Газовые паровые котлы высокого давления. Классификация паровых котлов по давлению
Для предупреждения аварий паровых котлов из-за превышения давления Правилами по котлам предусматривается установка предохранительных клапанов.
: Назначение предохранительных клапанов состоит в предупреждении увеличения давления в паровых котлах и трубопроводах выше установленных пределов.
Превышение рабочего давления в котле может привести к разрыву кипятильных экранных и экономайзерных труб и стенок барабана.
Причинами повышенного давления в котле являются внезапное уменьшение или прекращение расхода пара (отключение потребителей) и чрезмерная форсировка топки,
|
Таблица 2.3. Неисправности водоуказательных приборов, их причины и способы устранения
|
|
Продолжение табл. 2.3
|
Особенно при работе на мазуте или газообразном топливе.
Поэтому чтобы давление в котле не могло подняться выше допустимого, эксплуатация котлов с неисправными или неотрегулированными клапанами категорически запрещается.
Мерами предупреждения повышения давления в паровом котле являются: регулярная проверка исправности предохранительных клапанов и манометров, устройство сигнализации от потребителей пара для получения информации о предстоящих расходах пара, обученность персонала и хорошее знание и исполнение ими производственных инструкций и противоаварийных циркуляров. -
Для проверки исправности действия предохранительных клапанов котла, пароперегревателя и экономайзера производят их продувку, принудительно открывая вручную:
При рабочем давлении в котле до 2,4 МПа включительно- каждый клапан не реже 1 раза в сутки;
При рабочем давлении от 2,4 до 3,9 МПа включительно- поочередно по одному клапану каждого котла, пароперегревателя и экономайзера не реже одного раза в сутки, а также при каждом пуске котла, а при давлении выше 3,9 МПа- в сроки, установленные инструкцией.
В практике эксплуатации котлов все еще бывают аварии, связанные с превышением давления в котле выше допустимого. Основной причиной этих аварий является работа котлов с неисправными или неотрегулированными предохранительными клапанами и неисправными манометрами. В отдельных случаях аварии происходят из-за того, что котлы вводят в эксплуатацию с предохранительными клапанами, отключенными с помощью заглушек или заклиненными, либо допускают произвольное изменение регулировки клапанов, накладывая дополнительный груз на рычаги клапанов при неисправности или отсутствии средств автоматики и безопасности.
В котельной произошла авария парового котла Е-1/9-1Т из-за превышения давления, в результате чего частично разрушено помещение котельной. Котел Е-1/9-IT изготовлен Таганрогским домостроительным заводом для работы на твердом топливе. По согласованию с заводом - изготовителем котел был переоборудован на жидкое топливо, при этом установлено горелочное устройство АР-90 и смонтированы автоматические устройства для отключения подачи топлива в котел в двух случаях - при понижении уровня воды ниже допустимого и повышении давления выше установленного. Перед вводом в эксплуатацию котла оказавшийся неисправным питательный насос НД-1600/10 с подачей 1,6 м3/ч и давлением на нагнетании 0,98 МПа был заменен цен - тробежно-вихревым насосом с подачей 14,4 м3/ч и давлением на нагнетании 0,82 МПа. Большая мощность двигателя этого насоса не позволила включить его в электрическую схему автоматического регулирования питания котла водой, поэтому оно осуществлялось вручную. Автоматика защиты от снижения уровня воды была отключена, а автоматика защиты от превышения давления не работала из-за неисправности датчика. Оператор, обнаружив упуск воды, включил питательный насос. Сразу же была вырвана крышка люка верхнего барабана и разрушен нижний левый коллектор в месте приварки к нему колосниковой балки. Авария произошла из-за резкого повышения давления в котле из-за глубокого упуска воды и последующей подпитки его. Расчеты показали, что давление в котле в этом случае могло повыситься до 2,94 МПа.
Толщина крышки люка в ряде мест была менее 8 мм, и крышка была деформирована.
В связи с этой аварией Госгортехнадзор СССР предложил владельцам, эксплуатирующим паровые котлы : не допускать эксплуатацию котлов при отсутствии или неисправности средств автоматики безопасности и контрольно-измерительных приборов; обеспечить обслуживание, наладку и ремонт средств автоматики безопасности квалифицированными специалистами.
В соответствии с письмом Госгортехнадзора СССР № 06-1-40/98 от 14.05.87 «Об обеспечении надежной эксплуатации паровых котлов Е-1,0-9» владельцы котлов указанного типа обязаны снизить разрешенное в эксплуатации давление для котлов, которые имеют толщину крышки люка 8 мм с креплением крышки люка шпильками до 0,6 МПа, так как заводами Минэнергомаша барабаны котлов Е-1,0-9 паропроизводительностью 1 т/ч выпускались с крышками люка толщиной 8 мм и толщина крышки люка была увеличена до 10 мм.
В котельной произошла авария с котлом Е-1/9Т йз-за превышения давления.
В результате отрыва днища нижнего барабана котел был отброшен с места установки в сторону другого котла и, ударившись, сорвал обшивку," разрушил обмуровку, деформировал 9 труб бокового экрана. Предохранительные клапаны при ударе были вырваны из своих гнезд. При испытании на стенде на давление 1,1 МПа клапаны не сработали. При разборке клапанов установлено, что его подвижные части клапана прикипели.
Расследованием установлено, что днище котла 0 600X8 мм было изготовлено кустарным способом из стали, не имеющей сертификата.
После" приварки днища работниками котельной было проведено гидравлическое испытание давлением 0,6 МПа, при этом днище деформировалось. Через несколько1 дней работы котла в сварном шве появились трещины, которые были заварены.
Из-за изменения конструкции крышки люка нижнего барабана (без согласования завода-изготовителя), неудовлетворительного проведения ремонта, стала возможной авария с тяжелыми последствиями.
Неисправности предохранительных клапанов
Для предупреждения аварий паровых и водогрейных котлов из-за превышения давления в них Правилами Гос-
|
Таблица 2.4. Неисправности предохранительных клапанов, их причины и способ устранения
|
Гортехнадзора СССР предусматривается установка не менее двух предохранительных клапанов на каждый котел паропроизводительностью более 100 кг/ч.
На паровых котлах с давлением выше 3,9 МПа устанавливаются только импульсно-предохранительные клапаны.
Из-за неправильной эксплуатации предохранительных клапанов или дефектов их имели место аварии в котельных промышленных предприятий и на электростанциях. Так, на одной электростанции при резком сбросе нагрузки из-за неисправности предохранительных клапанов давление пара в котле повысилось с 11,0 до 16,0 МПа. Это нарушило циркуляцию, и произошел разрыв экранной трубы.
На другой электростанции в тех же условиях эксплуатации давление повысилось с 11,0 до 14,0 МПа, в результате чего произошел разрыв двух экранных труб.
Расследованием установлено, что некоторые предохранительные клапаны не работали, так как импульсные линии были перекрыты клапанами, а остальные клапаны не обеспечили необходимого сброса пара из-за применения у импульсных предохранительных клапанов некалиброван - ных пружин и вследствие этого поломка части их.
Разрушение пружин наблюдалось у импульсных клапанов после каждого их открытия. Это происходило в результате больших динамических усилий от струи выходящего пара в момент открытия клапана, имеющего диаметр проходного сечения седла 70 мм.
Основные неисправности в работе рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов приведены в табл. 2.4.
Предохранительные клапаны должны защищать котлы и пароперегреватели от превышения в них давления более чем на 10% расчетного. Превышение давления при полном открытии предохранительных клапанов выше чем на 10 % расчетного может быть допущено лишь в том случае, если при расчете на прочность котла и пароперегревателя учтено это возможное повышение давления.
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?
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:
- В отопительной системе — пар является энергоносителем.
- В энергетике — используются промышленные паровые машины (парогенераторы) для получения электроэнергии.
- 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.
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 .
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.
По предназначению:
- бытовые;
- промышленные;
- энергетические;
- утилизационные.
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: 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: 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:
- Размер труб для воды и пара: у газотрубных котлов трубы — больше, у водотрубных — меньше.
- 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.
- 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):
- 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.
- Сепаратор пара — удаляет из пара влагу и делает его сухим. Этим увеличивается эффективность работы устройства, его КПД.
- Паровой аккумулятор — устройство, которое отбирает из системы пар, когда его много, и добавляет его в систему, когда его недостаточно, мало.
- 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:
- 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.
- 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.
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.
О с о б е н н о с т и к о н с т р у к ц ии :
Котел с инверсией пламени состоит из цилиндрической топки с омываемым днищем, в которой образуется пламя и происходит инверсия продуктов сгорания. Дымовые газы поступают в трубный пучок передней трубной решетки и направляются
в сторону задней трубной решетки, из которой попадают в сборный короб дымовых газов, а затем в дымоход. Котел обеспечивает низкие поверхностные тепловые нагрузки в камере сгорания.
К ор п у с к отла: изготовлен из высококачественной стали и состоит из цилиндрической топки с омываемым днищем. Все материалы имеют сертификаты, подтверждающие
их химические и механические характеристики. Контроль качества осуществляется на каждом этапе производства. Сварка выполняется квалифицированным, аттестованным персоналом и подвергается неразрушающим методам контроля качества сварных соединений. После изготовления котлы подвергаются гидравлическим испытаниям, в соответствии с требованиями пункта 7.4 Приложения I. Директивы 2014/68/UE (PED).
Д ым о г а р н ы е т р у б ы : изготовлены из высококачественной стали, приварены к трубным решеткам. Трубы оснащены спиральными стальными турбулизаторами.
П е р е д н я я две р ь : изготовлена из стального листа, полностью покрыта слоем изоляции и слоем огнеупорного материала. Дверь котла оснащается петлями. Петли обеспечивают легкую регулировку и быстрое открывание. Для контроля горения в двери имеется самоочищающиеся смотровое стекло.
З а д н я я д ы м о в а я каме р а : выполненная из сварного стального листа, крепится к задней трубной пластине с помощью болтов, чтобы обеспечить удаление. Она оборудована соответствующей дверью для очистки и горизонтальным дымоходом (по заявке вертикальным) подходящего диаметра для мощности генератора. Дымовая камера может быть подключена к внешнему подогревателю.
О с н о ва н ие : стальная рама, приваренная к трубным решеткам и закрытая стальными листами.
Площадка для обслуживания: расположена в верхней части котла, изготовлена из стального, рифленого листа. Под заказ оборудуется поручнями и лестницей.
И з о л я ц и я : изготовлена из минеральной ваты толщиной 100 мм, с внешней стороны защищена окрашенной обшивкой.
- 1. Корпус котла 2. Дверь котла
- 3. Шкаф управления 4. Группа приборов
- 5. Главный паровой клапан
- 6. ПСК (поставляется в количестве 2 штук) 7. Камера сбора дымовых газов
- 8. Дренаж
- 9. Группа 2-х питательных насосов
- 10. Подключение контроля солесодержания (TDS)
- 11. Указатель уровня (2 шт.)
С т а н д а ртно е обо р у д ование : (2) Главный паровой клапан
Пружинные предохранительные клапаны - 2 шт.
Два указателя уровня прямого действия с фланцевыми подключениями, со сливными и отсечными кранами.
Манометр, с трехходовым краном проверки манометра - 1 шт.
Предохранительное реле давления, сертифицировано CE PED, с ручным перезапуском в шкафу управления - 1 шт. Реле рабочего давления - 1шт.
Регулируемое реле давления для двухступенчатых или датчик для модуляционных горелок - 1 шт.
Регулятор "аварийного минимального уровня" с самодиагностикой для блокировки горелки, с ручным перезапуском в шкафу управления, сертифицирован по нормам СЕ - 2 шт.
Датчик уровня для регулирования питательных насосов ВКЛ-ВЫКЛ - 2 шт.
Группа из двух питательных насосов - 1 шт. Комплект арматуры питательного контура и обвязка.
Автоматическая группа контроля уровня. Ручной клапан нижней продувки - 1 шт. Верхний смотровой люк - 1шт.
Интегрированный осушитель пара, для получения пара высокого качества.
Плита для крепления горелки.
Турбулизаторы из углеродистой стали. Подъемные проушины.
Шкаф управления IP55, 400 вольт / 3 фазы / 50 Гц. Комплект документации:
Декларация производителя в соответствии с Приложением VII Европейской директивы 2014/68/UE (PED)
Инструкции по монтажу и сервисному обслуживанию - Сертификаты безопасности компонентов.
Электрические схемы шкафа управления и Декларация соответствии о связанных с ними компонентах.
Характеристики воды: требования, касающиеся качества воды для теплоснабжения, к котловой воде, к частоте и типам периодических испытаний.
Дополнительное оборудование под заказ:
Комплект "максимального безопасного уровня"
Комплект контроля солесодержания
Комплект автоматической нижней продувки
Комплект “24 или 72 часа работы без обслужавающего персонала” для стандартного парового котла.
Комплект экономайзера EC (газ) / EC (жидкое топливо) - Предварительно просверленная плита для крепления горелки
Газовая или работающая на жидком топливе горелка.
Паровой инжектор для аварийного питания парового котла
(2) Количество и модель могут варьироваться в зависимости от конфигурации.
| Модели | W | L | H | A | B | C | D | E | ø | T1 | T2 | T3 | T4 | Вес пустого котла |
Общий вес |
| мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | кг | кг | |||||
| 300 | 1474 | 2320 | 1820 | 780 | 1550 | 815 | 635 | 1333 | 219 | DN32 | DN40 | DN25 | DN25 | 1620 | 2145 |
| 400 | 1474 | 2320 | 1820 | 780 | 1550 | 815 | 635 | 1333 | 219 | DN32 | DN40 | DN25 | DN25 | 1620 | 2145 |
| 500 | 1861 | 2530 | 1940 | 860 | 1750 | 880 | 695 | 1453 | 258 | DN40 | DN40 | DN25 | DN25 | 2010 | 2770 |
| 600 | 1861 | 2530 | 1940 | 860 | 1750 | 880 | 695 | 1453 | 258 | DN40 | DN40 | DN25 | DN25 | 2010 | 2770 |
| 800 | 1996 | 2900 | 2077 | 950 | 2120 | 935 | 745 | 1593 | 358 | DN50 | DN40 | DN25 | DN25 | 2830 | 3910 |
| 1000 | 1996 | 2900 | 2077 | 950 | 2120 | 935 | 745 | 1593 | 358 | DN50 | DN40 | DN25 | DN25 | 2830 | 3910 |
| 1250 | 2126 | 3259 | 2294 | 1090 | 2526 | 1015 | 860 | 1783 | 408 | DN65 | DN40 | DN25 | DN25 | 3710 | 5265 |
| 1500 | 2126 | 3259 | 2294 | 1090 | 2526 | 1015 | 860 | 1783 | 408 | DN65 | DN40 | DN25 | DN25 | 3710 | 5265 |
| 1750 | 2246 | 3559 | 2422 | 1200 | 2750 | 1170 | 905 | 1918 | 408 | DN65 | DN40 | DN25 | DN40 | 4610 | 6615 |
| 2000 | 2246 | 3559 | 2422 | 1200 | 2750 | 1170 | 905 | 1918 | 408 | DN65 | DN40 | DN25 | DN40 | 4610 | 6615 |
| 2500 | 2296 | 3640 | 2774 | 1470 | 2830 | 1405 | 1080 | 2243 | 508 | DN80 | DN40 | DN32 | DN40 | 6560 | 9450 |
| 3000 | 2296 | 3640 | 2774 | 1470 | 2830 | 1405 | 1080 | 2243 | 508 | DN80 | DN40 | DN32 | DN40 | 6560 | 9450 |
| 3500 | 2296 | 4140 | 2774 | 1470 | 3330 | 1405 | 1080 | 2243 | 508 | DN80 | DN40 | DN32 | DN40 | 7650 | 11020 |
| 4000 | 2756 | 4107 | 3031 | 1700 | 3300 | 1500 | 1170 | 2473 | 608 | DN100 | DN40 | DN32 | DN40 | 8980 | 13135 |
| 5000 | 2856 | 4590 | 3173 | 1800 | 3800 | 1525 | 1195 | 2548 | 658 | DN125 | DN50 | DN32 | DN40 | 10540 | 16340 |
| 6000 | 3026 | 4810 | 3315 | 1850 | 4003 | 1600 | 1210 | 2618 | 658 | DN150 | DN50 | DN40 | DN40 | 11750 | 18510 |
| Модели | Паропроизво- дительность |
Номинальная мощность* |
Максимальная мощность OR ** |
Макс. Рабочее давление |
Содержание воды по уровню |
Общий объем |
∆P Аэродинамическое сопротивление HP |
Длина сопла горелки мин. |
Диаметр сопла горелки макс. |
| кг/ч | кВт | кВт | бар | л | л | мбар | мм | мм | |
| 300 | 300 | 204 | 226,7 | 12 | 540 | 730 | 2,2 | 340 | 210 |
| 400 | 400 | 273 | 303,3 | 12 | 540 | 730 | 2,6 | 340 | 210 |
| 500 | 500 | 341 | 378,9 | 12 | 820 | 1030 | 2,8 | 340 | 240 |
| 600 | 600 | 409 | 454,4 | 12 | 820 | 1030 | 3,5 | 340 | 240 |
| 800 | 800 | 560 | 622,2 | 12 | 1080 | 1500 | 3,8 | 380 | 240 |
| 1000 | 1000 | 700 | 777,8 | 12 | 1080 | 1500 | 4,2 | 380 | 240 |
| 1250 | 1250 | 852 | 946,7 | 12 | 1555 | 2195 | 4,5 | 400 | 280 |
| 1500 | 1500 | 1022 | 1135,6 | 12 | 1555 | 2195 | 5,1 | 400 | 280 |
| 1750 | 1750 | 1193 | 1325,6 | 12 | 2005 | 2810 | 5,5 | 420 | 280 |
| 2000 | 2000 | 1363 | 1514,4 | 12 | 2005 | 2810 | 6 | 420 | 280 |
| 2500 | 2500 | 1704 | 1893,3 | 12 | 2890 | 3950 | 6,8 | 420 | 360 |
| 3000 | 3000 | 2045 | 2272,2 | 12 | 2890 | 3950 | 7 | 420 | 360 |
| 3500 | 3500 | 2386 | 2651,1 | 12 | 3370 | 4600 | 7,3 | 450 | 360 |
| 4000 | 4000 | 2726 | 3028,9 | 12 | 4155 | 5780 | 8 | 450 | 400 |
| 5000 | 5000 | 3408 | 3786,7 | 12 | 5800 | 7730 | 8,8 | 450 | 400 |
| 6000 | 6000 | 4089 | 4543,3 | 12 | 6760 | 8600 | 8,8 | 450 | 420 |
* при температуре питательной воды = 80°C и давлении = 12 бар
** В зависимости от рабочего давления и от нагрузки генератора
Э Ф Ф ЕК Т И В НА Я ТЕПЛО В А Я ИЗОЛЯЦИ Я характерезуется:
Высокой общей толщиной. Состоит их двух слоев минеральной ваты
Каждый слой покрыт алюминиевой фольгой
Р ЕВЕРСИВНО Е О ТКРЫТИ Е ДВЕР И
петли и затяжные болты регулируются во всех направлениях
ПЛОЩАДК А Д Л Я ОБСЛУЖИ В АН И Я
и з р и ф л е н о г о л и с т а , р а с п о л о ж е н а в в е р х н е й ч а с т и к о т л а
У П Р ОЩЕННО Е ЭЛЕКТРИЧЕС К О Е ПОДКЛЮЧЕНИЕ
быстроразъемные соединения
Ш К А Ф Ы У П Р АВ Л ЕНИ Я
электромеханические и электронные, с возможностью
расширения
В А РИАНТ Ы ОСНАЩЕНИ Я
одно-,двух-, трехступенчатыми и модуляционными горелками
РЕАЛИЗУЕ М Ы Е Ф У Н К Ц И И
шкаф управления и котел предназначены для интеграции дополнительных компонентов, в том числе и на уже установленный котел
Г Л А Д К И Е Т Р У Б Ы
Гладкие дымогарные трубы - для работы на газе, дизельном топливе и мазуте. Для улучшения теплообмена внутри труб находятся спиральные турбулизаторы.
Стандартно устанавливаются для паровых котлов,
работающих на газе, дизельном топливе и мазуте.
Паровым котлом называют устройство для превращения воды в пар, используемое как в быту, так и в промышленности. Пар применяется для обогрева помещений, аппаратов и трубопроводов, а также для вращения турбомашин. Давайте подробнее узнаем, что собой представляют паровые котлы. Принцип работы, устройство, классификация, сфера применения и многое другое - все это будет рассмотрено ниже.
Определение
Как вы уже поняли, паровой котел является агрегатом, производящим пар. При этом котлы такого типа могут давать пар двух видов: насыщенный и перегретый. В первом случае температура его составляет порядка 100 градусов, а давление - около 100 кПа. Температура перегретого пара поднимается до 500 градусов, а давление - до 26 МПа. Насыщенный пар используют в бытовых целях, в основном для обогрева частных домов. Перегретый пар нашел применение в промышленности и энергетике. Он хорошо переносит тепло, поэтому его использование в значительной степени повышает КПД установки.
Сфера применения
Выделяют три основные области применения паровых котлов:
- Отопительные системы. Пар выступает в роли энергоносителя.
- Энергетика. Промышленные паровые машины, или, как их еще называют, парогенераторы, используются для получения электрической энергии.
- Промышленность. Пар в промышленности используют не только для обогрева «рубашек» аппаратов и трубопроводов, но и для преобразования тепловой энергии в механическую и перемещения транспортных средств.
Бытовые паровые котлы используются для отопления жилых помещений. Простыми словами, их задача состоит в подогреве воды и передвижении пара по трубопроводу. Такую систему часто обустраивают вместе со стационарной печью или котлом. Обычно бытовые приборы вырабатывают насыщенный не перегретый пар, которого вполне достаточно для решения возложенных на них задач.
В промышленности пар перегревают - продолжают греть после испарения с целью еще больше повысить температуру. К таким установкам предъявляют особые требования по качеству, так как при перегреве пара емкость рискует взорваться. Перегретый пар, полученный из котла, может идти на образование электричества или механическое движение.
Электрический ток с помощью пара образуется следующим образом. Испаряясь, пар попадает в турбину, где он, благодаря плотному потоку вращает вал. Таким образом, тепловая энергия переходит в механическую, а та, в свою очередь, преобразовывается в электрическую. Так работают турбины электростанций.
Вращение вала, которое возникает при испарении больших количеств перегретого пара, может передаваться непосредственно на мотор и колеса. Так в движение приводится паровой транспорт. В качестве популярных примеров работы парового двигателя можно привести парогенератор паровоза или же судовой паровой котел. Принцип работы последних довольно прост: при сжигании угля образуется тепло, которое нагревает воду и образует пар. Ну а пар, в свою очередь, вращает колеса, или в случае с судном, винты.
Рассмотрим более детально, как работаю такие котлы. Источником тепла, необходимого для подогрева воды, может выступать любой вид энергии: электрическая, солнечная, геотермальная, тепло от сгорания газа или твердого топлива. Пар, образующийся в процессе нагрева воды, представляет собой теплоноситель, то есть переносит тепловую энергию с места нагрева в место использования.
Несмотря на многообразие конструкций, принципиальное устройство и принцип работы паровых котлов не отличаются. Общая схема нагрева воды с ее последующим преобразованием в пар выглядит таким образом:
- Очищение воды на фильтрах и ее подача в резервуар для нагрева с помощью насоса. Резервуар, как правило, располагается в верхней части установки.
- Из резервуара, по трубам вода попадает в коллектор, расположенный, соответственно, ниже.
- Вода вновь поднимается вверх, только теперь не через трубы, а через зону нагрева.
- В зоне нагрева образуется пар. Под действие разности давлений между жидким и газообразным веществом, он поднимется вверх.
- Вверху нагретый пар пропускается через сепаратор, где он окончательно отделяется от воды. Остатки жидкости возвращаются в резервуар, а пар следует в паропровод.
- Если это не обычный котел, а парогенератор, то его трубопроводы дополнительно нагреваются. О способах их нагрева будет сказано ниже.
Устройство
Паровые котлы представляют собой емкость, в которой вода нагревается и образует пар. Обычно они выполняются в виде труб, различных размеров. Кроме трубы с водой, котел всегда имеет камеру для сгорания топлива (топку). Ее конструкция может варьироваться в зависимости от типа применяемого топлива. Если это дрова, или твердый уголь, то в нижней части топки устанавливается колосниковая решетка, на которую укладывают топливо. С нижней части колосников, в топочную камеру поступает воздух. А вверху топки обустраивают дымоход, который необходим для эффективной тяги - циркуляции воздуха и горения топлива.
Принцип работы паровых котлов на твердом топливе несколько отличается от устройств, в которых в качестве теплоносителя использован жидкий или газообразный материал. Во втором случае, топочная камера предполагает горелку, которая работает подобно горелкам бытовой газовой печи. Для циркуляции воздуха также используют колосниковую решетку и дымоход, ведь в независимости от вида топлива, воздух является важнейшим условием горения.
Полученный от сгорания топлива, поднимается к емкости с водой. Он отдает воде свое тепло и выходит через дымоход в атмосферу. Когда вода нагревается до температуры кипения, она начинает испаряться. Стоит отметить, что вода испаряется и ранее, но не в таких количествах и не с такой температурой пара. Испарившийся пар самостоятельно поступает в трубы. Таким образом, циркуляция пара и смена агрегатных состояний воды происходит естественным образом. Принцип работы парового котла с естественной циркуляцией предполагает минимальное вмешательство человека. Все, что нужно сделать оператору, это обеспечить стабильный нагрев воды и проконтролировать процесс с помощью специальных устройств.
В случае с подогрев воды происходит проще. Она нагревается с помощью нагревательных элементов типа ТЭНов или выступает в роли проводника и нагревается по закону Джоуля-Ленца.
Классификация
Паровые котлы, принцип работы которых мы сегодня рассматриваем, могут классифицироваться по нескольким параметрам.
По виду топлива:
- Угольные.
- Газовые.
- Мазутные.
- Электрические.
По назначению:
- Бытовые.
- Энергетические.
- Промышленные.
- Утилизационные.
По конструкции:
- Газотрубные.
- Водотрубные.
Чем отличаются газо- и водотрубные паровые котлы
Принцип работы котлов основан на подогреве емкости с водой. Емкость, в которой вода переходит в парообразное состояние, как правило, представляет собой трубу или несколько труб. Приборы, в которых горючее обогревает трубы, поднимаясь вверх, называются газотрубными котлами.
Но есть и другой вариант - когда перемещается по трубе, расположенной внутри емкости с водой. В таком случае водные емкости называются барабанами, а сам котел - водотрубным. В обиходе его также называют огнетрубным котлом. В зависимости от расположения водных барабанов, котлы такого типа подразделяют на: горизонтальные, вертикальны и радиальные. Также встречаются модели, в которых реализованы разные направления труб.
Устройство и принцип работы огнетрубного парового котла несколько отличается от газотрубного. Во-первых, это касается размера труб с водой и паром. У водотрубных котлов трубы менее габаритны, чем у газотрубных. Во-вторых, имеют место различия по мощности. Газотрубный котел дает давление не более 1 МПа и имеет теплообразующую способность до 360 кВт. Причиной тому являются крупные трубы. Чтобы в трубах образовывалось достаточно пара и давления, их стенки должны быть толстыми. Как результат - цена таких котлов завышена. мощнее. Благодаря тонким стенкам труб, пар нагревается лучше. И в-третьих, водотрубные котлы безопаснее. Они производят высокую температуру и не боятся значительных перегрузок.
Дополнительные элементы котлов
Принцип работы парового котла довольно прост, тем не менее его конструкция состоит из довольно большого количества элементов. Кроме топочной камеры и труб для циркуляции воды/пара, котлы оснащаются устройствами для повышения их эффективности (увеличение температуры пара, его давления и количества). К таким устройствам относят:
- Пароперегреватель. Служит для повышения температуры пара выше 100 градусов. Перегревание пара повышает экономичность аппарата и его коэффициент полезного действия. Перегретый пар может достигать температуры в 500 градусов по Цельсию. Столь высокие температуры имеют место в паровых установках атомных станций. Суть перегрева состоит в том, что после испарения идущий по трубе пар подвергается повторному нагреву. Для этого аппарат может оснащаться дополнительной топочной камерой или простым трубопроводом, который, прежде чем вывести пар на целевое использование, несколько раз проходит через основную топку. Пароперегреватели бывают радиационными и конвекционными. Первые работают в 2-3 раза эффективнее.
- Сепаратор. Служит для «осушения» пара - отделения его от воды. Это позволяет увеличить КПД установки.
- Паровой аккумулятор. Данное устройство создано для поддержания постоянного уровня выхода пара из установки. Когда пара не хватает, оно добавляет его в систему и, наоборот, отбирает в случае переизбытка.
- Подготовительное устройство для воды. Чтобы аппарат работал дольше, вода, попадающая в него, должна отвечать специфическим требованиям. Данное устройство снижает количество кислорода и минералов в воде. Эти несложные меры позволяют предотвратить коррозию труб и образование на их стенках накипи. Ржавчина и накипь не только снижают эффективность аппарата, но и быстро приводят его в негодность, особенно в случае активного использования.
Контрольные устройства
Кроме того, котел оснащается вспомогательными устройствами для контроля и управления. К примеру, сигнализатор предельных уровней воды следит за поддержанием постоянного уровня жидкости в барабане. Принцип работы сигнализатора предельных уровней парового котла основывается на изменении массы специальных грузов во время их перехода из жидкой фазы в парообразную, и наоборот. В случае отклонения от нормы он подает звуковой сигнал для оповещения сотрудников предприятия.
Для позиционного регулирования уровня воды также используется уровнемерная колонка парового котла. Принцип работы устройства основан на электропроводности воды. Колонка представляет собой трубку, оснащенную четырьмя электродами, контролирующими уровень воды. Если водяной столб достигает нижней отметки, подключается питательный насос, а если верхней - питание котла водой останавливается.
Еще одним простейшим устройством для измерения уровня воды в паровом котле служит водомерное стекло, встроенное в корпус аппарата. Принцип работы водомерного стекла парового котла прост - оно предназначено для визуального контроля уровня воды.
Кроме уровня жидкости, в системе с помощью термометров и манометров замеряют температуру и давление соответственно. Все это необходимо для нормального функционирования котла и предотвращения возможности возникновения аварийных ситуаций.
Парогенераторы
Мы уже рассмотрели принцип работы парового котла, теперь кратко познакомимся с особенностями парогенераторов - наиболее мощных котлов, оборудованных дополнительными устройствами. Как вы уже поняли, главное отличие парогенератора от котла состоит в том, что его конструкция включает один или несколько промежуточных пароперегревателей, что позволяет достичь высочайших температур пара. На атомных электростанциях, благодаря очень горячему пару, преобразуют энергию распада атома в электрическую энергию.
Существует два основных способа нагрева воды и переведения ее в газообразное состояние в реакторе:
- Вода омывает корпус реактора. При этом реактор охлаждается, а вода нагревается. Таким образом, пар образуется в отдельном контуре. В таком случае парогенератор выполняет функции теплообменника.
- Трубы с водой проходят внутри реактора. В этом варианте, реактор является топочной камерой, с которой пар подается непосредственно на электрогенератор. Эта конструкция называется кипящим реактором. Здесь все работает без парогенератора.
Заключение
Сегодня мы с вами познакомились с таким полезным прибором, как паровой котел. Устройство и принцип работы этого аппарат довольно просты и основаны на банальных физических свойствах воды. Тем не менее паровые котлы в значительной степени облегчают жизнь человека. Они согревают здания и помогают вырабатывать электричество.
Паровой котел - это оборудование, вырабатывающее насыщенный или перегретый пар, который используется для решения различных технологических задач. В зависимости от назначения паровые котлы высокого давления делятся на две группы - энергетические и промышленные.
Энергетические котлы. Агрегаты данного типа нашли широкое применение на ТЭЦ и ТЭС, где работают в связке с турбогенератором. Энергетические котлы вырабатывают перегретый пар, температура которого превышает температуру кипения воды при заданном давлении. Вырабатываемый котлом пар поступает в турбину и используется для увеличения коэффициента полезного действия тепловой машины при производстве электроэнергии.
Промышленные котлы. Оборудование этого типа предназначено для производства технического пара и используется почти во всех отраслях промышленности, в том числе на пищевых, химических, нефтедобывающих, деревообрабатывающих производствах, в сельском хозяйстве, медицине и т.д. Важно отметить, что в отличие от агрегатов предыдущего вида промышленные котлы вырабатывают насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения воды.
Что касается других особенностей котлов, то наиболее значимым является тип используемого топлива. Чаще всего на предприятиях используют промышленные паровые котлы на газе (природном и сжиженном), но это не единственный вариант энергоносителя. При подключении специальных горелок оборудование может работать на дизельном топливе, мазуте, нефти и т.д.
Преимущества паровых котлов ICI Caldaie
Итальянская компания ICI Caldaie специализируется на производстве промышленных котлов с середины прошлого века. Сегодня данная марка по праву признана одной из лучших в отрасли, а ее продукция пользуется устойчивым спросом у потребителей.
Планируя купить паровой котел, рассмотрите возможность приобретения оборудования, выпущенного итальянским производителем. Оно обладает множеством преимуществ, в том числе:
- КПД до 92%. Более доступные по цене отечественные агрегаты заметно проигрывают по коэффициенту полезного действия, как правило, их КПД не превышает 60%. А это значит, что, установив на предприятии , вы будете экономить до трети топлива;
- широкий выбор техники. В ассортименте производителя присутствует все, что необходимо для оборудования котельной «под ключ», включая паровые котлы, а также компактные модели, которые оптимальны для использования в условиях дефицита пространства или там, где нет необходимости в высокопроизводительном агрегате;
- отличная производительность. Номенклатурный ряд производителя включает в себя как небольшие котлы, так и мощные промышленные агрегаты, способные производить до 25 000 кг пара в час, при рабочем давлении до 25 бар.
Приобрести промышленные парогенераторы ICI Caldaie в России можно в компании «Альба». Мы являемся официальным дилером производителя, поэтому предлагаем выгодные цены на все оборудование и осуществляем поставки техники в кратчайшие сроки.