|
Парові котли є спеціалізованим обладнання для виробництва пари з рідин, в основному з води. Пар застосовується в різних сферах виробництва, енергетиці та в опалювальних системах, наприклад для опалення промислових будівель, установ, що знаходяться у важких кліматичних умовах. Використання пара виправдано при дезінфекційних заходах в медичних установах. Залежно від поставлених завдань, існують промислові парогенераторні установки, та котли, призначені для побутових завдань. Ці агрегати можуть працювати на різних джерелах теплової енергії. Існують пристрої, які генерують пар за допомогою утилізації надлишків тепла, отриманого від великих промислових установок. Вибір необхідного парогенераторної обладнання повинен відбуватися на основі знань принципів роботи даних пристроїв і їх класифікації.
Паровий котел, для чого він потрібен?
Парові котли, залежно від призначення застосовуються в певних областях, де використання пари необхідно для дотримання технологічного циклу виробництва або в деяких проектах опалювальних систем.
Пристрій парового котла
Обладнання, що генерує пар поділяється на такі види:
• парові котли енергетичного призначення (використовуються на електростанціях, для приводу турбін, генеруючих електроенергію);
• парові котли промислового типу (вироблення пара для здійснення технологічних операцій у виробництві);
• парове котельне обладнання, призначене для опалення, пралень, експлуатації дезінфекційних установок;
• утилізаційні котли, які виробляють пар за допомогою відбору тепла у перегрітих димових газів, що утворюються в результаті виробництва в металургії та хімічній промисловості.
В енергетиці використовуються найпотужніші пристрої, що виробляють до 5000 т пари на годину при тиску близько 280 кгс / см2. Пар отримують перегрітим до температури 500 С, після чого він надходить в турбінні агрегати, де відбувається перетворення теплової енергії в механічну.
Парові котли для опалювальних систем виробляють пар низького тиску, найчастіше в насиченому стані. Опалення таке типу доцільно використовувати в дуже холодних кліматичних зонах, для попередження замерзання теплосистеми, зокрема, її оборотного циклу.
У деяких установах вигідно експлуатувати паровий котел, який забезпечує опалення будівлі і служить для подачі пари в пральні. Іноді парові генератори встановлюють там, де можлива утилізація високотемпературних газів, дане рішення дозволяє економити істотні суми в опалювальний період.
Парові котли і принцип роботи мають значні відмінності від водогрійних систем. Робота парообразующих агрегатів заснована на нагріванні води і подальшого її перетворення в пару. Нагрівання ведеться за допомогою виділення тепла від спалювання горючих матеріалів, найчастіше використовується природний газ чи вугілля. Видача пара котлом завжди відбувається під надлишковим тиском і залежно від призначення його величина коливається в широких межах і може змінюватися от1 кгс / см2 до кількох сотень кгс / см2.
Експлуатація подібних пристроїв пов'язана з деякою небезпеку, тому що пар є сжимаемой середовищем і в котлах певного типу він знаходиться у великих обсягах в стислому стані, у зв'язку з цим надійність обладнання регламентується спеціальними ГОСТами. Головний фактор надійності обумовлений відсутністю розгерметизації та вивільненням великої маси розігрітого пара в довколишнє простір.
Сучасне обладнання більш безпечно, з причини застосування таких схем конструкції котла, при яких освіта пара відбувається в малих обсягах, але з високою швидкістю, тобто не відбувається акумуляція значних мас пароподібного стану води. Проте, безпека парових установок залежить від контролю параметрів тиску і температури і від рівня автоматики, що здійснює скид надлишків пари і відключення нагріву у разі аварійної ситуації.
Відмінності і види парового обладнання
Незважаючи на те, що принцип дії всіх котлів заснований на передачі теплоти згорання горючих речовин воді для її переходу в пароподібний стан, конструктивний підхід у парогенеруючих агрегатах різний.
Основні види обладнання:
• з газотрубний методом отримання пари;
• з водотрубний методом.
Газотрубні котли передбачають отримання пара наступним способом. У циліндричний корпус котла вбудовані труби, в яких відбувається горіння або проходять розігріті димові гази. Від цих труб відбувається передача тепла воді, яка потім перетворюється на пару. Ці агрегати поділяються на котли з жаровими або димогарними трубами. Жарової тип передбачає процес згоряння палива безпосередньо в самій трубі, для цього на вході в неї встановлюється пальник з наддувом, яка дозволяє рівномірно згоряти паливу по всій довжині труби. У димогарних трубах, горіння не відбувається, а теплота воді передається за рахунок подачі в них розігрітого газу (продуктів згоряння). Тобто теоретично відбувається процес утилізації надлишкового тепла продуктів згоряння. Процес випаровування відбувається у верхній частині циліндра і накопичений пар поступово скидається в магістраль через перепускний клапан, розрахований під необхідний тиск.
Утилізаційні схеми котлів з димогарних способом передачі тепла, проектуються таким чином, щоб температура газів на виході була не менше 150 С, для забезпечення подальшої тяги в димових трубах.
У газотрубних котлах відбувається утворення пари безпосередньо в самому корпусі пристрою, через це ємність котла є накопичувачем великої маси пара під надлишковим тиском. Цей факт обмежує потужності характеристики агрегатів, так як у випадку генерації пари під високим тиском можливий розрив судини агрегату і миттєве вивільнення великої маси пароподібного речовини. Потужність газотрубних котлів обмежена і складає приблизно 400 кВт, робочий тиск не вище 10 кгс / см2.
Водотрубні парогенератори мають протилежний принцип роботи. У них теплота згоряння палива передається трубам, до яких знаходиться вода, внаслідок чого відбувається закипання і перехід її в пароподібний стан. Розташування кип'ятильних труб і спосіб циркуляції води по ним залежить від конструктивних особливостей.
Найбільш поширені схеми водотрубних генераторів пара:
• барабанні;
• прямоточні.
барабанна схема
Барабанні пристрої бувають горизонтальними або вертикальними, складаються з топки, зверху якої розташовані обв'язки з труб, що виходять в барабан, що накопичує готовий пар. Теплота згоряння палива передається трубам, в них утворюється насичена пара, в барабані відбувається відділення невипарених води, яка повертається назад в труби. Прогін рідини по них може відбуватися до 30 разів і залежить від типу агрегатів. Котли з природною циркуляцією води працюють за принципом підняття розігрітих водних шарів і вважаються менш продуктивними. В циркуляційних водотрубних генераторах кількість прогонів скорочується і підвищується вихід готового пара, при цьому потрібна більша кількість палива для забезпечення швидкості пароутворення. Виконання котлів може бути горизонтальне або вертикальне. У горизонтальних конструкціях використовується один барабан для прийому пари, а у вертикальних рішеннях допускається кілька барабанів.
Сучасні конструкції передбачають установку радіаційних екранів в топці, що дозволяють відбирати променистий тип енергії при згорянні і додатково виробляти пар. Геометричне розташування труб в кожусі котла безпосередньо впливає на швидкість нагріву і пароутворення, при цьому відбувається економія палива.
Так само як і в газотрубних котлах температура газів не повинна бути менше 150 С, для уникнення погіршення тяги. У великих промислових установках застосовуються димоотсоса для видалення продуктів згоряння.
Для того щоб виробляти перегрітий пар з потрібною температурою, встановлюється пароперегреватель. Його конструкція нагадує пучкове з'єднання труб, тільки в них подається насичений пар, а на виході він виходить в перегрітому стані. Нагрівання ведеться також димовими газами.
прямоточна схема
Прямоточні агрегати влаштовані таким чином, що подається вода в труби проходить без циркуляції і за цей час встигає перейти в пароподібний стан. Такий тип котлів є найбільш продуктивним.
Комплексна парогенеруючого установка містить спеціальний сепаратор, завдання якого полягає у видаленні рідкої складової парообразной суміші. Це критично для споживачів, що вимагають подачу сухого пара. Зміст рідкої фази води погіршує тепловіддачу і може призвести до конденсаційним ефектам у вузлах магістралі, в результаті виникає ризик гідроудару в системі.
Водотрубні котли, на відміну від газотрубних потребують ретельної водопідготовки, так як при паротворенні може відбуватися відкладення солей на внутрішній поверхні труб. Це призводить до зниження продуктивності або до аварійних ситуацій через прогара. Водопідготовка включає видалення розчиненого кисню і пом'якшення води спеціальними хімічними речовинами. При експлуатації котла в замкнутому контурі, наприклад в опалювальній системі, водопідготовка проводиться один раз. Якщо передбачається постійний паркан готового пара, то підживлення ведеться тільки підготовленою водою.
Паливом для парових котлів може служити:
• природний газ;
• вугілля;
• дизельне паливо;
• електроенергія;
• мазут;
• атомна енергія.
Парові котли з низькою продуктивністю, застосовувані для опалення різних площ, найчастіше використовують природний газ, вугілля або дизельне паливо.
Для яких приміщень підходить парове опалення?
Парове опалення застосовується в певних випадках, в основному, коли доцільно утилізувати енергію димових газів від якого-небудь виробництва. Як правило, найчастіше опалюються виробничі площі (цехи, майстерні, підсобні приміщення, гаражі).
В даний час опалення паровим способом житлових приміщень застосовується рідко, так як складно регулювати температурний режим і існує небезпека опіку парою при пошкодженні опалювальної системи.
Парові котли, що працюють на вугіллі, газі або дизельному паливі встановлюють у тих приміщеннях, в яких потрібно встановити певну температуру за короткий період часу. Пояснюється це малою інерційністю парових систем і великою віддачею теплової енергії. Пар, крім передачі свого тепла, передає прихований тип теплової енергії під час своєї конденсації, яка була отримана в процесі випаровування. Тобто теплова енергія передається не тільки за рахунок охолодження маси пара, але і за рахунок його конденсації.
Гідності парового опалення:
• можна застосовувати радіатори меншої площі, за рахунок великої Δt;
• швидке досягнення необхідної температури в приміщенні;
• малий обсяг сконденсованої води на поворотному трубопроводі, дозволяє застосовувати труби невеликого діаметру;
• можливість скоротити витрати на опалення при можливості утилізації димових газів в парогенераторі.
недоліки:
• неможливість регулювання температури радіаторів;
• ймовірність опіку при дотику до елементів опалювальної системи (температура 120-130 С);
• високий рівень шуму роботи парових котлів;
• втрати тепла в магістралях.
• Парові котли, специфікації по їх експлуатації, повинні підбиратися залежно від поставлених завдань і фінансової доцільності їх використання.
підсумок
Парогенеруючого обладнання, специфічно і крім промислового та енергетичного застосування може використовуватися в якості альтернативи водяному опаленню в нежитлових приміщеннях при проектних вимогах даної системи.
|
