Категория

Седмичен Новини

1 Помпи
Спецификации и характеристики на радиатора от стоманен панел тип 22
2 Камини
Как да изберем отоплителни елементи за радиатори: изчисляване на мощността и монтаж на електрически нагревателни елементи в чугунен акумулатор
3 Радиатори
Топло щит за метална пещ
4 Котли
Измиване на топлообменника на газовия котел
Основен / Камини

Какъв е принципът на работа на парни котли


Парогенераторите са специализирано оборудване за производство на пара от течности, главно от вода. Парата се използва в различни производствени, енергийни и отоплителни системи, например за отопление на промишлени сгради, институции в тежки климатични условия. Използването на пара е оправдано по време на дезинфекционните мерки в лечебните заведения. В зависимост от задачите, има промишлени инсталации за производство на пара и котли, предназначени за домакински задачи. Тези единици могат да работят върху различни източници на топлинна енергия. Има устройства, които генерират пара чрез изхвърляне на излишната топлина, получена от големи промишлени инсталации. Изборът на необходимото оборудване за производство на пара следва да се основава на познаване на принципите на функциониране на тези устройства и тяхната класификация.

съдържание

Парен котел, за какво е предназначен?

В зависимост от предназначението, парните котли се използват в определени области, където използването на пара е необходимо за съобразяване с технологичния производствен цикъл или при някои проекти на отоплителни системи.

Парни котли

Оборудването, което генерира пара е разделено на следните типове:

  • парни котли за енергийни цели (използвани в електроцентрали за задвижване на турбини, генериращи електроенергия);
  • парни котли от промишлен тип (генериране на пара за технологични операции в производството);
  • парни котли, предназначени за отопление, перални, дезинфекционни съоръжения;
  • използващи котли, които произвеждат пара, като поглъщат топлината от прегряването на димните газове в резултат на производството в металургията и химическата промишленост.

Парен котел промишлен тип

В енергетиката се използват най-мощните устройства, които произвеждат до 5000 тона пара на час при налягане от около 280 kgf / cm2. Парата се прегрява до температура от 500 ° C, след което навлиза в турбинните блокове, където се осъществява преобразуването на топлинната енергия в механична енергия.

В някои институции е предимство да се работи с парен котел, който осигурява отопление на сградата и служи за подаване на пара към пералните помещения. Понякога се инсталират парогенератори, при които е възможно използването на високотемпературни газове, това решение спестява значителни количества през периода на нагряване.

Паровите котли и принципът на работа имат значителни разлики от системите за отопление на водата. Работата на блоковете за генериране на пара се основава на нагряването на водата и нейното последващо преобразуване в пара. Отоплението се извършва с помощта на топлина от изгарянето на горими материали, най-често използваните природен газ или въглища. Изходът на пара от котела винаги се извършва под свръхналягане и в зависимост от предназначението му стойността му варира в широк диапазон и може да варира от 1 kgf / cm2 до няколко стотин kgf / cm2.

Схема за работа на котела с пара

Как да разбера коя е по-добрата чугунена печка на дълга горивна камина? Всичко може да е тук.

Съвременното оборудване е по-безопасно поради използването на такива схеми за проектиране на котли, при които образуването на пара се извършва в малки обеми, но при висока скорост, т.е. няма натрупване на значителни маси на водното състояние на пара. Независимо от това, безопасността на паровите инсталации зависи от контрола на параметрите на налягането и температурата и на нивото на автоматизация, която изхвърля излишната пара и изключва отоплението в случай на авария.

Разлики и видове оборудване за пара

Независимо от факта, че принципът на работа на всички котли се основава на прехвърлянето на топлината от изгаряне на горими вещества във водата за преминаването й в изпарително състояние, конструктивният подход при парогенераторите е различен.

Основни видове оборудване:

  • с газов тръбен метод за генериране на пара;
  • с метода на водната тръба.

Газовите котли осигуряват пара по следния начин. Тръбите са вградени в цилиндричното тяло на котела, в което се извършва изгаряне или преминават горещи димни газове. Топлината се прехвърля от тези тръби във вода, която след това се превръща в пара. Тези единици са разделени на котли с пожарни или димни тръби. Типът на пламъка поема процеса на изгаряне на гориво директно в самата тръба, за тази цел е инсталирана горелка с компресор, която позволява да гори горивото равномерно по цялата дължина на тръбата. В димните тръби не се получава изгаряне и топлината се прехвърля във вода чрез подаване на отопляем газ (продукти на изгаряне) към тях. Това е, теоретично, процесът на използване на излишната топлина от горивни продукти. Процесът на изпаряване се извършва в горната част на цилиндъра и натрупаната пара постепенно се изпуска в тръбопровода чрез байпасен клапан, изчислен за необходимото налягане.

Парни котли с газови тръби

При газовите котли, образуването на пара директно в тялото на устройството, поради което капацитетът на котела е акумулатор на голяма маса пара под прекомерно налягане. Този факт ограничава характеристиките на мощността на агрегатите, тъй като в случая на генериране на пара под високо налягане е възможно да се разруши агрегатния съд и незабавно да се освободи голяма маса от изпаряващи се вещества. Мощността на газовите котли е ограничена до приблизително 400 kW, работно налягане не е по-голямо от 10 kgf / cm2.

Парогенераторите с водна тръба имат противоположен принцип на действие. В тях топлината на изгаряне на горивото се прехвърля в тръбите, към които е разположена водата, в резултат на което настъпва варенето и преминаването му в изпарително състояние. Разположението на отоплителните тръби и метода на циркулация на водата в тях зависят от характеристиките на дизайна.

Най-често срещаните схеми на парогенератори за водни тръби:

Барабанна диаграма

Барабанните устройства могат да бъдат хоризонтални или вертикални, те се състоят от пожарна камера, отгоре на която са снопчета от тръби, които се простират в барабана, акумулирайки завършената пара. Топлината на изгаряне на горивото се прехвърля в тръбите, в тях се образува наситена пара, неизпарената вода се отделя от барабана и се връща към тръбите. Течността, преминаваща през тях, може да възникне до 30 пъти и зависи от типа агрегати. Природните котли за циркулация на водата работят на принципа на повишаване на нагрятите водни слоеве и се считат за по-малко продуктивни. При генераторите с циркулация на водните тръби броят на пистите се намалява и изходът от крайната пара нараства, докато се изисква повече гориво, за да се осигури скоростта на изпаряване. Конструкцията на котела може да бъде хоризонтална или вертикална. В хоризонталните структури един барабан се използва за получаване на пара, а при вертикални решения са разрешени няколко барабани.

Котел бойлер с водна тръба метод за производство на пара

Модерни проекти включват инсталиране на радиационни екрани в камината, позволяващи избора на лъчиста енергия при горене и допълнително производство на пара. Геометричното разположение на тръбите в корпуса на котела влияе пряко върху скоростта на нагряване и изпаряване, като по този начин спестява гориво.

За да се получи прегрята пара на желаната температура, е инсталиран прегревател. Дизайнът му прилича на лъчева връзка на тръби, към тях се доставя само наситена пара и на изхода излиза в прегряване. Отоплението е също и димните газове.

Директна диаграма на потока

Комплексът за парно генериране съдържа специален сепаратор, чиято задача е да отстрани течният компонент на парообразната смес. Това е от решаващо значение за потребителите, които се нуждаят от доставка на суха пара. Съдържанието на течната фаза на водата намалява преноса на топлина и може да доведе до кондензационни ефекти в възлите на главната линия, в резултат на което съществува опасност от хидравличен шок в системата.

Котел с директен поток на котела с метод за производство на пара с водна тръба

Водопроводните котли, за разлика от котлите с газови тръби, се нуждаят от внимателно пречистване на водата, тъй като по време на изпарението може да се появи сол на вътрешната повърхност на тръбите. Това води до лошо представяне или спешни ситуации поради изгаряне. Обработката на водата включва отстраняване на разтворения кислород и омекотяване на водата със специални химикали. При работа на котела в затворен контур, например в отоплителна система, водата се обработва веднъж. Ако се предвижда непрекъснато да се събира готовата пара, захранването се извършва само с подготвена вода.

Горивото за парни котли може да бъде:

  • природен газ;
  • въглища;
  • дизелово гориво;
  • електроенергия;
  • мазут;
  • атомна енергия.

Парогенераторите с малък капацитет, използвани за отопление на различни райони, най-често използват природен газ, въглища или дизелово гориво.

За кои стаи е подходящо парното отопление?

Отоплението с пара се използва в определени случаи, особено когато е препоръчително да се използва енергията на димните газове от каквото и да било производство. Като правило производствените зони (работилници, работилници, помещения за обществено обслужване, гаражи) най-често се нагряват.

Парни котли, работещи с въглища, газ или дизелово гориво, се монтират в помещенията, където трябва да зададете определена температура за кратък период от време. Това се обяснява с ниската инерция на паровите системи и високата ефективност на топлинната енергия. Парата, в допълнение към пренасянето на топлината си, прехвърля латентния тип топлинна енергия по време на нейната кондензация, която се получава по време на процеса на изпаряване. Тоест топлинната енергия се предава не само чрез охлаждане на масата на пара, но и поради нейното кондензиране.

За какви цели, какви норми и т.н. могат да бъдат намерени в статията Печката на печката за гаража.

Схема за отопление

Предимства на парно отопление:

  • могат да се използват радиатори с по-малка площ, поради голяма Δt;
  • бързо постигане на необходимата стайна температура;
  • малкият обем кондензирана вода в връщащата тръба позволява използването на тръби с малък диаметър;
  • възможността за намаляване на разходите за отопление с възможност за изхвърляне на димните газове в парогенератора.

недостатъци:

  • неспособността да се регулира температурата на радиаторите;
  • вероятността от изгаряне при докосване на елементите на отоплителната система (температура 120-130 ° С);
  • високо ниво на шума на парни котли;
  • топлинни загуби по магистрали.
  • Паровите котли, спецификациите за тяхната работа, трябва да бъдат избрани в зависимост от задачите и финансовата осъществимост на тяхното използване.

Котелът, цената зависи от обема

Оборудването за производство на пара, по-специално и в допълнение към индустриалните и енергийните приложения, може да се използва като алтернатива на отоплението на водата в нежилищни помещения с изискванията за проектиране на тази система.

Принципът на работа на парния котел (видео)

В това видео ще научите как работи процесът на парния котел.

Принципът на работа и устройството на парния котел

Парен котел е устройството, в което е поставена камината. Това е изгарянето на твърдо или подвижно гориво, последвано от топлина. Благодарение на тази топлина водата в котела се загрява и от нея се генерира пара (наситена или прегрявана). Изходящата пара има налягане над атмосферата и се използва в промишлени нужди.

За да може парният котел ефективно да изпълнява основната си функция, е необходимо да го изберете по размера на отоплителната площ на жилищното пространство.

По принцип устройството на котела е както следва. Барабанът, разположен в горната част на котела, е свързан с колекторите, разположени в долната му част, с помощта на стълбове (те не се отопляват). С помощта на повдигащи тръби колекторите са затворени на барабана. Подемни тръби се намират в зоната на изгаряне на горивото. С помощта на тръбите се издига смес от пара и вода, а сепараторът разделя сместа на компонентите си. Парата навлиза в тръбата за пара, водата се връща в барабана и отново участва в процеса на генериране на пара.
Компоненти и дизайн на парни котли

  • нагреватели (тръби, радиатори, батерии, регистри);
  • главни тръбопроводи;
  • регулиращи и спирателни вентили;
  • помпи;
  • средствата за контрол;
  • Автоматично.

Пример за организацията на парно отопление.

Устройството на парния котел приема наличието на различни тръби и съдове. Тръбите и съдовете с различни диаметри са взаимосвързани чрез метода на валцуване или заваряване. Котлите имат специални люкове, които осигуряват възможност за почистване и проверка на колекторите и барабана. Вътре в котела има две помещения: вода и пара. Водата се пълни с вода и пара - с пара. В парното пространство на котела има сепаратор, който отделя пара от влага. Устройството разделя тези две пространства от огледалото за изпаряване.

Основният компонент на парния котел е пещта. В него има процес на изгаряне. Това е клетка от вертикални тръби, които са свързани чрез изходни отвори към колекторните барабани, които са включени в циркулацията на котела. Външната част на камината е облицована с огнеупорни и изолационни материали. Между тръбите и корпуса им са специални тухли. Тези тухли отварят предните повърхности на тръбите, но затварят задните, в резултат на което шлаката и пепелта не задържат стените на камерите.

При използване на твърдо гориво, той се намира на решетката. Чрез отворите за въздух в раздробеното гориво прониква въздухът сам. При коксуващите се въглища трябва периодично да се смесва, така че въздухът да не спира.

Когато се използва мобилно гориво (въглищен прах, мазут, горивен газ), то се въвежда с помощта на горелка в пещта. В тази горелка горещите въздушни потоци се смесват с входящата струя гориво.

Контролите осигуряват автоматично включване и изключване на парогенераторите в съответствие с настроената програма, запомняне на първоначалната причина за аварията, регулиране на нивото на водата в барабана и налягане на парата. Тази система автоматично ви известява за извънредна ситуация. Така например, когато котелът е пренаситен с вода или със силно увеличение на налягането на парите, когато котелът премине вода и други аварийни ситуации, системата автоматично ще включи алармата.

Сортове и дизайн на парни котли, тяхната ефективност
За да се разбере структурата на котела, е необходимо да се разберат принципите, по които те са разделени помежду си:

  1. Съгласно метода за движение на сместа пара-вода. Според този принцип се разграничават два вида котли: с естествена и принудителна циркулация.
  2. Според метода за връщане на кондензата, котлите са два вида: затворени и отворени.
  3. Съгласно принципа на движение на средата, участваща в топлообмен (пара, вода, димните газове), има водни тръби и бойлери.

Схема на парния котел.

Котлите са от два вида: водна тръба и газопровод. Те имат различно устройство и ефективност. Газовите котли се наричат ​​такива, в които газовете се движат вътре в пожароизвестителните тръби и пожарните тръби, като се загрява водата. Те лежат на страничните стени на камината. При водогрейните котли водата преминава през тръбите и газовете ги измиват отвън. Водните тръби се закрепват към рамката на сграда или котел.

Сега се произвеждат предимно парни котли от серията DE, KE, IU. Те имат не само различно устройство, но и работят с различни горива. Медрите от серията DE имат висока ефективност, работят с газьол и мазут, серията КЕ - на твърдо гориво.

Принципът на работа и проектиране на парния котел
Топлината, произведена в пещта, освободена от димните газове, отива към нагревателните повърхности (нагревател на пара и отоплителни тръби). Нагревателните повърхности са два вида: лъчение и конвективен. Конвективните нагревателни повърхности включват следните елементи: контактни топлообменници, икономии на вода, въздухонагреватели. Те са предназначени да повишат ефективността на инсталацията, да намалят загубите на топлина с изходящите газове, да намалят разхода на гориво.

Принципът на работа на парния котел.

Качеството на водата е от първостепенно значение при работата на парни котли. Те могат да използват чиста вода само без примеси. Следователно, преди да се подаде в котела, водата трябва да бъде подложена на химическо почистване и обезвъздушаване (газовете са отстранени от водата). Само след това водата става хранителна.

След това захранващата вода се изпомпва от подаващата помпа във водния економайзер. Там той се загрява от димните газове и влиза в горната част на барабана, а захранващата вода и котелът също се смесват там.

Част от котелната вода от горния барабан се спуска до дъното през тръбите, които се наричат ​​котли. В горната част на барабана температурите на димните газове са ниски, а на дъното - високи. По този начин водата се загрява и заедно с парата и водата се издига до горния барабан през повдигащите тръби.

Втората част от котелната вода от горния барабан минава през тръбопроводите, които са извън пещта, след което се изпраща за преразпределение през колекторите. След това бойлерната вода в екраниращите тръби се нагрява, което води до смесване на пара-вода и мехурчета на парите, които се изпращат към горния барабан.

Пътят на охлаждащата течност има името на циркулационната верига.

Схема на двутръбна инсталация на отоплителната система.

В горния барабан на парен котел парата, получена в изпарителните повърхности на нагряване, минава през сепаратор, от който се отделят капчици вода. Това води до суха наситена пара и повишава ефективността. Тази пара преминава през парата към потребителя. Тази пара може също така да минава по същата линия на пара с прегревателя, където се загрява до по-висока температура, като същевременно поддържа налягането.

По време на работа на парни котли в горния барабан, нивото на водата постоянно се колебае между горната и долната позиция. Това е предназначено да увеличи ефективността на парните котли. Обемът на водата между тези две нива е запазен за гладкото функциониране на котела при липса на вода в него. За да увеличите ефективността на парния котел, инсталирайте нагреватели.

Определянето на положението на максималното или така нареченото максимално допустимо водно ниво в барабана на парния котел се извършва по такъв начин, че да се предотврати навлизането на вода в прегревателя.

Медни тръби - трайни, надеждни, практични. Такъв тръбопровод е в състояние да издържа на високи температури охладител.

Определянето на положението на минималното или най-ниското допустимо ниво на водата в барабана за парни котли се извършва по такъв начин, че да се избегне прегряването на металната повърхност на тръбата на котела и горния барабан, както и да се осигури постоянно протичане на водата в тръбопроводите.

Устройството за парни котли осигурява циркулация на водата. Тя може да бъде естествена и принудена. Природната циркулация в парните котли, която осигурява тяхното устройство, се осигурява благодарение на различната плътност на пара и вода. Плътността на сместа паро-вода в тръбите за нагоре е по-ниска от плътността на водата в тръбите. Но в същото време температурата и налягането са еднакви по цялата тръба. В допълнение, парата е газ, който винаги се стреми нагоре.

Принудителната циркулация в парните котли се осъществява с помощта на специални помпи.

Може да възникне нарушение на кръвообращението:

  • в резултат на неравномерно нагряване на изпарителната повърхност в резултат на шлайфане на тръбата;
  • в резултат на неравномерно разпределение на водата през колекторните и ситови тръби поради замърсяване с утайка и т.н.

Условия за безопасност на парни котли
Основното условие за безопасна работа на парния котел и повишаване на неговата ефективност е да се поддържа температурата на металните нагревателни повърхности на дадено ниво. Това се постига благодарение на непрекъснатата работа на охлаждащата течност в отопляемите тръби, която се осигурява от устройството (се получава интензивно охлаждане на тези нагревателни повърхности). Това е необходимо, защото димните газове на изхода имат много високи температури. Охлаждащата течност трябва непрекъснато да отстранява топлината от стените на тръбите, които се загряват от топлината на димните пещи. В случай на недостатъчно отвеждане на топлината от тръбите, металът прегрява, губи силата си и ефективността намалява. Може да се появят фистули и одулин. Най-лошият вариант е да се счупят тръбите и аварийно спиране на котела.

Недопустимо небрежно отношение на персонала към работата на котелното оборудване. В резултат на това може да се получи не само намаляване на ефективността, но и освобождаване на вода от барабана. Парата ще попадне в тръбите за спускане, ще се образува кавитация, горният барабан и тръбите ще се прегряват. В крайна сметка ще настъпи злополука.

Принципът на работа и устройството на парния котел - разликите, предимствата

Парни котли са оборудване, което може да се използва както в промишлени помещения, така и за домашни цели. Основната функция на такива устройства е превръщането на водата в пара, която по-късно може да се използва за отопление на помещенията или за осигуряване на движението на различни механизми. Тази статия ще обсъди устройството на парния котел, неговите характеристики и приложение.

Приложения на парни котли и предназначение

Парогенераторите се използват активно в следните отрасли:

  1. Отоплителни системи. Има промишлени и битови модели на парни котли, позволяващи използването на пара като охладител. Парата минава през отоплителните кръгове и / или влиза в топлообменниците на захранването с гореща вода, като по този начин осигурява движението на топлинната енергия. Котелът за битово парно отопление често се комбинира с устройства за загряване на твърдо гориво. Индустриалните съоръжения използват по-мощни и надеждни устройства, които произвеждат прегрята пара, която има увеличен трансфер на топлина.
  2. Енергетиката. Паровите машини ви позволяват да преобразувате нагрятата пара в електрическа енергия. Работният процес изглежда доста прост: пара преминава към турбината и върти вала, като по този начин генерира електричество. Този принцип се използва успешно в различни електроцентрали.
  3. Индустрия. Парни устройства могат да осигурят механично движение на различни елементи на системите. Принципът на работа на парния котел за промишлена употреба изглежда същият като в предходния случай, но генерираната енергия е насочена към осъществяване на механичен ефект върху елементите, които трябва да се движат.

Знаейки какво е за парния котел и къде се използва, устройството може да се използва с максимална ефективност.

Принципът на работа на парния котел

Първо трябва да разберете какво се нарича парна котел. Парен котел е устройство, което генерира пара. Има два вида продукти, които са наситени с пара и прегрявани. Температурата на наситената е 100 градуса, а налягането е 100 kPa. Прегрятата пара се загрява до 500 градуса, а стойността на налягането може да надвишава 26 МРа. Наситената пара се използва в битови единици и прегряването поради характеристиките му е приложимо само в промишлени съоръжения.

Суровината за генериране на пара е вода, която се преработва в котел, който работи с всякакъв вид гориво. В процеса на работа, генерираната пара се превръща в охладител, който доставя топлинна енергия на мястото на нейното приложение.

Независимо от специфичните особености на конструкцията на дадено устройство, общият принцип на работа на парния котел винаги остава същият:

  • Първо, водата минава през етапа на почистване и се изпраща в резервоар (обикновено разположен в горната част на устройството) с електрическа помпа;
  • Водата, натрупана в резервоара, навлиза в тръбите, водещи към колектора, разположен долу;
  • От колектора водата е насочена нагоре, навлизайки в отоплителната зона;
  • В тръбата водата се превръща в пара, която се издига нагоре поради разликата в налягането между течността и газа;
  • В горната част на конструкцията има сепаратор, който позволява разделянето на парата от водата и изтеглянето на излишъка от нея в резервоара;
  • Парата отива до тръбопровода и отива на потребителите;
  • При парогенераторите етапът на нагряване се извършва още веднъж, за да се постигне необходимото състояние на пара.

За да разберем добре как работи парният бойлер, е необходимо да се вземат предвид особеностите на неговия дизайн, които ще бъдат разгледани по-нататък.

Парни котли

Структурно парният котел е резервоар, в който се осъществява процесът на преобразуване на водата в пара. Капацитетът обикновено се състои от тръби, чийто диаметър може да варира в рамките на доста широки граници. В допълнение към напълнената тръба, схемата на парния котел включва горивна камера, предназначена за изгаряне на гориво.

Камината може да има определени функции, които са пряко зависими от вида на използваното гориво. Например, горивните камери за твърдо гориво в долната част са оборудвани с решетка, през която се подава кислород в камерата. В горната част на конструкцията е монтиран традиционен комин, който създава сцепление и осигурява нормално изгаряне. В случай на използване на течна енергия или газ, горивната камера се доставя с горелка.

Във всеки случай, газът, отделен по време на изгарянето на гориво, се издига до резервоара, напълнен с вода, отделя топлината и се изхвърля в атмосферата от комина. Водата в определена точка започва да кипи и се превръща в пара, която се изпраща в горната част на резервоара, а след това към тръбите.

Видове парни котли

Първият параметър, чрез който се класифицират парните котли, е вида на използваното гориво в зависимост от разпределението на следните видове котли:

В зависимост от предназначението им се разграничават следните видове парни котли:

  • Домакински;
  • промишлена;
  • енергия;
  • Рециклиране.

Последният параметър е проект, който позволява да се разграничат два вида котли:

Дизайнът на парния котел е много важен, затова трябва да разберете разликите между тези типове устройства.

Различия между газовите и водните тръбни котли според схемата на работа

Капацитетът за създаване на пара обикновено се прави от една или повече тръби. Водата в тях се загрява от излъчените газове, изпускани по време на изгарянето на горивото. Този проект предполага, че самият газ се издига до тръбите, напълнени с вода, а устройствата, работещи на този принцип, се наричат ​​газови котли.

При друг тип котел газът се движи през тръбата в резервоара с вода. Капацитетът в този случай се нарича барабан, а самият котел се класифицира като тръба за вода. Барабаните, напълнени с вода, могат да бъдат поставени хоризонтално, вертикално, радиално или комбинирано, в зависимост от това, как се излъчват съответните видове котли с водна тръба.

Сравнението на характеристиките на разглежданите видове котли позволява да се направят следните изводи:

  1. Първата разлика е различните размери на използваните тръби. Уредите с газоразрядни тръби са оборудвани с достатъчно големи тръби в сравнение с продуктите, които се използват във водоструйни котли.
  2. Следващата разлика е разликата в мощността. Граничната стойност на мощността на газовите тръби е 360 kW, а максималното налягане не може да надвишава 1 MPa. Високото налягане и обемът на парата изискват увеличаване на дебелината на стената на устройството, което отрицателно влияе върху крайната цена на котела. Водните тръби с такъв дефицит са лишени - за тях могат да се използват тънки тръби, които позволяват да се постигне по-висока температура и налягане в сравнение с газовите тръби.
  3. Водните тръби не са само захранване и по-висока температура. Техните предимства включват способността да издържат на силно претоварване, което показва по-голяма степен на безопасност на такива устройства.

Допълнителни елементи на котлите

Устройството на парния котел не се ограничава до основните елементи, които вече са описани по-горе. Понякога парният котел може да бъде оборудван с допълнителни устройства за подобряване на ефективността или функционалността на системата.

Това са следните елементи:

  1. Паропрегревателните. Този елемент Ви позволява да загрявате пара на температура над 100 градуса, което ви позволява да постигнете по-голяма ефективност, като увеличите ефективността на устройството. Парата при използване на прегревател може да достигне температура от 500 градуса и нагряването му се извършва вече в тръбите, т.е. след етапа на изпаряване на водата. Прегревателят може да бъде вграден или да работи като отделно устройство. Има конвекционни и радиационни устройства (вторият тип има 2-3 пъти повече мощност).
  2. Парен сепаратор Този елемент на парния бойлер ви позволява да отстраните излишната влага от парата и да я изсушите максимално. Когато се използва сепаратор, ефективността на целия котел значително се увеличава.
  3. Парна батерия. Това устройство ви позволява да стабилизирате системата. Батерията абсорбира излишната пара и ги връща в системата, ако стане прекалено малка.
  4. Устройство за пречистване на вода. Това устройство позволява да се намали насищането на водата с кислород и различни химикали. Навременното приготвяне на вода прави възможно намаляването на ефекта от корозията върху вътрешните елементи на котела и намаляването на количеството седимент в системата.

Освен това устройството на парния котел включва клапан за източване на кондензат, въздухонагреватели и блок за управление на блока, който включва горивен прекъсвач и контролира потреблението на суровини и енергия. Разбирането на това, което се състои от парния котел, ви позволява да пригодите конфигурацията си към определени задачи.

Парогенератор

Парогенераторите са разновидности на парни котли, оборудвани с допълнителни елементи. По-специално, конструкцията на такова устройство може да включва няколко междинни прегреватели на парата, което позволява да се умножи капацитетът на оборудването.

Най-често парогенераторите се използват в атомни електроцентрали. Използването на пара дава възможност за превръщане на енергията, произведена при разпадането на атомите в електричество.

Парата в атомните реактори може да работи както следва:

  1. Водата обгражда външната част на корпуса на реактора, като поема топлинната си енергия. Парата се формира в собствената си верига, разположена извън реактора. Парогенераторът в подобен дизайн изпълнява функцията на топлообменник.
  2. Втората схема включва намиране на тръби за отопление на водата в самия реактор. В резултат на това се оказва, че реакторът се превръща в един вид горивна камера и генерираната пара се изпраща незабавно до електрическия генератор. Този проект се нарича реактор за кипене и не изисква монтаж на парогенератор.

заключение

Парни котли са достатъчно мощни и ефективни устройства, които са необходими в редица ситуации. Бойлерите за битови нужди предоставят възможност за затопляне на къщата или работа, а промишлени единици ви позволяват да генерирате електрическа енергия в големи количества. Във всеки случай, за да се постигнат ефективно зададените задачи, целта и конструкцията на котела трябва да съвпадат.

Устройство и принцип на работа на парни котли

Котелните централи, които генерират пара от вода, заслужават специално внимание. Те рядко се използват за отопление на сгради, обикновено отоплението е вторичната им функция. Основната задача на такива единици е производството на пара за различни технологични процеси. В зависимост от необходимите параметри на парата, в изхода, който осигурява тези параметри, се избира парна котелна уредба.

Принципът на работа и видовете парни котли

Ако целта на отоплителните инсталации е да се затопли водата, за да се затопли къщата, като се предотврати влага в резервоара на котела, работата на парния котел решава противоположния проблем. Той се състои в насочване на цялата топлинна енергия на изгаряне на гориво към вряща вода и нейното изпаряване. Някои технологични процеси изискват повишена температура на парата, поради което третият етап от работата на блока става нагряване до тази температура (прегряване). Основните показатели за производителността на парогенераторите са налягането и производителността, изразени в тонове за 1 час.

Конструкции от този тип топлинни инсталации власт са различни, но принципа на работа остава една и съща котела: изгаряне на течно гориво или природен газ в пещта, да пренасят вода топлината на изгаряне, минаваща през топлообменника, за да го изпари и да изпраща на клиентите си. Според метода на топлопреминаване в парогенераторите се използват топлообменници:

  • пожарна тръба (дим);
  • вода тръба

Те имат една обща характеристика: това са тръби, произведени в различни инсталации от различни сектори и форми. Вътре в тръбите една от носителите, участващи в процеса на топлопреминаване, се движи и извън тях се измиват от втората среда. В тръбните тръби топлообменниците вътре са горещи изгорели продукти, които нагряват водата в резервоара на котела до степен на изпаряване. Всичко се случва в обратната посока във водния тръбопровод, където водата циркулира през намотките и се отоплява навън от пламъка на горелката и димните газове.

Пожароизвестителни инсталации

На фигурата е показан проектът на парна котел с топлообменник с три топлоизолационни тръби. Три начина - това означава, че димните газове преди изхвърлянето навън ще направят три удара през тръбите, измити с вода. Първият ход е самата горивна камера, в която температурата е най-висока. В края си газовете променят посоката, влизайки в тръбите на втория и след това на третия завой. За такова движение продуктите от горенето се подават от вентилатора, плюс естествения газене на комина.

Нивото на водата в резервоара на котела е нестабилно, тъй като в процеса на нагряване на неговата част кипи и под формата на пара влиза в апарата, разделящ малки капки - сепаратора. Разделянето на течността трябва задължително да се извърши, иначе в парните линии, водещи до потребителите, ще има воден чук, резултатът ще бъде тяхното унищожаване. Липсата на вода в ризата трябва непрекъснато да се допълва, тъй като това включва подаваща помпа за парния котел.

Това е важно! Особеността на всички парогенератори е, че студена вода не може да им се достави, всеки производител определя минималната си температура поотделно за своя продукт.

Нагрятата захранваща вода се извършва по два начина:

1. С помощта на допълнителен плочи топлообменник, отнемайки за отопление на енергията на произведената пара.

2. С помощта на икономист, монтиран на изхода на димните газове от уреда. Икономистът допълнително намалява температурата на горивните продукти, като по този начин загрява захранващата вода. Методът увеличава общата ефективност на генератора с 3-6%.

Водни тръбни единици

Друга схема на парния котел е с топлообменник с водна тръба. Тук димните газове също правят няколко движения, преди да напуснат устройството. Горелката се поставя в центъра, във вътрешността на серпентината с вода. При такава организация на отоплението, изпарението в намотката се осъществява сравнително бързо и производителността на инсталацията обикновено е по-висока. Но тук се крие недостатъкът: най-малкото закъснение при захранването на намотката ще доведе до изгаряне на тръбите и до спешна ситуация. Пожарните тръбопроводи нямат този недостатък, но са по-инерционни и имат големи размери.

Отделно, трябва да се отбележат изискванията за качеството на допълващата вода. Технологията на процеса и проектирането на парни котли са такива, че трябва да преминават през няколко етапа на подготовка:

  • Почистване и привеждане към качество на пиене.
  • Химическо обезсоляване.
  • Отстраняване на въздушни мехурчета чрез термични или химични средства (обезвъздушаване).

Забележка: при избора на обезвъздушаване по термичен метод се решава едновременно изгарянето на захранващата вода, тъй като в деаератора то се загрява до 70-80 ° С

Независимо от мерките за третиране на вода, парният котел изисква периодично премахване на котления камък, което все още се появява на обменните повърхности. Операцията се нарича "прочистване", се извършва по различни начини и се състои в измиване на тръбите на топлообменника под налягане.

заключение

Парогенераторите са доста сложни и енергоемки устройства, използвани в промишленото производство. За да се избегнат аварийни ситуации, тяхната инсталация, въвеждане в експлоатация и експлоатация трябва да се извършват от добре обучен и висококвалифициран персонал.

Парен котел: теория, правила за работа, дизайн и видове, приложение

Парен котел е проектиран да произвежда работна (или силна) пара, която може да извършва механична работа или да изолира еквивалентно количество топлина. Устройствата, които образуват пара, сила, която не е необходима, се наричат ​​парогенератори. Те са широко използвани в индустрията (например за бетониране на бетони), в хранителните технологии (парни котли), медицината (инхалатори, стерилизатори) и в ежедневието (за пара и почистване, във вана и т.н.). парен котел.

Модерни промишлени и битови парни котли

Защо се нуждаете от силна пара?

През вековете, когато квантовите компютри и комуникационни устройства са "на път", способни на независимо мислене на изкуствения интелект и космически кораби за междузвездни полети, необходимостта от работеща двойка остава висока. В промишлеността, на първо място, за прехвърляне на големи количества готова за използване топлинна енергия и задвижване на технологично оборудване: преси, чукове, svayezabivateley и т.н. Във водния транспорт и енергетиката това е производството на работна течност за парни турбини и други високомощни механични двигатели: с 5-10 MW на вал, единичната цена на механичната работа с пара е по-ниска от всяка друга работна течност.

Забележка: чифт парен цилиндър - буталото има забележително свойство - най-голямата сила върху пръта се развива при нулева скорост на хода на буталото. С други думи, външната характеристика на паровия двигател е идеална и ефективността му почти не зависи от режима на работа; Не е необходим парен двигател на скоростната кутия.

В ежедневието се използват и парни котли; най-вече в парни и двуциклени отоплителни системи (СО). Парата СО изисква по-задълбочено запечатване, отколкото с топлоносител, но ви позволява да изключите и отново да свържете отделни клони към системата на височината на отоплителния сезон, без да рискувате да разтворите цялото отопление. Това на свой ред дава възможност за отопление на добре изолирани помещения с пулсации, които на места с жесток климат спестяват до 30% или повече от разходите за отопление на сезон.

Bypass CO, напротив, се оказва по-икономичен в краищата с дълъг междусезон и лека, нестабилна зима. Температурата на потока СС на еднокръгов ток не трябва да пада под прибл. +45 градуса по Целзий, в противен случай киселинният кондензат на отоплителния котел ще падне, което ще доведе до повреда на цялата система. Топлинните загуби в багажните тръби са значителни, следователно в къщи и / или разпределителни отоплителни тела те поставят така наречените. Асансьорни възли, в които част от охлаждащата течност от захранването се засмуква в захранващата линия, като се загрява. Същевременно, котелът преследва голяма част от охлаждащата течност в кръг, изразходвайки излишното гориво, за което абонатите трябва да платят. Колкото по-висока е външната температура и се изисква по-малко отопление, толкова повече топлина, генерирана от котела, се изразходва не за отопление на потребителите, а за поддържане в режим. Което още не е оптимално.

При 2-цилиндров CO, парният котел произвежда пара, което загрява CO охлаждащата течност през топлообменника. Температурата на потока сега може да бъде намалена, което ще намали загубите в мрежата: те са по-големи, толкова е по-топла охлаждащата течност. Температурата на въртене може да бъде толкова ниска, колкото е желано, докато системата не се размразява: в топлообменника не гори нищо и не се образуват киселинни радикали, които могат да паднат от киселинния дъжд. Нищо не застрашава парния котел: няма големи загуби, тъй като топлообменник наблизо; Паровото захранване към него се регулира от автоматичен клапан, базиран на температурата на втората верига, и връщаната пара към котела остава силно нагрята.

Какво не е наред с това?

Основният недостатък на парните котли е голямото време за готовност. Най-добрите от съвременните отиват в режим на работа за 3-5 минути, а в обикновен бойлер двойките се развеждат около час. Следователно, практически няма транспортиране на земята, въпреки че ефективността на съвременните керамични парни двигатели не е по-лоша от двигателя с вътрешно горене. Но можете да изключите двигателя, но няма спиране на котела.

Не по-малко значима е опасността от експлозия. Ако количеството енергия в резервоара за гориво на кола се измерва в десетки килограми еквивалент на TNT, тогава в парния котел с центрове и тонове. Бензинът и дизеловото гориво могат и просто се изгарят, а котелът експлодира при инцидент. Модерни - изключително редки, но тяхната експлозивност все още не е нула.

От втория недостатък следва още един: за захранване на парния котел се нуждаете от много висококачествено добре подготвена вода. Скалата - ужасен враг на котела, драстично намалява неговата топлинна ефективност и увеличава риска от експлозия.

В резултат на втория и третия - четвъртия сериозен недостатък: парните котли се нуждаят от редовна квалифицирана проверка и поддръжка при изключване на котела. Представете си, че определено трябва да карате кола до бензиностанцията на всеки шест месеца и да поръчате преградата на двигателя, в противен случай тя ще спре да слуша волана и ще се срине в полюс.

Малко история

Мислите да използваме силата на пара за целите на хилядолетието. Смята се, че първият парен котел, който е едновременно струйна парна турбина, е изобретен от Heron of Alexandria. Има доказателства, че през XVI век. капитанът на испанския флот Бласко де Гари издигнал на царя... параход, който плаваше. Но ако това е вярно, тогава едно случайно откритие - термодинамиката като наука все още не съществува и без нея не е възможно да се изчисли парния двигател и котела за него. Едисън, от практикуващите, каза веднъж: "Няма нищо по-практично от една добра теория."

Патент за минен воден асансьор, работещ от парни котли, за първи път е получен от англичанин Т. Севери през 1698 г. На практика идеята му е реализирана и от англичанина Т. Нюкомен в същото време до края на 17 век. Но котелът на Newcomen по принцип не се различава от домашния чайник и произвежда много слаба пара, така че машините на Newcomen не са широко разпространени и не произвеждат революция в технологиите.

Парен котел I. И. Полцунова

Първият ще разбере как трябва да действа котелът, давайки силна пара (силна пара) през втората половина на XVIII век. независимо един от друг са и английският дизайнер Дж. Ват (вата мощност на името му) и руският самоук механик И. И. Полцунов. Той не успя да завърши парния си двигател - той умря от болестта, но котелът беше завършен през 1765 г. Проектите на парните котли на Ват и Ползунов (на фигурата отдясно) са почти идентични и в момента не може да има друго техническо решение.

Топлинната ефективност и производството на пара (виж по-долу) на бойлерите Watt и Polzunov позволяват да се стартират машините, които извършват рентабилна полезна работа, но далеч не е възможно с технологията от онова време. Техническите параметри на парните котли се подобриха и изобретателите на първите парни локомотиви Р. Тревитич и Й. Стивънсън ги направиха по-компактни. По-късно английските инженери J. Thornycroft и E. Yarrow, а след това и руският учен В. Г. Шухов, този, който е построил телевизионната кула на Shabolovka, са допринесли много за развитието на изграждането на котли.

Първите локомотиви на Тревитик, Стивънсън и Черепанов

Забележка: Първият парен двигател на Stephenson "Blucher" (в центъра на фигурата) е номер 2, но това е така, защото неговият предшественик е неподходящ за продължителна работа.

Малко теория

В този раздел няма да има формули от учебни и университетски учебници. Предполага се, че си ги помниш. И ако забравите, знаете къде да погледнете. Тук ще обсъдим същността на процесите, протичащи в парния котел, и детайлите, които са важни за практиката и заключенията от тях. И математиката е печеливша. Без разбиране за същността на изчисленията, все още няма смисъл.

Основният принцип на работа на парния бойлер, който се усеща от Утт и Ползунов, е, че той не кипи вода. Процесът на кипене от страната е гладко контролиран: водата е достигнала точка на кипене и е получила латентната топлина на изпарение - кипи; не не не При нормално налягане врящата вода е относително безопасна, но ефективността на отпадъчната пара е незначителна; той се казва, че е с нисък потенциал. И веднага започва кондензацията си, причинявайки пълната загуба на пара.

Парата работи под натиска си. Да предположим, че излишъкът от атмосферното е само 1 МРа. След това на буталото площ от 500 квадратни метра. cm парна натискане надолу с прибл. половин тон. Не е зле за начало.

Налягането на наситена пара с увеличаване на нейната температура нараства в съответствие със закон за захранването, т.е. много бързо, отляво на фиг. В същото време се увеличава и температурата на кипене на водата и парата на единица площ на изпарителното огледало (GP). Но латентната топлина на изпарение остава непроменена и част от консумацията на гориво, която не дава достатъчно сила, всичко намалява и намалява. Така че във всяко отношение е изгодно да се увеличи налягането в котела, но това увеличава неговата експлозивност (виж по-долу). И до определена граница, над която не-термодинамичните сили започват да се намесват в процеса.

Зависимост на параметрите на наситената пара от температурата

Таблицата с параметрите на прегрятата наситена водна пара е дадена отдясно на фиг. Обърнете внимание на маркираните зелени колони (частично или напълно). Това показва, че максималната ефективност на парата пада в температурния диапазон от 200-260 градуса. Налягането на парата в него, при което силата, генерирана от задвижващия механизъм, зависи три пъти. Общата топлинна мощност (като се вземе предвид латентната топлина) в този диапазон непрекъснато се увеличава. Това е от полза за изпарения-течен СО с частична или пълна кондензация на охлаждащата течност.

Лошата новина започва в жълтите линии: парата става химически много активна - тя изяжда парни линии и механизми от обикновена стомана и част от нейната сила отива в "химия" въпреки увеличаването на налягането. Червените линии - новината е дори още по-лоша: топлинната дисоциация на водата става забележима при една двойка, а котелът става изключително опасен.

За означенията

В ерата на парните двигатели бяха използвани атмосферата (at) и налягането (а). 1 ч. = 1 кгф * кв. виж p (ati) = p (a) -1, тъй като налягане на въздуха 1 atm. Сега налягането се измерва в паскали (Pa). 1 час = 1.05 МРа. Това е вярно, защото режимът на работа на котела зависи значително от налягането на атмосферния въздух. Но няма излишни Pascals, за да се определи силата на пара, е необходимо да се извади 1 MPa от налягането в котела. Например при 240 градуса налягането в котела е 3 348 МРа. За работа можете да използвате не повече от 2,298 MPa, но за всеки квадрат. cm повърхности на частите вътре в котела ще смажат повече от 30 кг * кв. cm. За да се изчисли мощността на котела, е необходимо да се използва и неговата пара за изход в kg * s или kg * h. Друга стойност, която трябва да се знае, е топлинната ефективност на котела, която е равна на съотношението на топлинната енергия, съхранявана в единица маса пара за топлината на изгаряне, необходима за производството на гориво. Термичната ефективност често се нарича ефективност на котела, но трябва да се има предвид, че ефективността на котлите за електроенергия и отопление от един и същи дизайн е различна: в последния случай латентната топлина на изпаряване може да бъде върната под формата на латентна кондензационна топлина, но не и в първата.

Забележка: Понякога излишъкът от атмосферното налягане на парите се изразява в бар (bar). Например, в спецификацията на котела те пишат - налягане 1,5 бара, което е равно на прибл. 1.5 ati. Но лентата също е несистемна единица, нейната употреба не е регулирана. Следователно в една и съща спецификация е необходимо да се намери температурата на водата в котела и да се провери.

Парен потенциал

Заедно с температурата в котела, неговата експлозивност също бързо нараства. При температури над прибл. 200 градуса, дори намаляването на налягането вследствие на излишната пара, може да доведе до кипене на цялата маса на водата в котела и експлозията му. В историята на "Нойков-Прибой", "Заливът на радостта" с всички технически подробности описва как симпатизиращият червен стрелец взривява котел на бял военен кораб, до екипа, на който е насилствено назначен. Въз основа на тези съображения пара се разделя на размера на работния потенциал в:

  • Нисък потенциал - температура до 113 градуса по Целзий, налягане до 1,7 МРа. Експлозията на котела е почти невъзможна поради малкото количество енергия в него.
  • Нисък потенциал - температура 113-132 градуса, налягане 1.7-3 МРа. Експлозията на котела е възможна с внезапното разрушаване на тялото му.
  • Средният потенциал е температура от 132-280 градуса, налягане от 3-6,42 МРа. Експлозията е възможна с унищожаване на тялото на котела или с неуспех на автоматизацията.
  • Висок потенциал - температура 280-340 градуса, налягане 6,42-14,61 МРа. Експлозията е възможна, освен гореизложените причини, поради нарушения на правилата за работа на котела (виж по-долу) и снижаване на налягането на паропроводите.
  • Ултравиолетов потенциал - температура над 340 градуса, налягане над 14,61 МРа. Експлозията, освен описаните причини, е възможна поради случайно сливане на обстоятелствата.

Тънкостите на изпарението

За практически цели е удобно да се използва стойността на парата на единица площ на RFP, но всъщност изпарението в котела се извършва в обема на водата: насища се с микромехурчета пара. Идеята за това дава бяла вряла вода, която според правилата на Източното готвене се очаква да приготвя чай. Но в бялата вряла вода въздухът, разтворен във вода, се освобождава и в нормално работещ котел водата е прозрачна на външен вид. Ако стъклото е затъмнено - котелът е на ръба на експлозия. Червеният котлон, споменат по-горе, беше специалист от най-висок клас: той определи от вида на водата колко бързо котелът щеше да избухне и успя да избяга. Параторът беше стар със среден котел; отнемането на водомер до експлозия отнема няколко минути. Високо потенциалният бойлер веднага експлодира, само затъмнява водомера.

Вторият важен момент - с RFP изпъква така наречените. мокра пара, в която има и невидими микрокапливи вода. Мократа пара е враг на котела не е по-малко ужасно от мащаба: капчици на влага са естествени кондензационни центрове на пара. Ако на някое място в паровата верига температурата започне да пада по-бързо от налягането, може да започне кондензация на пара с лавина. Налягането в цялата система ще падне рязко, а дори и един ниско потенциален бойлер може да кипне и да се взриви. Що се отнася до механизмите, задвижвани от парата от котела, кондензацията също така драстично влошава техните технически параметри (налягането в работните тела спада рязко) и води до повишено износване: микрокапсулите на прегрятата вода са химически агресивни. Единственото място, където кондензацията на работните пари е полезна, е в паро-течна СО (виж по-горе), тъй като в същото време латентната топлина на кондензация се освобождава за нагряване.

Перфектен бойлер

Познавайки тези характеристики, от днешна гледна точка е възможно да си представите как трябва да се уреди някакъв идеален парни котли. В действителност, това ще се окаже много скъпо и трудно да се поддържа, а в "златния век" на парата такъв бойлер е технически невъзможно. Цялата еволюция на изграждането на котли е следвала пътя на опростяване на оборудването (връзване) на котела и комбиниране на функциите на неговите системи. Но за да разбера какво се нуждае котелът за нормална работа, тази схема ще ви помогне.

Обобщена схема на устройството на парния котел е дадена на фиг.

Обща схема на парния котел

Парогенераторът е тръбен (тръбен) топлообменник газ-вода. Увеличаването на зоната на контакт на охлаждащата течност с нагревателя подобрява образуването на микромехурчета от парите в масата и отделянето на пара от единичната площ на RFP при същата температура. В сух парна баня чистата пара- и водна микро-суспензия се разделят чрез гравитация или метод на абсорбиране, без да се освобождава латентната топлина на кондензация. Горещият кондензат се връща обратно в парогенератора или в циркулационните котли (виж по-долу) се изпомпва в него с циркулационна помпа.

Ролята на прегревателя е много важна. Без спадане на налягането по дължината на парната линия няма да има поток от пара през него, но в същото време пара пада мощност и вероятността за силна кондензация се увеличава. Парен прегревателят "подава" изходящата пара с енергия за нищо - поради остатъчната топлина на димните газове.

Още повече увеличава топлинната ефективност на бойлера economizer. Това също е канален топлообменник, в който захранващата вода също се загрява от димните газове. При най-бавната скорост на котела, икономисторът може да преохлади и да се размножи със сажди и когато бъде принуден, котелът може да прегрее и дори да кипи. Поради това понякога в икономистатора се вкарва отделна водна верига с воден асансьор, подобно на използваните в едно верига CO (виж по-горе). При нормална работа на котела, собствената циркулация на икономиста е прекъсната чрез спирателен вентил.

Последното нещо, което ви позволява да "издържите" топлинната ефективност на котела на теоретичната граница - загряване на въздуха, който влиза в пещта. При високотемпературните термични устройства това е много ефективна мярка. В един момент, загряването на въздуха в каувърите позволяваше почти три пъти да се намали консумацията на гориво за топене на доменни пещи. Що се отнася до контролния блок (или устройството) на цялата тази икономика, сега е кутия или шкаф с микропроцесор и неговата електромеханична хамута, а в миналото беше екипаж на шофьора и пожарникар.

Дизайн на парни котли

В зависимост от предназначението, условията на работа и изискванията за параметрите на пара, устройството на парния котел може да е различно. Структурно, парните котли се различават по:

  1. Методът за отделяне на пара е прав (поток) и циркулиращ;
  2. На устройството на парния сепаратор - барабан и други (звънец, серпентина и други;
  3. Методът на топлообмен - тръба за газ (по-рано наречена пожарна тръба, стара тръба) и тръба за вода;
  4. Съгласно ориентацията и конфигурацията на панелните генератори - хоризонтални, вертикални, комбинирани (хоризонтален вход за димни газове, вертикален изход, извити канали), наклонени, многоколесни, серпентинови, вихрови горелки и др.
  5. По хода на димните газове - напред и назад;
  6. За хидродинамика - с отворена или затворена верига пара-вода, вижте по-долу;
  7. Според метода на отопление - огнено (гориво), електрическо, индиректно отопление, хелиокола и др.

Що се отнася до метода на отопление, електрическите парни котли позволяват да се получават само парни отоплителни елементи с нисък и нисък потенциал, които не издържат на по-строги условия на работа в котела. Използват се индиректни отоплителни котли. в атомната електроцентрала. Когато пишат, че температурата на охлаждащата течност в тях достигне 500 градуса и повече, това се отнася до първата верига, която загрява обичайния висококачествен котел през топлообменник, който дава пара на турбината. Слънчеви котли (heliocotla) и др. Екзотичен предмет на отделно разглеждане. Ние ще се докоснем до тях в края на краищата, а ние ще се занимаваме предимно с огнени парни котли - единица за ефективност на парата от тях е най-евтината и най-достъпна.

Забележка: Подводниците понякога играят наземни манекени с приказки, тъй като те, за които се твърди, че измиват часовника, спят на първичната верига на реактора на ядрената подводница. Това е чист шега - на първата верига, не само температурата е над 400 градуса, но и смъртоносна радиация, а неоторизираното заминаване от часовника е сериозно престъпление. Първата верига от ядрени реактори е проектирана така, че от охлаждащата течност да не се отделят пари.

Преден поток или циркулация

При паровите котли с директен поток (поз. А на фиг.), Влажната пара влиза в серпентината, тръбния колектор или под капачката, където пада водна суспензия и тече в парогенератора.

Схематични диаграми на устройството за директни и циркулационни парогенератори

Котлите с директен поток са по-прости от гледна точка на дизайна, а от автоматизацията е достатъчно за тях да бъде опитен пожарникар. Котлите с директен поток могат да бъдат енергонезависими - правете без подаващата помпа, като подавате вода от потока от захранващия резервоар. Но те са много по-експлозивни от циркулиращите, и тяхната топлинна ефективност и изходна пара са ниски. Най-силната пара се отделя от най-горните водни слоеве в котела. След като се освободи от микробръблата на пара, водата се спуска и се издига отново, когато е наситена с пара. В един-единствен бойлер водата се подновява чрез гравитационна конвекция (която отделя пара от водата е по-тежка), върху която се изразходва горивото. Тя се нуждае от много, защото конвективните потоци са нестабилни, с турбулентност и повече разсейват получената енергия, отколкото те пренасят водата нагоре. Топлинната ефективност на един единствен котел е приблизително. 35-40% Като умножим тази стойност с ефективност на парния двигател от 25-30% (до 45% в съвременните), ще постигнем известната ефективност на "локомотива" от 8-16%

В циркулационния бойлер общият воден поток се насочва нагоре чрез отделна циркулационна помпа, която отвежда кондензата от камерата; вътрешните загуби на триене във водата са минимални и мощността на циркулационната помпа изисква малко. Елементарният обем вода, преди да се изпари напълно, прави от 5 до 30 или повече оборота, което допълнително увеличава топлинната ефективност и парата на котела. Например, при едно завъртане на част от водата, само 10% от нея се изпарява. Следващият оборот ще бъде 90%, от които 10% ще се изпарят, т.е. още 9% от първоначалния обем и водата ще останат 81%. Като се броим по подобен начин (математика, такива изчисления се наричат ​​повтарящи се отношения), ние получаваме 63% ефективност на котела за 5 оборота и 92.6% за 30 оборота. Ефективната зона на RFP се увеличава в резултат на това, при геометрично приблизително. 1,5 и 2 пъти.

Котли за барабани

Циркулационният котел трябва да има не само помпи в колана, но и регулатор на нивото на кондензатора в парния сепаратор. Ако се окаже, че са твърде много, техническите параметри на котела ще се влошат рязко. Ако това не е достатъчно, то обикновено заплашва нещастието: мократа пара бързо ще се кондензира, налягането в котела също ще падне рязко - при кипене - експлозия. За да избегнете тази ситуация, позволете бойлерите тип "барабан". В тях парогенераторът е част от широка тръба (барабан), в която насища вода навлиза във водата от котел (нагревател), който в случая не е парогенератор; По този начин, нагряването на водата и отделянето на пара от нея са разделени. Нагревателят не може да кипи по принцип, а варенето на барабана не е толкова опасно, защото По-голямата част от освободената енергия по време на този процес се изразходва чрез притискане на водата обратно в нагревателя и резервоара за подаване.

Принципът на работа на автоматичния барабанен парен котел

Мократа пара от паровия сепаратор влиза в "свободен" кондензатор с малък обем, също кръгъл в напречно сечение. Дюзата за подаване се издига над дъното на кондензатора, като осигурява постоянно ниво на кондензат в него. За нормална работа на барабанния бойлер е необходимо налягането на водните колони в барабана и кондензатора да бъде равно на една на друга. За да се осигури последното условие, кондензаторът не е разположен близо до барабана, но е издигнат над него. В резултат на това режимът на бойлера е ясно поддържан от енергонезависима автоматизация (виж фиг.): В барабана има много вода, налягането на изхода е над нормата - диференциалният регулатор на изпарението прекъсва мощността; напротив - го включва. В барабана стандартното ниво на водата се поддържа в приемливи граници. Барабанът може да работи върху естествената циркулация, вижте видеото по-долу:

Видео: за устройството на барабана
Дума за водата за барабана

Тъй като водата в барабанните котли циркулира многократно, тя трябва да е най-чистата; практически - дестилат. Доставянето на барабанни котли от водни източници, като хидродинамично отворени котли, е неприемливо. Барабанните бойлери се изграждат само хидродинамично затворени: захранващата вода в тях се обвива по схемата: захранващ резервоар - бойлер - кондензатор с пара - вода (измит с морска вода на кораби) - обратно в резервоара за захранване и др.

Газова тръба и водна тръба

Газовите тръби и котлите за водни тръби са, може би, да се каже, едно нещо различно от другото. В парогенератора, съд за газова тръба с вода прониква в сноп тръби, през които излизат топли газове от пещта. Във водопровода, напротив, лъч от тръби с охлаждаща течност се измива от поток от димни газове. Разликата е много, много важна.

За да се прехвърли енергията на димните газове във вода, е необходим голям температурен градиент (разлика). Топлопроводимостта на метала на тръбите за парогенератор е стотици пъти по-голяма от тази на димните газове. Ето защо вътре в пламъка тръбите могат да бъдат над 1000 градуса и външната им повърхност е охладена с вода не по-висока от 350-400 градуса. Огромни топлинни натоварвания възникват в стените на тръбите и около - голямо количество прегрята вода, която кипи над цялата маса с намаляващо налягане. Поривът на само една тръба на газовия котел неизбежно води до експлозията му. Ето защо трябва стриктно да се спазва процедурата за проверка и профилактична замяна на газовите тръби и тази работа е трудна, доста дълга и скъпа.

Температурата на външната повърхност на тръбите на парогенератора на водогрейния бойлер поради тези причини е почти равна на температурата на водата в тях. Температурните напрежения в материала на водопроводните тръби са по-малки от тези в газа. Надеждността на котела е много по-висока, времето между спиранията за превенция е по-дълго. Поривът на една тръба не води до експлозия на котела: преди разпадането да се разпространи до цялата маса на водата (което е няколко пъти по-малко във водопровода, отколкото в газовия котел), мощен поток от паро-водна смес ще гаси пещта и ще охлади другите тръби. Липсата на водоструйни котли - теоретично е по-малка от тази на газовите тръбопроводи, топлинната ефективност и производството на пара. Но конструктивните подобрения на водогрейните котли им позволиха да заемат господстващо положение в индустрията - днес не се изграждат газови тръби и единиците от останалата класическа конструкция усъвършенстват ресурсите си.

Забележка: Барабанните парни котли могат да бъдат направени само с водопровода.

Еволюцията на структурите

Удобно е да се разгледа устройството на най-архаичния (и се оказа много упорит) хоризонтален газов тръбопровод, използващ примера на локомотивен котел, виж фиг.

Устройството на хоризонтален газов тръбопровод (локомотив) парен котел

Сухаприник - най-простата камбана. Автоматизация - само един предпазен клапан. Няма подаваща помпа, водата идва от самия резервоар. Топлоефективност прибл. 40%., Но "дъба" на строежа, проверени от векове е изключителен. Някои локомотивни котли все още се използват днес. Влаковете, които вече не управляват, дават пара на продукцията.

Водопроводни котли с работен опит повече от 100 години също са на разположение. Но като цяло този тип парни котли далеч не се пенсионира. Във флота водо-тръбните котли все още се използват широко в електроцентралите днес. На корабите проблемът за компактността на котела е доста остър. Гражданите на парахода се нуждаят от място за товари и места за пътници. По отношение на военните кораби жизнените и най-уязвимите части трябва да бъдат по-безопасно защитени от боеприпаси.

Естественият подход тук е използването на вертикален бойлер, но "вертикалните възли" с тръбни връзки са теоретично неефективни: твърде много димните газове напразно прескачат генератора на пара и районът на RFP е малък. Ето защо в корабните електроцентрали се прилагат преим. барабанни парни котли с наклонено подреждане на тръбите (виж ориз, B - барабан, P - прегревател):

Устройство за бойлери с водна тръба

  1. С естествена циркулация, ниска и частично средна мощност;
  2. С принудително движение - до висока мощност включително;
  3. Многобройни колекторни симетрични (с 2-3 колектора за вода и топлообменниците, работещи на един барабан) - от средно до изключително голям капацитет;
  4. Същото, асиметрично - на власт от големи до уникални.

На сушата се изискват компактни котли - поддържането на производствено пространство не е евтино. Но в гражданското общество цената, конструктивната простота и лесната поддръжка на оборудването често преобладават над техническото съвършенство. Ето защо, земя компактни котли често се правят в съответствие с принципа: не само да се обърнат отвътре, но и да се огънат наполовина. По-специално: обвийте потока от димни газове. Качествените показатели на котела се влошават малко, но отнема почти половината от това място за същата мощност на локомотива и е много по-удобно да се поддържа котелът, тъй като комин корен, камина и аспид (ако котелът е твърд) са в една и съща стая.

Револвиращ по-лесно да се направи газ котел. Хоризонтален пълен размер (отляво на фигурата) в този дизайн е почти толкова ефективен, издръжлив и безопасен, колкото и водопровода: почти цялата топлина, отделена в пещта, загрява водата, а газовите тръби от вътрешната страна се загряват по-малко, защото димните газове са включени в тях вече доста студени. Котел със съкратен генератор на пара (в центъра, като понякога неправилно се наричат ​​вертикални котли) е изключително компактен, но неефективен. За да приведе своето изпълнение до приемливи позволи щитове в противопожарната камера, отразяващо топлинно (инфрачервено, инфрачервено) излъчване.

Уредът за парни котли с циркулация на димни газове

Съвременни постижения

Доставянето на парна котел с инфрачервени рефлектори е като цяло плодотворна идея. Модерни водоструйни котли, с изключение на външната изолация, са облицовани отвътре с отразяващ IR материал. Това позволява каналните пакети на техните парогенератори да бъдат направени от еднакви прави тръби, вижте фигурата. Това от своя страна дава възможност да се откаже от барабана и да се захранва котела отстрани. Не е трудно да си представим колко той и неговата експлоатация намаляват цената му.

Проектирането на модерен радиационен парен котел с вътрешен терморефлектор

Забележка: Парни котли с вградени инфрачервени рефлектори в специалната литература се наричат ​​радиация. Разбира се, в тях няма радиоактивност. Това се отнася до термична радиация (инфрачервено лъчение).

Устройството на парния котел с камина на бордовите факли

Едно от най-новите постижения в областта на изграждането на големи котли са газовите котли, изработени от топлоустойчиви специални стомани с двойнодействаща пещ на противопожарни помпи, виж фиг. отдясно. Ефективността на котела, както всеки топлинен двигател, теоретично се определя от съотношението на температурите в началото и края на работния цикъл до началната температура (формула Carnot, помниш ли?) В котлите на противоположни ракети температурата в пещта достига 1800-1900 градуса спрямо 1100-1200 и температурата на димните газове остава същата, 140-200 градуса. Общата ефективност на котела може да надхвърли 90% без сложни допълнителни мерки и с тях да е повече от 95%.

Забележка: как се подреждат модерни парни котли за масово потребление, вижте следващата. видео:

Видео: как работи парният котел

И в ежедневието също

Напредъкът в областта на топлотехниката се докосва и домашните котли. Те трябва да осигуряват ниска степен на пара за отоплителните системи и оборудването за готвене, но изискванията за безопасност за домакинска пара са най-тежки и трябва да позволяват рутинна поддръжка от неквалифициран персонал. Допълнително изискване е, че домакинният парни котле трябва да бъде възможно най-компактен, по-лек (не изисква основа) и по-евтин. Друга е изключително кратко време за стартиране. Прекарването на до една час и повече на работа на отделни двойки е неприемлива загуба в общество на развит социализъм.

Класическото решение от този вид е серпентината. Това е изключително безопасно за даден клас устройства: вероятността за изхвърляне на прегрята пара извън външната обшивка (такъв случай се счита за експлозия на котел) е толкова по-малка, колкото тръбите в сноп от котлен водогреен котел със същия капацитет. Причината - тръбата е само една, дълга, навита. Параметърът и ефективността на пара на серпентините са малки, но първият е незначителен в този случай, а вторият се увеличава чрез компютърно проектиране на космическа намотка и инсталиране на IR рефлектор, виж фиг., Автоматичният котел е достатъчно термомеханичен и не е летлив и превежда горелката в минималния режим.

Устройство на модерен нагревателен парен котел

Най-новото постижение при проектирането на нискоетажни парни котли с ниска мощност е котелът с вихрово яке. Той, образно казано, се обърна навътре, заедно с всички вътрешности. Технически - те изкривиха пламъка на горелката във вихрушка и вместо не толкова високотехнологичен пакет от тръби или серпентина те поставиха обикновена котлена риза, но не и водно отопление, а пара и вода.

Устройството и схемата за включване на парния котел с вихров горелка са показани на фиг.

Устройство и схема за включване на парния котел с вихрова горелка

Обозначения на диаграмата:

  1. захранваща помпа;
  2. комин;
  3. икономист (за котли от този тип се изисква, в противен случай огненият вихър на дъното може да слезе);
  4. въздуховод;
  5. вентилатор;
  6. въртяща се горелка;
  7. панталони за парна зона;
  8. водна риза;
  9. клапан и вентил за аварийно изпускане на пара;
  10. парен капан (обикновено абсорбиращ);
  11. изход за парата;
  12. габарит (габаритно стъкло);
  13. изпускателен вентил.

Парогенераторите с вихрово горене са изключително компактни, тъй като основно вертикално. Тяхната топлинна ефективност не е по-лоша от барабана. Парата може да се откаже от средния потенциал включително. Времето за стартиране е прибл. 5 мин Недостатъци - сложност, високи разходи и пълна волатилност: без да се нагрява въздух в горелката, котелът изобщо не работи.

Експлоатация на парни котли

На правилата за използването на парни котли не пишете статии, както и обема на регулаторни документи. И пренебрегването на някоя от тях може да доведе до инцидент. И изгарянията с прегрята пара са много по-опасни от обикновените термични: огромна латентна топлина на кондензация се отделя на тялото и предмети, заобиколени от пара и степента на повреда е много по-голяма. На практика, ако паренето на тялото е повече от 10-15% от неговата площ, медицината често е безсилна. Поради това ние просто информираме читателите, че старият кодекс на правилата за безопасност за котли и съдове под налягане отдавна е невалиден. Необходимо е да се ръководи от федералния правно обвързващ набор от документи "Правила за промишлена безопасност на опасни производствени мощности, използващи съоръжения, работещи под прекомерен натиск", приет през 2003 г., публикуван в публично достъпни източници през 2013 г., влязъл в сила в края на 2014 г. напълно актуализиран (т.е. изключвайки прилагането на предишните правила) през 2017 г. Можете да изучите новите правила за работа с парни котли и да ги изтеглите във формат.pdf за безплатно ползване на връзката.

Забележка: Можете да видите видео урок за това как да използвате общи парни котли в KRND по-долу:

Видео: серия от уроци по котлите DVKR

Бележка за домашните художници

По принцип сградата на котела не е за работилницата в гаража. Но съвестта на инженера не позволява да се дисциплинират безразборно читателите от участие в тях: полето е твърде далеч в индустрията. Например, домашното използване на силови парни котли. Схемата, например, е, както следва: слънчев концентратор загрява хидродинамично затворен котел, от който се задвижва мини турбина, която върти електрически генератор. Изолацията е по-стабилна от вятъра, а в южните райони тя достига значителна стойност. Животът на парни механизми повече от 100 години не е чудно, но слънчевата батерия се разгражда от 3-10 години. Експертите отдавна се борят за инсталации от този тип, но все още няма смисъл. И същият Едисън каза: "Всеки знае, че това не може да бъде направено. Има глупак, който не знае. Той е този, който прави изобретението. "

Въпреки това, не бързайте да вземете рязане, огъване, заваряване. Първо, не забравяйте, че имате работа с взривно устройство. Няма парни котли с нулева опасност от експлозия и по принцип не може да бъде. Ето защо, добавете към прочетените допълнителни популярни материали, например. от тук: (ru.teplowiki.org/wiki/Parovoy_kotel). Те, заедно със съдържанието на тази публикация, ще ви помогнат да разберете специалната литература. След това внимателно проучете горните правила за безопасност.

След това - запомнете, че ефективността на малък бойлер е същата като голяма, няма да постигнете дизайн. Причината е добре известният закон за квадратните кубчета. С намаляването на размера на котела, обемът на охлаждащата течност и резервът от топлина в нея падат върху куба с линейни размери и площта на повърхността, която дава топлинни загуби, на квадрата, т.е. по-бавно.

Накрая, бъдете напълно наясно какво искате да постигнете. След това помислете внимателно за дизайна в ума си (или симулирайте на компютър, ако можете). И само сега можете да започнете да експериментирате, вижте например. видео

Top