За какви цели е необходим парен котел: схема и работа

Парният котел е старо изобретение, но все още се използва в промишлеността.Например в електроцентрали, където парогенераторът е един от основните елементи на производството на електроенергия. Парни котли също са инсталирани във всички котелни централи на заводи и фабрики. Днес те рядко се използват в ежедневието, тъй като са заменени от по-безопасни и енергийно ефективни бойлери.

Класификация на парните инсталации

Има няколко скали, по които се извършва класификацията. Основните са три скали.

Водна тръба

Те превръщат водата в пара по-бързо от газовите тръби. Те имат по-висока ефективност поради конструктивните характеристики на устройството. По същество това е корпус с голям брой тръби, разположени вътре в него. Водата се движи през тръбите, а горивото гори между тръбите.

При високи температури водата се превръща в пара. И тъй като тръбите са много, съответно и отоплителната им площ е по-голяма. И колкото повече тръби има в котела, толкова по-интензивен е преходът на течността в състояние на пара.

Водна тръба парни котли се делят на две подгрупи:

• направо през;
• тип барабан.

Първите са конструкции от тръбен тип, които бяха споменати по-горе. Последните са представени на пазара в две позиции – хоризонтална и вертикална. Но принципът на работа на този тип устройства е същият.

Дизайнът му включва барабан, който не само събира пара, но и отделя кондензата от нея. Последният се изпраща в отоплителната зона, т.е. загубите на вода се намаляват.

За получаване на суха пара с висока температура в промишлеността се монтират последователно няколко барабанни котли. И такава пара може да бъде компресирана до максимално налягане, което е необходимо в много технологични процеси.

Котлите от този тип са разделени на две позиции - енергонезависими и циркулационни. Те се различават помежду си съответно в отсъствието или наличието на циркулационна помпа. Наличието на последното повишава ефективността на инсталацията. Работата е там, че при един оборот на водата в котела се изпарява 10% от обема му. Тоест, за да се изпари целият обем, ще са необходими поне 10 оборота.

При движение на гравитацията това ще отнеме много време, което ще доведе до спад на ефективността. Циркулационната помпа движи течността бързо, повече обороти ще бъдат извършени за същия период от време. Това означава, че пълният обем вода бързо ще се превърне в пара.

Но в котлите от барабанен тип в помпата трябва да се монтира регулатор на нивото на кондензата. Място на монтаж: пароотделител. Неговата задача е да контролира обема на образувания кондензат.

Например, ако се образува малко от него, се намаляват техническите характеристики на парната инсталация. Ако се образува много от него, това води до спад на налягането вътре в уреда. Последствията са бързо кипене и експлозия.

Парният сепаратор е тръба с голямо напречно сечение, наподобяваща барабан. Оттук и името на котела. Тази тръба събира вода, наситена с пара. Всъщност два процеса (нагряване на течността и изпаряване) протичат отделно един от друг. Оттук и високата безопасност на работа на този тип оборудване.

Модификация на водна тръба

Газопровод

Структурно това е котел, вътре в който около горивната камера са разположени тръби с голям диаметър.В тях се движат горещи газове, а между тях тече вода. Тоест, това е обратното на аналозите на водната тръба. Инсталациите с газови тръби произвеждат пара с висока температура, която по-често се използва в процесите на рециклиране.

Газовият парен котел има един съществен недостатък - високото налягане на крайния продукт. Последният се намира в големи количества в единицата. Това води до намаляване на безопасността на инсталацията. Поради това котлите са оборудвани със скъпа и сложна система за сигурност. В допълнение, тялото и тръбите са изработени от дебела стомана, което увеличава цената на оборудването.

Ярък представител на газотръбния тип е локомотивният котел.

Изграждане на хоризонтален локомотивен котел

И двете инсталации (водопроводна и газопроводна) могат да произвеждат различни видове пара:

• наситен;
• прегрята вода.

Първият е среда, която се образува при температура от +100°C. Охлажда се бързо с образуването на кондензат, който отново влиза в нагревателната зона. Такива инсталации се използват за битово отопление. Налягането в парен котел от този тип не надвишава 100 kPa.

Втората е среда, получена при температура +500°C. Следователно в него никога не се образуват водни суспензии и капки. При постепенно нагряване може да се образува вода, но за целта в конструкцията на инсталацията е монтиран сепаратор.

Научно-техническият прогрес не стои на едно място. Днес производителите предлагат водотръбни инсталации, които по ефективност и безопасност не се различават от газопроводните. Първо, те са покрити с топлоизолационен материал. Второ, вътрешността е облицована с инфрачервен материал, който действа като рефлектор на топлинна енергия.

И тъй като устройствата с водна тръба са няколко пъти по-евтини от устройствата с барабанен тип, плюс работата им е проста, днес тяхната популярност и търсене рязко нараснаха.

Ефективността също се увеличава благодарение на най-новите стоманени сплави, от които са направени части на устройството. Въведена е и нова технология за отопление, която използва две факли, разположени една срещу друга. Технологията се нарича „насрещни факли“.

С тяхна помощ температурата на нагряване достига 1800-1900°C. Обикновено тя не надвишава 1200°C. Съответно ефективността на такива инсталации е най-малко 90%.

Битови котли

Днес има голям интерес към тези единици. Но също изисквания за тях значително:

• компактност;
• леко тегло, за да не се излива основа под него;
• висок коефициент на безопасност;
• възможност за обслужване от неквалифициран персонал;
• минимално време за стартиране и загряване.

Днес производителите предлагат два вида битови инсталации - бобина, известна още като класическа, вихрова риза.

Първият е една тръба, навита в спирала. Водата се движи по него, превръщайки се в пара. Капацитетът на парата на оборудването е малък. Но в този случай това не играе най-важната роля, тъй като битовият котел трябва да произвежда пара с нисък потенциал.

Работната ефективност също е ниска, но това може да се коригира чрез често подреждане на спирали. Но такъв котел държи рекорд за време за нагряване - 3 минути след включване на факела.

Вторият е напълно уникален дизайн на парния котел. Тяло от две черупки, между които преминава вода. Вътре има камина, а при изгаряне факелът се завърта в спирала, увеличавайки преноса на топлина. Без тръби.

Други облаги:

• вертикално разположение, следователно повишена компактност;
• ефективност, като барабани;
• време за нагряване - 5 минути.

Три минуса:

• оборудването е скъпо;
• дизайнът е сложен;
• пълна зависимост от енергията - вентилаторът, без който устройството не работи, изисква захранване с електричество.

Бойлер парен котел

Технологично приложение на котелни парни инсталации

Има няколко индустрии, където постоянно се използват парни котли:

1. Първият отрасъл е топлоенергетиката. Парата се използва за отопление на големи цехове, например в автомобилната индустрия. Парата загрява водата до необходимата температура, която след това се задвижва от помпи по топлопроводи към многоетажни сгради и други обекти.
2. Втората индустрия е енергетиката. Тук парата се използва за въртене на турбина, която произвежда електрически ток.
3. Третият отрасъл е производството на строителни материали. Например бетонните продукти се изсушават с пара.

В много индустрии парните котли са неразделна част от технологията. Това включва дезинфекция, сушене на хранителни продукти, кулинарна обработка, консервиране и др.

Обезвреждането на газообразни отпадъци също включва използването на парни инсталации. В този процес те действат като охладители. Такъв котел отнема топлинна енергия от газове, излизащи, например, от високотемпературни пещи.

Принципи на работа и дизайн

Основната им цел е да променят агрегатното състояние на водата, тоест да я прехвърлят от течно в газообразно състояние с необходимите параметри. Процесът протича така:

• котелът се пълни с вода чрез гравитация или с помощта на помпа;
• отоплителната система се включва;
• започва образуването на пара;
• нивото на течността постепенно намалява, достигайки минималното ниво;
• сензорът за ниво реагира и включва помпата;
• вода пълни тръбите.

Можем да кажем, че парните котли работят на цикличен принцип.

Структура

Парните котли се състоят от основни и спомагателни възли и части, плюс автоматика.

Основното изискване към стоманените изделия е да са изработени от топлоустойчиви сплави. Това е единственият начин да се постигне максимално ниво на безопасна работа на котелното оборудване.

Схема на парния котел

Системата за сигурност играе важна роля. Това не са само сензори за температура и налягане. Системата включва механична безопасност. Той включва възвратни клапани, електрически вентили и други спирателни вентили. Тази двойна защита гарантира максимална безопасност, особено в случаите, когато електрониката откаже. По това време механиката поема всички функции.

Има специални изисквания към системата за пречистване на водата. Водата трябва да отговаря на определени стандарти. Тези стандарти са различни за директен поток и барабанни модули. При последното течността трябва да е идеално чиста, почти дестилирана. В крайна сметка в такива устройства не изчезва никъде. Тоест, напълнете котела веднъж и той ще работи много години.

Ако водата е твърда с примеси, тогава всичко тръби след известно време те ще се задръстят с отлагания и ръжда. Техният диаметър намалява, топлопроводимостта намалява, което води до намаляване на ефективността. Парата няма да бъде същата, както е необходима (температура, влажност).

Въпреки сложния дизайн и ниската си безопасност, парните котли все още са в търсенето. Особено на кораби, в технологиите за електроцентрали, фабрики, където се изискват високи температури на охлаждащата течност. Ето защо производителите правят всичко възможно, за да повишат безопасността на работа, да намалят цената на оборудването и сложността на поддръжката.

Ако имате въпроси, задайте ги в коментарите.Ако статията ви е харесала, споделете я в социалните мрежи, за да могат и други да се запознаят с темата. Запазете връзката във вашите отметки.

Също така препоръчваме да гледате избрани видеоклипове по нашата тема.

Как работи парният котел?

Парен котел - проектиране и поддръжка, подробен преглед.

Източници на информация:

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