Как работает и устроен паровой котел

Устройство и принцип работы парового котла

Котельное оборудование сегодня находит применение в самых разных сферах деятельности человека. Оно необходимо не только для обогрева помещений и приготовления горячей воды, но и для питания технологического оборудования в промышленности и сельском хозяйстве.

Так как принцип работы парового котла используется во многих производственных процессах.

Вырабатываемый им пар используют в работе турбин, которые приводят в действие электрические генераторы.

Содержание:

  1. Для чего нужен паровой котел
  2. Принцип работы
  3. Как устроен аппарат
  4. Виды и отличия парового оборудования

Промышленное котельное оборудование

Это устройства, используемые для выработки пара с давлением, превышающим 1 атм. в результате нагревания воды. Данный процесс осуществляется благодаря тепловой энергии, подаваемой к устройству. Она может быть получена в результате сгорания газа, или за счет применения любого из других видов топлива.

Рабочим составом в таком агрегате служит вода. Она в результате нагрева преобразуется в пар. Выпускаются промышленные паровые аппараты, которые способны производить до 5000 тонн/час, а также и небольшие – с производительностью не более 20 кг/ч.

В качестве теплоносителя в таком агрегате выступают газы, образующиеся в результате горения, а вырабатываемый ими пар может применяться в различных целях.

Особенности работы

С работой самого простого аналогичного оборудования каждый из нас сталкивался еще на школьных уроках физики. Но чтобы напомнить его, рассмотрим, на чем основывается работа современных паровых агрегатов. Итак, энергоноситель сжигается в топке при температуре около 1900° С, при этом вырабатываются газы. Однако, дойдя до конвективной шахты, они остывают до 800°С, за счет поглощения тепла топочными экранами.

Принцип работы котла парового смотрим на видео:

Пройдя через дымоход, они охлаждаются приблизительно до 100° и выводятся из аппарата.

Если описать это более простым языком, то принцип работы паровых котлов основан на образовании тепла, как результата горения топлива, и передачи его воде. В это время происходит ее нагрев до температуры кипения с образованием пара и дальнейшим его нагревом. При этом каждый узел агрегата отвечает за свою часть работы оборудования.

Например, в теплообменнике, находящемся в топке, осуществляется повышение температуры пара. Он является одним из наиболее важных элементов котла и поэтому должен быть выполнен из качественных материалов.

Мы рассмотрели принцип работы водотрубного парового агрегата, но есть и другие модели – газотрубные. В таких устройствах по трубам циркулируют раскаленные газы, тепло от которых передается воде находящейся снаружи. Но данный вид оборудования применяется достаточно редко, так как не может вырабатывать большую мощность.

Устройство водотрубного аппарата

В конструктивном плане такой агрегат представляет собой барабан, находящийся вверху конструкции. Он наполняется водой. Ниже располагаются опускные трубы. По ним жидкость поступает в коллекторы.

Вся система аппарата – это трубы, которые сообщаются между собой. А так как в них поступает смесь, с плотностью меньшей чем у воды, то она поднимается в сепаратор. Там разделяется, и жидкость стекает в барабан, а пар поднимается в паропроводы и далее в паронагреватели, где происходит повышение давления и температуры, а последним этапом становится его подача в турбину.

Паровой агрегат состоит из следующих основных узлов:

  • Топки
  • Паропрогревателя
  • Водоподогревателя
  • Экономайзера
  • Каркаса
  • Обшивки

Независимо от того, к какому виду относится паровой котел, он имеет топку, где происходит сжигание топлива.

Далее продукты горения, перемещаясь по шахте, охлаждаются до минимальной температуры и выходят через дымоход. Тепло от них поглощает вода, а затем, нагреваясь до определенной температуры, испаряется, что приводит к естественной циркуляции.

На котлах, давление которых 0,7 кгс/см² устанавливается водоуказательная колонка. Она состоит из металлической рамы и плоского стекла. Оно имеет паронитовую прокладку, плотно прижимающуюся крышкой. Данный узел контролирует работу аппарата.

Что касается корпуса аппарата, то он имеет наружную теплоизоляцию и облицовку в виде разъемного кожуха из стали, что позволяет снизить потери тепла.

Для увеличения общей теплопроводности и КПД котла в нем установлен водоподогреватель. В него входят дымогарные трубы, где вода подогревается горячими отходящими газами.

На днище аппарата устанавливается предохранительный клапан парового котла. Он предназначен для выпуска пара при превышении уровня рабочего давления. Обычно оборудование имеет два таких клапана, причем их работа идет независимо друг от друга.

В оснащение агрегатов входят питательные насосы: ручной и пароструйный инжектор. Первый используется для заполнения аппарата водой в начале, а также периодической подпитки при поломке инжектора.

Обычно питательный насос для парового котла – это корпус, поршень с шарнирным механизмом и клапаны.

Для упрощения эксплуатации котельное оборудование оборудуется системами автоматизации. В комплектацию парового котла входит уровнемерная колонка, предназначенная для работы в схемах регулирования уровня воды.

Виды аппаратов и их отличия

В зависимости от типа нагрева теплообменника, котлы подразделяются на:

  1. Газотрубные
  2. Водотрубные
  3. Комбинированные

К первым относятся все аппараты, в которых отработанные газы, проходя по дымогарным трубам, отдают тепло.

Второй тип устройств имеет несколько другой принцип работы. В них по трубам перемещается вода, а газы омывают ее снаружи.

Естественно, что различие у таких котлов будет и на конструктивном уровне. При этом есть отличия и между продукцией отечественных и зарубежных производителей.

Почему именно паровой котел?

Устройство таких аппаратов позволяет создавать необходимые условия для теплопередачи и накопления. Благодаря этому достигается наилучшее качество пара и стабильность давления. А устройства, контролирующие уровень воды, позволяют исключить негативное влияние на аппарат при ее малом объеме.

Вместительная паровая камера гарантирует надежную работу оборудования. Благодаря комплексной работе всех частей устройства и простоте их обслуживания затраты на топливо и эксплуатацию у данного типа отопительного оборудования достаточно низкие. Единственным недостатком являются большие размеры, что требует помещения большой площади для его установки.