Akva-tehnik.ru

Отделка дома своими руками
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы парового котла для отопления дома

Принцип работы парового котла для отопления дома

При строительстве дома одной из важных задач для владельцев является организация эффективного отопления. Одним из самых оптимальных решений считается паровая отопительная система. Принцип ее работы имеет определенные особенности по сравнению с привычными водяными системами.

Принцип работы парового котла

Работа паровых котлов основана на подогреве воды до достижения точки кипения. После этого происходит ее переход в состояние пара. Весь процесс осуществляется за счет контроля уровня воды в котле и образования испарения.

Контроль объема воды производится с помощью датчиков. При запуске котла начинает работу питательный насос. Он закачивает жидкость в зону подогрева. Как только включается горелка, вода начинает нагреваться, происходит испарение.

После испарения объема воды питательный насос снова начинает работу. Он функционирует до тех пор, пока уровень не достигнет рабочей отметки. Весь принцип работы основан на цикличности. Помимо рабочих уровней есть еще аварийные. Они срабатывают, как только повышается давление.

Особенности парового отопления

Под воздействием постоянного давления вода закипает, ее температура всегда остается постоянной. В результате кипения образуется пар, который выделяет большое количество тепловой энергии. Когда происходит конденсация, тепловая энергия высвобождается в окружающую среду.

По этому принципу функционирует паровая отопительная система. Вода в котле закипает, пар начинает передвигаться по радиатору и трубам. Там происходит отдача тепла, за счет которого происходит нагрев воздуха в помещении.

В результате конденсации образуется вода, которая продолжает передвигаться по трубам. Она возвращается в накопитель, затем с помощью насоса поступает к нагревателю.

Разновидности паровых котлов

Паровые котлы классифицируются в зависимости от вида используемого топлива.

Твердотопливные

В зависимости от вида материала, который используется для работы котла, в устройствах оборудованы разные камеры сгорания. Паровые котельные чаще всего используют в качестве топлива уголь, торф, древесные отходы. По такому принципу работают промышленные котлы. Их основной недостаток заключается в загрязнении окружающей среды и повышенном классе пожароопасности.

Промышленные паровые котлы, работающие на твердом топливе, отличаются большой мощностью и крупными габаритами. Они используются для отраслей пищевой, текстильной и перерабатывающей промышленности.

Электрические

Паровой котел, работающий на электричестве, нашел широкое применение в быту. Конструкция оборудована парогенератором, насосом, шкафом для преобразования энергии.

Газовые

Пароводяной котел – это самый бюджетный вариант. Его главное преимущество заключается в высокой степени КПД. Конструкции, работающие по принципу конденсации, могут использоваться для организации отопления и для бытовых нужд.

Схема парового отопления

Существуют различные варианты схем отопления. Они классифицируются по следующим параметрам:

  • схеме подсоединения труб;
  • давлению в системе;
  • способу передачи тепла в атмосферу;
  • возврату конденсата.

Для частных домов используются бытовые котлы низкого давления. Выделяются закрытые и открытые системы парового отопления. При открытой связь с атмосферой разомкнута. Во втором виде она полностью изолирована от воздействия давления из атмосферы.

Паровой котел подразделяется на одно- и двухтрубный. Назначение первого вида заключается в организации отопления в одно-и двухэтажных домах. Двухтрубная система подходит для многоэтажек и больших помещений.

Характеристики парового котла

У владельцев частных домов большой популярностью пользуются паровые котлы благодаря простоте функционирования, высокому уровню КПД.

Простота эксплуатации

Главное преимущество паровых конструкций заключается в легкой эксплуатации. Агрегаты полностью безопасны для людей. Основная часть приборов автоматизирована, для работы не требуется вмешательства человека. Достаточно изучить описание и правильно организовать подключение. Современные устройства подходят для отопления помещений любого типа. У владельцев есть возможность использовать разные виды топлива.

Экономичность

Привлекает потребителей и низкая стоимость котлов. При этом у них сохраняется высокая степень производительности, низкая инерционность. Для установки парового котла не нужно приобретать дополнительно оборудование.

Экологичность

Для работы конструкции могут использоваться различные виды топлива, благодаря этому владельцы подбирают для себя оптимальные варианты, не наносящие вреда.

Бесшумная работа

Во время эксплуатации конструкция не издает никакого шума, но его уровень возрастает, как только агрегат полностью наполняется паром.

Особенности эксплуатации

Особое внимание необходимо уделить безопасности функционирования парового агрегата. Чтобы обеспечить правильную работу, рекомендуется соблюдать следующие правила:

  1. Должно быть обеспечено свободное расширение для температуры. Это обеспечит равномерное нагревание.
  2. Необходимо соблюдение уровня жидкости. В отношении к водотрубным конструкциям эта норма определяется специальными учреждениями. В норме минимальный уровень должен быть ниже поверхности подогрева на 10 см.
  3. Производители устройств оснащают их специальными предохранительными системами для снижения взрывоопасности.
  4. Важно следить за состоянием сварных швов. Нельзя допускать их пересечение. Если будут обнаружены дефекты, потребуется проведение дефектоскопии.
  5. Во время эксплуатации устройства возможно образование конденсата в трубах. Необходимо продувать их. Также для устранения конденсата применяются специальные дренажи.
  6. Давление пара в системе должно быть всегда под контролем. Параметр измеряется манометром, на котором должно быть специальное клеймо, свидетельствующее о проведении тестирования. Нельзя использовать приборы, у которых проверка просрочена.
  7. Необходимо контролировать не только давление, но и температуру паров воды. Для этого на все паровые трубы должны быть установлены термометры.

Паровые котлы характеризуются высокой степенью надежности, долговечностью и повышенной мощностью. Использование таких устройств эффективно обеспечит отоплением дом любой площади.

Паровой котёл — принцип работы и конструктивные особенности

Паровой котёл — устройство, которое используется в быту и промышленности. Оно предназначено для превращения воды в пар. Полученный пар в дальнейшем применяют для обогрева жилья или вращения турбомашин. Какие бывают паровые машины и где они наиболее востребованы?

Читайте так же:
Способы утепления и остекления на балконе

Что такое паровой котёл?

Паровой котёл — агрегат для производства пара. При этом устройство может давать 2 вида пара: насыщенный и перегретый. Насыщенный пар имеет температуру 100ºC и давление 100 кПа. Перегретый пар отличается повышенной температурой (до 500ºC) и высоким давлением (больше 26 МПа).

Примечание: Насыщенный пар используют в отоплении частных домов, перегретый — в промышленности и энергетике. Он лучше переносит тепло, поэтому использование перегретого пара повышает КПД работы установки.

Где используются паровые котлы:

  1. В отопительной системе — пар является энергоносителем.
  2. В энергетике — используются промышленные паровые машины (парогенераторы) для получения электроэнергии.
  3. В промышленности — перегретый пар может быть использован для преобразования в механическое движение и перемещения транспортных средств.

Паровые котлы: сфера применения

Бытовые паровые устройства используются в качестве источника тепла для отопления дома. Они подогревают ёмкость с водой и гонят образовавшийся пар в трубы отопления. Часто такую систему обустраивают вместе с угольной стационарной печью или котлом. Как правило, бытовые приборы для отопления паром создают только насыщенный, неперегретый пар.

Для промышленного применения пар перегревают. Его продолжают греть после испарения, чтобы ещё больше поднять температуру. Такие установки требуют качественного исполнения, чтобы предупредить взрыв паровой ёмкости.

Паровой котел

Паровой котел

Перегретый пар из котла может расходоваться на образование электричества или механическое движение. Как это происходит? После испарения пар попадает в паровую турбину. Здесь поток пара вращает вал. Это вращение в дальнейшем перерабатывается в электричество. Так получают электрическую энергию в турбинах электростанций — при вращении вала турбомашин образуется электрический ток.

Кроме образования электрического тока, вращение вала может передаваться непосредственно на двигатель и на колёса. В результате чего паровой транспорт приходит в движение. Известный пример паровой машины — паровоз. В нём при сжигании угля нагревалась вода, образовывался насыщенный пар, который вращал вал двигателя и колёса.

Принцип работы парового котла

Источником тепла для нагрева воды в паровом котле может быть любой вид энергии: солнечная, геотермальная, электрическая, тепло от сгорания твёрдого топлива или газа. Образующийся пар является теплоносителем, он переносит тепло сгорания топлива к месту его применения.

В различных конструкциях паровых котлов используется общая схема подогрева воды и её превращения в пар:

  • Вода очищается и подаётся в резервуар с помощью электронасоса. Как правило, резервуар расположен в верхней части котла.
  • Из резервуара по трубам вода стекает вниз в коллектор.
  • Из коллектора вода поднимается снова вверх через зону нагрева (горения топлива).
  • Внутри водной трубы образуется пар, который под действием разницы давлений между жидкостью и газом поднимается вверх.
  • Вверху пар проходит через сепаратор. Здесь он отделяется от воды, остатки которой возвращаются в резервуар. Дальше пар поступает в паропровод.
  • Если это не простой паровой котёл, а парогенератор, то его трубы вторично проходят через зону горения и нагрева.

Устройство парового котла

Паровой котёл представляет собой ёмкость, внутри которой нагретая вода испаряется и образует пар. Как правило — это труба различного размера.

Кроме трубы с водой, в котлах имеется топочная камера (в ней сгорает топливо). Конструкция топки определяется видом топлива, для которого сконструирован котёл. Если это твёрдый уголь, дрова, то внизу топочной камеры есть колосниковая решётка. На ней располагают уголь и дрова. Снизу через колосники в топочную камеру проходит воздух. Для эффективной тяги (движения воздуха и горения топлива) вверху топки устраивают дымоход.

Устройство парового котла Ici Caldaie

Устройство парового котла Ici Caldaie

Если энергоноситель — жидкий или газообразный (мазут, газ), то в топочную камеру вводят горелку. Для движения воздуха также делают вход и выход (колосниковую решётку и дымоход).

Горячий газ от сгорания топлива поднимается к ёмкости с водой. Он нагревает воду и выходит через дымоход. Нагретая до температуры кипения вода начинает испаряться. Пар поднимается вверх и поступает в трубы. Так происходит естественная циркуляция пара в системе.

Классификация паровых котлов

Паровые котлы классифицируют по нескольким признакам. По виду топлива, на котором они работают:

  • газовые;
  • угольные;
  • мазутные;
  • электрические.
  • бытовые;
  • промышленные;
  • энергетические;
  • утилизационные.
Читайте так же:
Планируем отопление дома пеллетами: выбор котла, расход топлива и отзывы

По конструктивным особенностям:

  • газотрубные;
  • водотрубные.

Давайте рассмотрим, чем отличается конструкция газотрубных и водотрубных машин.

Газо- и водотрубные котлы: отличия

Емкость для образования пара часто представляет собой трубу или несколько труб. Воду в трубах обогревают горячие газы, образующиеся при сгорании топлива. Устройства, в которых газы поднимаются к трубам с водой, называют газотрубными котлами. Схема газотрубного агрегата приведена на рисунке.

Схема газотрубного котла

Схема газотрубного котла: 1- подвод топлива и воды, 2 — топочная камера, 3 и 4 — дымогарные трубы с горячим газом, который выходит дальше через дымоход (позиции 13 и 14 — дымоход), 5 — решётка между трубами, 6 — вход воды, выход обозначен цифрой 11 — её выход, кроме того на выходе есть устройство для измерения количества воды (обозначено цифрой 12), 7 — выход пара, зона его образования обозначено цифрой 10, 8 — сепаратор пара, 9 — наружная поверхность ёмкости, в которой циркулирует вода.

Есть другие конструкции, в которых газ двигается по трубе внутри ёмкости с водой. В таких устройствах водные ёмкости называют барабанами, а сами устройства — водотрубными паровыми котлами. В зависимости от расположения барабанов с водой, водотрубные котлы классифицируют на горизонтальные, вертикальные, радиальные, а также комбинации различных направлений труб. Схема движения воды по водотрубному котлу приведена на рисунке.

Схема водотрубного котла

Схема водотрубного котла: 1- подвод топлива, 2 — топка, 3 — трубы для движения воды; направление её движения обозначено цифрами 5,6 и 7, место входа воды — 13, место выхода воды — 11 и место слива — 12, 4 — зона, где вода начинает превращаться в пар, 19 — зона, где есть и пар, и вода, 18 — зона пара, 8 — перегородки, которые направляют движение воды, 9 — дымоход и 10 — дымовая труба, 14 — выход пара через сепаратор 15, 16 — наружная поверхность ёмкости для воды (барабан).

Газо- и водотрубные котлы: сравнение

Для сравнения газо- и водотрубных котлов приведём некоторые факты:

  1. Размер труб для воды и пара: у газотрубных котлов трубы — больше, у водотрубных — меньше.
  2. Мощность газотрубного котла ограничена давлением 1 МПа, и теплообразующей способностью — до 360 кВт. Это связано с большим размером труб. В них может образовываться значительное количество пара и высокое давление. Увеличение давления и количества образуемой теплоты требует значительного утолщения стенок. Цена такого котла с толстыми стенками будет неоправданно высока, экономически не выгодна.
  3. Мощность водотрубного котла — выше, чем газотрубного. Здесь используются трубы небольшого диаметра. Поэтому давление и температура пара могут быть больше, чем в газотрубных агрегатах.

Примечание: Водотрубные котлы безопаснее, мощнее, производят высокую температуру и допускают значительные перегрузки. Это даёт им преимущество перед газотрубными агрегатами.

Дополнительные элементы агрегата

В конструкцию парового котла могут входить не только топочная камера и трубы (барабаны) для циркуляции воды и пара. Дополнительно используются устройства, которые увеличивают эффективность работы системы (поднимают температуру пара, его давление, количество):

  1. Пароперегреватель — повышает температуру пара выше +100ºC. Это в свою очередь повышает экономичность и КПД работы машины. Температура перегретого пара может достигать 500 ºC (так работают паровые котлы в атомных станциях). Пар дополнительно нагревается в трубах, в которые он поступает после испарения. При этом он может иметь собственную топочную камеру или быть встроен в общий паровой котёл. Конструктивно различают конвекционные и радиационные пароперегреватели. Радиационные конструкции нагревают пар в 2-3 раза сильнее, чем конвекционные.
  2. Сепаратор пара — удаляет из пара влагу и делает его сухим. Этим увеличивается эффективность работы устройства, его КПД.
  3. Паровой аккумулятор — устройство, которое отбирает из системы пар, когда его много, и добавляет его в систему, когда его недостаточно, мало.
  4. Устройство для подготовки воды — снижает количество растворённого в воде кислорода (что предупреждает коррозию), убирает растворённые в воде минералы (химическими реагентами). Эти меры предупреждают засорение труб накипью, которая ухудшает теплоотдачу и формирует условия для прогорания труб.

Кроме того, есть клапаны для слива конденсата, воздухоподогреватели, и обязательно — система контроля и управления. В неё входят включатель и выключатель горения, автоматические регуляторы расхода воды, топлива.

Парогенератор: мощная паровая машина

Парогенератор — это паровой котёл, который снабжён несколькими дополнительными устройствами. В его конструкцию входят один или несколько промежуточных пароперегревателей, которые увеличивают мощность его работы в десятки раз. Где используются мощные паровые машины?

Главное применение парогенераторы нашли в атомных электростанциях. Здесь с помощью пара энергия распада атома преобразуется в электричество. Опишем два способа подогрева воды и образования пара в реакторе:

  1. Вода омывает корпус реактора снаружи, при этом она нагревается сама и охлаждает реактор. Таким образом, образование пара происходит в отдельном контуре (вода нагревается о стенки реактора и передаёт тепло в испарительный контур). В такой конструкции используется парогенератор — он выполняет роль теплообменника.
  2. Трубы для нагрева воды проходят внутри реактора. При подаче труб в реактор он становится топочной камерой, а пар передаётся непосредственно в электрогенератор. Такая конструкция получила название кипящего реактора. Здесь парогенератор не нужен.
Читайте так же:
Какую выбрать краску для радиаторов отопления и как их покрасить

Промышленные паровые агрегаты — мощные машины, которые обеспечивают людей электричеством. Бытовые агрегаты — также работают на службе человека. Паровые котлы позволяют обогревать дом и выполнять различную работу, а также дают львиную долю электрической энергии для металлургических заводов. Паровые котлы — основа промышленности.

Принцип работы парового котла и виды парового оборудования

котлы паровые

Принцип работы парового котла позволяет такому агрегату функционировать на основе топливной или электрической энергии, а также посредством утилизации теплоты, выделяемой в котлах-утилизаторах.

Устройство парового котла

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

Обобщенная схема устройства парового котла

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.

Различия и виды парового оборудования

Агрегаты, предназначенные для генерирования пара, представлены следующими основными разновидностями:

  • паровое котловое оборудование для энергетического использования в условиях электрических станций и турбин;
  • промышленное котловое оборудование, предназначенное для производственной выработки пара;
  • паровые котлы, используемые для отопления, работы прачечных, а также применяемые в эксплуатации установок для дезинфекции;
  • утилизационное котловое оборудование, производящее пар посредством теплового отбора от дымовых газов, которые образуются в металлургической и химической промышленности.

промышленный котел

Паровой котел промышленного типа

Котловые агрегаты парового типа значительно отличаются от водогрейного оборудования, что обусловлено нагревом воды с доведением её до парообразного состояния.

Барабанная схема

Барабанный котел характеризуется перемещением воды посредством экономайзера, с последующей подачей жидкости в барабанное устройство, расположенное в верхней части агрегата. Сила тяжести в устройствах с естественной циркуляцией позволяет воде попадать в не обогретую трубную систему, после чего жидкость перемещается внутрь обогреваемых труб, где образуется пар. Низкая плотность пароводяной смеси способствует её забросу через экранные трубы в барабанное устройство, где происходит разделение на воду и пар.

котел барабанный

Схема барабанного котла

Жидкость естественным образом поступает в опускной трубопровод, а насыщенный пар переходит в паровой перегреватель. Котлы, имеющие естественную циркуляцию, отличаются кратностью водяной циркуляции в пределах 5-30 раз. Котловое оборудование с циркуляцией принудительного типа оснащается насосным устройством, создающим напор. Показатели кратности такого циркуляционного контура составляет 3-10 раз.

Прямоточная схема

В таком типе оборудования присутствует принудительное и однократное движение по замкнутому контуру, в процессе чего, вода становится перегретой паром.

Процесс парового образования останавливается в зоне перехода.

Пароводяная смесь, находящаяся внутри испарительного трубопровода, доставляется в паровой перегреватель.

Прямоточные котлы оснащаются паровым прогревателем промежуточного типа, нужным для вторичного нагревания пара, который поступает из турбины и туда же возвращается. Также особенностью любой разомкнутой гидросистемы, является сохранение работоспособности на докритическом давлении и сверхкритических показателях.

Преимущества представлены отсутствием необходимости монтировать тяжелые коллекторные установки, произвольной компоновкой нагревательных поверхностей, повышенными допустимыми тепловыми нагрузками и высоким КПД, а также максимально эффективной эксплуатацией при незначительном уровне теплоаккумулирующих возможностей.

Конструкционные особенности прямоточного котельного оборудования требуют максимально точного соответствия таких показателей, как выработка пара и топливная подача.

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.

Читайте так же:
Как и чем утеплить трубы отопления самостоятельно

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

Принцип действия парового котла

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.

Для каких целей нужен паровой котел: схема и эксплуатация

Алексей Дедюлин

Паровой котел – изобретение старое, но в промышленности он используется до сих пор. К примеру, на электростанциях, где парообразующая установка является одним из основных элементов производства электроэнергии. Во всех котельных заводов и фабрик также установлены паровые котлы. В быту они сегодня применяются редко, потому что была проведена замена более безопасными и энергетически малозатратными водяными котлами.

Классификация паровых установок

Существует несколько шкал, по которым проводится классификация. Основные – это три шкалы.

Классификация паровых котлов

Водотрубные

Они быстрее преобразуют воду в пар, чем газотрубные. У них выше коэффициент полезного действия за счет конструктивных особенностей агрегата. По сути, это корпус, внутри которого располагается большое количество труб. По трубам перемещается вода, а между трубами горит топливо.

При высокой температуре вода превращается в пар. А так как труб много, то соответственно и площадь нагрева у них больше. И чем больше труб в котле, тем интенсивнее происходит переход жидкости в парообразное состояние.

Водотрубные паровые котлы делятся на две подгруппы:

  • прямоточные;
  • барабанного типа.

Первые – это конструкции трубного типа, о которых было сказано выше. Вторые представлены на рынке двумя позициями – горизонтальные и вертикальные. Но принцип действия устройства этого типа одинаков.

В его конструкции присутствует барабан, который не только собирает в себе пар, но и отделяет от него конденсат. Последний отправляется в зону нагрева, то есть снижаются потери воды.

Чтобы получить высокотемпературный сухой пар в промышленности последовательно устанавливают несколько котлов барабанного типа. И такой пар можно сжимать до максимального давления, что необходимо во многих технологических процессах.

Котлы этого типа делятся на две позиции – энергонезависимые и циркуляционные. Отличаются они друг от друга отсутствием или наличием циркуляционного насоса соответственно. Присутствие последнего увеличивает КПД установки. Все дело в том, что за один оборот воды в котле испаряется 10% ее объема. То есть, чтобы испарился весь объем, потребуется как минимум 10 оборотов.

При самотечном движении это займет много времени, отчего упадет КПД. Циркуляционный насос перемещает жидкость быстро, за тот же промежуток времени будет проведено больше оборотов. А значит, полный объем воды быстрее превратится в пар.

Но в котлах барабанного типа к насосу обязательно устанавливается регулятор уровня конденсата. Место установки – пароотделитель. Его задача – контролировать объем образующегося конденсата.

К примеру, если его образуется мало, снижаются технические характеристики паровой установки. Если его образуется много, то это приводит к падению давления внутри агрегата. Последствия – быстрое вскипание и взрыв.

Пароотделитель – это труба большого сечения, напоминающая барабан. Отсюда и название котла. В этой трубе происходит сбор воды, насыщенной паром. По сути, два процесса (нагрев жидкости и парообразование) происходят раздельно друг от друга. Отсюда и высокая безопасность эксплуатации оборудования этого типа.

Водотрубная модификация

Газотрубные

Конструктивно это котел, внутри которого вокруг топки располагаются трубы большого диаметра. В них перемещаются горячие газы, а между ними протекает вода. То есть это противоположность водотрубным аналогам. Газотрубные установки производят высокотемпературный пар, который чаще используется в утилизационных процессах.

У газотрубного парового котла есть один существенный недостаток – высокое давление конечного продукта. Последний находится в агрегате в большом количестве. Именно это становится причиной снижения безопасности эксплуатации установки. Поэтому котлы снабжают дорогой и сложной системой безопасности. К тому же и корпус, и трубы изготавливаются из толстой стали, что увеличивает стоимость оборудования.

Ярким представителем газотрубного вида является паровозный котел.

Устройство горизонтального паровозного котла

Обе установки (водотрубные и газотрубные) могут вырабатывать пар разного типа:

  • насыщенный;
  • перегретый водяной.

Первый – это среда, которая образуется при температуре +100°С. Она охлаждается быстро с образованием конденсата, который заново поступает в зону нагрева. Такие установки используют для бытового обеспечения отопления. Давление в паровом котле этого типа не превышает 100 КПа.

Второй – это среда, получаемая при температуре +500°С. Поэтому в ней никогда не образуются водяные взвеси и капли. При постепенном разогреве вода образовываться может, но для этого в конструкции установки смонтирован сепаратор.

Научно-технический прогресс не стоит на месте. Сегодня производители предлагают водотрубные установки, которые по КПД и безопасности не отличаются от газотрубных. Во-первых, их обшивают теплоизоляционным материалом. Во-вторых, изнутри обкладывают ИК-материалом, который выполняет функции отражателя тепловой энергии.

А так как водотрубные аппараты в несколько раз дешевле барабанных, плюс эксплуатация их проста, то сегодня их популярность и востребованность резко выросла.

Читайте так же:
Разновидности теплообменников для труб дымоходов

КПД вырастает и за счет новейших стальных сплавов, из которых изготавливают детали аппаратов. Также была внедрена новая технология нагрева, где используется два факела, расположенных друг против друга. Технология так и называется “на встречных факелах”.

С их помощью температура нагрева достигает 1800-1900°С. Обычно она не превышает 1200°С. Соответственно КПД таких установок составляет не менее 90%.

Бытовые паровые котлы

К этим агрегатам сегодня большой интерес. Но и требования к ним немалые:

  • компактность;
  • небольшой вес, чтобы не заливать под него фундамент;
  • высокий коэффициент безопасности;
  • возможность обслуживания неквалифицированным персоналом;
  • минимальное время запуска и нагрева.

Сегодня производители предлагают два вида бытовых установок – змеевиковый, он же классический, вихревой рубашечный.

Первый – это одна труба, свернутая в спираль. По ней и перемещается вода, превращаясь в пар. Паропроизводительность оборудования небольшая. Но в данном случае это играет не самую главную роль, ведь бытовой котел должен выдавать низкопотенциальный пар.

Эффективность работы тоже невелика, но это исправляется путем частого расположения спиралей. Зато такой котел – рекордсмен по времени нагрева – 3 минуты после включения факела.

Второй – это совершенно уникальное устройство парового котла. Корпус из двух обечаек, между которыми пропускается вода. Внутри располагается топка, факел же при горении закручивается по спирали, увеличивая теплоотдачу. Никаких труб.

  • вертикальное расположение, отсюда повышенная компактность;
  • эффективность, как у барабанных;
  • время нагрева – 5 минут.
  • оборудование дорогое;
  • конструкция сложная;
  • энергозависимость полная – воздуходувка, без которой агрегат не работает, требует подачи электричества.

Змеевиковый паровой котел

Технологическое применение котловых паровых установок

Существует несколько отраслей, где паровые котлы применяются постоянно:

  1. Первая отрасль – теплоэнергетика. Паром отапливают большие цеха, к примеру в автомобильной промышленности. Паром нагревают до требуемой температуры воду, которую затем насосами гонят по теплотрассам к многоэтажным домам и другим объектам.
  2. Вторая отрасль – энергетика. Здесь пар используется для вращения турбины, которая вырабатывает электрический ток.
  3. Третья отрасль – производство строительных материалов. К примеру, паром сушат бетонные изделия.

На многих производствах паровые котлы – неотъемлемая часть технологии. Здесь и дезинфекция, и сушка пищевых продуктов, кулинарная обработка, консервация, прочее.

Утилизация отходов газообразного типа тоже предполагает применение паровых установок. Они в этом процессе выступают в роли охладителей. Такой котел отбирает тепловую энергию у газов, выходящих, к примеру, из печей с высокой температурой.

Принципы работы и устройство паровых котлов

Главное их назначение – изменение физического состояния воды, то есть перевод из жидкого в газообразное с требуемыми параметрами. Процесс протекает таким образом:

  • котел заполняется водой самотеком или при помощи насоса;
  • включается система нагрева;
  • начинается образование пара;
  • уровень жидкости постепенно снижается, доходя до минимальной отметки;
  • датчик уровня реагирует и включает насос;
  • вода заполняет трубы.

Можно сказать, что паровые котлы работают по цикличному принципу.

Строение парового котла

Паровые котлы состоят из основных и вспомогательных узлов и частей, плюс автоматика.

Строение парового котла

Основное требование к стальным изделиям – быть изготовленными из жаростойких сплавов. Только так можно достичь максимального уровня безопасной эксплуатации котельного оборудования.

Схема парового котла

Важная роль отведена системе безопасности. Это не только датчики температуры и давления. В систему входит механическая безопасность. В ее составе обратные клапаны, электрические задвижки, прочая запорная арматура. Такая двойная защита обеспечивает максимальную безопасность, особенно в тех случаях, когда электроника дает сбой. В это время все функции на себя берет механика.

К системе водоподготовки предъявляют особые требования. Вода должна соответствовать определенным нормативам. Эти нормы разные для прямоточных и барабанных агрегатов. В последних жидкость должна быть идеально чистой, практически дистиллированной. Ведь в таких аппаратах она никуда не исчезает. То есть заполнили котел один раз, и он будет работать много лет.

Если вода будет жесткой с примесями, то все трубы через некоторое время забьются отложениями, ржавчиной. Уменьшается их диаметр, снижается теплопроводность, что приводит к снижению КПД. Пар будет не таким, который нужен (температура, влажность).

При всей своей сложной конструкции и низкой безопасности паровые котлы все еще востребованы. Особенно на судах, в технологии электростанций, заводах, где требуются высокие температуры теплоносителя. Поэтому производители делают все, чтобы увеличить безопасность эксплуатации, снизить себестоимость оборудования, сложность обслуживания.

Если есть вопросы, задавайте их в комментариях. Понравилась статья – распространите ее в соцсетях, пусть и другие ознакомятся с темой. Сохраняйте ссылку в закладках.

Также рекомендуем посмотреть подобранные видео по нашей теме.

Как работает паровой котел?

Паровой котел – устройство и техническое обслуживание, детальный обзор.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию