Какое давление в паровом котле
Содержание статьи
Классификация паровых котлов по давлению: оборудование низкого и высокого давления, принцип работы
Паровые котлы делятся на два типа: газотрубные и водотрубные.
Газотрубными называются котлы, в которых газообразные продукты горения выходят по дымогарным, а также жаровым трубам, размещенным внутри емкостей с нагревающейся водой.
Они бывают дымогарными, жаротрубными и дымогарожаротрубными. В водотрубных устройствах трубы с нагреваемой водой находятся внутри газопровода.
Содержание
- Что представляют собой паровые котлы высокого давления
- Применение на производстве
- Использование оборудования низкого давления
- Принцип работы
Что представляют собой паровые котлы высокого давления
Котлы паровые газовые или же газотрубные — это агрегаты высокого давления. Их использование в теплоэнергетике допустимо при необходимой мощности в 360 кВт с рабочим давлением в 1 мегапаскаль.
При превышении давления в паровом котле может случиться взрыв с выбросом пара в большом количестве, приводящий к чрезвычайной ситуации. Сегодня такие системы считаются устаревшими и применяются довольно редко. Современные водонагревательные системы рассчитаны на большую мощность.
Потребность в разработке водотрубных котлов появилась вследствие роста производства и необходимости получения пара в большом количестве.
Наличие множества узлов и составляющих в системе считается одним из недостатков данных устройств. Ремонт такого оборудования возможен только в отключенном состоянии.
Применение на производстве
Промышленные паровые устройства высокого давления или же парогенераторы — это сложнейшая система, состоящая из механических и электрических компонентов. Парогенератор состоит из нескольких частей:
- каркас, куда крепятся все остальные элементы;
- электрическое оснащение — приборы для измерения, индикации, релейные переключатели, сигнальные лампы и другая аппаратура;
- датчики давления — выполняют контроль давления в системе;
- котел парогенератора — емкость для воды с установленными датчиками контроля уровня жидкости;
- электронасос — используется для непосредственного закачивания воды в котел.
Для нагрева воды в электропаровых котлах используют 3 метода:
1) Применение ТЭНов разной мощности.
2) Электропроводность воды — при пропускании через воду электрического тока выделяется тепло.
3) Нагрев воды с поддержкой частотного излучения или же индукционного нагрева.
Водогрейные котлы используются для обеспечения дома горячей водой и теплом. Поэтом сегодня такая услуга, как установка водогрейных котлов стала сегодня весьма популярной.
Подробнее о водогрейных котлах читайте здесь.
Котлы высокого давления имеют давление пара более 20 атмосфер. Разработка и внедрение аналогичных установок вызваны непосредственным ростом мощности силовых агрегатов. Работа оборудования направлена на получение большого объема пара и горячей воды. Все клапаны и задвижки должны быть выполнены с учетом работы в условиях высокого внутреннего давления.
Использование оборудования низкого давления
На современном рынке представлены паровые котлы как российского, так и зарубежного производства. Они отличаются по функциональности, дизайну и качеству сборки. Выбор необходимой модели должен происходить с учетом требуемой мощности и производительности.
Паровые котлы низкого давления предназначены для выработки насыщенного пара, давление которого не выше 0,07 МПа, а его температура составляет 115 °С. Данное оборудование способно производить 140-3000 кг пара в час. Эти агрегаты применяются для технологических процессов в сельскохозяйственных организациях, на предприятиях пищевой, деревообрабатывающей индустрии и для обогрева помещений различной площади.
Современные котлы оснащаются системами автоматического регулирования различной степени сложности, предназначенными для обеспечения безопасной работы котла без постоянного присутствия людей.
О том, какие бывают марки водогрейных котлов, читайте здесь.
Принцип работы
Паровое оборудование низкого давления устроено так, что вода в процессе сгорания топлива забирает все тепло. Газы, в процессе выхода из топливной части, попадают прямо в трубный пучок, который объединяет две части водяной базы.
Эти продукты нагревают воду, в результате чего она начинает испаряться. Пар сервируется через паропровод и используется в технологических процессах. Благодаря большому количеству воды, формируется устойчивое давление в паровом котле, которое сохраняется даже при неравномерной подаче пара. Впрочем, не стоит игнорировать ситуации, когда давление быстро падает и может спровоцировать взрыв.
Котел низкого давления — это система, которая состоит из двух и более цилиндров разных размеров, вставленных один в другой. В жаровой трубе расположена топка, в ее заднем отсеке имеется конвективный пучок труб. Угольное паровое оборудование оснащается плитой, которая крепится к фронтальной стороне. На плите размещаются крепления для вентилятора. Благодаря этому, процесс горения улучшается, а значит, улучшается и производительность оборудования.
Водный режим котла — поддержание определенных качеств, показателей поступающей в паровой котел питательной и циркулирующей в нем котловой воды.
О том, какие работают водогрейные котлы, читайте здесь.
Газовые и жидкотопливные установки оснащаются особыми горелками. Насыщенный пар, вырабатываемый устройством, осушается, благодаря особому внутрикотловому сепарационному устройству. При этом, отходы горения удаляются через дымопровод.
Паровые котлы делятся на устройства высокого и низкого давления. В зависимости от необходимой мощности используется тот или иной тип оборудования. Данные устройства характеризуется надежностью, высокой производительностью и безопасностью применения.
Источник
Какое давление в паровозном котле и какая температура кипения воды?
Известно, что температура кипения воды тем выше, чем выше давление. Поскольку в паровозе используется энергия давления пара, то значит и температура кипения там выше привычных 100 градусов. Какие температуры и давления присутствуют в паровозном котле? бонус за лучший ответ (выдан): 5 кредитов Отвечающие писали о температуре не кипящей воды, а о температуре пара. А это не одно и то же. Известно, что с повышением давления повышается и температура кипения жидкостей, в том числе и воды. Например, в кастрюле-скороварке предохранительный клапан срабатывает (как указано в инструкции по эксплуатации) при давлении пара внутри кастрюли 1,8 атм. При таком давлении вода в кастрюле кипит при температуре 118°С, поэтому пище варится в несколько раз быстрее. При давлении 3 атм. вода кипит уже при 134°С, при 10 атм — при температуре 180,3°С. При 20 атм — при температуре 213°С. В паровозном котле давление может быть и более высокое. Писали, что может достигать 25 атм. Если это так, то вода при таком давлении кипит при температуре почти 225°С. А выше 218,5 атм вода переходит в сверхкритическое состояние (температура при этом 374°С). автор вопроса выбрал этот ответ лучшим Ладлен [256K] 5 лет назад Дело в том, что процесс работы парового двигателя в паровозе отличается от работы паровых турбин и здесь можно долго спорить и о давлении и о температуре внутри паровозного котла. Как показали в передаче Наука 2.0, то первые паровые двигатели работали по принципу Стирлинга. Так что можно спорить, но конструкции паровых котлов различаются, и я не беру на себя доказывать, то что описано в литературе. Так что ответ даю в цитате. Ёпрст Известный [253K] 5 лет назад Что там «паровозники» говорят? В котле паровоза, который готов к началу движения, создается давление порядка 5-7 атм. При движении давление повышается до 10 атмосфер. При этом температура нагретого пара в паросъемнике около 180 градусов Цельсия. На трудных подъемах машинист мог повышать давление в котле до 25 атмосфер (при температуре пара около 200 гр.), но на короткое время. Предохранительные клапаны усиленно сбрасывали пар, вместе с ним и воду. Срочно добавить воду машинист не в состоянии. И котел, потеряв воду мог взорваться. Не смотря на наличие между котлом и топкой предохранительных плавких пробок, которые при перегреве должны расплавиться и пустить воду (пар) в топку. Aleksandr6052 [71.1K] 5 лет назад В паровозном котле давление пара достигает до двадцати атмосфер и даже выше. Максимальная температура пара в пароперегревателе — порядка четырёхсот градусов Цельсия. Такие высокие параметры давления и температуры пара довольно-таки опасны при возникновении аварийных сбоев в работе котла. Поэтому на случай незапланированного повышения давления в котлах предусмотрены специальные аварийные клапаны. Они сбрасывают повышенное сверх нормы давление в котле, предотвращая его взрыв. Жекан Иванов [1.9K] 5 лет назад Как известно, в паровозном котле очень большие температуры. Так как паровой котел является тем самым источником энергии для движения паровоза, то к нему достаточно много требований. Давление пара может достигать в нем аж 20 атмосфер, поэтому котел — это считай бомба, которую нужно контролировать. Что касается температуры в котле, то она может достигать до 1600 градусов. С паровозным котлом надо очень аккуратно себя вести, потому что именно его взрыв чаще всего забирал жизни экипажа. И этот же взрыв стал причиной отказа от паровозной тяги. Вот схема котла: Знаете ответ? |
Источник
Паровые котлы: устройство и классификации
Несмотря на стремительное развитие технологий, в производственных процессах целого ряда отраслей водяной пар не может быть эффективно заменен никаким другим теплоносителем. Поэтому каждый раз при проектировании и закладке новых производств инженерам придется решать задачу подбора подходящего котельного оборудования. В этом обзоре мы хотели бы разобрать основные классификации паровых котлов и соотнести их с моделями, представленными в продуктовом портфеле ICI Caldaie, чтобы обеспечить информацией специалистов, занятых выбором.
Устройство парового котла: как менялась конструкция
Принцип работы парового котла остается неизменным с момента его изобретения: тот или иной источник тепла нагревает воду, заключенную в большом или малом металлическом сосуде до температуры кипения и испарения. Скапливаясь в верхней части сосуда продукты испарения достигают необходимых величин давления и температуры, после чего направляются через паропровод потребителям или в пароперегреватель для достижения более высоких рабочих параметров. Эффективность процесса выработки пара определяется наиболее полным использованием теплоты, выделяемой источником. Развитие инженерной мысли в этом направлении можно отследить по тому, как менялась конструкция парового котла.
цилиндрический котел с внешней топкой
Первые парогенераторы напоминали котлы для варки пищи. Дровяная или угольная топка располагалась снаружи, нагревая бак с водой снизу. При такой схеме значительная часть тепла расходовалась на обогрев окружающей среды, что и обуславливало крайне низкий КПД первых паровых котлов.
паровой котел с жаровыми трубами
Разумным решением стало размещение топки внутри водяного объема котла. Вкупе с теплоизоляцией внешней обшивки бака это значимо повысило КПД, позволив расходовать тепло преимущественно на нагрев воды.
жаротрубно-дымогарный котел
Поскольку высокой температурой обладало не только открытое пламя в топке, но и выделяющиеся при сгорании дымовые газы, следующей задачей усовершенствования конструкции парового котла стало удержание тепла уходящих газов внутри водяного объема. Задача была решена размещением в нем дымогарных труб малого диаметра. Перед удалением через дымоход газы проходили по этим трубам, ускоряя нагрев и испарение воды.
В принципиально ином направлении развивалась конструкция паровых водотрубных котлов, чаще всего используемых в качестве силовых установок в электроэнергетике, на железнодорожном и водном транспорте. В случае водотрубного котла не источники тепла — топка и газоходы — размещались внутри водяного объема, а наоборот: водяной объем, распределенный по трубам малого диаметра, размещался в газоходах, по которым движутся продукты сгорания.
Такая конструкция с высокой эффективностью позволяет вырабатывать пар критического давления, избыточного для технологических процессов большинства отраслей. Принципиальные различия в конструкции водотрубных и жаротрубных котлов легли в основу большинства классификаций котельного оборудования.
Классификации паровых котлов
Классификация по назначению
Данная классификация соотносит те или иные типы паровых котлов не с конкретными отраслями, а скорее с укрупненными сферами применения. В соответствии с ней, паровые котлы делятся на энергетические, промышленные (технологические) и отопительные (энерготехнологические).
Энергетические котлы используются на электростанциях для передачи вращения турбинам, генерирующим электричество. Вырабатываемый данным оборудованием пар характеризуется высоким и сверхвысоким давлением.
Промышленные или технологические паровые котлы вырабатывают насыщенный пар для технологических нужд. Давление получаемого пара редко превышает 3 МПа (30 бар). В общей классификации котлов по давлению данный класс оборудования относится к котлам низкого и сверхнизкого давления. Если же рассматривать технологические паровые котлы как отдельный сегмент, то разделение оборудования на котлы низкого и высокого давления привязано к нормативам Ростехнадзора, устанавливающим поднадзорность сосудов, работающих под давлением. Подробнее об этом — в статье «Производственные котлы высокого и низкого давления».
Отопительные или энерготехнологические котлы находятся на стыке промышленных и энергетических. В России их широкое применение было обусловлено повсеместным строительством моногородов и жилых районов при промышленных предприятиях. Энерготехнологические паровые котлы вырабатывали пар одновременно для производственных нужд и для отопления коммунального сектора. В настоящее время в соответствии с программами повышения энергоэффективности и реконструкции производств крупнотоннажные паровые котлы заменяются котлами меньшей паропроизводительности, а для теплоснабжения жилых районов строятся более экономичные водогрейные котельные.
Компетенция ICI Caldaie — производство экономичных производственных паровых котлов жаротрубного типа с проходной и реверсивной топкой, отвечающих высоким стандартам эксплуатационной и экологической безопасности.
Классификация паровых котлов по давлению
Сквозная классификация по давлению, объединяющая все виды паровых котлов выглядит следующим образом. Область высокого давления (энергетики) включает котлы высокого, критического и сверхкритического давления. Диапазон: от 3,9 МПа до 22,5 МПа (39-225 бар). Область низкого давления (промышленность) включает котлы серхнизкого (до 0,1 МПа), низкого (0,1-1 МПа) и среднего (1-39 МПа) давления. Котлы сверхнизкого давления не подлежат регистрации в территориальных органах Ростехнадзора.
В модельном ряду ICI Caldaie область сверхнизкого давления представлена сериями:
Область среднего и высокого давления (если рассматривать промышленные котлы как самостоятельный сегмент) представлена сериями:
Классификация паровых котлов по производительности
Рассматривая деление паровых котлов по производительности, нужно снова разграничить сферы энергетики и промышленности. Так, принятая в российской технической литературе классификация относит паровые котлы для технологических нужд с паропроизводительностью до 25 т/ч к категории малой производительности. Выработка пара котлами средней производительности находится в диапазоне от 35 до 160 т/ч. Это область водотрубных энерготехнологических котлов. Паровые котлы большой производительности — это оборудование с выработкой от 160 до 250 тонн пара в час. Подобная паропроизводительность востребована исключительно в энергетике.
В сегменте производственных паровых котлов классификация несколько иная. К категории малой производительности относятся паровые котлы и прямоточные генераторы с выработкой пара на уровне от 100 до 500 кг/ч; к средней категории — котлы с выработкой от 500 до 5000 кг/ч, к паровым котлам большой производительности относятся модели с выработкой от 10 т/ч.
ICI Caldaie предлагает решения во всех трех категориях:
Паровые генераторы малой производительности
Паровые котлы средней производительности
Котлы большой производительности
Классификация паровых котлов по видам топлива
Последний вид классификации — это деление котлов по видам сжигаемого топлива. До середины 20-го века паровые котлы были преимущественно твердотопливными и работали на угле, торфе или дровах. В 50-х гг. стали серийно выпускаться жидкотопливные и газовые горелки. Это позволило пересмотреть конструкцию котлов в направлении уменьшения водяного объема и габаритных размеров. Еще одним следствием использования горелок стала автоматизация работы котлов.
В настоящее время основную часть парка современных производственных генераторов пара составляют газовые и дизельные паровые котлы. Твердотопливные модели используются значительно реже, преимущественно в местностях, не имеющих доступа к магистральным газопроводам.
Паровое оборудование ICI имеет универсальную топку камерного типа, совместимую как с газовыми горелками, так и с горелками на дизеле или мазуте.
Классификация котлов по типу
Как было упомянуто в самом начале, совершенствование конструкции парогенераторов привело к появлению двух типов оборудования: жаротрубных и водотрубных котлов. Сравнительно небольшой объем паропотребления на малых и средних производствах не позволяет эффективно использовать водотрубные котлы, обладающие избыточными параметры по давлению и производительности. Поэтому основным типом паровых котлов для производственного применения становятся жаротрубные котлы. Все котельное оборудование, выпускаемое под маркой ICI Caldaie относится к жаротрубному типу.
Для полноты обзора стоит упомянуть о растущем предложении прямоточных парогенераторов, выпускаемых в качестве альтернативы паровым котлам с водяным объемом. Принцип их работы подразумевает непрерывное испарение воды, подаваемой на конвективные поверхности в виде труб или пластин. Прямоточные парогенераторы некоторых производителей могут рассматриваться в качестве альтернативы жаротрубным котлами в широком диапазоне производительности в процессах, не требующих особой точности поддержания поддержания рабочих параметров — температуры, давления и степени сухости пара.
Классификация паровых котлов по числу оборотов дымовых газов
У жаротрубных котлов имеются свои внутренние классификации. Одна из них — деление моделей на двух- и трехходовые по количеству прохождений дымовых газов через дымогарные трубы или поворотные камеры. Двухходовые паровые котлы имеют реверсивную топку и одну группу дымогарных труб, после прохождения которой газы удаляются через дымоход. Трехходовые котлы оснащаются проходной топкой и двумя группами дымогарных труб, заставляя продукты сгорания совершать дополнительный проход перед тем как покинуть контур котла. Более подробно их различия и технические особенности рассматриваются в отдельном материале — «Двухходовые и трехходовые паровые котлы».
В каталоге ICI Caldae представлены оба вида оборудования:
Двухходовые паровые котлы
Трехходовые паровые котлы
Классификация по компоновке дымогарных труб
Еще одна классификация, характерная исключительно для жаротрубно-дымогарных котлов — по схемам компоновки. Котлы различных производителей могут иметь отличающиеся схемы расположения жаровой трубы и дымогарных каналов друг относительно друга. Встречаются котлы с симметричной и ассиметричной компоновкой.
/фото примеров/
ICI Caldaie выпускает котлы с симметричной компоновкой.
Классификация паровых котлов по типу газовоздушного тракта
Еще один момент — тип газовоздушного тракта. По этому признаку котлы делятся на:
- котлы с естественной тягой (движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе)
- котлы с наддувом (сопротивление газовоздушного тракта преодолевается работой дутьевых вентиляторов, установленных на горелках)
- котлы с уравновешенной тягой (когда давление в топке и начале горизонтального газохода (перед поверхностью нагрева) поддерживается близким к атмосферному совместной работой дутьевых вентиляторов и дымососов)
Котлы ICI как и большая часть котлов европейского производства относятся к котлам с наддувом.
Заключение
Мы рассмотрели наиболее распространенные классификации паровых котлов в разрезе технической компетенции компании ICI Caldaie.
Для проектов вновь возводимых и реконструируемых паровых котельных могут быть предложены экономичные двух- и трехходовые паровые котлы, вырабатывающие пар давлением от 0,7 до 25 бар. Диапазон прроизводительности от 50 кг до 32 т/ч. В зависимости от типа горелки котлы могут работать как на магистральном метане, сжиженных углеводородных газах, а также легком и тяжелом жидком топливе с соответствующей системой предварительной очистки.
По вашему запросу инженеры компании подготовят технико-коммерческое предложение с рекомендацией модели парового котла, наиболее полно отвечающего вашим технологическим задачам.
Источник