Паровой котел: что это, особенности, устройство, принцип работы, где используется, классификация, строение, обслуживание

Паровой котел – старое изобретение, но его до сих пор используют в промышленности. Например, на электростанциях, где парогенератор является одним из основных элементов производства электроэнергии. Паровые котлы также установлены на всех котельных и заводах. В быту они сегодня используются редко, потому что на смену им пришли более безопасные и энергоэффективные водогрейные котлы.

Классификация паровых систем

Существует несколько шкал, по которым проводится классификация. Основными являются три шкалы.

Водопроводная труба

Они превращают воду в пар быстрее, чем газотрубные. У них больший КПД за счет конструктивных особенностей агрегата. По сути, это корпус, внутри которого расположено большое количество труб. Вода движется по трубам, и топливо горит между трубами.

При высоких температурах вода превращается в пар. А поскольку труб много, соответственно и площадь обогрева у них больше. И чем больше в котле труб, тем интенсивнее переход жидкости в паровое состояние.

Водотрубные паровые котлы делятся на две подгруппы:

  • барабанного типа.
  • прямой;

Первые – это конструкции трубчатого типа, о которых говорилось выше. Последние представлены на рынке в двух позициях: горизонтальном и вертикальном. Но принцип работы у этого типа устройств такой же.

В его конструкции присутствует барабан, который не только собирает пар, но и отделяет от него конденсат. Последний направляется в зону нагрева, т.е потери воды снижаются.

Для получения высокотемпературного сухого пара в промышленности последовательно устанавливают несколько барабанных котлов. И такой пар можно сжимать до максимального давления, которое необходимо во многих технологических процессах.

Котлы этого типа делятся на две позиции: энергонезависимые и циркуляционные. Они отличаются друг от друга соответственно отсутствием или наличием циркуляционного насоса. Наличие последнего увеличивает эффективность системы. Дело в том, что за один оборот воды в бойлере испаряется 10% его объема. То есть для испарения всего объема требуется не менее 10 оборотов.

При гравитационном потоке это займет много времени, что приведет к падению эффективности. Циркуляционный насос перемещает жидкость быстро, больше оборотов будет сделано за тот же период времени. Это значит, что весь объем воды быстрее превратится в пар.

Но в барабанных котлах на насос необходимо установить регулятор уровня конденсата. Место установки – пароотделитель. Его задача – контролировать количество образующегося конденсата.

Например, если их мало, технические характеристики паровой установки снижаются. Если образуется много, это приводит к падению давления внутри агрегата. Последствия: быстрое вскипание и взрыв.

Отвод конденсата представляет собой трубу большого сечения, напоминающую барабан. Отсюда и название котла. Эта трубка собирает воду, насыщенную паром. Фактически, эти два процесса (нагрев жидкости и испарение) происходят отдельно друг от друга. Отсюда высокая эксплуатационная безопасность данного типа оборудования.

Модификация водопровода

Газовая труба

Конструктивно это котел, внутри которого вокруг топки расположены трубы большого диаметра. Внутри них движутся горячие газы, а между ними течет вода. То есть он противоположен аналогам водопровода. Газотрубные установки производят высокотемпературный пар, который чаще всего используется в процессах рециркуляции.

У газотрубного парового котла есть один существенный недостаток – высокое давление конечного продукта. Последний есть в совокупности в большом количестве. Это приводит к снижению безопасности установки. Поэтому котлы оснащены дорогой и сложной системой безопасности. Кроме того, и корпус, и трубы изготовлены из толстой стали, что увеличивает стоимость оборудования.

Ярким представителем газотрубного типа является паровозный котел.

Устройство горизонтального паровозного котла

Обе системы (водопровод и газовая труба) могут генерировать разные типы пара:

  • перегретая вода.
  • насыщенный;

Первый – это среда, которая образуется при температуре + 100 ° C. Он быстро остывает с образованием конденсата, который повторно попадает в зону нагрева. Такие системы используются для отопления жилых помещений. Давление в паровом котле этого типа не превышает 100 кПа.

Второй – среда, полученная при температуре + 500 ° С. Поэтому в нем никогда не образуются взвеси и капли воды. При постепенном нагреве может образовываться вода, но для этого в конструкции агрегата установлен сепаратор.

Научно-технический прогресс не останавливается. Сегодня производители предлагают водопроводные установки, которые по эффективности и безопасности не отличаются от газотрубных. Сначала они облицованы теплоизоляционным материалом. Во-вторых, изнутри они покрыты ИК-материалом, который действует как отражатель тепловой энергии.

А поскольку водопроводные устройства в несколько раз дешевле барабанных, к тому же просты в эксплуатации, сегодня их популярность и востребованность резко возросли.

Повышается КПД и за счет новейших стальных сплавов, из которых изготовлены детали аппарата. Также была внедрена новая технология нагрева, в которой используются две горелки, расположенные напротив друг друга. Технология называется «против факелов”.

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

Паровые котлы бытового назначения

Эти агрегаты сегодня вызывают большой интерес. Но требования к ним немалые:

  • минимальное время запуска и прогрева.
  • возможность обслуживания неквалифицированным персоналом;
  • компактность;
  • высокий запас прочности;
  • легкий вес, чтобы не заливать фундамент под ним;

Сегодня производители предлагают два типа домашних инсталляций: змеевик, он же классический, вихревую рубашку.

Первый – это спиральная труба. По нему движется вода, превращаясь в пар. Паропроизводительность оборудования небольшая. Но в данном случае это не играет самой важной роли, ведь бытовой котел должен производить некачественный пар.

Производительность работы тоже невысока, но это исправляется частым расположением спиралей. Но такой котел является рекордсменом по времени нагрева – 3 минуты после включения горелки.

Второй – совершенно уникальное устройство парового котла. Тело из двух раковин, между которыми проходит вода. Внутри находится топка, при этом факел при горении закручивается по спирали, увеличивая теплоотдачу. Никаких труб.

Другие преимущества:

  • время нагрева – 5 минут.
  • эффективность как барабан;
  • вертикальное расположение, отсюда большая компактность;

Три минуса:

  • полная летучесть – вентилятор, без которого агрегат не работает, требует электричества.
  • сложное строительство;
  • оборудование дорогое;

Змеевик паровой котел

Технологическое применение котельных паровых систем

Есть несколько производств, где паровые котлы используются постоянно:

  1. Первая отрасль – теплоэнергетика. Паром используется для обогрева больших цехов, например, в автомобильной промышленности. Пар нагревает воду до необходимой температуры, которая затем насосами по тепловой сети направляется в многоэтажные дома и другие объекты.
  2. Вторая отрасль – энергетика. Здесь пар используется для вращения турбины, вырабатывающей электричество.
  3. Третья отрасль – производство строительных материалов. Например, изделия из бетона сушат паром.

Во многих отраслях промышленности паровые котлы являются неотъемлемой частью техники. Это включает дезинфекцию и сушку пищевых продуктов, кулинарную обработку, хранение и т.д.

Использование газообразных отходов также включает использование паровых установок. Они действуют как охладители в этом процессе. Этот котел забирает тепловую энергию из газов, выходящих, например, из высокотемпературных печей.

Принципы работы и устройство паровых котлов

Их основное предназначение – изменить физическое состояние воды, то есть перейти из жидкого состояния в газообразное с необходимыми параметрами. Процесс выглядит так:

  • вода наполняет трубы.
  • датчик уровня срабатывает и включает насос;
  • бойлер наполняется водой самотеком или насосом;
  • уровень жидкости постепенно снижается, достигая минимальной отметки;
  • начинается парообразование;
  • включается система отопления;

Можно сказать, что паровые котлы работают циклично.

Устройство парового котла

Паровые котлы состоят из основных и вспомогательных агрегатов и частей, а также автоматики.

Основное требование к металлопродукции – из жаропрочных сплавов. Только так можно добиться максимально безопасной эксплуатации котельного оборудования.

Схема парового котла

Важная роль отводится системе безопасности. Это не просто датчики температуры и давления. Система включает механическую безопасность. Он включает в себя обратные клапаны, электрические клапаны и другую запорную арматуру. Эта двойная защита гарантирует максимальную безопасность, особенно в случае отказа электроники. В это время все функции берет на себя механик.

К системе водоподготовки предъявляются особые требования. Вода должна соответствовать определенным стандартам. Эти стандарты различны для прямоточных и барабанных установок. В последнем жидкость должна быть идеально чистой, практически дистиллированной. Ведь в таких устройствах он никуда не пропадает. То есть бойлер был залит один раз и проработает долгие годы.

Если вода жесткая с примесями, то через время все трубы забьются отложениями, ржавчиной. Уменьшается их диаметр, уменьшается теплопроводность, что приводит к снижению КПД. Пар будет не таким, как вы хотите (температура, влажность).

Несмотря на сложную конструкцию и низкую безопасность, паровые котлы по-прежнему пользуются спросом. Особенно на кораблях, в технологии электростанций, на заводах, где требуются высокие температуры охлаждающей жидкости. Поэтому производители делают все, чтобы повысить безопасность эксплуатации, снизить стоимость оборудования и сложность обслуживания.

Если есть вопросы, задавайте их в комментариях. Если статья вам понравилась, опубликуйте ее в социальных сетях, пусть другие познакомятся с темой. Добавьте ссылку в закладки.

Также рекомендуем посмотреть избранные видео по нашей теме.

Как работает паровой котел?

Паровой котел: устройство и обслуживание, подробный обзор.

Источники информации:

  • https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov
  • https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
  • https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/o-drugoe/parovoj-kotel.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

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