В данной работе был выполнен обзор различных современных паровых котлов. Рассмотрены классификации по различным признакам, каким как тип, вид топлива производительность, давление.
Ключевые слова: жаротрубныйкотел, парогенератор, паровой котел.
Паровым котлом называется оборудование, служащее для генерации пара и подогрева воды. Зачастую рабочей средой парогенераторов является вода. Тепловая энергия, подводимая к котлу такого типа, может быть как электрической, так и ядерной, солнечной и д. р.
В состав парогенераторов входит топочная камера, для сжигания топлива, от которого образуются продукты горения в виде газа, поднимающегося из зоны горения и омывающего кипятильные трубы, располагающиеся в газовом тракте. Потом происходит охлаждение этих газов, а тепло, которое они отдали, поглощается водой, которая от этого нагревается и преобразовывается в пар
С течением времени устройство парового котла претерпевало множество изменений, но принцип его работы остается неизменным.
Один из первых конструкций паровых котлов изображён на рисунке 1.
Рис. 1. Цилиндрический котел с внешней топкой
Первый парогенератор состоял из дровяной или угольной топки, нагревающей бак с водой. Такая конструкция имела низкий КПД, так как большая часть тепла расходовала на обогрев окружающей среды.
Рис. 2. Паровой котел с жаровыми трубами
Следующим этапом стало размещение топки внутри котла как на рисунке 2. Это повысило КПД и ускорило процесс нагрева водяного объёма котла.
Рис. 3. Жаротрубно-дымогарный котел
Так как высокая температура была не только у открытого пламени в топке котла, но и в выделяющихся при сгорании дымовых газах, следующая конструкция котла представляла собой множество дымогазовых труб малого диаметра внутри объёма воды.
Направление развития конструкции паровых водотрубных котлов развивалось в другом направлении, топка и газоходы размещались внутри водяного объема, а вода в трубках малого диаметра размещалась в газоходах, по которым движутся продукты сгорания.
Паровые котлы могут классифицироваться как энергетические, использующиеся на электростанциях для вращения турбины, технологические, вырабатывающие пар для технологических нужд, энерготехнологические, подготавливающие пар как для промышленности так и для жилых районов.
Давление пара которое способен выработать котел определяется нуждами производств или жилья:
- Для энергетики требуются котлы высокого, критического и сверхкритического давления. Диапазон: от 3,9 МПа до 22,5 МПа (39–225 бар).
- Промышленность запрашивает включает котлы серхнизкого (до 0,1 МПа), низкого (0,1–1 МПа) и среднего (1–39 МПа) давления.
По производительности котлы для энергетики и промышленности могут отличаться.
Для промышленности:
- Малая производительность — до 25 т/ч;
- Средняя — от 35 до 160 т/ч;
- Большая — от 160 до 250 т/ч;
В сегменте производственных паровых котлов классификация другая.
- Малая производительность — от 100 до 500 кг/ч;
- Средняя — от 500 до 5000 кг/ч;
- Большая — от 10 т/ч;
По видам топлива до середины двадцатого века существовало только одно разделение котлов — твердотопливные, такие как котлы, работающие на мазуте, торфе и дровах. В пятидесятых годах начали активно выпускаться жидкотоплевные и газовые горелки.
В настоящее время котлы, работающие на твердом топливе, ушли на второй план и считаются несовременными.
По типу паровые котлы классифицируются на газотрубные, изображенные на рисунке 4 и водотрубные, рисунок 5.
Рис. 4. Газотрубный котел
Газотрубные котлы существуют как жаротрубные и дымогарные.
В жаротрубных паровых котлах топливо сгорает внутри специальных топочных труб, окруженных нагреваемой водой, а в дымогарных паровых котлах топливо сгорает уже в топке, а по трубам происходит движение продуктов его горения. Однако современные газотрубные паровые котлы сложно однозначно разделить на жаротрубные и дымогарные, поскольку в конструкции паровых котлов могут предусматриваться разнообразные системы «дожигания» топлива, а топочный тракт является единым целым вплоть до вытяжной трубы, через которую выводятся отходящие газы.
Рис. 5. Водотрубный горизонтальный котел
Водотрубные разделяются на вертикальные, как на рисунке 6 и горизонтальные, как на рисунке 5.
Рис. 6. Водотрубный вертикальный котел
Жаротрубные котлы различаются количеству оборотов дымовых газов.
Существуют:
- Двухходовые паровые котлы имеют реверсивную топку и одну группу дымогарных труб, после прохождения которой газы удаляются через дымоход.
- Трехходовые котлы оснащаются проходной топкой и двумя группами дымогарных труб, заставляя продукты сгорания совершать дополнительный проход перед тем как покинуть контур котла.
Еще одна классификация, присущая лишь жаротрубным котлам — тип газовоздушного тракта. Котлы различных производителей могут иметь отличающиеся схемы расположения жаровой трубы и дымогарных каналов друг относительно друга. Встречаются котлы с симметричной и ассиметричной компоновкой.
Тип газовоздушного тракта так же может отличаться. По этому признаку котлы делятся на:
– котлы с естественной тягой — котлы с наддувом (сопротивление газовоздушного тракта преодолевается работой дутьевых вентиляторов, установленных на горелках)
– котлы с уравновешенной тягой
Литература:
- Жаротрубный котёл/ Емельянов А. С. — Текст: электронный // — Дата публикации: 2019 — Режим доступа: научная электронная библиотека elibrary.ru.
- Жаротрубный котел — карбонизатор для переработки в сорбент гранулированных отходов сортировки твердых коммунальных отходов/ Гольверк С. В.– Текст: электронный // — Дата публикации: 2017 — Режим доступа: научная электронная библиотека elibrary.ru.
- Водогрейный жаротрубный котел/ Александров С. В. — Текст: электронный // — Дата публикации: 2013 — Режим доступа: научная электронная библиотека elibrary.ru.
