Паровые котлы

Паровой котел является высокотехнологичным мощным устройством, производящим пар из воды, для отопления жилых и нежилых помещений, выработки электрической и механической энергии для промышленности

Для производственных цехов паровые агрегаты вырабатывают электроэнергию в огромных количествах и одновременно производят обогрев - что очень экономично и эффективно, так как пар является производной технологических процессов.

Из-за высокого давления и высоких температур паровой обогрев запрещен в общественных местах и многоэтажках.

Для отопления частного дома паровой котел применяется из-за его экономичности, в основном, при сезонном проживании: паровая система хорошо переносит замораживание (воды в трубопроводе мало и она не может повредить) и быстро прогревает дом.

Данный агрегат генерирует 2 вида пара – насыщенный для отопления (температура 100°С и давление 100кПа) и перегретый для энергетики, промышленного и коммунального хозяйства (температура около 500°С и давление более 26МПа).

Бытовые паровые агрегаты греют ёмкость с водой, а образующийся пар гонят в трубопровод отопления – так происходит обогрев помещений. Использование данных приборов целесообразно в паре с твердотопливным отопительным котлом/печью.

Промышленные паровые агрегаты, являясь сложными и энергоёмкими, нагревают пар до сверхвысоких температур и давления – именно такой пар приводит в движение механизмы и транспорт. Ёмкости для подогрева воды в таком случае должны быть очень качественными и прочными – для предотвращения взрыва под давлением.

Принцип работы парового котла

После подогрева пар испаряется и, попадая в паротурбину, вращает её вал. Так от вращения вала в турбомашине вырабатывается электрический ток.

Если вал передает своё вращение на двигатели, колеса и прочие механизмы – вырабатывается механическая энергия для движения транспорта (простейший пример парового прибора — паровоз, где при сжигании угля вода нагревалась и образованный пар двигал колеса).

Этапы превращения воды в пар в паромашине

Воду очищают и накачивают в ёмкость насосом. Обычно ёмкость располагается в верху парового котла

Из ёмкости по трубкам вода двигается вниз к коллектору. Трубы в паровом котле выполняются различного сечения и длины

После коллектора вода двигается вверх к зоне нагрева (топке)

Под действием нагрева в трубах генерируется пар, который поднимается вверх; жидкость остаётся внизу

В верхней части паромашины пар проходит сквозь сепаратор и разделяется на пар и воду – вода отправляется назад в ёмкость, пар идет в паропровод

В парогенераторе трубы дважды проходят сквозь зону горения, в паровом котле – только один раз

Виды паровых котлов

По используемому топливу паровые котлы изготавливаются: газовые; угольные; мазутные; электрические.

По назначению паровые машины изготавливаются: бытовые; промышленные; энергетические; утилизационные.

Конструкция паровых котлов бывает газотрубная (жаротрубная) и водотрубная.

Емкость для генерации пара выполнена в виде трубы/несколько труб. Вода тут подогревается горячими газами, образованными от сгорания топлива.

Устройство, где газ поднимается к трубе с водой, является газотрубным (жаротрубным) паровым котлом.

Конструкция, где газ движется по трубе внутри водного резервуара (если циркуляция воды принудительная, то это – так называемый водный «барабан»), подогревая его, является водотрубным паровым котлом.

Расположение водного барабана подразделяет водотрубные котлы на горизонтальные, вертикальные, радиальные, комбинированные.

Сравнение  водо- и газотрубных котлов

Водные трубы газотрубного прибора больше, чем у водотрубного

Мощность газотрубных котлов - до 1МПа, теплообразующая способность -до 360кВт. Мощность водотрубных котлов до 26Мпа.

Водотрубные парокотлы превосходят газотрубные, так как более безопасны, мощны и переносят большие температурные перегрузки.

Элементы парового агрегата

Топка

Трубы (барабан)

Перегреватель пара – греет пар от 100 до 500ºC. Тут пар после испарения дополнительно греется (пароперегреватель может иметь свою топку или работать от общей камеры сгорания). Перегреватели пара радиационного типа греют пар в 2-3 раза мощнее, чем конвекционные перегреватели. В конструкцию входит один или несколько пароперегревателей

Сепаратор пара — делает пар сухим, отделяя от него воду. Сепаратор значительно улучшает КПД парового котла

Пароаккумулятор забирает излишки пара из системы, и отдает их, при необходимости

Блок подготовки воды — понижает количество кислорода воды (для предотвращения коррозии) и связывает минералы (при помощи химреагентов). Блок подготовки воды уменьшает отложения накипи на трубах и предотвращает из засорение

Клапан слива конденсата

Воздухоподогреватель

Электронный блок управления с включателем/выключателем горения, автоматическим регулятором расхода воды и топлива.

Преимущества паровой отопительной системы

Высокая эффективность отопления: 1 литр пара при конденсации отдает 2300 кДж тепла (остывание воды на 50°C отдает 100 кДж). Поэтому для отопления помещений нужно очень мало труб и радиаторов

Аккумулирующие свойства пара позволяют использовать трубы меньшего сечения. Это придает системе компактность и экономность

Паротруботровод имеет малую инерционность: помещение нагревается через несколько минут

Паровой теплообменник характеризуется малыми теплопотерями, обеспечивая всей паровой системе высокий КПД

Инертность пара обеспечивает быстрый прогрев помещений

Недостатки паровой системы для частного отопления

Небольшой срок службы парового оборудования

Несовершенная функция регулирования температурного режима: автоматика отключает/включает котел при достижении нужной температуры в помещении. Для больших помещений несколько параллельных трубопроводов включаются/выключаются по мере надобности.

Шум

Необходимость защиты трубопровода для предотвращения ожогов

Необходимость в периодическом обслуживании

Высококачественные паровые котлы от лучших заводов-изготовителей отличаются малошумностью, длительным сроком эксплуатации и призваны обеспечить экономию и комфорт как частных пользователей, так и предприятий.