Классификация паровых котлов
Под паровым котлом в ФРГ понимают закрытую емкость или систему труб, которые вырабатывают водяной пар с давлением выше атмосферного в целях его использования вне парового котла.
Паровые котлы подразделяются на IV группы.
· Паровые котлы группы I с объемом не более 10 л.
· Паровые котлы группы II имеют объем более 10 л и избыточное давление не выше 1 бар, температуру подвода - 120°С.
· Паровые котлы группы III имеют емкость до 50 л. В эту группу входят котлы:
1. С избыточным давлением более 1 бар, если произведение из объема воды в литрах на допустимое избыточное давление в барах не превышает 1000;
2. Если в бойлере которых допустимая температура подачи составляет более 120°С, а произведение объема воды (в л) на избыточное давление в барах не превышает числа 1000.
· К паровым котлам группы IV относятся все остальные котлы. Сюда входят, в частности, котельные установки, эксплуатируемые на пивоваренном предприятии.
Паровые котлы IV группы следует размешать в котельных. Технические правила эксплуатации паровых котлов ФРГ (TRD 604) при определенных условиях допускают круглосуточный режим их работы без надзора.
Паровые котлы подразделяются:
· по рабочему давлению (паровые котлы высокого и низкого избыточного давления);
· по виду топлива (уголь, нефтепродукты, природный газ, электричество);
· по типу циркуляции воды (естественная и принудительная);
· по типу протекания сред: дымогарные и водотрубные котлы.
Важнейшими параметрами парового котельного агрегата являются:
· его производительность (в т пара в час);
· производительность горелки (в МВт);
· рабочее избыточное давление (в барах);
· температура пара в котле и на выходе из перегревателя;
· температура воды на входе в котел;
· топливо (вид и теплота сгорания в кДж/кг или в кДж/м3;
· количество воды.
Типы конструкций паровых котлов
В основном различают два типа конструкций паровых котлов:
· жаротрубно-дымогарные котлы;
· водотрубные котлы.
Жаротрубно-дымогарные котлы
В этих котлах сгорание топлива происходит в жаровой трубе, а дымовые газы проходят через дымогарные трубы. Жаровая труба и дымогарные трубы находятся в водяной камере. Из-за большого объема воды эти котлы называют также котлами большой емкости.
В виде котлов с двумя жаровыми трубами данные котлы обеспечивали пивоваренные предприятия паром в течение нескольких десятилетий. Котлы с двумя жаровыми трубами современной конструкции мощностью до 30 т/ч пара продолжают производиться и в настоящее время.
Большинство котлов, эксплуатируемых сегодня на пивоваренных предприятиях, - это трехходовые котлы.
Название объясняется тем, что направление пламени и движение дымового газа в этих котлах осуществляется за три прохода. Тем самым наилучшим образом используется имеющаяся поверхность теплопередачи.
Котлы большой емкости имеют существенные преимущества:
· благодаря большой емкости они очень устойчивы в работе и в состоянии компенсировать значительные колебания при расходовании воды;
· за счет собственной большой испаряющей поверхности они вырабатывают относительно сухой пар.
Водотрубные котлы
В отличие от котлов с дымогарными трубами в водотрубных котлах вода и пар находятся в трубах. Эти трубы образуют внешнюю оболочку топки. Водотрубные котлы изготавливаются средней и очень большой мощности с рабочим давлением до 180 бар.
Скоростные парогенераторы
Скоростные парогенераторы представляют собой водотрубные котлы специальной конструкции, в которых вода подается под давлением насосом через греющий змеевик и при этом испаряется в течение небольшого отрезка времени (от 2 до 10 мин.).
Водотрубные котлы разделяются на котлы с естественной и принудительной циркуляцией.
В котлах с естественной циркуляцией более легкая (с меньшим удельным весом) пароводяная смесь стремится вверх, в то время как вода оседает в участках с меньшим нагревом. В результате в водяном пространстве таких котлов (которые эксплуатируются под давлением 180 бар) происходит естественный оборот воды.
В котлах с принудительной циркуляцией оборот воды достигается с помощью насоса. Насос перегоняет котельную воду от пароотделителя через нагреваемую систему труб и при этом доводит воду до температуры кипения, соответствующей давлению в котле.
Трехходовой котел
Большинство пивоваренных предприятий оснащены одним или несколькими трехходовыми котлами разного размера, которые включаются в зависимости от потребления энергии.
Котел состоит их хорошо изолированной стальной емкости, расположенной горизонтально (рис. 10.2). На одной стороне котла размещена жаровая труба, на лицевой поверхности которой установлена горелка (3), благодаря которой происходит сжигание газойли мазутвоздушной смеси в мощном факеле.
Жаровая труба омывается водой, а питающий насос (управляемый датчиками уровня наполнения) поддерживает постоянный уровень воды над жаровой трубой. Образующиеся дымовые газы изменяют направление движения в задней поворотной камере (4) и снова направляются вперед через пучок дымогарных труб (5) - 2-й ход.
В передней поворотной камере (6) дымовые газы еще раз направляются назад (пучок дымогарных труб - 3-й ход (7). Благодаря остыванию за это время дымовых газов третий ход имеет существенно меньше дымогарных труб.
В процессе остывания дымовых газов вода начинает закипать, и пар выходит из котла через паровой клапан (8). Прохождение дымовых газов показано на рис. 10.3.
В котлах с двумя жаровыми трубами эти три хода для каждой из двух жаровых труб образуются за счет многоярусного расположения дымогарных труб (рис. 10.4).
Для обеспечения работы котла без постоянного надзора котел должен быть снабжен соответствующей системой регулировки и безопасности. Кроме уже упомянутых датчиков уровня воды системы обеспечения безопасности в эту систему входят:
· индикатор уровня воды;
· манометр с выделенной отметкой максимально допустимого давления;
· устройство блокировки паропровода;
· регулирующие клапаны подач и воды;
· отделители для воды и мазута;
· регуляторы подачи топлива и режима работы горелки;
· предохранительный клапан и ограничитель максимального давления;
· индикатор (датчик) раннего предупреждения и указатель неисправностей.
Трехходовые котлы имеют следующие параметры:
· производительность от 1 до 30 т пара/ч и более;
· мощность не более 25 МВт;
· рабочее давление до 32 бар = 235°С.
· Котлы, используемые на пивоваренных предприятиях, вырабатывают обычно от 5 до 15т пара/ч.
В качестве топлива наиболее широко распространены мазут и природный газ, однако в последнее время все чаще заходит речь о биогазе, вырабатываемом заводскими анаэробными очистными сооружениями.
Топливо сжигается в котле при высокой температуре. Температура в камере сгорания зависит от теплоты сгорания топлива, от количества и температуры воздуха для сгорания п теплового излучения в камере сгорания. Данная температура в камере сгорания меньше температуры горения, которую можно было бы достичь только при условии полного сгорания при наличии теоретически идеального количества воздуха и при отсутствии излучения.
Теоретическая температура сгорания составляет:
| для каменного угля | 2300°С |
| для мазута | 2000°С |
| для бурого угля | 1500°С |
| Действительная же средняя температура сгорания для угля, нефти, природного газа | от 1200 до 1600°С |