Что такое паровой котел?
Паровой котел или парогенератор — это устройство, используемое для создания пара путем подачи тепловой энергии на воду. Хотя определения несколько гибкие, можно сказать, что старые парогенераторы обычно назывались котлами и работали при низком и среднем давлении (7-2000 кПа или 1-290 фунтов на квадратный дюйм), но при давлениях выше этого более привычно говорить о парогенераторе.
Паровой котел или парогенератор используются везде, где требуется источник пара. Форма и размер зависят от области применения: в мобильных паровых двигателях, таких как паровозы, переносные двигатели и паровые дорожные транспортные средства, обычно используется котел меньшего размера, который является неотъемлемой частью транспортного средства; стационарные паровые двигатели, промышленные установки и электростанции обычно имеют отдельную парогенерирующую установку большего размерасоединен с местом использования трубопроводом.
Заметным исключением является паровоз без топки, в котором отдельно вырабатываемый пар подается в приемник (резервуар) на локомотиве.
Функция парового котла
Основная функция парового котла заключается в производстве, хранении и перемешивании пара. Жидкостный котел представляет собой не что иное, как оболочку, и тепловая энергия, вырабатываемая при сгорании топлива, переходит в воду, а затем превращается в пар при требуемом давлении и температуре.
Основные условия работы этого котла в основном включают в себя: емкость для воды должна очень тщательно закрываться. Водяной пар должен подаваться в предпочтительных условиях, а именно: качество, скорость, давление и температура.
Типы паровых котлов
1. Жаротрубный котел
Один из самых основных типов котлов, жаротрубный котел также является одним из старейших конструкций.
Горелка направляет пламя в трубку, которая погружена в воду, содержащуюся в основном резервуаре самого котла. Может быть несколько жаровых труб. Тепло пламени переходит в воду, нагревая ее до точки кипения.
Образующийся пар улавливается в пространстве над водой и выходит через паропровод для любых целей, для которых он предназначен, будь то обогрев радиатора или управление локомотивом. Но поскольку в этом общем резервуаре содержатся как пар, так и вода, давление пара несколько ограничено.
В случае, если основной резервуар поддастся повышенному давлению, превышающему его возможности, могут быть катастрофические последствия.
В области жаротрубных котлов существует два основных типа. Эти типы зависят от физического расположения печи (производство пламени). Они описываются как внешние и внутренние печи.
Каждый из двух основных типов включает в себя подмножества. Например, существует три типа внешних печей:
- горизонтально-возвратный трубчатый жаротрубный котел;
- котел с короткой топкой; и
- компактный жаротрубный котел.
Для внутренних печей существует два подмножества:
- горизонтальный трубчатый; и
- вертикальный трубчатый жаротрубный котел.
Давайте рассмотрим работу горизонтального возвратного трубчатого жаротрубного котла. В этой конфигурации большой паровой барабан установлен горизонтально внутри корпуса и несущих конструкций. Из печи выходят несколько жаровых труб, которые также расположены горизонтально внутри барабана. Это имеет смысл, поскольку барабан расположен горизонтально. Когда барабан заполняется водой, трубы погружаются.
Топливо сжигается внутри печи, нагревая газы, которые проходят по трубам, передавая тепло воде, которая, в свою очередь, нагревает воду до точки кипения. Отработавшие газы проходят через жаровые трубы в дымовую камеру, которая соединена с вытяжной трубой.
Однако, поскольку в барабане образуется пар, давление увеличивается. Система под давлением приводит к кипению воды при более высокой температуре. Следовательно, чем больше давление пара внутри барабана, тем выше температура кипения воды, что приводит к общему снижению выработки пара. По сути, котел управляется с помощью давления пара, которое он создает в процессе своей работы.
Типы жаротрубных котлов с внутренней топкой
Котлы с внутренними жаротрубами характеризуются тем, что их топка находится внутри устройства. К ним относятся следующие.
Котел с жаротрубкой Cornish
Этот тип котла включает в себя простой цилиндрический корпус и единственную тепловую трубу, проходящую через его центр. Он имеет один вытяжной дымоход, соединенный с одной тепловой трубой.
Ланкаширский жаротрубный котел
Конструкция котла Lancashire похожа на Cornish, за исключением того, что он имеет две внутренние топочные трубы и два выхлопных канала.
Паровозный жаротрубный котел
Паровозный котел — устаревшая конструкция. Первоначально в паровозах сжигали древесину или уголь в камере сгорания (печи). Агрегат с горизонтальной конструкцией трубы, это было прочное оборудование с высокой паропроизводительностью.
Вертикальный жаротрубный котел
Вертикальный трубчатый котел — это простой котел с вертикальной цилиндрической конструкцией. Он включает в себя поперечные трубы, а топка расположена в нижней части котла. Продукты сгорания выходят через верхнюю часть агрегата через дымоход.
Котел с жаротрубкой Cochran
Котел Cochran также является котлом вертикального типа с многотрубной конструкцией. Он включает в себя несколько горизонтальных топочных труб.
Погружной жаротрубный котел
Этот тип котла включает в себя горизонтальную однопроходную конструкцию. Пламя подается в соответствующие трубы малого диаметра. Несколько труб малого диаметра индивидуально погружаются в воду. Для каждого жарового сопла имеется одна трубка.
2. Водотрубные котлы
Водотрубные котлы предлагают передовые технологии производства пара. Он отличается от технологии с жаротрубами тем, что пламя из печи попадает в большую защитную зону, где оно буквально отражается от задней стенки и распределяет тепло более равномерно и эффективно, тем самым снижая затраты на топливо.
Жаровые трубы направляют пламя в трубы, погруженные в воду, в отличие от камеры. Поскольку в случае отказа требуется меньше воды для образования парового взрыва, эксплуатация намного безопаснее, а агрегат легче проверять и обслуживать.
Внутри камеры находится ряд трубок, содержащих воду. Трубы проходят по всей длине котла. Трубы герметичны и могут выдерживать давление по отдельности, не влияя на соседние трубы. Тепло передается через металлические трубы воде, протекающей через них.
Это заметное отличие от жаротрубных котлов, в которых вода, используемая для создания пара, окружает источник тепла. В водотрубных котлах тепло окружает водяные трубы. Это приводит к меньшей нагрузке на котел как единое целое по сравнению с конструкциями жаровых труб.
Вода, нагретая внутри труб, поднимается к верхней части котла и попадает в паровой барабан. Процесс обычно занимает всего несколько минут. Пар вырабатывается с высокой скоростью. Эффекты нагрева и охлаждения создают состояние, известное как термическое сифонирование, которое обеспечивает циркуляцию воды в котле.
Эффективность работы котла позволяет ему занимать меньшую площадь, чем жаротрубные агрегаты. Водотрубные котлы в основном используются для выработки пара при более высоких давлениях и больших объемах.
Преимущества парового котла
К преимуществам этого котла относятся следующие.
- Стоимость строительства этих котлов низкая.
- В этом котле используется любой тип дымохода
- Он занимает меньшую площадь.
- Он портативный.
- Он имеет автономный котел
Недостатки парового котла
К недостаткам этого котла относятся следующие.
- Конструкция парового котла вертикальная, поэтому мощность подъема пара низкая.
- Он имеет ограниченное давление и производительность.
- Очистка и проверка их являются сложными.
- Он требует большого свободного пространства
Применение парового котла
Области применения этого котла включают следующее.
- Они используются для выработки энергии в паровых турбинах или двигателях.
- Они используются для различных процессов в обрабатывающих производствах
- Они используются в домах или зданиях в прохладную погоду для обеспечения горячего водоснабжения
Характеристики парового котла
Характеристики парового котла включают следующее.
- Паровой котел вырабатывает наибольшее количество пара при низком расходе топлива.
- Он должен иметь меньший вес, а также требует небольшого пространства
- Это должен быть немедленный запуск.
- Эти котлы должны быть дешевыми, а также излишней концентрацией.
- Эти котлы выдерживают любые колебания нагрузки.