Do jakich celów potrzebny jest kocioł parowy: schemat i działanie

Kocioł parowy jest starym wynalazkiem, ale nadal znajduje zastosowanie w przemyśle.Np. w elektrowniach, gdzie wytwornica pary jest jednym z głównych elementów wytwarzania energii elektrycznej. Kotły parowe instalowane są także we wszystkich kotłowniach zakładów i fabryk. Obecnie są one rzadko stosowane w życiu codziennym, ponieważ zostały zastąpione bezpieczniejszymi i energooszczędnymi bojlerami wodnymi.

Klasyfikacja instalacji parowych

Istnieje kilka skal, według których przeprowadza się klasyfikację. Najważniejsze z nich to trzy skale.

Rura wodna

Zamieniają wodę w parę szybciej niż rury gazowe. Mają wyższą wydajność ze względu na cechy konstrukcyjne urządzenia. W istocie jest to obudowa, w której znajduje się duża liczba rur. Woda przepływa rurami, a paliwo pali się między rurami.

W wysokich temperaturach woda zamienia się w parę. A ponieważ jest wiele rur, ich powierzchnia grzewcza jest odpowiednio większa. Im więcej rur w kotle, tym intensywniejsze jest przejście cieczy w stan pary.

Rura wodna kotły parowe dzielą się na dwie podgrupy:

• bezpośrednie;
• typ bębna.

Pierwsze to konstrukcje typu rurowego, o których wspomniano powyżej. Te ostatnie prezentowane są na rynku w dwóch pozycjach – poziomej i pionowej. Ale zasada działania tego typu urządzeń jest taka sama.

Jego konstrukcja obejmuje bęben, który nie tylko zbiera parę, ale także oddziela od niej kondensat. Ten ostatni jest wysyłany do strefy grzewczej, czyli zmniejszają się straty wody.

Aby uzyskać w przemyśle suchą parę o wysokiej temperaturze, instaluje się szeregowo kilka kotłów bębnowych. A taką parę można sprężyć do maksymalnego ciśnienia, co jest niezbędne w wielu procesach technologicznych.

Kotły tego typu dzielą się na dwie pozycje - nielotną i cyrkulacyjną. Różnią się one odpowiednio brakiem lub obecnością pompy obiegowej. Obecność tego ostatniego zwiększa wydajność instalacji. Rzecz w tym, że podczas jednego obrotu wody w kotle odparowuje 10% jej objętości. Oznacza to, że aby cała objętość odparowała, wymagane będzie co najmniej 10 obrotów.

W przypadku ruchu grawitacyjnego zajmie to dużo czasu, powodując spadek wydajności. Pompa obiegowa szybko tłoczy ciecz, więcej obrotów zostanie wykonanych w tym samym czasie. Oznacza to, że cała objętość wody szybko zamieni się w parę.

Ale w kotłach bębnowych w pompie należy zainstalować regulator poziomu kondensatu. Miejsce montażu: oddzielacz pary. Jego zadaniem jest kontrola objętości powstającego kondensatu.

Na przykład, jeśli tworzy się go niewiele, parametry techniczne instalacji parowej ulegają pogorszeniu. Jeśli utworzy się go dużo, prowadzi to do spadku ciśnienia wewnątrz urządzenia. Konsekwencją jest szybkie wrzenie i eksplozja.

Separator pary to rura o dużym przekroju poprzecznym, przypominająca bęben. Stąd nazwa kotła. Ta rura zbiera wodę nasyconą parą. W rzeczywistości dwa procesy (ogrzewanie cieczy i odparowywanie) zachodzą niezależnie od siebie. Stąd wysokie bezpieczeństwo pracy tego typu urządzeń.

Modyfikacja wodociągu

Rura gazowa

Strukturalnie jest to kocioł, wewnątrz którego wokół paleniska znajdują się rury o dużej średnicy.Poruszają się w nich gorące gazy, a pomiędzy nimi przepływa woda. Oznacza to, że jest to przeciwieństwo analogów rur wodnych. Instalacje rur gazowych wytwarzają parę o wysokiej temperaturze, która jest coraz częściej wykorzystywana w procesach recyklingu.

Kocioł parowy z rurą gazową ma jedną istotną wadę - wysokie ciśnienie produktu końcowego. Ten ostatni występuje w dużych ilościach w urządzeniu. To właśnie powoduje zmniejszenie bezpieczeństwa instalacji. Dlatego kotły są wyposażone w kosztowny i złożony system bezpieczeństwa. Ponadto zarówno korpus, jak i rury wykonane są z grubej stali, co zwiększa koszt sprzętu.

Uderzającym przedstawicielem typu gazowo-rurowego jest kocioł lokomotywy.

Budowa poziomego kotła lokomotywowego

Obie instalacje (wodno-rurowa i gazowo-rurowa) mogą wytwarzać różne rodzaje pary:

• nasycony;
• przegrzana woda.

Pierwszy to ośrodek, który tworzy się w temperaturze +100°C. Szybko się ochładza, tworząc kondensat, który ponownie przedostaje się do strefy grzewczej. Instalacje takie służą do ogrzewania domów. Ciśnienie w kotle parowym tego typu nie przekracza 100 kPa.

Drugie to medium otrzymywane w temperaturze +500°C. Dlatego nigdy nie tworzą się w nim zawiesiny i krople wody. Przy stopniowym podgrzewaniu może tworzyć się woda, ale w tym celu w projekcie instalacji instalowany jest separator.

Postęp naukowy i technologiczny nie stoi w miejscu. Obecnie producenci oferują instalacje wodno-rurowe, które pod względem wydajności i bezpieczeństwa nie różnią się niczym od instalacji gazowych. Po pierwsze, są osłonięte materiałem termoizolacyjnym. Po drugie, wnętrze wyłożone jest materiałem na podczerwień, który pełni rolę reflektora energii cieplnej.

A ponieważ urządzenia z rurką wodną są kilkakrotnie tańsze niż urządzenia bębnowe, a ich obsługa jest prosta, dziś ich popularność i popyt gwałtownie wzrosły.

Wydajność wzrasta również dzięki najnowszym stopom stali, z których wykonane są części urządzeń. Wprowadzono także nową technologię grzania, która wykorzystuje dwa palniki umieszczone naprzeciw siebie. Technologia ta nazywa się „nadchodzącymi pochodniami”.

Za ich pomocą temperatura ogrzewania osiąga 1800-1900°C. Zwykle nie przekracza ona 1200°C. W związku z tym wydajność takich instalacji wynosi co najmniej 90%.

Kotły domowe

Zainteresowanie tymi jednostkami jest dziś duże. Ale również wymagania do nich znaczne:

• ścisłość;
• niewielka waga, aby nie wlewać pod nią podkładu;
• wysoki współczynnik bezpieczeństwa;
• możliwość serwisowania przez niewykwalifikowany personel;
• minimalny czas rozruchu i nagrzewania.

Obecnie producenci oferują dwa rodzaje instalacji domowych – cewkę, zwaną też klasyczną, płaszczem wirowym.

Pierwsza to jedna rura zwinięta w spiralę. Woda przepływa wzdłuż niej, zamieniając się w parę. Wydajność pary urządzenia jest niewielka. Ale w tym przypadku nie odgrywa to najważniejszej roli, ponieważ kocioł domowy musi wytwarzać parę o niskim potencjale.

Wydajność pracy jest również niska, ale można to skorygować poprzez częste układanie spiral. Ale taki kocioł ma rekord czasu nagrzewania - 3 minuty po włączeniu palnika.

Drugi to całkowicie unikalna konstrukcja kotła parowego. Ciało składające się z dwóch muszli, pomiędzy którymi przepływa woda. Wewnątrz znajduje się palenisko, a podczas spalania palnik skręca się spiralnie, zwiększając wymianę ciepła. Żadnych rur.

Inne korzyści:

• układ pionowy, stąd zwiększona zwartość;
• wydajność, jak bębny;
• czas nagrzewania – 5 minut.

Trzy minusy:

• sprzęt jest drogi;
• projekt jest złożony;
• całkowita zależność od energii - dmuchawa, bez której urządzenie nie działa, wymaga zasilania energią elektryczną.

Kocioł parowy z wężownicą

Zastosowanie technologiczne kotłowni parowych

Istnieje kilka branż, w których kotły parowe są stale używane:

1. Pierwszą branżą jest energetyka cieplna. Parę wykorzystuje się do ogrzewania dużych warsztatów, np. w przemyśle motoryzacyjnym. Para podgrzewa wodę do wymaganej temperatury, która następnie jest tłoczona pompami wzdłuż sieci ciepłowniczej do budynków wielokondygnacyjnych i innych obiektów.
2. Drugą branżą jest energetyka. Tutaj para służy do obracania turbiny, która wytwarza prąd elektryczny.
3. Trzecią branżą jest produkcja materiałów budowlanych. Na przykład produkty betonowe suszy się parą.

W wielu gałęziach przemysłu kotły parowe stanowią integralną część technologii. Obejmuje to dezynfekcję, suszenie produktów spożywczych, obróbkę kulinarną, konserwację itp.

Utylizacja odpadów gazowych wiąże się także z wykorzystaniem instalacji parowych. W tym procesie pełnią rolę chłodnic. Kocioł taki pobiera energię cieplną z gazów wydobywających się np. z pieców wysokotemperaturowych.

Zasady działania i konstrukcja

Ich głównym celem jest zmiana stanu skupienia wody, czyli przejście jej ze stanu ciekłego do gazowego o wymaganych parametrach. Proces przebiega w następujący sposób:

• napełnianie kotła wodą metodą grawitacyjną lub za pomocą pompy;
• włącza się system grzewczy;
• zaczyna się tworzenie pary;
• poziom cieczy stopniowo spada, osiągając poziom minimalny;
• czujnik poziomu reaguje i włącza pompę;
• woda wypełnia rury.

Można powiedzieć, że kotły parowe działają na zasadzie cyklicznej.

Struktura

Kotły parowe składają się z jednostek i części głównych i pomocniczych oraz automatyki.

Głównym wymaganiem dla wyrobów stalowych jest wykonanie ze stopów żaroodpornych. Tylko w ten sposób można osiągnąć maksymalny poziom bezpiecznej pracy urządzeń kotłowych.

Schemat kotła parowego

System bezpieczeństwa odgrywa ważną rolę. To nie tylko czujniki temperatury i ciśnienia. System zawiera zabezpieczenie mechaniczne. Obejmuje zawory zwrotne, zawory elektryczne i inne zawory odcinające. To podwójne zabezpieczenie zapewnia maksymalne bezpieczeństwo, szczególnie w przypadku awarii elektroniki. W tym momencie wszystkie funkcje przejmują mechanicy.

Istnieją specjalne wymagania dotyczące systemu uzdatniania wody. Woda musi spełniać określone standardy. Normy te różnią się w przypadku zespołów z przepływem bezpośrednim i zespołów bębnowych. W tym ostatnim płyn musi być idealnie czysty, prawie destylowany. Przecież w takich urządzeniach nigdzie nie znika. Oznacza to, że napełnij kocioł raz, a będzie on działał przez wiele lat.

Jeśli woda jest twarda i zawiera zanieczyszczenia, to wszystko Rury po pewnym czasie zatkają się osadami i rdzą. Ich średnica maleje, zmniejsza się przewodność cieplna, co prowadzi do spadku wydajności. Para nie będzie taka sama, jak potrzeba (temperatura, wilgotność).

Pomimo złożonej konstrukcji i niskiego bezpieczeństwa kotły parowe są nadal poszukiwane. Zwłaszcza na statkach, w elektrowniach i fabrykach, gdzie wymagane są wysokie temperatury chłodziwa. Dlatego producenci robią wszystko, aby zwiększyć bezpieczeństwo operacyjne, obniżyć koszty sprzętu i złożoność konserwacji.

Jeśli masz pytania, zadaj je w komentarzach.Jeśli artykuł Ci się spodobał, udostępnij go w sieciach społecznościowych, aby inni mogli zapoznać się z tematem. Zapisz link do swoich zakładek.

Polecamy także obejrzeć wybrane filmy na nasz temat.

Jak działa kocioł parowy?

Kocioł parowy - projektowanie i konserwacja, szczegółowy przegląd.

Źródła informacji:

• https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
• https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
• https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov