Парен котли: принцип на работа и устройство

Парен котел е устройство за преобразуване на вода в пара, използвано както в ежедневието, така и в промишлеността. Парата се използва за отопление на помещения, апаратура и тръбопроводи, както и за въртящи турбомашини. Нека научим повече подробно какво представляват парните котли. Принципът на работа, устройството, класификацията, обхватът и много други - всичко това ще бъде разгледано по-долу.

дефиниция

Както вече разбрахте, парният котел е агрегат, който произвежда пара. В този случай котлите от този тип могат да произвеждат двойки от два вида: наситени и прегрявани. В първия случай температурата му е от порядъка на 100 градуса, а налягането е около 100 кРа. Температурата на прегрятата пара нараства до 500 градуса, а налягането до 26 МРа. Наситената пара се използва за битови цели, главно за отопление на частни къщи. Прегрятата пара е намерила приложение в промишлеността и енергетиката. Той толерира добре топлината, поради което използването му значително увеличава ефективността на инсталацията.

Обхват на приложение

Има три основни области на приложение на парни котли:

1. Отоплителни системи. Парата действа като енергиен носител.
2. Енергетика. Индустриалните парни двигатели или, както се наричат ​​и парни генератори, се използват за генериране на електричество.
3. Индустрия. Парата в промишлеността се използва не само за отопление на "ризите" на апаратите и тръбопроводите, но и за преобразуване на топлинната енергия в механична енергия и движещи се превозни средства.

Домашните парни котли се използват за отопление на жилищни помещения. С прости думи тяхната задача е да затоплят водата и да преместят парата през тръбопровода. Такава система често е оборудвана със стационарна пещ или котел. Обикновено домакинските уреди произвеждат наситена, не прегряваща пара, която е достатъчна, за да разреши задачите, които им е възложена.

В индустрията парата прегрява - продължава да се нагрява след изпаряване, за да увеличи температурата. За такива инсталации се налагат специални изисквания за качеството, тъй като при прегряване на парата рисковете за капацитета експлодират. Прегрятата пара от котела може да се използва за генериране на електричество или механично движение.

Електрическият ток с пара се образува по следния начин. Изпарява се, парата се влива в турбината, където, благодарение на плътния поток, върти вала. По този начин топлинната енергия преминава в механична енергия, която от своя страна се трансформира в електрическа енергия. Така работят турбини на електроцентрали.

Завъртането на вала, което се случва, когато се изпарят големи количества прегрята пара, може да се предава директно на мотора и колелата. Така че в движение е парата транспорт. Като популярни примери за работата на парна машина, може да се достави парогенератор на локомотив или корабния парен котел. Принципът на последното е съвсем прост: когато се изгарят въглищата, се генерира топлина, която загрява водата и образува пара. Е, пара, от своя страна, върти колелата, или в случай на кораба, винтове.

Парен котли: принцип на работа

Нека разгледаме по-подробно как работя с такива котли. Източникът на топлина, необходим за отопление на водата, може да бъде всякакъв вид енергия: електрическа, слънчева, геотермална, топлина от изгарянето на газ или твърдо гориво. Парата, произведена по време на загряването на водата, е топлоносител, тоест пренася топлинна енергия от мястото на нагряване до мястото на използване.

Въпреки разнообразието от проекти, основният дизайн и принципът на работа на парните котли не са различни. Общата схема на загряване на водата с последващо преобразуване в пара изглежда така:

1. Пречистване на водата от филтрите и подаването им в резервоара за отопление с помпа. Резервоарът обикновено се намира в горната част на устройството.
2. От резервоара през тръбите водата навлиза в резервоара, разположен съответно, по-ниско.
3. Водата отново се издига, но сега не през тръбите, а през отоплителната зона.
4. Парен форми в зоната на нагряване. При действието на разликата в налягането между течната и газообразната материя тя ще се издигне нагоре.
5. На върха, горещата пара преминава през сепаратора, където най-накрая се отделя от водата. Останалата течност се връща в резервоара и парата се влива в пара.
6. Ако това не е обикновен бойлер, а парогенератор, то неговите тръбопроводи се нагряват допълнително. Начините за отоплението им ще бъдат разгледани по-долу.

приспособление

Парни котли са контейнер, в който водата се нагрява и образува пара. Обикновено те се правят под формата на тръби с различни размери. В допълнение към тръбата с вода, котелът винаги има горивна камера (пещ). Дизайнът му може да варира в зависимост от вида на използваното гориво. Ако това е дърво или каменни въглища, тогава в дъното на пещта има решетка, върху която се полага гориво. От дъното на решетката въздухът влиза в горивната камера. И в горната част на камината те изграждат комин, който е необходим за ефективно сцепление - циркулация на въздуха и изгаряне на гориво.

Принципът на работа на парните котли на твърдо гориво се различава до известна степен от устройствата, в които се използва течен или газообразен материал като охладител. Във втория случай, горивната камера поема горелка, която работи като горелки на битова газова пещ. За циркулация на въздуха се използват и решетката и коминът, тъй като независимо от вида на горивото, въздухът е най-важното условие за изгаряне.

Горимият газ, получен при изгарянето на горивото, се издига до контейнер с вода. Той дава топлината си на водата и излиза през комина в атмосферата. Когато водата се нагрява до точката на кипене, тя започва да се изпарява. Струва си да се отбележи, че водата се изпарява преди, но не и в такива количества, а не при такава температура на парата. Изпарената пара влиза самостоятелно в тръбите. По този начин, циркулацията на пара и промяната в агрегатните състояния на водата се срещат естествено. Принципът на работа на парния котел с естествена циркулация изисква минимална човешка намеса. Всичко, което операторът трябва да направи, е да осигури стабилно нагряване на водата и да контролира процеса с помощта на специални устройства.

В случай на електрически бойлери, отоплението на водата е по-лесно. То се загрява с помощта на нагревателни елементи като ТЕМ или действа като проводник и се загрява съгласно Закона за джаул-Ленц.

класификация

Парни котли, чийто принцип разглеждаме днес, могат да бъдат класифицирани според няколко параметъра.

По вид гориво:

1. Въглища.
2. Газ.
3. Мазутно гориво.
4. Електротехника.

По назначение:

1. Домакински.
2. Енергетиката.
3. Индустриален.
4. Рециклиране.

По проект:

1. Газова тръба.
2. Водна тръба.

Какво отличава котлите за газ и вода

Принципът на работа на котлите се основава на нагряването на контейнера с вода. Контейнерът, в който водата преминава в състояние на парите, обикновено е тръба или няколко тръби. Устройствата, в които горивото загрява тръбите, издигащи се нагоре, се наричат ​​газови котли.

Но има и друга възможност - когато запалимият газ се движи през тръба, разположена в контейнер с вода. В този случай водните резервоари се наричат ​​барабани, а самият котел се нарича водопровод. В ежедневието той се нарича и пожарен тръбен котел. В зависимост от местоположението на водните барабани, котлите от този тип са разделени на: хоризонтални, вертикални и радиални. Има и модели, в които се реализират различни направления на тръбите.

Устройството и принципът на работа на пожаро-тръбния парен котел се различават до известна степен от котела. Първо, това се отнася до размера на тръбите с вода и пара. При тръбите с водни тръби тръбите са по-малко от тръбите за газови тръби. На второ място, има различия в силата. Газовият тръбен котел произвежда налягане не повече от 1 МРа и има топлинно генериращ капацитет до 360 kW. Причината за това са големи тръби. За да се образува достатъчно пара и налягане в тръбите, стените им трябва да са дебели. В резултат на това цената на такива котли е твърде висока. Водният тръбопровод е по-мощен. Благодарение на тънките стени на тръбите, парата се загрява по-добре. И трето, водогрейните котли са по-безопасни. Те произвеждат топлина и не се страхуват от значително претоварване.

Аксесоари за котли

Принципът на работа на парния котел е доста прост, но неговият дизайн се състои от доста голям брой елементи. В допълнение към горивната камера и тръбите за циркулация на вода / пара, котлите са оборудвани с устройства за повишаване на тяхната ефективност (повишаване на температурата на парата, налягане и количество). Тези устройства включват:

1. Парен прегревател. Тя служи за повишаване на температурата на парата над 100 градуса. Прегряването на парата повишава ефективността на устройството и неговата ефективност. Прегрятата пара може да достигне температура от 500 градуса по Целзий. Такива високи температури се осъществяват в парни инсталации на атомни електроцентрали. Същността на прегряването е, че след изпаряване парата преминаваща през тръбата се подлага на повторно нагряване. За тази цел устройството може да бъде снабдено с допълнителна горивна камера или обикновен тръбопровод, който няколко пъти минава през главната пещ преди да се изведе парата до предназначението. Партерните прегреватели са радиация и конвекция. Първата работа 2-3 пъти по-ефективно.
2. Separator. Служи за "източване" на пара - отделяйки го от водата. Това ви позволява да увеличите ефективността на инсталацията.
3. Акумулаторна батерия. Това устройство е проектирано да поддържа постоянно ниво на пара от модула. Когато двойката не е достатъчна, тя я добавя към системата и напротив, избира в случай на прекомерна измама.
4. Подготвително устройство за вода. За да може уредът да работи по-дълго, водата, която влиза в него, трябва да отговаря на конкретни изисквания. Това устройство намалява количеството кислород и минерали във водата. Тези прости мерки предотвратяват корозията на тръбите и образуването на скала върху стените им. Ръцете и скрапта не само намаляват ефективността на устройството, но също така бързо го правят неизползваем, особено в случай на активна употреба.

Контролни устройства

В допълнение, котелът е оборудван с допълнителни устройства за наблюдение и контрол. Например, крайният прекъсвач за водата наблюдава поддържането на постоянно ниво на течността в барабана. Принципът на работа на детектора за гранични стойности за парния котел се основава на промяна в масата на специалните товари по време на прехода им от течната фаза към парната фаза и обратно. В случай на отклонение от нормата, той бипва да уведоми служителите на предприятието.

За управление на нивото на водата, базирано на позицията, се използва и колона за ниво на габарита на парния котел. Принципът на устройството се основава на електрическата проводимост на водата. Колоната е тръба, оборудвана с четири електрода, които контролират нивото на водата. Ако водната колона достигне долната маркировка, е свързана подаваща помпа, а в горната - захранването на котелната вода спира.

Друго просто устройство за измерване нивото на водата в парния котел е водното стъкло, вградено в тялото на апарата. Принципът на работа на водната чаша на парния котел е прост - той е предназначен за визуален контрол на нивото на водата.

В допълнение към нивото на течността, системата измерва термометрите и манометрите с температура и налягане съответно. Всичко това е необходимо за нормалната работа на котела и за предотвратяване появата на аварийни ситуации.

Парогенератори

Вече разгледахме принципа на работа на парен котел, сега ще се представим накратко за характеристиките на парогенераторите - най-мощните котли, оборудвани с допълнителни устройства. Както вече разбрахте, основната разлика между парогенератора и котела е, че неговият дизайн включва един или повече междинни прегреватели, които позволяват достигането на най-високите температури на парата. В атомните електроцентрали, благодарение на много гореща двойка, конвертирате енергията на разпадане на атом в електрическа енергия.

Има два основни начина за нагряване на водата и превръщането й в газово състояние в реактора:

1. Водата измива реакторния съд. Реакторът се охлажда и водата се нагрява. По този начин, пара се образува в отделна верига. В този случай парогенераторът функционира като топлообменник.
2. Тръби с вода минават през реактора. В това изпълнение реакторът е горивна камера, с която се подава пара директно към генератора на енергия. Този дизайн се нарича реактор за кипене. Тук всичко работи без парогенератор.

заключение

Днес се запознахме с такова полезно устройство като парни котли. Устройството и принципът на работа на това устройство са съвсем прости и базирани на баналните физични свойства на водата. Въпреки това парните котли значително улесняват човешкия живот. Те затоплят сградата и помагат да се генерира електричество.