Vodotrubný kotol: zariadenie, princíp činnosti v priemyselnej energetike

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Zariadenia na ohrev vody v kotloch sú široko používané v priemysle, kde sa cení vysoký výkon agregátov. Takéto jednotky sa využívajú najmä na technologické operácie – napríklad na výrobu pary odparovaním vody. Nie je však vylúčená možnosť prevádzky domácnosti, ak je potrebné zorganizovať zásobovanie teplou vodou pre niekoľkých veľkých spotrebiteľov. Medzi najoptimalizovanejšie konštrukcie parných generátorov patrí konštrukcia vodnej rúry. Kotol tohto typu nie je horší ako mnohé analógy z hľadiska výkonu za jednotku času, ale jeho konštrukcia spôsobuje mnohé obmedzenia pri prevádzke v stiesnených podmienkach.

Zariadenie jednotky

Najbežnejší dizajn s dvoma bubnami (zberačmi) na základni. Jedná sa o kovové nádrže, ktoré sú navzájom prepojené rôznymi rúramipriemerov. Povinnou súčasťou je aj spaľovacia komora alebo pec, ktorá generuje tepelnú energiu. Medzi ďalšie dizajnové prvky patria:

• Potrubie prívodu paliva (zvyčajne tekuté).
• Obehové komunikácie pre vodu.
• Prívody a výstupy vody.
• Vývod na vypúšťanie vody.
• Priečky (ak hovoríme o uzavretom systéme kotla v ochrannom obale).
• Komín.
• Oddeľovač pár.

Väčšina konštrukčných prvkov vodárenského kotla je vyrobená zo žiaruvzdornej oceľovej zliatiny. Existujú aj liatinové modely, ale môžu sa použiť, ak prevádzkové podmienky umožňujú inštaláciu ťažkých jednotiek. Rúrkové a tvarovky môžu byť čiastočne vyrobené aj na báze ohňovzdornej keramiky, ktorá je praktickejšia ako kov. Okno ohniska a množstvo ďalších oblastí možného pozorovania sú vyrobené z tepelne odolného tvrdeného skla.

Pomocné konštrukčné prvky

Voliteľne môže kotol obsahovať ďalšie zariadenia, ktoré rozširujú možnosti a jednoduchosť používania zariadenia. Medzi nimi možno zaznamenať nasledujúce zariadenia:

• Prehrievač. Navrhnuté na zvýšenie teploty pary na 100 °C a viac. Samotná konštrukcia vodotrubných jednotiek nemá za cieľ dostať teplotný režim pary na určité hodnoty. Cieľovým bodom práce je spravidla práve účinok vyparovania. Na druhej strane konvekciaprehrievače sú v závislosti od modelu schopné zvýšiť teplotu výstupnej zmesi až na 500 °C, čo môže byť potrebné pri niektorých technologických operáciách vo výrobe.
• Odvlhčovač. Tiež parný prípravok, ktorý ho vysuší odstránením prebytočnej vlhkosti.
• Akumulátor pary. Ak vodný rúrový kotol nedokáže zvládnuť záťaž alebo naopak naplní parnú komoru v minimálnych objemoch, toto zariadenie pomôže vyrovnať prevádzkový režim. Akumulátor v prípade potreby odoberá alebo pumpuje prúdy pary do systému.
• Zariadenie na úpravu vody. Voda, ako generačný zdroj, tiež potrebuje vhodnú úpravu. Napríklad špeciálny filtračný systém znižuje objem rozpusteného kyslíka, odstraňuje soli a nežiaduce chemikálie.
• V súčasnosti je čoraz menej bežné zaobísť sa bez automatických ovládacích prvkov, ale sú štandardne dodávané aj s výbavou. Môžete si zakúpiť iba rozšírenú sadu prístrojového vybavenia, ktoré vám umožní komplexne sledovať parametre tlaku, teploty, vlhkosti atď.

Princíp fungovania

V počiatočnej polohe sú dva bubny naplnené vodou – jeden úplne (voda) a druhý (para) napoly. V druhom kolektore je vo vnútri umiestnená oddeľovacia membrána, ktorá oddeľuje vodu od pary. Táto hranica sa nazýva vyparovacie zrkadlo. Pracovný proces začína od okamihu zapálenia ohniska, ktoré je napojené na výmenník tepla vo forme rúrkového systému s cirkulujúcou vodou. Horúca voda vstupuje do prvého bubna,udržiavanie dostatočnej hlasitosti.

Súčasne začína proces vyparovania kvapaliny v zberači pary vodotrubného kotla. Princíp činnosti jednotky je založený na konvekčnej výmene tepla, ktorú je možné vykonávať v prirodzenom non-stop režime. Studená voda z centrálneho vodovodného systému prechádza základnou úrovňou filtrácie, potom vstupuje do systému výmeny tepla a smeruje do vykurovacieho bubna. Ďalej, v závislosti od rýchlosti odparovania, kvapalina postupne dopĺňa hladinu naplnenia parného kolektora. Para sa zas uvoľňuje cez komín alebo vstupuje do procesnej zóny na ďalšie použitie.

Odlišnosti od ohňovzdorného kotla

Rozdiel medzi týmito jednotkami je v konfigurácii umiestnenia spaľovacej komory alebo v princípe zdroja tepelnej energie voči výmenníku tepla a nádrži na vodu. Po prvé, vytváranie pary nie je vôbec potrebné. Požiarny kotol slúži predovšetkým na vykurovanie vodou, pričom zabezpečuje funkciu systému TÚV. Po druhé, v takýchto kotloch je pec umiestnená v strede konštrukcie a nádoby s okruhmi cirkulácie vody sú aplikovanej povahy. Sú v kontakte s výmenníkom tepla na vonkajšom povrchu konštrukcie.

Toto však nie je jediný rozdiel medzi teplovodnými a teplovodnými kotlami. Rozdiel prechádza aj prostriedkami regulácie procesu výmeny tepla. Konštrukcia jednotky s vodnou rúrou poskytuje ekonomizér, vďaka ktorému sa spočiatku predhrieva studená voda. Podľa toho ďalejreakcie prenosu tepla sú intenzívnejšie a s menšou spotrebou energie. Na druhej strane medzi výhody požiarneho zariadenia patrí konštrukčná jednoduchosť a minimálne množstvo údržbových opatrení počas prevádzky.

Odlišnosti od plynového potrubia

Vo vodotrubných jednotkách je priamym prevádzačom tepelnej energie horúca voda, ktorá plní cirkulačné potrubia výmenníka tepla. Ukazuje sa efektívny a bezpečný generátor, ktorý prispieva k produkcii pary. Pri plynových kotloch môže technické prevedenie aj navonok čiastočne zodpovedať vodorúrkovým konštrukciám. Jediný rozdiel je v tom, že nosičom tepelnej energie budú výfukové plyny v spaľovacej komore. Ako to ovplyvňuje prevádzkový proces? Ak princíp činnosti vodnorúrkového kotla umožňuje úplné spotrebovanie odpadových produktov bez zvyškov až do okamihu odparenia a ďalšieho využitia pary, potom plynový rúrový kotol bude musieť vypúšťať pracovné plynné médium už vo výmenníku tepla. systém. Okrem toho sú na to k dispozícii hrubé trysky, aby sa zaistila bezpečnosť procesu.

Rôzne kotly s vodnými rúrami

Hlavným klasifikačným znakom je umiestnenie kolektorov. Tradične sú konštrukcie vybavené horizontálnymi bubnami, ktoré sú pohodlne napojené na okruhy cirkulujúcej vody. Na plošine sú paralelne inštalované dva kolektory a medzi ne je možné umiestniť ohnisko s výstupnými kanálmi. Ak v technickej miestnostinie je dostatok miesta, potom sa používajú vertikálne vodotrubné kotly na špeciálnom komunikačnom substráte. Valcové bubny sa ponáhľajú nahor a zospodu sa dodáva pracovná kvapalina s rôznymi teplotami. Procesná para vychádza navrchu.

Lodný vodný rúrkový kotol

Konštrukcia takýchto jednotiek je optimálne vhodná na použitie ako súčasť námornej dopravy. Ale aj v tomto prípade sa používajú špeciálne úpravy kotlov - sálanie. Ich charakteristickým znakom je využitie sálavej tepelnej energie, ktorá sa uvoľňuje aj pri spaľovaní paliva (najčastejšie nafty). Povinnou konštrukčnou podmienkou je horné umiestnenie dýz pece. Ďalšou črtou konštrukcie vodnorúrkového kotla pre námorné plavidlá je kombinácia s parnými turbínami, ktoré zabezpečujú medziohrev pary.

Údržba zariadenia

Komunikačná infraštruktúra s potrubnými prvkami je pre vodotrubné jednotky pomerne komplikovaná, čo vedie k rozsiahlemu zoznamu technických opatrení na diagnostiku a opravu. Personál údržby musí pravidelne kontrolovať tesnosť potrubí, zisťovať chyby funkčných jednotiek a automatických ovládacích prvkov a tiež udržiavať spoľahlivosť spojov s upevňovacími prvkami. Zvláštna pozornosť je venovaná potrubiu výmenníka tepla a kolektorov - najmenší pokles tlaku môže poškodiť konštrukciu, čo vytvorí podmienky pre odtlakovanie okruhu.

Výhodyvzory

Najdôležitejšou výhodou takýchto kotlov vo všeobecnej rodine parných jednotiek je bezpečnosť. Pri udržiavaní optimálnej teplotnej rovnováhy sa môžete spoľahnúť na dlhodobú prevádzku zariadenia bez nehôd a poškodenia pracovných častí. Zaznamenané sú aj široké regulačné schopnosti mačky vodnej fajky, čo potvrdzuje integrácia ekonomizéra s automatickými uzatváracími ventilmi. Zariadenia fungujú bez účasti obsluhy na základe údajov nainštalovaných algoritmov termostatu. To umožňuje naprogramovať systém na niekoľko dní dopredu.

Nevýhody dizajnu

Princíp činnosti takýchto kotlov je zameraný na vysoký výkon bez ohľadu na podmienky použitia. V poslednej dobe hrá táto nuansa čoraz dôležitejšiu úlohu na pozadí optimalizácie a racionalizácie výrobných kapacít. Masívne teleso a viacúrovňové komunikačné prestupy parných vodno-rúrkových kotlov si vyžadujú hľadanie alternatívnych riešení problémov s výrobou pary. Nie je však vylúčená koncepcia minimalizácie zariadenia tohto kotla. No v tomto prípade sa stratí vysoká účinnosť, nehovoriac o možnostiach práce v kogeneračnom režime s paralelným zabezpečením prevádzky TÚV. Inými slovami, zariadenie je optimálne vhodné pre veľké priemyselné odvetvia, ktoré potrebujú veľké objemy procesnej pary, ale je sotva užitočné pre zásobovanie spotrebiteľov s nízkym dopytom po cielenej energii.

Záver

Základný rozdiel medzi samotným konceptomvodotrubné kotly patria do triedy prietokových zariadení. Takéto inštalácie majú významnú výhodu oproti autonómnym systémom, ktorá spočíva v možnosti kontinuálneho procesu výroby. Aj pri špičkových prevádzkových podmienkach sú vodorúrkové kotly schopné prevádzky po dlhú dobu pri zachovaní rovnakej kvality výroby pary. Ďalšou vecou je, že bezpečnostné požiadavky stále vylučujú dlhé sedenia prevádzky pri vysokých výkonoch. Pokiaľ ide o autonómiu, vo vzťahu k takýmto kotlom sa prejavuje v eliminácii potreby dodávky energie. Samozrejme, uzatváracie ventily budú potrebovať aspoň napájanie z batérie, ale proces cirkulácie vody a následného odparovania je celkom zvládnuteľný aj bez elektriny.