Сферы использования паровых котлов

Технологические процессы в разных отраслях промышленности предусматривают использование пара. Его вырабатывают паровые котлы. Они отличаются по конструкции, мощности и видам топлива, которое используется для растопки. Главное предназначение паровых котлов – это разогрев воды и выработка нужного количества пара. Высокотехнологичное оборудование используется:

— в коммунальном хозяйстве;

— в лёгкой промышленности и сельском хозяйстве;

— в деревообрабатывающих и целлюлозно-бумажных цехах;

— в медицине и пищевой промышленности;

— в нефтегазовой отрасли и строительстве.

Паровые установки используются для отопления помещений и запуска производственных агрегатов. Они работают на предприятиях разных функциональных схем. Для промышленного использования пар нагревают до 115°С. Поэтому эксплуатация паровых котлов требует соблюдения особых требований безопасности. Энергия используется для разогрева воды. Пар, который образовывается в процессе этого, является теплоносителем. Его задача заключается в том, чтобы переносить тепловую энергию от сгорания топлива к месту её использования. Водотрубные агрегаты безопасней использовать. Они гораздо мощнее. Такое устройство паровых котлов допускает возможность перегрузки. Поэтому в промышленности они чаще используются, чем газотрубные аналоги.

Цель использования паровых котлов

Достаточно быстрое прогрессирование сельского хозяйства и производства требует наличия современного высокотехнологичного оборудования. Тем не менее, чтобы обеспечить полноценный производственный цикл и создать комфортные условия работы для сотрудников, необходимо специализированное оборудование для отопления помещений. Чтобы понять, что такое паровой котел, рассмотрим его устройство и принцип действия. Цель использования рассматриваемого агрегата – генерация пара. Процесс происходит за счет образования теплоты в процессе сгорания топлива или нагрева трубчатых электронагревателей, причем температура жидкости парового котла доходит до нужной отметки. Рабочим составом парового котла служит вода. Она, нагреваясь, переходит в парообразное состояние. Промышленностью выпускаются небольшие котлы, с продуктивностью до 20 кг/ч и промышленные агрегаты, производящие до 5 тысяч тонн пара за один час. Вся система котла являются технологически связанными друг с другом трубами. В силу того, что в них входит смесь, имеющая плотность, меньшую, чем плотность воды, она подымается в сепаратор. В нем смесь делится на жидкость и пар, при этом пар поступает в паропроводы и водоподогреватель и подается в турбину, а жидкость возвращается назад в барабан

Твердотопливные паровые котлы

Современные небольшие, работающие автоматически твердотопливные паровые котлы небольшой и средней мощности, умеющие работать на твердом виде топлива – являются качественной альтернативой иных источников питания.

Паровые котлы предназначены для обеспечения технологическим паром производственных предприятий различных отраслей: промышленных, сельскохозяйственных и предприятий пищевой промышленности. Пар применяется для создания электрической энергии, а так же принимает важное участие при выработке конечного продукта, а так же в виде высокотемпературного теплоносителя, имеющего высокий коэффициент теплопередачи. При выработке различного типа пара применимы разные показатели температуры и прочие. В последнее время увеличивается потребность в твердотопливных паровых котлах – они могут устанавливаться в самых отдаленных от газовых магистралей местах, а при переезде на другую площадку при смене места производства владелец такого котла относительно легко может забрать его с собой.

Современных разработок твердотопливных паровых котлов производства наших инженеров совсем немного, в основном это те же устаревшие газовые котлы, которые оснащаются предварительными топками для использования твердого топлива. Такая модернизация не всем подходит, так как это требует дополнительных инвестиций, увеличивает размер самого котла, а в итоге потребитель получает тот же технологически устаревший котел. Однако, на западе разработка твердотопливных паровых котлов идет полным ходом и они успешно модернизируются ежегодно.

Установка и обслуживание паровых котлов осуществляется специализированными организациями

Установка и обслуживание паровых котлов осуществляется специализированными организациями. Промышленные котлы это отопительные системы, которые обладают высокими мощностями и вследствие этого — большими размерами. Обычно промышленные отопительные котлы это громоздкие системы, которые устанавливаются в специализированных помещениях, отвечающим всем требованиям техники безопасности.  Котел — мощный стационарный водонагреватель, предназначенный для получения горячей воды или пара.

 Паровые котлы предназначены для производства пара и по своему назначению делятся на:
 -   энергетические котлы, вырабатывающие пар, используемый в паровых турбинах для выработки электрической энергии. Подобные котлы используются на ТЭС и ТЭЦ в связке с турбогенераторами. Такая связка называется турбоагрегатом.
 -   промышленные котлы — вырабатывают пар для технологических нужд. Паровые котлы часто применяются в деревообрабатывающей отрасли для сохранения необходимой влажности в камерах, где проходит сушка ценных пород дерева, в медицине для стерилизации инструментов и спецодежды, в сельском хозяйстве при изготовлении комбикормов и т.д.
 Промышленные котлы вырабатывают насыщенный пар, а энергетические перегретый.

Выбор промышленного парового котла

При выборе промышленного парового котла необходимо учесть требуемую мощность, габариты, используемый вид топлива. Чтобы подробнее разобраться в данном вопросе, рассмотрим основные виды оборудования и их отличительные характеристики. В зависимости от назначения паровые промышленные котлы можно разделить на несколько видов:

  • установки для выработки пара, используемого исключительно для технических нужд;
  • для получение необходимого количества пара для работы паровых турбин;
  • для отопление производственных помещений.

В зависимости от исполнения парогенераторы делятся на:

  • вертикальные;
  • горизонтальные.

Вертикальные установки учитывают специфику небольшого производства, просты в применении, безопасны, имеют сравнительно небольшие габаритные размеры и вес. Энергоэффективность такого оборудования достаточно высокая – устройства обладают высоким КПД. Несомненным достоинством также считается максимальная безопасность для окружающей среды. Промышленные паровые котлы – это особая группа промышленного оборудования, без которых в настоящее время сложно представить современное производство. Устройства генерируют насыщенный пар определенного давления. Многие технологические процессы требуют применения таких котлов.

Эффективность паровых котлов

Паровой котел представляет собой агрегат, предназначенный для генерации двух видов пара – перегретого и насыщенного, который может использоваться в самых различных областях промышленности и энергетики. Основной областью применения насыщенного пара выступает отопление зданий, а речь в этом случае идет о бытовых паровых котлах. Перегретый пар служит, прежде всего, для вырабатывания электричества в турбинах и эксплуатации различных машин и механизмов. В этом случае эксплуатируются промышленные парогенераторы. Как уже было отмечено, основным назначение парогенераторов является выработка пара. Он применяется в различных целях:

  • для отопления жилых, общественных или производственных зданий;
  • для удовлетворения разнообразных технологических нужд;
  • для вращения паровых турбин.

Однако, следует учитывать и тот факт, что необходимость в достаточном количестве водяного пара возникает в самых различных производствах, так как он применяется в большом числе технологических процессов и операций. Естественно, при этом требуются различные модели парогенераторов, которые могут различаться как по мощности и количеству вырабатываемого пара, так и по типу установки, разделяясь на стационарные и мобильные. Другим важным признаком, который также позволяет классифицировать паровые котлы выступает источник энергии. В настоящее время наиболее востребованными считаются газовые и дизельные парогенераторы, обладающие рядом весьма существенных достоинств, главными из которых выступают доступность энергоносителя и высокая эффективность самих агрегатов.

Рабочий процесс паровых котлов

Паровые котлы – это оборудование, которое может использоваться как на промышленных объектах, так и для бытовых целей. Главной функцией таких устройств является преобразование воды в пар, который в дальнейшем может использоваться для обогрева помещений или обеспечения движения различных механизмов. В данной статье будет рассмотрено устройство парового котла, его особенности и применение. Существуют промышленные и бытовые модели паровых котлов, позволяющие использовать пар в качестве теплоносителя. Пар проходит через отопительные контуры и/или поступает в теплообменники устройств горячего водоснабжения, тем самым обеспечивая перемещение тепловой энергии. Бытовой паровой отопительный котел часто комбинируется с твердотопливными отопительными устройствами. На промышленных объектах используются более мощные и надежные устройства, вырабатывающие перегретый пар, имеющий повышенную теплоотдачу. Паровые машины позволяют преобразовывать разогретый пар в электрическую энергию. Рабочий процесс выглядит довольно просто: пар перемещается в турбину и вращает вал, за счет чего и происходит выработка электричества. Данный принцип с успехом используется на множестве электростанций.

Паровые котлы подразделяются на два типа: водотрубные и газотрубные

Паровые котлы подразделяются на два типа: водотрубные и газотрубные. Газотрубными котлами называются котлы, в которых газообразные продукты сгорания выходят по дымогарным и жаровым трубам, расположенным внутри емкостей с нагреваемой водой. Они могут быть дымогарные, жаротрубные и дымогарожаротрубные. Работа парового котла может быть рассмотрена на простейшем примере — угольном самоваре. В водотрубных котлах трубы с нагреваемой водой проходят внутри дымохода.

Котлы паровые газовые или газотрубные котлы являются котлами высокого давления, и их применение в современной теплоэнергетике допустимо до достижения тепловой мощности парового котла примерно в триста шестьдесят киловатт с рабочим давлением в один мегапаскаль. При превышении этих показателей может произойти взрыв с выбросом больших объемов пара, приводящий к чрезвычайной ситуации. На данном этапе газотрубные котлы считаются устаревшими, но они все еще эксплуатируются для обслуживания жилых домов и промышленных предприятий. Современный паровой водогрейный котел допускает гораздо большую мощность. Необходимость разработки водотрубных котлов возникла из-за необходимости увеличения производства и давления пара. Характеристики паровых котлов этого типа и конструкция водотрубных котлов отличается повышенной сложностью по сравнению с газотрубными, но они намного безопасней при использовании и легко транспортируются. Наличие многочисленных узлов и деталей в конструкции является одним из недостатков водотрубного котла. Кроме того, ремонт аппаратуры такого котла возможен только в отключенном состоянии.

Паровые котлы предназначены для производства пара и по своему назначению делятся на

Паровые котлы предназначены для производства пара и по своему назначению делятся на:

  • энергетические котлы, вырабатывающие пар, используемый в паровых турбинах для выработки электрической энергии. Подобные котлы используются на ТЭС и ТЭЦ в связке с турбогенераторами. Такая связка называется турбоагрегатом.
  • промышленные котлы — вырабатывают пар для технологических нужд. Паровые котлы часто применяются в деревообрабатывающей отрасли для сохранения необходимой влажности в камерах, где проходит сушка ценных пород дерева, в медицине для стерилизации инструментов и спецодежды, в сельском хозяйстве при изготовлении комбикормов и т.д.

 Промышленные котлы вырабатывают насыщенный пар, а энергетические перегретый. Насыщенным паром называют пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью, т.е пар имеет температуру кипения воды. Насышенный пар применяют, в частности, для подогрева «темных» нефтепродуктов (мазута, смазочных масел) при транспортировки их по трубам.

  •   Водогрейные котлы.
  •    Водогрейный котёл предназначен для нагрева воды под давлением

  «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления). Водогрейные котлы применяются в основном для теплоснабжения на районных котельных и ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины. Пиковый водогрейный котел устанавливается на ТЭЦ для дополнительного нагрева прямой сетевой воды сверх нагрева в сетевых подогревателях паровой турбины в холодное время года. Обычно этот нагрев осуществляется в пределах 100-150°С. Наиболее распространены в России, мощные пиковые водогрейные котлы марок ПТВМ и КВГМ различных модификаций.

Риски при работе паровых котлов

Рассмотрим опасности, которые могут возникнуть при эксплуатации паровых и водогрейных котлов, возможные последствия и меры по их устранению. Наибольшую опасность представляет взрыв. Под взрывом парового котла понимается такое нарушение целостности его стенок, при котором происходит мгновенное понижение внутреннего давления до величины внешнего. При взрыве происходит мгновенное испарение воды, находящейся в котле под давлением и нагретой до температуры свыше 100 С, поскольку вследствие нарушения целостности стенок котла давление в нем понижается до атмосферного. При мгновенном испарении воды образуется огромное количество пара (1 л воды, переходя в пар, увеличивается в объеме примерно в 1700 раз), что и является причиной больших разрушений. Таким образом, опасен не пар, находящийся в паровом пространстве котла, а готовая в любое мгновение испариться, нагретая до температуры более 100°С вода, обладающая громадным запасом энергии. Аварии паровых котлов могут возникнуть из-за недостатка в них воды, неисправности питателей и водоуказательных приборов, плохого знания правил техники безопасности кочегарами или слабой производственной дисциплины. При недостатке воды в паровом котле происходит размягчение металла топочной части, в стенках котлов могут образоваться выпучины, которые приводят к разрыву стенки.