Принцип роботи і пристрій парового котла

Паровий котел - це такий пристрій, в якому розміщена топка. У ній відбувається згорання твердого або рухомого палива з подальшим виділенням тепла. Завдяки цьому теплу вода в казані нагрівається і з неї генерується пар (насичений або перегрітий). Вихідна пара має тиск вище атмосферного і використовується в промислових потребах.

У загальному вигляді пристрій котла виглядає наступним чином. Що знаходиться у верхній частині котла барабан зєднується з колекторами, розташованими в його нижній частині, за допомогою опускних труб (вони самі не обігріваються). За допомогою підйомних труб колектори замикаються на барабані. Підйомні труби розташовані в зоні згоряння палива. По трубах вгору піднімається суміш пари і води, в сепараторі відбувається поділ цієї суміші на складові. Пара поступає в паропровід, а вода повертається в барабан і знову бере участь в процесі вироблення пара.
Складові частини та влаштування парового котла

• нагрівальні прилади (труби, радіатори, батареї, регістри);
• магістральні трубопроводи;
• регулююча та запірна арматура;
• насоси;
• засоби управління;
• автоматика.

Пристрій парового котла передбачає наявність різних труб і судин. Труби і судини різного діаметра зєднуються між собою методом вальцювання або зварювання. В котлах є спеціальні люки, які забезпечують можливість очищення і огляду колекторів і барабана. Всередині котла є два простору: водне і парове. Водне заповнене водою, а парове - паром. У паровому просторі котла розташовується сепаратор, який відокремлює пар від вологи. Пристрій розділяє ці два простору дзеркалом випаровування.

Головною складовою парового котла є топка. У ній відбувається процес горіння. Це клітка з вертикальних труб, які приєднані вихідними отворами до включеним в циркуляцію котла барабанів колектора. Зовні топка обшита вогнетривкими і теплоізоляційними матеріалами. Між трубами і їх обшивкою розташовуються спеціальні цеглу. Ці цеглини відкривають передні поверхні труб, але закривають задні, в результаті чого на стінах топки не затримуються шлак і зола.

При використанні твердого палива воно розташовується на колосникових решітці. Через повітряні отвори в саме подрібнене паливо проникає повітря. При коксуванні вугілля його треба періодично перемішувати, щоб подача повітря не припинялася.

При використанні рухомого палива (вугільного пилу, мазуту, паливного газу) воно вводиться за допомогою пальника в топку. У цій пальнику сильно закручені потоки повітря перемішуються з надходить струменем палива.

Засоби управління забезпечують автоматичне включення і виключення парогенераторів по закладеною програмою, запамятовування першопричини аварії, регулювання рівня води в барабані і тиску пари. Ця система автоматично оповіщає про виникнення аварійної ситуації. Так, наприклад, при перенасичення котла водою або при сильному підвищенні тиску пари, при пропуску котлом води та інших аварійних ситуаціях система автоматично включить сигналізацію.

Різновиди і пристрій парових котлів, їх ККД
Для того щоб зрозуміти пристрій котла, треба знати принципи, за якими їх поділяють між собою:

1. За способом руху пароводяної суміші. Виділяють за цим принципом два види котлів: з природною і примусовою циркуляцією.
2. За способом повернення конденсату котлів два типи: замкнуті і розімкнуті.
3. За принципом руху середовища, яка бере участь в теплообміні (пар, вода, димові гази) бувають водотрубні та жаротрубні котли.

Котли бувають двох типів: водотрубні та газотрубні. У них різний пристрій і ККД. Газотрубна називаються такі котли, в яких гази переміщаються всередині димогарних і жарових труб, нагріваючи воду. Вони спираються на стінки топки збоку. У водотрубних котлах вода рухається по трубах, а гази омивають їх із зовнішнього боку. Кріпляться водотрубні котли до каркасу будівлі або котла.

Зараз в основному випускають парові котли серії ДЕ, КЕ, МО. Вони мають не тільки різну будову, ні і працюють на різному паливі. Котли серії ДЕ мають високий ККД, працюють на газовому паливі та мазуті, серії КЕ - на твердому паливі.

Принцип дії і пристрій парового котла
Отримане в топці тепло, що виділяється топковим газами, надходить до поверхонь нагріву (паронагреватель і кіпятільниетруби). Поверхні нагрівання бувають двох видів: радіаційні і конвективні. Конвективні поверхні нагрівання включають такі елементи: контактні теплообмінники, водяні економайзери, підігрівачі повітря. Вони призначаються для збільшення ККД установки, зменшення втрат тепла з вихідними газами, зменшення паливного витрати.

Величезне значення в роботі парових котлів має якість води. У них може використовуватися тільки чиста вода без домішок. Тому перед подачею в котел вода повинна проходити хімічну очистку і деаерацію (з води видаляються гази). Тільки після цього вода стає живильним.

Після цього живильна вода закачується живильним насосом в водяний економайзер. Там вона нагрівається топковим газами і надходить у верхню частину барабана, там же відбувається перемішування живильної води і котельної.

Частина води котла з верхнього барабана опускається в нижній по трубах, які називаються кипятильними. У верхній частині барабана у топкових газів температури низькі, а в нижній частині - високі. Таким чином вода нагрівається і разом з пароводяної сумішшю піднімається в верхній барабан по підйомним трубах.

Друга частина води котла з верхнього барабана проходить по опускним трубах, які знаходяться зовні топки, потім вирушає на перерозподіл по колекторам. Після цього котельна вода в екранних трубах нагрівається, в результаті чого утворюється пароводяна суміш і бульбашки пара, які відправляються в верхній барабан.

Шлях переміщення теплоносія має назву циркуляційного контуру.

У верхньому барабані парового котла отриманий в випарних поверхнях нагріву пар проходить через сепаратор, де відбувається виділення крапельок води з нього. Так виходить суху насичену пару і збільшується ККД. Ця пара надходить по паропроводу до споживача. Ця пара може і відправитися за тим же паропроводу в пароперегреватель, де нагрівається до більш високої температури при збереженні тиску.

Під час роботи парових котлів в верхньому барабані постійно відбувається коливання рівня води між вищим і нижнім положеннями. Це передбачено для збільшення ККД парових котлів. Той обсяг води, який знаходиться між цими двома рівнями, є резервним для безперебійної роботи котла під час відсутності надходження в нього води. Щоб збільшити ККД парового котла, встановлюють воздухопрогревателі.

Визначення положення максимального або так званого вищого допускається рівня води в барабані парового котла здійснюється з тим розрахунком, щоб попередити потрапляння води в пароперегрівач.

Визначення положення мінімального або нижчого допускається рівня води в барабані парового котла здійснюється з тим розрахунком, щоб виключити перегрівання металевої поверхні кіпятільной пучка і верхнього барабана, а також для того, щоб забезпечити стабільне надходження води в опускні труби.

Пристрій парових котлів передбачає циркуляцію води. Вона може бути природна і примусова. Природна циркуляція в парових котлах, яку передбачає їх пристрій, забезпечується за рахунок різної щільності пара і води. Щільність пароводяної суміші в підйомних трубах нижче щільності води в опускних трубах. Але при цьому температура і тиск однакові протягом всієї труби. До того ж пар - це газ, який завжди прагне вгору.

Примусова циркуляція в парових котлах здійснюється за допомогою спеціальних насосів.

Порушення циркуляції може відбуватися:

• в результаті нерівномірного прогріву поверхні випаровування в результаті зашлаковиваніе труб;
• в результаті нерівномірного розподілу води по колекторним і екранним трубам через забруднення їх шламом і т. д.

Умови безпечної роботи парових котлів
Головною умовою для безпечної роботи парового котла і збільшення його ККД є підтримання температури металевих поверхонь нагріву на заданому рівні. Це досягається завдяки безперервній роботі теплоносія всередині нагріваються труб, яку забезпечує його пристрій (відбувається інтенсивне охолодження цих поверхонь нагріву). Це необхідно, оскільки топкові гази на виході мають дуже високі температури. Теплоносій повинен постійно відводити тепло від стінок труб, які нагріваються від тепла димових топкових печей. У разі недостатнього відведення тепла від труб метал перегрівається, втрачає свою міцність, знижується ККД. Можуть зявлятися свищі і видими. Найгірший варіант - це розрив труб і аварійна зупинка котла.

Неприпустимо недбале ставлення персоналу до роботи котельного обладнання. В результаті може відбутися не тільки зниження коефіцієнта корисної дії, але випуск води з барабана. У опускні труби потрапить пар, утворюється кавитация, перегріються верхній барабан і труби. В кінцевому рахунку станеться аварія.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!