Определение котел паровой: КОТЕЛ ПАРОВОЙ — это… Что такое КОТЕЛ ПАРОВОЙ?

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 уходи