Давайте рассмотрим основы котла или паровой котельной. Что вы подразумеваете под паровым котлом? Как следует из названия, ясно, что это оборудование, которое используется для кипячения воды с образованием пара.
Обычно вырабатывается пар, поэтому его называют паровым котлом!
Например, чтобы понять основы, возьмите закрытую емкость с небольшим количеством воды. Что произойдет, если вы его вскипятите?
- Вода будет нагреваться
- Образуется пар
- Постепенное увеличение давления
- Предохранительный клапан будет открыт
Следовательно, понятно, что если мы вскипятим воду, то получится пар высокого давления. В настоящее время этот пар используется на многих промышленных предприятиях, таких как тепловые электростанции, атомные электростанции и т.д. Для производства электроэнергии. Следовательно, паровой котел является неотъемлемой частью многих отраслей промышленности. Подробнее об устройстве и области применения паровых котлов читайте на странице https://elektroportal.ru/news/139329 специализированного сайта.
Определение парового котла
Паровой котел — это устройство для выработки электроэнергии, которое вырабатывает пар путем подачи тепловой энергии в воду. Он имеет форму закрытого резервуара из стали, в котором происходит сгорание топлива с получением тепловой энергии. Его также называют парогенератором.
Паровой котел является важной частью тепловой энергетической установки, поэтому для нас важно иметь знания о паровом котле.
История паровых котлов
Изобретение парового котла началось в конце 1700-х годов с простого котла чайникового типа.
- Он использовался для производства пара, отличного от любых промышленных применений.
- Для производства тепла имелась топочная камера, а на коробке хранился один чайник для воды.
- За счет тепла от топки нагревалась вода и вырабатывался пар.
- Он был очень маленьким и разжигался только вручную.
- Небольшая тепловая мощность, а также небольшой выход пара.
В 1967 году котел получил дальнейшее развитие для промышленности. В основном Г. Бэбкок и С. Уилкокс были основателями промышленных котлов, вырабатывающих пар.
В 1679 году Дени Папен усовершенствовал паровой котел с предохранительным клапаном и начал использовать его во многих отраслях промышленности.
В 1891 году Stirling Boiler Company начала производить котлы и стимулировать различные отрасли промышленности с применением паровых котлов.
В 1907 году компании Stirling Boiler Company и Babcock & Wilcox Company объединились и начали производить котлы наилучшего качества, изготовленные по индивидуальному заказу, различной мощности.
Основные части парового котла
Паровой котел представляет собой сложную комбинацию,
- Оболочка,
- Топка,
- Крепления котла,
- Аксессуары,
- Обогрев помещения,
- Решетка,
- Водное пространство и
- Паровое пространство.
Давайте попробуем разобраться в каждой из частей котла, чтобы составить общее представление.
Оболочка
Корпус котла представляет собой полый цилиндрический корпус, изготовленный из стали. Теплопередача и парообразование будут происходить в этой части. Концы корпуса закрыты торцевыми пластинами.
Топка
Здесь происходит сгорание топлива для получения тепловой энергии. Горелка создает горение в этой камере путем сжигания различных видов топлива. Он расположен над колосниковой решеткой и под кожухом.
Крепления котла
Это фитинги и устройства для надлежащего функционирования и безопасности котла (манометр, предохранительный клапан, запорный клапан и т.д.)
Аксессуары
Это встроенные устройства, устанавливаемые на котле для повышения его эффективности (пароперегреватель, воздухоподогреватель, экономайзер и т.д.)
Решетка
Это помещение, в котором сжигается топливо. Он построен из нескольких чугунных стержней, которые используются для поддержания размещенного на нем топлива.
Обогрев помещения
Это пространство подвергается воздействию горячих газов с одной стороны и воды с другой.
Водяное пространство и паровое пространство
Эти две области являются частью корпуса. Водное пространство — это объем, занимаемый водой в корпусе, а паровое пространство — это область, где пар собирается внутри корпуса котла.
Как работает паровой котел?
Это очень распространенный вопрос о том, как работает паровой котел? Давайте попробуем разобраться самым простым способом,
Основы принципа работы
Вода легкодоступна, и это самая дешевая жидкость, с которой легко обращаться. Когда мы говорим о тепловой энергии, вода становится первым выбором.
Обычно мы не понимаем, какая энергия содержится в воде, но если вы преобразуете воду в пар, он может легко получить представление!
Возьмите,
- Объем воды = V
- Теперь, если вы приготовите его на пару, его объем достигнет приблизительно 1600 x V
Это означает, что из воды можно вырабатывать огромную энергию.
Процесс работы парового котла
Давайте рассмотрим рабочий процесс парового котла шаг за шагом,
- Подача воды в корпус котла под рабочим давлением.
- Топливо сжигается в печи и образуются горячие газы.
- Эти горячие газы вступают в контакт с водяным пространством.
- Теплопередача происходит от горячих газов к воде в кожухе.
- Вода нагревается и превращается в пар.
- Пар собирается в паровом отделении для дальнейшего использования.
- Этот пар может использоваться для производства электроэнергии, кондиционирования воздуха и для выполнения любого промышленного процесса.
Типы паровых котлов
Мы можем классифицировать паровые котлы на различные типы в зависимости от их использования.
Факторы, по которым котел может быть классифицирован, следующие;
- В зависимости от содержимого трубы
- Способ циркуляции
- Количество стволов
- Источник тепла
- Давление
- Ось корпуса
- Расположение топки
- Мобильность
В зависимости от содержимого трубы
Труба котла будет содержать либо воду, либо дымовые газы. Таким образом, существует два типа котлов в зависимости от содержания труб.
- Водотрубный котел
- Жаротрубный котел
Водотрубный котел
Как следует из названия, труба состоит из воды, в основном, водотрубный котел означает, что вода содержится внутри труб.
- Трубы окружены пламенем и дымовыми газами снаружи.
- Передача тепла происходит от дымовых газов к трубам, заполненным водой, через стенки труб.
- Они полезны в мощных энергетических установках, где требуется большое количество пара и высокое давление.
- Пар может легко вырабатываться за счет увеличения площади поверхности через большое количество трубок.
- Они очень распространены и используются при больших потребностях в электроэнергии.
- Этот тип котлов имеет высокую скорость теплопередачи, что приводит к более высокому КПД.
- Вначале их называют невзрывоопасными котлами, поскольку они решают проблему взрыва котла в то время.
- Котлы этого типа работают в диапазоне давления от 12 до 100 бар и паропроизводительностью от 0,63 до 63 кг/с.
- Водотрубный котел обладает преимуществом безопасности, быстрой передачи тепла и быстрой реакции для удовлетворения потребности в паре.
- С другой стороны, он имеет более высокую первоначальную стоимость, большие габариты и более сложный в эксплуатации по сравнению с жаротрубным котлом.
- Примерами водотрубных котлов являются котлы Бэбкока и Уилкокса, Бенсона, Стирлинга и др.
Жаротрубный котел
Жаротрубный котел, как следует из названия, труба состоит из огня. В основном, в жаротрубных котлах огонь содержится внутри труб.
Их также называют дымоходными котлами.
- Трубы погружены в воду внутри корпуса.
- Тепло передается от горячих труб к окружающей воде через стенки труб.
- Они полезны в небольших энергетических установках, где потребляемое количество пара и давление невелики.
- Они используются при небольших потребностях в электроэнергии.
- Этот тип котлов имеет более низкий КПД.
- У них есть проблема с взрывами, поскольку трубы содержат горячие газы при высоких температурах и давлении.
- Котлы этого типа работают при максимальном давлении 17,5 бар и паропроизводительности до 10 кг/сек.
- Преимуществом жаротрубного котла является более низкая первоначальная стоимость, компактная конструкция и простота эксплуатации.
- С другой стороны, они сопряжены с риском взрыва, большим объемом воды, приводящим к плохой циркуляции, а также требуется больше времени, чтобы пар достиг желаемого давления.
- Примерами жаротрубных котлов являются котлы Scotch marine, Cochran, Lancashire и locomotive и др.
В зависимости от способа циркуляции
Мы имеем дело с двумя типами паровых котлов, основанных на циркуляции воды. Это;
- Природный котел
- Котел с принудительным охлаждением
Природный котел:
В сосуде присутствует вода, если мы нагреваем ее, плотность нижней части уменьшается по сравнению с плотностью верхней части.
- Менее плотная вода снизу будет подниматься наверх, это будет продолжаться до тех пор, пока температура всей воды не станет одинаковой.
- Этот метод циркуляции воды представляет собой свободную циркуляцию, и он применяется в естественном котле.
В естественном котле можно предотвратить неравномерное расширение частей котла, поскольку у нас везде одинаковая температура в котле. Также можно свести к минимуму перегрев пластин котла.
Примеры;
- Котел Бэбкока и Уилкокса
- Ланкаширский котел
Котел с принудительным охлаждением
В котлах этого типа насосы используются для поддержания непрерывного потока воды. Центробежный насос создает давление для циркуляции воды. Принудительные котлы — это котлы высокого давления и большой мощности.
- Он обладает более высокой скоростью теплопередачи; простое управление колебательной нагрузкой и быстрое парообразование.
- Мы можем уменьшить размер и вес котла, используя принудительную циркуляцию воды.
В зависимости от количества используемых труб
В зависимости от количества труб у нас есть два типа котлов;
Однотрубный котел
Как следует из названия, однотрубный котел содержит только одну жаротрубу или водяную трубу. Котел Cornish — это однотрубный котел.
Многотрубный котел
Этот котел имеет несколько труб для отвода дымовых газов или воды. Примером многотрубного котла является котел Cochran.
В зависимости от используемого источника тепла
У нас есть следующие типы котлов в зависимости от используемого топлива;
- Работающий на твердом топливе (котел Бэбкока и Уилкокса)
- Котел Volex, работающий на жидком топливе)
- Котел, работающий на газовом топливе (котел Бэбкока и Уилкокса)
- Работающий на ядерной энергии (используется на атомных электростанциях)
- Электрический котел (использование электродов внутри корпуса котла)
В зависимости от давления
Существует три типа котлов в зависимости от давления.
Котел низкого давления
Работает при давлении в диапазоне 15-20 бар. Используется для технологического отопления.
Котел среднего давления
Работает в диапазоне давлений от 20 до 80 бар. Используется для выработки электроэнергии и технологического отопления.
Котел высокого давления
Работает при давлении выше 80 бар. Котел Loeffler — это котел высокого давления.
В зависимости от оси корпуса
Исходя из этого, существуют два типа паровых котлов;
Горизонтальный котел
Ось корпуса здесь горизонтальна; примером может служить котел Lancashire.
Вертикальный котел
Ось корпуса здесь вертикальная; примером может служить котел Cochran.
В зависимости от расположения топки
В соответствии с этим фактором, типы котлов являются;
Котел внутреннего сгорания:
- Топка находится внутри корпуса котла.
- Многие жаротрубные котлы являются котлами внутреннего сгорания.
- Примерами могут служить котлы Стирлинга, Бэбкока и Уилкокса.
Котел с внешним нагревом:
- Топка расположена снаружи корпуса котла.
- В этом котле топка размещена под кирпичной кладкой.
- Водотрубные котлы всегда являются котлами с внешним нагревом.
- Примерами могут служить котлы Cochran, Lancashire.
В зависимости от мобильности
Исходя из мобильности, котлы бывают следующих типов;
- Стационарный котел
- Портативный котел
Стационарный котел
Этот тип котла стационарный, используется в отраслях промышленности (сахарной, химической, текстильной и т.д.) для технологического процесса и выработки тепловой энергии. Примеры;
- Котел Бэбкока и Уилкокса
- Ланкашир
Портативный котел
Этот котел можно перемещать с одного на другой. Примерами являются локомотивные и судовые котлы.
Преимущества парового котла
- Пар вырабатывается для использования в различных полезных целях.
- Мы можем запускать турбину или двигатель в сочетании с паровым котлом.
- Гибкость в проектировании и эксплуатации котла в соответствии с нашими потребностями.
- Может использоваться любой тип дымохода.
- Затраты на строительство могут быть легко сведены к минимуму.