Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для каких целей нужен паровой котел: схема и эксплуатация

Для каких целей нужен паровой котел: схема и эксплуатация

Алексей Дедюлин

Паровой котел – изобретение старое, но в промышленности он используется до сих пор. К примеру, на электростанциях, где парообразующая установка является одним из основных элементов производства электроэнергии. Во всех котельных заводов и фабрик также установлены паровые котлы. В быту они сегодня применяются редко, потому что была проведена замена более безопасными и энергетически малозатратными водяными котлами.

Классификация паровых установок

Существует несколько шкал, по которым проводится классификация. Основные – это три шкалы.

Классификация паровых котлов

Водотрубные

Они быстрее преобразуют воду в пар, чем газотрубные. У них выше коэффициент полезного действия за счет конструктивных особенностей агрегата. По сути, это корпус, внутри которого располагается большое количество труб. По трубам перемещается вода, а между трубами горит топливо.

При высокой температуре вода превращается в пар. А так как труб много, то соответственно и площадь нагрева у них больше. И чем больше труб в котле, тем интенсивнее происходит переход жидкости в парообразное состояние.

Водотрубные паровые котлы делятся на две подгруппы:

  • прямоточные;
  • барабанного типа.

Первые – это конструкции трубного типа, о которых было сказано выше. Вторые представлены на рынке двумя позициями – горизонтальные и вертикальные. Но принцип действия устройства этого типа одинаков.

В его конструкции присутствует барабан, который не только собирает в себе пар, но и отделяет от него конденсат. Последний отправляется в зону нагрева, то есть снижаются потери воды.

Чтобы получить высокотемпературный сухой пар в промышленности последовательно устанавливают несколько котлов барабанного типа. И такой пар можно сжимать до максимального давления, что необходимо во многих технологических процессах.

Котлы этого типа делятся на две позиции – энергонезависимые и циркуляционные. Отличаются они друг от друга отсутствием или наличием циркуляционного насоса соответственно. Присутствие последнего увеличивает КПД установки. Все дело в том, что за один оборот воды в котле испаряется 10% ее объема. То есть, чтобы испарился весь объем, потребуется как минимум 10 оборотов.

При самотечном движении это займет много времени, отчего упадет КПД. Циркуляционный насос перемещает жидкость быстро, за тот же промежуток времени будет проведено больше оборотов. А значит, полный объем воды быстрее превратится в пар.

Но в котлах барабанного типа к насосу обязательно устанавливается регулятор уровня конденсата. Место установки – пароотделитель. Его задача – контролировать объем образующегося конденсата.

К примеру, если его образуется мало, снижаются технические характеристики паровой установки. Если его образуется много, то это приводит к падению давления внутри агрегата. Последствия – быстрое вскипание и взрыв.

Пароотделитель – это труба большого сечения, напоминающая барабан. Отсюда и название котла. В этой трубе происходит сбор воды, насыщенной паром. По сути, два процесса (нагрев жидкости и парообразование) происходят раздельно друг от друга. Отсюда и высокая безопасность эксплуатации оборудования этого типа.

Водотрубная модификация

Газотрубные

Конструктивно это котел, внутри которого вокруг топки располагаются трубы большого диаметра. В них перемещаются горячие газы, а между ними протекает вода. То есть это противоположность водотрубным аналогам. Газотрубные установки производят высокотемпературный пар, который чаще используется в утилизационных процессах.

У газотрубного парового котла есть один существенный недостаток – высокое давление конечного продукта. Последний находится в агрегате в большом количестве. Именно это становится причиной снижения безопасности эксплуатации установки. Поэтому котлы снабжают дорогой и сложной системой безопасности. К тому же и корпус, и трубы изготавливаются из толстой стали, что увеличивает стоимость оборудования.

Ярким представителем газотрубного вида является паровозный котел.

Устройство горизонтального паровозного котла

Обе установки (водотрубные и газотрубные) могут вырабатывать пар разного типа:

  • насыщенный;
  • перегретый водяной.

Первый – это среда, которая образуется при температуре +100°С. Она охлаждается быстро с образованием конденсата, который заново поступает в зону нагрева. Такие установки используют для бытового обеспечения отопления. Давление в паровом котле этого типа не превышает 100 КПа.

Второй – это среда, получаемая при температуре +500°С. Поэтому в ней никогда не образуются водяные взвеси и капли. При постепенном разогреве вода образовываться может, но для этого в конструкции установки смонтирован сепаратор.

Научно-технический прогресс не стоит на месте. Сегодня производители предлагают водотрубные установки, которые по КПД и безопасности не отличаются от газотрубных. Во-первых, их обшивают теплоизоляционным материалом. Во-вторых, изнутри обкладывают ИК-материалом, который выполняет функции отражателя тепловой энергии.

А так как водотрубные аппараты в несколько раз дешевле барабанных, плюс эксплуатация их проста, то сегодня их популярность и востребованность резко выросла.

КПД вырастает и за счет новейших стальных сплавов, из которых изготавливают детали аппаратов. Также была внедрена новая технология нагрева, где используется два факела, расположенных друг против друга. Технология так и называется “на встречных факелах”.

С их помощью температура нагрева достигает 1800-1900°С. Обычно она не превышает 1200°С. Соответственно КПД таких установок составляет не менее 90%.

Бытовые паровые котлы

К этим агрегатам сегодня большой интерес. Но и требования к ним немалые:

  • компактность;
  • небольшой вес, чтобы не заливать под него фундамент;
  • высокий коэффициент безопасности;
  • возможность обслуживания неквалифицированным персоналом;
  • минимальное время запуска и нагрева.

Сегодня производители предлагают два вида бытовых установок – змеевиковый, он же классический, вихревой рубашечный.

Первый – это одна труба, свернутая в спираль. По ней и перемещается вода, превращаясь в пар. Паропроизводительность оборудования небольшая. Но в данном случае это играет не самую главную роль, ведь бытовой котел должен выдавать низкопотенциальный пар.

Эффективность работы тоже невелика, но это исправляется путем частого расположения спиралей. Зато такой котел – рекордсмен по времени нагрева – 3 минуты после включения факела.

Читайте так же:
Термостат для котла отопления: принцип работы, виды, схемы подключения

Второй – это совершенно уникальное устройство парового котла. Корпус из двух обечаек, между которыми пропускается вода. Внутри располагается топка, факел же при горении закручивается по спирали, увеличивая теплоотдачу. Никаких труб.

  • вертикальное расположение, отсюда повышенная компактность;
  • эффективность, как у барабанных;
  • время нагрева – 5 минут.
  • оборудование дорогое;
  • конструкция сложная;
  • энергозависимость полная – воздуходувка, без которой агрегат не работает, требует подачи электричества.

Змеевиковый паровой котел

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.

Принципы работы и устройство паровых котлов

Главное их назначение – изменение физического состояния воды, то есть перевод из жидкого в газообразное с требуемыми параметрами. Процесс протекает таким образом:

  • котел заполняется водой самотеком или при помощи насоса;
  • включается система нагрева;
  • начинается образование пара;
  • уровень жидкости постепенно снижается, доходя до минимальной отметки;
  • датчик уровня реагирует и включает насос;
  • вода заполняет трубы.

Можно сказать, что паровые котлы работают по цикличному принципу.

Строение парового котла

Паровые котлы состоят из основных и вспомогательных узлов и частей, плюс автоматика.

Строение парового котла

Основное требование к стальным изделиям – быть изготовленными из жаростойких сплавов. Только так можно достичь максимального уровня безопасной эксплуатации котельного оборудования.

Схема парового котла

Важная роль отведена системе безопасности. Это не только датчики температуры и давления. В систему входит механическая безопасность. В ее составе обратные клапаны, электрические задвижки, прочая запорная арматура. Такая двойная защита обеспечивает максимальную безопасность, особенно в тех случаях, когда электроника дает сбой. В это время все функции на себя берет механика.

К системе водоподготовки предъявляют особые требования. Вода должна соответствовать определенным нормативам. Эти нормы разные для прямоточных и барабанных агрегатов. В последних жидкость должна быть идеально чистой, практически дистиллированной. Ведь в таких аппаратах она никуда не исчезает. То есть заполнили котел один раз, и он будет работать много лет.

Если вода будет жесткой с примесями, то все трубы через некоторое время забьются отложениями, ржавчиной. Уменьшается их диаметр, снижается теплопроводность, что приводит к снижению КПД. Пар будет не таким, который нужен (температура, влажность).

При всей своей сложной конструкции и низкой безопасности паровые котлы все еще востребованы. Особенно на судах, в технологии электростанций, заводах, где требуются высокие температуры теплоносителя. Поэтому производители делают все, чтобы увеличить безопасность эксплуатации, снизить себестоимость оборудования, сложность обслуживания.

Если есть вопросы, задавайте их в комментариях. Понравилась статья – распространите ее в соцсетях, пусть и другие ознакомятся с темой. Сохраняйте ссылку в закладках.

Также рекомендуем посмотреть подобранные видео по нашей теме.

Как работает паровой котел?

Паровой котел – устройство и техническое обслуживание, детальный обзор.

В чем заключается принцип работы паровых котлов

Паровые котлы являются специализированным оборудование для производства пара из жидкостей, в основном из воды. Пар применяется в различных сферах производства, энергетике и в отопительных системах, например для отопления промышленных зданий, учреждений, находящихся в тяжелых климатических условиях. Использование пара оправдано при дезинфекционных мероприятиях в медицинских учреждениях. В зависимости от поставленных задач, существуют промышленные парогенераторные установки, и котлы, предназначенные для бытовых задач. Эти агрегаты могут работать на различных источниках тепловой энергии. Существуют устройства, которые генерируют пар при помощи утилизации излишков тепла, полученного от крупных промышленных установок. Выбор необходимого парогенераторного оборудования должен происходить на основе знаний принципов работы данных устройств и их классификации.

Содержание

Паровой котел, для чего он нужен?

Паровые котлы, в зависимости от назначения применяются в определенных областях, где использование пара необходимо для соблюдения технологического цикла производства или в некоторых проектах отопительных систем.

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.

1

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.

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.

2

Схема работы парового котла

Читайте так же:
Осушители для бассейнов: как выбрать и рассчитать оптимальный осушитель воздуха

Узнай, как можно заголовокизготовить пиролизный котел своими руками.

Как разобраться, какая лучше чугунная печь камин длительного горения? Все можно тут.

Современное оборудование более безопасно, по причине применения таких схем конструкции котла, при которых образование пара происходит в малых объемах, но с высокой скоростью, то есть не происходит аккумуляция значительных масс парообразного состояния воды. Тем не менее, безопасность паровых установок зависит от контроля параметров давления и температуры и от уровня автоматики, осуществляющей сброс излишков пара и отключения нагрева в случае аварийной ситуации.

Различия и виды парового оборудования

Несмотря на то, что принцип действия всех котлов основан на передаче теплоты сгорания горючих веществ воде для ее перехода в парообразное состояние, конструктивный подход в парогенерирующих агрегатах разный.

Основные виды оборудования:

  • с газотрубным методом получения пара;
  • с водотрубным методом.

Газотрубные котлы предусматривают получение пара следующим способом. В цилиндрический корпус котла встроены трубы, в которых происходит горение или проходят разогретые дымовые газы. От этих труб происходит передача тепла воде, которая затем превращается в пар. Эти агрегаты подразделяются на котлы с жаровыми или дымогарными трубами. Жаровой тип предполагает процесс сгорания топлива непосредственно в самой трубе, для этого на входе в нее устанавливается горелка с наддувом, которая позволяет равномерно сгорать топливу по всей длине трубы. В дымогарных трубах, горения не происходит, а теплота воде передается за счет подачи в них разогретого газа (продуктов сгорания). То есть теоретически происходит процесс утилизации избыточного тепла продуктов сгорания. Процесс испарения происходит в верхней части цилиндра и накопленный пар постепенно сбрасывается в магистраль через перепускной клапан, рассчитанный под требуемое давление.

3

Котел с газотрубным методом получения пара

В газотрубных котлах происходит образование пара непосредственно в самом корпусе устройства, из-за этого емкость котла является накопителем большой массы пара под избыточным давлением. Этот факт ограничивает мощностные характеристики агрегатов, так как в случае генерации пара под высоким давлением возможен разрыв сосуда агрегата и мгновенное высвобождение большой массы парообразного вещества. Мощность газотрубных котлов ограничена и составляет приблизительно 400 кВт, рабочее давление не выше 10 кгс/см2.

Водотрубные парогенераторы имеют противоположный принцип работы. В них теплота сгорания топлива передается трубам, к которых находится вода, вследствие чего происходит закипание и переход ее в парообразное состояние. Расположение кипятильных труб и способ циркуляции воды по ним зависит от конструктивных особенностей.

Наиболее распространенные схемы водотрубных генераторов пара:

  • барабанные;
  • прямоточные.

Барабанная схема

Барабанные устройства бывают горизонтальными или вертикальными, состоят из топки, сверху которой расположены обвязки из труб, выходящие в барабан, накапливающий готовый пар. Теплота сгорания топлива передается трубам, в них образуется насыщенный пар, в барабане происходит отделение неиспарившейся воды, которая возвращается обратно в трубы. Прогон жидкости по ним может происходить до 30 раз и зависит от типа агрегатов. Котлы с естественной циркуляцией воды работают по принципу поднятия разогретых водных слоев и считаются менее производительными. В циркуляционных водотрубных генераторах количество прогонов сокращается и повышается выход готового пара, при этом требуется большее количество топлива для обеспечения скорости парообразования. Исполнение котлов может быть горизонтальное или вертикальное. В горизонтальных конструкциях используется один барабан для приема пара, а в вертикальных решениях допускается несколько барабанов.

5

Барабанный котел с водотрубным методом получения пара

Современные конструкции предусматривают установку радиационных экранов в топке, позволяющих отбирать лучистый тип энергии при сгорании и дополнительно производить пар. Геометрическое расположение труб в кожухе котла напрямую влияет на скорость нагрева и парообразования, при этом происходит экономия топлива.

Для того чтобы производить перегретый пар с нужной температурой, устанавливается пароперегреватель. Его конструкция напоминает пучковое соединение труб, только в них подается насыщенный пар, а на выходе он выходит в перегретом состоянии. Нагрев ведется также дымовыми газами.

Прямоточная схема

Комплексная парогенерирующая установка содержит специальный сепаратор, задача которого состоит в удалении жидкой составляющей парообразной смеси. Это критично для потребителей, требующих подачу сухого пара. Содержание жидкой фазы воды ухудшает теплоотдачу и может привести к конденсационным эффектам в узлах магистрали, в результате возникает риск гидроудара в системе.

6

Схема прямоточного котла с водотрубным методом получения пара

Водотрубные котлы, в отличие от газотрубных нуждаются в тщательной водоподготовке, так как при парообразовании может происходить отложение солей на внутренней поверхности труб. Это приводит к снижению производительности или к аварийным ситуациям из-за прогара. Водоподготовка включает удаление растворенного кислорода и смягчение воды специальными химическими веществами. При эксплуатации котла в замкнутом контуре, например в отопительной системе, водоподготовка проводится один раз. Если предусматривается постоянный забор готового пара, то подпитка ведется только подготовленной водой.

Топливом для паровых котлов может служить:

  • природный газ;
  • уголь;
  • дизельное топливо;
  • электроэнергия;
  • мазут;
  • атомная энергия.

Паровые котлы с низкой производительностью, применяемые для отопления различных площадей, чаще всего используют природный газ, уголь или дизельное топливо.

Для каких помещений подходит паровое отопление?

Паровое отопление применяется в определенных случаях, в основном, когда целесообразно утилизировать энергию дымовых газов от какого-либо производства. Как правило, чаще всего отапливаются производственные площади (цеха, мастерские, подсобные помещения, гаражи).

Паровые котлы, работающие на угле, газе или дизельном топливе устанавливают в тех помещениях, в которых нужно установить определенную температуру за короткий период времени. Объясняется это малой инерционностью паровых систем и большой отдачей тепловой энергии. Пар, кроме передачи своего тепла, передает скрытый тип тепловой энергии во время своей конденсации, которая была получена в процессе испарения. То есть тепловая энергия передается не только за счет охлаждения массы пара, но и за счет его конденсации.

Читайте так же:
Что такое межосевое расстояние в радиаторах отопления

Разбираемся, как выгодно заголовокпечи для гаража купить и не ошибиться при выборе.

Для каких целей, какие нормы и прочее можно узнать в статье печь буржуйка для гаража.

7

Схема парового отопления дома

Достоинства парового отопления:

  • можно применять радиаторы меньшей площади, за счет большой ∆t;
  • быстрое достижение требуемой температуры в помещении;
  • малый объем сконденсированной воды на возвратном трубопроводе, позволяет применять трубы небольшого диаметра;
  • возможность сократить расходы на отопление при возможности утилизации дымовых газов в парогенераторе.

Недостатки:

  • невозможность регулировки температуры радиаторов;
  • вероятность ожога при прикосновении к элементам отопительной системы (температура 120-130 С);
  • высокий уровень шума работы паровых котлов;
  • потери тепла в магистралях.
  • Паровые котлы, спецификации по их эксплуатации, должны подбираться в зависимости от поставленных задач и финансовой целесообразности их использования.

l_1362561827_4

Котел паровой, цена зависит от объема

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Парогенерирующее оборудование, специфично и кроме промышленного и энергетического применения может использоваться в качестве альтернативы водяному отоплению в нежилых помещениях при проектных требованиях данной системы.

Принцип работы парового котла (видео)

В данном видео вы узнаете как происходит процесс работы парового котла

Предназначение парового котла — классификация с описанием видов

Пар используется во многих сферах – энергетике, промышленности, отоплении домов и предприятий, медицине. Основа работы всех конструкций для его генерации – дровяной котел, его газовый, жидкотопливный или электрический вариант. Именно он превращает воду в пар, физические свойства которого – высокая температура и давление, используются во многих целях. Паровой котел устанавливают на производствах, в многоквартирных и частных домах.

Классификация паровых установок

Есть четыре характеристики, опираясь на которые классифицируют паровые котлы.

Паровой котел

По производительности

Производительность может быть малая, средняя, большая. От нее зависит сфера применения отопительного оборудования на пару. Если для отопления дома достаточно получать небольшое давление в паровом котле, то для приведения в движение механизмов или обогрева площади целого предприятия, количество выработки должно быть выше.

По способу распределению тепла внутри котла

Способ распределения может быть прямоточным, естественным или принудительным. Самый простой – первый. Превращение жидкости в пар происходит за один ее проход по экономайзеру и испарителю. Для естественного и принудительного распределения коэффициент переработки (а значит и давление) – выше. Здесь в основном используются барабанные котлы, которые обеспечивают выработку пара двойным или более нагревом, с последующим сепарированием его от жидкости в «барабане».

Минус прямоточных котлов в их низкой аккумулирующей тепло способности, сложной автоматической системе регуляции, повышенных требованиях к качеству воды.

По давлению

Давление внутри отопительного оборудования может быть низким, средним, высоким, сверхвысоким, сверхкритическим и предельным. Работа парового котла чувствительна к настоящему критерию. Чем выше давление – тем больше возможностей использования пара. Но и увеличивается опасность выхода из строя оборудования за счет критичных значений характеристики. С повышением давления требуется усилить прочность элементов конструкции котла, транспортирующих труб, заглушек и вентилей.

Котлы по высокому и сверхбольшому давлению (от 9,8 до 25 МПа) характерны для крупных тепловых систем, линий входящих в состав энергетических блоков ТЭС. Наглядно взаимосвязь можно представить таблицей ниже.

По назначению

Паровые котлы могут быть промышленные, энергетические, утилизаторы, энерготехнологические. Характеристика описывает не только сферу применения (производство или генерация энергии), но и изначальное топливо для работы отопительного оборудования. Горение некоторых веществ в топке происходит при более высоких температурах, что дает возможность увеличить итоговое давление пара, вместе со скоростью его образования.

Для промышленных котлов подойдет:

  • твердое топливо (уголь, дрова, торф);
  • газообразное (метан, пропан);
  • жидкое (мазут, бензин, соляр).

Аналогична ситуация в области генерации электроэнергии. Здесь для увеличения температур и результирующего итогового давления парового котла используют принудительную поддувку пламени (повышение количества кислорода) с изменением состояния топливного элемента. К примеру, уголь подается не кусками в камеру сгорания, а в виде пыли, а мазут поступает газосмесью.

Работа утилизационного и электротехнического парового котла строиться на основе использования тепла отходящих газов или нагретых частей сторонних агрегатов. Разница между первым видом генератора фазового состояния жидкости и вторым в том, что последний работает симбиотическим образом с остальным оборудованием.

Классификация паровых котлов

Технологическое применение котловых паровых установок

Перечислить все ниши использования паровых установок сложно. Условно их можно разделить на несколько направлений:

  1. Сушка паром. Сюда относятся ниши производства мясных и мучных изделий, молока, консервации, табака, химических веществ, строительных материалов, дерева.
  2. Передача тепла. Здесь речь идет не только о системах парового отопления зданий или частных домов. Существуют преобразующие охладители – утилизационные и энерготехнологические котлы.
  3. Производственная механизация. Пар под большим давлением воздействует на поршни или подвижные части механизмов, приводя их в движение.
  4. Энергетика. Мощный поток пара вращает турбины генераторов, вырабатывая ток. На атомных электростанциях используется для конечного охлаждения реакторов, унося излишки тепла из их активной зоны.
  5. Медицина. Температура пара и легкость его доставки к конечному месту потребления позволяет стерилизовать мебель, помещения или инструменты.
  6. Сельское хозяйство. Пар используется для пост-обработки зерновых и растительных культур, для приведения их в товарный вид (к примеру, лущение риса или гречи). Применяется он и в деле увеличения срока хранения итогового продукта. Нужен при обработке туш птицы и скотины.
Читайте так же:
Как увеличить тягу в вентиляции: обзор способов и устройств для усиления тяги

Работа парового котла

Принципы работы и устройство паровых котлов

Основа функционирования парового котла – приведение жидкости в процессе нагрева в третье фазовое состояние – пар. Принцип действия и конструкция агрегата зависит от его вида. На текущий момент наиболее распространены прямоточные и барабанные паровые котлы. Последние выпускаются с естественным движением теплоносителя, принудительным.

Изначальным очагом, обеспечивающим нагрев, может выступать любое топливо – дрова, торф, газ, солярка, уголь, бензин, мазут, энергия деления атома, солнце или даже горячие элементы иного оборудования.

Функционирование парового котла можно представить движением воды через два набора тонких труб. Первый находится в очаге максимальной температуры, второй выше, в потоке нагретого воздуха.

В прямоточных котлах пар сразу идет далее. У барабанных после первого экрана поступает в специальную емкость, где отделяется от остатков жидкости. Последний вид генераторов пара позволяет вернуть его обратно в цикл нагрева – для повышения конечной температуры, давления.

Принцип работы парового котла

Составные части конструкции парового котла

Устройство современного парового котла подразумевает наличие нескольких обязательных элементов, вне зависимости от типа конструкции. В любом из вариантов есть насос, испарительные подъемные трубы, пароперегреватель, экономайзер. Барабанные котлы содержат дополнительно спускные трубы, второй испарительный экран и емкость – сепаратор. У генераторов пара принудительной циркуляции предусмотрено наличие еще одного насоса.

Пар используется для работы многих технологических цепочек. Он применяется в областях генерации энергии, сушки, отвода тепла, медицине, сельском хозяйстве. С его помощью отапливают жилые здания, производственные цеха. Основа получения пара – специальный котел, преобразующий нагревом жидкость в третье фазовое состояние.

Возможно у вас дома стоит паровой котел? Поделитесь своим отзывом о его работе в комментариях. Сохраните статью в закладках, сделайте репост в соц. сети.

Для каких целей нужен паровой котел: схема и эксплуатация

Существует несколько шкал, по которым проводится классификация. Основные – это три шкалы.

Классификация паровых котлов

Водотрубные

Они быстрее преобразуют воду в пар, чем газотрубные. У них выше коэффициент полезного действия за счет конструктивных особенностей агрегата. По сути, это корпус, внутри которого располагается большое количество труб. По трубам перемещается вода, а между трубами горит топливо.

При высокой температуре вода превращается в пар. А так как труб много, то соответственно и площадь нагрева у них больше. И чем больше труб в котле, тем интенсивнее происходит переход жидкости в парообразное состояние.

Водотрубные паровые котлы делятся на две подгруппы:

  • прямоточные;
  • барабанного типа.

Первые – это конструкции трубного типа, о которых было сказано выше. Вторые представлены на рынке двумя позициями – горизонтальные и вертикальные. Но принцип действия устройства этого типа одинаков.

В его конструкции присутствует барабан, который не только собирает в себе пар, но и отделяет от него конденсат. Последний отправляется в зону нагрева, то есть снижаются потери воды.

Чтобы получить высокотемпературный сухой пар в промышленности последовательно устанавливают несколько котлов барабанного типа. И такой пар можно сжимать до максимального давления, что необходимо во многих технологических процессах.

Котлы этого типа делятся на две позиции – энергонезависимые и циркуляционные. Отличаются они друг от друга отсутствием или наличием циркуляционного насоса соответственно. Присутствие последнего увеличивает КПД установки. Все дело в том, что за один оборот воды в котле испаряется 10% ее объема. То есть, чтобы испарился весь объем, потребуется как минимум 10 оборотов.

При самотечном движении это займет много времени, отчего упадет КПД. Циркуляционный насос перемещает жидкость быстро, за тот же промежуток времени будет проведено больше оборотов. А значит, полный объем воды быстрее превратится в пар.

Но в котлах барабанного типа к насосу обязательно устанавливается регулятор уровня конденсата. Место установки – пароотделитель. Его задача – контролировать объем образующегося конденсата.

К примеру, если его образуется мало, снижаются технические характеристики паровой установки. Если его образуется много, то это приводит к падению давления внутри агрегата. Последствия – быстрое вскипание и взрыв.

Пароотделитель – это труба большого сечения, напоминающая барабан. Отсюда и название котла. В этой трубе происходит сбор воды, насыщенной паром. По сути, два процесса (нагрев жидкости и парообразование) происходят раздельно друг от друга. Отсюда и высокая безопасность эксплуатации оборудования этого типа.

Водотрубная модификация

Водотрубная модификация

Газотрубные

Конструктивно это котел, внутри которого вокруг топки располагаются трубы большого диаметра. В них перемещаются горячие газы, а между ними протекает вода. То есть это противоположность водотрубным аналогам. Газотрубные установки производят высокотемпературный пар, который чаще используется в утилизационных процессах.

У газотрубного парового котла есть один существенный недостаток – высокое давление конечного продукта. Последний находится в агрегате в большом количестве. Именно это становится причиной снижения безопасности эксплуатации установки. Поэтому котлы снабжают дорогой и сложной системой безопасности. К тому же и корпус, и трубы изготавливаются из толстой стали, что увеличивает стоимость оборудования.

Ярким представителем газотрубного вида является паровозный котел.

Устройство горизонтального паровозного котла

Устройство горизонтального паровозного котла

Обе установки (водотрубные и газотрубные) могут вырабатывать пар разного типа:

  • насыщенный;
  • перегретый водяной.

Первый – это среда, которая образуется при температуре +100°С. Она охлаждается быстро с образованием конденсата, который заново поступает в зону нагрева. Такие установки используют для бытового обеспечения отопления. Давление в паровом котле этого типа не превышает 100 КПа.

Второй – это среда, получаемая при температуре +500°С. Поэтому в ней никогда не образуются водяные взвеси и капли. При постепенном разогреве вода образовываться может, но для этого в конструкции установки смонтирован сепаратор.

Научно-технический прогресс не стоит на месте. Сегодня производители предлагают водотрубные установки, которые по КПД и безопасности не отличаются от газотрубных. Во-первых, их обшивают теплоизоляционным материалом. Во-вторых, изнутри обкладывают ИК-материалом, который выполняет функции отражателя тепловой энергии.

Читайте так же:
Какой автомат ставить на газовый котел отопления

А так как водотрубные аппараты в несколько раз дешевле барабанных, плюс эксплуатация их проста, то сегодня их популярность и востребованность резко выросла.

КПД вырастает и за счет новейших стальных сплавов, из которых изготавливают детали аппаратов. Также была внедрена новая технология нагрева, где используется два факела, расположенных друг против друга. Технология так и называется “на встречных факелах”.

С их помощью температура нагрева достигает 1800-1900°С. Обычно она не превышает 1200°С. Соответственно КПД таких установок составляет не менее 90%.

Бытовые паровые котлы

К этим агрегатам сегодня большой интерес. Но и требования к ним немалые:

  • компактность;
  • небольшой вес, чтобы не заливать под него фундамент;
  • высокий коэффициент безопасности;
  • возможность обслуживания неквалифицированным персоналом;
  • минимальное время запуска и нагрева.

Сегодня производители предлагают два вида бытовых установок – змеевиковый, он же классический, вихревой рубашечный.

Первый – это одна труба, свернутая в спираль. По ней и перемещается вода, превращаясь в пар. Паропроизводительность оборудования небольшая. Но в данном случае это играет не самую главную роль, ведь бытовой котел должен выдавать низкопотенциальный пар.

Эффективность работы тоже невелика, но это исправляется путем частого расположения спиралей. Зато такой котел – рекордсмен по времени нагрева – 3 минуты после включения факела.

Второй – это совершенно уникальное устройство парового котла. Корпус из двух обечаек, между которыми пропускается вода. Внутри располагается топка, факел же при горении закручивается по спирали, увеличивая теплоотдачу. Никаких труб.

  • вертикальное расположение, отсюда повышенная компактность;
  • эффективность, как у барабанных;
  • время нагрева – 5 минут.
  • оборудование дорогое;
  • конструкция сложная;
  • энергозависимость полная – воздуходувка, без которой агрегат не работает, требует подачи электричества.

Змеевиковый паровой котел

Змеевиковый паровой котел

Выбор типа: жаротрубный котел с водяным объемом или прямоточный парогенератор

Первым затруднением при разработке проекта паровой котельной является выбор типа котла: будет использоваться привычный жаротрубный котел с водяным объемом или прямоточный парогенератор. На сегодняшнем рынке широко представлены оба типа оборудования. Каждый из них имеет как свои преимущества, так и недостатки. В большинстве случаев окончательный выбор требует консультаций с производителем технологической лини. Обобщенные же рекомендации могут выглядеть следующим образом: жаротрубные котлы предпочтительнее, когда:

  • отклонения температуры насыщенного пара не должны превышать 5°C
  • если в процесс производства предусматривает снижение температуры и поддержания ее на определенном уровне с незначительным отклонением
  • если на производстве часты периоды колебания нагрузки, которые должны быть удовлетворены резервом производительности

Прямоточные парогенераторы рекомендованы в основном для процессов, где объем отбираемого потребителями пара неизменен во времени и не требует точности поддержания параметров температуры / давления. Эти ограничения являются оборотной стороной преимуществ прямоточных парогенераторов. Моментальный (в сравнении с традиционным жаротрубным котлом) выход в рабочий режим сопряжен с резкими колебаниями рабочего давления и влажности пара при изменении нагрузки. Из необходимости точной привязки мощности парогенератора к фактическому потреблению следует другая особенность – трудности с увеличением производительности технологических линий, вызванных, например, сезонными колебаниями спроса на выпускаемую продукцию (актуально для мясоперерабатывающих предприятий, производителей напитков, а также компаний по изготовлению строительных материалов). Приобретение парогенератора большей производительности решает задачу, но приводит к существенному снижению эффективности и увеличивает риск поломки горелки из-за частых включений-отключений, обусловленных работой на ограниченной мощности.

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.

Примеры паровых котельных на базе котлов средней мощности

Пароводогрейная котельная низкого давления

Пароводогрейная котельная низкого давления

Пароводогрейная котельная на кондитерское производство

Пароводогрейная котельная на кондитерское производство

Кондитерская фабрика «Салда»

Паровая котельная на пивоваренное производство

Паровая котельная на пивоваренное производство

Полевская пивоварня
В разделе «Внедрения» можно найти больше примеров паровых и водогрейных котельных.

Принципы работы и устройство паровых котлов

Главное их назначение – изменение физического состояния воды, то есть перевод из жидкого в газообразное с требуемыми параметрами. Процесс протекает таким образом:

  • котел заполняется водой самотеком или при помощи насоса;
  • включается система нагрева;
  • начинается образование пара;
  • уровень жидкости постепенно снижается, доходя до минимальной отметки;
  • датчик уровня реагирует и включает насос;
  • вода заполняет трубы.

Можно сказать, что паровые котлы работают по цикличному принципу.

Помощь специалистов ICI Caldae

Специалисты ICI Caldaie готовы оказать всестороннюю помощь в решении всех инженерных вопросов, связанных с подбором паровых котлов средней производительности 0,5 т, 1 т, 1,5 т, 2 т и 3 т пара в час.

Вы можете обратиться к нам за предварительным расчетом паровой котельной и технико-коммерческим предложением, включающим необходимый перечень котельного и вспомогательного оборудования: деаэраторов, экономайзеров, групп автоматической продувки и систем контроля параметров питательной воды и др.

Также благодаря обширному опыту работы с российскими монтажными организациями будем рады порекомендовать опытных специалистов в вашем регионе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию