Водотръбен котел: устройство, принцип на действие в промишлената енергетика

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Оборудването за загряване на котелна вода е широко използвано в индустрията, където се цени високата производителност на генераторните комплекти. Такива агрегати се използват главно за технологични операции - например за генериране на пара чрез изпаряване на вода. Но възможността за работа в домакинството не е изключена, ако е необходимо да се организира топла вода за няколко големи потребителя. Сред най-оптимизираните конструкции на парогенератори може да се отбележи дизайнът на водната тръба. Котел от този тип не е по-нисък от много аналози по отношение на мощността за единица време, но неговият дизайн причинява много ограничения при работа в тесни условия.

Едиично устройство

Най-често срещаният дизайн с два барабана (колектори) в основата. Това са метални резервоари, които са свързани помежду си с различни тръбидиаметри. Също така задължителен компонент е горивна камера или пещ, която генерира топлинна енергия. Други елементи на дизайна включват:

• Тръба за подаване на гориво (обикновено течна).
• Циркулационни комуникации за вода.
• Входове и изходи за вода.
• Изход за източване на вода.
• Прегради (ако говорим за затворена котелна система в защитен калъф).
• Комин.
• Парен сепаратор.

Повечето конструктивни елементи на водотръбния котел са изработени от топлоустойчива стоманена сплав. Има и модели от чугун, но те могат да се използват, ако условията на работа позволяват монтаж на тежки агрегати. Тръбните и фитингите могат да бъдат частично изработени и на базата на огнеупорна керамика, която е по-практична от метала. Прозорецът на горивната камера и редица други зони за наблюдение са изработени от топлоустойчиво закалено стъкло.

Спомагателни структурни елементи

По избор котелът може да включва допълнителни устройства, които разширяват възможностите и лекотата на използване на оборудването. Сред тях могат да се отбележат следните устройства:

• Прегревател. Проектиран за повишаване на температурата на парата до 100 °C и повече. Сам по себе си дизайнът на водотръбните агрегати не цели да приведе температурния режим на парата до определени стойности. По правило целевата точка на работа е именно ефектът от изпарението. От друга страна, конвекцияпрегревателите, в зависимост от модела, са в състояние да доведат температурата на изходната смес до 500 °C, което може да се изисква при някои технологични операции в производството.
• Обезвлажнител. Също така препарат за пара, който го изсушава, като премахва излишната влага.
• Парен акумулатор. Ако водотръбният котел не може да се справи с натоварванията или, напротив, запълва парната камера в минимални обеми, това устройство ще помогне за балансиране на работния режим. Акумулаторът поема или изпомпва потоци пара в системата, когато е необходимо.
• Устройство за пречистване на вода. Водата, като източник на генериране, също се нуждае от подходящо третиране. Например специална филтърна система намалява обема на разтворения кислород, премахва соли и нежелани химикали.
• Днес става все по-рядко и по-рядко да се прави без автоматични контроли, но те също се доставят стандартно с оборудване. Можете да закупите само разширен набор от инструменти, които ще ви позволят да следите изчерпателно параметрите на налягане, температура, влажност и т.н.

Принцип на действие

В начална позиция два барабана се пълнят с вода - единият напълно (вода), а вторият (пара) наполовина. Във втория колектор вътре е предвидена разделителна мембрана, която отделя водата от парата. Тази граница се нарича огледало на изпаряване. Работният процес започва от момента на запалване на горивната камера, която е свързана с топлообменник под формата на тръбна система с циркулираща вода. Топлата вода влиза в първия барабан,поддържане на достатъчен обем.

В същото време процесът на изпаряване на течността започва в парния колектор на водотръбния котел. Принципът на работа на уреда се основава на конвективен топлообмен, който може да се извършва в естествен режим нон-стоп. Студената вода от централната водоснабдителна система преминава основното ниво на филтрация, след което влиза в топлообменната система и се насочва към нагревателния барабан. Освен това, в зависимост от скоростта на изпаряване, течността постепенно попълва нивото на пълнене на колектора за пара. Парата от своя страна или се отделя през комина, или влиза в зоната на процеса за по-нататъшна употреба.

Разлики от огнетръбния котел

Разликата между тези модули се състои в конфигурацията на разположението на горивната камера или по принцип източника на топлинна енергия спрямо топлообменника и водния резервоар. Първо, генерирането на пара изобщо не е необходимо. Огнетръбният котел работи основно за отопление с вода, осигурявайки функцията на системата за БГВ. Второ, в такива котли пещта е разположена в центъра на конструкцията, а контейнерите с вериги за циркулация на водата са от приложно естество. Те са в контакт с топлообменника на външната повърхност на конструкцията.

Но това не е единствената разлика между жаротръбните и водотръбните котли. Разликата минава и през средствата за регулиране на процеса на топлообмен. Конструкцията на водотръбния блок предвижда икономийзер, поради който първоначално студената вода се загрява предварително. Съответно по-нататъкРеакциите на топлопредаване са по-интензивни и с по-малка консумация на енергия. От друга страна, предимствата на огнетръбното оборудване включват конструктивна простота и минимално количество мерки за поддръжка по време на работа.

Разлики от оборудването за газови тръби

При водотръбните агрегати директният преводач на топлинната енергия е горещата вода, която запълва циркулационните тръби на топлообменника. Оказва се ефективен и безопасен генератор, който допринася за производството на пара. Що се отнася до газотръбните котли, техническият дизайн, дори външно, може частично да съответства на водотръбни конструкции. Единствената разлика е, че носителят на топлинна енергия ще бъдат отработените газове в горивната камера. Как това се отразява на оперативния процес? Ако принципът на работа на водотръбния котел позволява пълното потребление на отпадъчни продукти без остатъци до момента на изпаряване и по-нататъшно използване на пара, тогава газотръбният котел ще трябва да освободи работната газова среда, която вече е в топлообменника. система. Освен това за това са предвидени дебели дюзи, за да се гарантира безопасността на процеса.

Разновидности на водотръбни бойлери

Основната характеристика на класификацията е местоположението на колекционерите. Традиционно конструкциите са оборудвани с хоризонтални барабани, които са удобно свързани към вериги за циркулираща вода. На платформата са монтирани паралелно два колектора, като между тях може да се постави камина с изходни канали. Ако в техническото помещениеняма достатъчно място, тогава се използват вертикални водотръбни котли на специална комуникационна подложка. Цилиндричните барабани се втурват нагоре, а отдолу се подава работен флуид с различни температури. Процесната пара се извежда отгоре.

Корабен водотръбен котел

Дизайнът на такива единици е оптимално подходящ за използване като част от морския транспорт. Но дори и в този случай се използват специални модификации на котли - радиация. Тяхната отличителна черта е използването на радиационна топлинна енергия, която също се отделя при изгарянето на гориво (обикновено дизелово гориво). Задължително конструктивно условие е горното разположение на дюзите на пещта. Друга особеност на дизайна на водотръбен котел за морски плавателни съдове е комбинацията с парни турбинни инсталации, които осигуряват междинно нагряване на парата.

Поддръжка на оборудване

Комуникационната инфраструктура с тръбни елементи е доста сложна за водотръбните блокове, което води до обширен списък от технически мерки за диагностика и ремонт. Персоналът по поддръжката трябва периодично да проверява състоянието на тръбите за херметичност, да извършва откриване на дефекти на функционални възли и автоматично управление, както и да поддържа надеждността на връзките с крепежни елементи. Особено внимание се обръща на тръбопроводите на топлообменника и колекторите - най-малкият спад на налягането може да повреди конструкцията, което ще създаде условия за разхерметизиране на веригата.

Професионалистидизайни

Най-важното предимство на такива котли в общото семейство парни агрегати е безопасността. Поддържайки оптимален температурен баланс, можете да разчитате на дългосрочна работа на оборудването без аварии и повреди на работните части. Отбелязват се и широки регулаторни възможности на котката на водопроводната тръба, което се потвърждава от интегрирането на икономайзера с автоматични спирателни кранове. Устройствата работят без участието на оператора, въз основа на данните от инсталираните алгоритми на термостата. Това прави възможно програмирането на системата за няколко дни напред.

Недостатъци на дизайна

Принципът на работа на такива котли е фокусиран върху висока производителност, независимо от условията на употреба. Напоследък този нюанс играе все по-важна роля на фона на оптимизиране и рационализиране на производствените мощности. Масивното тяло и комуникационните връзки на няколко нива на парно-водотръбните котли налагат търсенето на алтернативни решения на проблемите с генерирането на пара. Въпреки това, концепцията за минимизиране на устройството на този котел не е изключена. Но в този случай високата ефективност ще бъде загубена, да не говорим за възможностите за работа в режим на когенерация с паралелно осигуряване на БГВ. С други думи, оборудването е оптимално подходящо за големи индустрии, които се нуждаят от големи обеми технологична пара, но едва ли е полезно за снабдяване на потребителите с ниско търсене на целева енергия.

Заключение

Основната разлика между самата концепцияводотръбните котли принадлежат към класа на еднократно оборудване. Такива инсталации имат значително предимство пред автономните системи, което се крие във възможността за непрекъснат процес на генериране. Дори при върхови условия на работа, водотръбните котли могат да работят дълго време, като поддържат същото качество на производството на пара. Друго нещо е, че изискванията за безопасност все още изключват дълги сесии на работа при високи мощности. Що се отнася до автономността, по отношение на такива котли тя се изразява в елиминиране на необходимостта от енергийно захранване. Разбира се, спирателните вентили ще се нуждаят най-малко от батерия, но процесът на циркулация на водата и последващото изпаряване е доста управляем без електричество.