Устройство паровых котлов, принцип работы и схемы. Устройство экономайзера парового котла
СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.: Принцип действия паровых котлов.
схема, принцип работы, фото и устройство
Обновлено:
2016-10-06
Паровой котел за последнее время стал куда более востребованным в частном домостроении, поскольку оборудование прошло этап серьезной модернизации. Если раньше эксплуатация паровых котлов встречалась только на предприятиях, сегодня встретить подобный агрегат в частном доме не такая большая редкость.
Содержание статьи
Преимущества и недостатки
Принцип работы парового котла
Правила игры несколько изменились, в результате чего паровой котел способен навязать серьезную конкуренцию котлам альтернативных видов.
Для безопасной эксплуатации оборудования в условиях частного дома производители существенно снизили давление по сравнению с котлами промышленного назначения. Теперь давление не составляет выше 6 атмосфер, а максимальная температура пара достигает 130 градусов. Этого вполне достаточно для безопасной работы устройства.
Но на этом список положительных качеств не заканчивается. Паровой котел имеет следующие преимущества:
- Экономичность;
- Привлекательная стоимость самого оборудования;
- Высокие показатели производительность;
- Отличное теплосбережение;
- Универсальность. Различные типы паровых котлов могут использовать разные виды топлива;
- Высокий коэффициент полезного действия;
- Для отопления используются трубы с небольшим диаметром, что положительно сказывается на компактности схемы;
- Может устанавливаться для любого дома, схема останется безопасной. Главное соблюдать правила монтажа и эксплуатации;
- Расходуемое топливо не нуждается в постоянном контроле;
- Низкие параметры инерционности, что обеспечивает более быстрый прогрев помещений.
Но паровой котел имеет определенные недостатки, о которых нельзя не упомянуть.
- Невозможно плавно осуществлять регулировку работы оборудования.
- Разные помещения могут прогреваться неравномерно.
- Паровые котлы не могут похвастаться длительным эксплуатационным сроком.
- Нагрев труб отопления происходит очень интенсивно, из-за чего схема становится не совсем безопасной в некоторых случаях.
- Когда котел наполняется паром, агрегат начинает шуметь.
Чтобы сделать эксплуатацию котла парового типа в вашем доме полностью безопасной, следует выбирать устройства, имеющие сертификаты качества.
Устройство
Устройство парового котла достаточно сложное. Потому собрать паровой котел своими руками — задача не из простых. У каждой отдельной модели есть свои особенности сборки. Но все они оснащаются основными компонентами:
- Топка. Здесь располагается топливо;
- Зольник. Он служит для сбора продуктов сгорания топлива;
- Горелка. Ее задачи вполне понятны;
- Экономайзер. Это подогреватель воды, о котором расскажем подробнее;
- Барабан. Необходим для монтажа измерительных приборов, трубопровода, предохранителей;
- Манометр. Для безопасной работы парового агрегата схема обязательно должна включать манометр, чтобы следить на давлением пара.
Правила установки всех паровых котлов требуют, чтобы они располагались ниже, чем уровень трубопровода и устройств отопления. Так пар сможет нормально циркулировать и возвращать из системы конденсат.
Виды
Классификация паровых котлов предусматривает наличие двух типов оборудования. Они отличаются по способу образования пара:
- Водотрубный;
- Жаротрубный.
Потому принцип работы парового котла первого и второго типа несколько разный.
Водотрубные
В них вода движется по трубам, а нагрев осуществляется снаружи. Так оборудование создает необходимое количество водяного насыщенного пара.
Правила классификации гласят, что водотрубные делятся на две категории:
- Барабанный котел. Система предусматривает прохождение воды несколько раз, из-за чего отдача тепла становится многократной;
- Проточный. В таком котле теплоноситель движется в одну сторону, преобразуясь постепенно в пар.
Что касается топлива, то им может выступать:
- Жидкое топливо. К нему относят дизель и мазут;
- Твердое топливо. Такие паровые котлы используют дерево, уголь или торф;
- Газовые. Актуальны только тогда, когда есть возможность подключиться к магистральному водопроводу;
- Электричество. Электрические модели встречаются в частных домах реже. Это можно объяснить объективными причинами — высокая стоимость энергоресурса и низкий показатель коэффициента полезного действия.
Практика применения паровых котлов показывает, что наиболее эффективным видом топлива является магистральный газ. Обусловлено преимущество конструкций высокой пожарной безопасностью и способностью за короткое время прогреть большую площадь.
При этом газовые модели паровых котлов имеют свой недостаток — жесткие правила относительно герметичности всех соединений.
Жаротрубные
Рассказывать много про жаротрубные модели паровых котлов не имеет смысла.
Принцип их работы основан на том, что трубы погружены в воду, энергия от нагрева идет по ним, за счет чего создается пар.
Главное преимущество жаротрубных устройств — достаточно простая конструкция. Но правила пожарной безопасности не особо приветствуют покупку таких агрегатов, поскольку риск взрыва котла очень высокий.
Экономайзеры
Неотъемлемый элемент парового котла — это экономайзер. Устройство служит для предварительного подогрева воды перед тем, как она поступит внутрь парового котла.
Правила изготовления предусматривают, что экономайзер создается из труб, загнутых в змеевик. Далее комплект змеевиков формируют в паркеты, располагают по шахматному принципу внутри котла.
При этом есть несколько видов экономайзеров, о чем следует знать перед покупкой парового котла.
- Водяные. Предварительный подогрев воды в таком экономайзере осуществляется теплом, полученным от сгорания используемого топлива.
- Контактные. Правила требуют монтировать их после котла, что стимулирует повышение коэффициента полезного действия. С помощью контактных экономайзеров можно обеспечить дом горячим водоснабжением.
- Чугунные. Такие экономайзеры актуальны для тех паровых котлов, давление которых не превышает 2,4 МПа. Чугун обеспечивает великолепную эффективность, устойчивость к разрушению и химическим реакциям.
- Стальные. Используются при организации паровых котлов с избыточным давлением выше 23 кгс/см2.
Схемы установки экономайзера существуют разные, в зависимости от особенностей конструкции котла. Некоторые экономайзеры уже встроены в отопительное оборудование, а другие монтируются непосредственно около котельного агрегата.
Выбор мощности
Соблюдая определенные правила, вы сумеете грамотно подобрать мощность своего парового котла, которой будет достаточно для обогрева вашего дома.
Правила достаточно простые — чем больше площадь, тем выше требуемая мощность. Приведем несколько примеров.
- Для дома площадью помещений от 60 до 200 квадратных метров достаточно парового котла мощностью 25 кВт;
- Если площадь отапливаемых помещений до 300 квадратных метров, мощность устройства должна составлять до 30 кВт;
- При площади в диапазоне 300-600 квадратных метров, достаточно будет мощности в 35-60 кВт.
Чтобы увеличить эффективность своего парового агрегата, снизив одновременно с этим расходы на топливо, рекомендуется приобретать дополнительно экономайзеры или модели котлов со встроенными подогревателями.
Взгляды на подобное отопительное оборудование существенно поменялись. Это стало возможным за счет модернизаций и адаптации технологии под работу в условиях жилых частных домов.
etapech.ru
Принцип работы парового котла и его устройство
Паровые котлы генерируют насыщенный или перегретый пар. 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
Первые конструкции парового котла имели шаровидную форму или предназначались для приготовления пищи, поэтому изготавливались на основе меди или чугуна.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.
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.
Дополнительное оборудование, положительно сказывающееся на показателях эффективности функционирования системы, включает в себя паровые перегреватель, аккумулятор и сепаратор, а также устройство водоподготовки.
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.
Паровой котел промышленного типа
Котловые агрегаты парового типа значительно отличаются от водогрейного оборудования, что обусловлено нагревом воды с доведением её до парообразного состояния.
Предпочтение следует отдавать безопасному в эксплуатации современному оборудованию, конструкция которых характеризуется максимально быстрым парообразованием в малых объемах, без аккумуляции пара — внутри системы.
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.
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.
Котел барабанного типа функционирует при давлении, показатели которого ниже критического уровня, поэтому такое оборудование относится к категории агрегатов, обладающие высоким коэффициентом полезного действия.
Прямоточная схема
Прямоточные агрегаты характеризуются полным отсутствием универсального барабанного устройства.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.
И именно такой температурной разницей обусловлено стабильное выталкивание пароводяной смеси по направлению к верхней части устройства, где посредством сепаратора происходит отделение пара от жидкости.
Принцип действия парового котла
Паровые котлы являются устройствами повышенной опасности, что обусловлено избыточным паровым давлением, способным стать причиной взрыва котлового оборудования.
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.
microklimat.pro
функционирование агрегатов, виды циркуляции теплоносителя, назначение
Паровой котел — отопительное устройство, предназначенное для получения пара за счет теплоты, которая образуется при сгорании топлива, а также теплоты отходящих газов.
Содержание
Схема и принцип работы парового котла
Рассмотрим, на чем основывается работа современных паровых котлов. Топливо сжигается в топке при высокой температуре — около 1800° С, при этом вырабатываются газы.
Дойдя до конвективной шахты, газы остывают до 800°С, происходит поглощение тепла специальными топочными экранами. Пройдя через дымоход, газы охлаждаются до 100° и выводятся из дымохода.
То есть, принцип работы парового котла основан на образовании тепла в результате сгорания топлива и передачи его теплоносителю, воде.
Далее происходит нагрев воды до температуры кипения с образованием пара и дальнейшим его нагревом для применения в технологических процессах или для отопления помещений.
Твердотопливные котлы предназначены для получения горячей воды, используемой в системах отопления.
Что такое газовые водогрейные котлы и места их применения, вы можете узнать тут.
В зависимости от конструктивных особенностей паровые котлы бывают:
- газотрубные;
- водотрубные.
В газотрубных продукты сгорания топлива движутся по трубам малого диаметра, нагревая теплоноситель, который эти трубы окружает.
В водотрубных котлах движение теплоносителя происходит по кипятильным трубкам, которые нагреваются от продуктов сгорания топлива.
Конструкция этих агрегатов гораздо сложнее, но они обеспечивают более высокую мощность и паропроизводительность.
Водотрубные котлы бывают:- горизонтальные;
- вертикальные.
По принципу принципу движения теплоносителя:
- барабанные;
- прямоточные.
Циркуляция воды в паровом котле
Конструкция котла включает в обязательном порядке циркуляционный контур, по которому движутся вода и пароводяная смесь. За счет этого достигается постоянное парообразование и нагрев теплоносителя (воды).В паровых котлах применяются следующие схемы циркуляции воды:
| Схема циркуляции | Описание |
| Естественная | Постоянное движение теплоносителя обеспечивается за счет разности плотности теплоносителя в обогреваемой и необогреваемой частях контура |
| Многократная принудительная | Котлы с принудительной циркуляцией имеют встроенный в водяной контур циркуляционный насос. Насос обеспечивает постоянное движение теплоносителя |
| Прямоточная | В прямоточном котле нет барабана, сетевая вода закачивается насосами в трубную систему котла |
Паровые котлы с естественной циркуляцией
В паровых котлах с естественной циркуляцией циркуляционный контур состоит из обогреваемых и необогреваемых труб.
Необогреваемые трубы находятся за пределами топочного пространства. Вверху трубы соединяются с барабаном котла, поэтому подобные схемы называют барабанными. В нижней части трубы соединены коллектором.
Обогреваемые и необогреваемые части контура разделяются между собой теплоизоляционной футеровкой. Прогретая пароводяная смесь меньшей плотности попадает в барабан, где происходит ее закипание, а холодная вода, имеющая большую плотность, движется вниз.
Благодаря такому распределению, постоянно поддерживается естественная циркуляция воды и пароводяной смеси в системе.
Обогреваемые трубы, в которых вода движется вверх, называются подъемными, а необогреваемые называтся опускными. Чтобы обеспечить надежную работу котла с естественной циркуляцией, необходима постоянная разница в плотностях воды и пара.
Допустимая разница в давлении должна быть не более 18МПа — это критическое давление для котлов с естественной циркуляцией. При серийном производстве такого оборудования рабочее давление ограничивают обычно до 13,5 МПа.
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.
Применение устройств
По назначению паровые котлы можно разделить на 3 основных типа:
Энергетические устройства вырабатывают перегретый пар, который используют в дальнейшем для паровых турбин. Температура такого пара превышает температуру кипения.
Промышленные котлы вырабатывают пар, который применяется для технологических нужд и используются на различных предприятиях в производственных процессах.
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.
Например, на деревообрабатывающих предприятиях котлы обеспечивают поддержание необходимого уровня влажности в сушильных камерах, в нефтяной промышленности — для подогрева нефтепродуктов при их транспортировке по трубопроводу. Промышленные котлы производят насыщенный пар, который имеет температуру кипения воды.
Особенностью паровых котлов-утилизаторов является отсутствие топки. Такое оборудование работает на вторичных энергетических ресурсах — той тепловой энергии, которая образуется в процессе технологического цикла производства.
Котлы-утилизаторы также способны вырабатывать и пар, и горячую воду.
kotlotech.ru
