Parni kotli

Oblikovanje

Kljub številnim tehnološkim omejitvam se parna kot energent nosi v različnih industrijskih in domačih aplikacijah. V skladu s tem razvili in izboljšali oblikovanje parnih kotlih za delovni kot del termoelektrarn in termoelektrarn industrijskih podjetij (glej. Sl. 1), in sorazmerno majhno kapaciteto, ki so nameščene v kotlu.

Slika 1 - Shematska predstavitev parnega kotla industrijskega tipa

Slika 2 - Blokovni diagram lokacije kotla v kotlovnici

Vse sorte parnih kotlov se lahko zmanjšajo v dveh glavnih sortah - cevi za vodo in gašenje požarov. V ognjeodpornem kotlu (glej sliko 3) je veliko cevi, skozi katere potekajo segrejeni plini. Voda obdaja te cevi in prispeva k hlajenju prehodnih plinov, kar zmanjšuje nevarnost sekundarnega požara na objektih.

Slika 3 - Shematska predstavitev parnega kotla s plinsko cevjo

Načelo kroženje hladilne tekočine v kotlih na vodni cevi (.. glej sliko 4) je ravno nasprotno: v kotlu segreta voda, ki se črpa skozi cevi, in gretje plini obdajajo cev, ki prispeva k večji temperature vode in postopno spremenila v paro. V tem primeru je obtočni način lahko enosmerni, dvakratni ali celo tristezni (v zadnji varianti je zagotovljena največja učinkovitost kotla).

Slika 4 - Shematska predstavitev parnega kotla s cevmi za vročo vodo

Naprava in vrste kotlov za gašenje požara

Kljub temu, da kotli, obravnavani spodaj, strogo gledano, ne spadajo v opremo za proizvodnjo električne energije, imajo konstruktiven odnos s kotli za vročo vodo, zato jih upoštevamo tudi v tem članku.

Zaporedje korakov pri gašenju kotel (glej. Sl. 5), ki so nastale z dim plinasti produkti zgorevanja vstopijo številne cevi, ki so v celoti potopljena v vodo. Strukturno je ta sprejemna enota zasnovana v obliki zapečatene posode, katere izmenjava toplote z okoljem praktično ni. Med prehodom vročih plinov skozi plinske cevi se voda znotraj posode segreva. Kot rezultat, nastane para, ki zaradi specifičnega namena takšnega kotla ostane znotraj enote. Takšna para se lahko uporabljajo za proizvodnjo električne energije, vendar je učinkovitost tega procesa ne bo pomemben, saj je možnost odprave parni tlak v kotlih te vrste na voljo.

Dokazano je, da so toplotne zmogljivosti ogrevalnih kotlov omejene s tlakom pare ne več kot 1700... 1800 kPa, z zmogljivostjo največ 9... 10 ton pare na uro. Parni kotli teh vrst so nameščeni v metalurških obratih, kjer se proizvaja zadostno število vročih plinov. Poleg svoje primarne odgovornosti so tudi takšni kotli znatno zmanjšali tveganje požara na objektih, ki uporabljajo odprt ogenj (zaradi česar se dejansko imenujejo sistemi za gašenje požara).

Slika 5 - Zaporedje kotla za gašenje dimne cevi: 1 - Fasadni blažilnik; 2 - žgalno napravo; 3 - dimne cevi; 4 - cevne plošče; 5 - sprednji del kotla; 6 - kontrolna loputa; 7 - blok gorilnih naprav

Vrste gasilnih kotlov

Lahko so z zunanjo in notranjo namestitvijo ter tri različne vrste:

Dolga cev z obrnjenim protitokom (glej sliko 6);
S kratko požarno cevjo (glej sliko 7);
Kompaktno.

Slika 6 - Grafični diagram avtomatiziranega kotla z dolgimi cevmi vertikalne konfiguracije: 1 - cevovodi zasloni; 2 - fiksno območje; 3 - zračna linija za ogrevan zrak; 4 - hranilnik; 5 - registrirati zrak; 6 - naprava za gorenje goriva; 7,12 - zgornji in spodnji glavi; 8 - razdelilnik parne rešetke; 9 - ohišje školjke; 10 - prezračevanje; 11 - Konvektorske cevi; 13 - izpustni ventil; 14 - merilnik nivoja; 15 - vodomer; 16 - manometer; 17 - Ventilski ventil; 18 - varnostni ventil; 19 - kontrolna loputa; 20 - Črpališče; 21 - Ventilator zunanjega zraka

Slika 7 - Postavitev kotla z majhnimi požarnimi cevmi: 1 - Naprava za gorenje; 2 - glavna cevna enota; 3 - Blastni ventil; 4 - napajalna enota; 5 - plinski štedilnik; 6 - Ekonomizator; 7 - Portalski okvir; 8 - Področje uporabe; 9 - Podpora; 10 - vožnja; 11 - Napajalni vod

Parni kotli prvega tipa imajo lahko navpično ali vodoravno razporeditev cevi za odvajanje plina. V kotlih ali nizkoenergijskih termoelektrarnah se uporabljajo kotli z vodoravno nameščenimi cevmi. Sestavljajo jih naslednja vozlišča:

Vodoravni blok.
Več cevovodov, ki se ponavadi nahajajo pod določenim kotom (to izboljša trenutne razmere dimnih plinov).
Spustite obvodni ventil.
Zgornji obvodni ventil.
Komora za dim.
Ribi, ki ločujejo posamezne cevovodne cevi.
Parni pasti.
Plinski sprejemnik.
Školjke.

Kotli te vrste se običajno uporabljajo kot gorivo, ki se uporablja v glavni metalurški enoti (na primer v metalurški proizvodnji - to je koks, v kotlovnicah - premog). Gorivo gori pod tem horizontalnim blatom in vnetljivi plini, ki jih povzroča konvekcija, se nenehno premikajo v nasprotni del telesa kotla. Tam vstopijo v cevovode in pošiljajo v nasprotni smeri v dimno komoro. V procesu takega premikanja plinov skozi cevi se odrežejo toploti, ki so jo nabirali skozi stene, ki obdajajo vodo. V njej se pojavijo prvi ločeni mehurčki pare, nato se začne intenzivna izhlapevanje, zaradi česar se poveča tlak v notranji kapaciteti parnega kotla. Za spremljanje tega procesa so parni kotli opremljeni z napravami in napravami za avtomatizacijo, od katerih so glavni spodnji in zgornji varnostni ventili. Spodnji ventil služi za nadzor postopka gorenja trdega goriva, zgornji pa služi za omejevanje tlaka generirane pare.

Preostanek pare (praviloma - s spuščeno ob običajni temperaturi) se izprazni v parni pasti in se občasno odstrani iz kotla.

Kotli za gašenje požara drugih vrst imajo veliko skupnega z zgoraj navedenim, vendar se razlikujejo po dolžini cevovodov in njihovi lokaciji. Vendar pa se z navpično različico enote pogoji za uparjenje poslabšajo in zmanjša učinkovitost kotla, zato so kompaktne naprave načrtovane samo z pomanjkanjem prostora v kotlovnici.

Kotli za gašenje požara so univerzalni, enostavni za proizvodnjo in obratovanje ter se zlahka vključijo v obstoječi sistem za oskrbo s toploto podjetja ali celo v majhno urbano območje. Učinkovito jih lahko uporabimo za lokalizacijo možnih požarov. Vendar imajo obravnavani agregati tudi pomembne omejitve, ki so:

Količina vode, ki je v telesu takšnega kotla, je precej velika, zato bo potrebno veliko časa segrevati veliko maso vode. S povečanim pritiskom na paro se ta čas še povečuje.
V trupu so voda in parna količina v istem prostornino, zato je zaradi varnostnih razlogov nesprejemljivo zvišati tlak nad ustrezno stopnjo.
Nastalo paro je značilna velika vlažnost, ki negativno vpliva na njegove lastnosti kot energijski nosilec.

Kotli za vodo / toplo vodo

Kot smo že omenili, kotle z vodo cevi (glej. Sl. 8.9) prevzemajo povratne relativno načelo razporeditev delovnega okolja, kjer voda kroži skozi cevi in vroči plini operemo. Zato je njihova notranja ureditev zelo podobna agregatom prve vrste.

Slika 8 - Postavitvena raztopina kotla z navpično nameščenimi cevovodi: 1 - Sparker; 2 - naprava za čiščenje sesalnika; 3 - Ekonomizator; 4 - Kolektor za proizvodnjo pare; 5 - Vhodna komora za sprejem plina

Slika 9 - Postavitev kotla z gorivnimi cevovodi: 1 - Zunanja obloga; 2 - Dom primera; 3,5 - Montaža; 4 - Staples; 6 - Komoro za oblikovanje plamenov; 7 - ognjevzdržni povezovalni elementi; 8 - delovna komora; 9 - izpušne cevi za dim; 10 - pretok zraka; 11 - naprava za gorenje goriva; 12 - škatla; 13 - Naprava za pregrevanje s paro; 14 - grelnik zraka; 15 - dimnik; 16 - sprednje dno; 17 - Izhodna prirobnica; 18 - Parna posoda; 19 - Prirobnica za pridobivanje nasičene pare; 20 - Inšpekcijski predor

Konstruktivne sorte parnih kotlov, opremljene s toplovodnimi cevmi, so bolj raznolike. Razlikovati:

Kotli z vodoravnimi cevovodi.
Kotli z vodo z vertikalno urejenimi cevovodi.
Kotli s polno izolacijo.
Ciklonski kotli.

Glede na shemo cirkulacije vode so parni kotli vodne cevi lahko neposredni tokovi, nasprotni tokovi in navzkrižni tok. V prvem primeru smer gibanja dimnih plinov in vode v cevovodih sovpada, v drugem - nasprotno, vendar se pojavljajo v isti ravnini, v tretjem - ne le nasprotno, temveč se pojavljajo v različnih ravninah.

Strukturno preprostejša, vendar hkrati prva shema velja za najmanj učinkovito, kar je najučinkovitejše, a najtežje pri izvedbi - tretja. Zato se parni kotli s križnimi tokovi toplega nosilca uporabljajo v visoki kulturi proizvodnje in servisa ter kotli enakomerne vrste - samo v majhnih kotlovnicah. V praksi so najpogostejši vodni kotli z proticurrentnim.

Različice cevovodov ogrevane vode lahko uresničimo z dvema shemama - bobnom (glej sliko 10) in z ukrivljenimi cevmi (glej sliko 11). V prvem primeru so cevovodi koncentrično razporejeni v enojnem ohišju bobna, ki se prosto vrti okoli osrednje osi (ta vrtenje je zagotovljeno z energijo cirkulacije dimnih plinov). Z določenim povečanjem splošnih dimenzij takšno rešitev pozitivno odlikujejo udobja vzdrževanja in popravila, ko pri preventivnem čiščenju cevovodov iz oblikovane lestvice zadostuje zamenjava ene ali več cevi za sanitarno vodo. V drugem primeru moramo razstaviti povezovalno ojačitev in postopek čiščenja je več časa. Poleg tega cevovodi z upognjenimi cevmi izgubijo precejšnjo količino energije za hidravlične izgube, povečujejo pa se s povečanim pritiskom nosilca energije.

Slika 10 - Kotel s cevovodom izvedbe tipa bobna: 1 - Fiksno območje; 2.13 - zgornji in spodnji bobni; 3 - Merilni instrument; 4 - varnostna naprava; 5 - hranilnik; 6 - ločevalnik; 7 - Zaščitni čep; 8 - vmesna komora; 9 - odbor; 10 - vozlišče cevi kotla; 11.14 - cevovodi; 12 - Naprava za pihanje kotla; 15 - Zaščitna zunanja stena; 16 - Vodoravni kolektor

Slika 11 - Kotel z upognjenimi cevovodi: 1 - Fiksno območje; 2 - dimnik; 3 - navpična gred; 4 - Stranski zaščitni zaslon; 5 - Zgornji zaščitni ščit; 6 - Sesalni cevovodi; 7 - boben; 8 - enota pregretja; 9 - konvektor; 12 - ventilator; 13 - skupna konvektorska enota; 14 - posoda za zbiranje žlindre; 15 - območje z nizko temperaturo; 16 - Naprave za gorenje

Trenutno je običajno uporabiti kotne bobne za ustvarjanje najvišjih možnih parnih tlakov in parnih kotlov z upognjenimi cevmi za srednje in nizke tlačne sisteme.

Prednosti vodnih cevnih kotlov:

Povečanje celotne površine ogrevanja se lahko zagotovi s preprosto povečevanjem števila cevi za vročo vodo, za katere se vedno naročajo parni kotli s povečanim notranjim volumnom.
Zaradi posebnih značilnosti konvekcijskega toka in razlike v termofizičnih značilnostih dimnih plinov in vode se energetski nosilec premika tukaj veliko hitreje kot pri ogrevalnih kotlih.
Zaradi raznolikosti shem za smer vodnega toka je mogoče zagotoviti višjo stopnjo prenosa toplote, kar je še posebej pomembno pri velikih termoenergetskih kotlih.
Zagotoviti je mogoče znatno višje tlake parnega tlaka (do 13... 15 MPa), povečanje tlaka pa poteka gladko in enakomerno.

Kotli na vodni cevi imajo svoje omejitve. Nanašajo se na oblikovanje, manj kompaktne, v primerjavi s kotli za gašenje požarov. To pa povečuje kompleksnost prevoza in namestitve. Kotli za vročo vodo zahtevajo pogostejše in natančnejše spremljanje njihovega delovanja, saj je prepustnost plinov skozi tesnila vedno višja od vode.

Ocena učinkovitosti uporabe parnih kotlov

Učinkovitost parnega kotla se določi z odstotkom skupne prostornine toplotne energije, ki jo sprosti pare v celotni toploti, ki jo proizvaja gorivo.

Učinkovitost je zapleten pokazatelj delovanja parnih kotlov, ki vključuje toplotno učinkovitost, učinkovitost od zgorevanja goriva in učinkovitost načela proizvodnje pare.

Učinkovitost parnega kotla je odvisna, prvič, od njegove velikosti in za najboljše standardne velikosti doseže 85... 88%. Višje učinkovitosti ni mogoče doseči, saj vedno obstaja nepopolno izgorevanje goriva, izguba toplote iz zunanjih sten parnega kotla, zmanjšana kalorična vrednost goriva itd. Največji specifični stroški energije so ciklični kotli. Hkrati zagotavljajo najhitrejšo proizvodnjo pare, zato se uporabljajo v majhnih, večinoma domačih kotlovnicah.

Izbira velikosti in zasnove parnih kotlov je odvisna od pogojev njihovega delovanja. Kotli za gašenje požarov so najcenejši in manj težki za upravljanje, medtem ko najbolj onesnažujejo emisije v ozračju dimnih plinov, ki jih je treba odstraniti s filtri. Takšne kotle je treba namestiti na kamnitem temelju. Učinkovitost te opreme ne presega 70%.

Če je za pogon različnih proizvodnih obratov, zlasti vlečnih motorjev, potreben parni kotliček, je treba uporabljati le vodne cevi, katerih izhodne značilnosti so sorazmerno enostavne za nadzor. Poleg tega takšni kotli omogočajo povečanje njihove zmogljivosti, ki se pogosto uporablja pri načrtovanju domače kotlovnice. Pomembna tehnološka prednost vodnih cevnih kotlov je manjša vlaga, ki jo proizvaja parna tla. Suha para, ki se uporablja predvsem za vožnjo kormilnikov na parni zrak, bistveno zmanjša stroške vzdrževanja in delovanja parnih cevovodov, olajša odkrivanje puščanj in izboljša delovne pogoje vzdrževalnega osebja. Zato se v tovarnah uporabljajo parni kotli te vrste.

Če je potrebno, kolikor je mogoče zmanjšati emisije v okolje, se uporabljajo parni kotli, ogrevanje hladilne tekočine, pri katerem se proizvaja električna energija.

Načelo delovanja in ureditev parnega kotla - razlike, prednosti

Parni kotli so oprema, ki se lahko uporablja v industrijskih objektih in za domače namene. Glavna funkcija takih naprav je pretvorba vode v paro, ki se nato lahko uporablja za ogrevanje prostorov ali zagotavljanje gibanja različnih mehanizmov. V tem članku bomo razmislili o oblikovanju parnega kotla, njegovih lastnostih in uporabi.

Področja uporabe parnih kotlov in namena

Parni kotli se aktivno uporabljajo v naslednjih panogah:

Ogrevalni sistemi. Obstajajo industrijski in gospodinjski modeli parnih kotlov, ki omogočajo uporabo pare kot hladila. Steam prehaja skozi ogrevalna kroga in / ali vstopi v toplotne izmenjevalnike naprav za oskrbo s toplo vodo, s čimer zagotavlja prenos toplotne energije. Grelni parni kotel je pogosto v kombinaciji z napravami za ogrevanje na trda goriva. Pri industrijskih objektih se uporabljajo močnejši in zanesljive naprave, ki proizvajajo pregreto pare, ki ima povečano toplotno moč.
Energetika. Parni stroji vam omogočajo pretvorbo ogrevane pare v električno energijo. Delovni proces je precej preprost: para se premakne v turbino in vrti gred, zaradi česar nastane električna energija. To načelo uspešno uporabljamo pri različnih elektrarnah.
Industrija. Parne naprave lahko zagotavljajo mehansko gibanje različnih elementov sistemov. Načelo delovanja parnega kotla za industrijsko uporabo je enako kot v prejšnjem primeru, vendar je ustvarjena energija usmerjena v mehansko delovanje na elemente, ki se morajo premakniti.

Poznavanje, za kaj je parni kotel in kje se uporablja, omogoča uporabo naprave z največjo učinkovitostjo.

Načelo delovanja parnega kotla

Najprej morate razumeti, kaj se imenuje parni kotliček. Parni kotel je naprava, ki ustvarja parno vodo. Obstajata dve vrsti proizvedene pare - nasičene in pregreto. Zasičena temperatura je 100 stopinj, tlak pa je 100 kPa. Pregreta para se segreva do 500 stopinj, vrednost tlaka pa lahko presega 26 MPa. Nasičena para se uporablja v gospodinjskih aparatih, pregreta pa se glede na njegove značilnosti uporablja le za industrijske objekte.

Surovina za proizvodnjo pare je voda, ki se predeluje v kotlu, ki deluje na kakršen koli način goriva. Ustvarjena para v procesu obratovanja se pretvori v toplotni nosilec, ki prinaša toplotno energijo na območje svoje uporabe.

Ne glede na konstrukcijske značilnosti posamezne naprave, splošno načelo delovanja parnega kotla vedno ostane nespremenjeno:

Najprej voda prehaja skozi čiščenje in se z električno črpalko pošlje v rezervoar (običajno na vrhu naprave);
Voda, ki se nabira v rezervoarju, vstopi v cevi, ki vodijo do rezervoarja spodaj;
Iz zbiralnika je voda usmerjena navzgor, vstopa v ogrevalno cono;
V cevi se voda pretvori v paro, kar se poveča zaradi razlike v tlaku tekočine in plina;
V zgornjem delu konstrukcije je ločevalec, ki omogoča ločitev pare iz vode in odstranitev presežka slednje v rezervoar;
Steam se pošlje na cevovod in ga pošlje potrošnikom;
V parnih generatorjih se korak segrevanja izvede znova, da se doseže zahtevano stanje pare.

Da bi razumeli, kako deluje parni kotliček, je treba upoštevati tudi značilnosti svoje zasnove, o katerih bomo razpravljali še naprej.

Naprava parnega kotla

Strukturno je parni kotel plovilo, v katerem poteka proces pretvorbe vode v paro. Kapaciteta je običajno izdelana iz cevi, katere premer se lahko spreminja v precej širokem razponu. Poleg napolnjene cevi ima vezje parnega kotla tudi zgorevalno komoro za gorivo.

Peč lahko ima določene lastnosti, ki so neposredno odvisne od vrste porabljenega goriva. Na primer, zgorevalne komore trdnega goriva v spodnjem delu so opremljene z rešetko, skozi katero vstopi kisik v komoro. V zgornjem delu zgradbe je nameščen tradicionalni dimnik, ki ustvarja vlečenje in zagotavlja normalno zgorevanje. V primeru uporabe tekoče energije ali plina je zgorevalna komora opremljena z gorilnikom.

V vsakem primeru se plin, sproščen iz zgorevanja goriva, približa vsebniku, napolnjenemu z vodo, daje toploto in ga v dimno odzrači v ozračje. Voda na določeni točki se začne vreti in se pretvori v paro, ki gre na vrh rezervoarja, nato pa - v cevi.

Vrste parnih kotlov

Prvi parameter, s katerim so razvrščeni parni kotli, je tip uporabljenega goriva, odvisno od tega, kdaj se dodelijo naslednje vrste kotlov:

Odvisno od njihovega namena se razlikujejo naslednje vrste parnih kotlov:

Gospodinjstvo;
Industrijski;
Energija;
Uporaba.

Zadnji parameter je zasnova, ki omogoča razlikovanje dveh vrst kotlov:

Zasnova parnega kotla je zelo pomembna, zato je dobro razumeti, kakšne so razlike med temi vrstami naprav.

Razlike med kotli za plin in vodo v skladu s shemo obratovanja

Zmožnost ustvarjanja pare običajno poteka iz ene ali več cevi. V njih najdena voda segreva ogrevani plini, ki se sproščajo med zgorevanjem goriva. Ta zasnova pomeni, da se sam plin dvigne na cevi, napolnjene z vodo, in naprave, ki delujejo na ta način, imenujemo plinske kotle.

V drugem tipu kotla plin prehaja skozi cev v samem rezervoarju z vodo. Zmogljivost v tem primeru se imenuje boben, kotel pa spada v kategorijo vodovodnih cevi. Bobni, napolnjeni z vodo, lahko postavite vodoravno, navpično, radialno ali v kombinaciji, odvisno od tega, ali so izbrane ustrezne vrste kotlov za vodo.

Primerjava značilnosti vrst ogrevalnih kotlov nam omogoča, da pripravimo naslednje sklepe:

Prva razlika je v različnih velikostih uporabljenih cevi. Naprave za plinske cevi so opremljene z dovolj velikimi cevmi v primerjavi s proizvodi, ki se uporabljajo v kotličkih za vodo.
Naslednja razlika je razlika v moči. Največja vrednost moči plinskih kotlov je 360 kW, največji tlak pa ne sme presegati 1 MPa. Visokotlačni in parni volumen zahtevata povečanje debeline sten naprave, kar negativno vpliva na končni strošek kotla. Težave s cevmi za vodo s cevjo nimajo - lahko se uporabljajo tanke cevi, ki omogočajo doseganje večje temperature in tlaka v primerjavi s plinskimi cevmi.
Kotli na vodni cevi se razlikujejo ne samo pri moči in višji temperaturi. Njihove prednosti vključujejo tudi sposobnost vzdrževanja resnih preobremenitev, kar kaže na večjo varnost teh naprav.

Pribor za kotle

Naprava parnega kotla ni omejena na osnovne elemente, ki so že bili opisani zgoraj. Včasih je lahko parni kotliček opremljen z dodatnimi napravami za izboljšanje učinkovitosti ali funkcionalnosti sistema.

Ti so naslednji elementi:

Parni grelnik. Ta element vam omogoča segrevanje pare na temperaturo nad 100 stopinj, kar vam omogoča, da povečate učinkovitost enote. Parna temperatura lahko doseže temperaturo 500 stopinj pri uporabi pregrevala in ogrevanje že poteka v ceveh, to je po fazi izhlapevanja vode. Pregrevalnik je lahko vgrajen ali pa se upravlja kot ločena naprava. Obstajajo konvekcijske in sevalne naprave (drugi tip ima 2-3 krat več energije).
Separator pare. Ta element parnega kotla vam omogoča, da odstranite vso odvečno vlago iz pare in čim bolj osušite. Z uporabo separatorja se učinkovitost celotnega kotla močno poveča.
Polnilna baterija. Ta naprava vam omogoča stabilizacijo sistema. Baterija absorbira presežek proizvedene pare in jih vrne v sistem, če postane premajhen.
Naprava za čiščenje vode. Ta naprava vam omogoča zmanjšanje nasičenosti vode s kisikom in raznimi kemikalijami. Pravočasna priprava vode omogoča zmanjšanje učinka korozije na notranje elemente kotla in zmanjšanje količine depozitov v sistemu.

Tudi kotel naprava vključuje ventil za sproščanje kondenzata, grelnike zraka in izvajanje krmilno enoto, ki vključuje stikalo sežiganje in porabo surovin in energetski regulatorji. Razumevanje, kaj je sestavljen iz parnega kotla omogoča, da prilagodi svojo konfiguracijo v okviru posebne naloge.

Steam Generator

Parni generatorji so tipi parnih kotlov, opremljeni z dodatnimi elementi. Zlasti oblikovanje takšne naprave lahko vključuje več vmesnih pregretih naprav, ki omogočajo večkratno povečanje moči opreme.

Najpogosteje se parni generatorji uporabljajo v jedrskih elektrarnah. Uporaba pare omogoča pretvorbo energije, proizvedene med razpadom atomov, v električno energijo.

Para v jedrskih reaktorjih lahko deluje na naslednji način:

Voda obdaja zunanji del reaktorskega telesa, pri čemer se toplota porabi. Steam je oblikovan v lastnem vezju, ki se nahaja izven reaktorja. Generator pare v tej izvedbi služi kot toplotni izmenjevalec.
Druga shema vključuje iskanje cevi za ogrevanje vode v samem reaktorju. Kot rezultat, se izkaže, da se reaktor pretvori v nekakšno zgorevalno komoro, proizvedena pa se pošlje neposredno generatorju moči. Ta zasnova se imenuje vreli reaktor in ne zahteva namestitve generatorja pare.

Zaključek

Parni kotli so dovolj zmogljivi in učinkoviti pripomočki, ki so v številnih primerih nepogrešljivi. Gospodinjski parni kotli vam omogočajo ogrevanje hiše ali nekaj dela, industrijske enote pa vam omogočajo, da ustvarjajo električno energijo v velikih količinah. V vsakem primeru morajo biti cilji in zasnova kotla usklajeni za učinkovito reševanje določenih nalog.

Parni kotel: teorija, pravila delovanja, oblika in vrste, uporaba

Parni kotel je zasnovan tako, da tvori delovno (ali močno) pare, ki je sposobna opravljati mehansko delo ali dodeliti enako količino toplote. Naprave, ki tvorijo paro, sila določenega obsega, od katere ni potrebna, se imenujejo generatorji pare. To se pogosto uporabljajo v industriji (npr., Paro beton), v živilske tehnologije (parni kuhalniki), medicine (inhalatorji, sterilizatorji) in doma (za odstranjevanje in čiščenje, kopeli, itd..), pa uparjalnik še zdaleč parni kotel.

Sodobni industrijski in gospodinjski parni kotli

Zakaj potrebujemo močno pare?

V času, ko "na poti" kvantnih računalnikov in komunikacijskih naprav, ki lahko razmišljal neodvisno AI in vesoljska plovila za medzvezdnega potovanja, potreba po delovni par še vedno visoka. V industriji, zlasti za prenos na razdalji velike količine pripravljenega za uporabo toplote in procesne pogon opreme. Stiskalnice, kladiva svaezabivateley itd Na prevoza vode v moči je razvoj delovne tekočine v parnih turbin in drugih mehanskih motorje visoko zmogljivih :. Od kje Pri 5-10 MW na gredi je strošek enote mehaničnega dela pare nižji kot pri kateri koli drugi delovni tekočini.

Opomba: par parnega cilindra - bata ima izjemno lastnost - največja sila na palici se razvije z ničelno hitrostjo giba bata. Z drugimi besedami, zunanja značilnost parnega motorja je idealna in njegova učinkovitost je skoraj neodvisna od načina delovanja; Ni potreben parni stroj.

V vsakodnevnem življenju se uporabljajo parni kotli; predvsem v sistemih za ogrevanje s paro in dvojnim krogotokom (CO). Parna CO zahtevajo bolj temeljito kapsulacija kot z hladilne tekočine, ampak omogočajo višino ogrevalne sezone odklopiti in znova priključiti na posameznih vej, brez tveganja motenj vse ogrevalnega sistema. To pa omogoča toplotno izolirane skladiščne prostore z impulzi, ki prihranijo do 30% ali več stroškov ogrevanja v sezoni z močnim podnebjem.

Dve-konturni CR, nasprotno, so bolj ekonomični v regijah z dolgotrajno izven sezone in z blago, nestabilno zimo. Temperatura vračanja enojalnega CO ne sme pasti pod pribl. +45 stopinj Celzija, v nasprotnem primeru bo kislinski kondenzat padel v ogrevalnem kotlu in povzročil neuspeh celotnega sistema. Izguba toplote v glavnih ceveh je precejšnja, zato so v hišah in / ali distribucijskih toplotnih ceveh tako imenovani. Dvigalne enote, pri katerih se del vročinskega nosilca iz krme vpije v povratni kanal, ga segreje. Kljub temu, ko kotel v dobrem delu hladilnega sredstva potisne v krog, porablja presežek goriva, ki se plača naročnikom. Višja je zunanja temperatura in manjše je potrebno ogrevanje, večji del toplote, ki ga proizvede kotla, ne porabimo za ogrevanje uporabnikov, temveč za vzdrževanje v načinu. Kateri še vedno ni optimalen.

V CO 2-vezju parni kotel oddaja pare, ki segreva hladilno sredstvo CO skozi toplotni izmenjevalec. Zdaj lahko znižamo temperaturo dovodov, kar bo zmanjšalo izgube v vodih: večje je od vročega hladila. Temperatura povratnega toka je lahko poljubno nizka, če samo sistem ne odtaljuje: v izmenjevalniku toplote ni nobenega opeklina in ne nastajajo kisli radikali, ki lahko padejo kot kisel dež. Parni kotel tudi nič ne ogroža: glavnih izgub ni, ker toplotni izmenjevalnik v bližini; oskrba s paro se regulira s samodejnim ventilom glede na temperaturo 2. kroga, pri čemer povratna voda do kotla ostane močno ogrevana.

In kaj je slabo v tem?

Glavna pomanjkljivost parnih kotlov je dolgotrajna pripravljenost. Najsodobnejši moderni pojdi v delovni način 3-5 minut, v običajnih kotlovih parov vzreja približno eno uro. Zato praktično ni zemeljskega parnega transporta, čeprav učinkovitost sodobnih keramičnih parnih strojev ni slabša od ICE. Toda motor lahko utišamo, vendar ni nobenega zaustavljanja kotla.

Nič manj pomembna - nevarnost eksplozije. Če se zaloga energije v posodi za gorivo avtomobila meri v desetih kg TNT, nato pa v parnem kotlu, centru in tonah. Bencin in dizelsko gorivo lahko samo gorijo tako, in kotel eksplodira v nesreči. Moderna - izredno redka, vendar njihova eksplozivnost še vedno ni nič.

Iz druge pomanjkljivosti sledi drugemu: za dovajanje parnega kotla potrebujete zelo kakovostno dobro pripravljeno vodo. Scum - grozen sovražnik kotla, dramatično zmanjšuje svojo toplotno učinkovitost in povečuje eksplozivnost.

Kot rezultat 2. in 3. - četrte resne pomanjkljivosti: parni kotli potrebujejo redno usposobljene preglede in vzdrževanje z izklopom kotla. Predstavljajte si, da morate voziti avtomobil vsakih šest mesecev do SRT in naročiti pregradni motor, v nasprotnem primeru bo prenehal poslušati volan in se sam poškodoval v pol.

Malo zgodovine

Misli, da izkoristijo moč pare za praktične namene tisočletja. Menijo, da je prvi parni kotel, ki je hkrati reaktivna parna turbina, izumil Geron iz Aleksandrije. Obstajajo dokazi, da je v XVI stoletju. kapitan španske flote Blasco de Garay je zgradil in pokazal kralju... ladjo, ki je plula. Ampak, če je to res, potem samo ena naključna ugotovitev - termodinamika kot znanost ni bila tam, in brez nje izračunamo parni stroj in bojler za to je nemogoče. Edison, iz praktičnih praktikov, je nekoč rekel: "Ni nič bolj praktičnega kot dobra teorija."

Patent za vodo dvigala rudnika, ki delajo iz kotla s paro, najprej prejeli Anglež T. Severiju leta 1698 v svoji praksi, ki jih je Anglež T. Newcomen razglašen tudi ob istem času, do konca XVII. Toda Newcomen kotel načeloma ne razlikuje od domačega vode in ustvarja zelo šibke parov, tako da stroj Newcomen ne uporablja pogosto in revolucija v tehnologiji se ne proizvaja.

Parni bojler I. I. Polzunov

Prvi, ki razume, kako upravljati kotel, ki v drugi polovici XVIII stoletja daje močno pare (moč pare). neodvisno drug od drugega kot angleški oblikovalec John. Watt (poimenovan po njem pogonske enote W) in samouk ruski mehanskih Ivan drsnikov. On ni mogel dokončati svojega parni stroj - je umrl zaradi bolezni, ampak kotel je bila dokončana leta 1765 Gradnja parnih kotlov in Polzunova Watt (slika na desni.) So skoraj enaki, vendar različne tehnične rešitve v času in ne more biti.

Toplotna učinkovitost in proizvodnjo pare (glej. Spodaj) Kotli Watt in Polzunova dovoljeno teči strojev, ki opravljajo koristno delo donosno, a so bili daleč od tega, je mogoče v tem času tehnologije. Izboljšana kotli tehnične zmogljivosti in jih bolj kompakten, izumitelji prvih lokomotiv R. Trevithick in George. Stephenson. V prihodnosti, velik prispevek k razvoju kotla na English inženirji George. Thornycroft in Yarrow E., in nato ruski znanstvenik Vladimir Grigorjevič Šuhov, enak tistemu, ki vgrajen Tower Shabolovka.

Prve lokomotive Trevithick, Stephenson in Cherepanovs

Opomba: Prvo lokomotivo za Stephenson "Blücher" pojavi №2, vendar je zaradi njegove izkušeni predhodnik izkazal kot neprimeren za dolgotrajno delovanje (v sredini slike.).

Malo teorije

V tem oddelku ne bo nobenih formul iz šolskih in univerzitetnih učbenikov. Predpostavlja se, da se jih spomnite. In če ste pozabili, veste, kam naj pogledate. Tukaj bomo govorili o bistvu postopkov, ki se pojavljajo v parnem kotlu, in o podrobnostih, ki so pomembne za prakso, in o njihovih zaključkih. Toda matematika je stvar časa. Brez razumevanja bistva izračunov še vedno ni smisla.

Glavno načelo delovanja parnega kotla, ki ga je uganil Watt in Polzunov - voda v njej ne vre. Proces vrenja s strani je gladko nenadzorovan: voda je dosegla temperaturo vrelišča in je prejela latentno toploto izhlapevanja - zavre; ne - ne. Pri normalnem tlaku je vrelišče vode relativno varno, vendar je učinkovitost izpušne pare zanemarljiva; naj bi bil nizek potencial. In takoj začne svojo kondenzacijo, zakaj je para popolnoma prikrajšana za svojo moč.

Parni tlak deluje. Recimo, da je njegov presežek v atmosferi le 1 MPa. Potem je območje bata 500 kvadratnih metrov. cm parno stiskanje s silo ca. poltonov. Ni slabo za začetek.

Tlak nasičene vodne pare se poveča s povečano temperaturo v skladu z zakonodajo o moči, t.j. zelo hitro, levo na sl. Hkrati se povečuje tudi vrelišče vode in donos parne energije iz enote območja parnega oblikovanja (SP). Toda latentna toplota izhlapevanja ostane nespremenjena, del porabe goriva, ki ne pripada para sile, se vse zmanjša in zmanjša. Torej, v vseh pogledih je ugodno povečati pritisk v kotlu, vendar to povečuje eksplozivnost (glej spodaj). In do določene meje, nad katero se termodinamične sile začenjajo vmešavati v potek procesa.

Odvisnost parametrov nasičene vodne pare na temperaturi

Tabela parametrov pregretega nasičenega vodne pare je na desni v sliki. Upoštevajte označene zelene stolpce (delno ali v celoti). Pokažejo, da največja delovna zmogljivost pare pade v temperaturno območje 200-260 stopinj. Parni tlak v njem, pri katerem je odvisna sila, ki jo povzroča pogon, se poveča za trikrat. Skupna toplotna kapaciteta (z dovoljenjem za latentno toploto) v tem območju nenehno narašča. To je prednostno za parno-tekoče CO z delno ali popolno kondenzacijo hladila.

Rumena črta začne slabo novico: para postane kemično zelo aktiven - razjeda parne cevi in mehanizme rednega jekla, in "kemije" iz svoje moči kljub povečanju pritiska. Rdeče črte - novice so še slabše: toplotna disociacija vode postane opazna v pari, kotel pa postane zelo nevaren.

Na zapisu

V času parne stroje znamke enote atmosfero tlaka (ATM) in presežno atmosfero (ATM). 1 atm = 1 kgf * kvadrat. glej p (ati) = p (at) -1, ker zračni tlak 1 at. Zdaj se tlak meri v pascalih (Pa). 1 atm = 1,05 MPa. To je pravilna, ker Način delovanja kotla je močno odvisen od tlaka v okoliškem zraku. Toda presežek Pascal ni, tako da se določi moč pare, ki je potreben, da se pritisk v kotlu 1 MPa. Na primer, pri 240 stopinjah je tlak v kotlu 3,348 MPa. Za delo lahko uporabite največ 2,298 MPa, vendar za vsak trg. cm površine delov kotla bo pritisnilo več kot 30 kg * kvadrat. glej. Za izračun izkoristka kotla je treba uporabiti tudi njegovo zmogljivost pare v kg * s ali kg * h. Druga vrednost, ki jih morate vedeti - toplotni izkoristek kotla, ki je enaka razmerju shranjeni na enoto mase pare toplotne energije za toploto zgorevanja goriva, ki jih potrebuje za proizvodnjo. Toplotni izkoristek pogosto imenujejo učinkovitost kotla, vendar je treba upoštevati, da se učinkovitost elektrarn in ogrevalnih kotlov z enako zasnovo drugačna: v slednjem primeru je možna vrnitev latentne toplote uparjanjem v obliki latentne toplote kondenzacije in prvi ni.

Opomba: včasih je presežek pare nad atmosferskim tlakom izražen v palicah (bar). Na primer, v specifikaciji na kotel napiši - tlak je 1,5 bar, kar je enako pribl. 1,5 ati. Ampak bar je tudi izven sistemske enote, njegova uporaba ni urejena. Zato je v isti specifikaciji treba najti temperaturo vode v kotlu in preveriti na njej.

Potencial za pare

Skupaj s temperaturo v kotlu narašča tudi eksplozijska nevarnost. Pri temperaturi nad cca. 200 stopinj, tudi zmanjšanje tlaka zaradi presežka parne ekstrakcije lahko povzroči vrenje celotne mase vode v kotlu in izpostavljenostjo. V zgodbi o Novikov-Surf "Bay of Joy" z vsemi tehničnimi podrobnostmi opisana kot naklonjen rdeči gasilec eksplodiral kotel na vojaški ladji beli, katerega ekipa je bila prisilno objave. Na podlagi teh premislekov se pari glede na delovni potencial razdelijo na:

Nizek potencial - temperatura do 113 stopinj Celzija, tlak do 1,7 MPa. Eksplozija kotla je praktično nemogoča zaradi majhne količine energije v njej.
Nizka temperatura je 113-132 stopinj, tlak 1,7-3 MPa. Eksplozija kotla je možna, če je ohišje nenadoma uničeno.
Srednja temperatura potenciala je 132-280 stopinj, tlak 3-6,42 MPa. Eksplozija je možna, ko je telo kotla uničeno ali avtomatizacija odpovedana.
Visoka temperatura je 280-340 stopinj, tlak je 6,42-14,61 MPa. Poleg zgoraj navedenih razlogov je možna tudi eksplozija zaradi kršitev pravil obratovanja kotla (glej spodaj) in zmanjšanja pritiska plinskih cevovodov.
Ultrahigh-potencial - temperatura je nad 340 stopinj, tlak je večji od 14,61 MPa. Eksplozija, razen opisanih razlogov, je možna zaradi naključnega naključja okoliščin.

Tranzitost vaporizacije

Za praktične namene je primerna uporaba vrednosti parne moči na enoto površine ZP, v resnici pa izhlapevanje v kotlu poteka v prostornini vode: nasičeno je z mikro kozicami pare. Ideja o tem daje belo vrelo vodo, ki naj bi po pravilih vzhodne kuhinje naredila čaj. Toda v beli vreli vodi se sprošča zrak, ki se raztopi v vodi, in v normalno delujočem kotlu je voda prozorna. Če je vodno steklo motno - kotel je na robu eksplozije. Zgoraj omenjeni rdeči gasilec je bil strokovnjak za ekstra razred: on je, ob pogledu na vodo, ugotovil, kako hitro bo kotel raznesel in uspel pobegniti. Parnik je bil star s srednjim potencialnim kotlom; v njej od pobijanja vodomera do eksplozije traja nekaj minut. Kotel z visokim potencialom eksplodira le malo, medtem ko je vodomer moten.

Druga pomembna točka je, da so ti " Mokra paro, v kateri so tudi nevidni mikroskopi vode. Močni parni sovražnik kotla ni nič manj grozno od obsega: mikrostrukture vlage so naravni središči kondenzacije pare. Če se temperatura v nekem trenutku v parnem krogotoku začne zniževati hitreje od tlaka, se lahko začne s plamenom podobno kondenzacijo pare. Tlak v celotnem sistemu se bo močno zmanjšal, nato pa bo tudi kotel z nizkim potencialom lahko vrenil in eksplodiral. Kar se tiče mehanizmov, ki jih parna naprava prinaša iz kotla, kondenzacija močno poslabša njihove tehnične parametre (tlak v delovnih telesih se znatno zmanjša) in povzroči večjo obrabo: mikro kapljice pregretega voda so kemično agresivne. Edina, kjer je kondenzacija delovne pare koristna, je v parni tekoči CO (glej zgoraj), saj medtem ko se latentna toplota kondenzacije sprosti za ogrevanje.

Idealen bojler

Če poznamo te značilnosti, si s stališča tega dne predstavljamo, kako bi bilo treba urediti idealen parni kotliček. Pravzaprav se bo izkazalo za zelo drago in težko vzdrževati, v "zlati dobi" parne pa je bil tak kotel tehnično neizvedljiv. Celoten razvoj kotlovske industrije je potekal po poti poenostavitve opreme (cevi) kotla in združevanja funkcij njegovih sistemov. Ampak, da bi razumeli, da je kotel za normalno delovanje potreben, bo ta shema pomagala.

Splošen diagram naprave parnega kotla je podan na sl.

Splošna shema naprave parnega kotla

Generator pare je kanalski (cevni) toplotni izmenjevalec s plinsko vodo. Povečanje kontaktne površine hladilne tekočine z grelcem povečuje nastanek mikrobnih mehov pare v masi in ločitev pare iz enote območja ZP pri isti temperaturi. Suha para ločuje čisto parno in vodno mikrobalanco z gravitacijsko ali absorpcijsko metodo brez sproščanja latentne toplote kondenzacije. Vroči kondenzat se vrne nazaj v generator pare ali v krožne kotle (glej spodaj), ga vnese v krožno črpalko.

Vloga pregrevalca je zelo pomembna. Brez padca tlaka vzdolž dolžine parne črpalke ne bo prišlo do toka pare, temveč s tem se kaplja sila in se poveča verjetnost njene turbulentne kondenzacije. Pregrevalnik je »črpalko« črpalke z energijo zraka - zaradi preostale toplote dimnih plinov.

Še bolj povečuje toplotno učinkovitost grelnika. To je tudi kanalski toplotni izmenjevalnik, v katerem se dovodna voda segreva s dimnimi plini. Pri najmanjši hitrosti kotla lahko ekonomizator nadgradi ogljikovodike in zgrabi saj, in ko je kotel prisiljen, da se pregreje in celo zavre. Zato včasih ločimo vodno cirkulacijsko zanko z vodnim dvigalom, podobno tistemu, ki se uporablja v enojnih zank (glej zgoraj), v ekonomizator. V normalnem obratovalnem načinu kotla se zaporni ventil izklopi lastno cirkulacijo ekonomista.

Zadnja stvar, ki omogoča "izvlečenje" toplotne učinkovitosti kotla na teoretično mejo, je ogrevanje zraka, ki vstopa v peč. V močnih termičnih napravah je to zelo učinkovit ukrep. Takrat je ogrevanje zraka v Cowperjih omogočilo zmanjšanje porabe goriva za taljenje plavžih za skoraj trikrat. Kaj blok (ali naprave) upravljati vse te gospodarstva, zdaj pa je to polje ali kabinet z mikroprocesorjem in njene elektro-jermeni, in v starih časih - ekipa voznika in kurjač.

Parne kotlovne konstrukcije

Glede na namen, pogoje delovanja in zahteve za parametre pare je lahko naprava parnega kotla drugačna. Strukturno se parni kotli razlikujejo po:

Metoda ločevanja parnega toka (toka) in kroži;
Na napravi ločilnika pare - bobna in drugega (pokrov, serpentin itd;
Metoda izmenjave toplote je plinska cev (prej znana kot požarna cev, stara požarna cev) in vodna cev;
Orientacija in konfiguracija peč kanali - horizontalno, vertikalno, v kombinaciji (dimnih plinov na vstopu horizontalno, vertikalno izhod; ukrivljene kanale), nagnjena, mnogokollektornye, v kolobarjih, Srajce vrtinčna zgorevanjem, itd.;
Pri dimnih plinih - neposredna kap in kroženje;
Pri hidrodinamiki - z odprtim ali zaprtim vodom za vodno paro, glej spodaj;
Z načinom ogrevanja - plamenom (gorivo), električnim, indirektnim ogrevanjem, helio-kotlom itd.

Kar se tiče načina ogrevanja, električni parni kotli omogočajo sprejem samo pare z nizkim in nizkim potencialom - grelnik ne vzdrži strožjih pogojev delovanja v kotlu. Uporabljajo se indirektni ogrevalni kotli. na jedrski elektrarni. Ko pišejo, da temperatura hladila v njih doseže 500 stopinj in več, se to nanaša na prvo vezje, ki s pomočjo toplotnega izmenjevalca ogreva navaden visokotokotni kotl, ki daje turbini pare. Solarni kotli (solarni kotli) eksotike je predmet ločenega obravnavanja. Na koncu jih bomo občasno dotaknili, predvsem pa bomo obravnavali ognjene parne kotle - enota učinkovitosti pare iz njih je najcenejša in na voljo.

Opomba: jadralci-podmornice včasih igrajo zemeljske "lutke" z zgodbami, saj so domnevno leteli iz ure, spali na prvem krogu jedrskega podmorskega reaktorja. To je čista šala - na prvem krogu je ne le temperatura nad 400 stopinj, temveč tudi smrtonosno sevanje in nepooblaščeno zapustitev ure je resen zločin. Prvo vezje jedrskih reaktorjev je zasnovano tako, da ni pare iz hladila.

Namakanje ali kroženje

Pri pretočnih kotlov (poz. A na sl.) Mokro para vstopi v tuljavo ali cevasto kolektorja v digestoriju, če pade iz samotokom vodne gnojevke teče v uparjalnik.

Shematski diagrami kotla z direktnim tokom in krožnim krogotokom

Kotli z ravnim pretokom so bolj konstruktivni, iz avtomatizacije pa so na splošno dovolj izkušenega gasilca. Kotli z direktnim pretokom so lahko nehlapni - storite brez dovodne črpalke, s čimer dobite vodo iz posode za gorivo. Vendar so veliko bolj eksplozivne kot krožijo, njihova toplotna učinkovitost in proizvodnja parov sta nizka. Najbolj intenzivna para se sprosti iz zgornjih plasti vode v kotlu. Ko so se osvobodili mikro kozarcev parne vode, se voda spusti in znova se dviga, ko je pena nasičena. V kotelu z direktnim pretokom se obnova vode odvija z gravitacijsko konvekcijo (voda, ki oddaja pare, je težja), na kateri se porabi gorivo. Potrebuje veliko, ker. Konvektivni tokovi so nepredvidljivi, z vrtinčenjem in večjo porabo energije, kot pa vodo. Termična učinkovitost ramjetskega kotla je pribl. 35-40% Ko smo to vrednost pomnožili z učinkovitostjo parnega motorja za 25-30% (pri modernih do 45%), bomo dosegli zloglasno "lokomotive" učinkovitost v 8-16%

V cirkulacijskem kotlu je skupni vodni tok usmerjen navzgor z ločeno obtočno črpalko, evakuacijski kondenzat iz suhe celice. izgube pri notranjem trenju v vodi so minimalne in moč obtočne črpalke je majhna. Elementarni volumen vode pred popolnim izhlapevanjem je od 5 do 30 ali več vrtljajev, kar dodatno poveča toplotno učinkovitost in pare moči kotla. Recimo, da le 10% izhlapi v enem toku vode. Naslednji prihodek bo ostal 90%, od tega bo 10% izhlapelo, tj. Drugih 9% prvotnega volumna in vode ostane 81%. Izračunamo to pot naprej (matematiki imenujemo takšne izračune recidivnih razmerij), dobimo 5 obratov za učinkovitost kotla 63% in za 30-92,6%. V tem primeru se efektivna površina ZP v primerjavi z geometrijskim ca. v 1,5 in 2-krat.

Kotli za bobne

Cirkulacijski kotli morajo imeti ne samo črpalke v cevovodih, temveč tudi regulator nivoja kondenzata v separatorju pare. Če se izkaže, da je preveč, se bodo parametri kotla močno poslabšali. Če to ni dovolj, na splošno grozi s težavami: mokro paro se hitro kondenzira, tlak v kotlu se bo prav tako močno zmanjšal - šumeče - eksplozija. Izogibajte se takšnemu položaju, ki omogoča tip bobna kotla. V njih je parni separator del široke cevi (bobna), v katerega prihaja voda iz kotla (grelnik), ki v tem primeru ni izparilec; Tako segrevanje vode in ločevanje pare iz njega ločimo. Grelnik ne more zavreči, načeloma ne more, in vrenje bobna ni tako nevarno. večina energije, sproščene med tem procesom, porabi za ekstrahiranje vode nazaj v grelnik in posodo za dovajanje.

Načelo delovanja avtomatskega bobna kotla

Mokra para iz separatorja pare vstopa v "prosti" kondenzator majhne količine, prav tako okrogel v prečnem prerezu. Napajalna cev dviga nad dnom kondenzatorja in zagotavlja konstantno stopnjo kondenzacije. Za normalno delovanje kotla na bobnu je potrebno tlak vodnih stebrov v bobnu in kondenzatorju enakovreden. Da bi zagotovili zadnji pogoj, kondenzator ni nameščen neposredno na boben, temveč se dvigne nad njim. Zaradi tega je način bobna bobna jasno ohranjen z nehlapno avtomatiko (glej sliko zgoraj): veliko vode v bobnu, izhodni tlak je višji od običajnega - diferenčni regulator pare izklopi moč; nasprotno - vključuje to. V bobnu se standardna raven vode vzdržuje v sprejemljivih mejah. Parni kotel bobna lahko deluje tudi pri naravnem prometu, glejte spodnji videoposnetek:

Video: o napravi bobna kotla

Beseda o vodi za boben

Ker vodo v kotličkih bobna kroži večkrat, mora biti čisto; praktično - destilat. Kotli za hranjenje bobna iz virov za oskrbo z vodo, kot so hidrodinamski odprti kotli, je nesprejemljiv. Drum kotli so zgrajene le preko fluida zaprta: napajalne vode v njem obrne na shemi: rezervoar hranil - kotel - parni kondenzator (ki meji na ladjah z morsko vodo) - nazaj v posodo krme, itd

Cev za plinovod in vodo

Kotli za plinsko cev in cevi za vodo so lahko eden, drugi pa drugi. V generatorju pare cisterne s plinsko cevjo z vodo prehaja snop cevi, skozi katerega vroči plini iz toka peči. V vodni cevi, nasprotno, snop cevi s hladilnim sredstvom spiramo s tokom toka dimnih plinov. Razlika je zelo, zelo pomembna.

Za prenos energije dimnih plinov v vodo potrebujemo velik gradient (temperaturna razlika). Toplotna prevodnost kovine iz uparjalnikov je več sto krat večja od dimnih plinov. Zato je v notranjosti plamenskih cevi več kot 1000 stopinj, njihova zunanja površina pa se ohladi z vodo, ki ne presega 350-400 stopinj. V stenah cevi se pojavijo ogromni toplotni napetosti in okoli - velika količina pregreta voda, ki vre v celotni masi, ko se tlak zmanjša. Hitenje samo ene cevi plinske cevi kot neizogibno vodi do eksplozije. Zato je treba strogo spoštovati predpise za preizkušanje in preventivno zamenjavo plinskih cevi, to delo pa je zapleteno, precej dolgotrajno in drago.

Temperatura zunanje ploskve cevi parnega generatorja kotla vodne cevi je zaradi teh razlogov skoraj enaka temperaturi vode v njih. Toplotne napetosti v materialu vodovodnih cevi so redke nižje kot v plinovodih. Zanesljivost kotla je veliko večja, čas med razčlenitvami za preprečevanje je večji. Sunek ene cevi ne povzroči eksplozijo kotla: pred vrenjem širjenja na celotno maso vode (cev kotlu vodo, ki je nekajkrat manjša od tipa cev v), močan tok mešanice pare in vode pogasiti peč in ohladimo ostanek cevi. Pomanjkanje vodnih cevnih kotlov je teoretično manjše od kotov plinskih kotlov, toplotne učinkovitosti in proizvodnje pare. Vendar so izboljšave konstrukcijske vode-cevi kotlov jim je omogočilo, da se zavzemajo prevladujoč položaj v industriji - daleč-cev kotli niso zgradili, in preostalih enot klasično obliko zaključevanja vir.

Opomba: Parni kotli bobna lahko izdelate samo s kotli na vodni cevi.

Razvoj struktur

Na primer parne lokomotive je primeren pripomoček najbolj arhaičnega (in se izkazal za zelo strmega) vodoravnega parnega kotla s plinsko cevjo, glej sliko:

Naprava vodnega parnega kotla (parna lokomotiva)

Suhaparnik - najpreprostejši kapuco. Avtomatizacija je le varnostni ventil. Ni črpalne črpalke, voda iz rezervoarja je samoventilna. Toplotna učinkovitost pribl. 40%., Toda "hrastost" stoletja starega dizajna je izjemna. Nekateri lokomotivni kotli služijo do danes. Vlaki, ki jih ne vozijo več, dajo pare za proizvodnjo.

Prav tako obstajajo kotli na vodni cevi, ki imajo več kot 100 let delovnih izkušenj. Toda na splošno je ta vrsta parnih kotlov daleč od pokojnine. V floti se v elektrarnah še vedno pogosto uporabljajo kotli na vodni cevi. Problem kompaktnosti kotla je na plovilih zelo akuten. Civilni parniki potrebujejo prostor za tovorne in potniške prostore. Na vojnih ladjah je nujno, da so od vitalnih in najbolj ranljivih enot zanesljivo prekrita s sovražnim strelivom.

Zdi se, da je naraven način uporabe vertikalnega kotla, vendar so "vertikale" s svežnjami cevi teoretično neučinkovite: izmenjevalci plinov poganjajo uparjalnik in površina ZP je majhna. Zato se v elektrarnah na ladji uporabljajo preimenovanja. kotli s parnim kotličkom s poševno razporeditvijo cevi (glej sliko, B - boben, P - pregrevalnik):

Namestitev parnih kotlov za vodne cevi iz bobna

Z naravno cirkulacijo, majhno in delno srednjo močjo;
S prisilnim kroženjem - do velike moči;
Simetrična večkratna kolektorja (z 2-3 vodnimi zbiralniki in toplotnimi izmenjevalci, ki delujejo na en boben) - od srednje do zelo velike moči;
Enako, nesimetrično - na moč od velike do edinstvene.

Tudi na kopnem potrebujejo kompaktne kotle - vzdrževanje proizvodnih površin ni poceni. Toda v vrednosti državljanov konstruktivna preprostost in priročnost vzdrževalnih tehnik pogosto prevlada nad tehnično dovršenostjo. Zato so kopenski kompaktni kotli pogosto narejeni na principu: ne samo, da se obrnijo navznoter, ampak tudi upogibajo na polovici. Natančneje: zaviti dim dimnih plinov. Iz tega se slabša kakovost kotla, toda kraj za to potrebuje skoraj dvakrat manj kot za enako zmogljivost lokomotive, zato je veliko bolj priročno servisiranje kotla, ker Koren dimnika, ognjišča in pepela (če je kotel trdno gorivo) so v isti sobi.

Preobrat je lažje izdelati kotel na plin. Vodoravni polne dolžine (. Leva na sliki) v tej izvedbi je skoraj enako učinkovita, trajna in varna kot vodno cev: skoraj toliko toplote sprostimo kurišča segrevamo v vodnih in plinskih cevi se segreva od je podal manjša zaradi Dimni plini vstopajo v njih že ohlajeni. Kotel s skrajšano parnik (center, ti kotli so včasih napačno imenujemo vertikalna) zelo kompakten, vendar negospodarno. Da bi bili kazalniki sprejemljivi, dovolite zavihke v toplotni komori, ki odražajo termično (infrardeče, IR) sevanje.

Naprava parnih kotlov z obračanjem dimnih plinov

Sodobni dosežki

Napajanje parnega kotla z IR reflektorji je na splošno plodna ideja. Sodobni kotli vodne cevi so poleg zunanje toplotne izolacije notranji obloženi z reflektivnim IR materialom. To omogoča, da so svežnji kanalov njihovih uparjalnikov izdelani iz enakih ravnih cevi, glej sliko. To pa omogoča, da se boben opusti in da se grelnik ogreva s strani. Kolikor je on in njegovo izkoriščanje iz nje cenejši, ni težko predstavljati.

Zasnova sodobnega parnega kotla s toplotnim reflektorjem znotraj

Opomba: parni kotli z vgrajenimi IR reflektorji v posebni literaturi imenujemo sevanja. V njih ni radioaktivnosti, seveda, ne. To se nanaša na termično sevanje (IR-sevanje).

Naprava parnega kotla z ognjiščem na števnih baklah

Ena izmed najnovejših dosežkov velikih gradbenih kotel - kotle na plinasto gorivo iz toplotno obstojnih specialnih jekel z dvojnim delovanja peči na trčenja rakete, gl.. na desni. učinkovitosti kotla, kot pri vseh toplotni motor, teoretično določeno z razmerjem temperature na začetku in koncu cikla na začetno temperaturo (formula Carnotov zapomniti?) v kotlih trka temperaturo plamena v peči doseže 1800-1900 in 1100-1200 stopinj proti drugemu, in temperatura dimnih plinov ostane enaka, 140-200 stopinj. Skupni izkoristek kotla na trka sme presegati 90%, brez zapletenih dodatnih ukrepov in z njimi, da je več kot 95%.

Opomba: kako so urejeni sodobni parni kotli za masovno nanašanje, glej naslednji. film:

Video: kako deluje parni kotliček

In v vsakdanjem življenju

Napredek toplotnega inženirstva je vplival tudi na notranje parne kotle. Zagotoviti morajo parno energijo z nizkim potencialom za ogrevalne sisteme in kulinarično opremo, vendar so zahteve glede varnosti pare v gospodinjstvih hude in morajo omogočati rutinsko vzdrževanje s strani nekvalificiranega osebja. Dodatna zahteva je, da je gospodinjski parni kotel čimbolj kompakten, lažji (ne potrebuje temeljev) in cenejši. Še ena stvar je zelo kratek začetni čas. Poraba uro ali več delovnega premora za ločitev parov je nesprejemljiva izguba denarja v družbi razvitega socializma.

Klasična rešitev te vrste je serpentinski kotlov. Je zelo varen za ta razred naprav: verjetnost izmet v nesreči pregreto paro zunanji strani zunanjega plašča (je tak primer velja, da je eksplozija kotla) it tolikokrat manj, kot bi bilo v vodi cevi kotlov v cevi žarek z enako zmogljivostjo. Razlog je, da so cevi samo ena, dolga, zvita. Parni tuljave in učinkovitost parni kotel je majhna, vendar je prvi v tem primeru je nepomemben, in drugi računalnik pri oblikovanju in nameščanju tuljava prostorsko IR reflektor je povečala, sl.. Ampak tuljave kotel zapis časa začetka :. Zagotavlja gibalne pare 3 minute po vklopu gorilnika. Samodejno tuljava kotel termo dovolj hlapne, preoblikovanje gorilnik pri minimalni hitrosti.

Urejanje sodobnega termičnega kotla

Najnovejši dosežek pri oblikovanju nizkotemperaturnih parnih kotlov z nizko močjo je kotliček na vortexu. On se je, figurativno, obrnil z vsemi drobtinami. Tehnično - zavrtel plamen vrtinec gorilnika in namesto ni zelo izdelati v snop cevi ali tuljavo določeno srajco konvencionalnem kotlu, vendar ne gretje vode in pare z vodo.

Naprava in diagram vključitve parnega kotla z vrtinčnim gorilnikom sta prikazana na sliki:

Naprava in shema vključitve parnega kotla z vrtinčnim gorilnikom

Simboli na diagramu:

črpalna črpalka;
dimnik;
ekonomizator (za tovrstne kotle je obvezen, v nasprotnem primeru se lahko zagozdijo ognjeni vrtinec);
zračni kanal;
puhalo;
vrtinčni gorilnik;
srajčkovo paro cono;
vodno območje srajce;
Ventili in ventili za odzračevanje v sili;
parni separator (ponavadi absorpcijski);
izpust pare;
nivojski merilnik (vodno steklo);
izpustni ventil.

Parni kotli vrtinčne izgorevanja so izredno kompaktni, ker bistveno vertikalno. Njihova toplotna učinkovitost ni slabša od tiste v bobnu. Par lahko odstopi od srednjega potenciala. Začetni čas je ca. 5 min. Slabosti - zapletenost, visoka cena in popolna energetska odvisnost: brez polnjenja zraka v gorilnik, kotel sploh ne deluje.

Delovanje parnih kotlov

Pravila za uporabo parnih kotlov ne tvorijo členi, temveč obsegom normativnih dokumentov. In zanemarjanje katerega koli predmeta lahko pripelje do nesreče. Pregreto paro opekline veliko bolj nevarna kot navadna termično: Telesna in okachennyh parni predmeti oddajajo veliko latentne toplote kondenzacije in stopnjo poškodb je veliko večja. V praksi, če je parni opekline telesa več kot 10-15% površine, je zdravilo pogosto nemočno. Zato preprosto obveščamo bralce, da sta stara koda varnostnih pravil za kotle in plovila pod pritiskom že dolgo neveljavna. Je treba ravnati po zvezni imajo moč trezorju dokumenta prava "Pravil industrijske varnosti nevarnih proizvodnih objektov, kjer se oprema, ki deluje pod prevelikim pritiskom", sprejetega leta 2003, objavljenem v odprtih splošno dostopnih virov v letu 2013, je začela veljati konec leta 2014 in v celoti uresničila (tj izključuje uporabo starih pravilih), v letu 2017 za študij novih pravil delovanja parnih kotlov in prenos v.pdf formatu za brezplačno uporabo povezavo.

Opomba: videoposnetke o video lekcijah lahko vidite na delovanju skupnih parnih kotlov DVPK:

Video: serija lekcije o parnih kotlih

Opomba za samograditelje

Pravzaprav, kotlovska industrija ni za delavnico v garaži. Toda zavest inženirja ne dovoljuje, da bi se bralci nedvoumno odvračali od tega, da bi se ukvarjali s tem: predaleč v tej industriji je neovirano področje dejavnosti. Na primer, uporaba močnih parnih kotlov v vsakdanjem življenju. Shema, na primer, je naslednja: helio-koncentrator ogreje hidrodinamično zaprt kotil, parno silo, ki poganja mini turbino, ki vrti električni generator. Insolacija je bolj stabilna od vetra, v južnih regijah pa doseže precejšnjo vrednost. Življenjska doba parnih strojev ni radovedna že več kot 100 let, sončna baterija pa se poslabša v 3 do 10 letih. Strokovnjaki se že dolgo borijo nad takšnimi napravami, vendar doslej ni smisla. En Edison je rekel: "Vsi vedo, da tega ni mogoče storiti. Obstaja bedak, ki tega ne ve. Izum pravi. "

Vendar pa ne mudi, da zgrabite za rezanje, upogibanje, varjenje. Prvič, ne pozabite: se ukvarjate z eksplozivno napravo. Parni kotli z ničelno eksplozijsko nevarnostjo in načeloma ne morejo biti. Zato dodajte na primer prebrati dodatne priljubljene materiale. od tukaj: (en.teplowiki.org/wiki/Parovoj_cotel). Skupaj z vsebino te publikacije vam bodo pomagali razumeti posebno literaturo. Nato pazljivo preberite zgoraj navedena varnostna pravila.

Nadalje - ne pozabite, da je učinkovitost malega kotla enaka velikosti ene velikosti, ne morete doseči načrta. Razlog je znani zakon kvadratne kocke. Z zmanjšanjem velikosti kotla, volumen toplotnega nosilca in toplotnega rezervoa v njej padejo po kocki linearnih dimenzij, površina pa daje toplotno izgubo na kvadrat, t.j. počasneje.

In na koncu, v celoti razumeti, kaj želite doseči. Po tem skrbno premislite po načrtu v mislih (ali simulirajte na računalniku, če veste kako). In šele zdaj lahko začnete preizkuse, glej na primer. video