Kategorija

Novice Tedensko

1 Radiatorji
Zakonodajni standardi za ogrevanje stanovanj v hladni sezoni
2 Kotli
Kako narediti ruski štedilnik z lastnimi rokami
3 Radiatorji
Kako sestaviti domači kotel pirolize s pomočjo risb in video navodil
4 Kotli
Vrste ventilov za ogrevalne sisteme, njihov namen in funkcionalne lastnosti
Glavni / Črpalke

Energijski blog


Parni kotli in parne turbine so glavne enote termoelektrarne (TPP).

Parni kotel je naprava, ki ima sistem ogrevalnih površin, da pridobiva pare iz dovodne vode, ki se nenehno pretaka v toploto, ki se sprošča med zgorevanjem fosilnih goriv (slika 1).

V sodobnih parnih kotlih je ogrevanje goriva organizirano v komorni peči, ki je prizmatična vertikalna gred. Metoda izgorevanja v bokih je značilna nenehno premikanje goriva skupaj z zrakom in produkti izgorevanja v zgorevalni komori.

Gorivo in zrak, potreben za njegovo zgorevanje, se vnašajo v kotlovsko peč prek posebnih naprav - gorilnikov. Peč v zgornjem delu je povezana s prizmatično vertikalno gredjo (včasih z dvema), ki jo imenujemo osnovni tip prenosa toplote, konvektivna gred.

V peči sta horizontalni plinski vod in konvektivna gred ogrevalne površine, ki so izdelane v obliki sistema cevi, v katerem se premika delovno sredstvo. Odvisno od prevladujoče metode prenosa toplote na ogrevalne površine, jih lahko razdelimo na naslednje vrste: sevanje, sevanje-konvektivne, konvektivne.

V komori peči okoli oboda in celotna višina sten se običajno nahajajo ploskovni sistemi - peči, ki so ogrevalne površine.

Sl. 1. Shema parne kotlovne TE.

1 - zgorevalna komora (požarna komora); 2 - vodoravni dimnik; 3 - konvektivni rudnik; 4 - peči; 5 - stropni zasloni; 6 - odtočne cevi; 7 - boben; 8 - radiacijsko-konvektivni pregrevalnik; 9 - konvektivni pregrevalec; 10 - vodni ekonomizator; 11 - grelnik zraka; 12 - ventilator ventilatorja; 13 - spodnji zbiralniki zaslona; 14 - Žlindra v predalu; 15 - hladna krona; 16 - gorilniki. Na diagramu ni prikazan zbiralnik pepela in ventilator izpušnih plinov.

V sodobnih modelih kotlov so peči zasloni bodisi iz navadnih cevi (slika 2, a) bodisi iz pletenih cevi, varjene drug na drugega vzdolž plavuti in tvorijo neprekinjeno plosko tesno lupino (slika 2, b).

Aparat, v katerem se voda segreje do temperature nasičenja, se imenuje ekonomizer; nastajanje pare poteka na površini, ki tvori paro (izhlapevanje), in se pregreje pojavlja v pregrevalniku.

Sl. 2. Shema izvedbe dimnih plošč
a - iz navadnih cevi; b - iz finih cevi

Sistem cevnih elementov kotla, v katerem poteka krmilna voda, mešanica parne vode in pregreta para, oblikuje, kot je že omenjeno, vodno paro.

Za neprekinjeno odstranjevanje toplote in zagotovitev sprejemljivega temperaturnega režima za kovine ogrevalnih površin je organizirano stalno premikanje delovnega medija v njih. V tem primeru vodo v ekonomizatorju in paro v pregrevalniku enkrat preide skozi njih. Gibanje delovnega medija skozi parne oblike (izhlapevanje) grelnih površin je lahko eno ali več.

V prvem primeru grelnik imenujemo neposredni tok, v drugem pa kotlov z več cirkulacijami (slika 3).

Sl. 3. Shema vodonapetostnih poti kotlov
in - shema neposrednega pretoka; b - shema z naravno cirkulacijo; - shema z več prisilnim prometom; 1 - dovodna črpalka; 2 - ekonomizer; 3 - zbiralec; 4 - cevi za proizvodnjo pare; 5 - parni grelnik; 6 - boben; 7 - kapljice; 8 - večkratna prisilna obtočna črpalka.

Vodna pena direktnega kotla je odprt hidravlični sistem, v katerem se delovni medij premika pod tlakom, ki ga ustvari dovodna črpalka. Pri kotličkih z direktnim pretokom ni jasne ločitve ekonomizatorja, parnih tvorjev in pregrelih con. Kotli z direktnim pretokom delujejo pri podkritičnem in nadkritičnem tlaku.

V kotlih z več cirkulacijami je zaprta zanka, ki jo tvori sistem ogrevanih in neogrevanih cevi, združen na vrhu z bobnom in na dnu - s kolektorjem. Boben je cilindrična vodoravna posoda, ki ima vodo in parni volumen, ki sta ločena s površino, ki se imenuje zrcalo za izhlapevanje. Zbiralec je cev velikega premera, ki je priključen na koncih, v katerega so varjene cevi manjšega premera vzdolž dolžine.

V kotlih z naravno cirkulacijo (slika 3, b) se dovajalna voda, ki jo dobavlja črpalka, segreje v ekonomizer in vstopi v boben. Iz bobna, skozi neogrejene cevi, voda teče v spodnji zbiralnik, od koder se porazdeli do segretih cevi, v katerih vre. Neogrejene cevi so napolnjene z vodo z gostoto ρ', ogrevane cevi pa napolnjene z mešanico parne vode z gostoto ρglej, katerih povprečna gostota je manjša od ρ'. Donja točka vezja - zbiralec - na eni strani se podvrže tlaku vodnega stolpca, ki napolni neogrejene cevi, enako Hr'g, in na drugi strani - tlaku Hρglejg mešanico pare z vodo. Nastala razlika tlaka H (ρ'- ρglej) g povzroči gibanje v konturi in se imenuje vozni pritisk naravnega obtoka Sdva (Pa):

kjer je H višina konture; g - gravitacijski pospešek.

V nasprotju z enim premikanjem vode v grelniku in parni enoti v pregrevalniku je gibanje delovne tekočine v krožnem krogotoku večkrat, kot pri prehodu skozi cevi za pridobivanje pare, voda neuporabneje izhlapi in vsebnost pare v mešanici na izhodu od njih je 3-20%.

Razmerje med masnim pretokom vode, ki kroži v tokokrogu in količino pare, proizvedene na enoto časa, se imenuje razmerje kroženja.

V kotlih z naravno cirkulacijo R = 5-33 in v kotlih s prisilnim kroženjem - R = 3-10.

V bobnu je nastala para ločena od vodnih kapljic in napajana v pregrevalnik, nato pa v turbino.

V kotlih z več prisilnim kroženjem (slika 3, c) je za izboljšanje kroženja nameščena dodatna obtočna črpalka. To omogoča boljšo montažo ogrevalnih površin kotla, kar omogoča premikanje mešanice parne vode ne samo po vertikalnih parnih generatorjih, temveč tudi na nagnjenih in vodoravnih ceveh.

Ker je prisotnost dveh faz, vode in pare na površinah, ki tvorijo upar, možna le pri podkritičnem tlaku, kotli v bobnu delujejo pri tlakih, ki so manjši od kritičnih.

Temperatura peči v gorilnem območju gorilnika doseže 1400-1600 ° C. Zato so stene komore peči širjenje ognjevzdržnega materiala, njihova zunanja površina pa je pokrita s toplotno izolacijo. Delno hlajeni produkti zgorevanja s temperaturo 900-1200 ° C vstopajo v vodoravni plinski dimnik kotla, sperejo pregrevalnik in nato pojdite na konvektivno gredjo, v kateri se nameščajo vmesni pregrejevalnik, vodni ekonomizator in zadnja grelna površina, grelnik zraka zraka se segreje, preden jo napolnimo v kotlovsko peč. Produkti izgorevanja za to površino imenujemo dimni plini: temperatura je 110-160 ° C. Ker je nadaljnja uporaba toplote pri taki nizki temperaturi neprofitna, se dimni plini odstranijo z dimnim izmenjevalnikom v dimnik.

Večina kotlovskih peči deluje v rahlem vakuumu 20-30 Pa (2-3 mm vode) v zgornjem delu komore peči. Pri proizvodih zgorevanja se redčenje v plinski poti poveča in znaša 2000-3000 Pa pred odvodom dima, kar povzroči pretok atmosferskega zraka skozi uhajanje v stene kotla. Razredijo in ohladijo proizvode zgorevanja, zmanjšujejo učinkovitost uporabe toplote; poleg tega se hkrati povečuje obremenitev dimnih plinov in raste poraba električne energije na njihovem pogonu.

V zadnjem času so bili ustvarjeni nadtlačni kotli, ko zgorevalna komora in kanali delujejo pod nadtlakom, ki ga ustvarjajo ventilatorji, ventilatorji pa niso nameščeni. Za delovanje z nadtlačno črpalko ne sme biti plina.

Grelne površine kotlov so izdelane iz jekel različnih vrst, odvisno od parametrov (tlaka, temperature itd.) In narave medija, ki se giblje v njih, kot tudi na ravni temperature in agresivnosti produktov izgorevanja, s katerimi so v stiku.

Kakovost napajalne vode je pomembna za zanesljivo obratovanje kotla. S kotelom se z njo stalno izteka določena količina suspendiranih trdnih snovi in ​​raztopljenih soli ter oksidov železa in bakra, ki nastanejo zaradi korozije opreme elektrarn. Zelo majhen del soli odvaja ustvarjena para. V kotlih z več cirkulacijami se ohranja glavna količina soli in skoraj vseh trdnih delcev, zaradi česar se njihova vsebnost v kotlovski vodi postopoma povečuje. Ko vrela voda v kotlu, sol izide iz raztopine in se na notranji površini ogrevanih cevi pojavlja lestvica, ki ne izvaja toplote. Zaradi tega cevi, ki so prekrite z notranjosti s plastjo lestvice, medija, ki se giblje v njih, ne segrejejo dovolj ohlajeno, zaradi tega segrejejo produkti zgorevanja na visoko temperaturo, izgubijo moč in se lahko z notranjim tlakom zrušijo. Zato je treba del vode z visoko koncentracijo soli odstraniti iz kotla. Za ponovno polnjenje odstranjene količine vode za dovajanje vode dobimo nižjo koncentracijo nečistoč. Ta postopek zamenjave vode v zaprtem vezju imenujemo neprekinjeno čiščenje. Najpogosteje se neprekinjeno čiščenje izvaja iz kotlovskega bobna.

V kotlih z direktnim pretokom zaradi pomanjkanja bobna ni stalnega pihanja. Zato je kakovost napajalne vode teh kotlov še posebej visoka. Zagotavljajo jih čiščenje turbinskega kondenzata po kondenzatorju v posebnih čistilnih napravah kondenzata in ustrezno obdelavo dodatne vode v čistilnih napravah.

Para, ki jo proizvaja sodoben kotel, je verjetno eden najčistejših izdelkov, ki jih industrija proizvaja v velikih količinah.

Na primer, za kotel z direktnim tokom, ki deluje pri superkritičnem tlaku, vsebnost kontaminacije ne sme presegati 30-40 μg / kg pare.

Sodobne elektrarne delujejo s precej visokim izkoristkom. Toplota, porabljena pri segrevanju dovodne vode, jo izhlapi in proizvaja pregreto paro, je uporabna toplota Q1.

Glavna toplotna izguba v kotlu se pojavi z izpušnimi plini Q2. Poleg tega lahko pride do izgube Q.3 zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja, zaradi prisotnosti CO, H v izpušnih plinih2, CH4 ; izgube z mehanskim spodkopavanjem trdnega goriva Q4, povezan s prisotnostjo delcev nezgorelega ogljika v pepelu; izgube v okolju skozi ogrevalni kotel in plinske kanale strukture Q5; in končno, fizično izgubo toplote žlindre Q6.

Označevanje q1 = Q1 / Q, q2 = Q2 / Q itd., Dobimo izkoristek kotla:

kjer je Q količina toplote, ki se sprosti med popolnim zgorevanjem goriva.

Izguba toplote z izpušnimi plini je 5-8% in se z zmanjšanjem presežnega zraka zmanjšuje. Manjše izgube ustrezajo zgorevanju brez presežnega zraka, ko se v peči dovede le 2-3% več zraka, kot je teoretično potrebno za zgorevanje.

Razmerje dejanske prostornine zraka VD, v peč, na teoretično potrebnoT za zgorevanje goriva imenujemo koeficient presežnega zraka:

Zmanjšanje α lahko povzroči nepopolno izgorevanje goriva, t.j. povečanje izgub pri kemičnem in mehanskem pregorevanju. Zato, ob q5 in q6 stalni, določi tako presežek zraka a, pri čemer je vsota izgub

Optimalni presežni zrak se vzdržuje z elektronskimi avtomatskimi kontrolami procesa izgorevanja, ki spreminjajo pretok goriva in zraka s spremembami obremenitve kotla, hkrati pa zagotavljajo najbolj ekonomičen način delovanja. Učinkovitost sodobnih kotlov je 90-94%.

Vsi elementi kotla: ogrevalne površine, razdelilniki, bobni, cevovodi, obloge, odri in servisne lestve so nameščeni na okvirju, ki je okvirna konstrukcija. Okvir leži na temelju ali je obešen z žarkov, tj. ki temelji na podporni strukturi stavbe. Masa kotla skupaj z okvirjem je zelo pomembna. Na primer, skupna obremenitev, prenesena na temelje skozi stebre ogrevalnega kotla s parno zmogljivostjo D = 950 t / h, znaša 6000 ton. Stene kotla so prekrite z notranjosti z ognjevzdržnimi materiali in zunaj s toplotno izolacijo.

Uporaba plinskih neprepustnih zaslonov vodi do prihrankov kovin pri proizvodnji ogrevalnih površin; Poleg tega so v tem primeru namesto ognjevarne opečne obloge stene prekrite z mehko toplotno izolacijo, kar omogoča zmanjšanje mase kotla za 30-50%.

Energijski stacionarni kotli, ki jih proizvaja ruska industrija, so označeni kot: E - parni kotliček z naravno cirkulacijo brez vmesnega pregrevanja s paro; Epp - parni kotliček z naravno cirkulacijo z vmesnim pregrevanjem pare; Parni kotel PP-direktni tok z vmesnim pregrevanjem s paro. Številom sledi oznaka črke: prva je zmogljivost pare (t / h), drugi pa tlak pare (kgf / cm 2). Na primer, PC - 1600 - 255 pomeni: parni kotel s komorno pečico s suho odstranitvijo žlindre s kapaciteto pare 1600 t / h, pare tlaka 255 kgf / cm 2.

Vir: Poleshchuk I.Z., Tsirelman N.M. Uvod v Termoelektrarno: Študijski vodnik / Tehnična univerza za državno letalstvo Ufa. - Ufa, 2003.

Energijske kotlovnice

Kotlovska enota, ki je namenjena ustvarjanju pregretega para za nadaljnjo uporabo v parni turbini termoelektrarne, se imenuje energijska enota. Električni kotli se proizvajajo s parno zmogljivostjo od 50 do 2500 t / h in več.

Kotlovske enote s parno močjo od 50 do 220 t / h pri tlaku pregretega pare 3,92-13,7 MPa se izvajajo samo s tipom bobna z naravno cirkulacijo kotla (izhlapevanja) vode. Naprave kotlov z zmogljivostjo pare od 250 do 640 t / h pri tlaku pregretega pare 13,7 MPa se izvajajo v obliki bobna in neposrednega pretoka, kotli pa so s parno močjo 950 t / h in višjo s tlakom 25 MPa le ravno tok, saj Pod nadkritičnim pritiskom ni mogoče uresničiti naravnega kroženja kotlovske vode.

Parni kotel z naravno cirkulacijo kotlovske vode

Shema energetskega kotla bobna s parnim tlakom s parnim tlakom 3,97-13,7 MPa pri temperaturi pregrevanja 440-570 ° C je izvedena v U-obliki, s tvorbo dveh prehodov dimnih plinov (slika 5.7). Prva poteza je oklopljena ognjišče. V kurišču se toplota, ki se prenaša v vodo, vstopa v kotliček kotla, popolnoma prenese na površine zaslona. V tem primeru niso vgrajene konvekcijske ogrevalne površine; Konvektivne grelne površine v tovrstnih kotlih so pregreje, vodni ekonomizator in predgrelnik zraka.

Gorivo in pihanje zraka se vnašajo v kotlovsko peč s pomočjo naprav gorilnika 1. V peči 2 poteka proces zgorevanja goriva s tvorbo produktov izgorevanja in sproščanjem toplote. V peči sočasno s postopkom gorenja goriva pride do izmenjave toplote med produkti zgorevanja in ogrevalnimi površinami. Po zgorevalni komori 2 plini vstopijo v vodoravni plinski kanal, kjer je nameščen pregrevalnik 3, ki je ločen od komore peči s festom 4. Ko se produkti izgorevanja pretaka v drugi (navzdol) odvodni plin, kjer se nahaja vodni ekonomizer 5 in grelnik zraka 6. prednje stene ali na stranskih stenah nasprotne strani ali v kotih peči (kot je prikazano na sliki 5.7).

V kotlih TP-87, TP-90 in TP-100 za gorenje antracitnih in vitkih premogov ter v odstranjenem kotlu TP-80 je zgorevalna komora izdelana za odstranjevanje žlindre žlindre in je opremljena z visokim zažigalnim pasom. Cevi hladnega lijaka so rahlo nagnjene na vodoravno ravnino, del stenskega sevanje pregrevalnika neve-

R in z. 5.7. Kotlovska enota z zmogljivostjo pare 220 t / h (p> ne = 9,8 MPa; / Fe = 540 ° C):

1 - gorilniki; 2 - zgorevalna komora; 3 - festoon; 4 - pregrevanje; 5 - ekonomizer; 6 je grelnik zraka obraza in je sestavljen iz kotlov TP-80 in TP-87 samo iz cevnih stropov in v kotlih TP-90 in TP-100 poleg tega iz vodoravnega pasu. Za vse obravnavane kotle, razen za TP-87, je zgorevalna komora razdeljena na dva s pomočjo dvostranskega zaslona.

Kotel TP-87 (slika 5.8) ima enake dimenzije in repne ogrevalne površine kot prejšnje spremembe TP-80. Ampak

Sl. 5.8. Shema kotla TP-87 z zmogljivostjo pare 420 t / h (rFE = 13,7 MPa, Ne = 570 ° C) za zgorevanje antracita in pustega premoga (ena od sprememb):

1 - boben; 2 - zgorevalna komora; 3 - prašni gorilniki; 4 - pod pipo; 5 - ekran pregrevalnik; 6 - konvektivni del pregrevala; 7 - vodni ekonomizator; 8 - cevni grelnik zraka; 9 - daljinski separacijski ciklon; 10 - pritrditev ognjišča namesto namestitve dvo-svetlobnega zaslona je bilo priporočljivo povečati število zaslonov od 12 do 18. Poleg tega je TP-87 značilno, da sta dve projekciji nasproti drug drugemu v globino ognjišča (nadtlaka) nad prahastimi gorilniki. Prostornina peči pod ščepecom tvori predhodno peč, stene in pod katero so sintrane in prekrite s kromitovo maso. To pomaga izboljšati vžig goriva. Na področju samega ščepa se intenzivno mešanje tokov plinov, ki pospešuje izgorevanje. V obeh zgorevalnih prostorih kotla TPP-110 je podoben objemek.

Grelniki prahu na kotlih TP-80 in TP-87 so nameščeni na sprednji in zadnji steni kurišča, na kotalnih ploščah T pa na stranskih stenah.

Kotli TP-80 in TP-90 so opremljeni s pečnimi gorilniki; Tovrstni kotli TP-87 in TP-100 imajo turbulentne gorilnike.

Prisotnost velikega konvektivnega dela pregrevala je povzročila veliko dolžino vodoravnega povezovalnega kanala. Istočasno se v kotlih TP-90 in TP-100 del ogrevalne površine pregrevalnika nahaja v obliki vodoravnih tuljav in pri spuščanju konvektivnih min.

Zrak se segreje na približno 400 ° C, za katerega je grelnik zraka nameščen v dveh nivojih, med katerimi je ekonomizer. Kotel TP-87 v odsotnosti sekundarnega pregrevanja pare ima majhen zgornji del ekonomizatorja, ki se nahaja nad predgrelnikom zraka. Pri kotlih TP-90 in TP-100 se dimni plini še dodatno ohladijo v sekundarnem pregrevalniku in takoj po tem, ko pridejo v grelnik zraka.

Kotli TP-80, TP-87 in TP-90 imajo cevni zračni grelnik. Pri kotelu TP-100 je spodnji del grelnika zraka regenerativen (vrtljiv).

Kotlovske enote z zmogljivostjo pare 320-640 t / h za parni tlak 13,7 MPa so praviloma izdelane s sklopom v obliki črke U; v nekaterih primerih se uporablja T-oblika razporeditve (npr. kotel TP-100, A * = 640 t / h). Postavitev površin pregrevanja postane težavna. Široko uporabljeni pol-odprti ognjišča in zunanji rotacijski regenerativni grelniki zraka.

Kotli za energijo s paro;

Kotli s parno močjo povprečne moči združujejo v eno družino veliko število različnih vrst vodnih cevnih kotlov z zmogljivostjo pare od 100 do 640 t / h. Napajalni kotli povprečne moči se proizvajajo pri srednjem in visokem tlaku pregretega pare, medtem ko se konstruktivno izvajajo kot boben z naravno in prisilno cirkulacijo ter ravnim tokom. V parnih kotlih povprečne produktivnosti so najpogosteje uporabljene prašne peči za premog in plinsko olje. V zadnjih letih ti kotli uporabljajo tudi naprave za izgorevanje, ki omogočajo gorenje nizko kalorično gorivo v kroženem fluidiziranem ležišču, pa tudi vrtinčne peči različnih modelov.

Srednje močni parni kotli delujejo tako na uravnoteženem kot tudi v napolnjenem stanju. Lahko gorijo trda goriva, kot tudi zemeljski plin in kurilno olje.

Proizvodnja SSE s povprečno zmogljivostjo se je začela v ZSSR v poznih 40-ih letih prejšnjega stoletja, ko se je nacionalno gospodarstvo obnovilo, njena nadaljnja rast pa je zahtevala intenzivno povečanje energetskih zmogljivosti. Da bi povečali toplotno učinkovitost parne elektrarne, je bil potreben prehod na višje parametre pare (temperatura tlaka in temperature pregrevanja).

Leta 1947 je bil ustvarjen prvi vzorec visokotlačnih kotlov z dvema bobnoma s kapaciteto 230 do 170 t / h, ki so bili pred letom 1958 izdelani iz različnih modifikacij: premogovega premoga, plinskega olja, za gorenje odpadkov za pripravo premoga, s komornimi pečmi in horizontalnimi cikloni. Značilnost teh kotlov je prisotnost dveh bobnov, ki sta med seboj povezani z velikim številom obvodnih cevi. Prisotnost dveh bobnov je bila določena z željo po doseganju maksimalnega sušenja s paro, preden je vstopil v pregrevalnik. Takšna zapletenost modela je bila posledica dejstva, da pri oblikovanju teh kotlov naprave za ločevanje, ki so zanesljivo delovale pri visokem tlaku, še niso bile znane.

Pojav novih oblik naprav za ločevanje s paro je omogočil opustitev dvotočkovne zasnove visokotlačnih kotlov in prehod na enobransko konstrukcijo visokotlačnega kotla (10 MPa) - TP-13 s paro 220 t / h, vendar z višjim pritiskom in temperaturo pregretja 540 ° C.

Do leta 1962 so bili kotli iz te serije namenjeni za gorenje premogovega prahu opremljeni s kotnimi gorilniki za utore, nameščeni po dveh na vsaki stranski steni. Med skupnim gorenjem premogovega prahu in plavžnega plina so bili na stranskih stenah nameščeni turbulentni prahovi premogovni gorilniki in plinski gorilniki na sprednji steni.

V kotlu s plinskim gorivom TGM-151 s podobnim parnim izhodom in parametri je bil vodoravni tranzitni plinski kanal med zgorevalno komoro in konvekcijsko gredjo skoraj opuščen, cevni grelnik zraka pa je zamenjal regenerativno rotirajočo.

Nadaljnje povečanje parnih parametrov je pripeljalo do razvoja kotlov s parnim tlakom 14 MPa in temperaturo pregrevanja 570 ° C Za vse kotle te skupine, ki delujejo na različnih gorivih, je zgorevalna komora razdeljena na dva dela s pomočjo dveh svetlobnih zaslonov, kar je omogočilo vzdrževanje povečanja velikosti kotla s povečanjem približno dvakratne njene zmogljivosti pare (od 220 do 420 t / h).

Sl. 2.9. Vzdolžni del kotla TP-80 s proizvodno zmogljivostjo 420 t / h za praženje antracita in pustega premoga: 1 - boben; 2 - zgorevalna komora; 3 - prašni gorilniki; 4 - pod pipo; 5 - zaslon; 6 - konvektivni del pregrevala; 7 - ekonomizer; 8 - cevni grelnik zraka; 9 - daljinski separacijski ciklon

Na sliki. 2.9 prikazuje odsek takšnega kotla za zgorevanje nizkoaktivnega goriva - antracita in pustega premoga. Gorilna komora kotla TP-80 je namenjena odstranjevanju žlindre in je opremljena z visokim prižemnim pasom. Naprave gorilnika so nameščene drug proti drugemu na sprednji in zadnji steni peči.

Za učinkovito zgorevanje nizko-reaktivnega goriva je bilo uporabljeno visoko ogrevanje zraka (do 400 ° C), kar je privedlo do dvostopenjske razporeditve predgretja zraka, to je lokacije njenega izstopnega dela v območju povišanih temperatur plinskega toka.

Da bi dodatno izboljšali učinkovitost parnega turbine, so kotli z zmogljivostjo 420 t / h uvedli sekundarno pregrevanje s paro. V tej skupini kotlov je zanimiv bojler blagovne znamke TP-92 z zmogljivostjo pare 420 t / h pri 14 MPa, 570/580 ° C (slika 2.10). Ta bojler uporablja premog z nizko vlago pri zmernih temperaturah vročega zraka. Odstranjevanje žlindre je težko. Komora peči, kot pri drugih kotlih z zmogljivostjo pare 420 t / h, je razdeljena na dva dela s pomočjo dveh svetlobnih zaslonov. Enostopenjski grelnik zraka se nahaja pod ekonomizatorjem, vendar v ločeni, neodvisni gredi.

Sl. 2.11. Parni kotel TPE-430 v oddelku

Sl. 2.10. TP-92 kotla s kapaciteto pare 420 t / h za sežiganje črnega premoga z nizko vlago: 1 - kotlovni boben; 2 - zgorevalna komora; 3 - gorilne naprave; 4 - naprava za mehansko odstranjevanje žlindre; 5 - zasloni; 6 - konvektivni pregrevalnik; 7 - vodni ekonomizator; 8 - cevni grelnik zraka

V plinskih oljnih kotlih iz te serije se sevalni del pregrevala nekoliko poveča. Namesto cevastih se uporabljajo regenerativni grelniki rotacijskega zraka, ki so nameščeni ne za ekonomizatorjem, ampak za njim. Konvektivni del pregrevala se nahaja v izpustnem delu spodnjega voda. Zaradi tega je dolžina vodoravnega dimnika zmanjšana, to pomeni, da je spuščajoča konvektivna gred zelo blizu gorilne komore.

Trenutno modernejši (v primerjavi z opisanimi) parnimi kotli povprečne produktivnosti proizvajajo vodilni proizvajalci električne opreme v Rusiji.

Trenutno se v Taganrogu in Podolskem proizvajajo parni kotli bobna z naravno cirkulacijo v območju od 100 do 500 t / h. PA "Krasny Kotelshchik" (Taganrog) proizvaja parni kotli z zmogljivostjo 160 t / h (za povprečen tlak) do 630 t / h (za nadkritični tlak). V Ukrajini ni proizvodnje energetskih kotlov.

Tipičen predstavnik družine boblov s povprečno produktivnostjo je kotel TPE-430 (slika 2.11). Ima kapaciteto 500 t / h pri pregretem pare tlaka 13,8 MPa in temperaturi pregrevanja 560 ° C in je namenjena zgorevanju premoga CC razreda. Učinkovitost kotla je 90,5%.

Parni kotel je enojni boben, z naravno cirkulacijo, ima obliko U-ogrevalne površine. Grelnik je narejen iz plina in je zasnovan tako, da deluje na uravnoteženi protiuteži.

Stene komore peči, vodoravni in spodnji konvektivni plinski vodi so oblikovane s plinsko tesnimi ploščami cevi, med katerimi je zavarjen trak. Pregrevalnik kotla je sestavljen iz sevanja in pregrevalnika zaslona, ​​ki se nahaja v zgornjem delu peči, in dveh konvekcijskih stopenj v vodoravnem plinovodu. Membranski ekonomizer je sestavljen iz dveh stopenj in se nahaja v kanalu za spuščanje plina. Kotel je opremljen z 8 gorilniki z ravnim gorilnikom.

Za ogrevanje zraka je kotel TPE-430 opremljen s cevnimi in regenerativnimi grelniki zraka.

Temperatura pregrevanja s paro se nadzira z vbrizgavanjem lastnega kondenzata. V kotlu je bila odstranjena trdna žlindra.

Procesi polnjenja vode, zgorevanja in regulacije temperature pare pregretja so popolnoma avtomatizirani.

Vzporedno z bobinami bobna do sedaj so se razvili modeli kotelov z direktnim pretokom povprečne produktivnosti. V začetku 50. let 20. stoletja so visokotlačni kotli z direktnim pretokom začeli proizvajati Podolskovo strojno gradnjo. Eden od prvih je bil ustvarjen kotel SP-67 z zmogljivostjo 230 t / h, tlak 9,8 MPa in temperaturo 510 ° C.

Kasneje je bila proizvodnja kotelov s parnim kotličkom s povprečno močjo, ki proizvaja visokotlačni par, osredotočena na programsko opremo Krasny Kotelshchik.

Parni kotel PK-38-R (PP-270-13,8545 / 545GM) je zasnovan tako, da ustvari pregreto paro z delovnim tlakom 13,8 MPa in temperaturo 545 ° C, ima zmogljivost pare 270 t / h in učinkovitost 92,8%. Lahko deluje kot generator pare z nizkim tlakom v skladu s shemo za pregrevanje kot del naprave za kombinirani cikel in kot del tradicionalne enote na parni pogon. Gre za kotliček z direktnim tokom, kotlov na plinsko olje, izdelan na U-oblikovani postavitvi in ​​nameščen na lastnem okvirju (slika 2..12).

Gorilna komora je odprt, prizmatičen, pravokotni del. Med rekonstrukcijo kotla v ohranjenem "hladnem" lijaku s plinskim oljem. Nad "hladnim" lijakom na stranskih stenah je 6 gorilnikov plinskega olja s trikotnikom navzdol (3 gorilnika na steni). Da bi zmanjšali nastajanje dušikovih oksidov, je peč kotla opremljena s postopnim zgorevanjem, za katero so kritične šobe nameščene nad gorilniki.

Prvi industrijski kotel z direktnim pretokom (zmogljivost pare 200 t / h, tlak 13,8 MPa, temperatura pregretega pare 500 ° C) v ZSSR je razvil profesor L.K. Ramzin in nameščen v letih 1933-1934. na eni izmed Moskovskih CHP (TPP VTI).

Leonid Konstantinovič Ramzin (1887-1948) - eden največjih inženirjev toplote v 20. stoletju, izumitelj enkratnega kotla. Po odlični diplomi leta 1914 je visoka tehnična šola v Moskvi zapustila Moskovsko višjo tehnično šolo za znanstvene in izobraževalne dejavnosti. Izjemne sposobnosti, energija in prizadevnost v petih letih so Ramzin postali ena od najpomembnejših osebnosti v energetski skupnosti Rusije. Deset let vodil oddelke "Gorivo, ogrevanje in kotlovne instalacije" in "Termične postaje" na moskovski tehnični univerzi. Bil je eden od organizatorjev All-Russian Thermal Engineering Institute (VTI), od 1921 do 1930 pa je bil direktor, nato pa od leta 1944 do 1948 znanstveni direktor tega inštituta. Na prelomu 20.-30. Let 20. stoletja je znanstvenik izvedel uspešne raziskave o svojem glavnem potomcih, enkratnem parnem kotlu, namenjenem za uporabo poceni goriva. Leta 1943 je Ramzin organiziral stol za gradnjo kotlov na Inštitutu za elektrotehniko v Moskvi za usposabljanje inženirjev oblikovanja v kotlovnici, ki je vodil do leta 1948. Glavna dela L.K. Ramzin je namenjen problemom gradnje kotlov, izračunih kotlov, teorije sevanja v pečeh, raziskavah goriv, ​​daljinskem ogrevanju in načrtovanju toplotnih in elektrarn.

Sl. 2.12. Splošen pogled na parni kotliček PK-38-R v odseku

Ognjevarni in rotacijski plinski vod sta oklopljeni s cevmi spodnjega, sredinskega in zgornjega dela sevanja in imajo Ramzin rano. Kotel je oplašen kovinski okvir.

Na izstopu iz peči v rotacijskem kanalu se nahaja pregrejevalnik zaslona, ​​v spuščenem kanalu je konvektivni pregrevalec visokega tlaka, dve fazi konvektivnega pregrevanja nizkega tlaka, vodni ekonomizator, plinski grelec visoke in nizke tlačne vode.

Nizkotlačna temperatura pare se nadzira z izogibanjem prve stopnje nizkotlačnega konvekcijskega pregrevalnika, dodatno pa z recirkuliranjem dimnih plinov, ki se vzamejo po vodni ekonomizatorju.

Kotlovnica je opremljena s potrebnimi priključki, instrumenti, zaščitno opremo in avtomatiziranim procesnim krmilnim sistemom.

Parni kotel: teorija, pravila delovanja, oblika in vrste, uporaba

Parni kotel je zasnovan za proizvodnjo delovne (ali močne) pare, ki je sposobna opravljati mehansko delo ali izolirati enako količino toplote. Naprave, ki tvorijo paro, sila določenega obsega, ki se ne zahteva, se imenujejo generatorji pare. Veliko jih uporabljajo v industriji (na primer za vroče betone), v prehrambenih tehnologijah (parnih kotlih), medicini (inhalatorji, sterilizatorjih) in vsakodnevnem življenju (za pare in čiščenje, kopel itd.), Vendar je generator pare daleč od parni kotel.

Sodobni industrijski in gospodinjski parni kotli

Zakaj potrebujete močno pare?

V stoletju, ko so kvantni računalniki in komunikacijske naprave "na poti", sposobne samostojnega razmišljanja o umetni inteligenci in vesoljskih plovilih za medzvezdne lete, potreba po delovnem parovem ostaja visoka. V industriji, predvsem za prenos velikih količin pripravljene toplotne in pogonske tehnološke opreme: stiskalnice, kladiva, svayezabivateley itd. V vodnem prometu in energiji je proizvodnja delovne tekočine za parne turbine in druge močne mehanske motorje: od koder s 5-10 MW na gred, strošek enote mehanske parne operacije je nižji od vseh drugih delovnih tekočin.

Opomba: par parnega cilindra - bata ima izjemno lastnost - največja sila na palici se razvija z ničelno hitrostjo hoda. Z drugimi besedami, zunanja značilnost parnega motorja je idealna in njegova učinkovitost skorajda ni odvisna od načina delovanja; Menjalnik parnih strojev ni potreben.

V vsakodnevnem življenju se uporabljajo parni kotli; predvsem v sistemih za ogrevanje s paro in dvojnim krogotokom (CO). Steam CO zahteva bolj temeljito tesnjenje kot s tekočino za prenos toplote, vendar vam omogoča, da odklopite in ponovno priključite posamezne veje na sistem na višini ogrevalne sezone, ne da bi tvegali, da bi se vse ogrevanje raztopilo. To pa omogoča ogrevanje dobro izoliranih pomožnih prostorov z impulzi, ki v krajih z ostrimi podnebnimi pogoji varčujejo do 30% ali več stroškov ogrevanja na sezono.

Nasprotno, nasprotno, ob robovih postane bolj ekonomičen na robovih z dolgim ​​medomrežnim in blagim, nestabilnim zimo. Temperatura toka CO za enosmerni tok ne sme padati manj kot pribl. +45 stopinj Celzija, drugače v grelnem kotlu kondenzat kisline pade, kar povzroči, da celoten sistem ne deluje. Izgube toplote v ceveh s cevmi so precejšnje, zato so v hišah in / ali distribucijskih ogrevalnih mestih tako imenovane. Dvigovalna vozlišča, v katerih je del hladila iz krmila vlečen v povratno črto, ga segreva. Kljub temu hkrati kotel prepleta dober del hladila v krogu in porabi presežek goriva, za katerega naročniki morajo plačati. Čim višja je zunanja temperatura in manj ogrevanja, več toplote, ki jo proizvede kotel, ne porablja pri segrevanju uporabnikov, temveč pri vzdrževanju v načinu. Kljub temu, da še vedno ni optimalno.

V 2-veznem CO, parni kotli proizvajajo paro, ki segreva hladilno sredstvo CO skozi toplotni izmenjevalec. Temperatura dovoda se lahko zdaj spusti, kar zmanjša izgube v omrežju: večje so, bolj vroče hladilno sredstvo. Temperatura povratka je lahko tako nizka, kolikor je to potrebno, dokler se sistem ne odtaljuje: v izmenjevalniku toplote ni nobenega opeklina in ne nastajajo kisli radikali, ki bi lahko izstopili iz kislega dežja. Nič ne ogroža parnega kotla: ni večjih izgub, saj toplotni izmenjevalnik v bližini; Oskrba s parom se regulira s samodejnim ventilom, ki temelji na temperaturi drugega tokokroga, in povratna voda do kotla ostane močno ogrevana.

Kaj je narobe z njim?

Glavna pomanjkljivost parnih kotlov je odličen čas pripravljenosti. Najboljši sodobni ljudje segajo v način delovanja v 3-5 minutah in v običajnem kotlu se pari ločijo približno eno uro. Zato praktično ni talnega transporta s paro, čeprav učinkovitost sodobnih keramičnih parnih strojev ni nič slabše od motorja z notranjim zgorevanjem. Toda lahko izklopite motor, vendar ni nobenega zaustavljanja kotla.

Nič manj pomembna je nevarnost eksplozije. Če se zaloga energije v rezervoarju za avtomobile izmeri v desetih kg ekvivalenta TNT, nato pa v parnem kotlu s centirnimi in toni. Bencin in dizelsko gorivo lahko in samo gorijo, in kotel eksplodira v nesreči. Moderna - izredno redka, vendar njihova eksplozivnost še vedno ni nič.

Iz druge pomanjkljivosti sledi drugemu: za dovod parnega kotla potrebujete zelo kakovostno dobro pripravljeno vodo. Lestvica - strašen sovražnik kotla, dramatično zmanjšuje svojo toplotno učinkovitost in povečuje tveganje eksplozije.

Kot rezultat 2. in 3. - četrte resne pomanjkljivosti: parni kotli potrebujejo redno usposobljene preglede in vzdrževanje z izklopom kotla. Predstavljajte si, da morate vsakih šest mesecev avtomatsko voziti avto do bencinske postaje in naročiti pregrado motorja, drugače bo prenehal poslušati volan in se sam poškodoval v pol.

Malo zgodovine

Misli, da se moč pare uporablja za praktične tisočletne namene. Verjame, da je prvi parni kotel, ki je bil hkrati parna turbina, izumil Heron of Alexandria. Obstajajo dokazi, da je v XVI stoletju. kapetan španske flote Blasco de Garay je zgradil in pokazal kralju... parnik, ki je plulo. Če pa je to res, potem eno samo naključno odkritje - termodinamika kot znanost še ni obstajalo, brez nje pa ni mogoče izračunati parnega motorja in kotla za to. Edison, iz praktikov, je nekoč dejal: "Ni nič bolj praktičnega kot dobra teorija."

Patent za dviganje rudnika, ki je deloval iz parnega kotla, je najprej dobil Anglež T. Severi leta 1698. V praksi je njegova ideja realizirala tudi Anglež T. Newcomen hkrati, do konca 17. stoletja. Toda kotel Newcomen se načeloma ni razlikoval od domačega kotlička in je proizvedel zelo šibko paro, tako da so stroji Newcomenja niso bili deležni široke uporabe in niso povzročili revolucije v tehnologiji.

Parni bojler I. I. Polzunova

Najprej je treba razumeti, kako bi moral delovati kotlov, ki v drugi polovici XVIII. Stoletja daje močno pare (moč pare). neodvisno drug od drugega so tudi angleški oblikovalec J. Watt (vatna enota moči je poimenovana po njem) in ruski samostojni mehanik I. I. Polzunov. Ne bi mogel dokončati svojega parnega motorja - umrl je zaradi bolezni, vendar je bil kotel zaključen leta 1765. Modeli parnih kotlov Watt in Polzunov (na sliki desno) so skoraj enaki in v tem času ne bi bilo druge tehnične rešitve.

Toplotna učinkovitost in proizvodnja pare (glej spodaj) kotlov Watt in Polzunov sta omogočila zagon strojev, ki opravljajo dobičkonosno koristno delo, vendar s tehnologijo tistega časa daleč niso mogli. Izboljšali so tehnične parametre parnih kotlov in izumitelji prvih parnih lokomotiv R. R. Trevithic in J. Stephenson so naredili bolj kompaktne. Kasneje so angleški inženirji J. Thornycroft in E. Yarrow, nato pa ruski znanstvenik V. G. Shukhov, tisti, ki je zgradil televizijski stolp na Shabolovki, velik prispevek k razvoju stavbe kotla.

Prve lokomotive Trevitik, Stephenson in Cherepanov

Opomba: prvi parni stroj Stephenson "Blucher" (v sredini na sliki) je številka 2, toda to je zato, ker njegov izkušeni predhodnik ni bil primeren za dolgoročno delovanje.

Malo teorije

V tem oddelku ne bo nobenih formul iz šolskih in univerzitetnih učbenikov. Predpostavlja se, da se jih spomnite. In če pozabiš, veš, kam naj pogledaš. Tukaj bomo razpravljali o bistvu procesov, ki se pojavljajo v parnem kotlu, in o podrobnostih, ki so pomembne za prakso in zaključke, ki jih iz njih izhajajo. In matematika je pridobiva. Brez razumevanja bistva izračunov še vedno ni smisla.

Glavno načelo delovanja parnega kotla, ki sta ga ugibala Wutt in Polzunov, je, da ne vre vode. Postopek vrenja s strani je gladko nadzorovan: voda je dosegla vrelišče in je prejela latentno toploto izhlapevanja - vre; ne ne ne Pri normalnem tlaku je vrela voda relativno varna, vendar je učinkovitost odpadne pare zanemarljiva; je dejal, da ima nizek potencial. In takoj začne kondenzirati, kar povzroči, da para popolnoma izgubi svojo moč.

Steam deluje po svojem pritisku. Recimo, da je presežek nad atmosfero le 1 MPa. Nato na območju bata 500 kvadratnih metrov. cm pare pritisnite navzdol s pribl. pol tone. Ni slabo za začetek.

Tlak nasičene pare s povečanjem njene temperature se poveča v skladu z zakonodajo o moči, t.j. zelo hitro, levo na sl. Istočasno se povečuje tudi vrelišče vode in izpust pare na enoto površine uparjalnega ogledala (GP). Vendar latentna toplota izhlapevanja ostane nespremenjena, del porabe goriva, ki ne daje nekaj moči, se vse zmanjša in zmanjša. Torej, v vseh pogledih je ugodno povečati pritisk v kotlu, vendar to povečuje eksplozivnost (glej spodaj). In do določene meje, nad katero nematerodinamične sile začenjajo vplivati ​​na proces.

Odvisnost parametrov nasičene pare na temperaturi

Tabela parametrov pregretega nasičenega vodne pare je na desni v sliki. Bodite pozorni na označene zelene stolpce (delno ali v celoti). To kaže, da največja učinkovitost pare pade v temperaturnem območju 200-260 stopinj. Parni tlak v njem, na katerem je sila, ki jo povzroča pogon, odvisna trikrat. Skupna toplotna kapaciteta (ob upoštevanju latentne toplote) v tem območju nenehno narašča. To je koristno za parno-tekoče CO z delno ali popolno kondenzacijo hladilne tekočine.

Slaba novica se začne v rumenih črtah: parova postane kemično zelo aktivna - iz nje izliva parne linije in mehanizme iz navadnega jekla, nekaj od svoje moči pa gre k "kemiji" kljub povečanju pritiska. Rdeče črte - novice so še slabše: v paru opazimo termično disociacijo vode in kotel postane zelo nevaren.

O notaciji

V dobi parnih motorjev smo uporabili atmosferski (at) tlak in presežne (pri) tlačne enote. 1 am = 1 kgf * kvadrat. glej p (ati) = p (a) -1, ker zračni tlak 1 atm. Tlak se izmeri v pascalih (Pa). 1 am = 1,05 MPa. To je pravilna, ker Način obratovanja kotla je močno odvisen od tlaka v okoliškem zraku. Vendar pa ne obstajajo presežki Pascals, tako da se določi moč parne, je treba 1 MPa odšteti od tlaka v kotlu. Na primer, pri 240 stopinjah je tlak v kotlu 3,348 MPa. Za delo lahko uporabite največ 2,298 MPa, vendar za vsak trg. cm površine delov v kotlu bo zdrobilo več kot 30 kg * cm. Za izračun moči kotla je treba uporabiti tudi svojo pare v kg * s ali kg * h. Druga vrednost, ki jo je treba poznati, je toplotna učinkovitost kotla, ki je enaka razmerju toplotne energije, shranjene v enoti mase pare, do toplote izgorevanja goriva, potrebne za njegovo proizvodnjo. Toplotna učinkovitost se pogosto imenuje učinkovitost kotla, vendar je treba upoštevati, da je učinkovitost kotelov za ogrevanje in ogrevanje iste oblike drugačna: v slednjem primeru se lahko latentna toplota izhlapevanja vrne v obliki latentne toplote kondenzacije, ne pa v prvem.

Opomba: včasih se presežek nad atmosferskim parnim tlakom izraža v baru (bar). Na primer, v specifikaciji za kotel napišeta tlak 1,5 bar, kar je približno pribl. 1,5 ati. Toda bar je tudi nesistemska enota, njena uporaba ni urejena. Zato je v isti specifikaciji treba najti temperaturo vode v kotlu in jo preveriti.

Potencial za pare

Skupaj s temperaturo v kotlu se njena eksplozivnost hitro poveča. Pri temperaturah nad cca. 200 stopinj, celo znižanje tlaka zaradi presežne pare lahko povzroči vrenje celotne mase vode v kotlu in njegovo eksplozijo. V zgodbi o Novikov-Priboyju je "The Bay of Joy" z vsemi tehničnimi podrobnostmi opisal, kako simpatični rdeči stoker je na belo vojaško ladjo eksplodiral kotlov, v ekipo katere je bil prisilno vkopan. Glede na te premisleke je parni porazdeljen po velikosti delovnega potenciala v:

  • Nizek potencial - temperatura do 113 stopinj Celzija, tlak do 1,7 MPa. Eksplozija kotla je skoraj nemogoča zaradi majhne količine energije v njej.
  • Nizek potencial - temperatura 113-132 stopinj, tlak 1,7-3 MPa. Eksplozija kotla je mogoča z nenadnim uničenjem njenega telesa.
  • Povprečni potencial je temperatura 132-280 stopinj, tlak 3-6,42 MPa. Eksplozija je možna z uničenjem telesa kotla ali z avtomatizacijo.
  • Visok potencial - temperatura 280-340 stopinj, tlak 6.42-14.61 MPa. Poleg zgoraj navedenih vzrokov je možna tudi eksplozija zaradi kršitev pravil obratovanja kotla (glej spodaj) in izpraznitve parnih cevovodov.
  • Ultrahigh potencial - temperatura nad 340 stopinj, tlak več kot 14,61 MPa. Eksplozija, razen opisanih razlogov, je možna zaradi nenamernega povezovanja okoliščin.

Trdnosti vaporizacije

Zaradi praktičnih razlogov je primerna vrednost parne moči na enoto površine RFP, vendar pa se dejansko izhlapevanje v kotlu odvija v prostornini vode: nasičeno je z mikro bučami pare. Ideja o tem daje belo vrelo vodo, ki naj bi po pravilih vzhodne kuhinje napolnila čaj. Toda v beli vreli vodi se sprošča zrak, ki je raztopljen v vodi, in v običajnem obratovalnem kotlu je voda prozorna po videzu. Če je dimenzijsko steklo zatemnjeno - kotel je na robu eksplozije. Zgoraj omenjeni rdeči stoker je bil vrhunski specialist: določil se je po vrsti vode, kolikor bi kotel eksplodiral in uspel pobegniti. Parnik je bil star s srednjim kotlom; traja nekaj minut od beljenja vodomerov do eksplozije. Visokotemperaturni kotel eksplodira takoj samo z dimenzioniranim vodomerom.

Druga pomembna točka - z RFP izstopa tako imenovano. mokro paro, v kateri so tudi nevidne mikropodete vode. Mokro paro je sovražnik kotla ni nič manj grozno kot merilo: kapljice vlage so naravni kondenzacijski centri pare. Če se na nekem mestu parnega kroga temperatura začne spustiti hitreje od tlaka, se lahko začne s plazom podobna kondenzacija pare. Tlak v celotnem sistemu se močno zmanjša, nato pa lahko tudi kotel z nizkim potencialom vre in eksplodira. Kar zadeva mehanizme, ki jih poganja pare iz kotla, kondenzacija močno poslabša njihove tehnične parametre (tlak v delovnih telesih se močno zmanjša) in povzroči večjo obrabo: mikrostrukture pregretega voda so kemično agresivne. Edino mesto, kjer je uporabna kondenzacija delovne pare, je CO v parno tekočem CO (glej zgoraj), saj hkrati pa se sprosti latentna toplota kondenzacije za ogrevanje.

Odličen kotel

Poznavanje teh značilnosti je s stališča današnjega dne mogoče predstavljati, kako bi bilo treba urediti določen parni kotliček. Pravzaprav se bo izkazalo za zelo drago in težko vzdrževati, v "zlati dobi" paro pa je bil tak kotel tehnično neizvedljiv. Celoten razvoj stavbe kotla je sledil poteku poenostavitve opreme (vezanja) kotla in združevanja funkcij njegovih sistemov. Ampak, če želite ugotoviti, kaj potrebuje kotla za normalno delovanje, bo ta shema pomagala.

Splošni diagram naprave parnega kotla je podan na sliki:

Splošna shema parnega kotla

Generator pare je kanalski (cevasti) toplotni izmenjevalec s plinsko vodo. Povečanje površine stika hladilne tekočine z grelcem povečuje tvorbo mikro kozarec hlapov v masi in ločitev pare z enote območja RFP pri isti temperaturi. V sobi s suho paro, mikro suspenzijo s čisto vodno paro in vodo ločimo z gravitacijo ali absorpcijsko metodo, ne da bi se sproščala latentna toplota kondenzacije. Vroči kondenzat se vrača nazaj v generator pare ali v krožne kotle (glej spodaj), se črpal v to cirkulacijsko črpalko.

Vloga pregrevalca je zelo pomembna. Brez padca tlaka vzdolž dolžine parne črpalke ne bo prišlo do toka pare, hkrati pa moč pare padne in se poveča verjetnost njene nasilne kondenzacije. Parni grelnik "izčrpava" izhodno paro z energijo za nič - zaradi preostale toplote dimnih plinov.

Še bolj povečuje toplotno učinkovitost grelnika. To je tudi kanalski toplotni izmenjevalnik, v katerem dovajalna voda segreva tudi dimni plini. Pri zelo počasni hitrosti kotla lahko gospodarizator prekomerno preobrne in preraste s čajem, in ko je kotel prisiljen, se lahko pregreje in celo zavre. Zato včasih ločimo vodni krog z vodnim dvigalom, tako kot tisti, ki se uporabljajo v enosmernem tokokrogu CO, v ekonomizator (glej zgoraj). Pri normalnem delovanju kotla se lastna obtočna črpalka izklopi z zapornim ventilom.

Zadnja stvar, ki vam omogoča, da "potegnete" toplotno učinkovitost kotla na teoretično mejo - ogrevajte zrak, ki vstopa v peč. V visoko zmogljivih termičnih napravah je to zelo učinkovit ukrep. Nekoč je ogrevanje zraka v ceveh omogočilo skoraj trikrat zmanjšati porabo goriva za taljenje plavžne peči. Kar zadeva krmilno enoto (ali napravo) vsega tega gospodarstva, je zdaj škatla ali omara z mikroprocesorjem in njegovim elektromehanskim snopom, v nekdanjem času pa je bila posadka voznika in gasilca.

Dizajn parnega kotla

Glede na namen, pogoji delovanja in zahteve za parametre pare je lahko naprava parnega kotla drugačna. Strukturno se parni kotli razlikujejo po:

  1. Metoda ločevanja hlapov je ravna (pretoka) in kroži;
  2. Na napravi ločilnika pare - bobna in drugega (zvonasto oblikovan, serpentin in drugi;
  3. Metoda izmenjave toplote - plinska cev (prej imenovana protipožarna cev, stara požarna cev) in cev za vodo;
  4. Glede na usmerjenost in konfiguracijo kanalov za parni generator - vodoravno, vertikalno, kombinirano (vodoravno vstopno odprtino dimnih plinov, navpični izhod, ukrivljeni kanali), nagnjeni, večkotni kolektorji, serpentini, vžigalni jopiči itd.
  5. Ob poteku dimnih plinov - naprej in nazaj;
  6. Za hidrodinamiko - z odprtim ali zaprtim vodom za vodno paro, glej spodaj;
  7. Po metodi ogrevanja - ognjeno (gorivo), električno, indirektno ogrevanje, heliokotla itd.

Kar se tiče načina ogrevanja, električni parni kotli omogočajo sprejem samo parno-grelnih elementov z nizkim in nizkim potencialom, ki ne morejo vzdržati strožjih delovnih pogojev v kotlu. Uporabljajo se indirektni ogrevalni kotli. na jedrski elektrarni. Ko pišejo, da temperatura hladila v njih doseže 500 stopinj ali več, se to nanaša na prvo vezje, ki s pomočjo toplotnega izmenjevalca ogreje običajen visokokakovostni kotel, ki pari turbini. Solarni kotli (heliokotla) itd. Eksotični predmet ločenega obravnavanja. Na koncu se bomo dotaknili, pri čemer bomo obravnavali predvsem ognjene parne kotle - enota učinkovitosti pare iz njih je najcenejša in najbolj dostopna.

Opomba: podmornice včasih igrajo zemeljske lutke s pripovedkami, saj so domnevno spuščale s straže, spale na primarni tokokrog jedrskega podmorskega reaktorja. To je čisto šali - v prvem krogu je ne le temperatura nad 400 stopinj, temveč tudi smrtonosno sevanje in nepooblaščen odhod iz ure je resen zločin. Prvo vezje jedrskih reaktorjev je zasnovano tako, da se hlapi ne sproščajo iz hladila.

Pretočni tok ali kroženje

V parnih kotlih z direktnim tokom (položaj A na sliki), mokro paro vstopi v tuljavo, cevni razdelilnik ali pod pokrovom, kjer kaplja vodno suspenzijo, ki teče navzdol v generator pare.

Shematski diagrami naprave kotlov na parni kotli in kroženju

Kotli z direktnim pretokom so po zasnovi preprostejši in od avtomatizacije jim je dovolj, da so na splošno izkušeni gasilci. Kotli z direktnim pretokom so lahko nehlapni - storite brez črpalke za dovod vode, s črpanjem vode iz dovodne posode. Vendar so veliko bolj eksplozivne kot krožeče, njihova toplotna učinkovitost in pare pa so nizki. Najbolj intenzivna para se sprosti iz zgornjih vodnih plasti v kotlu. Po sprostitvi iz mikro kozarcev pare voda spušča in spet naraste, saj je nasičena s paro. V enkratnem kotlu se voda obnavlja z gravitacijsko konvekcijo (ki oddaja vodo s paro), na kateri porabi gorivo. Potrebuje veliko, ker konvektivni tokovi so neredni, s turbulenco in večjo porabo prejetih energij, kot jih prenašajo voda navzgor. Termična učinkovitost enkratnega kotla je pribl. 35-40% Z pomnožitvijo te vrednosti z učinkovito učinkovitostjo parnega motorja 25-30% (do 45% v sodobnih), bomo dosegli zloglasno "lokomotive" učinkovitosti 8-16%

V cirkulacijskem kotelu je skupni vodni tok usmerjen navzgor z ločeno cirkulacijsko črpalko, ki izpusti kondenzat iz zbiralnika; notranje izgube zaradi trenja v vodi so minimalne in moč krožne črpalke je malo. Elementarni volumen vode pred popolnim izhlapevanjem je od 5 do 30 ali več vrtljajev, kar dodatno poveča toplotno učinkovitost in pare moči kotla. Na primer, pri enem obratu dela vode se le 10% izhlapi. Naslednji promet bo 90%, od katerih bo 10% izpadlo, tj. še 9% prvotnega volumna in vode ostane 81%. Še naprej štetje podobno (matematika se taki izračuni imenujejo ponovitveni odnosi), dobimo 63% izkoristka kotla za 5 obratov in 92,6% za 30 obratov. Zaradi tega se povečuje efektivna površina RFP proti geometričnemu pribl. 1,5 in 2-krat.

Kotli za bobne

Krožni kotel mora imeti ne samo črpalke v snopu, temveč tudi regulator nivoja kondenzata v separatorju pare. Če se izkaže, da je preveč, se bodo tehnični parametri kotla močno poslabšali. Če to ni dovolj, na splošno grozi nesreča: mokro paro se hitro kondenzira, tlak v kotlu pa se bo močno zmanjšal - vrenje - eksplozija. Da bi se izognili takšnemu položaju, se lahko kotli na bobne. V njih je parni pasti del široke cevi (bobna), v katerega nasičena voda vstopi v vodo iz kotla (grelnika), ki v primeru ni parni generator; Tako je segrevanje vode in izpust pare iz njega ločena. Grelnik načeloma ne more zavreči in vreli boben ni tako nevaren, ker Večino energije, sproščene med tem procesom, porabimo za stiskanje vode nazaj v grelnik in rezervoar.

Načelo delovanja avtomatskega parnega kotla bobna

Mokro paro iz separatorja pare vstopa v "prosti" kondenzator z majhno prostornino, prav tako okrogel v prečnem prerezu. Hranilna šoba se dviga nad dnom kondenzatorja, kar zagotavlja konstantno stopnjo kondenzata v njej. Za normalno delovanje kotla na bobnu je potrebno tlak vodnih stebrov v bobnu in kondenzatorju enakovreden. Da bi zagotovili slednji pogoj, kondenzator ni nameščen blizu bobna, temveč je povišan nad njim. Kot rezultat, način bobna kotla seveda vzdržuje neprestano avtomatizacijo (glej sliko zgoraj): v bobnu je veliko vode, tlak izstopa nad normo - diferenčni regulator uparjanja izklopi moč; nasprotno - vključuje to. V bobnu se standardna raven vode vzdržuje v sprejemljivih mejah. Parni kotli bobna lahko delujejo na naravni obtok, glej video spodaj:

Video: o napravi bobna kotla
Beseda o vodi za boben

Ker voda v kotličkih bobna kroži večkrat, mora biti najčistejša; praktično - destilat. Dostava kotlov iz bobna iz vodnih virov, kot so hidrodinamično odprti kotli, je nesprejemljiva. Kotli v bobnu so zgrajeni le hidrodinamično zaprti: dovajalna voda v njih je ovita po shemi: posoda za gorivo - kotel - kondenzator s paro vode (oprana z morsko vodo na ladjah) - nazaj na posodo za hranjenje itd.

Plinska cev in vodna cev

Kotli s plinsko cevjo in cevjo za vodo so lahko ena, drugačna od druge. V generatorju pare posoda s plinsko cevjo z vodo prodre v snop cevi, skozi katere vroči plini izstopajo iz peči. V vodni cevi je, nasprotno, sondo cevi s hladilno tekočino izpiralo tok dimnih plinov. Razlika je zelo, zelo pomembna.

Za prenos energije dimnih plinov v vodo je potreben velik temperaturni gradient (razlika). Toplotna prevodnost kovin parnih generatorjev je stotinekrat večja od dimnih plinov. Zato je v notranjosti plamenskih cevi več kot 1000 stopinj, njihova zunanja površina pa se ohladi z vodo, ki ne presega 350-400 stopinj. V stenah cevi nastanejo veliki toplotni napetosti in okoli - velika količina pregreta voda, ki vre v celotni masi z zmanjšanim tlakom. Potis samo ene cevi plinske cevi kot neizogibno vodi do eksplozije. Zato je treba strogo spoštovati postopek preverjanja in profilaktične zamenjave plinskih cevi, to delo pa je težko, precej dolgotrajeno in drago.

Zaradi tega je zunanja površina cevi parnega generatorja vodnega cevnega kotla skoraj enaka temperaturi vode v njih. Toplotne napetosti v materialu vodnih cevi so redkeje manjše kot v plinu. Zanesljivost kotla je veliko višja, čas med postanki za preprečevanje je daljši. Udarec ene cevi ne povzroči eksplozije kotla: pred vrenjem se razprostira na celotno maso vode (kar je nekajkrat manj kot v kotlu z vodno cevjo kot v kotlu s plinskimi cevmi), močan tok mešanice parne vode ugasne peč in ohladi druge cevi. Pomanjkanje vodnih cevnih kotlov - teoretično manj kot pri plinskih kotlih, toplotni učinkovitosti in proizvodnji pare. Toda konstruktivne izboljšave vodnih cevnih kotlov so jim omogočile, da prevzamejo prevladujoč položaj v industriji - danes niso zgrajeni kotli s plinskimi cevmi, enote preostale klasične gradnje pa rafinirajo svoje vire.

Opomba: parni kotli bobna so lahko izdelani samo za vodo.

Razvoj struktur

Primerno je upoštevati napravo najbolj arhaičnega (in izkazalo se je zelo strmega) vodoravnega parnega kotla s plinskim cevnim zankom, na primer z lokomotornim kotlom, glej sliko:

Naprava vodnega parnega kotla s plinsko cevjo (lokomotiva)

Suhaparnik - najpreprostejši zvonec. Avtomatizacija - samo en varnostni ventil. Ni črpalne črpalke, voda prihaja iz rezervoarja sama. Toplotna učinkovitost pribl. 40%., Toda "hrast" gradnje, ki je bila preverjena skozi stoletja, je izjemna. Nekateri lokomotivni kotli se še vedno uporabljajo danes. Vlaki, ki jih ne vozijo več, dajo pare k proizvodnji.

Na voljo so tudi kotli za vodo s cevjo z več kot 100 leti delovnih izkušenj. Toda na splošno je ta vrsta parnih kotlov daleč od upokojitve. V floti se danes v elektrarnah še vedno pogosto uporabljajo kotli na vodni cevi. Na ladjah je težava kompaktnosti kotla precej akutna. Civilni parniki potrebujejo prostor za tovorne prostore in potniške prostore. Na vojaških ladjah je treba bolj varno pokriti vitalne in najbolj ranljive enote iz sovražnega streliva.

Zdi se, da je naraven način uporabe vertikalnega kotla, vendar so "navpični vozli" s svežnjami trupa teoretično neučinkoviti: preveč dimnih plinov zaman, generator pasu pa je območje RFP majhno. Zato se v ladijskih elektrarnah uporablja preimenovanje. kotli za parne kotline z nagnjenim razporedom cevi (oglejte si riž, B - boben, P - pregrevalnik):

Naprava kotlov za vodo s cevnim vodom

  1. Z naravno cirkulacijo, nizko in delno srednje moč;
  2. S prisilnim kroženjem - do visoke moči;
  3. Multi-kolektorsko simetrično (z 2-3 kolektorji vode in toplotnimi izmenjevalci, ki delujejo na en boben) - od srednje do zelo velike kapacitete;
  4. Enako, asimetrično - na moč od velike do edinstvene.

Na kopnem so potrebni tudi kompaktni kotli - vzdrževanje proizvodnega prostora ni poceni. Toda v civilni družbi pogosto prevladujejo stroški, konstruktivna preprostost in enostavnost vzdrževanja opreme pred tehnično dovršenostjo. Zato so kopenski kompaktni kotli pogosto izdelani v skladu z načelom: ne samo, da se obrnete navzven, temveč tudi, da se upognete na polovico. Natančneje: zavite pretok dimnih plinov. Kakovostni kazalci kotla se malo poslabšajo, vendar pa potrebuje skoraj polovico toliko prostora kot za isto moč lokomotive, zato je veliko bolj priročno vzdrževati kotel, saj korita dimnika, ognjišče in jalovina (če je kotel trdna) so v isti sobi.

Vračanje lažje, da plin kotla. Vodoravna polna velikost (na levi strani na sliki) v tej izvedbi je skoraj tako učinkovita, trajna in varna kot vodna cev: skoraj vsa toplota, ki se sprošča v peči, gre za ogrevanje vode, plinske cevi iz notranjosti segrevajo manj, ker dimni plini so vključeni v njih že precej hladni. Kotel s skrajšanim generatorjem pare (v središču, včasih so takšni kotli včasih napačno imenovani navpični) je izredno kompakten, vendar neekonomičen. Da bi njegova učinkovitost postala sprejemljiva, omogočajo ščit v požarni komori, ki dobro odražajo termično (infrardeče, IR) sevanje.

Naprava parnih kotlov s kroženjem dimnih plinov

Sodobni dosežki

Za oskrbo parnega kotla z reflektorji IR je na splošno plodna ideja. Sodobni kotli vodne cevi, razen zunanje izolacije, so z notranjosti prevlečeni z reflektivnim IR materialom. To omogoča, da so kanalni snopi njihovih parnih generatorjev izdelani iz enakih ravnih cevi, glej sliko. To pa omogoča, da se boben opusti in da se kotla napaja s strani. Ni težko predstavljati, koliko on in njegovo izkoriščanje zmanjšata stroške tega.

Zasnova sodobnega parnega kotla s toplotnim reflektorjem znotraj

Opomba: parni kotli z vgrajenimi infrardečimi reflektorji v posebni literaturi imenujemo sevanja. Seveda v njih ni radioaktivnosti. To se nanaša na termično sevanje (IR-sevanje).

Naprava parnega kotla s kuriščem na števnih baklah

Eden od najnovejših dosežkov velike kotelske zgradbe je plinski kotli iz toplotno obstojnih specialnih jekel z dvojno delujočo pečico na nasprotnih baklah, glej sl. na desni. Učinkovitost kotla, tako kot katerikoli toplotni motor, teoretično določa razmerje med temperaturami na začetku in koncu delovnega cikla do začetne temperature (formula Carnot, se spomniš?) V kotlih na nasprotnih vžigalnikih temperatura v peči doseže 1800-1900 stopinj proti 1100-1200 in druge in temperatura dimnih plinov ostane enaka, 140-200 stopinj. Skupna učinkovitost kotla na pultu lahko presega 90% brez zapletenih dodatnih ukrepov in s tem več kot 95%.

Opomba: kako so urejeni sodobni parni kotli za množično uporabo, glej naslednji. video:

Video: kako deluje parni kotliček

In v vsakdanjem življenju

Napredek toplotnega inženirstva se je dotaknil in domačih kotlov. Zagotoviti morajo nizko stopnjo pare za ogrevalne sisteme in opremo za kuhanje, vendar so varnostne zahteve za gospodinjsko paro najhujše in omogočajo rutinsko vzdrževanje brezposelnih oseb. Dodatna zahteva je, da je gospodinjski parni kotel čimbolj kompakten, lažji (ne potrebuje temeljev) in cenejši. Še ena je zelo kratek začetni čas. Poraba do uro in več delovnega premika do ločenih parov je nesprejemljiv odpadek v družbi razvitega socializma.

Klasična rešitev te vrste je tuljava kotla. Izredno varen je za določen razred naprav: verjetnost pregretega iztekanja para zunaj zunanjega ohišja (tak primer se šteje za eksplozijo kotla) je toliko manj kot cevi v snopku vodne cevi iste kapacitete. Razlog - cev je le ena, dolga, zvita. Kapaciteta parov in izkoristek pare tuljavnih kotlov sta majhna, vendar je prva v tem primeru zanemarljiva, druga pa povečana z računalniško zasnovo tuljave in namestitvijo IR reflektorja, glej sliko.. Avtomatski tuljavni kotel, ki je dovolj termomehansko neprepusten, prevaja gorilnik v najmanjši način.

Naprava sodobnega parnega kotla

Najnovejši dosežek pri oblikovanju nizkotlačnih parnih kotlov je vortex kotliček. On se je, figurativno, obrnil skupaj z vsemi drobtinami. In tehnično - v viharju so plamen gorilnika v viharju in namesto zelo visokotehnološkega svežnja cevi ali serpentine postavili redno kotlovsko majico, ne pa ogrevanje vode, ampak paro in vodo.

Naprava in vezje za vklop parnega kotla z vrtinčnim gorilnikom sta prikazana na sliki:

Naprava in vezje za vklop parnega kotla z vrtinčnim gorilnikom

Oznake na diagramu:

  1. črpalna črpalka;
  2. dimnik;
  3. ekonomizator (za tovrstne kotle je potreben, sicer se lahko ognjeni vrtinec na dnu izklopi);
  4. zračni kanal;
  5. puhalo;
  6. vrtinčasti gorilnik;
  7. srajce s paro;
  8. vodni jakni;
  9. ventil in ventil za zasilno izpust pare;
  10. parna past (običajno absorpcijska);
  11. parna vtičnica;
  12. merilnik nivoja (steklo merilnika);
  13. izpustni ventil.

Parni kotli vrtinčnega vrtenja so izredno kompaktni, saj bistveno vertikalno. Njihova toplotna učinkovitost ni slabša od bobna. Par lahko odstopa od povprečnega potenciala. Čas zagona je pribl. 5 min Slabosti - zapletenost, visoka cena in polna volatilnost: brez gorivnega zraka v gorilnik, kotel sploh ne deluje.

Delovanje parnih kotlov

Na pravila za uporabo parnih kotlov ne pišete člankov in količino regulativnih dokumentov. In zanemarjanje katerega koli predmeta lahko povzroči nesrečo. In opekline s pregreto pare so veliko bolj nevarne kot navadne toplotne: velika je latentna toplota kondenzacije se sprošča na telesu in predmete obkroža s paro, stopnja škode pa je veliko večja. Praktično, če je parni opekline telesa več kot 10-15% površine, je zdravilo pogosto impotentno. Zato preprosto obveščamo bralce, da sta stara koda varnostnih pravil za kotle in tlačne posode že dolgo neveljavna. Treba je voditi zvezni pravno zavezujoči sklop dokumentov "Pravila industrijske varnosti za objekte za nevarno proizvodnjo, ki uporabljajo opremo, ki deluje pod pretiranim pritiskom", sprejeta leta 2003, objavljena v javno dostopnih virih v letu 2013, ki se začnejo izvajati konec leta 2014 in v celoti posodobljen (tj. brez uporabe prejšnjih pravil) leta 2017. Lahko preučite nova pravila za delovanje parnih kotlov in jih prenesite v obliki.pdf za brezplačno uporabo na povezavi.

Opomba: Video vadnico si lahko ogledate, kako uporabljati skupne kotle na parni kotli spodaj:

Video: serija lekcije na kotlih DVKR

Opomba domačim umetnikom

Na splošno stavba kotla ni za delavnico v garaži. Toda inženirjeva vest ne dovoljuje, da bi se bralci brez dvoma odvračali od sodelovanja z njimi: polje je predaleč v industriji. Na primer, gospodinjska uporaba parnih kotlov. Shema je na primer naslednja: solarni koncentrator ogreva hidrodinamično zaprt kotilec, parno silo pa vodi mini turbino, ki vrti električni generator. Insolacija je bolj stabilna od vetra, v južnih regijah pa doseže pomembno vrednost. Življenjska doba parnih mehanizmov za več kot 100 let ni čudno, vendar je sončna baterija degradira v 3-10 letih. Strokovnjaki se že dolgo borijo nad takšnimi napravami, vendar še vedno ni nobenega smisla. En Edison je rekel: "Vsakdo ve, da tega ni mogoče storiti. Obstaja bedak, ki ne ve. On je tisti, ki naredi izum. "

Vendar pa ne hitite, da zgrabite rezanje, upogibanje, varjenje. Prvič, ne pozabite: se ukvarjate z eksplozivno napravo. Parni kotli z ničelno eksplozijsko nevarnostjo in načeloma ne morejo biti. Zato dodajte na primer prebrati dodatne priljubljene materiale. od tukaj: (ru.teplowiki.org/wiki/Parovoy_kotel). Ti, skupaj z vsebino te publikacije, vam bodo pomagali razumeti posebno literaturo. Potem natančno preučite zgornja varnostna pravila.

Naprej - ne pozabite, da je učinkovitost malega kotla enaka velikemu, ne boste dosegli načrta. Razlog je dobro znana kvadratna kocka prava. Z zmanjšanjem velikosti kotla se prostornina hladilnega sredstva in rezervo toplote v njem pade na kocko linearnih dimenzij, površina površine, ki povzroči toplotne izgube, na kvadratku, tj. počasneje

Končno se popolnoma zavedajte, kaj želite doseči. Po tem pozorno premislite o oblikovanju v mislih (ali simulirajte na računalniku, če lahko). In šele zdaj lahko začnete eksperimentirati, glej na primer. video

Top