+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

sales@teplogidromash.ru

Устройство парового котла


Принцип работы и устройство парового котла

Паровой котел — это такое устройство, в котором размещена топка. В ней происходит сгорание твердого или подвижного топлива с последующим выделением тепла. Благодаря этому теплу вода в котле нагревается и из нее генерируется пар (насыщенный или перегретый). Выходящий пар имеет давление выше атмосферного и используется в промышленных нуждах.

Для того чтобы паровой котел эффективно выполнял свою основную функцию, необходимо подобрать его по размеру площади обогрева жилых помещений.

В общем виде устройство котла выглядит следующим образом. Находящийся в верхней части котла барабан соединяется с коллекторами, расположенными в его нижней части, при помощи опускных труб (они сами не обогреваются). С помощью подъемных труб коллекторы замыкаются на барабане. Подъемные трубы расположены в зоне сгорания топлива. По трубам вверх поднимается смесь пара и воды, в сепараторе происходит разделение этой смеси на составляющие. Пар поступает в паропровод, а вода возвращается в барабан и снова участвует в процессе выработки пара. Составные части и устройство парового котла

  • нагревательные приборы (трубы, радиаторы, батареи, регистры);
  • магистральные трубопроводы;
  • регулирующая и запорная арматура;
  • насосы;
  • средства управления;
  • автоматика.

Пример организации парового отопления.

Устройство парового котла предполагает наличие различных труб и сосудов. Трубы и сосуды различного диаметра соединяются между собой методом вальцовки либо сварки. В котлах есть специальные люки, которые обеспечивают возможность очистки и осмотра коллекторов и барабана. Внутри котла есть два пространства: водное и паровое. Водное заполнено водой, а паровое — паром. В паровом пространстве котла располагается сепаратор, который отделяет пар от влаги. Устройство разделяет эти два пространства зеркалом испарения.

Главной составляющей парового котла является топка. В ней происходит процесс горения. Это клетка из вертикальных труб, которые присоединены выходными отверстиями ко включенным в циркуляцию котла барабанам коллектора. Снаружи топка обшита огнеупорными и теплоизолирующими материалами. Между трубами и их обшивкой располагаются специальные кирпичи. Эти кирпичи открывают передние поверхности труб, но закрывают задние, в результате чего на стенах топки не задерживаются шлак и зола.

При использовании твердого топлива оно располагается на колосниковой решетке. Через воздушные отверстия в само измельченное топливо проникает воздух. При коксовании угля его надо периодически перемешивать, чтобы подача воздуха не прекращалась.

При использовании подвижного топлива (угольной пыли, мазута, топливного газа) оно вводится с помощью горелки в топку. В этой горелке сильно закрученные потоки воздуха перемешиваются с поступающей струей топлива.

Средства управления обеспечивают автоматическое включение и выключение парогенераторов по заложенной программе, запоминание первоначальной причины аварии, регулировку уровня воды в барабане и давления пара. Эта система автоматически оповещает о возникновении аварийной ситуации. Так, к примеру, при перенасыщении котла водой либо при сильном повышении давления пара, при пропуске котлом воды и других аварийных ситуациях система автоматически включит сигнализацию.

Разновидности и устройство паровых котлов, их КПД Для того чтобы понять устройство котла, надо знать принципы, по которым их разделяют между собой:

  1. По способу движения пароводяной смеси. Выделяют по этому принципу два вида котлов: с естественной и принудительной циркуляцией.
  2. По способу возврата конденсата котлов два типа: замкнутые и разомкнутые.
  3. По принципу движения среды, принимающей участие в теплообмене (пар, вода, дымовые газы) бывают водотрубные и жаротрубные котлы.

Схема устройства парового котла.

Котлы бывают двух типов: водотрубные и газотрубные. У них разное устройство и КПД. Газотрубными называются такие котлы, в которых газы перемещаются внутри дымогарных и жаровых труб, нагревая воду. Они опираются на стенки топки сбоку. В водотрубных котлах вода движется по трубам, а газы омывают их с наружной стороны. Крепятся водотрубные котлы к каркасу здания или котла.

Сейчас в основном выпускают паровые котлы серии ДЕ, КЕ, МЕ. Они имеют не только разное устройство, ни и работают на разном топливе. Котлы серии ДЕ имеют высокий КПД, работают на газовом топливе и мазуте, серии КЕ — на твердом топливе.

Принцип действия и устройство парового котла Полученное в топке тепло, выделяемое топочными газами, поступает к поверхностям нагрева (паронагреватель и кипятильные трубы). Поверхности нагрева бывают двух видов: радиационные и конвективные. Конвективные поверхности нагрева включают следующие элементы: контактные теплообменники, водяные экономайзеры, воздухоподогреватели. Они предназначаются для увеличения КПД установки, уменьшения потерь тепла с выходящими газами, уменьшения топливного расхода.

Принцип действия парового котла.

Огромное значение в работе паровых котлов имеет качество воды. В них может использоваться только чистая вода без примесей. Поэтому перед подачей в котел вода должна проходить химическую очистку и деаэрацию (из воды удаляются газы). Только после этого вода становится питательной.

После этого питательная вода закачивается питательным насосом в водяной экономайзер. Там она нагревается топочными газами и поступает в верхнюю часть барабана, там же происходит перемешивание питательной воды и котловой.

Часть воды котла из верхнего барабана опускается в нижний по трубам, которые называются кипятильными. В верхней части барабана у топочных газов температуры низкие, а в нижней части — высокие. Таким образом вода нагревается и вместе с пароводяной смесью поднимается в верхний барабан по подъемным трубам.

Вторая часть воды котла из верхнего барабана проходит по опускным трубам, которые находятся снаружи топки, затем отправляется на перераспределение по коллекторам. После этого котловая вода в экранных трубах нагревается, в результате чего образуется пароводяная смесь и пузырьки пара, которые отправляются в верхний барабан.

Путь перемещения теплоносителя имеет название циркуляционного контура.

Схема двухтрубной разводки системы отопления.

В верхнем барабане парового котла полученный в испарительных поверхностях нагрева пар проходит через сепаратор, где происходит выделение капелек воды из него. Так получается сухой насыщенный пар и увеличивается КПД. Этот пар поступает по паропроводу к потребителю. Этот пар может и отправиться по тому же паропроводу в пароперегреватель, где нагревается до более высокой температуры при сохранении давления.

Во время работы паровых котлов в верхнем барабане постоянно происходит колебание уровня воды между высшим и нижним положениями. Это предусмотрено для увеличения КПД паровых котлов. Тот объем воды, который находится между этими двумя уровнями, является резервным для бесперебойной работы котла во время отсутствия поступления в него воды. Чтобы увеличить КПД парового котла, устанавливают воздухопрогреватели.

Определение положения максимального или так называемого высшего допускаемого уровня воды в барабане парового котла осуществляется с тем расчетом, чтобы предупредить попадание воды в пароперегреватель.

Медные трубы — прочные, надежные, практичные. Такой трубопровод способен выдержать высокие температуры теплоносителя.

Определение положения минимального или низшего допускаемого уровня воды в барабане парового котла осуществляется с тем расчетом, чтобы исключить перегревание металлической поверхности кипятильного пучка и верхнего барабана, а также для того, чтобы обеспечить стабильное поступление воды в опускные трубы.

Устройство паровых котлов предусматривает циркуляцию воды. Она может быть естественная и принудительная. Естественная циркуляция в паровых котлах, которую предусматривает их устройство, обеспечивается за счет различной плотности пара и воды. Плотность пароводяной смеси в подъемных трубах ниже плотности воды в опускных трубах. Но при этом температура и давление одинаковые на протяжении всей трубы. К тому же пар — это газ, который всегда стремится вверх.

Принудительная циркуляция в паровых котлах осуществляется с помощью специальных насосов.

Нарушение циркуляции может происходить:

  • в результате неравномерного прогрева поверхности испарения в результате зашлаковывания труб;
  • в результате неравномерного распределения воды по коллекторным и экранным трубам из-за загрязнения их шламом и т. д.

Условия безопасной работы паровых котлов Главным условием для безопасной работы парового котла и увеличения его КПД является поддержание температуры металлических поверхностей нагрева на заданном уровне. Это достигается благодаря непрерывной работе теплоносителя внутри нагреваемых труб, которую обеспечивает его устройство (происходит интенсивное охлаждение этих поверхностей нагрева). Это необходимо, поскольку топочные газы на выходе имеют очень высокие температуры. Теплоноситель должен постоянно отводить тепло от стенок труб, которые нагреваются от тепла дымовых топочных печей. В случае недостаточного отвода тепла от труб металл перегревается, теряет свою прочность, снижается КПД. Могут появляться свищи и отдулины. Самый худший вариант — это разрыв труб и аварийная остановка котла.

Недопустимо халатное отношение персонала к работе котельного оборудования. В результате может произойти не только снижение коэффициента полезного действия, но выпуск воды из барабана. В опускные трубы попадет пар, образуется кавитация, перегреются верхний барабан и трубы. В конечном счете произойдет авария.

1poteply.ru

1.5.2. Устройство парового котла

Рассмотрим устройство парового котла с естественной циркуляцией (рис.22). Основными рабочими элементами парового котла являются поверхности нагрева, которые представляют собой металлические трубчатые поверхности, омываемые с одной стороны горячими дымовыми газами, а с другой стороны ― водой, пароводяной смесью, паром, воздухом.

Экономайзер (11, 12) ― это трубчатая поверхность нагрева, которая служит для подогрева горячими дымовыми газами питательной воды, подаваемой в котёл питательным насосом. Фактически экономайзер является теплообменным аппаратом.

Питательная вода по трубопроводу (13) подаётся из экономайзера в барабан котла (1), из которого котловая вода, перемешанная с питательной, направляется по опускным трубам (9) на питание испарительных поверхностей нагрева, которые называются топочными настенными экранами (7).

В экранных трубах происходит частичное испарение воды, а в барабане пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Таким образом, в барабане имеется водяное (2) и паровое (3) пространства.

Рис.22 Схема устройства парового котла с естественной циркуляцией.

В экранных трубах происходит частичное испарение воды, а в барабане пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Таким образом, в барабане имеется водяное (2) и паровое (3) пространства.

Условная поверхность, отделяющая паровое пространство от водяного, называется зеркалом испарения.

Уровень воды в барабане котла измеряется системой водоуказательных приборов, который поддерживается постоянным при данной нагрузке. Различают два крайних по высоте уровня воды в барабане: низший и высший. Низший уровень воды определяется опасением оставить опускные трубы и их экраны без воды, а высший уровень устанавливается так, чтобы влажность пара не превышала допустимых значений, то есть пар не содержал большого количества капель воды.

Объём воды между предельными уровнями называется запасом питания.

Вода в барабане, замыкая цикл, снова поступает в опускные трубы (9) и нижние коллекторы (10). В барабане пар является насыщенным. Насыщенный пар проходит внутрибарабанные сепарационные устройства, оставляя в барабане часть влаги с примесями, и направляется по паропроводу (14) на перегрев в пароперегреватель.

Барабан котла является самым сложным, металлоёмким и дорогим узлом. В барабане осуществляются сбор и раздача рабочей среды, обеспечение запаса воды в котле, разделение пароводяной смеси на воду и пар, а также поддержание концентрации примесей в котловой воде, а, следовательно, качество пара.

Испарительная поверхность парогенератора ― это трубчатая поверхность нагрева, в которой осуществляется испарение воды за счёт теплоты дымовых газов. Дымовые газы передают теплоту поверхностям нагрева за счёт лучеиспускания газов (в этом случае поверхности нагрева называются радиационными) и конвекцией, то есть непосредственного контакта с газами (в этом случае поверхности нагрева называются конвективными).

Все энергетические парогенераторы оборудуются экранами, то есть поверхностями нагрева, которые располагаются на стенах топочной камеры (4), конвективных газоходов (24). Топочные экраны ограждают стены парогенератора от воздействия высоких температур в топке.

Пароперегреватель ― это трубчатая поверхность нагрева, которая служит для подогрева пара выше температуры насыщения за счёт теплоты, переданной конвекцией или комбинированно: радиацией в топке и конвекцией в газоходах в зависимости от их места размещения в котле. Пар в перегревателе проходит последовательно потолочный перегреватель (29), ширмы (30), затем первый контур конвективного перегревателя (15) и второй контур конвективного перегревателя (17). Между ними расположен пароохладитель (16), впрыскивающий питательную воду для поддержания необходимой постоянной температуры перегрева пара. После пароохладителя перегретый пар поступает по паропроводам в турбину.

Ширмы представляют собой плоские трубчатые полурадиационные поверхности, а почему полурадиационные, так они же расположены в верхней части топки, где теплопередача идёт лучеиспусканием и одновременно конвекцией. А правая часть котла называется конвективной шахтой, где тепло передаётся только за счёт конвекции.

Конвекцией называется распространение теплоты в среде с неоднородным распределением температуры, осуществляемое макроскопическими элементами жидкости при её перемещении. Такое распространение теплоты может происходить только в жидкостях и газах, частицы которых легко перемещаются в пространстве. Распространение теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, то есть молекулярным переносом теплоты.

Теплообмен, обусловленный совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты, называется конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен между движущейся жидкостью и поверхностью её раздела с другой жидкостью называется теплоотдачей.

В данной схеме парогенератора имеется вторичный промежуточный перегрев пара, осуществляющийся во вторичном промежуточном пароперегревателе (31), который служит для повышения температуры пара, отработавшего в корпусе высокого давления турбины. Перед пароперегревателем установлен фестон (8), который является испарительной поверхностью, образованный из разрежённого в верхней части топки котла заднего экрана.

Фестон предназначен для организации свободного выхода из топки (4) топочных газов в поворотный горизонтальный газоход (23).

Топочная камера парогенератора предназначена для сжигания органического топлива, частичного охлаждения продуктов сгорания за счёт передачи теплоты топочным экранам и выделения из продуктов сгорания золы. Топочная камера (4) имеет на фронтовой стене ряд круглых пылеугольных горелок (5), к которым из системы пылеприготовления подведено топливо с первичным воздухом (6) и вторичным горячим воздухом (20).

Первичный и вторичный воздух нагреваются в воздухоподогревателе (18, 19), и по воздуховоду (21) часть воздуха , который называется первичным, направляется на сушку и транспорт пыли.

Дутьевой вентилятор (28) забирает тёплый воздух из-под крыши котельной (27) и подаёт его на подогрев в воздухоподогреватель.

В нижней части топки предусмотрена система твёрдого золошлакоудаления, которая состоит из холодной воронки (32), шлаковой шахты (25) и канала гидрозолошлакоудаления (26).

Дымовые газы после воздухоподогревателя направляются в золоуловитель, а от него к дымососу, затем через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу при температуре уходящих газов 120÷1600С.

Данный парогенератор имеет со стороны дымовых газов систему под разрежением (или ещё её называют системой с уравновешенной тягой), которую создают совместным действием дымосос и дутьевой вентилятор. При этом дутьевой вентилятор (28) создаёт разрежение (0,001÷0,003 МПа) в воздушном подогревателе, в воздуховодах (20) и горелках (5).

Так как частички золы, содержащихся в уходящих газах обладают абразивным свойством, то дымосос из соображения уменьшения эрозии лопаток устанавливается после золоуловителей и создаёт разрежение, начиная с топки и кончая самим дымососом (до 0,004 МПа). Однако имеется и более простая система под наддувом 0,002÷0,006 МПа, создаваемый работой только дутьевой установки от всаса (27) и вплоть до дымовой трубы.

Дутьевой вентилятор, дымососов, питательный насос, устройства пылеприготовления, золоулавливания, шлакозолоудаления и золоочистки являются вспомогательным оборудованием, обеспечивающим работу парогенератора.

Котёл с внешней стороны имеет наружное ограждение, которое называется обмуровкой (22) и включает в себя обшивку из стального листа толщиной 3÷4 мм со стороны помещения котельной, вспомогательный каркас, огнеупорную обмуровку, тепловую изоляцию толщиной 50÷200 мм. Основное назначение обмуровки и обшивки заключается в уменьшении тепловых потерь в окружающую среду и обеспечения газовой плотности.

Каждый парогенератор снабжается гарнитурой и арматурой. К гарнитуре относятся все приспособления и устройства ― лючки, лазы, гляделки, шиберы, обдувочные устройства и т.д. К арматуре ― все приборы и устройства, связанные с измерением и регулированием воды и пара (манометры, термопары, водоуказатели, задвижки, вентили, предохранительные и обратные клапаны и т. д. Конструкция котла опирается на стальной несущий каркас, основными элементами которого являются стальные балки и колонны.

studfiles.net

1.5.2. Устройство парового котла

Рассмотрим устройство парового котла с естественной циркуляцией (рис.22). Основными рабочими элементами парового котла являются поверхности нагрева, которые представляют собой металлические трубчатые поверхности, омываемые с одной стороны горячими дымовыми газами, а с другой стороны ― водой, пароводяной смесью, паром, воздухом.

Экономайзер (11, 12) ― это трубчатая поверхность нагрева, которая служит для подогрева горячими дымовыми газами питательной воды, подаваемой в котёл питательным насосом. Фактически экономайзер является теплообменным аппаратом.

Питательная вода по трубопроводу (13) подаётся из экономайзера в барабан котла (1), из которого котловая вода, перемешанная с питательной, направляется по опускным трубам (9) на питание испарительных поверхностей нагрева, которые называются топочными настенными экранами (7).

В экранных трубах происходит частичное испарение воды, а в барабане пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Таким образом, в барабане имеется водяное (2) и паровое (3) пространства.

Рис.22 Схема устройства парового котла с естественной циркуляцией.

В экранных трубах происходит частичное испарение воды, а в барабане пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Таким образом, в барабане имеется водяное (2) и паровое (3) пространства.

Условная поверхность, отделяющая паровое пространство от водяного, называется зеркалом испарения.

Уровень воды в барабане котла измеряется системой водоуказательных приборов, который поддерживается постоянным при данной нагрузке. Различают два крайних по высоте уровня воды в барабане: низший и высший. Низший уровень воды определяется опасением оставить опускные трубы и их экраны без воды, а высший уровень устанавливается так, чтобы влажность пара не превышала допустимых значений, то есть пар не содержал большого количества капель воды.

Объём воды между предельными уровнями называется запасом питания.

Вода в барабане, замыкая цикл, снова поступает в опускные трубы (9) и нижние коллекторы (10). В барабане пар является насыщенным. Насыщенный пар проходит внутрибарабанные сепарационные устройства, оставляя в барабане часть влаги с примесями, и направляется по паропроводу (14) на перегрев в пароперегреватель.

Барабан котла является самым сложным, металлоёмким и дорогим узлом. В барабане осуществляются сбор и раздача рабочей среды, обеспечение запаса воды в котле, разделение пароводяной смеси на воду и пар, а также поддержание концентрации примесей в котловой воде, а, следовательно, качество пара.

Испарительная поверхность парогенератора ― это трубчатая поверхность нагрева, в которой осуществляется испарение воды за счёт теплоты дымовых газов. Дымовые газы передают теплоту поверхностям нагрева за счёт лучеиспускания газов (в этом случае поверхности нагрева называются радиационными) и конвекцией, то есть непосредственного контакта с газами (в этом случае поверхности нагрева называются конвективными).

Все энергетические парогенераторы оборудуются экранами, то есть поверхностями нагрева, которые располагаются на стенах топочной камеры (4), конвективных газоходов (24). Топочные экраны ограждают стены парогенератора от воздействия высоких температур в топке.

Пароперегреватель ― это трубчатая поверхность нагрева, которая служит для подогрева пара выше температуры насыщения за счёт теплоты, переданной конвекцией или комбинированно: радиацией в топке и конвекцией в газоходах в зависимости от их места размещения в котле. Пар в перегревателе проходит последовательно потолочный перегреватель (29), ширмы (30), затем первый контур конвективного перегревателя (15) и второй контур конвективного перегревателя (17). Между ними расположен пароохладитель (16), впрыскивающий питательную воду для поддержания необходимой постоянной температуры перегрева пара. После пароохладителя перегретый пар поступает по паропроводам в турбину.

Ширмы представляют собой плоские трубчатые полурадиационные поверхности, а почему полурадиационные, так они же расположены в верхней части топки, где теплопередача идёт лучеиспусканием и одновременно конвекцией. А правая часть котла называется конвективной шахтой, где тепло передаётся только за счёт конвекции.

Конвекцией называется распространение теплоты в среде с неоднородным распределением температуры, осуществляемое макроскопическими элементами жидкости при её перемещении. Такое распространение теплоты может происходить только в жидкостях и газах, частицы которых легко перемещаются в пространстве. Распространение теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, то есть молекулярным переносом теплоты.

Теплообмен, обусловленный совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты, называется конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен между движущейся жидкостью и поверхностью её раздела с другой жидкостью называется теплоотдачей.

В данной схеме парогенератора имеется вторичный промежуточный перегрев пара, осуществляющийся во вторичном промежуточном пароперегревателе (31), который служит для повышения температуры пара, отработавшего в корпусе высокого давления турбины. Перед пароперегревателем установлен фестон (8), который является испарительной поверхностью, образованный из разрежённого в верхней части топки котла заднего экрана.

Фестон предназначен для организации свободного выхода из топки (4) топочных газов в поворотный горизонтальный газоход (23).

Топочная камера парогенератора предназначена для сжигания органического топлива, частичного охлаждения продуктов сгорания за счёт передачи теплоты топочным экранам и выделения из продуктов сгорания золы. Топочная камера (4) имеет на фронтовой стене ряд круглых пылеугольных горелок (5), к которым из системы пылеприготовления подведено топливо с первичным воздухом (6) и вторичным горячим воздухом (20).

Первичный и вторичный воздух нагреваются в воздухоподогревателе (18, 19), и по воздуховоду (21) часть воздуха , который называется первичным, направляется на сушку и транспорт пыли.

Дутьевой вентилятор (28) забирает тёплый воздух из-под крыши котельной (27) и подаёт его на подогрев в воздухоподогреватель.

В нижней части топки предусмотрена система твёрдого золошлакоудаления, которая состоит из холодной воронки (32), шлаковой шахты (25) и канала гидрозолошлакоудаления (26).

Дымовые газы после воздухоподогревателя направляются в золоуловитель, а от него к дымососу, затем через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу при температуре уходящих газов 120÷1600С.

Данный парогенератор имеет со стороны дымовых газов систему под разрежением (или ещё её называют системой с уравновешенной тягой), которую создают совместным действием дымосос и дутьевой вентилятор. При этом дутьевой вентилятор (28) создаёт разрежение (0,001÷0,003 МПа) в воздушном подогревателе, в воздуховодах (20) и горелках (5).

Так как частички золы, содержащихся в уходящих газах обладают абразивным свойством, то дымосос из соображения уменьшения эрозии лопаток устанавливается после золоуловителей и создаёт разрежение, начиная с топки и кончая самим дымососом (до 0,004 МПа). Однако имеется и более простая система под наддувом 0,002÷0,006 МПа, создаваемый работой только дутьевой установки от всаса (27) и вплоть до дымовой трубы.

Дутьевой вентилятор, дымососов, питательный насос, устройства пылеприготовления, золоулавливания, шлакозолоудаления и золоочистки являются вспомогательным оборудованием, обеспечивающим работу парогенератора.

Котёл с внешней стороны имеет наружное ограждение, которое называется обмуровкой (22) и включает в себя обшивку из стального листа толщиной 3÷4 мм со стороны помещения котельной, вспомогательный каркас, огнеупорную обмуровку, тепловую изоляцию толщиной 50÷200 мм. Основное назначение обмуровки и обшивки заключается в уменьшении тепловых потерь в окружающую среду и обеспечения газовой плотности.

Каждый парогенератор снабжается гарнитурой и арматурой. К гарнитуре относятся все приспособления и устройства ― лючки, лазы, гляделки, шиберы, обдувочные устройства и т.д. К арматуре ― все приборы и устройства, связанные с измерением и регулированием воды и пара (манометры, термопары, водоуказатели, задвижки, вентили, предохранительные и обратные клапаны и т. д. Конструкция котла опирается на стальной несущий каркас, основными элементами которого являются стальные балки и колонны.

studfiles.net

Паровой котел — предназначение, все виды устройств и их конструкция

Котел — устройство, которое генерирует пар.

Паровой котел — это агрегат, генерирующий высокотемпературный водяной пар. Давление этого газообразного вещества внутри устройства существенно выше атмосферного. Разогревает воду тепловая энергия, получаемая при сжигании одного из нескольких типов горючего. Давайте разберем, зачем он нужен, где применяется и как работает.

Где применяются парогенераторы

Генераторы дают такие виды ресурса:

  1. Насыщенный пар. Его температура — +100 °C, давление пара равняется 100 килопаскалей. Он применяется для отопления собственных домов.
  2. Перегретый пар. Его температура может достигать +500 °C, рабочее давление составляет до 26 мегапаскалей. Применяется такой пар в энергетике и промышленности. Он эффективней переносит тепло, благодаря этому увеличивает КПД агрегата.

Энергетические агрегаты помогают получать электроэнергию.

Паровые котлы применяются:

  1. В системах отопления. В них разогретое газообразное вещество выполняет функцию носителя энергии.
  2. В энергетике. При этом парогенераторы применяются для выработки электрической энергии.
  3. В промышленности. В этой сфере пар преобразуется в механическое движение и перемещает транспорт.

Особенности агрегата

У парогенераторов может быть разная конструкция и предназначение. Однако принцип работы парового котла всегда одинаков.

Как работает устройство

Схема работы твердотопливного агрегата.

Тепловым источником для разогрева жидкости в парогенераторе может служить любой тип энергии:

  • электрическая;
  • геотермальная;
  • солнечная;
  • прогорание твердого горючего либо газообразного.

Появляющийся пар служит носителем тепла. Это газообразное вещество доставляет ресурс к точке его использования.

Схема устройства парогенератора.

Устройство парового котла:

  1. Влага фильтруется и накачивается в емкость электрическим насосом. Резервуар обычно размещается на верхнем уровне агрегата.
  2. Из емкости по трубкам жидкость течет в коллектор, расположенный внизу прибора.
  3. Из него влага опять поступает наверх через нагревательный отсек (топка котла).
  4. В трубе появляется пар. Он, из-за разницы давлений меж жидким и газообразным веществом, поднимается наверх.
  5. Там смесь воды и пара проходит сквозь сепаратор. В нем вещества разделяются. Остаточная вода втечет обратно в емкость. Нагретое газообразное вещество подается в паропровод.

Конструкция парового генератора

Конструктивные элементы парогенератора.

Парогенератор — емкость, в которой разогретая влага вода испаряется и преобразуется в пар. В большинстве случаев резервуар представляет собой трубу разных габаритов.

Помимо нее в агрегате есть топка, в которой прогорает горючее. Конструкция данного элемента зависит от типа применяемого топлива:

  1. Когда им является твердое горючее (дрова или уголь), снизу топки размещается колосник. На его решетке топливо и размещается. Сквозь ее отверстия снизу в топку поступает воздух. Для улучшения тяги наверху камеры сгорания прямоточные котлы оснащаются дымоходом.

На фото — агрегат, работающий на газе.

  1. Когда носителем энергии является газообразное либо жидкое вещество (пропан, бутан, мазут, дизель), устройство котла дополняется горелкой в топливной камере. Для подачи кислорода и отведения продуктов горения агрегат также оснащается колосником и дымоходом.

Раскаленные газы (продукты прогорания топлива) поднимаются к водяному резервуару. Нагрев жидкость, они улетучиваются в атмосферу через дымоход. Кипящая влага начинает испаряться, переходя в агрегатное состояние пара. Он поднимается наверх и перетекает в трубы.

Дополнительные узлы прибора

В конструкцию парогенератора могут включаться не только топка и емкости (барабаны, трубы) для циркуляции жидкой и газообразной воды. Дополнительно применяются узлы, повышающие эффективность устройства.

Изображение Узел в парогенераторе
Пароперегреватель.

Увеличивает температуру пароводяной смеси. При этом повышаются КПД и экономичность агрегата.

Пар может перегреваться до температуры +500 °C. Такой мощностью обладают, например, паровые котельные на атомных электростанциях.

У пароперегревателя может быть отдельная топка либо он располагается в общем корпусе. Водяной газ дополнительно разогревается в трубках, куда он подается после испарения.

Пароперегреватель может быть конвекционным либо радиационным. Последняя разновидность разогревает газ в 2,5–3 раза сильнее.

Сепаратор пара.

Данное устройство сушит газообразное вещество, удаляя из него воду. Тем самым оно повышает эффективность КПД агрегата.

Аккумулятор.

Регулирует подачу пара. Если его много, аккумулятор удаляет лишний газ, когда мало — добавляет.

Узел водоподготовки.

Инструкция производителя отмечает, что он уменьшает объем присутствующего в жидкости кислорода, этим пресекая коррозию металла.

Также устройство удаляет из воды частички минеральных веществ.

Благодаря этому трубки агрегата не засоряются отложениями, понижающими теплоотдачу и увеличивающими риск прогорания металла.

Помимо этих узлов паровая котельная установка оснащается:

  • клапанами, сливающими конденсат;
  • подогревателями воздуха;
  • управляющими и контролирующими системами, в них включаются стартер и отключатель горения, автоматы, регулирующие затраты горючего и воды.

Контролирующая и управляющая автоматика облегчает эксплуатацию парогенератора.

Типы агрегатов

Устройство котла, работающего на электричестве.

По типу топлива, потребляемого парогенераторами, они делятся на:

  • угольные агрегаты;
  • газовые устройства;
  • мазутные приборы;
  • электрические устройства.

Бытовое устройство, работающее в отопительной системе частного дома.

По назначению котлы бывают:

  • бытовыми (их можно ставить своими руками);
  • энергетическими;
  • промышленными;
  • утилизационными.

По конструкции известны:

  • газотрубные котлы;
  • водотрубные аналоги.

Резервуар для парообразования нередко представляет собой одну либо несколько трубок. Жидкость в них разогревают раскаленные газы, которые появляются после прогорания топлива. Такое устройство парогенератора называется газотрубным.

Конструкция газотрубного агрегата.

В иных агрегатах газы перемещаются по трубке внутри водяного резервуара. Он носит название барабана, а сами агрегаты — водотрубного парогенератора.

Исходя из местоположения барабанов в пространстве, водотрубные агрегаты делят на:

  • вертикальные;
  • горизонтальные;
  • радиальные;
  • комбинированные.

Устройство водотрубного агрегата.

Если сравнивать водо- и газотрубные парогенераторы, то:

  1. Габариты паровых и водяных емкостей у первых меньше, чем у вторых.
  2. Показатель мощности газотрубного устройства ограничивается уровнем давления до 1 мегапаскаля и теплообразованием до 350 киловатт. Происходит это из-за больших габаритов трубок. Внутри них может генерироваться существенный объем пара под высоким давлением.

Чтобы повысить давление и увеличить объемы получаемого тепла, необходимы более толстые стенки агрегата. Цена подобного устройства будет очень высокой, что экономически не оправдано.

  1. Водотрубные котлы демонстрируют более высокий уровень мощности, чем у газотрубных аналогов. В них применяются барабаны с небольшим сечением. Благодаря этому, уровень давления и температуры газа в них может быть выше.

Вывод

Парогенераторы — универсальные устройства, которые могут использоваться в быту, для отопления зданий, а также вы промышленности и энергетике. Для всех этих сфер использования есть свои разновидности котлов.

Видео в этой статье познакомит вас с паровыми котлами наглядно. Если у вас появились вопросы, задавайте их в комментариях.

otoplenie-gid.ru


Смотрите также