Все о жаротрубных котлах: Углубленный обзор

Паровой котел является одним из важнейших видов оборудования для промышленных и технологических нужд. Этот тип котла предназначен для выработки насыщенного пара для различных применений, включая системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Паровые котлы часто используются для питания промышленных процессов, например, на заводах и электростанциях. Они отличаются высокой эффективностью и могут работать на различных видах легкого жидкого топлива, природном газе или мазуте. Паровой котел — это высоконадежное и эффективное оборудование. Он разработан с использованием новейших технологий для обеспечения максимально возможного уровня безопасности, эффективности и удобства, подробнее от производителя и экспортёра на https://tansutech.com/par-kotel. Котел спроектирован таким образом, чтобы его можно было легко эксплуатировать, обслуживать и обслуживать с минимальным временем простоя. Кроме того, эти котлы разработаны в соответствии со всеми действующими нормами по выбросам и эффективности. В целом, паровой котел является важным и надежным источником пара для промышленных и технологических нужд.

Где используется паровой котел?

Сегодня сложно найти такую сферу, где бы не использовались такие установки. Паровой котел является важнейшим компонентом многих промышленных процессов и коммерческих операций. Его способность вырабатывать пар и обеспечивать эффективное тепло для различных применений сделала его лучшим выбором для многих предприятий. Паровые котлы используются в самых разных отраслях промышленности, включая бумажные и целлюлозные фабрики, производство продуктов питания, химические предприятия и даже текстильные фабрики. Поэтому важно понимать, где и как они используются. В этой статье блога мы рассмотрим различные области применения паровых котлов, а также некоторые распространенные места, где их можно встретить. Мы подробно рассмотрим преимущества, которые они дают, и то, как их правильно обслуживать. К концу этой статьи читатели должны иметь лучшее представление о применении паровых котлов и их пользе для предприятий.

Энергетика

Благодаря паровым котлам на ТЭЦ происходит преобразование тепловой энергии в электрическую. В этом случае используются установки, позволяющие получить пар высокого давления и температуры. Паровые котлы, используемые для генерации электричества, отличаются еще и высокой производительностью: они производят тонны пара в час. Большое количество пара на ТЭЦ и АЭС необходимо для вращения турбин, за счет чего и происходит выработка электричества.

ЖКХ

Пар выполняет функцию теплоносителя, благодаря ему в помещениях становится тепло даже в самую холодную зиму. Для теплоснабжения могут использоваться бытовые или промышленные паровые котлы. Установки первого типа применяют для отопления частных домовладений. Промышленные установки, которые генерируют перегретый пар, обеспечивают тепловой энергией многоквартирные дома, общественные здания и производственные объекты.

Промышленность

Паровые котлы используются в самых разных отраслях промышленности: например, при помощи пара на птицефабриках происходит отделение пера и пуха от тушки забитой птицы, на деревообрабатывающих предприятиях пар используется для сушки древесины. На строительных площадках при помощи пара разогревают битум. Также пар используется и в тяжелой промышленности, при помощи него на металлургических предприятиях приводятся в движение машины и механизмы.

Газо- и водотрубные котлы: отличия

Емкость для образования пара часто представляет собой трубу или несколько труб. Воду в трубах обогревают горячие газы, образующиеся при сгорании топлива. Устройства, в которых газы поднимаются к трубам с водой, называют газотрубными котлами. Схема газотрубного агрегата приведена на рисунке.

Схема газотрубного котла: 1- подвод топлива и воды, 2 — топочная камера, 3 и 4 — дымогарные трубы с горячим газом, который выходит дальше через дымоход (позиции 13 и 14 — дымоход), 5 — решётка между трубами, 6 — вход воды, выход обозначен цифрой 11 — её выход, кроме того на выходе есть устройство для измерения количества воды (обозначено цифрой 12), 7 — выход пара, зона его образования обозначено цифрой 10, 8 — сепаратор пара, 9 — наружная поверхность ёмкости, в которой циркулирует вода.

Есть другие конструкции, в которых газ двигается по трубе внутри ёмкости с водой. В таких устройствах водные ёмкости называют барабанами, а сами устройства — водотрубными паровыми котлами. В зависимости от расположения барабанов с водой, водотрубные котлы классифицируют на горизонтальные, вертикальные, радиальные, а также комбинации различных направлений труб. Схема движения воды по водотрубному котлу приведена на рисунке.

Схема водотрубного котла: 1- подвод топлива, 2 — топка, 3 — трубы для движения воды; направление её движения обозначено цифрами 5,6 и 7, место входа воды — 13, место выхода воды — 11 и место слива — 12, 4 — зона, где вода начинает превращаться в пар, 19 — зона, где есть и пар, и вода, 18 — зона пара, 8 — перегородки, которые направляют движение воды, 9 — дымоход и 10 — дымовая труба, 14 — выход пара через сепаратор 15, 16 — наружная поверхность ёмкости для воды (барабан).

Газо- и водотрубные котлы: сравнение

Для сравнения газо- и водотрубных котлов приведём некоторые факты:

1. Размер труб для воды и пара: у газотрубных котлов трубы — больше, у водотрубных — меньше.
2. Мощность газотрубного котла ограничена давлением 1 МПа, и теплообразующей способностью — до 360 кВт. Это связано с большим размером труб. В них может образовываться значительное количество пара и высокое давление. Увеличение давления и количества образуемой теплоты требует значительного утолщения стенок. Цена такого котла с толстыми стенками будет неоправданно высока, экономически не выгодна.
3. Мощность водотрубного котла — выше, чем газотрубного. Здесь используются трубы небольшого диаметра. Поэтому давление и температура пара могут быть больше, чем в газотрубных агрегатах.

Классификация паровых установок

Для классификации паровых установок применяется несколько вариантов шкал и классификаций. Самые распространенные различают агрегаты по назначению, виду используемого теплоносителя и конструкции. Более детальная классификация использует технические особенности конструкции котлов и их назначение в технологическом цикле.

По области применения чаще всего оборудование классифицируется по следующим признакам:

• Бытовые парогенерирующие установки – применяются для отопления домов, сегодня такие котлы большая редкость. На смену бытовым котлам отопления сегодня приходят водогрейные котлы отопления, они более экономичны и безопасны.
• Промышленные агрегаты – используются в технологическом цикле производства продукции. Установки этого типа в большинстве своем производят сухой перегретый, применяемый для сушки, дезинфекции, обработки сырья.
• Паровые энергоустановки – вырабатывают пар, который является основным продуктом для генерации электричества и тепловой энергии;
• Котлы для утилизации отходов производства – используются в качестве охладителей высокотемпературных отходов металлургического и химического производства.

По потребляемым энергоносителям паровые котлы могут подразделяться на использующие:

• Газ;
• Каменный уголь;
• Электроэнергию;
• Жидкие углеводороды;
• Горючее растительного происхождения.

В промышленных установках используется два основных вида конструкций установок:

• Водотрубные паровые установки;
• Газотурбинные котлы.

Водотрубные котлы имеют преимущество перед газотурбинным, у них выше КПД. У этого типа паровых котлов выше производительность, они вырабатывают больше пара, и они обладают высокой скоростью нагрева воды. Принцип работы парового котла этого типа заключается в нагреве воды в трубах небольшого диаметра, они заполняются водой, а в пространстве между ними горит топливо. Таким образом, получается, что суммарная наружная поверхность обеспечивает большую площадь нагрева небольшого количества находящейся в ней. Большая поверхность нагрева дает возможность увеличить скорость образования пара, что делает этот вид паровых агрегатов максимально эффективными.

Водотрубные котлы бывают:

• Прямоточными;
• Барабанными.

Первые, обеспечивают высокую скорость парообразования. Вода, проходя по трубам, нагревается, преобразуется в пар и покидает контур котла.

Барабанные агрегаты делятся на паровые котлы горизонтального и вертикального расположения. Эти устройства более рационально распределяют процесс подготовки пара – барабан, применяемый в конструкции, позволяет собирать пар, отделять конденсат и вновь отправлять его в зону нагрева. Барабанные паровые котлы, имеющие несколько барабанов, производят высокотемпературный, сухой пар высокого давления.

Принцип работы газотурбинной паровой установки заключается в нагреве воды в контуре вокруг топки. По своей конструкции, газотрубный агрегат представляет собой объемный сосуд, через который проходят трубы большого диаметра. При сжигании топлива в полостях этих труб происходит нагрев воды и образование пара. На такой схеме построена и установка утилизации промышленных газов. Высокотемпературные газы пропускаются через трубы и отдают тепло нагревающейся воде. Эти агрегаты, по сути, являются котлами-утилизаторами, что устанавливаются на промышленных предприятиях.

Этот вид оборудования, к сожалению, имеет и существенный недостаток – они содержат большой объем пара под высоким давлением. Поэтому для контроля работы этого вида оборудования применяется высокоточные системы безопасности, а толщина стенок труб подбирается так, чтобы выдерживать давление в 10 кгс/см2.

Если брать производительность установок, то они разделяются на агрегаты малой, средней, большой мощности.

В зависимости от конструкции эти агрегаты делятся на:

• Установки производящие насыщенный пар;
• Агрегаты производящие перегретый водяной пар.

Насыщенный пар подается в систему при температуре 100 градусов Цельсия. Он быстро охлаждается и переходит в жидкое состояние, поэтому его применение ограничено в основном бытовыми установками и технологическими циклами, где требуется именно такой густой водяной пар. Давление в таких системах редко доходит до 100 Кпа.

Для отопления, генерации электричества и использования в качестве средства дезинфекции и в силовых установках используется перегретый водяной пар. Он практически не содержит крупных водяных капель, они отсеиваются в сепараторе, да и температура нагрева составляет 500 градусов.

Дополнительные элементы агрегата

В конструкцию парового котла могут входить не только топочная камера и трубы (барабаны) для циркуляции воды и пара. Дополнительно используются устройства, которые увеличивают эффективность работы системы (поднимают температуру пара, его давление, количество):

1. Пароперегреватель — повышает температуру пара выше +100ºC. Это в свою очередь повышает экономичность и КПД работы машины. Температура перегретого пара может достигать 500 ºC (так работают паровые котлы в атомных станциях). Пар дополнительно нагревается в трубах, в которые он поступает после испарения. При этом он может иметь собственную топочную камеру или быть встроен в общий паровой котёл. Конструктивно различают конвекционные и радиационные пароперегреватели. Радиационные конструкции нагревают пар в 2-3 раза сильнее, чем конвекционные.
2. Сепаратор пара — удаляет из пара влагу и делает его сухим. Этим увеличивается эффективность работы устройства, его КПД.
3. Паровой аккумулятор — устройство, которое отбирает из системы пар, когда его много, и добавляет его в систему, когда его недостаточно, мало.
4. Устройство для подготовки воды — снижает количество растворённого в воде кислорода (что предупреждает коррозию), убирает растворённые в воде минералы (химическими реагентами). Эти меры предупреждают засорение труб накипью, которая ухудшает теплоотдачу и формирует условия для прогорания труб.

Кроме того, есть клапаны для слива конденсата, воздухоподогреватели, и обязательно — система контроля и управления. В неё входят включатель и выключатель горения, автоматические регуляторы расхода воды, топлива.

https://youtube.com/watch?v=UraLj9uzevw

Принцип работы и особенности конструкции

Котел жаротрубный являет собой подвид газотрубного оборудования, у которого поверхность состоит из определенного количества жаровых труб, внутри которых движется конкретный вид топлива.

Выделяют два основных класса оборудования:

• Жаротрубные паровые котлы. Они предвидят нагревание теплоносителя при помощи использования пары. Внутри для этих целей размешаются специальные резервуары.
• Жаротрубные водогрейные котлы. В отличие от предыдущего варианта, где запрещено обогревать при помощи газов паровое пространство агрегата, чтобы не допустить высокого уровня нагревания стенок, этот тип механизма предвидит обогревание всего корпуса при помощи воды.

Чаще всего жаротрубное оборудование имеет достаточно простую конструкцию – цилиндрический корпус, которой расположен горизонтально. В зависимости от типа и класса внутри у агрегата может быть расположена горячая вода или объемы и резервуары парового и водяного класса.

Принцип работы жаротрубного котла достаточно прост. На переднем торце всех жаровых труб расположена горелка надувочного типа, которая может сжигать газ или жидкое топливо. Благодаря этому жаровая труба становиться особой топочной камерой, где сгорает практически все идущее в прибор топливо.

Рис. 1 Жаротрубный котел

Что касается паровых жаротрубных котлов, то подобные модели часто имеют трехходный теплообменник. Это означает, что перед непосредственным выбросом наружу газы совершают три хода по жаровым трубам, которые омываются водой. Первым ходом выступает камера сгорания.

Показатель температуры там самый большой. В зоне камеры газы меняют свой путь и попадают в жаровые трубы второго хода, а оттуда – в жаровые трубы третьего хода. Схема движения осуществляется и направляется за счет работы вентилятора внутри конструкции агрегата, а также естественной тяги дымовой трубы.

Рис. 2 Трехходовой котел

Уровень воды в баке подобной модели парового жаротрубного котла отличается нестабильностью. В процессе эксплуатации часть воды закипает и в виде пара поступает внутрь конструкции, где при помощи особого компонента – сепаратора отделяются небольшие капли. Этот процесс является обязательным. В противном случае будут возникать гидроудары, что негативно скажется на работе парового оборудования.

Конструкция жаротрубного водогрейного котла состоит из корпуса, передней и задней крышки, труб для отвода из агрегата дымовых газов и опор. Сама конструкция корпуса включает в себя камеру, представленную жаровой трубой с закругленным дном, конвективную зону, переднюю камеру агрегата и опоры. Дополнительно жаротрубный водогрейный котел покрывается теплоизоляционными материалами.

Газы, которые образовываются в жаровой трубе при сгорании конкретного вида топлива, меняют свое направление движения и возвращаются к фронтальной части отопительного оборудования. После отдачи тепла теплоносителю они выводятся наружу через дымоход.

Конструкция парового или водогрейного жаротрубного котла может быть другой. Расположение и комплектация разных компонентов оборудования, в том числе и жаровых труб, может отличаться у разных производителей, а также в зависимости от предназначения и габаритов агрегата.

Прямоточные и чугунные котлы

Оба можно назвать разновидностями водотрубного котла на щепе или ином топливе. Первый отличается очень высоким КПД. Его можно увидеть на больших электрических станциях.

Он также имеет коллектор и барабан. Каждый из них представлен отдельной тепловой системой труб. Соединяет эти системы водотрубный змеевик. К барабану подключен пароотборный  коллектор. Движение воды и перегретого пара в такой тепловой системе является принудительным, то есть насосы поддерживают баланс жидкости и осуществляют регулирование развитием уровня мощности.

Особенностью прямоточных трехходовых автоматических агрегатов с высоким КПД является то, что давление в них может подниматься выше допустимого. При этом такие паровые котлы высокого давления не выходят из строя.

Чугунный секционный котельный агрегат для отопления частного дома имеет такую систему водных труб и емкостей, которые очень напоминают стандартную батарею. При этом такую тепловую систему можно как увеличивать, так и уменьшать. Люди часто его выбирают, потому что он обладает:

1. Высоким КПД.
2. Относительно быстрым изготовлением перегретого пара.
3. Возможностью увеличивать уровень мощности путем добавления секций барабанной тепловой системы.

Сборка агрегата

Работа по самостоятельному изготовлению котла выполняется в несколько несложных шагов. Выполните последовательно каждый этап инструкции, параллельно ориентируясь на чертежи и схемы.

Первый шаг. Определите оптимальные размеры будущего парового котла. От размеров оборудования напрямую зависит его производительность. Этот момент уточняйте в индивидуальном порядке, учитывая особенности конкретно своей ситуации.

На этом же этапе подготовьте все необходимые чертежи. При желании можете заказать их составление профессионалу либо же использовать готовые чертежи из открытых источников.

Второй шаг. Заготовьте необходимые материалы. Ранее приводился перечень требуемых элементов. В первую очередь купите трубы диаметром 32 мм и 12 мм. Листовая нержавейка должна иметь толщину порядка 2-3 мм.

Третий шаг. Подготовьте корпус котла. Лучший вариант – сварить корпус самостоятельно из листового металла. Размеры корпуса подбирайте индивидуально, в соответствии со своими нуждами.

Четвертый шаг. Сделайте основание котла. Ранее рассказывалось, что в основе конструкции паровых котлов лежит система сообщающихся труб. Прежде всего, подготовьте кусок трубы длиной порядка 11 см с толщиной стенок примерно 3 мм.

Трубу, имеющую 11 см в диаметре, нарежьте на 12 элементов – они будут выполнять функции дымогарных труб. Трубу же большего диаметра нарежьте на жаровые трубки.

Длину труб подбирайте в соответствии с вашими схемами.

Медные трубы

Пятый шаг. Сделайте требуемое количество переборок и стенок парового котла. Для этого используйте нержавеющую листовую сталь.

Шестой шаг. Подготовьте в стенках агрегата отверстия для размещения жаровых и дымогарных труб. Присоедините упомянутые элементы в развальцованном виде к основанию котла. В этом вам поможет сварочный агрегат. На этом этапе тоже ориентируйтесь на имеющиеся чертежи и схемы.

Седьмой шаг. Прикрепите к корпусу агрегата предохранительный клапан и паровой коллектор. Через клапан в дальнейшем вы будете спускать остаточный пар.

Восьмой шаг. Выполните теплоизоляцию котла с помощью асбестового листа.

Схема подключения парогенератора

Таким образом, разобравшись в основных положениях инструкции, вы сможете самостоятельно собрать простой парогенератор и включить его в систему обогрева собственного дома. На каждом этапе выполнения работы ориентируйтесь на имеющиеся у вас чертежи, т.к. понять порядок сборки агрегата по одним лишь текстовым рекомендациям невозможно.

Производство модульных дымоходов

Составление проекта регламентируется следующими нормативно-правовыми документами:

1. ОНД №86 и СНиП №41-01-2003 для расчета высоты сооружения.
2. СНиП №2.01.07-85 для определения ветровой нагрузки.
3. СНиП №ii-23-81 для расчета прочности конструкции.
4. СНиП №2.03.01-84 и 2.02.01-83 для проектирования фундамента.

В зависимости от материалов используются СНиПы №2.03.01-84 для бетонных конструкций и №53-101-98 для стальных дымовых труб. Дополнительно применяют ГОСТ 23118-99. На выбор нормативно-правовых документов для проектирования влияет тип котла: СНиП №ii-35-76 для газового оборудования и СНиП №11-01-03 для электрических аналогов.

Составные части конструкции парового котла

Паровой котел это сложный агрегат, в его состав входит основное и вспомогательное оборудование. К числу основного оборудования относится:

• Топка;
• Корпус (обечайка) парового котла;
• Горелка для установок, работающих на газу (устройства нагрева для котлов с топкой – трубы или экраны, электрические тэны;
• Теплоизоляция;
• Обшивка;
• Блок системы управления;
• Блок системы безопасности;
• Механические устройства безопасности;
• Нагнетающие насосы.

Высокие требования безопасности и специфика самого агрегата требует применения в конструкции оборудование самого высокого качества. Так для труб и переходников применяются изделия из жаропрочных сортов стали, а соединение их выполняется специальными электродами, образующими высокопрочный шов.

Теплоизоляция котла состоит из нескольких слоев шамотного кирпича, базальтовой ваты, асбестового полотна. Для соединения частей теплоизоляции используются специальные высокотемпературные составы на основе шамотной глины и синтетических добавок.

Система безопасности парового котла обеспечивается приборами контроля. При проведении наладочных работ каждый датчик, манометр, уровнемерная трубка со стеклом многократно проверяются и калибруются, доводя до максимальной точности показатели приборов.

К числу вспомогательного оборудования парового котла относится:

• Установка умягчения воды и водоподготовки;
• Экономайзер;
• Нагреватель воздуха;
• Пароперегреватель;
• Сепаратор – проводит отделение тяжелых водяных капель от мелкодисперсного пара;
• Деаэратор;
• Дымосос удаляет продукты горения из корпуса топки.

Вспомогательное оборудование парового котла обеспечивает подготовку воды, очистку воздуха от примесей и пыли, удаление дыма и вредных газов, вторичный нагрев пара перед подачей его в магистраль. Эти устройства позволяют повысить эффективность оборудования и обеспечить максимальную производительность парового котла.

https://youtube.com/watch?v=lARRjX8ttQA

Производство дымовых и вентиляционных труб

• Артикул: 155

  Дымовые трубы серии Д1 предназначены для отвода продуктов сгорания от котлов, работающ…

  Высота, м 7-15

• Диаметр, мм 150-600
• Кол-во стволов, шт 1-3
• Материал газохода Нерж. сталь

Серия Д2

Артикул: 156

Дымовые трубы серии Д2 предназначены для отвода продуктов сгорания от котлов, работающи…

• Высота, м 7-60

Диаметр, мм 400-6000 Кол-во стволов, шт 1 Материал газохода Нерж./Ст3

Серия Д3

Артикул: 157

Дымовые трубы серии Д3 предназначены для отвода продуктов сгорания от котлов, работающи…

• Высота, м 15-35

Диаметр, мм 200-1300 Кол-во стволов, шт 1-3 Материал газохода Нерж./Ст3

Серия Д4

Артикул: 158

Дымовые трубы серии Д4 предназначены для отвода продуктов сгорания от котлов, работающи…

• Высота, м 15-40

Диаметр, мм 200-1300 Кол-во стволов, шт 1-4 Материал газохода Нерж./Ст3

Серия Д5

Артикул: 159

Дымовые трубы серии Д5 предназначены для отвода продуктов сгорания от котлов, работающи…

• Высота, м 20-60

Диаметр, мм 400-3000 Кол-во стволов, шт 1 Материал газохода Нерж./Ст3

Серия Д6

Артикул: 160

Дымовые трубы серии Д6 предназначены для отвода продуктов сгорания от котлов, работающи…

• Высота, м 40-150

Диаметр, мм 500-6000 Кол-во стволов, шт 4 Материал газохода Нерж./Ст3

Расчет дымовой трубы для котла

Сразу обозначим, что рассчитать самостоятельно необходимый размер и количество дымовых труб практически невозможно. Это обусловлено сложностью расчетов и учетом огромного множества показателей. В них входит:

1. Аэродинамические показатели выбранной модели и газового пути в котельной.
2. Определение высоты конструкции.
3. Расчет диаметра.
4. Вычисление скорости прохождение продуктов горения и сравнение с допустимыми значениями.
5. Расчет естественной тяги.
6. Определение прочности и устойчивости для создания технического задания для фундамента.
7. Вычисление теплотехнических показателей.

На основе данных расчет выполняется чертеж и составляется смета. При создании нестандартного сооружения дополнительно происходит разработка индивидуального паспорта и инструкции по эксплуатации. Данную работу, как производство дымовой трубы для котла, вы можете заказать у нас.

Особенности эксплуатации

Принцип жаротрубного котла основан на приготовлении пара. Поэтому агрегат требует должного отношения. Нужно регулярно следить за стабильностью работы. Производитель указывает требования по безопасности.

Основные пункты – это накипь и отложения. Они часто являются причиной выхода оборудования из строя. Из-за особенностей конструкции трубопровода, отложения скапливаются внутри неравномерно, что может вызвать перегрев.

За счет того, что котел стальной жаротрубный использует для работы большее количество воды в отличии от водотрубного аналога, то существует риск взрыва. Строение труб понижает скорость циркуляции теплоносителя – образуются так называемые застойные зоны.

Обслуживание котла – это своевременная замена теплообменников, регулярная чистка, контроль за работой. Если следовать инструкции, то котел будет работать больше заявленного производителем срока.