Паровой котел: теория, правила эксплуатации, принцип работы, конструктивные особенности и типы, применение

Продаем без посредников.
Гарантия 2 года. Бесплатная консультация.
Сервисное обслуживание.
Преимущества промышленных парогенераторов «ECO-PAR»:
Мы производители!
Работаем на рынке парогенераторов и паровых котлов более 15 лет.
От 100 кг/пара в час — до 10 000 тон пара в час
Осуществляем доставку, монтаж, запуск под ключ России и СНГ.
Котлы паровые, парогенераторы ECO-PAR любой мощности.
Отдел продаж
8-800-550-47-91
Мы предлагаем надежное решение для вашего бизнеса, осуществляем необходимые технологические расчеты, шеф-монтаж и пуско-наладку для эксплуатации паровых котлов. 
Устройство паровых котлов, которые мы изготавливаем, имеет гарантию, работает в автоматизированном режиме, не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала.
Котельные установки производят как наиболее востребованный сухой насыщенный, так и влажный или перегретый пар, а промышленные паровые котлы оснащаются современной гибридной автоматикой.
Отдел продаж
8-800-550-47-91

Оборудование может быть установлено в утепленном модуле для работы в зимних условиях.

Котел паровой (парогенератор) ECO-PAR (стальной жаротрубный двухходовой с реверсивной топкой) предназначен для получения насыщенного пара. Используемый металл при производстве паровых котлов выдерживает длительную эксплуатацию и большие нагрузки
Импортные комплектующие систем автоматики, германские насосы и итальянские горелки обеспечивают высокое качество пара и длительный срок эксплуатации.
Отдел продаж
8-800-550-47-91
Наши промышленные паровые котлы (парогенераторы)  идеально подходят для замены дорогостоящих в эксплуатации электропарогенераторов на производствах, где требуется небольшое количество пара (например, в текстильной промышленности, гальванике, на производстве пенополистирола или поролона, при стерилизации молока на фермах,   для пропаривания кормов и обработки различных приспособлений). Основными преимуществами данного парового котла является его быстрый выход на рабочий режим (не более 15 мин) и невысокая стоимость.
Наше котельное оборудование оснащено автоматикой нового поколения, в котором предусмотрена двойная безопасность всех рабочих параметров оборудования.
Отдел продаж
8-800-550-47-91
КПД парового котла ECO-PAR составляет 92%, что значительно экономит топливо, а это еще одно преимущество. 
Производство и продажа паровых котлов, парогенераторов, котельных и сопутствующего котельного оборудования — основное направление деятельности компании ООО «КЗКЭО Энерго-Стандарт».
Мы предлагаем надежное решение для вашего бизнеса, осуществляем необходимые технологические расчеты, шеф-монтаж и пуско-наладку устройств.
Отдел продаж
8-800-550-47-91
Промышленные парогенераторы работают на топливе:
Природный газ;
 Сжиженный газ;
 Дизельное топливо;
 Жидкое топливо;
 Печное топливо;
 Мазут;
 Отработанное топливо;
 Электротенах.
Потребители пара:
 для бетонных заводов;
 для пищевой промышленности;
 для мебельного производства;
 для строительных организаций;
 для сельского хозяйства;
 для лечебных и медицинских организаций;
 для жилищно-коммунального хозяйства;
 нефтяной промышленности;
 для отопительных и бытовых нужд.
Отдел продаж
8-800-550-47-91

Паровой котел
Без оборудования, использующего энергию и свойства водяного пара, сегодня сложно представить многие сферы жизни. Бытовые паровые котлы в состоянии отопить и обеспечить горячей водой большой дом или предприятие малого бизнеса. Промышленные, более производительные модели, обеспечивают рабочую среду для приведения в действие привода паровых двигателей и дают производственный пар.
Такие агрегаты используются весьма часто, как и два века назад, несмотря на изобретение электричества. Энергия тепла, которую вырабатывает паровой котел, служит множеству различных целей. Рассмотрим подробнее строение и принцип действия парового котла, классификацию по различным признакам, а также окунемся в историю этого замечательного изобретения.
Что такое паровой котёл?
Паровыми котлами называют любые агрегаты по производству пара – результата нагрева воды. Эти устройства способны дать две его разновидности: насыщенную и перегретую. Характеристика рабочей среды должна соответствовать определенным параметрам, в которые входят значения таких данных, как температура, давление и расход. Эти показатели индивидуальны для каждой модели парового котла.
Насыщенный и перегретый пар – в чем состоит различие
Температура насыщенного пара достигает 100oC, его давление составляет 100 кПа. Температура перегретого, как можно догадаться по его названию, гораздо выше (она может достигать 500oC), соответственно, его отличает и повышенное давление (от 26 МПа и более). Сухой горячий пар применяется для стерилизации и пропарки, к примеру, в производстве удобрений в сельском хозяйстве, фармакологии и медицине.
Более нагретый пар имеет меньшую влажность, его также называют сухим и применяют в сушильных аппаратах. Насыщенный пар обычно используют при отоплении частных домовладений, а перегретый широко применяют в энергетической отрасли и промышленности. Перегретый пар способен гораздо лучше, чем насыщенный, переносить тепло, а потому используя его можно в разы повысить рабочий КПД установки.
Где применяют пар
Сфер использования пара достаточно много, их можно разделить на три большие группы:
·         В отоплении, где он выступает в роли энергоносителя;
·         В энергетической сфере, использующей парогенераторы при получении электроэнергии;
·         Во многих промышленных отраслях, где перемещения транспортных средств осуществляются при помощи преобразования в механическое
движение перегретого пара.
Для подогрева в устройстве воды можно использовать все разновидности энергии: электрическую, солнечную, получаемую в результате сгорания твердого либо газообразного топлива и др. Образуемый при этом пар является теплоносителем, переносящим тепловую энергию из области нагрева в область ее непосредственного использования.
Широкое распространение имеют промышленные водогрейные агрегаты, разработанные для нужд тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей. Паровые агрегаты на мазуте редко составляют оборудование районных котельных для теплоснабжения и горячего водоснабжения. С этой целью используют более экономичное газовое оборудование. К счастью, сегодня проблем с обеспечением природным газом практически нет.
Для чего может понадобиться сильный пар?
Сегодня, как и много лет назад, сохраняется высокая потребность в рабочем паре. Давайте подробнее рассмотрим, где он применяется чаще всего. Как правило, выделяют две основные области применения – бытовую и промышленную. Промышленные модели паровых котлов не ограничиваются функцией источника отопления и горячего водоснабжения. Напротив, эти функцию являются вторичными. Промышленные котлы устанавливают на тех производствах, где в технологическом процессе задействован пар. Процессы, протекающие в промышленных агрегатах, имеют более высокую степень автоматизации и более точную систему регулирования данных.
Промышленные агрегаты с высокой производительностью
В промышленной сфере он необходим при передаче на расстояние значительных количеств подготовленного к потреблению тепла, а также для работы привода промышленного оборудования. Тепловая энергия пара – сила довольно мощная, а горючее, которое при этом используется, стоит дешевле электроэнергии.
Теплоэлектроцентрали работают исключительно на промышленном паре, и сегодня этот один из самых популярных способов получения электроэнергии. В энергетике благодаря пару происходит выработка рабочего тела для различных мощных механических двигателей: это выгодно, поскольку примерно с 5-10 МВт на валу, цена одной единицы механической работы пара будет куда ниже, чем у всех остальных рабочих тел.
Бытовые паровые котлы
В бытовой сфере работающие на пару агрегаты применяют для обогрева жилищ, чаще всего в паровых и двухконтурных отопительных системах. Паровым системам требуется тщательная герметизация, но в отличие от систем, работающих на жидких теплоносителях, их можно отключать и подключать снова в течение отопительного сезона, не рискуя при этом полностью разладить всю систему. Благодаря наличию подобной возможности владелец парового котла может импульсами отапливать даже изолированное по теплу помещение, что в условиях сурового климата поможет ему сэкономить около 1/3 от суммы расходов, затрачиваемых им на отопление жилья в течение всего сезона.
Для магистральных труб характерны довольно значительные тепловые потери. По этой причине в частных домах и на распределительных тепловых пунктах устанавливают так называемые элеваторные узлы. Они частично забирают теплоноситель из подачи обратно и снова подогревают его. Однако такой забор приведет к прогону котлом по кругу немалой доли теплоносителя, тем самым увеличивая расход топлива, оплачивать который придется потребителям.
Эффективность оборудования во многом зависит от условий в окружающей среде. Чем выше будет температура снаружи, и чем меньший потребуется обогрев, тем большее количество выработанного котлом тепла будет затрачиваться им не для обогрева помещения, а для поддержания себя в рабочем режиме.
История изобретения и эволюции парового котла
Когда на самом деле был изобретен паровой котел, или его дальний предок, точно не известно. Безусловно, именно на пару начали двигаться наиболее эффективные и быстрые механизмы. Еще до широкого применения двигателя внутреннего сгорания использовали агрегаты, похожие на современные модели по принципу работы.
Прототип парового оборудования, первые попытки
Изобретателем первого котла, работающего на пару, считают Герона Александрийского. Сохранились сведения и о том, что уже в 16 столетии испанский морской капитан Бласко де Гарай смог успешно построить пароход, который затем был продемонстрирован королю. Однако даже если эти сведения и являются хотя бы отчасти подлинными, то все равно их следует отнести к единичным случаям – в те времена нужные для изобретения котла знания не были изучены. То есть по факту не существовало термодинамики, следовательно, ни расчет паровой машины, ни расчет котла был невозможен.
В 1698 году англичанином Т. Севери бы получен патент на шахтный водоподъемник, который работал на паровом двигателе, в основе которого лежала конструкция, напоминающая современный паровой агрегат. Практически идея Севери была реализована его соотечественником Т. Ньюкоменом примерно в те же годы. Но по принципу своей работы котел Ньюкомена имел немного отличий от обычного чайника, полного кипящей воды. Дело в том, что вырабатываемый им пар был очень слаб, из-за чего данный агрегат не получил никакого значительного распространения.
Появление современных котлов
Первопроходцами в деле котлостроения, понявшими, как именно должны работать котлы, производящий сильный пар, стали конструктор из Англии Дж. Уатт и механик из России И. Ползунов. Произошло это уже в середине 18 века. Ползунов умер, так и не успев окончить сборку своей паровой машины, но успев сконструировать котел. По своему устройству котел Уатта аналогичен котлу Ползунова, поскольку других решений технического плана в те годы попросту не существовало.
При помощи данных котлов можно было запускать машины, выполнявшие полезные и рентабельные работы. В дальнейшем технические показатели этих устройств были улучшены, а сами котлы стали гораздо компактнее. Значительный вклад в их модернизацию внесли изобретатели паровозов – Р. Тревитик и Дж. Стефенсон. Также огромный вклад в последующие разработки был внесен британскими инженерами Дж. Торникрофтом и Э. Ярроу и русским ученым В. Г. Шуховым.
Сегодня видов котельных агрегатов существует великое множество. Это эффективное оборудование, способное создавать неограниченное количество пара, имеющего требуемую потребителю температуру. За это отвечает электронное оборудование, о котором еще полвека назад не могли даже мечтать.
Что такое паровой котел в теории?
Основополагающим принципом работы парового котла является кипение в нем воды. Это процесс чисто физически не может быть плавно управляемым: при достижении жидкостью температуры кипения она получает скрытое тепло от испарения, и соответственно, закипает, не получив его невозможно и само кипение. При нормальном давлении кипение является относительно безопасным процессом, но сама работоспособность пара в таких условиях очень мала – он низкопотенциален. К тому же, низкопотенциальный пар быстро конденсируется, полностью лишаясь сил.
Связь температуры и давления пара в котле
Рост давления водяного пара при повышении его температуры происходит в соответствии со степенным законом, то есть весьма стремительно. Вместе с этим происходит и рост температуры кипения воды, однако, скрытая теплота испарения не изменяется, что ведет к уменьшению расхода топлива, не придающего пару силы. Таким образом, повышение давления внутри котла ведет к повышению выгоды от его работы, вместе с тем увеличивая и опасность его взрыва.
Своей максимальной работоспособности пар достигает при температуре от 200 до 260 oC, именно тогда давление пара в котле, зависимое от усилия, которое создает исполнительный механизм, возрастает в три раза. Помимо этого, в указанном температурном диапазоне происходит постоянный рост полной теплоемкости (включая и скрытое тепло), что весьма выгодно при использовании парожидкостных отопительных систем с полной либо частичной конденсацией теплоносителя.
Но совместно с ростом температуры внутри котла происходит и рост опасности возможного взрыва. Так, при достижении температуры в 200 oC даже снижение давления с помощью повышенного отбора пара может спровоцировать одновременное закипание всей жидкости внутри агрегата, что приведет к последующему взрыву.
Классификация пара в зависимости от его температуры
Согласно величине собственно рабочего потенциала, зависящего от температуры и давления, пар подразделяется на следующие категории:
Низкопотенциальный, имеющий температуру до 113 oC и давление до 1,7 МПа. Работающий на низкопотенциальном пару котел не может взорваться по причине незначительного запаса в нем энергии.
Малопотенциальный, имеющий температуру от 113 до 132 oC и давление от 1,7 до 3 МПа. Работающий на таком пару котел может взорваться только при внезапном возникновении разрушений в его корпусе.
Среднепотенциальный, с температурой от 132 до 280 oC и давлением от 3 до 6,42 МПа. Взрыв агрегата вполне может произойти по причине разрушения его корпуса или из-за сбоя в работе автоматики.
Высокопотенциальный, имеющий температуру от 280 до 340 oC и давление от 6,42 до 14,61 МПа. Работающее на высокопотенциальном пару устройство может взорваться по любой из перечисленных выше причин, а также при нарушении правил его эксплуатации и при разгерметизации паропроводов.
Сверхвысокопотенциальный, имеющий температуру свыше 340 oC и давление, превышающее 14,61 МПа. Помимо всех уже упоминаемых ранее причин, взрыв котла может произойти из-за любой случайности, возникшей вследствие форс-мажорного стечения обстоятельств.
Идеальный котел

Зная все особенности устройства современного котла, можно попытаться представить, как могло бы выглядеть идеальное устройство такого рода в прошлом. На деле агрегат получился бы довольно дорогим, он был бы сложен в обслуживании, а для «золотого века» пара – и вовсе нереализуемым с технической точки зрения.
Впрочем, понятие идеального котла в универсальном смысле не существует, поскольку его технические характеристики должны зависеть от того, какие задачи оборудование решает. Что касается идеальности с точки зрения конструкции, то это тоже утопия. Развитие котлостроения с самого начала ставило своей целью упростить оборудование и совместить функционал его систем, но работа ведется до сих пор.
Парообразователь идеального котла
Парообразователями называют узлы, в которых образуется рабочая среда. Они представляют собой канальные газоводяные теплообменники. Увеличение площади контакта теплоносителя с нагревателем усилит процесс образования микроскопических пузырьков пара в его массе. В сухопарнике происходит разделение сухого пара и водяной микровзвеси при помощи гравитационного либо абсорбционного способа без выделения скрытого тепла конденсации. Нагретый конденсат опять оказывается в парообразователе.
Большую роль играет пароперегреватель, ведь без падения давления по всей протяженности паропровода по нему не пройдет поток пара, его сила уменьшиться, но увеличится вероятность выпадения конденсата. Пароперегреватели позволяют подкачать уходящий пар благодаря энергии, высвобождающейся за счет остаточного тепла дымовых газов, то есть, фактически, задаром.
Как повысить эффективность парового оборудования
Увеличить тепловую эффективность можно с помощью экономайзера – канального теплообменника, подогревающего воду за счет дымовых газов. Однако даже на самом малом ходу котла такое устройство способно охлаждаться, обрастая налетом сажи, а форсированная работа агрегата почти всегда приводит к его перегреву и даже закипанию. Именно по этой причине в конструкцию экономайзера нередко вводится контур циркуляции воды с водяным элеватором, похожим на те, что используются в одноконтурных отопительных системах. При штатном рабочем режиме циркуляцию экономайзера отсекает запорный клапан.
Повысить получаемый от котла тепловой эффект, подтянув его к уровню теоретического предела, поможет подогрев поступившего в топку воздуха. Эта мера довольно эффективна, если применять ее в отношении достаточно мощных устройств. К примеру, нагревание воздуха в кауперах создало предпосылки для трехкратного снижения расхода топлива, идущего на доменную плавку. В наше время блоки управления данным хозяйством удобны и невелики, обычно это маленькие коробки с микропроцессором и электромеханической обвязкой.
Парогенератор – машина для получения промышленного пара
Многие потребители путают паровой котел и парогенератор. Безусловно, между ними много общего, но все же есть существенная разница. Парогенераторами называют паровые котлы, оснащенные несколькими дополнительными устройствами. Практически всегда в их состав включаются промежуточные нагреватели, десятикратно увеличивающие мощность такого агрегата.
Сфера применения парогенераторов
Как правило, данные агрегаты в быту не требуются. Частные лица могут заинтересоваться этим типом оборудования, если имеют подсобное хозяйство или небольшой частный бизнес. Например, выращивают грибы, заготавливают комбинированные корма для животных, выращивают рассаду, также пар необходим для чистки и отпаривания готовых изделий работы швей.
В крупных масштабах эти мощные машины используют на атомных электростанциях, где пар помогает преобразовать энергию, высвобождающуюся при распаде атома, в энергию электрическую. И это далеко не все роли, что может сыграть этот прибор. Технический пар – вещь очень полезная и нужная, именно при помощи него стерилизуют оборудование, инструменты и тару в фармакологии, медицине и пищевой промышленности.
Способы нагрева воды в парогенераторах
Чтобы получить пар, воду в реакторе нагревают двумя способами:
Первый способ основывается на том, что омывающая реактор снаружи вода, при его охлаждении нагревается сама, а пар образовывается в отдельном испарительном контуре, куда жидкость и передает тепло. В подобных конструкциях всегда имеется парогенератор, играющий роль теплообменника.
Второй способ нагрева подразумевает следующее: нагревающие воду трубы должны будут проходить непосредственно внутри реактора, тем самым превратив его в своеобразную топку, а подаваться полученный пар будет уже в электрогенератор. Эти конструкции называют кипящими реакторами, их работа не требует применения парогенераторов.
Таким образом, промышленные парогенераторы помогают людям получать электроэнергию, немало пользы приносят и бытовые агрегаты. Работающие на пару котлы-парогенераторы промышленного типа способствуют выполнению целого ряда различных работ, кроме того, они дают значительную долю электроэнергии, поступающей на металлургические предприятия. По сути, паровые котлы являются одной из основ современной промышленности.
Сфера использования паровых котлов
Как уже отмечалось выше, бытовые приборы, работающие на пару, широко применяются для обогрева частного жилья. С их помощью можно нагревать емкости с жидкостью и прогонять по трубам отопительной системы полученный пар. Нередко подобные системы дополняются котлом либо стационарной печкой, топящейся углем. В большинстве случаев используемые в быту паровые устройства способны создать лишь не перегретый пар, то есть температурой до 120 градусов.
В промышленной сфере, наоборот, широко применяют перегретый пар, который, для поднятия его температуры, продолжают нагревать уже после испарения. Обслуживание данных установок требует от оператора внимательности и профессионализма, поскольку риск взрыва емкости достаточно велик. Если используется не парогенератор, а мощный котел, то он непременно должен иметь качественную систему безопасности.
Пар для теплоэлектростанций
Все ТЭЦ или ТЭС работают на тепловой энергии пара, преобразуя ее в электричество. Топливом в этом случае является либо природный газ, либо жидкие нефтепродукты. Жидкое топливо полезно как в быту, так и в промышленных целях. Однако стоит заметить, что к промышленным вариантам предъявляют усиленные требования. Процессы, протекающие в промышленных агрегатах, имеют более высокую степень автоматизации и более точную систему регулирования данных. Поэтому присутствует система защиты от взрыва и блокировки насосов, подающих мазут на горелку.
Высокая производительность и непрерывность работы заставляет соблюдать строгий режим качества не только топлива, но и рабочей жидкости. Для этого существует сложная система водоподготовки. К жидкотопливным промышленным котлам предъявляются более жесткие требования по месту размещения, удалению отходов горения и так далее.
Паровой транспорт
Получаемый пар расходуют на получение механического движения либо электроэнергии. Этот процесс происходит так: пар подают в паровую турбину, где его поток обеспечивает вращение вала, которое затем перерабатывается в электроэнергию. Помимо получения электротока, данную энергию можно передавать на двигатель и колеса, заставляя двигаться паровой транспорт.
Одним из самых известных примеров такого транспорта является паровоз. Для обеспечения его движения требовалось сжечь уголь, подогреть воду и получить насыщенный пар, который затем обеспечивал вращение вала двигателя и колес паровоза.
Некоторые паровые машины дожили и до наших дней, в основном, такие ретро автомобили украшают коллекции западных любителей старины. Не исключено, что в будущем появятся паровые автомобили, но что известно наверняка – стационарная специальная техника на пару применяется до сих пор. Например, агрегат для откачки грунтовых вод успешно используют в Англии. Работает он на твердом топливе, сила пара под давлением заставляет двигаться рабочие части машины.
Принцип работы парового котла
Для нагрева жидкости в паровых котлах может использоваться любая из доступных разновидностей энергии: электроток, энергия, полученная от сгорания газообразного либо твердого топлива, геотермальная энергия и другие виды. Образующийся пар будет носителем тепла и сможет перенести его в область непосредственного использования.
Уточним: такой принцип работает в том случае, когда необходим пар промышленного назначения, а не тепло. Для обогрева, то есть обеспечения рабоче среды систем отопления чаще всего используются водогрейные котлы, их принцип работы несколько иной.
Схема получения пара
В различных паровых котлах, вне зависимости от используемого топлива, применяется одинаковая схема по нагреву воды и получению пара. Вкратце суть ее состоит в следующем:
·         Сначала жидкость очищают и подают в резервуар, находящийся обычно вверху прибора.
·         Затем она перетекает ниже и оказывается в коллекторе.
·         После этого жидкость вновь поднимается кверху, одновременно пройдя через зону нагрева.
·         В водной трубе начинает образовываться пар, благодаря разнице в давлении он подымается вверх.
·         Попав в сепаратор, пар отделяется от воды и идет в паропровод, а оставшаяся жидкость снова уходит в резервуар.
·         Устройство труб парогенераторов позволяет пройти зону нагрева вторично.
С учетом отличия парового котла от парогенератора, есть некоторая разница в принципе работы. Она заключается в том, что трубы агрегата проходят через зону нагрева не один раз. Это наиболее часто происходит дважды, а иногда и трижды.
Устройство парового котла
Любой паровой котел представляет собой емкость (трубу), в которой происходит испарение нагретой жидкости с последующим образованием пара. Обычно помимо трубы котлы оборудуются еще и топками, где происходит сгорание топлива. Конструктивные особенности топки зависят от разновидности топлива, на которой работает тот или иной котел. Так топки устройств, которые топятся дровами и углем, внизу всегда оборудуются колосниковой решеткой, где и располагается топливо. Сквозь ее отверстия в топку подается воздух, а вверху, для лучшей тяги, размещается дымоход.
При использовании жидкого топлива или газа в топочную камеру вводится горелка, а движение воздуха обеспечивается наличием входа и выхода (в роли которых выступают колосниковая решетка и дымоход).
Согретый сгоревшим топливом воздух поднимается к емкости с жидкостью, согревает ее и уходит в дымоход. Закипевшая вода испаряется, образовывая пар, который поднявшись кверху, оказывается в трубах. Именно по такой схеме и происходит естественная циркуляция в системе отопления.
Основные составляющие парового котла
В состав парового котла входит топка, а также испарительная поверхность для создания пара, который потребляется независимо от установки, с давлением, превышающим показатели атмосферного, получаемого в результате переработки топливного ресурса.
Котел водогрейного типа – устройство, в основе которого лежит нагрев воды посредством переработки топлива. Жидкость выступает в роли теплового ресурса, обогревающего помещение.
Топка – часть котельной, в которой происходит сжигание сырье, и его дальнейшая переработка в энергию для подачи тепла. Обмуровка – еще одна составляющая котельного оборудования, представляющая собой систему защиты от огня (согласно требованиям пожарной безопасности), а также предотвращает обильную потерю тепла.
Горелка – один из важнейших элементов, необходимый для смешивания воздуха с газом. Готовый продукт продвигается к выходному отверстию и поджигается при помощи факела. Существует несколько типов горелок: стандартные газовые, мазутно-топочные горелки, комбинированные газомазутные. Чтобы сжечь пылевидное топливо, необходимы пылеугольные горелки.
Классификация паровых котлов
Котел – это сердце котельной. Чтобы правильно его выбрать, необходимо иметь представление о том, какие виды данных агрегатов существуют. Таких классификаций несколько. По типу размещения топливно-энергетические установки могут быть различные, они подразделяются на два крупных вида – стационарные и блочно модульные. При этом в таких комплексах могут находиться котлы, работающие на различных видах топлива.
Работа паровых котлов основана на сгорании в них газообразного, жидкого и твердого топлива. Выбранный тип топлива определяет особенности в конструкции прибора, в частности – особенности его топочной камеры.
По своему предназначению котлы делятся на следующие виды:
·         бытовые,
·         промышленные,
·         утилизационные,
·         энергетические.
Еще одна классификация – по способу циркуляции рабочей жидкости. Различают два вида – прямоточные и барабанные.
Прямоточные и барабанные разновидности
Прямоточные котлы способны функционировать при сверхкритических параметрах (давление – 24 МПа, температура – 540 С), барабанные котлы при подобных условиях работать не способны, к примеру, пределом для российского прибора подобного типа является давление в 18,5 МПа. Циркуляция пароводяной смеси осуществляется благодаря питательному насосу. В прямоточном агрегате жидкость попеременно прогоняется через экономайзер, испаритель (где и образуется пар) и паронагреватели, лишь затем оказываясь в турбине.
Барабанные котлы оснащены либо естественной, либо принудительной циркуляцией. В устройстве с естественной циркуляцией пароводяная смесь циркулирует самостоятельно, благодаря разнице плотности воды в опускных трубах и плотности самой смеси в экранах, находящихся в топочной камере. При наличии такой системы циркуляции нет необходимости оборудовать агрегат циркуляционным насосом.
Классификация по используемому топливу
Еще одна довольно существенная классификация, от которой зависит конструкция важнейшей части котла – топки. Итак, по используемому горючему котлы могут быть: газовые, жидкотопливные, твердотопливные, электрические и комбинированные. Сегодня практически повсеместно есть возможность подключения к централизованной газовой магистрали, поэтому наиболее популярным видом горючего является природный газ.
Далее идут агрегаты на мазуте и дизельном топливе, а также всевозможных сочетаниях видов жидкого топлива. Твердотопливное оборудование – это котлы на дровах или угле, а также искусственном топливе, таком как евродрова (брикеты) или пеллеты (топливные гранулы). На сегодняшний день именно данный вид горючего считается наиболее экологически чистым. Он также дает гарь и продукты сгорания не являются полезными, но при правильном устройстве твердотопливной котельной действительно имеют некоторые плюсы.
В зависимости от имеющихся конструктивных особенностей паровые котлы бывают газотрубными и водотрубными. На этом, пожалуй, стоит остановиться подробнее.
Газо- и водотрубные котлы: отличия
Основное различие между газотрубными и водотрубными котлами заключено в следующем аспекте – в парообразователях газотрубных приборов емкость для жидкости пронизывается пучком труб, предназначенным для вывода из топки горячих газов, а у водотрубных пучок труб с теплоносителем омывает поток топочных газов. Это довольно серьезное и существенное отличие.
Отличия по теплопроводности
При осуществлении передачи энергии топочных газов жидкость должна обладать большой температурной разностью. Теплопроводность металлических труб парообразователя в сто и более раз превышает данный показатель у топочных газов. Именно по этой причине температура внутри жаровой трубы нередко достигает 1000 oC и более, а снаружи их поверхность охладится водой до 350-400 oC.
Стенки труб претерпевают очень значительные температурные напряжения, вокруг них скапливается значительное количество перегретой воды, вся масса которой закипает при снижении давления. При прорыве лишь одной из своих труб газотрубный котел неизбежно взорвется. Поэтому регламент по проверке газовых труб и их замене с целью профилактики должен неукоснительно соблюдаться, хотя это и является достаточно сложным, длительным и дорогостоящим процессом.
Важность качества трубы
По указанным причинам снаружи труба парообразователя у водотрубного котла по своей температуре равна температуре находящейся в нем жидкости. Термические напряжения в материале, из которого изготовлены водяные трубы, гораздо меньше, нежели в газовых. Это повышает степень надежности котла, увеличивая сроки между проверками и профилактиками.
К тому же, при прорыве одной из труб такого устройства не произойдет взрыва, поскольку еще раньше, чем кипение распространиться на всю массу жидкости. Не стоит забывать о том, что объем рабочей среды в водотрубном котле значительно более скромен, чем в газотрубном. При прорыве топка будет погашена сильным потоком, состоящим из смеси воды и пара, что приведет к охлаждению остальных труб.
Преимущества современных водотрубных котлов
Основным минусом водотрубного котла является его меньшая, по сравнению с газотрубным прибором, теплоэффективность и паропроизводительность. Однако усовершенствования конструкции этих агрегатов позволили им занять центральное и доминирующее место – теперь газотрубные котлы уже не изготавливаются, а остающиеся в эксплуатации просто дорабатываю свой срок.
Помимо теплоизоляции снаружи, изнутри любой водотрубный котел в наши дни обшивается отражающим ИК материалом, благодаря чему пучки каналов его парообразователей можно изготовить из одинаковых прямых труб. Это позволит отказаться от барабана, начав стороннюю подпитку устройства.
Дополнительные элементы агрегата
Как было сказано выше, основную часть системы составляет топка, куда входит горелка и топочная камера. Но помимо этого в котельных требуется большое количество дополнительного оборудования, без которого паровой котел и вся система не будет работать. В первую очередь, требуется надёжный каркас из металлоконструкции. Это оборудование воспринимает на себя всю нагрузку, а также позволяет обеспечить полноценное и взаимное расположение деталей системы.
Наиболее важные дополнительные детали это:
·         Пароперегреватель – механизм позволяющий нагреть пар до максимальной температуры, но в соответствии с давлением в котле.
·         Водяной экономайзер – механизм, который отапливает переработанное сырье. Главное предназначение – частное испарение избытка воды.
·         Воздухоподогреватель – устройство подогревающее воздух при помощи продуктов сгорания.
Арматура парового котла
Существует несколько типов арматуры, каждый важен и необходим. Это запорная, регулировочная, предохраняющая, контролирующая и специальная арматура. У каждого типа свой функционал. К примеру, запорная необходима для смены режимов работы конкретного участка трубопровода (стандартный вентиль). Регулировочная арматура помогает контролировать давление в трубах и количество топлива.
Предохранительная арматура (клапаны) – это система, которая в случае необходимости автоматически открывает проход, если превышена дозволительная норма давления в трубах. Помимо этого, предубеждает ситуацию обратного потока топлива. Контрольная (краны для манометров и т.д.) позволяет проверять количество сырья в трубах. Последняя – специальная арматура необходима для устранения конденсата или отделения любых продуктов от сырья.
Подготовка топлива и защита
Топливоподготовительное оборудование котельной работающей на мазуте – включается в себя специальные насосы, несколько различных фильтров, систему подогрева. В качестве питательного и подпиточного оборудования отопительной системы выступают насосы, резервуары и баки. Они необходимы для подачи жидкость в котельную. Взрывные клапаны необходимы для выпуска дыма, при избытке давления в топке. Это исключительно предохранительная система. Последняя часть гарнитуры – обдувочные аппараты, использующиеся для устранения с нагревающейся поверхности вторичного сырья (золы, шлака).
Устройство теплового контроля, а также автоматизированное управления – совокупность систем, предназначенных для измерения работоспособности все приборов и автоматов, которые функционируют в бесперебойном режиме. Механизмы не только отвечают за выбранный производственный режим, но и контролируют уровень и выработку пара, оптимальную температуру, поддерживают установленные потребителем параметры.
Конструкции паровых котлов
Паровой котел представляет собой емкость (обычно это труба), где и происходит испарение нагретой жидкости с последующим образованием пара. Обычно помимо трубы котлы оборудуются еще и топками, в которых сгорает топливо. Конструктивные особенности топки зависят от вида топлива, на которой работает тот или иной котел. Так, топки устройств, которые топятся дровами или углем, внизу всегда оборудуются колосниковой решеткой, где и располагается топливо. Сквозь ее отверстия в топку подается воздух, а вверху, для лучшей тяги, размещается дымоход.
При использовании жидкого или газообразного топлива в топку вводится горелка, а движение воздуха обеспечивается наличием входа и выхода (в их роли выступают соответственно, колосниковая решетка и дымоход). Согретый сгоревшим топливом воздух поднимается к емкости с жидкостью, согревает ее и уходит в дымоход. Затем закипевшая вода испарится, образовывая пар, который поднявшись кверху, оказывается в трубах. Именно по такой схеме осуществляется естественная циркуляция в системах отопления.
Включение дополнительных элементов
Конструкция парового котла может включать в себя не только трубы (барабаны) и топку, помимо них в состав устройства может входить ряд элементов, повышающих эффект от его работы (к примеру, поднимающих температуру пара и ведущих к увеличению его количества и другие характеристики).
Пароперегреватель способен повысить температуру пара до отметки в +100oC и больше. Это поможет повысить КПД работы прибора, одновременно увеличив его экономичность. Температура пара сможет достигать отметки в 500 oC (т.е. температуры, при которой работают котлы на АЭС). Пар начнет дополнительно прогреваться в трубах, попав туда после испарения. Пароперегреватель часто оснащают собственной топкой, нередко он просто встраивается в котел.
Эти детали бывают двух типов: конвекционные и радиационные, при этом радиационные подогревают пар в несколько раз эффективнее конвекционных.
Сепаратор пара предназначен для удаления из него влаги, это позволит увеличить КПД работы прибора. В конструкцию включены и другие элементы, о которых было сказано выше.
Эксплуатация паровых котлов
Все паровые котлы должны эксплуатироваться в точном соответствии с нормами, определенными Госгортехнадзором, поскольку их неисполнение может спровоцировать взрыв или пожар. Основными причинами взрывов являются:
·         поломка приборов, отвечающих за контроль и измерения либо предохранительных приборов;
·         нарушение, произошедшее во время изготовления горючей смеси;
·         понижение уровня прочности котловых стенок по причине их перегрева или коррозии;
·         безнадзорная работа прибора;
·         игнорирование владельцем необходимости обязательного освидетельствования агрегата;
·         наличие на котловых стенках значительного слоя накипи;
·         эксплуатация устройства неквалифицированными либо некомпетентными работниками.
Для работающих на пару приборов с давлением свыше 0,07 МПа и водогрейных агрегатов, в которых температура жидкости достигает 115 oC, предусмотрена обязательная регистрация в Госгортехнадзоре.
Что необходимо для регистрации котла
Для проведения этой процедуры необходимо подать соответствующее заявление, паспорт прибора и акт о его исправности (подается в тех случаях, когда устройство было собрано), удостоверение, подтверждающее качественное проведение монтажных работ, чертеж помещения, в котором находится котел.
Запрещена установка котла под помещением, где может собраться большое количество людей и рядом со складами, на которых хранятся горючие материалы (исключая топливо для самой котельной) и в примыкающих к ним помещениях. Полы в котельной изготавливаются из нескользящих и не поддающихся горению материалов.
На случай возникновения пожара на жидкотопливные трубопроводы устанавливают не больше двух запорных вентилей (один – возле горелки, второй – за пределами котельной). Баки с топливом, вмещающие 0,5 м3 и меньше можно размещать в том же помещении, где находятся котлы, но на расстоянии трех и более метров от них. Резервуары с жидким топливом размещают в двенадцати и более метрах от котельных, все они обязательно оснащаются молниезащитными устройствами.
На заметку при эксплуатации
Бытовые котлы – устройства простые в эксплуатации, им не требуется оператор, владелец дома при помощи инструкции по эксплуатации без труда разберется. Что же касается промышленных агрегатов, то здесь все намного сложнее. Обычно рядом с котлом дежурит минимум один оператор, если не целая бригада – все зависит от масштаба паровой котельной и ее назначения.
Существует четкая инструкция, в которой прописано следующее:
·         Список обязанностей персонала,
·         Перечень умений, которыми необходимо обладать,
·         Сведения об обучении и повышении квалификации, порядка аттестации и так далее.
Регламентирует все эти моменты «Типовая инструкция по ведению работ в промышленных паровых котельных», а также документ РД 10–319–99. Операторы должны не только знать досконально принцип работы оборудования, но и расшифровывать показания датчиков, предупреждать аварии и вовремя устранять неполадки. Также надо знать, в каких случаях и кого известить о возникшей аварийной ситуации.
Для этого необходимо разбираться в строении и принципах работы трубопроводов (топливопроводах), мазутных и газовых горелок, вспомогательного оборудования. Для каждой модели парового котла нужно знать пределы регулирования мощности. Периодичность проверок работы оборудования также прописаны в Инструкции. Оператор не должен отвечать за исправность оборудования, для этого существуют другие должностные лица, имеющие соответствующую квалификацию.
Дежурная служба
Наиболее часто паровые котельные работают в непрерывном режиме, поэтому наблюдение и контроль осуществляет дежурная служба. Смена по длительности составляет 8 часов, определяется утвержденным расписанием. Имеется начальник смены, которые перед ее началом лично проверяет состояние всего оборудования и делает отметку в журнале. После этого производится инструктаж персонала с указанием, на что следует обратить внимание в течение конкретной смены.
Оператор-машинист должен проверить несколько важнейших показателей, например, наличие достаточного количества топлива и неограниченного количества воды. Кроме того, в его обязанности входит проверка состояния всех агрегатов паровой котельной – непосредственно котла с его топкой, контрольно-измерительного блока приборов, а также всего дополнительного оборудования. Все данные и их изменения фиксируются в специальном журнале, в соответствии с регламентом котельной.
 
БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ
       Нам можно позвонить и получить бесплатную консультацию: 8-800-550-47-91

Получить бесплатную консультацию

Оставьте заявку и мы обязательно свяжемся с вами