Циркуляция воды в котле: Циркуляция воды в котлах — Студопедия

Содержание

Циркуляция воды в котлах — Студопедия

Циркуляцией воды называется движение воды по замкнутому контуру. В состав контура циркуляции, в общем случае, входят такие конструктивные элементы котлов, как барабаны, коллекторы, обогреваемые и необогреваемые трубы поверхностей нагрева. Вода может проходить по контуру многократно либо однократно, двигаясь через поверхности нагрева от входа к выходу.

В зависимости от причин, которые вызывают движение воды циркуляция подразделяется на естественную и принудительную.

Естественная циркуляция осуществляется в паровых котлах, так как движущий напор в контуре создается разностью плотностей воды и пара. При этом каждый кг воды может постепенно превращаться в пар, многократно проходя через контур, либо превращаться в пар за один проход через поверхность нагрева.

Принудительная циркуляция воды производится с помощью насоса. Она применяется в водогрейных котлах и водяных экономайзерах и является прямоточной.

При любом виде циркуляции и способах ее организации вода и пар, образующийся в контуре, должны надежно охлаждать металл, что необходимо для безаварийной работы котлов.

Естественная циркуляция воды в паровых котлах. Рассмотрим принцип действия естественной циркуляции на примере контура циркуляции бокового экрана топки (рис. 10).

Рис. 10. Схема простейшего контура естественной циркуляции:

1 – коллектор; 2 – опускная труба; 3 – верхний барабан; 4 – экранные (подъемные ) трубы.

Питательная вода вводится в верхний барабан котла 3. Из него вода опускается по опускной трубе 2 и входит в коллектор 1. На этом участке контура теплота к воде не подводится (труба теплоизолирована шамотной стенкой) и температура воды остается ниже температуры насыщения при данном давлении пара в котле.



Из коллектора вода поступает в обогреваемые трубы экрана 4 и, поднимаясь по ним, нагревается до кипения, кипит и частично превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная смесь вводится в барабан, где разделяется на воду и пар. Пар покидает котел, а вода смешивается с питательной водой и вновь поступает в контур циркуляции.

Участок подъемных труб, где вода нагревается до кипения, называется экономайзерным, а содержащий пар – паросодержащим. Высота последнего в несколько раз превышает высоту экономайзерного участка.

На экономайзерном участке вода движется с постоянной скоростью, а на паросодержащем участке она постоянно возрастает, так как количество образующегося пара в подъемных трубах непрерывно увеличивается. Скорость, которую вода имеет на экономайзерном участке, называется скоростью циркуляции. По причине своего постоянства скорость циркуляции является одной их важных характеристик естественной циркуляции. Ее величина составляет, примерно, 0,5 – 1,5 м/с.



Наличие в контуре участков со средами, имеющие разные плотности, создает в контуре разность давлений или движущий напор циркуляции. Давление в опускных трубах создается столбом воды с плотностью rВ, а в подъемных трубах – столбом воды и пароводяной смеси с плотностью rСМ. Поэтому более плотная среда вытесняет менее плотную и в контуре создается круговое движение воды. Величина движущего напора определяется зависимостью вида:

SДВ = hПАР (rВ — rСМ) g Па, (7.1)

где hПАР – высота паросодержащего участка подъемных труб; g – ускорение свободного падения.

Из выражения движущего напора следует, что для циркуляции недостаточно иметь среды с разной плотностью. Необходимо также, чтобы паросодержащие трубы располагались вертикально.

За один проход по контуру только часть воды превращается в пар. Поэтому для характеристики интенсивности испарения воды используется понятие кратности циркуляции:

k = М /Д, (7.2)

где М – расход воды через опускную трубу, кг/ч; Д – количество пара, образующегося в обогреваемых трубах, кг/ч.

Таким образом, кратность циркуляции показывает, сколько раз один кг воды должен пройти через контур, чтобы превратиться в пар. Для экранов k = 50 – 70, для конвективных пучков k = 100 – 200.

Величина, обратная кратности циркуляции, характеризует степень сухости влажного пара х = 1/k. Отсюда можно сделать вывод о том, что в экранах образуется пароводяная смесь, содержащая не более 0,02 или 2 % пара. Поэтому даже самые теплонапряженные поверхности нагрева котлов, которыми являются экраны, надежно смачиваются и охлаждаются водой.

В конвективных пучках все трубы обогреваются газами, температура которых при прохождении через пучок непрерывно снижается. Поэтому в кипятильных трубах по ходу движения газов паросодержание также уменьшается, а плотность пароводяной смеси возрастает. Наличие в трубах пучка пароводяной смеси с разной плотностью создает движущий напор, который движит воды по следующей схеме: из верхнего барабана вода поступает в задние трубы пучка и по ним поступает в нижний барабан котла; из барабана вода входит в остальные трубы пучка и вместе с паром поступает в верхний барабан.

Принудительная циркуляция. Принудительная циркуляция применяется в водогрейных котлах, а также в экономайзерах паровых котлов. Движение воды по трубам поверхностей нагрева производит насос. Вода входит в поверхности нагрева холодной, а покидает ее горячей, совершая в котле прямоточное движение. Кратность циркуляции воды равна единице.

Для создания прямоточного движения воды поверхности нагрева котлов изготавливаются в виде отдельных панелей, которые соединяются между собой последовательно или параллельно. Панель выполняется из одного ряда труб, концы которых замкнуты на нижний (распределительный) и верхний (собирающий) коллекторы. При этом трубы могут иметь как прямую (в основном), так и змеевиковую конфигурацию.

При параллельном подсоединении труб к коллекторам вода проходит по трубам неодинаковыми расходами, что обусловлено различиями в гидравлических сопротивлениях труб и неравномерным обогревом труб газами. Поэтому в отдельные трубы воды поступает меньше, чем это нужно для надежного охлаждения металла. Возможно даже вскипание воды в отдельных трубах, что еще в большей степени уменьшает поступление воды в такие трубы.

Движение воды в трубах может быть как подъемным, так и опускным. Однако во избежание вскипания воды ее скорость принимается не менее 0,5–1 м/с. По тем же причинам перепад давления воды в котлах не должен быть более 0,2 МПа.

Естественная циркуляция воды в паровом и водогрейном котле отопления: схема, ошибки котла Бакси

Система отопления – необходимая составляющая жизнеобеспечения современного человека. От того, в какой мере профессионально выполнено теплоснабжение дома, непосредственно определяется уровень комфортности проживания и себестоимость выработанной тепловой энергии.

В данный момент часто используются закрытая и открытая энергонезависимые системы теплоснабжения, которые функционируют без циркуляционного насоса.

Для них в качестве источника теплоснабжения устанавливаются котлы с естественной циркуляцией. Такие системы отличаются долговечностью, эффективностью, бесшумностью, и простотой эксплуатации.

СодержаниеПоказать

Виды систем отопления с циркуляцией

В процессе развития теплоснабжения применялись различные варианты обвязки радиаторов отопления. Первоначально все они работали с естественной циркуляцией воды (гравитационного типа), за счет разности плотностей горячего и холодного теплоносителя. Подключение котла в таких системах выполнялось в нижней точке сети.

Позже, в конце прошлого века, с развитием электротехники и появлением доступных недорогих малогабаритных центробежных насосов, стали обустраивать отопление с принудительной циркуляцией, не имеющих связи с атмосферой.

Виды систем отопления с циркуляцией

Движение теплоносителя в них обеспечивается циркуляционным насосом. Несмотря на то, что последняя схема отопления, является в теплоэнергетическом плане эффективнее, из-за скорости циркуляции, гравитационная схема также остается востребованной, поскольку энергонезависима и способна работать автономно без потребления электроэнергии.

Современная классификация систем отопления выглядит следующим образом:

  1. По способу создания циркуляции — естественная и принудительная.
  2. По схеме подключения трубопроводов к радиаторам — двухтрубные и однотрубные.
  3. По высоте прокладки с верхним и нижним месторасположением подающей магистрали.
  4. По направлению движения теплоносителя — тупиковые и с попутным течением теплоносителя.

Системы водяного отопления делятся на 2 ключевые разновидности — однотрубные и двухтрубные. Различия данных схем состоит в методе установки приборов нагрева к внутридомовому трубопроводу.

Открытая система с самотеком

Гравитационные системы отопления применимы для жилых домов до 200 м2 и на объектах которые имеют мало отопительных контуров. Сети собираются из труб диаметра от 40 до 50 мм, которые прокладывают под углом наклона, чтобы теплоноситель мог перемещаться под действием веса.

Открытая самотечная схема

Подобные схемы достаточно сложно поддаются регулировки, тем не менее, они имеют большое преимущество — энергонезависимость.

Циркуляция греющей воды по контуру происходит благодаря разнице плотности нагретого и остывшего теплоносителя. Непременным условием работоспособности системы, несомненно, является монтаж расширительного бачка открытого вида в высшей точке сети. Подающая и обратная линия выполняются с уклоном: подача в сторону радиаторов, обратка — к котлу.

Преимущества открытой системы с самотеком:

  • энергонезависимость, работа без использования циркуляционного насоса;
  • высокий уровень самонастройки;
  • низкая стоимость;
  • простота монтажа;
  • надежность в эксплуатации, не требующей участие оперативного персонала.

Минусы:

  • онтаж труб большого сечения;
  • возможность применения для небольших объектов теплоснабжения.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

Мало кто из пользователей знает, что самотек хорошо работает в схеме закрытого типа. Это несколько отличается от стандартной формулировки, которая считает, что закрытая система отопления, может быть только принудительной.

Закрытая система с самотеком

На самом деле это не так, учитывая стремление пользователей к энергонезависимым схемам отопления и возможности промышленности, которая наладила выпуск инновационного теплосилового оборудования.

В последнее время стали использовать в схемах автономного отопления закрытые самотечные системы, вместо насоса в систему интегрируется мембранный закрытый расширительный бак.

По сравнению с принудительной схемой циркуляции, такой вариант будет обладать меньшими скоростями движения воды по трубам, но он является прогрессивным по отношению к открытой системе отопления, при этом вобрав в себя преимущества двух подходов организации циркуляции теплоносителя.

Схема отопления с расширительным сборником мембранного вида не имеет доступа к атмосфере воздуха, поэтому является замкнутой гидравлической сетью.

Гидроаккумулирующий бак допускается интегрировать в произвольной точке системы, обычно, его монтируют на обратке, рядом с котлом, для лучшего обслуживания.

Такая схема теплоснабжения отличается наличием небольшого избыточного давления, в связи, с чем неотъемлемым компонентом является группа безопасности. В нее входят: воздухоотводчик, манометр и предохранительно-сбросной клапан для снижения аварийного давления в сети.

Группа устанавливается на подаче за котлом в верхней точке сети, комплектуется запорными вентилями, чтобы можно было отключить в случае ремонта. Схема не работает в режиме ГВС, для организации горячего водоснабжения потребуется установка независимого бойлера косвенного нагрева.

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Движение греющей среды в такой схеме выполняется по 2-м трубопроводам — подаче и обратке. Первая предназначена для транспортировки горячей воды от источника отопления к теплоотдающим приборам, вторая — отводит холодную воду к источнику для следующего цикла нагрева.

В такой схеме радиаторы включаются параллельно, в связи, с чем горячий теплоноситель попадает в отдельную батарею из горячего контура и они получают одинаковую температуру. Прибор отопления отдает тепло окружающему воздуху, охлаждая теплоноситель, который попадает в общую обратку.

При том, что подобная схема предполагает двойное число сантехнических соединительных элементов и труб, тем не менее она даёт возможность организовывать сложные разветвления и снижает общие затраты на теплоснабжения, благодаря индивидуальной температурной регулировке приборов нагрева. Двухтрубная система результативно обогревает большие площади и высотные дома.

Однако есть особенность, которую важно учитывать при выборе этой схемы теплоснабжения и обвязке котла — радиаторы, которые будут размещаться с источником нагрева на одинаковом уровне или ниже — работать не будут вообще.

На практике установлено, что для таких схем минимальный промежуток от устанавливаемого центра нагревательных приборов расположенных на 1-ом этаже и центра котлоагрегата, обязан быть не менее 3 м, то есть он фактически должен размещаться в подвале.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Вышеобозначенный недостаток для двухтрубных сетей, отсутствует в однотрубных вариантах. Поскольку гидростатическое давление, благодаря которому теплоноситель протекает по контуру, образовывается вследствие охлаждения в трубах, что создает двойной теплотехнический эффект:

  1. Содействует образованию высокого гидростатического напора.
  2. Создает вспомогательную поверхность нагрева за счет увеличенных диаметров, которые также участвуют в процессе теплопередачи тепла.

Благодаря такому эффекту в однотрубных сетях, трубы протягиваются в помещении открыто, без изоляции. Изолируют основную подающую магистраль, поскольку падение температуры теплоносителя увеличит плотность, и соответственно вызовет снижение гидростатического напора в сети.

Отсутствие циркуляции воды в котле Бакси

На российском рынке климатической технике пользуются спросом итальянские настенные газовые котлы BAXI. Они выпускаются в диапазоне от 14 до 24 кВт с открытой/закрытой камерой сгорания, как одноконтурными, так и двухконтурными для подогрева систем отопления и ГВС.

Агрегат имеет ЖК-дисплей и самодиагностику работы котлового оборудования. Все возможные сбои в работе котла отопления высвечиваются на рабочем экране, пользователю не составит труда понять, чем они вызваны.

Ошибка «е25» наиболее часто встречающийся сбой на устройстве Бакси, вызванная ростом температур в отопительном контуре. Автоматическая система агрегата фиксирует динамику температурного роста при помощи первичных термодатчиков, и когда повышение она превосходит 1 С в секунду, заблокирует работу котлоагрегата.

Типичные причин формирования неполадки «е25» может быть две: плохая циркуляция греющей воды или повреждение базовых элементов автоматики: термодатчика либо электронной платы.

В случае фактического перегрева воды, сбой сопровождается специфическим треском вскипающей воды в теплообменном аппарате. Такой перегрев происходит, в том случае, когда вода движется медленно и нагревается до опасной температуры.

Причины перегрева воды в газовом котлоагрегате Бакси:

  • неисправность циркуляционного насоса;
  • неисправность запорной арматуры;
  • загрязненные фильтрующие устройства;
  • большое гидравлическое сопротивление в отопительном контуре;
  • завоздушивание контура отопления.

Для восстановления данной поломки, прежде всего, нужно проверить контур отопления, сбросить лишний воздух, проверить исправность запорной арматуры, прочистить фильтры и грязевики на обратном трубопроводе перед котлом.

В случае, когда забит теплообменник накипью рекомендуется выполнить промывку с химическими реагентами, по методике указанной заводом-изготовителем.

Если потребуется замена или ремонт котловых агрегатов, насоса или теплообменника, лучше обратится за помощью в сервисную организацию, особенно в том случае, когда котел находится на гарантийном обслуживании.

Паровые котлы с естественной циркуляцией — Журнал АКВА-ТЕРМ

М. Иванов


В паровых котлах для превращения питательной воды в пар применяются различные схемы циркуляции теплоносителя: естественная, многократная принудительная и прямоточная. Наибольшее распространение получили котлы с естественной циркуляцией.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Технология получения пара предполагает последовательность нескольких физических процессов. Все начинается с подогрева питательной воды, которая поступает в котел при определенном давлении, создаваемом питательным насосом. Этот процесс происходит при однократном прохождении воды через трубы конвективной поверхности нагрева, называемой экономайзером (рис.1).

После экономайзера вода поступает в испарительные поверхности нагрева, которые располагают, как правило, в топочных камерах паровых котлов. Из названия этого элемента котла понятно, что здесь происходит образование пара, который затем в некоторых котлах поступает в пароперегреватель. Через обогреваемые дымовыми газами трубы пароперегревателя пар проходит однократно, а вот парообразующие поверхности нагрева могут быть разными. Чаще всего в котлах пароводяная смесь многократно проходит через обогреваемые трубки топочных экранов за счет естественной циркуляции или в результате многократно-принудительной циркуляции (с использованием особого насоса). В котлах, которые называют прямоточными, пароводяная смесь проходит через испарительные поверхности нагрева однократно, за счет давления, создаваемого питательным насосом.

Остановимся подробнее на особенностях процесса получения пара в котлах с естественной циркуляцией.

На рис. 1 приведена схема барабанного котла с естественной циркуляцией, выполненного по традиционной П-образной схеме. Питательная вода поступает в экономайзер, расположенный в конвективной шахте. Экономайзер является первой частью водопарового тракта  котла: нагретая в нем вода поступает в барабан, который, в своей нижней части, соединен как с необогреваемыми опускными, так и с обогреваемыми подъемными трубами. По необогреваемым трубам котловая вода опускается к коллекторам, размещенным у нижней кромки топочной камеры. Из этих коллекторов вода поступает в вертикальные трубки топочных экранов. Именно здесь, благодаря мощному тепловому потоку от сгорания органического топлива, начинается собственно процесс парообразования. При однократном прохождении через топочные экраны испаряется не вся вода: в барабан возвращается пароводяная смесь. В объеме барабана происходит сепарация воды и пара. Пар поступает к потребителю или во входной коллектор пароперегревателя, а котловая вода вновь попадает в опускные трубы циркуляционного контура.

Рис. 1. Схема барабанного котла с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном топливе:

1 – горелки; 2 – топочная камера; 3 – топочный экран; 4 – барабан; 5 – опускные трубы; 6 – фестон; 7 – пароперегреватель; 8 – конвективный газоход; 9 – экономайзер;10 – трубчатый воздухоподогреватель; 11 – нижние коллектора топочных экранов

Подъемно-опускное движение по контуру естественной циркуляции (т.е. по необогреваемым опускным и обогреваемым подъемным трубам) происходит вследствие разности плотностей котловой воды и пароводяной смеси.

Для повышения надежности циркуляции на барабанных котлах повышенного давления (17–18 МПа) применяют принудительное движение пароводяной смеси в топочных экранах (рис. 2, б). Как видно из приведенных схем, котел с принудительной циркуляцией  отличается от котла с естественной циркуляцией (рис.2, а) наличием насоса для котловой воды. На этом же рисунке (2, в) показана схема прямоточного котла.

Рис. 2. Схема движения воды и водяного пара:

а) барабанный котел с естественной циркуляцией; б) барабанный котел с принудительной циркуляцией; в) прямоточный котел

1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 3 – верхний барабан котла; 4 – опускные трубы; 5 – испарительные подъемные трубы; 6 – пароперегреватель; 7 – циркуляционный насос; 8 – нижний коллектор

В прямоточных котлах, которые не имеют барабана, а контур разомкнут, превращение воды в пар происходит за один проход нагревателя, и кратность циркуляции равняется единице. В барабанных котлах этот показатель выше. В котлах с принудительной циркуляцией, у которых имеются нагреватели в виде змеевиков, кратность циркуляции составляет обычно от 3 до 10. В котлах с естественной конвекцией этот параметр обычно составляет 10–50, а при малой тепловой нагрузке труб – 200–300.

Особенности и преимущества

Основным параметром, которым руководствуются при выборе марки парового котла с естественной циркуляцией (ПКЕЦ), является его паропроизводительность, измеряемая в т/ч или кг/ч. Широкий модельный ряд ПКЕЦ позволяет выбрать котлы с требуемой производительностью, начиная от нескольких килограммов до нескольких тонн пара в час. Важными показателями состояния водяного пара являются его давление и температура.

Широкий круг моделей ПКЕЦ позволяет генерировать водяной пар с избыточным давлением от десятых долей до нескольких десятков атмосфер. ПКЕЦ могут работать на различных видах органического топлива: природном газе, угле, дровах и древесных отходах, а также на жидком топливе – сырой (стабилизированной) нефти, мазуте, дизельном топливе. В ряде случаев используются особые топочные устройства, позволяющие ПКЕЦ работать на нескольких видах топлива. Кроме традиционного применения для генерации технологического пара, они широко используются в различных областях: на железнодорожном и водном транспорте, в пищевой, легкой и добывающей промышленности.

Основные достоинства ПКЕЦ – высокая надежность, простота эксплуатации, повышенная степень автоматизации и экономичности.

Создание условий надежности циркуляции в топочных экранах достигается ограничением рабочего давления котлоагрегата – обычно не выше 155 атм. Вызвано это тем, что при более высоком давлении сильно снижается разность плотностей пара и воды, в результате чего не обеспечивается эффективная циркуляция.

Современные ПКЕЦ производители комплектуют микропроцессорной системой управления и защиты. Например, система «Альфа-М» производства фирмы «Энергетик» (Москва) позволяет достичь простоты и удобства в обслуживании. Применение таких систем оптимизирует соотношение «топливо-воздух» при разных расходах топлива, что благоприятно сказывается и на эффективности производства тепловой энергии.

Котлы этого типа могут эксплуатироваться в различных климатических зонах, не требуют сложных пусконаладочных работ. Существенным преимуществом не слишком крупных современных моделей ПКЕЦ является их моноблочное исполнение. В такой конструкции предусматривается компактная установка на одной раме с агрегатом вентилятора, дымососа и питательного насоса. Сочетание высокой степени конструкторской проработки с точными системами управления и контроля позволяет достичь в ПКЕЦ высоких значений КПД, которые могут превышать 90 %.

В моноблочном исполнении котлы поставляются единым транспортабельным блоком – в собранном виде, в обмуровке и обшивке. Их монтаж относительно несложен. Компактность размещения оборудования не препятствует проведению текущего и аварийного ремонтов, а также осуществлению профилактических процедур – все узлы и детали доступны для обследования.

ПКЕЦ на российском рынке

На российском рынке паровых котлов, а также на всей территории СНГ чаще других можно встретить промышленные котлы с естественной циркуляцией, причем присутствует продукция как отечественных, так и зарубежных производителей. Котлы, произведенные в России, имеют в маркировке индекс «Е», отражающий принцип естественной циркуляции теплоносителя в этих моделях. По цене они более выигрышны в сравнении с зарубежными аналогами.

Паровые котлы серии «Е», выпускаемые ООО «ПТО» (Москва), – вертикально-водотрубные, с двумя барабанами, расположенными на одной вертикальной оси и соединенными между собой трубами диаметром 51 мм.

Котлы серии «Е» выпускаются в следующих модификациях, в зависимости от используемого топлива: Е 1,0-0,9 Г-З (Э) – для работы на природном газе, Е 1,0-0,9 М-З (Э) – для работы на мазуте, Е 1,0-0,9 Р-З (Э) – для работы на твердом топливе, Е 1,6-0,9 ГМН (Э) – для работы на газе или мазуте. Первая из групп цифр, следующая за индексом «Е», обозначает паропроизводительность (т/ч), вторая – давление пара в котле (МПа). Обозначение «Н» указывает на наличие в котле системы наддува.

Котлы серии «Е» предназначены для производства насыщенного водяного пара с рабочим давлением 8 атм. Этот пар потребляется различными предприятиями промышленности, транспорта, а также предприятиями сельского хозяйства для отопительных, технологических, хозяйственных и бытовых нужд.

 

Рис. 3. Паровой котел с естественной циркуляцией E-1,0 — 0,9 ГМ.

ГК «Комплексные системы» (Петербург) предлагает паровые котлы серии «КЕ» – со слоевыми механическими топками производительностью от 2,5 до 10 т/ч. Эти котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого водяного пара, который находит применение для технологических нужд промышленных предприятий, а также в системах отопления, вентиляции и ГВС.

Серия «КЕ» подразделяется на модификации «КЕ-С», снабженные слоевыми топочными устройствами, и модификации «КЕ-МТ», в которых имеется топка предварительного скоростного горения.

Котлы серий «ДЕ» предлагает промышленная группа «Генерация» (г. Березовский, Свердловская обл.). Они могут работать на различных видах топлива (газ, мазут) и имеют производительность от 4 до 25 т/ч. Предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, используемого для технологических нужд предприятий, а также для отопления, вентиляции и ГВС. Серия «МЕ» отличается от предыдущей серии тем, что котлы этой серии имеют большую на 20 % поверхность нагрева и, соответственно, более высокий КПД. Котлы этой же серии предлагает и компания «Теплоуниверсал» (Петербург).

Из зарубежных производителей можно назвать итальянскую фирму Garioni Naval, поставляющую на Российский рынок промышленные модели марки GMT/HP 200–2000,  паропроизводительностью от 0,3 до 3,5 т/ч. Отличительная особенность котлов этой серии – величина рабочего давления получаемого пара, которая может меняться от 5 до 110 атм. Давление водяного пара в указанном диапазоне соответствует температуре теплоносителя от 152 до 318 °С, что позволяет применять котлы этой серии в различных отраслях промышленности.

Паровые котлы высокого давления с естественной циркуляцией типа НРВ (немецкая фирма BBS GmbH) имеют паропроизводительность от 0,3 до 8 т/ч. Водотрубные котлы этой серии способны производить насыщенный пар с рабочим давлением до 120 атм. Теплоноситель с такими параметрами обычно используется в химической, нефтехимической, пищевой, а также косметической промышленностях.

Представлены также паровые котлы низкого давления зарубежного производства. Так, фирма Viessmann (Германия) производит котлы марки Vitoplex 100-LS  производительностью 0,26–2,2 т/ч на жидком или газообразном топливе, с рабочим давлением в котле 7 атм.

Статья опубликована в журнале «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ» № 2(7)` 2011

Опубликовано: 08 июля 2011 г.

вернуться назад

Читайте также:

Естественная и принудительная циркуляция воды в котле. Циркуляционный контур котла

В общем случае технологический процесс получения пара в барабанном паровом котле осуществляется в следующей последовательности (рис. 1.). Топливо при помощи горелочных устройств 1
вводится в топку, где и сгорает. Воздух, необходимый для сгорания топлива, подается в топку дутьевым вентилятором или подсасывается через колосниковую решетку – при естественной тяге.

Для улучшения процесса сгорания топлива и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку предварительно подогревается дымовыми газами в воздухоподогревателе 8
.

Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Сырая водопроводная вода проходит через катионитовые фильтры, умягчается и далее поступает в деаэратор, где из нее удаляются коррозионно-активные газы (O
2 и CO
2) и стекает в бак деаэрированной воды. Из бака питательная вода забирается питательными насосами и подается в экономайзер 7
парового котла. Нагретая теплом дымовых газов вода из экономайзера поступает в верхний барабан 4
котла, откуда по опускным трубам 3
направляется в коллектора экранов 10–12
или в нижний барабан. Возвращаясь по подъемным трубам 2
в верхний барабан, часть воды испаряется. В верхнем барабане происходит отделение пара от воды. Пар направляется в пароперегреватель 5
(если это необходимо), где он перегревается до требуемой температуры. Затем перегретый пар поступает в общий паровой коллектор, откуда подается потребителям.

Регулирование температуры перегретого пара может осуществляться применением поверхностных пароохладителей, впрыскиванием воды в пар, пропусканием части продуктов сгорания мимо пароперегревателя, рециркуляцией продуктов сгорания в топку, изменением аэродинамики или химической структуры факела, изменением излучательной способности факела. Чаще всего для поддержания температуры перегретого пара на заданном уровне используются впрыскивающие или поверхностные пароохладители 6
, устанавливаемые обычно в рассечку между отдельными частями пароперегревателя.

Рис.1. Принципиальная схема парового котла:

1 – газомазутная горелка; 2 – подъемные (экранные) трубы; 3 – опускные трубы; 4 – барабан; 5 – пароперегреватель; 6 – поверхностный пароохладитель; 7 – водяной экономайзер; 8 – трубчатый воздухоподогреватель; 9 – линия рециркуляции воды; 10 – коллектор заднего экрана; 11 – коллектор бокового экрана; 12 – коллектор фронтового экрана; 13 – фестон; п.в – питательная вода; н.п – насыщенный пар; п.п – перегретый пар; х.в – холодный воздух; г.в – горячий воздух; т – топливо; у.г – уходящие газы

Водогрейный котел –
устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива, и предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.

Водогрейный котел состоит из топочного устройства и тепловоспринимающих поверхностей, которые для водотрубных котлов делятся на топочные экраны, выполненные из отдельных панелей, представляющих собой ряд параллельно включенных труб, объединенных входными и выходными коллекторами, и конвективные поверхности нагрева, в большинстве случаев набираемые из змеевиков.

Работа отопительной котельной, принципиальная тепловая схема которой показана на рис. 2, осуществляется следующим образом. Вода из обратной линии тепловых сетей с небольшим напором поступает на всас сетевого насоса 2
. Туда же подводится вода от подпиточного насоса 6
, компенсирующая утечки воды в тепловых сетях. На всас насоса 2
подается и горячая вода, тепло которой частично использовано в теплообменниках 9
и 4
для подогрева, соответственно, химически очищенной и сырой воды.

Для обеспечения заданной из условий предупреждения коррозии температуры воды перед котлом в трубопровод за сетевым насосом подают при помощи рециркуляционного насоса 12
необходимое количество горячей воды, вышедшей из водогрейного котла 1
. Линию, по которой подают горячую воду, называют рециркуляционной. При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально-зимнего, часть воды из обратной линии после сетевого насоса 2
, минуя котел, подают по перепускной линии в подающую магистраль, где она, смешавшись с горячей водой из котла, обеспечивает заданную расчетную температуру в подающей магистрали тепловых сетей. Вода, предназначенная для восполнения утечек в тепловых сетях, предварительно подается насосом сырой воды 3
в подогреватель сырой воды 4
, где она подогревается до температуры 18–20 ºC и затем направляется на химводоочистку. Химически очищенная вода подогревается в теплообменниках 8
, 9
и 11
и деаэрируется в деаэраторе 10
. Воду для подпитки тепловых сетей из бака деаэрированной воды 7
забирает подпиточный насос 6
и подает в обратную линию.

Рис. 2. Тепловая схема котельной с водогрейными котлами:

1 – водогрейный котел; 2 – сетевой насос; 3 – насос сырой воды; 4 – подогреватель сырой воды; 5 – химводоочистка; 6 – по

Кратность циркуляции котла. Циркуляция воды в котлах

Циркуляцией воды называется движение воды по замкнутому контуру. В состав контура циркуляции, в общем случае, входят такие конструктивные элементы котлов, как барабаны, коллекторы, обогреваемые и необогреваемые трубы поверхностей нагрева. Вода может проходить по контуру многократно либо однократно, двигаясь через поверхности нагрева от входа к выходу.

В зависимости от причин, которые вызывают движение воды циркуляция подразделяется на естественную и принудительную.

Естественная циркуляция осуществляется в паровых котлах, так как движущий напор в контуре создается разностью плотностей воды и пара. При этом каждый кг воды может постепенно превращаться в пар, многократно проходя через контур, либо превращаться в пар за один проход через поверхность нагрева.

Принудительная циркуляция воды производится с помощью насоса. Она применяется в водогрейных котлах и водяных экономайзерах и является прямоточной.

При любом виде циркуляции и способах ее организации вода и пар, образующийся в контуре, должны надежно охлаждать металл, что необходимо для безаварийной работы котлов.

Естественная циркуляция воды в паровых котлах.
Рассмотрим принцип действия естественной циркуляции на примере контура циркуляции бокового экрана топки (рис. 10).

Рис. 10. Схема простейшего контура естественной циркуляции:

1 — коллектор; 2 — опускная труба; 3 — верхний барабан; 4 — экранные (подъемные) трубы.

Питательная вода вводится в верхний барабан котла 3. Из него вода опускается по опускной трубе 2 и входит в коллектор 1. На этом участке контура теплота к воде не подводится (труба теплоизолирована шамотной стенкой) и температура воды остается ниже температуры насыщения при данном давлении пара в котле.

Из коллектора вода поступает в обогреваемые трубы экрана 4 и, поднимаясь по ним, нагревается до кипения, кипит и частично превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная смесь вводится в барабан, где разделяется на воду и пар. Пар покидает котел, а вода смешивается с питательной водой и вновь поступает в контур циркуляции.

Участок подъемных труб, где вода нагревается до кипения, называется экономайзерным, а содержащий пар — паросодержащим. Высота последнего в несколько раз превышает высоту экономайзерного участка.

На экономайзерном участке вода движется с постоянной скоростью, а на паросодержащем участке она постоянно возрастает, так как количество образующегося пара в подъемных трубах непрерывно увеличивается. Скорость, которую вода имеет на экономайзерном участке, называется скоростью циркуляции. По причине своего постоянства скорость циркуляции является одной их важных характеристик естественной циркуляции. Ее величина составляет, примерно, 0,5 — 1,5 м/с.

Наличие в контуре участков со средами, имеющие разные плотности, создает в контуре разность давлений или движущий напор циркуляции. Давление в опускных трубах создается столбом воды с плотностью r В,
а в подъемных трубах — столбом воды и пароводяной смеси с плотностью r СМ
. Поэтому более плотная среда вытесняет менее плотную и в контуре создается круговое движение воды. Величина движущего напора определяется зависимостью вида:

S ДВ = h ПАР (r В — r СМ) g
Па, (7.1)

где h ПАР
— высота паросодержащего участка подъемных труб; g — ускорение свободного падения.

Из выражения движущего напора следует, что для циркуляции недостаточно иметь среды с разной плотностью. Необходимо также, чтобы паросодержащие трубы располагались вертикально.

За один проход по контуру только часть воды превращается в пар. Поэтому для характеристики интенсивности испарения воды используется понятие кратности циркуляции:

k = М /Д,
(7.2)

где М
— расход воды через опускную трубу, кг/ч; Д
— количество пара, образующегося в обогреваемых трубах, кг/ч.

Таким образом, кратность циркуляции показывает, сколько раз один кг воды должен пройти через контур, чтобы превратиться в пар. Для экранов k = 50 — 70, для конвективных пучков k = 100 — 200.

Величина, обратная кратности циркуляции, характеризует степень сухости влажного пара х = 1/k.
Отсюда можно сделать вывод о том, что в экранах образуется пароводяная смесь, содержащая не более 0,02 или 2 % пара. Поэтому даже самые теплонапряженные поверхности нагрева котлов, которыми являются экраны, надежно смачиваются и охлаждаются водой.

В конвективных пучках все трубы обогреваются газами, температура которых при прохождении через пучок непрерывно снижается. Поэтому в кипятильных трубах по ходу движения газов паросодержание также уменьшается, а плотность пароводяной смеси возрастает. Наличие в трубах пучка пароводяной смеси с разной плотностью создает движущий напор, который движит воды по следующей схеме: из верхнего барабана вода поступает в задние трубы пучка и по ним поступает в нижний барабан котла; из барабана вода входит в остальные трубы пучка и вместе с паром поступает в верхний барабан.

Принудительная циркуляция.
Принудительная циркуляция применяется в водогрейных котлах, а также в экономайзерах паровых котлов. Движение воды по трубам поверхностей нагрева производит насос. Вода входит в поверхности нагрева холодной, а покидает ее горячей, совершая в котле прямоточное движение. Кратность циркуляции воды равна единице.

Для создания прямоточного движения воды поверхности нагрева котлов изготавливаются в виде отдельных панелей, которые соединяются между собой последовательно или параллельно. Панель выполняется из одного ряда труб, концы которых замкнуты на нижний (распределительный) и верхний (собирающий) коллекторы. При этом трубы могут иметь как прямую (в осно

Циркуляция воды в паровых и водогрейных котлах

обо всём > отопление > парогенераторы

Котел паровой
Конструкция современного котла включает в себя циркуляционный контур, по которому движутся вода и пароводяная смесь. Этим обеспечиваются постоянное парообразование или водяной нагрев и необходимая надежность оборудования из-за постоянства теплового режима при эксплуатации многих элементов котла, в первую очередь труб поверхностей нагрева.
При изменении циркуляции воды изменяется отвод теплоты от нагреваемых труб, в результате чего металл может перегреться (при уменьшении циркуляции) и снизить свою механическую прочность. В конечном итоге могут появиться недопустимые дефекты в нагреваемых трубах (местные вздутия, свищи и даже разрыв труб).

Применяются в паровых котлах три схемы циркуляции: естественная, многократная принудительная и прямоточная.

В котлах с естественной циркуляцией циркуляционный контур состоит из обогреваемых труб и необогреваемых. Необогреваемые трубы выведены за пределы топочного пространства. Вверху трубы соединены с барабаном котла – поэтому подобные котлы называют барабанными. Внизу трубы соединены коллектором. Обогреваемые и необогреваемые части контура разделены теплоизоляционной футеровкой. Нагретая пароводяная смесь с меньшей плотностью движется на верх в барабан, где происходит кипение, а холодная вода с большей плотностью движется вниз… Таким образом постоянно поддерживается естественная циркуляция воды и пароводяной смеси.

Обогреваемые трубы, в которых вода движется вверх, называются подъемными, а необогреваемые — опускными.

Чтобы обеспечить надежную работу пароводяного котла с естественной циркуляцией, необходима разница плотностей воды и пара, на практике допустима разница при давлении не более 18МПа. Это давление называется критическим для котлов с естественной циркуляцией. При серийном производстве паровых котлов с естественной циркуляцией рабочее давление ограничивают 13,5 МПа.

Котлы с принудительной многократной циркуляцией устроены с встроенным в контур циркуляционным насосом.

Прямоточные котлы без барабанов с одноцикловой циркуляцией. В них вода подается питательным насосом и превращается полностью в пар. Прямоточные котлы изготавливают на давление 14 МПа паропроизводительностью от 250 до 640 т/ч и на давление 25,5 МПа паропроизводительностью 950, 1600 и 2500 т/ч.

Почти все водогрейные котлы работают по прямоточной схеме. В прямоточном котле нет барабана, который трудоемок и сложен в изготовлении. Через трубную систему котла в них последовательно закачивается насосами сетевая вода.

Ресурсы теплоснабжения

Жилетка как модный тренд в детском гардеробе

Еще несколько лет назад, гардероб каждого малыша подбирался преимущественно из функциональных требований. Ведь на активных малышах одежда буквально «горит». Однако с такими особенностями ничего не остается, как только смириться, поскольку …

Применение газоблоков в строительстве

Использовать ячеистый бетон застройщики сегодня стали довольно часто. Это вполне естественно, поскольку подобный материал проявляет очень большие возможности. Используя его правильно, удается достигать отличного эффекта. Но все-таки результат во многом …

Аксессуары из нержавеющей стали

Данная статья расширяет кругозор тех, кто хочет приобрести аксессуары для ванной учитывая все важные характеристики данных изделий

Циркуляция жидкости в системе отопления

Каждое помещение независимо от его целевого предназначения, нуждается в отоплении. Если раньше основным способом отопления домов было принято считать каминный или печной метод, то сейчас он стал наименее эффективным и востребованным: носитель не способен предоставить достаточное количество тепла из-за увеличения отапливаемых объектов. Одним из наиболее прогрессивных вариантов отопления принято считать водяное отопление. В стандартную систему водяного отопления входит котел, соединенный с радиатором посредством магистралей. В качестве теплоносителя применяется вода.

Циркуляция жидкости в системе отопления

Стандартный принцип работы системы заключается в следующем: теплоноситель, в данном случае вода, поступает через трубопровод в радиаторы и отдает помещению тепло; после этого вода возвращается к котлу для нагрева повторно. Системы водяного отопления разделяют на системы с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией.

Отопительные системы с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией получила широкое распространение еще в довоенный период времени за счет своей эффективности, простоты и надежности. Наиболее часто такой тип отопительной системы используется на дачах, а также в загородных домах из-за частых перебоев с электроснабжением на таких объектах. Такие системы условно разделяют на два типа – с нижней и с верхней подачей воды. Для определения с выбором типа отопительной системы необходимо рассмотреть их отличия, характеристики и сферу применения.

Принципиальная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Отопительные системы с естественной циркуляцией

Отопительные системы с верхней подачей воды

Теплоноситель – в данном случае вода – подлежит нагреву и подаче в верхнюю часть отопительной системы посредством трубопровода. Труба, применяемая для подачи воды должна обладать большим диаметром по сравнению с трубами, которые отвечают за подачу воды к радиатору. Это необходимо для достижения наибольшего сопротивления теплового обмена. Горизонтальные трубы надлежит устанавливать с минимальным уклоном в пределах одного сантиметра на подгонный метр.

Расширительный бак нужно установить в верхней части системы: он будет выполнять функцию приема пара и избытка тепла – это необходимо из-за свойства воды расширяться при нагреве и переходить в состояние пара. На баке должен присутствовать сливной кран и крышка или клапан в его верхней части. После того, как вода нагрета, она распределяется через подающую трубу к вертикальным стоякам и в радиаторы.

Совет: если вы собираетесь применять отопительную систему с естественной циркуляцией воды, помните, что радиаторы необходимо подключать с помощью диагонального способа

После непосредственного отопления помещения вода переходит в котел по специализированной трубе – обратке. Здесь она подогревается заново и цикл движения воды повторяется. Котел для нагрева располагается в самом низком участке системы, под радиаторами. Обычно, эти элементы устанавливаются в котельных, для которых выделяются подвальные помещения.

Отопительные системы с нижней подачей воды

Система, в которой теплоноситель подается снизу, обычно используется для отопления домов, где нет чердачного помещения, или к нему закрыт доступ. Основное отличие представленной отопительной системы состоит в том, что трубы прокладываются под радиаторами. Также присутствует расширительный бак, который устанавливается в верхнем уровне системы; обычно для этого применяются хозяйственные помещения. Если при этом отсутствует циркуляция воды в системе отопления, которая должна происходить естественно, то она создается принудительным путем.

Отопительные системы с принудительной циркуляцией

Стандартная система отопления с принудительной циркуляцией функционирует посредствам тех же способов подключения. Отличие состоит том, что из-за большой протяженности этой системы или отсутствия естественных условий для создания наклона труб необходимо включить в систему насос. Насос для циркуляции монтируется к магистральной трубе – это помогает увеличить срок эксплуатации отопительной системы. Использование насоса помогает не только увеличить эффективность отопления, но также сократить количество магистралей. Система с принудительной циркуляцией имеет возможность обогреть не просто несколько помещений, но даже дом с несколькими этажами.

Отопительные системы с принудительной циркуляцией

Для того чтобы произвести качественную работу данного вида системы нужно непрерывное электроснабжение. Монтаж насоса для циркуляции в системе отопления требуется для того, чтобы создать принудительно циркуляцию воды в замкнутом контуре. В данном типе систем насос является центральным компонентом среди оборудования. Следует отметить, что циркуляционный насос может не отличаться значительной производительностью: его мощность необходима только для направления жидкости в подающую трубу. Этот же напор толкает воду в обратном направлении, так как система является замкнутой.

Циркуляционный насос необходим для обеспечения бесперебойной работы системы отопления, поэтому должен полностью соответствовать системе, в которую производится монтаж. Благодаря своей функциональности, такой тип насосов может повсеместно применяться в самых разнообразных магистралях трубопроводов.

Выбор циркуляционного насоса для отопительной системы

Для того чтобы подобрать циркуляционный насос для отопительной системы, необходимо произвести соответствующие расчеты. Обратите внимание на то, что в течение часа данным элементом будет прогоняться в три раза больше воды, чем составляет ее общий объем в системе. Таким образом, общий объем подходящего количества жидкости в среднем 10 литров на 1 киловатт мощности отопительного котла. Требуемую модель насоса для отопительной системы и его мощности определяют по напорно-расходным параметрам. Напор должен равняться гидравлическому сопротивлению отопительной системы.

Циркуляционный насос

Обычно скорость напора жидкости в системах с принудительной циркуляции довольно низкая, что дает право судить о низких потерях гидравлического сопротивления, которые обычно не превышают 2 метров. Точное сопротивление рассчитать довольно непросто, поэтому производительность циркуляционного насоса определяется по средней точке. Для того чтобы рассчитать производительность учитываются также размеры площади объекта отопления и мощность, которой обладает источник электроэнергии. Следует помнить, что насос необходим только в системе с принудительной циркуляции, система с естественной циркуляцией в нем не нуждается.

Установка циркуляционного насоса: на что следует обратить внимание?

Чтобы самостоятельно установить циркуляционный насос, воспользуйтесь следующими рекомендациями:

  • чтобы продлить эксплуатационный срок всей системы, перед циркуляционным насосом установите фильтр для очистки жидкости. фильтр необходимо установить на всасывающем патрубке;
  • не выбирайте для отопительной системы циркуляционный насос большой мощности и производительности, чем требуется. В противном случае, появляется риск столкнуться с дополнительным неприятным шумом при его работе;
  • Никогда не включайте насос до того, как заполнили отопительную магистраль водой и удалили из нее воздух, это может приводить к выходу из строя оборудования;
  • устанавливайте насос в области, максимально близкой к расширительному баку;
  • при установке насоса в закрытую систему отопления, если будет возможность, установите насос на обратке. Это связано с тем, что данный участок магистрали обладает наименьшей температурой.

Установка циркуляционного насоса

Совет: перед запуском отопительной системы необходимо промыть ее водой для удаления различных инородных частиц. Не забывайте, что даже краткосрочная работа циркуляционная насоса вхолостую при отсутствии жидкости в системе может обернуться выходом из строя самого насоса и других элементов системы.

Практически все циркуляционные насосы, представленные на современном рынке, снабжены связью с автоматической регулировкой котлов для нагрева. Эта функция предоставляет владельцам возможность регулировать температуру воздуха на отапливаемом объекте посредством смены скорости движения воды в отопительной системе. Для того, чтобы учитывать уровень потребления тепла в помещениях устанавливаются специальные счетчики, благодаря которым контролируются тепловые потери, возникающие из-за износа магистралей. Сама схема отопления при этом не подлежит никаким изменениям.

Ознакомиться со способом установки циркуляционного насоса самостоятельно вы сможете, посмотрев видео:

Руководство по водоснабжению

— Депозиты котла: возникновение и контроль

Отложение — главная проблема в работе оборудования для производства пара. Накопление материала на поверхностях котла может вызвать перегрев и / или коррозию. Оба эти условия часто приводят к незапланированным простоям.

Системы предварительной обработки питательной воды для котлов достигли такого уровня, что теперь стало возможным снабдить котлы сверхчистой водой. Однако эта степень очистки требует использования сложных систем предварительной обработки.Капитальные затраты на такие составы оборудования для предварительной обработки могут быть значительными и зачастую неоправданными, если их сопоставить с возможностями внутреннего лечения.

Необходимость снабжения котлов высококачественной питательной водой является естественным результатом достижений в работе котлов. Отношение поверхности нагрева к испарению уменьшилось. Следовательно, скорость теплопередачи через излучающие водостенные трубы увеличилась — иногда свыше 200 000 БТЕ / фут² / час. Допуск на осаждение очень низок в этих системах.

Качество требуемой питательной воды зависит от рабочего давления котла, конструкции, скорости теплопередачи и использования пара. Большинство котельных систем имеют подпиточную или смягченную цеолитом натриевую воду. Жесткость питательной воды обычно колеблется от 0,01 до 2,0 ч / млн, но даже вода такой чистоты не обеспечивает работу без отложений. Следовательно, необходимы хорошие программы внутренней очистки котловой воды.

ДЕПОЗИТЫ

К распространенным загрязнителям питательной воды, которые могут образовывать отложения в котлах, относятся кальций, магний, железо, медь, алюминий, кремнезем и (в меньшей степени) ил и нефть.Большинство месторождений можно классифицировать как один из двух типов (Рисунок 12-1):

  • шкала, которая кристаллизовалась непосредственно на поверхности трубы
  • отложений осадка, которые выпали в осадок в другом месте и были перенесены на поверхность металла проточной водой

Шкала образована солями, которые имеют ограниченную растворимость, но не являются полностью нерастворимыми в котловой воде. Эти соли достигают места отложения в растворимой форме и выпадают в осадок при концентрировании путем испарения. Образующиеся осадки обычно имеют довольно однородный состав и кристаллическую структуру.

Высокие скорости теплообмена вызывают высокие скорости испарения, которые концентрируют оставшуюся воду в зоне испарения. Ряд различных формообразующих соединений может выпадать в осадок из концентрированной воды. Характер образовавшейся окалины зависит от химического состава концентрированной воды. Составляющие нормальных отложений — это кальций, магний, кремнезем, алюминий, железо и (в некоторых случаях) натрий.

Точные комбинации, в которых они существуют, варьируются от котла к котлу и от места к месту внутри котла (Таблица 12-1).Шкала может образовываться в виде силиката кальция в одном котле и в виде силиката железа-натрия в другом.

По сравнению с некоторыми другими реакциями осаждения, такими как образование фосфата кальция, кристаллизация окалины является медленным процессом. В результате образующиеся кристаллы хорошо очерчены, и на металле трубки образуется твердый, плотный и высокоизолирующий материал. Некоторые формы окалины настолько цепкие, что противостоят любому типу удаления — механическому или химическому.

Шлам — это скопление твердых частиц, которые осаждаются в основной котловой воде или попадают в котел в виде взвешенных твердых частиц.Отложения ила могут быть твердыми, плотными и цепкими. При воздействии высоких уровней нагрева (например, когда котел осушен горячим), отложения шлама часто выпекаются на месте. Отвержденные таким образом отстойные отложения могут быть такими же неприятными, как и накипь.

После начала осаждения частицы, присутствующие в циркулирующей воде, могут стать связанными с отложением. Внутричастичное связывание не должно происходить между каждой частицей в массе осадка. Некоторые несвязанные частицы могут быть захвачены в сеть связанных частиц.

Таблица 12-1. Компоненты кристаллической шкалы идентифицированы с помощью дифракции рентгеновских лучей.

Наименование Формула
Acmite Na 2 OFe 2 O 3 4SiO 2
Анальцит Na 2 OAl 2 O 3 4SiO 2 2H 2 O
ангидрит CaSO 4
арагонит CaCO 3
Брусит Мг (ОН) 2
Кальцит CaCO 3
Канкринит 4Na 2 OCaO4Al 2 O 3 2CO 2 9SiO 2 3H 2 O
Гематит Fe 2 O 3
Гидроксиапатит Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ) 6
Магнетит Fe 3 O 4
Noselite 4Na 2 O3Al 2 O 3 6SiO 2 SO 4
Пектолит Na 2 O4CaO6SiO 2 H 2 O
Кварц SiO 2
Серпантин 3MgO2SiO 2 2H 2 O
Тогдаардит Na 2 SO 4
Wallastonite CaSiO 3
Xonotlite 5CaO5SiO 2 H 2 O

Связывание часто является функцией поверхностного заряда и потери воды при гидратации.Оксид железа, который существует во многих гидратированных и оксидных формах, особенно склонен к связыванию. Некоторые силикаты будут делать то же самое, и многие нефтяные загрязняющие вещества являются печально известными связующими для отложений вследствие реакций полимеризации и разложения.

Помимо нанесения материального ущерба путем изоляции пути теплопередачи от пламени котла к воде (рис. 12-2), отложения ограничивают циркуляцию воды в котле. Они шероховатые поверхности трубы и увеличивают коэффициент сопротивления в контуре котла.Снижение циркуляции в генерирующей трубе способствует ускоренному осаждению, перегреву и преждевременному разделению пара и воды.

ЦИРКУЛЯЦИЯ КОТЛА

Рисунки 12-3 и 12-4 иллюстрируют процесс циркуляции котла. Левые ножки U-образных трубок представляют собой сливные трубы и заполнены относительно холодной водой. Правые ножки представляют собой генерирующие трубки и нагреваются. Тепло генерирует пузырьки пара, а конвекционные потоки создают циркуляцию. По мере увеличения количества тепла вырабатывается больше пара и увеличивается скорость циркуляции.

Если образуются отложения (Рисунок 12-4), шероховатая поверхность и частично ограниченное отверстие препятствуют потоку, уменьшая циркуляцию. При постоянном подводе тепла генерируется одинаковое количество пара, поэтому соотношение пара и воды в генерирующей трубе увеличивается. Вода в трубе становится более концентрированной, что увеличивает вероятность отложения солей котловой воды.

В крайних случаях осаждение становится достаточно тяжелым, чтобы уменьшить циркуляцию до точки, в которой происходит преждевременное разделение пара и воды.Когда это происходит в трубке печи, происходит быстрое разрушение из-за перегрева. Когда отложения незначительны, они не могут вызвать поломку труб, но они снижают любой запас прочности в конструкции котла.

До момента преждевременного разделения пара и воды скорость циркуляции котла увеличивается с увеличением подводимой теплоты. Часто, как показано на рисунке 12-5, точка перегиба (A) выше номинальной номинальной мощности котла. Когда контур загрязнен, точка перегиба кривой ввода циркуляции в тепло перемещается влево, и общая циркуляция воды уменьшается.Это представлено нижней пунктирной линией.

Циркуляция и отложение тесно связаны. Осаждение частиц является функцией водной развертки, а также поверхностного заряда (Рисунок 12-6). Если поверхностный заряд на частице относительно нейтрален в своей склонности вызывать прилипание частицы к стенке трубки или оставаться в подвешенном состоянии, адекватный водяной выброс удержит ее от трубки. Если циркуляция через контур недостаточна для обеспечения достаточного количества воды, нейтральная частица может прилипнуть к трубе.В случаях крайне низкой циркуляции может произойти полное испарение и отложение нормально растворимых солей натрия.

ХИМИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ

Обработка карбонатом натрия была оригинальным методом контроля отложений сульфата кальция. Современные методы основаны на использовании фосфатов и хелатирующих агентов. Первая — ускоряющая программа, вторая — программа солюбилизации.

Carbonate Control

До принятия фосфатной обработки в 1930-х годах, накипь сульфата кальция была основной проблемой котла.Обработку карбонатом натрия использовали для осаждения кальция в виде карбоната кальция для предотвращения образования сульфата кальция. Движущей силой для образования карбоната кальция было поддержание высокой концентрации карбонат-иона в котловой воде. Даже там, где это было достигнуто, обычное масштабирование карбонатом кальция было обычным явлением. Поскольку давление в котле и скорость теплопередачи медленно росли, окалина карбоната кальция стала неприемлемой, так как это привело к перегреву трубки и выходу из строя.

Фосфат-контроль

Фосфат кальция практически не растворяется в котловой воде.Даже небольшие уровни фосфата могут поддерживаться, чтобы обеспечить осаждение фосфата кальция в объеме котловой воды вдали от поверхностей нагрева. Следовательно, введение фосфатной обработки устранило проблему накипи карбоната кальция. Когда фосфат кальция образуется в котловой воде с достаточной щелочностью (рН 11,0-12,0), образуется частица с относительно неприлипающим поверхностным зарядом. Это не предотвращает развитие скоплений отложений с течением времени, но за счет продувки можно достаточно хорошо контролировать месторождения.

В программе обработки осаждением фосфатом магниевая часть загрязнения твердостью осаждается преимущественно в виде силиката магния. Если кремнезема нет, магний выпадет в осадок в виде гидроксида магния. При недостаточной щелочности котловой воды магний может соединиться с фосфатом. Фосфат магния имеет поверхностный заряд, который может привести к его прилипанию к поверхности трубы, а затем собирать другие твердые вещества. По этой причине щелочность является важной частью программы осаждения фосфатов.

Силикат магния, образующийся в программе осаждения, не особенно прилипает. Однако это способствует накоплению отложений наравне с другими загрязнителями. Анализ типичных отложений в котле показывает, что силикат магния присутствует примерно в том же отношении к фосфату кальция, что и магний к кальцию в питательной воде котла.

Фосфат / Полимер Контроль

Результаты обработки фосфатом улучшаются с помощью органических добавок. Природные органические вещества, такие как лигнины, дубильные вещества и крахмалы, были первыми использованными добавками.Органические вещества были добавлены, чтобы способствовать образованию жидкого осадка, который оседает в грязевом барабане. Снизу продувки из грязевого барабана удалили ил.

Было много достижений в области органической обработки (Рисунок 12-7). Синтетические полимеры в настоящее время широко используются, и основное внимание уделяется дисперсии частиц, а не образованию жидкого осадка. Хотя этот механизм довольно сложен, полимеры изменяют площадь поверхности и отношение поверхностного заряда к массе типичных твердых веществ в котле. При правильном выборе и применении полимера поверхностный заряд частицы может быть благоприятно изменен (Рисунок 12-8).

Многие синтетические полимеры используются в программах осаждения фосфатов. Большинство из них эффективно диспергируют силикат магния и гидроксид магния, а также фосфат кальция. Полимеры обычно имеют низкую молекулярную массу и имеют множество активных центров. Некоторые полимеры используются специально для солей жесткости или для железа; некоторые эффективны для широкого спектра ионов. Рисунок 12-9 показывает относительную производительность различных полимеров, используемых для очистки котловой воды.

Таблица 12-2.Эффективность фосфата / полимера можно поддерживать при высоких скоростях теплопередачи путем выбора подходящего полимера.

Chelant Control

Chelants — главные добавки в программе очистки котловой воды. Хеланты обладают способностью образовывать много катионов (твердость и тяжелые металлы в условиях котловой воды). Они достигают этого, фиксируя металлы в растворимой органической кольцевой структуре. Хелатные катионы не оседают в котле.При нанесении с помощью диспергатора хелатные агенты образуют чистые поверхностные поверхности.

Поставщики и пользователи chelants многое узнали об их успешном применении с момента их введения в качестве метода очистки питательной воды в котле в начале 1960-х годов. Chelants были объявлены как «чудодейственные» добавки. Однако, как и в случае с любым другим материалом, самой сложной задачей было понять правильное применение.

Chelants — это слабые органические кислоты, которые вводятся в питательную воду котла в форме нейтрализованной натриевой соли.Вода гидролизует хелат, образуя органический анион. Степень гидролиза является функцией рН; полный гидролиз требует относительно высокого pH.

Анионный хелат имеет реактивные сайты, которые привлекают координационные сайты на катионах (твердость и примеси тяжелых металлов). Участки координации — это области на ионе, которые восприимчивы к химической связи. Например, железо имеет шесть координационных центров, как и ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). Ионы железа, поступающие в котел (например,как загрязнение из системы конденсата) в сочетании с ЭДТА. Все координационные центры на ионе железа используются EDTA, и образуется стабильный хелат металла (рис. 12-10).

NTA (нитрилотриуксусная кислота), другой хелатирующий агент, применяемый в питательной воде котла, имеет четыре координационных участка и не образует столь же стабильного комплекса, как EDTA. При использовании NTA неиспользованные координационные центры катиона чувствительны к реакциям с конкурирующими анионами.

Chelants объединяются с катионами, которые образуют отложения, такие как кальций, магний, железо и медь.Образующийся хелат металла является водорастворимым. Когда хелат стабилен, осадков не происходит. Хотя существует много веществ, обладающих хелатирующими свойствами, на сегодняшний день ЭДТА и НТА являются наиболее подходящими хелатирующими агентами для очистки питательной воды котла.

Логарифм константы равновесия для реакции хелат-металл-ион, часто называемый константой стабильности (Ks), можно использовать для оценки химической стабильности образованного комплекса. Для реакции кальций-ЭДТА:

(Ca) 2+ (EDTA) 4

В таблице 12-3 перечислены константы стабильности для ЭДТА и НТА с обычными загрязнителями питательной воды.

Таблица 12-3. Константы стабильности обеспечивают меру химической стабильности комплексов хелат-металл-ион.

Металлический ион

EDTA

NTA

Ca + 2 10,59 6,41
Mg + 2 8,69 5,41
Fe + 2 14.33 8,82
Fe + 3 25,1 15,9

Эффективность хелатной программы ограничена концентрацией конкурирующих анионов. За исключением фосфата, конкурирующие анионные ограничения на хелатирование ЭДТА обычно не являются серьезными. Щелочность и кремнезем, в дополнение к фосфату, являются ограничивающими факторами при использовании NTA.

Chelant / Polymer Control

Оксид железа представляет особую проблему в современных программах очистки котловой воды.Осаждение из питательной воды котла низкой жесткости (менее 1,0 ppm) устраняется программами хелатирования и может быть уменьшено до 95% с помощью хорошей программы обработки полимерами / фосфатами. Оксид железа становится все более значительным источником отложений в котлах благодаря виртуальному устранению отложений твердости во многих системах и потому, что высокие скорости теплопередачи во многих котлах способствуют отложению железа.

Chelants с высокими значениями стабильности, такие как EDTA, могут образовывать сложные отложения железа.Однако эта способность ограничена конкуренцией с гидрат-ионами. Опыт показывает, что использование ЭДТА или других хелатных препаратов не является наиболее удовлетворительным методом контроля железа.

При нормальных скоростях подачи хелатирующего агента происходит ограниченное хелатирование поступающего железного порошка Этого обычно достаточно, чтобы растворить конденсат железа. Хелатирование магнетита (оксид, образующийся в условиях котла — смесь Fe2O3 и FeO) возможно, потому что хелат соединяется с железной (FeO) частью магнетита.

Перекармливание (высокий уровень) хелатина может удалить большое количество оксида железа. Однако это нежелательно, потому что высокий избыток хелатина не может различить оксид железа, который образует защитное магнетитовое покрытие, и оксид железа, который образует отложения.

Комбинация хелат / полимер — эффективный подход к контролю оксида железа. Адекватный хелатин подается на комплексную твердость и растворимое железо с небольшим избытком для растворения железного загрязнения. Затем добавляют полимеры для кондиционирования и рассеивают оставшиеся загрязнения оксидом железа (рис. 12-11).

Хелатная / полимерная программа может производить чистые береговые поверхности, способствуя гораздо более надежной работе котла (Рисунок 12-12). Графики очистки котлов, вышедших из строя, могут быть расширены и, в некоторых случаях, устранены. Это зависит от оперативного контроля и качества питательной воды. Хеланты с высокой комплексообразующей стабильностью являются «прощающими» обработками — они могут удалять отложения, которые образуются, когда качество питательной воды или контроль обработки периодически отклоняются от стандартного.

Котлы с умеренным осаждением в форме карбоната кальция и фосфата кальция могут быть эффективно очищены с помощью программы очистки хелатной системы.Программы очистки хелатной системы при эксплуатации должны контролироваться, а не пытаться работать на сильно отложенном котле или применяться слишком быстро. Chelants может вызвать быстрое накопление большого количества отложений за короткий промежуток времени. Эти скопления могут закупорить коллекторы или переотложить в критических областях циркуляции, таких как трубы в стенках печи.

В программе хелатной очистки добавляется достаточное количество хелата для растворения жесткости поступающей питательной воды и железа. Затем следует рекомендуемый избыток хелатирующего корма.Настоятельно рекомендуется проводить регулярные осмотры (обычно каждые 90 дней), чтобы можно было следить за ходом лечения.

Уровень полимера в котле также следует увеличить выше нормальной концентрации. Это ограничивает частицы в объеме воды до тех пор, пока они не осядут в грязевом барабане. Увеличенное количество «ударов» грязевого барабана должно быть выполнено для удаления частиц из котла.

Программы очистки хелатных соединений при эксплуатации не рекомендуется, если анализ отложений показывает, что основные компоненты состоят из силикатов, оксида железа или любых других отложений, которые кажутся твердыми, жестко связанными или лишенными пористости.Поскольку такие весы не удаляются успешно в большинстве случаев, очистка хелатной системы в процессе эксплуатации не может быть оправдана в таких ситуациях.

Комбинации фосфатов / хелатов / полимеров

Комбинации полимера, фосфата и хелата обычно используются для получения результатов, сопоставимых с обработкой хеланом / полимером в котлах низкого и среднего давления. Чистота котла улучшена по сравнению с обработкой фосфатом, а наличие фосфата обеспечивает простой способ проверки наличия обработки в котловой воде.

Полимерная обработка

Полимерные программы лечения также используются с определенной долей успеха. При этой обработке полимер обычно используется в качестве слабого хелатного агента для комплексного определения жесткости питательной воды. Эти обработки наиболее успешны, когда жесткость питательной воды постоянно очень низкая.

Водоочистка котла высокого давления

Котлы высокого давления обычно имеют участки с высоким тепловым потоком и питательной водой, состоящие из деминерализованной подпиточной воды и высокого процента возврата конденсата.Из-за этих условий котлы высокого давления подвержены едкому воздействию. Котлы низкого давления, которые используют деминерализованную воду и конденсат в качестве питательной воды, также подвержены едкому воздействию.

Существует несколько способов, с помощью которых котловая вода может стать высококонцентрированной. Одним из наиболее распространенных является осаждение оксида железа на излучающих стенках труб. Отложения оксида железа часто бывают довольно пористыми и действуют как миниатюрные котлы. Вода втягивается в отложение оксида железа. Тепло, подводимое к отложению от стенки трубки, генерирует пар, который проходит через осадок.Больше воды поступает в месторождение, занимая место пара. Этот цикл повторяется, и вода под осадком концентрируется до чрезвычайно высоких уровней. Возможно иметь 100 000 частей на миллион под осадком, в то время как основная масса содержит только около 5-10 частей на миллион едких (рис. 12-13).

Парогенераторные установки, снабженные деминерализованной или выпаренной подпиточной водой или чистым конденсатом, могут быть защищены от едкой коррозии с помощью обработки, известной под общим термином «скоординированный контроль фосфатов / pH».«Фосфат является буфером рН в этой программе и ограничивает локальную концентрацию едкого. Подробное обсуждение этой обработки включено в Главу 11.

Если отложения сведены к минимуму, площади, в которых может концентрироваться каустик, уменьшаются. Чтобы свести к минимуму осаждение железа в котлах высокого давления (1000-1750 фунтов / кв. Дюйм изб.), Были разработаны специальные полимеры для диспергирования железа и удержания его в объеме воды.

Как и в случае с программами осаждения фосфатов и контроля хелатирующих агентов, использование этих полимеров с согласованной обработкой фосфатом / pH улучшает контроль отложений.Рисунок 12-14 иллюстрирует эффективность диспергаторов в контроле осаждения оксида железа. Условия испытаний: 1500 фунтов / кв.дюйм (590 ° F), тепловой поток 240 000 БТЕ / фут² / час и скоординированный химический анализ воды по программе фосфат / рН. Сравнение необработанной поверхности теплопередачи (показано слева) с условиями обработки полимерным диспергатором (показано справа) дает графическую иллюстрацию значения диспергаторов в предотвращении осаждения парогенератора. Способность уменьшать накопления оксида железа является важным требованием при обработке котельных систем, работающих при высоких давлениях и питательной воде высокой чистоты.

Сверхкритические котлы используют все летучие обработки, обычно состоящие из аммиака и гидразина. Из-за высокой вероятности образования отложений и загрязнения паром, нельзя допускать попадания твердых частиц в сверхкритическую проточную котельную воду, включая твердые вещества для обработки.

Рисунок 12-1. Классификация депозитов.

Икс

Figure 12-1. Classification of Deposits.

Рисунок 12-2. Осаждение уменьшает теплопередачу от котельной трубы к котельной воде, увеличивая температуру металла трубыМожет произойти перегрев и разрушение металлической трубки.

Икс

Figure 12-2. Deposition reduces heat transfer from boiler tube to boiler water, increasing the tube metal temperature. Tube metal overheating and failure can occur.

Рисунок 12-4. U-образная трубка иллюстрирует циркуляцию воды и образование пара с отложениями.

Икс

Figure 12-4. U-tube illustrates water circulation and steam generation with deposits.

Рисунок 12-5. Циркуляция как функция тепловыделения в контуре котла.

Икс

Figure 12-5. Circulation as a function of heat input in a boiler circuit.

Рисунок 12-6. Противоположные силы действуют на переносимые водой частицы. Поверхностные заряды могут привлекать частицы в осадок. Поток воды «сметает» частицу.

Икс

Figure 12-6. Opposing forces act on water-carried particles. Surface charges may attract particles to a deposit. Water flow "sweeps" the particle along.

Рис. 12-7.Экспериментальные котлы используются для оценки программ химической обработки в строгих условиях.

Икс

Figure 12-7. Experimental boilers are used to evaluate chemical treatment programs under rigorous conditions.

Рис. 12-8. (Слева) Сканирующая электронная микрофотография (увеличение 4000Х) кристаллов фосфата кальция и силиката магния, образующихся в котловой воде, не обработанной диспергатором. (Справа) С сульфированным полимером рост кристаллов контролируется.

Икс

Figure 12-8. (Left) Scanning electron photomicrograph (4000X magnification) of calcium phosphate-magnesium silicate crystals formed in boiler water not treated with dispersant. (Right) With a sulfonated polymer, crystal growth is controlled. Figure 12-8. (Left) Scanning electron photomicrograph (4000X magnification) of calcium phosphate-magnesium silicate crystals formed in boiler water not treated with dispersant. (Right) With a sulfonated polymer, crystal growth is controlled.

Рисунок 12-9. Хотя многие полимеры доступны для обработки котловой воды, уровни производительности варьируются.

Икс

Figure 12-9. Although many polymers are available for boiler water treatment application, performance levels vary.

Рисунок 12-10. Большинство металлов имеют шесть реактивных координационных центров. ЭДТА может эффективно связываться с каждым координационным участком и создавать стабильный комплекс.

Икс

Figure 12-10. Most metals have six reactive coordination sites. EDTA can effectively tie into each coordination site and produce a stable complex.

Рисунок 12-11. Хелант / полимер может обеспечить высокую степень защиты от отложений железа при условии, что используется подходящий полимер. Даже члены одного и того же семейства полимеров, такие как полиметакрилат (PMA), могут сильно различаться по производительности.

Икс

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Таблица 12-2.Эффективность фосфата / полимера можно поддерживать при высоких скоростях теплопередачи посредством выбора подходящего полимера.

Икс

Тип обработки Концентрация очистки котла (ppm) Скорость теплообмена (БТЕ / фут 2 / час) Рабочее давление (фунт / кв.дюйм) % Уменьшение шкалы
Синтетический Полимер A 10 185 000 300 44
Синтетический Полимер B 10 185 000 300 93
Синтетический Полимер C 10 185 000 300 94
Синтетический Полимер B 5 185 000 300 56
Синтетический Полимер C 5 185 000 300 94
Синтетический Полимер B 10 185 000 900 64
Синтетический Полимер C 10 185 000 900 92
Синтетический Полимер B 10 300 000 900 44
Синтетический Полимер C 10 300 000 900 86
Синтетический Полимер B 10 300 000 1200 30
Синтетический Полимер C 10 240 000 1200 90
Синтетический Полимер C 10 300 000 1200 83

Рисунок 12-12.Хелант / полимер обеспечивает наиболее безнапорный режим внутреннего контроля лечения. Условия испытаний: 600 фунтов на кв. Дюйм; 60 000 (большой зонд) + 180 000 (маленький зонд) БТЕ / фут2 / час питательной воды, постоянная подпитки.

Икс

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Фосфатный цикл — без обработки

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Фосфатный цикл — Натуральный кондиционер

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Фосфатный цикл — лигнин-кондиционер

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Фосфатный цикл — Полимерные диспергаторы

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Фосфатный цикл — смесь хелатных и полимерных диспергаторов

Figure 12-11. Chelant/polymer can provide a high degree of iron deposit protection, provided that the proper polymer is used. Even the members of the same family of polymers, such as polymethacrylate (PMA), can vary greatly in performance.

Chelation Cycle — Хелатная и полимерная диспергирующая смесь

Рисунок 12-13.Пористые отложения обеспечивают условия, которые способствуют высоким концентрациям твердых частиц котловой воды, таких как гидроксид натрия (NaOH).

Икс

Figure 12-13. Porous deposits provide conditions that promote high concentrations of boiler water solids, such as sodium hydroxide (NaOH).

Рис. 12-14. Экспериментальные теплообменники котла (увеличение в 800 раз), подверженные загрязнению железом питательной воды. Осаждение тяжелого оксида железа происходило (слева), когда полимер не использовался. Практически чистое surace было достигнуто с помощью железо-специфической полимерной программы (справа).

Икс

Figure 12-14. Experimental boiler heat transfer suraces (800X magnifications) exposed to feedwater iron contamination. Heavy iron oxide deposition occurred (left) when no polymer was used. A virtually clean surace was achieved with an iron-specific polymer program (right). Figure 12-14. Experimental boiler heat transfer suraces (800X magnifications) exposed to feedwater iron contamination. Heavy iron oxide deposition occurred (left) when no polymer was used. A virtually clean surace was achieved with an iron-specific polymer program (right).

,

Системы циркуляции котла: естественная циркуляция и принудительная циркуляция

Как для паровых барабанных систем, так и для систем однонаправленного парогенератора (OTSG), мы должны иметь непрерывный поток воды через трубы, чтобы система непрерывно генерировала пар ,

Для системы OTSG вода проходит только один раз (однопроходно) через трубы котла, а затем преобразуется в пар и отправляется в паротурбинный генератор для выработки электроэнергии. С другой стороны, для паровых барабанов вода должна проходить многократно (несколько проходов) через трубы, прежде чем она выйдет в виде пара.

Основываясь на двух основных типах циркуляции, паровые котлы высокого давления (HP) можно классифицировать как:

Котлы с естественной или тепловой циркуляцией и
Котлы с принудительной или циркуляционной циркуляцией

Как показано на рис. 1 (а), в сливной трубе (труба, через которую поток направлен вниз) пара нет, а секция трубы A-B не нагревается. Подвод тепла генерирует пароводяную смесь в секции B-C, обычно обозначаемой как стояк (труба, через которую поток направлен вверх).Из-за того, что пароводяная смесь в секции BC является менее плотной (поскольку она более горячая) по сравнению с водой секции AB, термосифонный эффект (сила тяжести) заставит воду течь в направлении вниз в сегменте AB и вверх в сегменте BC к паровому барабану.

Рисунок 1 — Схематическое изображение естественного / теплового циркуляционного котла и котла с принудительной циркуляцией

В котлах с естественной или тепловой циркуляцией скорость циркуляции сильно зависит от разницы в плотности между неотапливаемой водой и нагретой пароводяной смесью.Общая скорость циркуляции (расход) в системах естественной циркуляции в основном зависит от следующих факторов:
Высота котла — Более высокие котлы дают больший перепад давления между отапливаемой и неотапливаемой секциями и, следовательно, производят большую скорость потока.
Рабочее давление котла — При более высоком рабочем давлении образуется пар более высокой плотности, а также пароводяные смеси более высокой плотности. Это имеет тенденцию уменьшать общую разницу в плотности между нагретым и неотапливаемым сегментами, поскольку плотность жидкой воды остается неизменной, независимо от рабочего давления.Следовательно, более высокое давление снижает скорость потока производимого пара.
Скорость подачи тепла — Более высокая скорость подачи тепла помогает снизить среднюю плотность в нагретой секции и тем самым увеличить общий расход.

Насос добавляется в замкнутую систему контуров потока, указанную в разделе A-B рисунка-1 (b). Разница давления, создаваемая насосом (напор насоса), помогает контролировать расход воды. Устройство снижения давления (отверстие или аналогичное) также обычно используется в качестве дополнительного механизма управления.

,

Котел с принудительной циркуляцией — Википедия переиздано // WIKI 2

Comparison between Natural Circulation and Forced Circulation

Сравнение между естественной и принудительной циркуляцией

Котел с принудительной циркуляцией — это котел, в котором насос используется для циркуляции воды внутри котла. Это отличается от котла с естественной циркуляцией, который зависит от плотности тока для циркуляции воды внутри котла. В некоторых котлах с принудительной циркуляцией вода циркулирует в двадцать раз быстрее, чем испаряется. [1]

В водотрубных котлах способ рециркуляции воды внутри котла до его превращения в пар можно описать как естественную или принудительную циркуляцию. В водотрубном котле вода циркулирует внутри, пока давление водяного пара не преодолеет давление пара внутри барабана и не станет насыщенным паром. Котел с принудительной циркуляцией начинается так же, как котел с естественной циркуляцией, на насосе питательной воды. Вода вводится в паровой барабан и циркулирует вокруг котла, оставляя только пар.Отличительной особенностью котла с принудительной циркуляцией является использование вторичного насоса, который циркулирует воду через котел. Вспомогательный насос принимает поступающую воду, поступающую в котел, и повышает давление поступающей воды. В котлах с естественной циркуляцией циркуляция воды зависит от перепадов давления, вызванных изменением плотности воды при ее нагреве. , То есть, когда вода нагревается и начинает превращаться в пар, плотность уменьшается, посылая самую горячую воду и пар в верхнюю часть труб печи.В отличие от котла с естественной циркуляцией, в котле с принудительной циркуляцией используется циркуляционный насос для воды, вместо того, чтобы ждать формирования дифференциала. Из-за этого генерирующие трубы котла с принудительной циркуляцией могут быть ориентированы так, как этого требуют ограничения пространства. Вода берется из барабана и проталкивается через стальные трубы. [2] Таким образом, он способен производить пар намного быстрее, чем паровой котел с естественной циркуляцией.

Энциклопедия YouTube

  • ced Испаритель с принудительной циркуляцией

  • ✪ ВНУТРЕННИЙ И ВНЕШНИЙ КОТЛЫ (हिन्दी)! УЧИТЬСЯ И РАСТИ

  • ✪ Бойлер, как это работает?

Содержание

Типы

LaMont

Одним из примеров котла с принудительной циркуляцией является котел LaMont.Такие котлы используются в случаях, когда существует высокое давление, выше 30 мегапаскалей. [3]

Клейтон

Парогенератор с принудительной циркуляцией Clayton в обычном смысле не имеет парового барабана. Ряд маленьких трубок, которые являются частью одной гигантской катушки, обычно изготовленной из стали, имеют питательную воду, прокачиваемую с большой скоростью. Вода перекачивается из верхней части парогенератора вниз на дно и наружу. Трубки, которые расположены таким образом, что газы сгорания проходят вокруг трубки, впоследствии нагревают воду.По существу, устройство может быть лучше всего описано как имеющее большую тонкостенную катушку с трубой, намотанной по окружности вертикального стального барабана, петляющего вокруг и вниз, пока не достигнет дна. Поскольку только часть воды может превратиться в пар, важно отделить их и отослать обратно всю воду, чтобы поглотить больше тепла. Если это разделение не происходит, повреждение системы может быть дорогостоящим. Если пар проходит через генерирующие трубы внутри, они могут перегреться и стать слабыми, и если вода попадет в паровую систему, это может привести к коррозии, гидравлическому удару или другим вредным воздействиям.Для борьбы с этим после выхода из парогенератора смесь пропускается через центробежный паровой сепаратор, который производит именно тот пар, который содержит более девяноста девяти процентов сухого насыщенного пара. [4] Если требуется перегретый пар, через парогенератор проходит дополнительная катушка. Для поддержания постоянного уровня воды в сепараторе пара используется подающий насос в сочетании с системой выравнивания. Большим преимуществом этой системы является то, что пар может генерироваться очень быстро.Однако недостатком этой системы является полная зависимость от постоянной подачи питательной воды. Без постоянного питания система может быть подвергнута огромному и дорогостоящему повреждению. [5]

Преимущества

  • Трубы испарителя могут быть изготовлены в любой ориентации. Для естественной циркуляции требуется вертикальный трубопровод, а принудительная циркуляция обеспечивает поток в любом направлении. [6]
  • Стенки трубы могут быть построены меньше из-за большего допуска более высоких потерь давления. [6]
  • Котел общей принудительной циркуляции имеет низкий коэффициент циркуляции в диапазоне от трех до десяти. Коэффициент циркуляции — это количество производимого пара в зависимости от количества загруженного сырья. Котлы с естественной циркуляцией имеют огромный диапазон коэффициентов циркуляции от пяти до ста. [6]

Недостатки

  • Котел с принудительной циркуляцией требует больше энергии и воды, чем котел с естественной циркуляцией. Это связано с электрическими требованиями насоса, заставляющего циркуляцию, и количеством воды, циркулирующей по трубам. [6]
  • Требуются дополнительные детали; паровой барабан, циркуляционный насос и отверстия для ограничения потока приводят к тому, что котел с принудительной циркуляцией приводит к увеличению стоимости, а также к увеличению вероятности отказа, что дает им меньшую надежность, чем естественная циркуляция. [6]
  • Насос должен находиться под паровым барабаном, чтобы использовать давление из-за высоты воды. Если насоса там не было; когда он достигает сепаратора пара и вода возвращается в насос, давление в глазу рабочего колеса может стать достаточно низким, чтобы вызвать кавитацию и последующее повреждение. [6]
  • Так как есть два насоса, их управление и синхронная работа, и сотрудничество оказывается трудным.
  • Котел не способен создавать сверхкритические давления, поскольку выработка пара не зависит от перепадов давления [6]

См. Также

Список литературы

Comparison between Natural Circulation and Forced Circulation
Последний раз эта страница редактировалась 4 мая 2020 года, в 16:05

,

Высококачественный котел высокого давления Мини циркуляционный насос

Мини-циркуляционный насос котла высокого давления

Описание продукта

это в основном для домашнего использования. Он широко используется в системе отопления горячей водой, с 3-скоростным управлением для изменения скорости, пользователь может Может изменять скорость при различных потребностях. Может быть установлен с автоматическим переключателем, который принимает теорию электроники. Контролируется током воды.

Применение:

1. Системы отопления

2. Системы горячего водоснабжения

3. Системы охлаждения и кондиционирования воздуха

4. Система циркуляции воды для промышленного микрокотла

Условия эксплуатации и эксплуатации :

1.100% медная проволока

2. Корпус насоса: чугун

3. Корпус двигателя: алюминий

4. Рабочее колесо: PPO

5. Вал: керамика / нержавеющая сталь

6.Класс изоляции: F

7. Класс защиты: IP44

8. Температура среды: -10 ° C ~ + 110 ° C

9. Макс. температура окружающей среды + 40 ° C

10.Макс. давление: 10 бар

Qualtiy Класс I
Модель RS32-4-180
Мощность 72 Вт
Напряжение 220 В 50 Гц
Скорость управления Трехскоростной
Тип Циркуляционный насос

Упаковка и доставка

Информация о компании

о качестве?

Q: мы используем высококачественное сырье для производства и 100% контроль качества в процессе производства перед упаковкой товара.Мы искренне надеемся на долгую и стабильную работу с вами.

A: Какая у вас гарантия?

Q: у нас есть гарантия 1-2 года для другого элемента.

A: Могу ли я разместить свой собственный логотип на нем?

Q: Конечно, мы можем сделать ваш логотип после того, как вы дадите нам свое разрешение

A: Если у меня есть мои идеи, есть ли у вас люди, которые будут проектировать в соответствии с моей концепцией?

Q: Конечно, наша техническая команда готова сделать это для вас.

A: Какой у вас срок оплаты?

Q: Paypal, Western Union, TT и LC в поле зрения.

A: Каковы ваши способы доставки?

Q: Для образца мы выберем экспресс (DHL, UPS, TNT или FEDEX). Для сыпучих товаров, это будет зависеть от вас, по воздуху или по морю через порт Нинбо или Шанхай.

A: могу ли я получить образец для проверки качества и как долго я могу получить образцы?

Q: да, очень приветствуется, и образец будет закончен около 7 дней.

Наши услуги

1. Услуги по обслуживанию клиентов
Мы помогаем нашим клиентам научиться использовать наш продукт более эффективно и эффективно, если это необходимо.

2. Послепродажное обслуживание
Мы предлагаем профилактическое обслуживание и послепродажное обслуживание. Мы твердо убеждены в важности поддержки

наших клиентов и предлагаемых нами продуктовых решений. Мы также предлагаем 1 или 2 года гарантии.

Приглашаем Вас посетить наш завод в любое время.

Контакт:

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о