Читайте в статье
С паровыми котлами (ПК) в быту сталкиваться приходится не так часто, как с водогрейными агрегатами. Но это не означает, что они не столь востребованы. Статья поможет разобраться с особенностями установок, поможет понять, как устроен паровой котел, принцип его функционирования, сферы использования.
Что это такое?
Так называется агрегат, вырабатывающий теплоноситель в виде пара путем преобразования воды в газообразную консистенцию способом испарения с нагревом или прямого подогрева до высоких температур. Методика парообразования зависит от тепловой схемы установки. Паровые котлы – категория разнообразных промышленных (большой мощности) и бытовых установок.
Идентифицировать паровые котлы и парогенераторы неправильно. Устройства во многом схожи, но есть и ряд отличий. К примеру, в паровом котле производится нагрев воды для получения пара, а в парогенераторе такое не предусмотрено. К примеру, к ним относится оборудование, дающее «холодный» пар. Подробнее об этом можно прочитать здесь – dzen.ru.
Сфера применения ПК:
- Энергетическая отрасль. Паровые котлы активно используются в ТЭЦ. Вырабатываемый пар под давлением подается на турбину, обеспечивая вращение ее подвижных элементов.
- Системы обогрева. Пар используется в контурах отопления, для обеспечения ГВС в сфере ЖКУ, на производстве, в административных зданиях, подсобных строениях (отопление складских ангаров, гаражей, мастерских).
- Промышленность (химическая, пищевая и др.). Пар необходим для ряда технологических операций. Одновременно паровой котел большой мощности служит и для отопления, обеспечения цехов, производственных циклов горячей водой.
Классификация паровых котлов
Паровые котлы классифицируют по нескольким признакам:
Вид тяги:
- естественная;
- принудительная (с использованием дымососа).
Давление:
- от высокого до сверхкритического (от 3,9 до 22,5 МПа);
- среднее, низкое и сверхнизкое (до 3,9 МПа).
Производительность:
- малая (не свыше 25т/час);
- средняя (30–160);
- большая (160–250).
Вид топлива:
- жидкое (мазут или дизельное);
- твердое (как правило, уголь или торф);
- газообразное (магистральный газ);
- электричество.
Выбор топлива определяют особенности горелки парового котла. Агрегаты с камерной универсальной топкой способны работать с разными видами горелок (для газа, жидкого топлива).
Паровая схема
Рассмотрим информацию о том, какой может быть схема парового отопления и какие их разновидности встречаются:
Водотрубная
Факел находится между труб, по которым перемещается вода. Устройство и работа таких паровых котлов эффективнее. Чем больше площадь нагрева (количество труб), тем быстрее жидкость переходит в газообразное состояние. Агрегаты этого типа подразделяются на подгруппы:
Прямоточные паровые котлы
Сконструированы на основе системы труб. Вода преобразуется в газообразную субстанцию постепенно. В «зоне перехода» процесс заканчивается. Далее получившаяся «смесь» поступает в пароперегреватель. Его функция – повысить температуру до нужного значения. В зависимости от разновидности парового котла этого типа (низкого, среднего или высокого давления) агрегат может быть оснащен дополнительным (промежуточным) пароперегревателем. К примеру, для повышения температуры охлажденного теплоносителя, поступающего от турбины.
Паровые котлы барабанные
Агрегаты бывают вертикального или горизонтального типа. В барабане аккумулируется пар. Кроме того, отделяется конденсат, который подается в область нагрева. Такое решение повышает КПД, дает экономию воды, позволяет решать ряд технологических задач за счет максимально возможного повышения давления пара. Наличие водяной помпы приводит к дополнительному росту КПД.
Жаротрубная
Паровые котлы этой группы одни из самых востребованных агрегатов. Отличаются широкими возможностями переоснащения, надежностью, малыми габаритами, простотой конструкции, высоким КПД. Устройство показано на схеме.
Для ускорения нагрева воды при изготовлении теплообменников используются трубы малого сечения.
Принцип работы
Условия парообразования: t=115 град, давление – 0.06864655087 МПа (0,7 кгс/кв. см). Дымовые газы от сгорающего топлива нагревает проходящую по теплообменнику воду. Пар поступает в специальный аккумулятор, откуда подается потребителю. Продукты горения удаляются из парового котла через дымогарные трубы.
Такие агрегаты бывают двухходовыми или трехходовыми. Разница – в количестве проходов для дымовых газов. 2-х ходовые котлы проще в изготовлении, но их КПД ниже примерно на 3%.
Дымогарная
Этот класс паровых котлов – агрегаты бойлерной конструкции.
Дымогарные котлы отличаются от жаротрубных незначительно. Разница – в системе нагрева. У жаротрубных в качестве теплообменника используется трубная система, позволяющая пар перегревать. В дымогарных агрегатах парообразование происходит естественно, без перегрева.
Принцип работы
При сгорании топлива дымовые газы нагревают трубную решетку, и образующийся пар накапливается в области 5 (на схеме накопительный сосуд). В отличие от жаротрубного агрегата, число труб увеличено, но их диаметр меньше, как и толщина стенок. Увеличением размеров решетки можно повысить теплотехнические характеристики агрегата. Но при этом растут и габариты парового котла, что и накладывает ряд ограничений.
Схема котельной с ПК
Паровые котлы постепенно заменяются на водогрейные агрегаты. Там, где планируется использование ПК, предполагается установка оборудования низкого давления. Но паровые котлы этой категории способны дать потребителям пар и горячую воду в относительно небольших количествах.
Чтобы определить требуемые тип и характеристики монтируемых в котельной котлов, нужны технико-экономические расчеты. Как правило, котельные оснащаются одновременно и паровыми, и водогрейными устройствами. Причина в том, что тепловая нагрузка для приготовления горячей воды больше паровой. Если теплопроизводительность котельной свыше 50 Гкал/ч, одними паровыми котлами не обойтись.
Разница между паровым и водогрейным агрегатами
Некоторые из основных различий между водогрейными и паровыми котлами включают:
- Агрегаты этих классов принципиально отличаются вырабатываемым «продуктом». Для парового котла таковым является пар, для водогрейного – горячая вода.
- Котлы отличаются и принципом функционирования. В ПК получение пара достигается испарением, в водогрейных агрегатах реализован метод теплообмена.
- В плане эффективности паровые котлы опережают водогрейные. Причина в отсутствии гидравлического сопротивления теплоносителю.
- Имеются различия и в оснащении. К примеру, насосы устанавливаются на всех водогрейных котлах циркуляционного типа. В паровых агрегатах они отсутствуют. Но в них есть водомеры, а модели водогрейные такими приборами не комплектуются.
- Требования по технике безопасности для паровых агрегатов намного жестче.
- Конструкция ПК сложнее, что обуславливает необходимость более частого обслуживания.
- Паровые котлы стоят дороже.
- С точки зрения безопасности ПК проигрывают водогрейным котлам.
Можно ли переоборудовать паровой котел в водогрейный?
Это вполне возможно для агрегатов практически любого типа.
Порядок работы:
- Связаться с заводом-изготовителем парового котла. Согласовать с проектировщиками детали, запросить техническую документацию (комплект чертежей и др.). Без этого модернизация парового котла с указанным заводским номером считается незаконной.
- Заказать проект по переводу в водогрейный режим.
- Получить экспертное заключение подразделения промышленной безопасности.
- Непосредственно технологическими операциями по переводу парового котла должна заниматься профильная (специализированная) организация, имеющая соответствующие разрешительные документы государственного образца. По согласованию с заводом могут привлекаться его мастера.
- Техническое освидетельствование агрегата после переоборудования. По результатам экспертизы в журнале выполненных работ делается соответствующая запись.
- Подача заявки в отдел котлонадзора с предоставлением пакета документов о снятии агрегата с учета.
Плюсы перевода:
- Увеличение эксплуатационного срока.
- Повышение КПД (до 12%).
- Снижения себестоимости тепловой энергии (до 20%).
- Для паровых котлов барабанного типа упрощается обслуживание, ремонт.
Минусы перевода:
- Высокое гидравлическое сопротивление.
- Снижение стабильности работы. Нужное для работы давление 1–2 ати вызывает повышенное образование накипи, негативно отражается на циркуляции. При нарушении правил эксплуатации может вызвать пережог труб.
- Довольно значительные затраты, вызванные необходимостью дополнительной очистки воды. Достигается установкой фильтров или дорогостоящей очистной системы. Если паровой котел прямоточный, придется изменять расположение поверхностей нагрева – секциями.
Техника безопасности при эксплуатации паровых котлов
При написании инструкций для обслуживающего персонала можно руководствоваться этими источниками.
Нормативные документы:
- Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 °С)
- «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок (утв. приказом Минэнерго РФ от 24 марта 2003 г. N 115)».
Сноски на инструкции по ТБ и полезные статьи:
Вывод
Паровой котел эффективен, если устройство, характеристики агрегата соответствуют его предназначению для решения конкретных задач. Остались вопросы? Пишите в комментариях.
