Dijagram parnog kotla. Parni kotao - princip rada i značajke dizajna. Parni kotao, čemu služi?

Kotlovske instalacije koje proizvode paru iz vode zaslužuju posebnu pozornost. Rijetko se koriste za grijanje zgrada; grijanje je obično njihova sekundarna funkcija. Glavni zadatak takvih jedinica je proizvodnja pare za različite tehnološke procese. Ovisno o traženim parametrima pare na izlazu, odabire se uređaj parnog kotla koji osigurava te parametre.

Princip rada i vrste parnih kotlova

Ako je svrha grijaćih instalacija zagrijavanje vode za grijanje kuće, a pritom sprječavanje vrenja u spremniku kotla, tada se radom parnog kotla rješava suprotan problem. Sastoji se od usmjeravanja sve toplinske energije izgaranja goriva na kuhanje vode i njezino isparavanje. Neki tehnološki procesi zahtijevati povišena temperatura pare, pa je treća faza rada uređaja zagrijavanje na tu temperaturu (pregrijavanje). Glavni radni pokazatelji generatora pare su tlak i produktivnost, koja se izražava u tonama na sat.

Dizajni ove vrste termoenergetske opreme su različiti, ali princip rada parnog kotla ostaje nepromijenjen: izgaranje tekućeg goriva ili prirodni gas u ložištu svu toplinu izgaranja predaje vodi koja prolazi kroz izmjenjivač topline kako bi je isparila i poslala potrošačima. Prema načinu prijenosa topline u generatorima pare koriste se izmjenjivači topline:

• vatrogasne cijevi (dimne cijevi);
• cijev za vodu

Imaju jedan opće obilježje: To su cijevi proizvedene u različitim instalacijama različitih presjeka i oblika. Jedan od medija koji sudjeluje u procesu prijenosa topline kreće se unutar cijevi, a izvana ih ispire drugi medij. U vatrogasnim izmjenjivačima topline, vrući proizvodi izgaranja prolaze unutra, zagrijavajući vodu u spremniku kotla do stanja stvaranja pare. Sve se događa obrnuto kod vodocijevne jedinice, gdje voda cirkulira kroz zavojnice, a izvana se zagrijava plamenom plamenika i dimnim plinovima.

Vatrogasne instalacije

Na slici je prikazana konstrukcija parnog kotla s vatrocijevnim troprolaznim izmjenjivačem topline. Troprolazni - to znači da će dimni plinovi prije ispuštanja vani tri puta proći kroz cijevi isprane vodom. Prvi takt je sama komora za izgaranje, gdje je temperatura najviša. Na njegovom kraju plinovi mijenjaju smjer, ulazeći u cijevi drugog, a zatim trećeg takta. Ovo kretanje produkata izgaranja potiče rad ventilatora plus prirodni propuh dimnjaka.

Razina vode u spremniku kotla ove izvedbe je nestabilna, jer tijekom procesa zagrijavanja dio vrije i ulazi u obliku pare u aparat koji odvaja male kapljice - separator. Potrebno je izvršiti separaciju tekućine jer će se u suprotnom u parovodima koji vode do potrošača pojaviti vodeni udari koji će dovesti do njihovog uništenja. Nedostatak vode u košuljici mora se stalno nadopunjavati; za to se koristi napojna pumpa za parni kotao.

Važno! Osobitost bilo kojeg generatora pare je da se ne može opskrbljivati ​​hladnom vodom; svaki proizvođač određuje svoju minimalnu temperaturu pojedinačno za svoj proizvod.

Napojna voda se zagrijava na dva načina:

1. Korištenje dodatnog pločastog izmjenjivača topline, koji iz proizvedene pare uzima energiju za grijanje.

2. Kroz ekonomizator instaliran na izlazu dimni plinovi iz jedinice. Ekonomizator dodatno snižava temperaturu produkata izgaranja, čime se zagrijava napojna voda. Metoda povećava ukupnu učinkovitost generatora za 3-6%.

Cijevne jedinice za vodu

Drugi dizajn parnog kotla je sa spiralnim izmjenjivačem topline s vodenom cijevi. Ovdje dimni plinovi također prolaze nekoliko puta prije nego napuste jedinicu. Plamenik je smješten u sredini, unutar vodene zavojnice. S takvom organizacijom grijanja, stvaranje pare u zavojnici događa se prilično brzo, a produktivnost instalacije općenito je veća. Ali ovdje leži nedostatak: najmanje kašnjenje u ponovnom punjenju zavojnice uzrokovat će izgaranje cijevi i hitan slučaj. Vatrocijevni krugovi nemaju ovaj nedostatak, ali su inercijalniji i imaju veće dimenzije.

Zasebno treba istaknuti zahtjeve za kvalitetom vode za dopunu. Tehnologija procesa i dizajn parnih kotlova su takvi da moraju proći kroz nekoliko faza pripreme:

• Čišćenje i dovođenje pitkoj kvaliteti.
• Kemijsko odsoljavanje.
• Uklanjanje mjehurića zraka toplinskim ili kemijskim putem (odzračivanje).

Bilješka: pri odabiru deaeracije toplinskom metodom, istodobno se rješava pitanje zagrijavanja napojne vode, jer se u deaeratoru zagrijava na 70-80 ºS

Dodatni elementi kotla

Često se smatra primarnim sigurnosnim elementom na kotlu, sigurnosni ventil treba doista promatrati kao posljednju liniju obrane. Ako nešto pođe po zlu, sigurnosni ventil je osmišljen kako bi smanjio pritisak koji bi se mogao stvoriti u bojleru. Iako je ovo važno, sigurnosni ventil također vam može dati lažni osjećaj sigurnosti koji potiče otpuštanje klizača za testiranje i održavanje. Imajte na umu da isti uvjeti koji uzrokuju kvar drugih sigurnosnih uređaja također mogu utjecati na sigurnosni ventil.

Unatoč mjerama pripreme vode, parni kotao zahtijeva periodično čišćenje kamenca koji se i dalje pojavljuje na izmjenjivačkim površinama. Operacija se naziva "pročišćavanje" i izvodi se različiti putevi a sastoji se od ispiranja cijevi izmjenjivača topline pod pritiskom.

Zaključak

Generatori pare su prilično složeni i energetski intenzivni uređaji koji se koriste u industrijskoj proizvodnji. Kako bi se izbjegle hitne situacije, njihovu instalaciju, puštanje u pogon i rukovanje mora izvršiti dobro obučeno, visokokvalificirano osoblje.

Uređaj za proizvodnju vodene pare visoke temperature je parni kotao. U tom slučaju tlak vode unutar kotla u plinovitom stanju znatno premašuje atmosferski tlak. Zagrijavanje vode nastaje kao rezultat oslobađanja toplinske energije uslijed izgaranja bilo kojeg goriva. Unatoč činjenici da trenutno parni kotlovi imaju drugačiji dizajn i mogu se koristiti za industrijske i kućne potrebe, imaju isti princip rada.

Princip rada parnog kotla

Svi parni kotlovi rade na istom principu dizajna:

• gornji dio kotla sadrži spremnik tipa bubnja, u koji se voda prisilno dovodi pomoću električne pumpe;
• iz ovog spremnika voda teče kroz posebne izlazne cijevi u kolektor koji se nalazi na dnu uređaja;
• Od kolektora do gornjeg spremnika vodi više cijevi koje prolaze u zoni izgaranja goriva (ložište kotla).

Stoga se ovaj uređaj za stvaranje pare može usporediti sa sustavom povezanih posuda, u kojima zagrijana mješavina vode i pare ima manju gustoću od hladna voda. Kao rezultat ove razlike, voda neprestano potiskuje smjesu pare i vode na vrh uređaja, gdje se pomoću separatora para odvaja od vode.

Nakon toga voda ponovno ulazi u spremnik, a para ulazi u parovod koji se također nalazi u zoni izgaranja goriva. Zbog toga se voda, koja je u plinovitom stanju, još više zagrijava, što dovodi do značajnog povećanja tlaka pare. Sada su dostignute karakteristike pare traženi parametri. Nadalje, može se koristiti ili za grijanje prostora ili za rotiranje turbina raznih jedinica, uključujući i za proizvodnju električne energije.

Vrste parnih kotlova

Svi parni kotlovi mogu se klasificirati prema nekoliko parametara. Na primjer, kotlovi se razlikuju prema vrsti goriva koje se koristi za njihov rad:

• tekuće gorivo;
• plin;
• ugljen;
• električni;
• plina i nafte.

Ovisno o namjeni ovih uređaja, dijele se na:

• energije (takvi kotlovi proizvode paru kako bi osigurali rad turbina elektrana koje proizvode električna energija);
• industrijski (osiguravaju funkcionalnost različitih sustava u industrijskim poduzećima);
• recikliranje (rad na sekundarnim resursima, na primjer, spaljivanje otpada u posebnim postrojenjima);
• kućanstvo (dizajniran za rad u individualnom sustavu grijanja).

Prema svojim konstrukcijskim značajkama, najčešći tipovi parnih kotlova su:

1. Plinske cijevi.
2. Cijev za vodu.
3. Ravno kroz.
4. Sekcija od lijevanog željeza.
5. Blok-prijevozna.

Pogledajmo ih detaljnije.

Plinski cijevni kotlovi

Iako se kotlovi ove vrste još uvijek koriste u raznim poduzećima, dugo se smatraju zastarjelima, jer su dizajnirani za radne uvjete ograničene na radni tlak od 1 MPa i snagu ne veću od 360 kW. A to više nije dovoljno za normalno funkcioniranje modernih poduzeća.

Ako pokušate povećati snagu takvog kotla, tada je u fazi projektiranja potrebno postaviti debljinu stijenke koja će biti nevjerojatno velika, što je ekonomski neisplativo.

Ako se to ne učini, kada se snaga plinskog kotla poveća, može eksplodirati, a ogromna količina vruće pare koja se oslobađa kao rezultat kršenja nepropusnosti zidova dovest će do katastrofalnih posljedica za ljude.

Vodocijevni kotlovi

Ovaj dizajn parnih kotlova je moderniji, a time i snažniji i sigurniji. Međutim, takvi parni kotlovi imaju složeniji dizajn od svojih plinskih cijevi. Ali ovaj nedostatak nadoknađuje niz prednosti ovog dizajna:

• kotlovi ove vrste imaju kratko vrijeme zagrijavanja na radnu temperaturu;
• apsolutno su zaštićeni od eksplozije čak iu situacijama kada je kotao preopterećen;
• takvi se uređaji lako mogu rekonfigurirati za rad s različitim opterećenjima;
• lako se transportiraju do mjesta ugradnje.

Budući da kompleksna konstrukcija vodocijevnih kotlova uključuje poseban sustav pregrada za izgaranje i snopove cijevi, toplinska energija koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva opetovano teče oko istih cijevi s vodom, što povećava prijenos topline, a time i učinkovitost kotla.

Vodocijevni kotlovi se pak dijele na:

• Horizontalno (u ovom slučaju spremnik tipa bubnja ima ili uzdužni raspored, ili poprečno).
• Okomito (u ovom slučaju uređaj kotla može sadržavati ne samo 1, već i nekoliko parnih bubnjeva).
• Zračenje, koje sadrži vodoravno i okomito smješteno parni bubnjevi, ili njihovu kombinaciju. Ponekad se za učinkovitiji rad takvih parnih kotlova može koristiti prisilna cirkulacija.

Osim toga, za povećanje radne učinkovitosti vodocijevnog kotla često se koriste posebni zasloni za izgaranje kako bi se značajno povećalo oslobađanje toplinske energije u zoni izgaranja goriva (dakle, učinkovitost parnog kotla uvelike raste), a istovremeno se smanjuje zahtjevi za karakteristike toplinske izolacije zidova.

Uređaj za zaštitu od izgaranja sastoji se od niza cijevi smještenih blizu jedna drugoj kroz koje teče voda. Nakon zagrijavanja, para iz ovih cijevi se dovodi u opći parni sustav kotla.

Jednokratni kotlovi

Parni kotao ove vrste može raditi iu načinu rada koji ne prelazi maksimalno dopušteno opterećenje iu načinu rada kada tlak pare u kotlu značajno premašuje njegovu najveću dopuštenu vrijednost. U kotlovima ovog tipa koristi se prisilno pumpanje vode kroz cijevi, koja se, kao rezultat jednog prolaska kroz ložište, pretvara u paru s viškom tlaka potrebnog za rad turbina elektrana koje proizvode električnu energiju. Stoga se jednokratni kotlovi koji rade na tekuća, kruta ili plinovita goriva izvučena iz utrobe Zemlje uglavnom koriste u vrlo velikim elektranama.

Glavne prednosti kotlova ove vrste su:

• vrlo širok raspon radnih uvjeta (od podopterećenja do preopterećenja);
• radna sigurnost;
• kratko vrijeme od pokretanja kotla do postizanja radnih uvjeta;
• jednostavnost rekonfiguracije kotla iz jednog načina rada u drugi.

Sekcijski kotlovi od lijevanog željeza

Ovi se kotlovi sada vrlo široko koriste za sustave grijanja. Uređaj je dobio ime po sličnosti s radijatorom grijanja, jer je također sastavljen od zasebnih dijelova od lijevanog željeza. Dakle, ovaj dizajn omogućuje ne samo brzo sastavljanje kotla na mjestu ugradnje, već i, ako je potrebno, rastavljanje u kratkom vremenu.

Blok sustav sekcijskog kotla omogućuje povećanje njegove snage na potrebnu vrijednost spajanjem novih dijelova od lijevanog željeza. Nedostatak ovog dizajna je da ako je potrebno zamijeniti jedan od unutarnjih dijelova koji nije uspio, na primjer, zbog stvaranja pukotine u njemu, cijela konstrukcija kotla mora biti potpuno rastavljena.

Prednosti takvih kotlova:

• kratko vrijeme zagrijavanja kotla od pokretanja do radne temperature pare;
• visoka efikasnost;
• mogućnost povećanja snage kotla.

Međutim, sekcijski kotlovi također imaju nedostatke:

• Poteškoće popravka.
• Odjeljci nisu zajamčeni siguran rad uređaji pri visokim vrijednostima tlaka (maksimalni radni uvjeti: tlak - ne više od 100 kPa, snaga - ne više od 200 kW, produktivnost - ne više od 4,3 tone pare na sat). U takvim uvjetima bit će potrebno spaliti oko 300 kg visokokvalitetnog ugljena u peći za 1 sat.

Blok prijenosni kotlovi

Takvi su parni kotlovi prvi put korišteni tijekom Drugog svjetskog rata, kada su trupe bile u velikoj potrebi za uređajima koji nisu bili samo male veličine, već i nisu zahtijevali složeno održavanje.

Trenutno, kotlovi ove vrste izgledaju kao male mobilne jedinice, koje uključuju ne samo radnu jedinicu, već i upravljačku i mjernu opremu potrebnu za pokretanje i održavanje radnih uvjeta u kotlu.

Ovi uređaji mogu se vrlo brzo pustiti u rad čim se izvedu svi potrebni komunikacijski priključci (dovod vode, struje ili goriva, dimnjak). Snaga modernih modula doseže nekoliko tisuća kilovata, a maksimalni radni tlak pare je 9 MPa.

Unatoč činjenici da se dizajni kotlova međusobno razlikuju u sustavima grijanja vode, svi oni (osim električnih) koriste posebnu komoru za izgaranje goriva - peć.

Ložište parnog kotla

Parni kotao ne može funkcionirati bez toplinske energije, koja se oslobađa izgaranjem goriva u ložištu.

Strukturno, ova montažna jedinica sastoji se od:

• Formirane stanice okomite cijevi, čiji su krajevi spojeni na bubnjeve tipa kolektora malog promjera. Ovi bubnjevi su dio cjelokupnog cirkulacijskog sustava parnog kotla.
• Toplinski izolacijski vatrootporni omotač pričvršćen na vanjsku stranu kaveza.
• Posebno oblikovane cigle koje pokrivaju stražnje površine kaveznih cijevi. Ovakav dizajn ložišta ne zadržava pepeo i trosku.

Međutim, nedavno sve više potrošača koji koriste parne kotlove u individualnim sustavima grijanja preferiraju električne kotlove.

Električni kotlovi

Parni kotao ove vrste karakterizira:

• jednostavnost rada;
• učinkovitost;
• ekološka prihvatljivost;
• tihi rad.

Osim toga, takav dizajn kotla mnogo je jednostavniji od uređaja koji koriste kruto ili tekuće gorivo. Električne kotlove ne treba stalno čistiti od pepela ili troske, a samo gorivo ne zahtijeva posebnu dodatnu pripremu. Na taj način ćete uštedjeti novac koji biste potrošili na dovoz goriva do kuće i koji biste potrošili na postavljanje skladišta goriva.

Po dizajnu električni kotlovi dijele se na:

1. Uređaji za izravno djelovanje. Kao vodič električne struje koriste vodu koja se zagrijava prema Joule-Lenzovom zakonu.
2. Uređaji za neizravno djelovanje. U njima kao grijaći elementi Na primjer, koriste se grijaći elementi.

Međutim, ako govorimo o cijeni parnih kotlova bilo koje vrste, ona je prilično visoka. To je činjenica zbog koje neki potrošači (osobito u ruralnim područjima) žele stvoriti takav uređaj vlastitim rukama. Razmotrimo je li to u načelu moguće?

Izrada parnog kotla vlastitim rukama

Parni kotao je uređaj visokog rizika u kući. Uostalom, sadrži višak tlaka pare, što može dovesti do eksplozije kotla, kao i toplina i otvorenim plamenom koji može izazvati požar.

Zato će vam za izradu domaćeg kotla kod kuće trebati:

• točni izračuni;
• visokotehnološki materijali otporni na toplinu;
• razne alate i opremu.

Ne zaboravite na različite upravljačke sustave kojima kotao mora biti opremljen kako bi se osigurao njegov siguran rad.

Pretpostavimo, čisto teoretski, da je sve što je potrebno za samostalno napravljeno parni kotao imate. Tada će redoslijed rada biti sljedeći:

1. Odlučite se o dimenzijama budućeg kotla i njegovom funkcionalnom opterećenju.
2. Pronađite gotove crteže takvog uređaja koji u potpunosti odgovara vašim izvornim podacima.
3. Pažljivo proučite svu dokumentaciju i razumite nijanse stvaranja kotla.
4. Nabavite potrebno Potrošni materijal: čelični lim debljine 1 mm; cijevi od nehrđajućeg čelika, promjera od 100 mm do 120 mm; cijevi od nehrđajućeg čelika promjera od 10 mm do 30 mm.
5. Iz čelična cijev S promjerom od 100 mm potrebno je izrezati dvanaest komada cijevi koji će se koristiti kao dimne komore. Potrebno je napraviti plamenu cijev od cijevi od 120 mm. Duljina svih cijevi izravno ovisi o dimenzijama kotla. Za izradu zidova i pregrada trebat će vam čelični limovi.
6. Dimne i plamene cijevi umetnute su u posebne rupe odgovarajućeg promjera, koje se izrađuju na stijenkama kotla.
7. Nakon toga, krajevi dimnih cijevi moraju se proširiti i zavariti na podnožje kotla pomoću argonskog zavarivanja.
8. Zavarivanjem na tijelo kotla pričvrstite razdjelnik za dovod pare i sigurnosni ventil za automatski ispust nadpritisak u kotlu. Vaš kotao može raditi s maksimalnim tlakom od 4 do 6 kg/cm2!
9. Izolirajte gotov kotao kako biste povećali njegovu učinkovitost pomoću azbestnog lima.
10. Učvrstite gotovu instalaciju za proizvodnju pare različitim stezaljkama.
11. Osnova parnog kotla može biti mali komad čelične cijevi promjera 120 mm. Međutim, debljina stijenke takve cijevi mora biti najmanje 2,5 mm.

Na temelju ovoga, mislim da nećeš uspjeti. Stoga nemojte gubiti vrijeme i novac, već jednostavno posjetite specijaliziranu trgovinu i kupite gotovu uređaj za grijanje, koji će Vam odgovarati cijenom, vrstom goriva i funkcionalnom namjenom.

U završnom dijelu, želio bih obratiti malo pozornosti na značajke rada kotla.

Značajke rada

Rad parnih kotlova zahtijeva pažljivu obradu vode, redovito čišćenje ložišta i kontrolu rada uređaja.

1. Priprema vode koja se koristi za rad kotla. Svaka voda u većoj ili manjoj mjeri sadrži mineralne soli, koje uslijed zagrijavanja stvaraju kamenac na površinama kotla. Kao rezultat toga, ne samo da se pogoršava prijenos topline gorućeg goriva u vodu (učinkovitost kotla naglo opada), već se može dogoditi i smanjenje tlaka u cijevima kao rezultat njihovog izgaranja. Stoga se prije dovoda vode u kotao čisti od soli dodavanjem posebnih reagensa, na primjer, natrijevog zeolita. Također je potrebno ukloniti kisik otopljen u vodi, jer doprinosi koroziji cijevi.
2. Uklanjanje pepela s vanjskih stijenki ložišta treba provoditi povremeno (kako se nakuplja).
3. Trenutno upravljanje parnim kotlovima obavlja automatski sustavi, izgrađen na poluvodiču elektronički sklopovi. Kod kuće se radom kotla (pokretanje, gašenje i podešavanje potrošnje goriva) upravlja ručno.

Dakle, parni kotlovi mogu osigurati toplinu, Vruća voda i električne energije (riječ je o termoelektranama) za cijele blokove stambenih zgrada, a može raditi i u individualnim kućanstvima. U potonjem slučaju to možete učiniti sami, budući da ne ovisite o sustavu centralnog grijanja i opskrbe Vruća voda, postavite vrijeme rada kotla i temperaturne uvjete.

To će vam omogućiti značajno smanjenje troškova grijanja i tople vode.Štoviše, ovi su uređaji jednostavni za rukovanje i zahtijevaju minimalnu ljudsku intervenciju. Bojleri su također vrlo sigurni uređaji, jer su opremljeni posebnim sustavima koji sprječavaju hitne situacije!