Proizvodnja visokotlačnih parnih kotlova. Visokotlačni parni kotlovi. Parni kotlovi: opseg

Kotlovi ili parni strojevi su zatvoreni uređaji za proizvodnju pare, tlaka iznad atmosferskog, iz vode ili druge tekućine, djelovanjem izgaranja goriva. Parni kotlovi moraju biti izrađeni od materijala koji je gust, nepropusn za paru i dovoljno jak da može sigurno izdržati pritisak pare. Najbolji materijali za izradu kotlova su željezni lim, meki čelik i crveni bakar.

Lijevano željezo, od kojeg su izvorno izrađeni svi kotlovi, sada se rijetko koristi, jer je materijal za kotlove vrlo nepouzdan. Kada se para troši iz kotla, gubitak pare se mora nadoknaditi parom novonastalom u kotlu; inače će tlak pare u kotlu vrlo brzo pasti. Stoga dimenzije kotla i komore za izgaranje moraju biti dobro usklađene s količinom pare koja je potrebna iz kotla.

U praktičnom životu uobičajeno je suditi o snazi ili učinku pare kotla prema snazi parnog stroja koji se napaja parom iz kotla; dakle, snaga pare kotla, tj. ponderirana količina pare koju kotao isporučuje po satu, određena je brojem konja koje je proizveo P. (vidi P. strojevi), uz pretpostavku da svaki P. konj zahtijeva 15 konja. kg (36 2/3 ruske fn. .) par na sat.

Prema rečenom, kotao od 60 KS mora moći isporučiti 60 x 15 = 900 kg pare na sat. Toplina od izgaranja goriva prodire u vodu kroz zidove kotla; što je veća ogrjevna površina, tj. površina zidova kotla koja je iznutra prekrivena vodom, a izvana grijana vatrom ili vrućim plinovima izgaranjem goriva, veći dio topline kotla zapaljivi materijal se prenosi u vodu da bi se pretvorio u paru i manji dio uzalud odleti u dimnjak; ali s povećanjem površine grijanja, povećava se i težina i trošak kotla; dakle najkorisniji ekonomskih termina kotao za koji trošak potrošenog goriva godišnje, uz kamate na otplatu kapitala utrošenog na kotao s cijelim setom uređaja (peć, dimnjak, itd.), bit će najmanji.

U tvorničkim ili tvorničkim kotlovima, od kojih je potreban veliki kapacitet pare, obično dolazi do izražaja ekonomičnost goriva, zbog čega se u takvim kotlovima nastoji što više povećati ogrjevna površina, ne pridajući puno pozornosti trošku. od kotlova.

I bojleri za toplu vodu

U slučaju nepoštivanja utvrđenih uvjeta ispitivanja i pravila tehnički rad moguće su eksplozije i nesreće.
Pravila za rad kotlova utvrđuje Gosgortekhnadzor Rusije. Od 1. lipnja 1986. na snazi je OST 46.3.2.199 - 85. U skladu s ovim pravilima, toplovodni kotlovi trebali bi se ugraditi u zasebnu vatrostalnu zgradu ili u prostorije u blizini industrijskih zgrada, ali odvojene od njih kapitalom vatrootporni zid. Unutar proizvodnih prostorija dopuštena je ugradnja protočnih kotlova pod uvjetom:

(t - 100)V< 100

gdje je t temperatura zasićene pare pri radnom tlaku, °C; V je volumen vode u kotlu, m3.
NA industrijske zgrade uz stambene prostore, ali odvojene od njih glavnim zidom, dopuštena je ugradnja kotlova u kojima:

(t - 100)V< 5

Istodobno, prostori u kojima se postavljaju parni i toplovodni kotlovi moraju ispunjavati zahtjeve protupožarnog i građevinskog projektiranja. industrijska poduzeća i naseljena područja(SanPiN 11-2-80), Sanitarni standardi projektiranje industrijskih poduzeća (SN-245 - 71) i Pravila za projektiranje i sigurnost rada parnih i toplovodnih kotlova.
Kotlovi ugrađeni u zatvorenom prostoru moraju biti na udaljenosti od 3 m od zida kada rade na kruto gorivo i 2 m kada rade na tekuće gorivo ili plin. Širina prolaza između kotlova dopuštena je najmanje 1 m.
Pod u kotlovnici mora biti betonski. U kotlovnici površine 200 m2 trebaju biti jedna ulazna vrata, a s površinom većom od 200 m2 - dvoja vrata. Vrata se moraju otvarati prema van i ne moraju biti zaključana iznutra. Kotlovnica mora biti ventilirana, upravljački uređaji moraju imati individualnu rasvjetu.
Uprava gospodarstva dužna je poduzeti mjere za osposobljavanje kvalificiranih ložača (obuka na posebnim tečajevima) J Svakih 12 mjeseci, kao i kada ložač prelazi iz jednog poduzeća u drugo ili prilikom prelaska na servis kotlova drugih vrsta, njegovo znanje treba biti testiran.
Ložnik mora pažljivo pratiti očitanje manometra i odmah poduzeti mjere u slučaju povećanja tlaka u kotlu. Prilikom servisiranja toplovodnih kotlova dužan je paziti na očitavanje termometra i spriječiti porast temperature vode iznad 95°C reguliranjem procesa izgaranja u peći. Kako bi provjerio uređaj za indikaciju vode, vatrogasac mora puhati kroz vodovodne cijevi 2 ... 3 puta u smjeni, otvarajući gornju i donju slavinu, kao i nasilnim podizanjem sigurnosnih ventila i provjeravanjem ispravnosti. stanje. Obratite posebnu pozornost na razinu vode u kotlu.
U slučaju nužde, odmah obavijestiti upravu i poduzeti mjere za obustavu rada kotla.
NA novije vrijeme Sve više se koriste kotlovi na lož ulje ili plin. U uređaju za dovod tekućeg goriva moguće je istjecanje iz mlaznice, uslijed čega se gorivo nakuplja u peći, djelomično isparava, a pri paljenju kotlovske peći može eksplodirati.
Potrebno je strogo pridržavanje sigurnosnih propisa opskrba plinom kotlovi. U takvim instalacijama potrebno je pažljivo pratiti ispravnost ventila i slavina. Ako zaporni uređaj ne radi, plin se može nakupiti u peći i dimnjaku i, u kombinaciji s atmosferskim kisikom, tvoriti eksplozivnu smjesu.
Prilikom paljenja kotlovske peći najprije provjerite peć, a zatim donesite plamenik (pilot plamenik) do plamenika i tada samo otvorite zaporni uređaj u plinovodu. Nepoštivanje ovih pravila neizbježno će dovesti do eksplozije.
Svaki parni kotao opremljen je manometrom koji komunicira s parnim prostorom kotla, a za kontrolu vode - jednim pokazivačem vode i dvije ispitne slavine za paru: jedna u parnom prostoru, druga u vodenom prostoru. kotao. Parni kotlovi marke KB opremljeni su s dva sigurnosna ventila za teret, od kojih je jedan kontrolni ventil. Sigurnosni ventili su podešeni tako da se višak pare oslobađa kada se radni tlak prekorači za više od 9,8 kPa za kotlove niski pritisak; 19,6 kPa (regulacijski ventil) i 30 kPa (radni ventil) za kotlove s radnim tlakom do 1,3 MPa.
Niskotlačni generator pare D-721A opremljen je mjeračem tlaka pare, staklom za indikaciju vode, dvije slavine za vodu, dva sigurnosna ventila i ispušne cijevi, zapornim, prozračnim i drugim spojevima. Razina vode u kotlu se automatski mijenja pomoću regulatora razine koji uključuje i isključuje dovodnu pumpu. Kotao je također opremljen uređajem za zaštitu razine koji prekida dovod goriva u mlaznicu u slučaju hitnog pada razine vode. U slučaju iznenadnog prekida plamena mlaznice, dovod goriva u peć se odmah zaustavlja prekidačem za zaštitu od izgaranja.
Za opskrbu parnih kotlova potrebno je ugraditi najmanje dvije napojne pumpe pri čemu svaka pumpa opskrbljuje najmanje 120% nominalne potražnje svih kotlova koji rade istovremeno.
U kotlovnici na vidnom mjestu mora biti istaknuta sigurnosna uputa za rad kotlova.
Na svakom kotlu ili cjevovodu Vruća voda između kotla i uređaja za zaključavanje ugrađuje se mjerač tlaka, a na cjevovode za ulaz i izlaz vode ugrađuju se termometri.
Na stočnim farmama najčešće se koriste automatski električni grijači VET-200 i VEP-600. Uzroci ozljeda tijekom rada ovih bojlera su njihov nestručan rad, nepravilna ugradnja, nepoštivanje sigurnosnih propisa, neaktivnost uređaja.
Sigurnost rada sa električni bojleri osigurava se ispravnošću toplinskog releja sa živinim prekidačem, sigurnosnim i nepovratnim ventilima i termometrom; integritet višekanalnih izolatora izrađenih od talk-šamota; pouzdanost zapornog ventila i odvodne slavine; uzemljenje tijela bojlera i kućišta uređaja za pokretanje; sklapanje kabela (ili žice) koji povezuje starter s grijaćim elementima unutar prostorije u metalnu cijev promjera 1 "; koristeći samo prekidače i osigurače zatvorenog tipa.
Kako bi se spriječio prijenos električnog potencijala s bojlera, potrebno je između vodovodne i ulazne cijevi, kao i između izlazne cijevi bojlera i potrošača, postaviti gumenu cijev duljine najmanje 1 m.
Strogo je zabranjen rad domaćih bojlera.
Prethodna Sljedeća

Koji parni kotao odabrati?

Parni kotao visokotlačni Viessmann Vitomax 200-HS s ekonomajzerom

Parni kotao Viessmann Vitomax 200-HS u kompletu s ekonomajzerom (izmjenjivač topline dimni plin/voda) učinkovito je rješenje problema opskrbe objekata visokotlačnom parom.

Korištenje ekonomajzera omogućuje povećanje učinkovitosti do 95%. Odabrati željeni model izmjenjivača topline moguće je tek nakon što dobijete detaljne podatke o projektu inženjerski sustav. Nakon toga bit će moguće odrediti radne i projektne parametre ekonomajzera.

Zadržimo se malo više na principu rada izmjenjivača topline ugrađenog u generator pare.

Glavni zadatak ekonomajzera u parnom kotlu je povećanje temperature napojne vode prema tzv. "suhi tehnologiji" (bez kondenzacije pare). Da biste to učinili, ispušni plinovi se hlade na temperaturama iznad točke rosišta. Ovaj proces zahtijeva stalno praćenje temperature dimnih plinova kako bi se po potrebi poslali u dimnjak zaobilazeći ekonomajzer.

Preduvjet za rad parnog kotla s izmjenjivačem topline dimnih plinova je glatka regulacija razine vode.

Ako se poštuju sva pravila rada, povećanje učinkovitosti je 4,5-5%. To će značajno smanjiti vrijeme povrata opreme za grijanje i smanjiti troškove goriva.

Opseg isporuke generatora pare s ekonomajzerom uključuje cjevovod napojne vode s toplinskom izolacijom i plinsku haubu za ugradnju na licu mjesta.
Više informacija o generatoru pare Vitomax 200-HS

Produktivnost 0,5 - 25t / h;
Koristi tekuća i plinovita goriva;
Kotao s velikim punjenjem vode;
Gubitak topline minimiziran je postavljanjem kružne toplinske izolacije.

Parni kotlovi Vitomax 200-HS isporučuju se s montiranom prolaznom pločom. To uvelike pojednostavljuje instalaciju i daljnje održavanje parnog kotla. Na zahtjev kupca može se ugraditi kotlovska platforma i ljestve.

Ispravan rad i održavanje parnog kotla

Svrha održavanja kotla je pravodobno, sigurno i isplativo proizvesti paru (u smislu uštede goriva i uštede kotla za duži vijek trajanja). Za sigurnost od eksplozije i zaštitu kotla od preranog oštećenja potrebno je ne samo spriječiti prekomjerno povećanje tlaka pare u kotlu i održavati razinu vode na odgovarajućoj visini, već i stalno pratiti dobro stanje kotla. zidovi, budući da su ti zidovi, kao i šavovi zakovica i glave zakovice, pod utjecajem vatre i štetnih nečistoća sadržanih u vodi i gorivu, podložni raznim vrstama korozije, kako unutar kotla tako i izvana; osim toga, ne smije se dopustiti prejako ili prebrzo zagrijavanje i hlađenje kotla; osobito lokalne, koje jako štete njegovoj snazi.

Za profitabilnu proizvodnju pare potrebno je stalno voditi brigu o mogućem potpunom i savršenom izgaranju goriva, isporučujući količinu zraka koja je potrebna za izgaranje u peć i pravilno ga miješajući s gorivom; za to je potrebno proći zrak odozdo, kroz sloj goriva, a ne iznad njega; osim toga, potrebno je prilično često čistiti rešetku kroz koju struji zrak od troske i pepela koji ga začepljuje, pravovremeno i vješto bacati gorivo u peć, vodeći računa o ravnomjernoj raspodjeli goriva po cijelom području \u200b\ u200brešetka; pri ulivanju goriva i obrađivanju (čišćenju rešetke) treba biti moguće zatvoriti vrata peći što je brže moguće kako bi se eliminirao prekomjerni dotok hladnog zraka iznad sloja goriva, budući da su zidovi kotla uvelike ohlađeni; nadalje, mora otklanjati prepreke za kretanje plinova u dimnjacima, čistiti potonje od nakupina pepela i naslaga čađe na zidovima, te vješto kontrolirati propuh u dimnjaku pravilnim podizanjem ili spuštanjem zaklopke (ventila) u otvoru. ; također je potrebno očistiti stjenke kotla od kamenca ili kotlovskog kamena koji na njih čvrsto prianja, taloženog kao posljedica isparavanja iz vode raznih soli otopljenih u njoj, posebice soli kalcija i magnezija.

Kamenac je vrlo loš provodnik topline i stoga uvelike sprječava protok topline u vodu kroz stijenke kotla; kamenac ne samo da umanjuje korisni učinak kotla, već često uzrokuje zagrijavanje njegovih stijenki, što uzrokuje ispupčenje (otvor za ventilaciju), pa čak i pukotine u njima (za više detalja vidi Scale). Utjecaj ložnice na koristan rad kotla dovoljno potvrđuju rezultati natjecanja ili natjecanja za ložače koja se održavaju u inozemstvu i u St.

Na temelju rezultata natjecanja, Belgijsko društvo vlasnika kotlova uvelo je sustav obuke ložača na licu mjesta, uz pomoć iskusnog lutajućeg ložača (šofer-instruktor, Lehrheizer) koji se šalje u tvornice; uspoređujući svoj rad s radom ložača prije treninga - često je pronašao uštede do 25% u potrošnji goriva. Na natjecanjima vatrogasaca, na koja inače dolaze ljudi iskusni u svom poslu, pokazalo se i da njihove greške "manje utječu na rezultate rada nego bolji sustav bojlera, tj. što veći daje koeficijent korisno djelovanje"(Depp," Rezultati natjecanja stokera ").

VI. Eksplozije kotlova. Pod eksplozijom se obično podrazumijeva iznenadno i prilično značajno uništenje cijelog kotla ili nekih njegovih dijelova; međutim, točno poznavanje ovog pojma još nije utvrđeno. Eksplozije su često popraćene smrću ljudi i uništenjem kotlovnice, ponekad i susjednih zgrada. Kotlovi s visokim udjelom vode posebno su razorni od eksplozija.

Iako pojava značajne pukotine uzrokuje smanjenje tlaka pare u njima, ona također uzrokuje gotovo naglo oslobađanje vrlo značajne količine pare iz vode zbog viška topline u njoj, što odgovara razlici u temperaturama ključanja za prethodni i novi, smanjeni tlak pare. Svaki kubični metar vode, kada se tlak smanji za jednu atmosferu, daje broj prikazan u priloženoj tablici kubnih metara par (tablica izračunata prema Zeinerovim podacima; željeni volumen z = (qo - q)/r ∙ (u + σ)/σ, gdje je σ = 0,001; proračun po adijabatu: z = (τo - τ)T/r ∙ ( u + σ)/σ daje iste rezultate).

U kotlovima cilindrični, jednostavni i s unutarnjim (plamenom) cijevi, za svaki tekući metar duljina kotla je otprilike od 0,5 do 2 kubična metra. m vode; a duljina doseže 7 - 10 ili više m. Iz ovoga se vidi koliki može biti volumen pare oslobođene iz vode kada tlak padne za jednu atmosferu; za kotao od 10 kubnih metara. m vode, volumen ispuštene pare bit će 52 kubična metra. m (oko 5 1/3 cu. čađe) na 5 atmosfera i 228 cu. m (oko 23,5 kubičnih metara) na dvije atmosfere tlaka u kotlu prema tlakomjeru. Visok udio vode je, međutim, i iz istog razloga, velika prednost tijekom ispravnog rada kotla. Velika zaliha vode služi kao izvrstan regulator topline, sprječavajući bilo kakve brze i značajne fluktuacije tlaka pare i neravnomjernu proizvodnju, čak i uz vrlo varijabilnu potrošnju pare.

S naglim povećanjem protoka, para koja nedostaje odmah se oslobađa iz vode, a smanjenjem ili prestankom protoka većina topline vatre odlazi na zagrijavanje vode, bez značajnog i brzog povećanja tlaka pare u kotlu. . Ali kada se, prije svega, od kotla traži da što brže razrijedi pare, kao na primjer iz kotlova vatrogasnih pumpi (pumpa), onda je potrebno pozvati se na tipove kotlova s vrlo malim udjelom vode u njima. . Uzroci eksplozija mogu biti vrlo raznoliki. Sada ih osvjetljava trud državnih inženjera i brojnih stranih društava za nadzor kotlova, od kojih je prvo nastalo u Engleskoj 1855. godine, na inicijativu Fairbairna, pod imenom: "Manchester Steam Users Society" (Manchester Steam Users ). udruga).

Stalna istraživanja uzroka eksplozija od strane vlada i spomenutih društava s potpunom sigurnošću su utvrdila da je velika većina eksplozija uzrokovana jednim ili više od sljedećih uzroka: loša konstrukcija kotla, njegovo prekomjerno trošenje i loša konstrukcija kotla. održavanje kotla.

Loš uređaj se sastoji: u krhkosti kotlovskih ploča, zbog nedovoljne debljine ili zbog lošeg materijala; u lošem zakivanju kotla i općenito nesposobnom radu kotla u izradi kotla; u nedostatku odgovarajućih pričvršćivača; u pogrešnom rasporedu dijelova; u nedostatku uređaja za opskrbu kotla vodom itd. Prekomjerno trošenje može nastati ili zbog predugog vijeka trajanja kotla ili zbog nedostatka pravovremeni popravak(popravak) kotla, u slučajevima npr. oštećenja njegovih zidova od korozije i drugih uzroka.

Loše održavanje se sastoji u dopuštanju: prekomjernog povećanja tlaka pare, pretjeranog snižavanja razine vode, značajnog stvaranja kamenca; u nedovoljnom nadzoru dobrog stanja zidova kotla i dimnjaka i sl.

Pretpostavke o mogućnosti eksplozije uslijed stvaranja eksplozivne smjese unutar kotla od disocijacije vode, odnosno njezine razgradnje na sastavne dijelove: vodik i kisik, ili iz njezinog slučajnog sferoidnog stanja, ili konačno zbog pregrijavanja vode , vrlo su sumnjivi i malo vjerojatni. Nastanak eksplozivne smjese u dimnjacima ponekad je uzrokovao eksploziju, ali i požar u kotlovnici.

visokotlačni parni kotao

Parni kotao je oprema koja proizvodi zasićenu ili pregrijanu paru, koja se koristi za rješavanje različitih tehnoloških problema. Ovisno o namjeni, visokotlačni parni kotlovi dijele se u dvije skupine - energetske i industrijske.

Električni kotlovi. Agregati ovog tipa našle su široku primjenu u termoelektranama i termoelektranama, gdje rade u sprezi s turbogeneratorom. Električni kotlovi proizvode pregrijanu paru čija temperatura premašuje vrelište vode pri određenom tlaku. Para koju proizvodi kotao ulazi u turbinu i koristi se za povećanje učinkovitosti toplinskog motora u proizvodnji električne energije.

Industrijski kotlovi. Oprema ovog tipa namijenjena je za proizvodnju tehničke pare i koristi se u gotovo svim industrijama, uključujući prehrambenu, kemijsku, naftnu, drvopreradu, poljoprivredu, medicinu itd. Važno je napomenuti da, za razliku od jedinica prethodnog tipa, industrijski kotlovi proizvode zasićenu paru, čija je temperatura jednaka točki vrelišta vode.

Što se tiče ostalih karakteristika kotlova, najznačajnija je vrsta goriva koje se koristi. Poduzeća najčešće koriste industrijske parne kotlove na plin (prirodni i ukapljeni), ali to nije jedini izvor energije. Prilikom spajanja posebnih plamenika, oprema može raditi dizel gorivo, lož ulje, ulje itd.

Prednosti parnih kotlova ICI Caldaie

Talijanska tvrtka ICI Caldaie specijalizirana je za proizvodnju industrijskih kotlova od sredine prošlog stoljeća. Danas je ova marka s pravom prepoznata kao jedna od najboljih u industriji, a njezini proizvodi su u stalnoj potražnji među potrošačima.

Kada planirate kupiti parni kotao, razmislite o kupnji opreme talijanskog proizvođača. Ima mnoge prednosti, uključujući:

Učinkovitost do 92%. Pristupačnije domaće jedinice osjetno gube u smislu učinkovitosti, u pravilu njihova učinkovitost ne prelazi 60%. A to znači da ćete instalacijom u poduzeću uštedjeti do trećine goriva;
širok raspon tehnologije. Asortiman proizvođača sadrži sve što je potrebno za kotlovsku opremu ključ u ruke, uključujući parne kotlove, kao i kompaktne modele koji su optimalni za korištenje u uvjetima ograničenog prostora ili gdje nema potrebe za jedinicom visokih performansi;
izvrsna izvedba. Proizvodni program proizvođača uključuje male kotlove i moćne industrijske jedinice koje mogu proizvesti do 25.000 kg pare na sat pri radnom tlaku do 25 bara.

Industrijske parne generatore ICI Caldaie u Rusiji možete kupiti od Albe. Službeni smo zastupnik proizvođača, stoga nudimo konkurentne cijene za svu opremu i isporuku opreme u najkraćem mogućem roku.

Parni kotao je dizajniran za proizvodnju radne (ili jake) pare sposobne za obavljanje mehaničkog rada ili za oslobađanje ekvivalentne količine topline. Generatori pare, sile određeni iznos od kojih nije potrebno nazivaju se parogeneratori. Široko se koriste u industriji (npr. za parenje betona), u prehrambene tehnologije(parni digestori), lijekovima (inhalatori, sterilizatori) i u svakodnevnom životu (za parenje i čišćenje, u kadi i sl.), no generator pare je daleko od parnog kotla.

Zašto vam je potrebna jaka para?

U doba kada su kvantna računala i komunikacijski uređaji na putu, umjetna inteligencija sposobna za samostalno razmišljanje i svemirske letjelice za međuzvjezdane letove, potreba za radnim parom ostaje velika. U industriji, prvenstveno za prijenos na velike udaljenosti velike količine grijanje i pogon spremni za korištenje tehnološke opreme: preše, čekići, zabijači pilota itd. U vodnom prometu i u energetskom sektoru to je proizvodnja radnog fluida za parne turbine i druge mehaničke motore velike snage: počevši od negdje od 5-10 MW na osovini, Ispostavlja se da je cijena jedinice mehaničkog rada pare niža od bilo koje druge radne tekućine.

Bilješka: par parni cilindar-klip ima izvanredno svojstvo - najveća sila na šipku razvija se pri nultoj brzini hoda klipa. Drugim riječima, vanjska karakteristika parnog stroja je idealna, a njegova je učinkovitost gotovo neovisna o načinu rada; Parnom stroju nije potreban mjenjač.

U svakodnevnom životu, parni kotlovi također nalaze primjenu; najviše u parnim i dvokružnim sustavima grijanja (CO). Parni CO zahtijevaju temeljitije brtvljenje nego s tekući nosač topline, ali dopuštaju na vrhuncu sezone grijanja isključivanje i ponovno spajanje pojedinih grana na sustav, bez rizika dezorganizacije cijelog grijanja. To, pak, omogućuje dobro izolirano grijanje pomoćne prostorije impulsa, što u mjestima s oštrom klimom štedi do 30% ili više na troškovima grijanja po sezoni.

Dvostruki CO, naprotiv, pokazao se ekonomičnijim u regijama s dugim izvan sezone i blagim, nestabilnim zimama. Temperatura povrata CO jednostrukog kruga ne smije pasti ispod pribl. +45 stupnjeva Celzija, inače će kiseli kondenzat pasti u kotao, što će uzrokovati kvar cijelog sustava. Gubici topline u glavnim cijevima su znatni, stoga se u kućama i/ili distribucijskim toplinskim mjestima postavljaju tzv. čvorovi dizala, u kojem se dio rashladne tekućine iz dovoda usisava u povrat, zagrijavajući ga. No, istovremeno toplovodni bojler pokreće dobar dio rashladne tekućine u krug, trošeći višak goriva, što pretplatnici moraju platiti. Što više vanjska temperatura a potrebno je manje grijanja, veći dio topline koju generira kotao ne troši se na grijanje korisnika, već na održavanje u načinu rada. Što još uvijek nije optimalno.

U CO s 2 kruga, parni kotao proizvodi paru, koja zagrijava CO rashladnu tekućinu kroz izmjenjivač topline. Dovodna temperatura sada se može sniziti, što će smanjiti gubitke u vodovima: oni su veći, što je rashladna tekućina toplija. Temperatura povrata može biti proizvoljno niska, sve dok se sustav ne odmrzava: ništa ne gori u izmjenjivaču topline i ne stvaraju se kiseli radikali koji mogu ispasti kao kisela kiša. Ništa ne prijeti ni parnom kotlu: nema glavnih gubitaka, jer izmjenjivač topline u blizini; dovod pare u njega regulira se automatskim ventilom prema temperaturi 2. kruga, a povratna para u kotao ostaje vrlo vruća.

Što je loše u tome?

Glavni nedostatak parnih kotlova je dugo vrijeme pripravnosti. Najbolji od modernih postižu radni način za 3-5 minuta, au konvencionalnom kotlu parovi se razvode oko sat vremena. Stoga praktički nema površinskog transporta pare, iako učinkovitost modernih keramičkih parnih motora nije ništa lošija od one kod motora s unutarnjim izgaranjem. Ali možete isključiti motor s unutarnjim izgaranjem, ali ne možete zaustaviti kotao.

Ništa manje značajna je opasnost od eksplozije. Ako se rezerva energije u spremniku goriva automobila mjeri u desecima kilograma TNT ekvivalenta, onda u parnom kotlu u centnerima i tonama. Benzin i dizel gorivo mogu samo tako izgorjeti, a kotao eksplodira tijekom nesreće. Moderne su iznimno rijetke, ali njihova eksplozivnost još uvijek nije nula.

Još jedan nedostatak proizlazi iz 2. nedostatka: morate napajati parni kotao vrlo kvalitetnom dobro pripremljenom vodom. Kamenac je strašan neprijatelj kotla, dramatično smanjuje njegovu toplinsku učinkovitost i povećava rizik od eksplozije.

Kao posljedica 2. i 3. - 4. ozbiljnog nedostatka: parni kotlovi trebaju redovitu kvalificiranu provjeru i održavanje uz isključenje kotla. Zamislite da svakako trebate svakih šest mjeseci voziti auto na servis i naručiti remont motora, inače će prestati slušati volan i sam se zabiti u stup.

Malo povijesti

Razmišljanja o korištenju snage pare u praktične svrhe tisućljeća. Vjeruje se da je prvi parni kotao, koji je također bio mlazna parna turbina, izumio Heron Aleksandrijski. Postoje dokazi da je u XVI.st. kapetan španjolske flote Blasco de Garay izgradio je i pokazao kralju ... parobrod koji je plovio. Ali ako je to točno, onda jedno slučajno otkriće - termodinamika kao znanost još nije postojala, a bez nje je nemoguće izračunati parni stroj i kotao za nju. Edison, jedan od praktičnih praktičara, jednom je rekao: "Ne postoji ništa praktičnije od dobre teorije."

Patent za rudničko dizalo za vodu koje pokreće parni kotao prvi je dobio Englez T. Savery 1698. U praksi je svoju ideju implementirao i Englez T. Newcomen u isto vrijeme, krajem 17. stoljeća. No, Newcomen kotao se u principu nije razlikovao od kuhala za vodu i proizvodio se vrlo slaba para, dakle, Newcomenovi strojevi nisu bili široko korišteni i nisu proizveli revoluciju u tehnologiji.

Prvi koji je shvatio kako bi kotao trebao raditi, dajući jaku paru (motornu paru) u drugoj polovici 18. stoljeća. neovisno jedan o drugome također engleski konstruktor J. Watt (jedinica snage Watt nosi njegovo ime) i ruski samouki mehaničar I. I. Polzunov. Nije mogao dovršiti svoj parni stroj - umro je od bolesti, ali je kotao dovršen 1765. Nacrti parnih kotlova Watt i Polzunov (na slici desno) su gotovo identični, ali inače tehničko rješenje u to vrijeme to nije moglo biti.

Toplinska učinkovitost i izlaz pare (vidi dolje) kotlova Watt i Polzunov omogućili su pokretanje strojeva koji obavljaju isplativ koristan rad, ali su bili daleko od mogućih s tadašnjom tehnologijom. Izumitelji prvih parnih lokomotiva R. Trevitik i J. Stephenson poboljšali su tehničke performanse parnih kotlova i učinili ih kompaktnijima. Kasnije su engleski inženjeri J. Thornycroft i E. Yarrow, a potom i ruski znanstvenik V. G. Shukhov, isti onaj koji je sagradio TV toranj na Šabolovki, dali veliki doprinos razvoju kotlovnice.

Bilješka: na prvoj parnoj lokomotivi Stephensona "Blucher" (u središtu slike) je broj 2, ali to je zato što je njezin iskusni prethodnik bio neprikladan za dugotrajan rad.

Malo teorije

Ovaj odjeljak neće sadržavati formule iz školskih i sveučilišnih udžbenika. Od vas se očekuje da ih se sjećate. A ako ste zaboravili, znate gdje tražiti. Ovdje ćemo govoriti o biti procesa koji se odvijaju u parnom kotlu i njihovim detaljima i zaključcima koji su važni za praksu. A matematika je stvar. Bez razumijevanja suštine izračuna, još uvijek nema smisla.

Glavno načelo rada parnog kotla, o kojem su Watt i Polzunov nagađali, je da voda u njemu ne ključa. Vrenje je proces koji se izvana ne kontrolira glatko: voda je dosegla točku vrenja i primila latentnu toplinu isparavanja – vrije; ne ne. Pri normalnom tlaku, kipuća voda je relativno sigurna, ali je učinkovitost izlazne pare zanemariva; kaže se da je niskog potencijala. I odmah počinje njegova kondenzacija, zbog čega je para potpuno lišena snage.

Para radi vlastitim pritiskom. Recimo da je njegov višak u odnosu na atmosferski samo 1 MPa. Zatim na klip površine 500 četvornih metara. cm parne preše sa snagom od cca. pola tone. Nije loše za početak.

Tlak zasićene vodene pare s porastom njezine temperature raste prema zakonu snage, t.j. vrlo brzo, lijevo na sl. Istodobno, vrelište vode i izlaz pare po jedinici površine zrcala za isparavanje (WP) također se povećavaju. Ali latentna toplina isparavanja ostaje nepromijenjena, a dio potrošnje goriva koji ne daje snagu pari se smanjuje i smanjuje. Dakle, u svakom pogledu je korisno povećati tlak u kotlu, ali to povećava njegovu eksplozivnost (vidi dolje). I to do određene granice, iznad koje se netermodinamičke sile počinju miješati u tijek procesa.

Tablica parametara pregrijane zasićene vodene pare data je desno na sl. Obratite pozornost na stupce označene zelenom bojom (djelomično ili potpuno). Iz njih se može vidjeti da maksimalni učinak pare pada na temperaturni raspon od 200-260 stupnjeva. Tlak pare u njemu, o kojem ovisi sila koju stvara aktuator, utrostručuje se. Ukupni toplinski kapacitet (uzimajući u obzir latentnu toplinu) kontinuirano raste u ovom rasponu. Ovo je korisno za paro-tekuće CO s djelomičnom ili potpunom kondenzacijom rashladne tekućine.

Loše vijesti počinju u žutim crtama: para postaje kemijski vrlo aktivna – nagriza parne cjevovode i mehanizme izrađene od običnog čelika, a dio snage troši se na “kemiju” unatoč porastu tlaka. Crvene linije - vijest je još gora: toplinska disocijacija vode postaje vidljiva u pari, a kotao postaje iznimno opasan.

O notaciji

U eri parnih strojeva, jedinice za tlak koje su se koristile bile su atmosfera (at) i višak atmosfere (ati). 1 na \u003d 1 kgf * sq. vidi p(ati) = p(at) –1, jer tlak zraka 1 at. Sada se tlak mjeri u paskalima (Pa). 1 pri = 1,05 MPa. To je točno, jer Način rada kotla uvelike ovisi o tlaku okolnog zraka. Ali nema viška paskala, stoga je za određivanje snage pare potrebno oduzeti 1 MPa od tlaka u kotlu. Na primjer, na 240 stupnjeva, tlak u kotlu je 3,348 MPa. Za rad ne možete koristiti više od 2,298 MPa, ali za svaki m2. cm površine dijelova unutar kotla pritiskat će više od 30 kg * m2. vidi. Za izračun snage kotla, također morate koristiti njegovu izlaznu paru u kg * s ili kg * h. Druga vrijednost koju trebate znati je toplinska učinkovitost kotla, koja je jednaka omjeru toplinske energije pohranjene u jedinici mase pare i topline izgaranja goriva potrebnog za njegovu proizvodnju. Toplinska učinkovitost se često naziva učinkovitosti kotla, ali treba imati na umu da su učinkovitosti kotlova za napajanje i grijanje istog dizajna različite: u potonjem slučaju moguće je vratiti latentnu toplinu isparavanja. u obliku latentne topline kondenzacije, ali ne u prethodnoj.

Bilješka: ponekad se višak iznad atmosferskog tlaka pare izražava u barovima (barima). Primjerice, u specifikaciji za bojler pišu - tlak 1,5 bara, što je jednako cca. 1,5 ati. Ali šipka je također izvansustavna jedinica, njezina uporaba nije regulirana. Stoga u istoj specifikaciji morate pronaći temperaturu vode u kotlu i provjeriti je.

potencijal pare

Zajedno s temperaturom u kotlu brzo raste i njegova eksplozivnost. Na temperaturama iznad cca. 200 stupnjeva, čak i smanjenje tlaka zbog ekstrakcije viška pare može dovesti do ključanja cijele mase vode u kotlu i njegove eksplozije. U priči Novikova-Priboja “Uvala radosti” sa svim tehničkim detaljima opisuje kako je vatrogasac koji je simpatizirao Crvene digao u zrak kotao na bijelom vojnom parobrodu, u čije je zapovjedništvo bio nasilno uvršten. Na temelju ovih razmatranja, parovi su podijeljeni prema veličini radnog potencijala na:

Niski potencijal - temperatura do 113 stupnjeva Celzija, tlak do 1,7 MPa. Eksplozija kotla je praktički nemoguća zbog male količine energije u njemu.
Nizak potencijal - temperatura 113-132 stupnja, tlak 1,7-3 MPa. Eksplozija kotla moguća je uz naglo uništenje njegovog tijela.
Srednji potencijal - temperatura 132-280 stupnjeva, tlak 3-6,42 MPa. Eksplozija je moguća kada je tijelo kotla uništeno ili automatizacija pokvari.
Visok potencijal - temperatura 280-340 stupnjeva, tlak 6,42-14,61 MPa. Eksplozija je moguća, osim iz gore navedenih razloga, zbog kršenja pravila rada kotla (vidi dolje) i smanjenja tlaka u cjevovodima pare.
Ultra-visok potencijal - temperatura je iznad 340 stupnjeva, tlak je veći od 14,61 MPa. Eksplozija je, osim opisanih razloga, moguća i zbog slučajnog spleta okolnosti.

Suptilnosti isparavanja

U praktične svrhe, prikladno je koristiti vrijednost izlazne pare po jedinici površine WZ-a, ali zapravo se stvaranje pare u kotlu događa u volumenu vode: zasićena je mikromjehurićima pare. Ideju o tome daje bijela kipuća voda, koja bi, prema pravilima orijentalnog kuhanja, trebala kuhati čaj. Ali u bijeloj kipućoj vodi oslobađa se zrak otopljen u vodi, a u kotlu koji normalno radi, voda izgleda prozirna. Ako se zamuti u vodomjernom staklu, bojler je na rubu eksplozije. Gore spomenuti crveni lomač bio je specijalist ekstra klase: određivao je po vrsti vode koliko će brzo kotao eksplodirati i uspio je pobjeći. Parobrod je bio stari s kotlom srednjeg potencijala; od izbjeljivanja vodomjera do eksplozije prođe nekoliko minuta. Kotao visokog potencijala odmah eksplodira, malo mutno vodomjer.

Drugi važna točka- s RFP-om tzv. mokra para, koja također sadrži nevidljive mikrokapljice vode. Mokra para neprijatelj je kotla ništa manje strašan od kamenca: mikrokapljice vlage prirodni su centri kondenzacije pare. Ako u nekom trenutku u krugu pare temperatura počne padati brže od tlaka, može početi kondenzacija pare poput lavine. Tlak u cijelom sustavu će naglo pasti, a tada čak i kotao s niskim potencijalom može proključati i eksplodirati. Što se tiče mehanizama koje pokreće para iz kotla, kondenzacija također naglo pogoršava njihove tehničke parametre (pritisak u radnim tijelima naglo pada) i uzrokuje povećano trošenje: mikrokapljice pregrijana voda kemijski agresivan. Jedino mjesto gdje je korisna kondenzacija radne pare je u paro-tekućem CO (vidi gore), jer u tom slučaju se latentna toplina kondenzacije oslobađa za zagrijavanje.

Idealan bojler

Poznavajući ove značajke, može se zamisliti sa stajališta današnjice kako bi trebao biti uređen idealan parni kotao. Dapače, ispostavit će se vrlo skupim i teškim za održavanje, a u "zlatnom dobu" pare takav je kotao bio tehnički neostvariv. Cijela evolucija kotlogradnje pratila je put pojednostavljenja opreme (cjevovoda) kotla i kombiniranja funkcija njegovih sustava. Ali da shvatite što kotao treba za normalan rad, ova će shema pomoći.

Generalizirani dijagram uređaja parnog kotla dat je na Sl.

Generator pare je kanalski (cijevni) izmjenjivač topline plin-voda. Povećanje površine kontakta nosača topline s grijačem pospješuje stvaranje mikromjehurića pare u njegovoj masi i odvajanje pare od jedinice površine zone grijanja na istoj temperaturi. Čista para i vodena mikrosuspenzija odvajaju se u suhoj pari gravitacijskom ili apsorpcijskom metodom bez oslobađanja latentne topline kondenzacije. Vrući kondenzat teče natrag u generator pare ili, u cirkulacijski kotlovi(vidi dolje) se u njega upumpava cirkulacijskom pumpom.

Uloga pregrijača je vrlo važna. Bez pada tlaka duž duljine parnog cjevovoda neće biti protoka pare kroz njega, ali u isto vrijeme, snaga pare opada i povećava se vjerojatnost njezine brze kondenzacije. Pregrijač "pumpa" izlaznu paru energijom besplatno - zbog preostale topline dimnih plinova.

Ekonomajzer dodatno povećava toplinsku učinkovitost kotla. Ovo je također kanalski izmjenjivač topline, u kojem se također zagrijava dimnim plinovima napojnu vodu. Pri najmanjoj brzini kotla, ekonomajzer se može prehladiti i rasti čađa, a kada se kotao pojača, može se pregrijati, pa čak i zakuhati. Stoga se ponekad u ekonomajzer uvodi poseban krug cirkulacije vode s vodenim dizalom, sličan onima koji se koriste u CO s jednim krugom (vidi gore). U normalnom radu kotla, vlastita cirkulacija ekonomajzera je prekinuta zapornim ventilom.

Posljednja stvar koja vam omogućuje da "izvučete" toplinsku učinkovitost kotla do teorijske granice je zagrijavanje zraka koji ulazi u peć. U snažnim toplinskim uređajima to je vrlo učinkovita mjera. Svojedobno je grijanje zraka u kauperima omogućilo skoro tri puta smanjenje potrošnje goriva za topljenje u visokim pećima. Što se tiče upravljačke jedinice (ili uređaja) za svu tu ekonomiju, sada je to kutija ili ormarić s mikroprocesorom i njegovim elektromehaničkim cjevovodom, a u stara vremena - tim strojara i vatrogasca.

Dizajn parnih kotlova

Ovisno o namjeni, uvjetima rada i zahtjevima za parametre pare, uređaj parnog kotla može biti različit. Strukturno, parni kotlovi se razlikuju u:

Metoda odvajanja pare - izravni (protočni) i cirkulacijski;
Prema uređaju separatora pare - bubanj i drugi (zvonasti, zavojni, itd.);
Metoda izmjene topline - plinska cijev (ranije vatra cijev; stara vatra cijev) i cijev za vodu;
Prema orijentaciji i konfiguraciji kanala parogeneratora - horizontalni, vertikalni, kombinirani (horizontalni ulaz dimnih plinova, vertikalni izlaz; zakrivljeni kanali), nagnuti, višekolektorski, serpentinasti, omotano vrtložno izgaranje itd.;
U tijeku dimnih plinova - naprijed i natrag;
Prema hidrodinamici - s otvorenim ili zatvorenim krugom para-voda, vidi dolje;
Prema načinu grijanja - plamen (gorivo), električni, neizravno grijanje, solarni kotlovi itd.

Što se tiče načina grijanja, električni parni kotlovi omogućuju dobivanje samo pare s niskim i niskim potencijalom - grijaći element ne podnosi strože uvjete rada u kotlu. Koriste se uglavnom kotlovi neizravnog grijanja. u nuklearnoj elektrani. Kada napišu da temperatura rashladne tekućine u njima doseže 500 stupnjeva i više, to se odnosi na prvi krug, koji kroz izmjenjivač topline zagrijava običan kotao visokog potencijala koji opskrbljuje paru turbini. Solarni kotlovi (solarni kotlovi) itd. egzotika je predmet posebnog razmatranja. Dotaknut ćemo ih se usputno na kraju, ali ćemo se baviti uglavnom vatrenim parnim kotlovima - jedinica učinkovitosti pare od njih je najjeftinija i najpristupačnija.

Napomena: podmorničari se ponekad izigravaju kopnene "lutke" s pričama o tome kako su navodno isprali sat i spavali na prvom krugu reaktora nuklearne podmornice. Ovo je čista voda vic - na prvom krugu ne samo da je temperatura iznad 400 stupnjeva, nego i smrtonosno zračenje, a neovlašteno napuštanje sata je težak zločin. Prvi krug nuklearnih reaktora dizajniran tako da nema ispuštanja pare iz rashladne tekućine.

Prednji tok ili cirkulacija

U protočnim parnim kotlovima (poz. A na slici), mokra para ulazi u zavojnicu, cijevni kolektor ili ispod poklopca, gdje iz njega ispada vodena suspenzija koja gravitacijom teče u generator pare.

Protočni kotlovi su konstrukcijski jednostavniji, a od automatizacije općenito im je potreban iskusan vatrogasac. Jednokratni kotlovi mogu biti nehlapljivi - bez napojne pumpe, primajući vodu gravitacijom iz napojnog spremnika. Ali oni su puno eksplozivniji od cirkulacijskih, a njihova toplinska učinkovitost i proizvodnja pare su niski. Najintenzivnija para se oslobađa iz gornjih slojeva vode u kotlu. Oslobođena mikro mjehurića pare, voda se spušta i ponovno diže dok postaje zasićena parom. U protočnom kotlu voda se obnavlja gravitacijskom konvekcijom (voda koja je ispustila paru je teža), što troši gorivo. Treba puno, jer. konvekcijske struje su kaotične, kovitlaju se i rasipaju primljenu energiju više nego što nose vodu prema gore. Toplinska učinkovitost protočnog kotla je cca. 35-40% Pomnožeći ovu vrijednost s učinkovitošću parnog stroja od 25-30% (za moderne do 45%), dobit ćemo zloglasnu učinkovitost "lokomotive" od 8-16%

U cirkulacijskom kotlu ukupni protok vode usmjerava se prema gore zasebnom cirkulacijskom pumpom, koja ispumpava kondenzat iz parnog uređaja; gubici zbog unutarnjeg trenja u vodi su minimalni, a snaga cirkulacijske crpke mora biti mala. Elementarni volumen vode prije potpunog isparavanja napravi od 5 do 30 ili više okretaja, što dodatno povećava toplinsku učinkovitost i proizvodnju pare kotla. Pretpostavimo da za jedan okretaj dijela vode ispari samo 10% vode. Na sljedećoj revoluciji će ostati 90%, od čega će 10% ispariti, t.j. još 9% izvornog volumena i voda će ostati 81%.Računajući na sličan način dalje (matematičari takve izračune nazivaju rekurentnim odnosima), dobivamo 63% učinkovitosti kotla za 5 okretaja, odnosno 92,6% za 30 okretaja. U ovom slučaju, efektivna površina ZP raste u odnosu na geometrijsku pribl. 1,5 i 2 puta.

bubanj kotlovi

Cirkulacijski kotao mora biti spojen na cjevovod ne samo s pumpama, već i s regulatorom razine kondenzata u separatoru pare. Ako se ispostavi da je previše, tehnički parametri kotla će se naglo pogoršati. Ako nije dovoljno, prijeti katastrofom općenito: mokra para će se brzo kondenzirati, tlak u kotlu također će naglo pasti - vrenje - eksplozija. Kotlovi s bubnjem omogućuju izbjegavanje takve situacije. Imaju separator pare - dio široke cijevi (bubanj), u koji voda zasićena parom ulazi iz kotla (grijača), koji u ovom slučaju nije generator pare; tako se odvaja zagrijavanje vode i ispuštanje pare iz nje. U principu, grijač nije sposoban za ključanje, a vrenje bubnja nije toliko opasno, jer. većina oslobođene energije u ovom slučaju troši se na istiskivanje vode natrag u grijač i dovodni spremnik.

Mokra para iz sifona ulazi u "slobodni" kondenzator malog volumena, također okruglog presjeka. Dovodna cijev se uzdiže iznad dna kondenzatora, jamči konstantnu razinu kondenzata u njemu. Za normalan rad bubanjskog kotla potrebno je da su pritisci vodenih stupaca u bubnju i kondenzatoru međusobno jednaki. Da bi se osigurao potonji uvjet, kondenzator se ne postavlja blizu bubnja, već je podignut iznad njega. Kao rezultat toga, način rada kotla s bubnjem jasno se održava nepostojanom automatizacijom (vidi gornju sliku): puno vode u bubnju, izlazni tlak je iznad normalnog - diferencijalni regulator proizvodnje pare prekida napajanje; naprotiv, pali ga. Istodobno, standardna razina vode održava se u bubnju unutar prihvatljivih granica. Parni kotao s bubnjem može raditi i na prirodnoj cirkulaciji, pogledajte video ispod:

Video: o kotlu na bubanj

Nekoliko riječi o vodi za bubanj

Budući da voda u bubnjevima kruži mnogo puta, mora biti najčišća; praktički destilat. Opskrba kotlova na bubanj iz izvora vodoopskrbe, kao hidrodinamički otvorenih kotlova, je neprihvatljiva. Kotlovi na bubanj izgrađeni su samo hidrodinamički zatvoreni: napojna voda u njima se okreće prema shemi: napojni spremnik - bojler - kondenzator pare (na brodovima se pere morskom vodom) - natrag u napojni rezervoar itd.

Plinska cijev i cijev za vodu

Plinski i vodocijevni kotlovi su, reklo bi se, jedan od drugog naopako. U generatoru pare s plinskom cijevi, spremnik za vodu probija snop cijevi kroz koje teku vrući plinovi iz peći. U cijevi za vodu, naprotiv, snop cijevi s rashladnom tekućinom se ispere strujom dimnih plinova. Razlika je vrlo, vrlo značajna.

Za prijenos energije dimnih plinova na vodu potreban je veliki temperaturni gradijent (razlika). Toplinska vodljivost metala cijevi generatora pare je stotine puta veća od toplinske vodljivosti dimnih plinova. Stoga unutar plamenih cijevi može biti preko 1000 stupnjeva, a njihova vanjska površina se hladi vodom ne višom od 350-400 stupnjeva. U stijenkama cijevi nastaju ogromna toplinska naprezanja, a okolo je veliki volumen pregrijane vode koja ključa po cijeloj masi kada se tlak smanji. Nalet samo jedne cijevi plinskocijevnog kotla neminovno dovodi do njegove eksplozije. Stoga se moraju strogo poštivati propisi za provjeru i preventivnu zamjenu plinovoda, a taj posao je težak, prilično dug i skup.

Temperatura vanjske površine cijevi generatora pare vodocijevnoga kotla, iz navedenih razloga, gotovo je jednaka temperaturi vode u njima. Toplinska naprezanja u materijalu vodovodnih cijevi su reda veličine manja nego u plinskim cijevima. Pouzdanost kotla je puno veća, vrijeme između isključenja radi održavanja je duže. Nalet jedne cijevi ne dovodi do eksplozije kotla: prije ključanja širi se na cijelu masu vode (koja je nekoliko puta manja u kotlu s vodocijevom nego u kotlu s plinskom cijevi), snažan protok pare -vodena smjesa će ugasiti peć i ohladiti ostale cijevi. Nedostatak vodocijevni kotlova je teoretski niža toplinska učinkovitost i proizvodnja pare od plinskih kotlova. No, konstruktivna poboljšanja kotlova s vodenim cijevima omogućila su im da zauzmu dominantnu poziciju u industriji - danas se plinski kotlovi na cijevi ne grade, a jedinice preostalog klasičnog dizajna dovršavaju svoj resurs.

Bilješka: bubanj parni kotlovi mogu se izraditi samo s vodenim cijevni kotlovi.

Evolucija struktura

Uređaj najarhaičnijeg (i koji se pokazao vrlo izdržljivim) horizontalnog parnog kotla s plinskom cijevi prikladno je razmotriti na primjeru kotla za lokomotivu, vidi sl.:

Sukhaparnik - najjednostavniji tip zvona. Automatizacija je jedina sigurnosni ventil. Nema pumpe za napajanje, voda teče iz spremnika gravitacijom. Toplinska učinkovitost cca. 40%, ali stoljećima provjerena "hrastovina" dizajna je iznimna. Neki kotlovi za lokomotive su i danas u funkciji. Oni više ne voze vlakove, već daju paru za proizvodnju.

Tu su i vodocijevni kotlovi s preko 100 godina iskustva. Ali općenito, ova vrsta parnog kotla je daleko od mirovine. U mornarici se bojleri na vodene cijevi i danas široko koriste u elektranama. Na brodovima je problem kompaktnosti kotla prilično akutan. Civilnim parobrodima potreban je prostor za teretne prostore i prostore za putnike. Na ratnim brodovima potrebno je pouzdanije pokriti vitalne i najranjivije jedinice od neprijateljskog streljiva.

Čini se da je prirodni izlaz ovdje korištenje vertikalnog kotla, ali "vertikalni kotlovi" sa snopovima cijevi teoretski su neučinkoviti: parogenerator troši previše dimnih plinova, a područje kotla je mali. Stoga se u brodskim elektranama pretežno koriste. bubanj parni kotlovi s nagnutim cijevima (vidi sl. B - bubanj, P - pregrijač):

S prirodnom cirkulacijom, male i djelomično srednje snage;
S prisilnom cirkulacijom - do i uključujući veliku snagu;
Višestruki simetrični (s 2-3 kolektora vode i izmjenjivača topline koji rade na jednom bubnju) - od srednje do ekstra velike snage;
Isti, asimetrični - na snagu od velikih do jedinstvenih.

Na kopnu su također potrebni kompaktni kotlovi - održavanje proizvodnih pogona nije jeftino. Ali u civilnom životu, cijena, strukturalna jednostavnost i lakoća održavanja opreme često prevladavaju nad tehničkom izvrsnošću. Stoga se kopneni kompaktni kotlovi često izrađuju prema principu: ne samo da se okreću iznutra, već se i savijaju na pola. Točnije: za omotavanje dimnih plinova. To malo pogoršava pokazatelje kvalitete kotla, ali prostora za njega treba gotovo upola manje nego za istu snagu lokomotive, a mnogo je prikladnije održavati kotao, jer. korijen dimnjaka, grlo peći i posuda za pepeo (ako je kotao na kruto gorivo) nalaze se u istoj prostoriji.

Lakše je napraviti kotao s plinskom cijevi koji se okreće. Horizontalna u punoj veličini (na slici lijevo) u ovom dizajnu pokazuje se gotovo jednako učinkovitom, izdržljivom i sigurnom kao i cijev za vodu: gotovo sva toplina koja se oslobađa u peći odlazi na grijanje vode, a plinske cijevi iznutra se manje zagrijavaju, jer dimni plinovi ulaze u njih već ohlađeni. Kotao sa skraćenim generatorom pare (u sredini; takvi se kotlovi ponekad pogrešno nazivaju vertikalnim) iznimno je kompaktan, ali neekonomičan. Da bi njegove performanse bile prihvatljive, omogućili su štitove u plamenoj komori, dobro reflektirajući toplinsko (infracrveno, IR) zračenje.

Moderna dostignuća

Opremanje parnog kotla IR reflektorima općenito je plodna ideja. Moderni vodocijevni kotlovi, osim vanjska toplinska izolacija, s unutarnje strane obložen reflektirajućim IR materijalom. To omogućuje da se snopovi kanala njihovih generatora pare izrađuju od identičnih ravnih cijevi, vidi sl. Što zauzvrat omogućuje napuštanje bubnja i napajanje kotla sa strane. Nije teško zamisliti koliko od toga pojeftini on sam i njegova eksploatacija.

Bilješka: parni kotlovi s ugrađenim IR reflektorima u posebnoj literaturi nazivaju se kotlovi na zračenje. Radioaktivnosti u njima, naravno, nema. To se odnosi na toplinsko zračenje (IR zračenje).

Jedno od najnovijih dostignuća gradnje velikih kotlova su kotlovi na plinsko gorivo od specijalnih čelika otpornih na toplinu s peći. dvostruko djelovanje na suprotnim svjetlima, vidi sl. desno. Učinkovitost kotla, kao i bilo kojeg toplinskog motora, teoretski je određena omjerom temperatura na početku i na kraju radnog ciklusa i početne temperature (sjećate li se Carnotove formule?), a temperatura dimnih plinova ostaje ista, 140 -200 stupnjeva. Ukupna učinkovitost kotla u suprotnom smjeru može prijeći 90% bez složenih dodatnih mjera, a kod njih može biti i više od 95%.

Bilješka: kako su uređeni i rade moderni parni kotlovi za masovnu upotrebu, pogledajte dalje. video isječak:

Video: kako radi parni kotao

I u životu također

Napredak toplinske tehnike utjecao je i na domaće parne kotlove. Trebali bi osigurati paru niske kvalitete za sustave grijanja i kulinarsku opremu, ali sigurnosni zahtjevi za paru u kućanstvu su najstroži i moraju dopustiti tekuće održavanje od strane nekvalificiranog osoblja. Dodatni uvjet je da parni kotao za kućanstvo treba biti što kompaktniji, lakši (ne zahtijeva temelj) i jeftiniji. Drugo je iznimno kratko vrijeme pokretanja. Utrošiti do sat ili više radne smjene na parove koji se razvode neprihvatljiv je gubitak čak i u društvu razvijenog socijalizma.

Klasično rješenje ove vrste je serpentinski kotao. Izuzetno je siguran za ovu klasu uređaja: vjerojatnost izbacivanja pregrijane pare izvan vanjskog kućišta u slučaju nesreće (takav se slučaj smatra eksplozijom kotla) jednako je manja nego što bi bilo cijevi u snopu vode. -cijevni kotao iste snage. Razlog je što postoji samo jedna cijev, duga, namotana. Kapacitet pare i učinkovitost pare kotlova na zavojnice su mali, ali je prvi u ovom slučaju beznačajan, a drugi se povećava računalnim dizajnom prostorne zavojnice i ugradnjom IR reflektora, vidi sl. Automatizacija kotla zavojnice je dovoljna termomehanička nehlapljiva, prebacujući plamenik na minimalni način rada.

Najnovije dostignuće u dizajnu niskogradnih parnih kotlova male snage- vortex košulja kotao. Bio je, slikovito rečeno, okrenut naopačke zajedno sa svim iznutricama. A tehnički su vrtlogom zavrtjeli plamen plamenika i umjesto ne baš tehnološkog snopa cijevi ili zavojnice stavili obični kotlovski plašt, ali ne bojler, već parovodni .

Uređaj i krug za uključivanje parnog kotla s vrtložnim plamenikom prikazani su na Sl.

Oznake na dijagramu:

pumpa za napajanje;
dimnjak;
ekonomajzer (obavezno za kotlove ove vrste, inače vatreni vihor ispod može zalutati);
kanal;
puhalo;
vrtložni plamenik;
parna zona košulje;
vodena zona košulje;
ventil i ventil za ispuštanje pare u nuždi;
separator pare (obično apsorpcijski);
izlaz za paru;
vodomjer razine (vodomjerno staklo);
odvodni ventil.

Parni kotlovi vrtložnog izgaranja izuzetno su kompaktni, jer u osnovi okomito. Njihova toplinska učinkovitost nije lošija od one u bubnju. Paru se može dati do i uključujući prosječni potencijal. Vrijeme početka - cca. 5 minuta. Nedostaci - složenost, visoka cijena i potpuna energetska ovisnost: bez pritiska zraka u plamenik, kotao uopće ne radi.

Rad parnog kotla

Pravila za korištenje parnih kotlova nisu napisana u člancima, već u svezama regulatornih dokumenata. A zanemarivanje bilo koje njihove točke može dovesti do nesreće. A opekline s pregrijanom parom puno su opasnije od konvencionalnih toplinskih: na tijelu se oslobađa velika latentna toplina kondenzacije, a predmeti se pumpaju parom i stupanj oštećenja je mnogo veći. U praksi, ako je parna opeklina tijela više od 10-15% njegove površine, medicina je često nemoćna. Stoga čitatelje jednostavno obavještavamo o tome Stari sigurnosni kod za kotlove i tlačne posude više ne vrijedi. Potrebno je voditi se saveznim skupom dokumenata koji imaju zakonsku snagu "Pravila industrijske sigurnosti za opasne proizvodne objekte koji koriste opremu koja radi pod prekomjernim pritiskom", usvojena 2003. godine, objavljena u otvorenim široko dostupnim izvorima 2013. godine, koja je stupila na snagu krajem 2014. i potpuno ažuriran (tj. bez primjene prethodnih Pravila) 2017. Nova Pravila za rad parnih kotlova možete proučiti i preuzeti u .pdf formatu za besplatno korištenje.

Bilješka: Tijek video tutoriala o radu uobičajenih DVKR parnih kotlova možete pogledati u nastavku:

Video: serija lekcija o parnim kotlovima DVKR

Napomena za "uradi sam".

Zapravo, kotlovnica nije za radionicu u garaži. Ali savjest inženjera ne dopušta da čitatelje neselektivno odvrati od toga: u ovoj industriji ima previše neoranog područja djelovanja. Na primjer, korištenje električnih parnih kotlova u svakodnevnom životu. Shema je, na primjer, sljedeća: solarni koncentrator zagrijava hidrodinamički zatvoreni bojler, para iz kojeg pokreće mini-turbinu koja rotira električni generator. Insolacija je stabilnija od vjetra, au južnim predjelima dostiže značajnu vrijednost. Vijek trajanja parnih mehanizama više od 100 godina nije kuriozitet, ali solarna baterija degradira nakon 3-10 godina. Stručnjaci se dugo bore s instalacijama ove vrste, ali još nema smisla. I isti Edison je također rekao: “Svi znaju da se to ne može učiniti. Postoji budala koja to ne zna. On je taj koji stvara izum."

Međutim, nemojte žuriti da zgrabite rezanje, savijanje, zavarivanje. Prvo, ne zaboravite: imate posla s eksplozivnom napravom. Ne postoje parni kotlovi s nultom eksplozivnošću i, u principu, ne mogu biti. Stoga čitanju dodajte, na primjer, dodatne popularne materijale. odavde :( en.teplowiki.org/wiki/Steam_boiler). Zajedno sa sadržajem ove publikacije pomoći će vam razumjeti specijaliziranu literaturu. Zatim pažljivo proučite gornja Sigurnosna pravila.

Nadalje - zapamtite da je učinkovitost malog kotla ista kao i velikog, ne možete postići dizajn. Razlog je dobro poznati zakon kvadratne kocke u tehnologiji. Sa smanjenjem veličine kotla, volumen rashladnog sredstva i rezerva topline u njemu padaju za kocku linearnih dimenzija, a površina koja daje gubitak topline, za kvadrat, t.j. sporije.

Konačno, budite potpuno svjesni onoga što želite postići. Nakon toga dobro razmislite o dizajnu u svom umu (ili simulirajte na računalu ako možete). I tek sada možete početi eksperimentirati, pogledajte na primjer. video

Video: eksperimenti s domaćim parnim kotlom

Parni kotao je uređaj koji se koristi u svakodnevnom životu i industriji. Dizajniran je za pretvaranje vode u paru. Rezultirajuća para se zatim koristi za zagrijavanje kućišta ili rotaciju turbostrojeva. Što su parni strojevi i gdje su najtraženiji?

Parni kotao je stroj za proizvodnju pare. U tom slučaju uređaj može proizvesti 2 vrste pare: zasićenu i pregrijanu. Zasićena para ima temperaturu od 100ºC i tlak od 100 kPa. Pregrijanu paru karakterizira visoka temperatura (do 500ºC) i visoki tlak (više od 26 MPa).

Bilješka: Zasićena para se koristi u grijanju privatnih kuća, pregrijana - u industriji i energetici. Bolje prenosi toplinu, pa korištenje pregrijane pare povećava učinkovitost postrojenja.

Gdje se koriste parni kotlovi?

U sustavu grijanja para je nositelj energije.
U energetskom sektoru za proizvodnju električne energije koriste se industrijski parni strojevi (generatori pare).
U industriji se pregrijana para može koristiti za pretvaranje u mehaničko kretanje i kretanje vozila.

Parni kotlovi: opseg

Kućanski parni aparati koriste se kao izvor topline za grijanje doma. Oni zagrijavaju posudu s vodom i tjeraju rezultirajuću paru u cijevi za grijanje. Često je takav sustav opremljen stacionarnom peći na ugljen ili kotlom. Obično, Uređaji za grijanje parom stvara se samo zasićena, nepregrijana para.

Za industrijske primjene para je pregrijana. Nastavlja se zagrijavati nakon isparavanja kako bi se dodatno podigla temperatura. Takve instalacije zahtijevaju kvalitetnu izvedbu kako bi se spriječila eksplozija parnog spremnika.

Pregrijana para iz kotla može se koristiti za proizvodnju električne energije ili mehaničko kretanje. Kako se to događa? Nakon isparavanja ulazi para Parna turbina. Ovdje tok pare rotira osovinu. Ova se rotacija dalje prerađuje u električnu energiju. Tako se dobiva električna energija u turbinama elektrana – kada se osovina turbostrojeva okreće, nastaje električna struja.

Osim generiranja električne struje, rotacija osovine može se prenijeti izravno na motor i kotače. Kao rezultat toga, transport pare dolazi u pokret. Poznati primjer parnog stroja je parna lokomotiva. U njemu se, kada je ugljen gorio, zagrijavala voda, stvarala se zasićena para koja je okretala osovinu motora i kotače.

Princip rada parnog kotla

Izvor topline za grijanje vode u parnom kotlu može biti bilo koja vrsta energije: solarna, geotermalna, električna, toplina izgaranja kruto gorivo ili plin. Rezultirajuća para je rashladna tekućina, prenosi toplinu izgaranja goriva na mjesto njegove primjene.

NA razni dizajni korišteni parni kotlovi opća shema zagrijavanje vode i pretvaranje u paru:

Voda se čisti i dovodi u spremnik uz pomoć električne pumpe. U pravilu se rezervoar nalazi na vrhu kotla.
Iz spremnika voda teče niz cijevi do kolektora.
Iz kolektora se voda ponovno diže prema gore kroz zonu grijanja (izgaranje goriva).
Unutar cijevi za vodu nastaje para, koja se pod utjecajem razlike tlaka između tekućine i plina diže prema gore.
Na vrhu para prolazi kroz separator. Ovdje se odvaja od vode, čiji se ostaci vraćaju u spremnik. Para tada ulazi u parni vod.
Ako ovo nije jednostavan parni kotao, već generator pare, tada njegove cijevi ponovno prolaze kroz zonu izgaranja i grijanja.

Uređaj za parni kotao

Parni kotao je spremnik unutar kojeg zagrijana voda isparava i stvara paru. U pravilu se radi o cijevima različitih veličina.

Osim cijevi s vodom, kotlovi imaju i komoru za izgaranje (gorivo gori u njoj). Dizajn peći određen je vrstom goriva za koju je kotao dizajniran. Ako je riječ o kamenom ugljenu, drvu za ogrjev, tada se na dnu komore za izgaranje nalazi rešetka. Ima ugljen i drva za ogrjev. Odozdo zrak prolazi kroz rešetku u komoru za izgaranje. Za učinkovitu vuču (kretanje zraka i izgaranje goriva) na vrhu su raspoređena ložišta.

Ako je energetski nosač tekući ili plinoviti (loživo ulje, plin), tada se plamenik uvodi u komoru za izgaranje. Za kretanje zraka također izrađuju ulaz i izlaz (rešetka i dimnjak).

Vrući plin izgaranjem goriva diže se u posudu s vodom. Zagrijava vodu i izlazi kroz dimnjak. Voda zagrijana do točke vrenja počinje isparavati. Para se diže i ulazi u cijevi. Ovako to ide prirodna cirkulacija par u sustavu.

Klasifikacija parnih kotlova

Parni kotlovi klasificirani su prema nekoliko kriterija. Prema vrsti goriva na kojem rade:

plin;
ugljen;
lož ulje;
električni.

Po namjeni:

kućanstvo;
industrijski;
energija;
recikliranje.

Po značajkama dizajna:

plinska cijev;
cijev za vodu.

Pogledajmo razliku između dizajna strojeva s plinskim i vodenim cijevima.

Plinski i vodocijevni kotlovi: razlike

Posuda za generiranje pare često je cijev ili nekoliko cijevi. Voda u cijevima zagrijava se vrućim plinovima koji nastaju tijekom izgaranja goriva. Uređaji u kojima se plinovi dižu do cijevi s vodom nazivaju se plinski cijevni kotlovi. Shema jedinice plinske cijevi prikazana je na slici.

Shema kotla s plinskom cijevi: 1 - opskrba gorivom i vodom, 2 - komora za izgaranje, 3 i 4 - vatrogasne cijevi s vrućim plinom koji ide dalje kroz dimnjak (pozicije 13 i 14 - dimnjak), 5 - rešetka između cijevi, 6 - ulaz vode , izlaz je označen brojem 11 - njegov izlaz, osim toga, postoji uređaj za mjerenje količine vode na izlazu (označen brojem 12), 7 - izlaz pare, zona njenog formacija je označena brojem 10, 8 - separator pare, 9 - vanjska površina spremnika, u kojoj cirkulira voda.

Postoje i drugi dizajni u kojima se plin kreće kroz cijev unutar posude s vodom. U takvim uređajima spremnici za vodu nazivaju se bubnjevi, a sami uređaji se nazivaju parni kotlovi s vodom. Ovisno o položaju bubnjeva s vodom, vodocijevni kotlovi dijele se na horizontalne, vertikalne, radijalne, kao i kombinacije različitih smjerova cijevi. Na slici je prikazan dijagram kretanja vode kroz vodocijevni kotao.

Shema kotla s vodenom cijevi: 1 - dovod goriva, 2 - peć, 3 - cijevi za kretanje vode; smjer njenog kretanja označen je brojevima 5,6 i 7, mjesto ulaska vode je 13, mjesto izlaska vode je 11 i mjesto odvoda je 12, 4 je zona u kojoj se voda počinje okretati u paru, 19 je zona u kojoj se nalazi i para i voda, 18 - parna zona, 8 - pregrade koje usmjeravaju kretanje vode, 9 - dimnjak i 10 - dimnjak, 14 - izlaz pare kroz separator 15, 16 - vanjska površina spremnika za vodu (bubanj).

Plinski i vodocijevni kotlovi: usporedba

Za usporedbu plinskih i vodenih cijevnih kotlova, evo nekoliko činjenica:

Veličina cijevi za vodu i paru: za plinske kotlove cijevi su veće, za vodocijevne kotlove manje.
Snaga plinskog cijevnog kotla ograničena je tlakom od 1 MPa i kapacitetom proizvodnje topline do 360 kW. To je zbog velike veličine cijevi. Mogu proizvesti značajnu količinu pare i visokog tlaka. Povećanje tlaka i količine proizvedene topline zahtijeva značajno zadebljanje stijenki. Cijena takvog kotla s debelim zidovima bit će nerazumno visoka, a ne ekonomski isplativa.
Snaga bojlera na vodu je veća od snage kotla na plinsku cijev. Ovdje se koriste cijevi malog promjera. Stoga tlak i temperatura pare mogu biti viši nego u plinskim cijevima.

Bilješka: Vodocijevni kotlovi su sigurniji, snažniji, proizvode visoka temperatura i dopuštaju značajna preopterećenja. To im daje prednost u odnosu na jedinice s plinskim cijevima.

Dodatni elementi jedinice

Dizajn parnog kotla može uključivati ne samo komoru za izgaranje i cijevi (bubnjeve) za cirkulaciju vode i pare. Dodatno se koriste uređaji koji povećavaju učinkovitost sustava (podižu temperaturu pare, njezin tlak, količinu):

Pregrijač - podiže temperaturu pare iznad +100ºC. To zauzvrat povećava ekonomičnost i učinkovitost stroja. Temperatura pregrijane pare može doseći 500 ºC (ovako rade parni kotlovi u nuklearnim elektranama). Para se dodatno zagrijava u cijevima u koje nakon isparavanja ulazi. Istodobno, može imati vlastitu komoru za izgaranje ili biti ugrađen u zajednički parni kotao. Strukturno se razlikuju konvekcijski i radijacijski pregrijači. Zračne strukture zagrijavaju paru 2-3 puta više od konvekcijskih.
Odvajač pare - uklanja vlagu iz pare i čini je suhom. To povećava učinkovitost uređaja, njegovu učinkovitost.
Akumulator pare je uređaj koji uzima paru iz sustava kada je ima puno, a dodaje je u sustav kada je nema dovoljno.
Uređaj za pripremu vode - smanjuje količinu kisika otopljenog u vodi (što sprječava koroziju), uklanja minerale otopljene u vodi (kemijskim reagensima). Ove mjere sprječavaju začepljenje cijevi kamencem, što otežava prijenos topline i stvara uvjete za gorenje cijevi.

Uz to, tu su i ventili za odvod kondenzata, grijači zraka i, naravno, sustav nadzora i upravljanja. Sadrži prekidač i prekidač izgaranja, automatske regulatore potrošnje vode i goriva.

Generator pare: snažan parni stroj

Generator pare je parni kotao koji je opremljen s nekoliko dodatnih uređaja. Njegov dizajn uključuje jedan ili više međupregrijača, koji povećavaju snagu njegovog rada za desetke puta. Gdje se koriste snažni parni strojevi?

Generatori pare se uglavnom koriste u nuklearnim elektranama. Ovdje se uz pomoć pare energija raspada atoma pretvara u električnu energiju. Opišimo dvije metode za zagrijavanje vode i generiranje pare u reaktoru:

Voda ispire reaktorsku posudu izvana, dok se sama zagrijava i hladi reaktor. Dakle, stvaranje pare se događa u zasebnom krugu (voda se zagrijava uz zidove reaktora i prenosi toplinu u krug isparavanja). U ovom dizajnu koristi se generator pare - djeluje kao izmjenjivač topline.
Unutar reaktora prolaze cijevi za grijanje vode. Kada se cijevi dovode u reaktor, on postaje komora za izgaranje, a para se prenosi izravno u električni generator. Ovaj dizajn naziva se reaktor s kipućom vodom. Nema potrebe za generatorom pare.

Industrijski generatori pare moćni su strojevi koji ljudima opskrbljuju struju. Jedinice za kućanstvo - također rade u službi čovjeka. Parni kotlovi omogućuju zagrijavanje kuće i izvođenje razni poslovi, a također osiguravaju lavovski dio električne energije za metalurški pogoni. Parni kotlovi su okosnica industrije.