Устройство и принцип работы паровых котлов

Применение паровых котлов

Принцип работы паровых котлов

Типы устройства паровых котлов

Основное и вспомогательное оборудование паровых котлов

Рекомендуем прочитать:

— определение, принцип работы, типы и применение

Что такое паровой котел?

Функция парового котла

Принцип работы парового котла

Типы паровых котлов

Водотрубный котел

Пожарный трубочный котел

Котел в корпусе

Стокерный котел

Преимущества парового котла

Недостатки парового котла

Применения парового котла

Характеристики парового котла

Роль, преимущества, типы, производитель, поставщик

Пароперегреватели в промышленных котлах

Преимущества пароперегревателей в котлах

Использование пароперегревателей в промышленных котлах

Пароперегреватель в котле Схема

Производство пароперегревателя котла

Расчетные параметры промышленных пароперегревателей

Типы пароперегревателей в котле

Радиантные перегреватели

Конвективные пароперегреватели

Пароперегреватель в бойлере Производитель в Индии:

Часто задаваемые вопросы о пароперегревателе парового котла

👷 Что такое первичный и вторичный пароперегреватели?

👷 Какие типы пароперегревательных котлов на электростанциях?

Завод типов паровых котлов, Изготовление типов паровых котлов на заказ OEM / ODM

Добавить комментарий Отменить ответ