Устройство и принцип работы паровых котлов
Паровые котлы (ПК) — комплекс технологического взаимосвязанного оборудования установленного для выработки пара из питательной воды используемого в различных отраслях: энергетика, жилищно-коммунальное хозяйство, металлургия, нефте-химия, медицина и строительство.
По сферам применения они подразделяются на промышленные парогенераторы большой мощности и бытовые, которые могут работать на разных видах топлива, в том числе, как утилизационные установки для выработки вторичных энергоресурсов от выбросов тепла промышленными предприятиями.
Паровой котел с горелкой и шкафом управления
Паровой котел способен вырабатывать пар 2-х видов: насыщенный и перегретый. Существующие агрегаты различают по давлению пара в МПа: низкого до 1.0, среднего в диапазоне от 1.0 до 10.0, высокого свыше 14.0, сверхвысокого от 18 до 20 и сверхкритического более 22.5.
Насыщенный широко применяется в устройствах жилищно-коммунального хозяйства, а перегретый из-за своих опасных свойств и высоких требований к применению – исключительно на объектах промышленного масштаба.
Для каких целей нужен пар
Знание того, где используется паровой котел и с какими режимами, позволяет эффективно выбрать оборудование.
ПК применяются в таких отраслях:
- ЖКХ в центральном отоплении устанавливают модификации ПК низкого или среднего давления для парового отопления. Теплоноситель поступает либо непосредственно в сеть, либо через теплообменные аппараты подготавливает воду для центрального отопления и ГВС.
- Промышленность применяет более мощные парогенераторы, вырабатывающие перегретый пар с повышенной теплоотдачей.
- Энергетика, паровые котлы высокого давления участвуют в схемах генерации электроэнергии, передавая пар турбине.
- Промышленность, ПК обеспечивают механическое движение производственных аппаратов.
- Железнодорожный транспорт, ПК установлены на тепловозах.
Принцип работы парового котла
Для функционирования Котлы КПО паровые купить в Екатеринбурге высокого давления используют химически обработанную воду, нагреваемую через пакеты экранных труб, под воздействием горячих уходящих газов, образующихся, как продукт от горения природного топлива.
С ростом температуры вода преобразуется в пар, поступающий на участок применения для передачи тепловой энергии или кинетической энергии струи.
Схематичное исполнение котла по выработке пара
Принцип работы:
- Природная вода поступает на водоподготовку, где проходит очистку от взвешенных веществ и умягчается. Затем она подается в баках химочищенной воды и подаётся в агрегат с помощью питательных насосов для паровых устройств.
- Прежде чем попасть в барабан питательная среда поступает через экономайзер – чугунное теплонагревающее устройство расположенное в хвостовой части агрегата для снижения температуры уходящих газов и повышения кпд парового котла.
- Из верхнего барабана вода по необогреваемым трубам попадает в нижний барабан, а поднимается из него по подъемным конвективным трубам в виде пароводяной смеси.
- В верхнем барабане проходит процесс его сепарации от влаги.
- Сухой пар через паропроводы направляется к потребителям.
- Если это парогенератор, то пар повторно проходит нагрев в пароперегревателе.
Устройство парового котла
Конструкцию ПК упрощенно можно представит, в виде емкости, где вода преобразовывается в пар. Она изготовлена из труб разного диаметра. Кроме трубной системы ПК имеет топочное пространство, в которой сжигают природное топливо.
Устройство парового котла и его конструктивные особенности, определяются видом топлива. Например, угольные топки оборудованы колосниками, на которых размещен горящий топливный слой http://www.inversiya.com, через них в топку поступает кислород.
Вверху топки установлен дымоход, создающий тягу в парогазовом тракте агрегата, чем поддерживается нормальный режим. Паровые котлы на газе имеют газовую или мазутную горелки.
Горячие уходящие газы, получаемые в процессе горения топлива, нагреваю воду до кипения, после этого с зеркала испарения начинает выделяться пар, поступающий потребителю, а дымовые газы через трубу уходят в атмосферу.
Главные конструкционные элементы паровых котельных связываются в одну целостную котловую систему с помощью гарнитуры, арматуры, циркуляционных насосов, КИПиА дымососов и вентиляторов.
Схема парового котлоагрегата
Схема движения теплоносителя
ПК устанавливаются в котельном зале, который может располагаться в отдельно стоящих, примыкающих и встроенных зданий нежилого назначения.
Обозначения по схеме:
- Система топливоподачи газового парового котла, No1.
- Устройство для горения — топка, No2.
- Циркуляционные трубы,No3.
- Зона пароводяной смеси, зеркало испарения,No4.
- Направление движения питательной воды, NoNo5,6 и 7.
- Перегородки, No8.
- Газоход, No9.
- Дымовая труба, No10.
- Выход циркуляционной воды, из емкости парового котла, No11.
- Слив продувочной воды, No12.
- Подпитка котла водой, No13.
- Паровой коллектор, No14.
- Сепарация пара в барабане, NoNo15,16.
- Водоуказательные стекла, No17.
- Зона насыщенного пара, No18.
- Зона пароводяной смеси, No19.
Типы паровых котлов
ПК классифицируются по нескольким параметрам и их надо знать, потому что от этого зависит, как работает паровой котел.
По видам сжигаемого топлива:
- газообразное топливо;
- паровые котлы на твердом топливе;
- жидкотопливные: мазут, солярка;
- электрическая энергия.
По назначению:
- Котел утилизатор — участвует в схемах экономии топлива и переработки вторичного тепла, выбрасываемого в процессе производства или от уходящих газов на ТЭЦ.
- Энергетические – паровые котельные участвуют в схеме генерации электроэнергии, как источник пара для турбин, работают с высокими расходом и параметрами пара.
- Отопительные для центрального теплоснабжения и ГВС, на которые распространяются правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.
- Промышленные – участвуют в производственных процессах предприятия.
Классификация паровых котлов по конструкции топки:
- Камерные – используют пылевидное топливо.
- Слоевые твердотопливные – сжигающие твердое топливо.
Водотрубные
Работа водотрубных котлов (ВК) характерна тем, что основной теплоноситель – питательная вода проходит по экранам, а топочные газы по межтрубному пространству. Достигая точки кипения, вода переходит в пар.
Эффективность парообразования зависят от схемы устройства экранных труб и типа циркуляции питательной воды, эти показатели учитывают, перед тем как рассчитать мощность. Самые применяемые схемы ВК — барабанные и прямоточные. Конструкция парового котла первого типа выполняется горизонтально или вертикально.
Типовая схема барабанного котла — топка ограниченная трубными экранами , пакеты которых внизу соединены коллекторами, а верх закреплен в верхнем барабане. Второй пучок котловых труб соединяет оба барабана ВК в один контур, работающий в зоне более низких температур.
Тепло от сгорания топлива через трубную систему передается конвекцией и радиацией воде, пароводяная смесь поступает в верхний барабан, где происходит сепарация пара от влаги.
Освобожденная вода в нижний барабан и топочные коллекторы. Скорость циркуляции внутреннего контура ВК зависит от его типа. Самые популярны на российском рынке котлы с естественной циркуляцией.