Устройство и принцип работы паровых котлов


В прямоточных котлах отсутствует барабан. Питательная вода в них, как и в барабанных котлах, последовательно про­ходит экономайзер 2(Рисунок 13.5, в), испарительные 6и пароперегревательные поверхности 7. Движение рабочей среды по поверхностям нагрева однократное. Осуществляется оно за счет напора, создаваемого питательным насосом 1. Вода, по ступающая в испарительную поверхность, на выходе из нее полностью превращается в пар. Это позволяет отказаться от тяжелого и громоздкого барабана. Надежное охлаждение ме­талла труб испарительной поверхности обеспечивается повы­шенными скоростями движения рабочего тела. В прямоточ­ных котлах нет четкой фиксации границ между экономайзер­ной, парообразующей и пароперегревательной зонами. Изме­нение параметров питательной воды (температуры, давле­ния), характеристик топлива, воздушного режима приводит к изменению соотношения между размерами экономайзерной, испарительных и пароперегревательных зон. Меняется и поло­жение границ между этими зонами. Так, снижение давления в котле приводит к уменьшению размеров экономайзерной зоны (зоны подогрева), увеличению испарительной зоны (из-за роста при снижении давления величины теплоты паро­образования) и некоторому сокращению зоны перегрева.


Прямоточные котлы по сравнению с барабанными имеют значительно меньший аккумулирующий объем воды. Поэтому при их работе требуется синхронизация подачи воды, топлива и воздуха в котле. При ее нарушении в турбину может по­ступать недогретый либо чрезмерно перегретый пар.

Прямоточные котлы могут работать как на докритических, так и на сверхкритических давлениях. Требования к качеству питательной воды у них значительно выше, чем у барабанных котлов, ибо даже при ее хорошем качестве (когда содержа­ние солей в ней измеряется миллионными долями грамма) из-за постоянного роста отложений в трубах прямоточные котлы приходится периодически останавливать и подвергать кислотной промывке. Наиболее интенсивное отложение солей происходит в той части испарительной зоны, в которой испа­ряются последние капли влаги и начинается перегрев пара. В котлах докритического давления эта часть испарительной зоны по величине изменения энтальпии достаточно узка (200—250 кДж/кг) и ее размещают в конвективной шахте (выносная переходная зона). При сравнительно невысокой температуре продуктов сгорания, обтекающих змеевики вы­носной переходной зоны, отложения солей вызывают незна­чительный рост температуры стенки металла. Поэтому толщи­ну отложений можно допускать большой, не опасаясь пережо­га труб, удлиняя тем самым межпромывочный период котла.


Появление прямоточных котлов связано со стремлением упростить конструкцию барабанных котлов, отказаться от громоздкого дорогостоящего барабана. Их распространение в СССР связано с именем Л. К. Рамзина, под руководством которого был проведен большой объем исследовательских и конструкторских работ по созданию прямоточного котла докритического давления, а также создан котел сверхкритического давления.

Устройство и принцип работы паровых котлов

Рисунок 13.6 – Схема прямоточного котла Л.К. Рамзина (а) и навивки топочных экранов (б): 1,3 – входной и выходной коллекторы НРЧ; 2 – НРЧ; 4 – ВРЧ; 5 – конвективный пароперегреватель; 6 – переходная зона; 7 – экономайзер; 8 – питательный насос.

В котле Л. К. Рамзина (Рисунок 13.6) вода после питательного насоса 8по трубопроводам направляется в экономайзер 7 и далее по необогреваемым трубам во входные 1 коллекторы радиационной части, разделенной по высоте на нижнюю ра­диационную 2(НРЧ) и верхнюю радиационную 4(ВРЧ) части. Иногда выделяют также и среднюю радиационную часть (СРЧ), устанавливаемую после НРЧ. Нижняя радиаци­онная часть выполнена в виде ленты труб с горизонтально-подъемной навивкой но стенам топки (Рисунок 10.3, б). В НРЧвода догревается до кипения и примерно 80% ее испаряется.


НРЧ пароводяная смесь направляется в переходную зону 6, расположенную в конвективном газоходе. В переход­ной зоне завершается испарение воды и осуществляется сла­бый перегрев пара (на 10—20° С). При этом часть солей, со­держащихся в воде, может выпадать в виде накипи на стенках труб. Затем пар направляется в ВРЧ и после потолочных труб в выходной конвективный перегреватель, а оттуда в турбину. Прямоточные котлы нашли широкое применение на электростанциях. Вследствие того что при давлении выше кри­тического плотности пара (ρп) и воды (ρв) практически равны, барабанные котлы с естественной циркуляцией не могут работать и основным типом котлов становятся прямоточные. В отопительных же котельных и на теплоэлектро­централях при докритическом давлении в основном применяют­ся барабанные котлы с естественной циркуляцией, которые рассматриваются при изложении последующего материала.

Автоматический котел-парообразователь дизельный (газовый) КП-80-650 вертикального исполнения предназначен для выработки насыщенного водяного пара с температурой до 115 &⪚С (до 150 °С), с давлением выше атмосферного за счет теплоты, выделяющейся в результате использования энергии горения дизельного топлива.

Области применения и возможности парообразователя очень широкие. Газовый парогенератор промышленный применяют в хлебопекарных, кондитерских, колбасных производствах (производство вареной колбасы), цехах по переработке и пастеризации молока, цехах по производству безалкогольных напитков и майонеза, консервных производствах, дезодорации масла, дефростации мяса и т.п.


химической промышленности — для нагрева реагентов химических реакций. Так же парогенераторы дизельные применяются для: очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов и отделения органической части осадка от твердых отложений на предприятиях нефтегазовой промышленности, стерилизации различных материалов, одежды, оборудования, лекарственных средств, получения дистиллированной воды, пропарки кормов в сельском хозяйстве, производства пенополистирола, тротуарной и бордюрной плитки, подогрева инертных материалов, обеспечения технологических процессов на предприятиях легкой промышленности для придания формы трикотажным изделиям при глажке швейных изделий, растворно-бетонных узлах, бетонных заводах и т.д.

Парогенераторы газовые КП-40; КП-60, КП-80 и КП-120 могут быть изготовлены из нержавеющей стали для применения в пищевой промышленности, медицине, химчистках, для стерилизации и дезинфекции, а также других отраслях, где предъявляются повышенные требования к качеству (чистоте) пара.

Промышленный газовый парогенератор КП-80-650 поставляется в собранном виде готовым к эксплуатации и включает в себя следующие основные составные части:

  1. Корпус;
  2. Котёл-парообразователь с топкой;
  3. Импортная блочная вентиляторная горелка;
  4. Импортный электронасос питающей воды;
  5. Контрольно-измерительные приборы;
  6. Системы безопасности , контроля уровня воды и давления пара;
  7. Панель управления;
  8. Двухрежимный регулятор мощности (паропроизводительности) (только для КП-500 – 650).

Устройство парового котла

Первые конструкции парового котла имели шаровидную форму или предназначались для приготовления пищи, поэтому изготавливались на основе меди или чугуна.

Конструктивные изменения современного агрегата произошли во второй половине девятнадцатого века, и предполагали повышение:

  • газового потока в газотрубных агрегатах;
  • водных и паровых потоков в водотрубном оборудовании.

Паровые котлы газотрубного типа имели относительно малые размеры и высокие показатели КПД, но уровень производительности пара, ограничивался габаритами.

В соответствии с конструктивными особенностями, паровые котлы бывают газотрубными и водотрубными.

Конструкция разных типов парового котла представлена:

  • Цилиндрические модели — барабанным устройством и решеткой колосников.
  • Жаротрубные агрегаты — барабанным устройством, жаровой трубой, газоходом и решеткой колосников.
  • Жаротрубно-дымогарные системы — барабанным устройством, дымогарной и жаровой трубами;
  • Камерного типа горизонтально-водотрубное оборудование — барабанным устройством, сборной камерой, решеткой колосников и паровым перегревателем.
  • Двухсекционного типа горизонтальные водотрубные системы — барабанным устройством, сборного вида камерой и паровым перегревателем.

  • Вертикальные водотрубные системы, имеющие гнутые трубы — барабанным устройством и паровым перегревателем.
  • Вертикальный водотрубный паровой агрегат, имеющий П-образную компоновку — барабанным устройством, водяным экономайзером, паровым перегревателем и воздушным подогревателем.
  • Вертикальные водотрубные паровые котлы, имеющие Т-образную компоновку — барабанным устройством, водяным экономайзером, паровым перегревателем и воздушным подогревателем.
  • Прямоточная конструкция Рамзина — водяным экономайзером, паровым перегревателем и воздушным подогревателем.

паровой котел - схема

По типу топлива, паровые котлы могут быть газовыми, угольными, мазутными и электрическими, а по предназначению такой агрегат бывает бытовым, промышленным, энергетическим или утилизационным. Современные паровые котлы представлены ёмкостями, внутри которых осуществляется нагрев и испарение воды с образованием достаточного количества пара.

Дополнительное оборудование, положительно сказывающееся на показателях эффективности функционирования системы, включает в себя паровые перегреватель, аккумулятор и сепаратор, а также устройство водоподготовки.

Принцип работы

Функционирование парового котлового оборудования любого типа – одинаково по своему принципу, сравнимому с системой, представленной сообщающимися сосудами. Нагретая пароводяная смесь обладает меньшей плотностью, по сравнению с холодной водой.

И именно такой температурной разницей обусловлено стабильное выталкивание пароводяной смеси по направлению к верхней части устройства, где посредством сепаратора происходит отделение пара от жидкости.


котел на пару

Паровые котлы являются устройствами повышенной опасности, что обусловлено избыточным паровым давлением, способным стать причиной взрыва котлового оборудования.

Кроме всего прочего, высокий температурный режим и наличие открытого огня, часто провоцируют возгорание, поэтому безопасность эксплуатации обеспечивается высокотехнологичными жаропрочными материалами и обязательным наличием системы контроля.


Использованные источники

  1. studopedia.su/15_11444_pryamotochnie-kotli.html
  2. lady.mail.ru/forum/topic/fizika_8_klass_pomogite_pozhalujsta/
  3. par-ma.ru/parkotl.php
  4. microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/princip-raboty-parovogo-kotla.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.