Паровой котел предназначен для выработки пара под давлением. Чаще всего устроен он так: топливо сжигается, полученная тепловая энергия используется для того, чтобы преобразовать воду в пар, который затем направляется адресатам для удовлетворения разного рода отопительных и технологических нужд.
Как и водогрейные, паровые котлы используются в отопительных системах, но также они могут вырабатывать пар для получения электроэнергии и работы различных машин. Именно поэтому их часто можно встретить в промышленности.
Устройство парового котла
В устройство парового котла входят каркас с тепловой изоляцией, обмуровкой и обшивкой, топка, экономайзер, паро- и воздухоподогреватели и ряд приборов для обеспечения безопасности установки, для организации автоматики и контроля.
Основой агрегата является труба, в которой испаряется, преобразовываясь в пар, вода. В топочной камере происходит сжигание топлива: угля, топливных гранул, дизельного топлива, газа. Конструкция топки зависит от используемого топлива. Например, если применяется уголь, внизу камеры организуется решетка. Сверху есть дымоход с тягой. Если же предпочтительным является жидкое топливо, то камера обязательно содержит горелку, а также колосниковую решетку и дымоход — они обеспечивают тягу и удаление продуктов сгорания из системы.
В процессе сгорания топлива производится горячий газ, который поднимается вверх, где расположены емкости с водой. Они нагреваются, вода испаряется, пар тоже поднимается и поступает в трубы.
Дополнительными устройствами парового котла являются:
- пароперегреватель, необходимый для увеличения температуры пара вплоть до 500 ºC, что делает котлоагрегат более эффективным;
- сепаратор пара, который удаляет из пара влагу, что также нужно для увеличения КПД парового котла;
- аккумулятор, отбирающий из системы излишки пара и возвращающий его обратно в случае возникновения дефицита;
- устройства водоподготовки, необходимые для удаления из поступающей в систему воды кислорода и минералов, чтобы предотвратить повреждение труб;
- система контроля и управления, в которую входят включатели и выключатели, регуляторы, сигнализация.
Есть и ряд различных клапанов и патрубков, работающих автоматически для обеспечения бесперебойности цикла.
Основные виды паровых котлов
Как и другие котлоагрегаты, паровые котлы классифицируются в зависимости от топлива: бывают твердотопливными, жидкотопливными, газовыми. Но основное различие тут — по принципу работы. Они бывают газотрубными и водотрубными.
Газотрубный — агрегат, в котором газы обдают заполненные водой трубы. Водотрубный — соответственно, система, в которой газ движется по трубе внутри емкости (барабана), заполненной водой. У первых трубы большего размера, из-за этого мощность ограничивается 1 МПа, а теплообразующая способность — 360 кВт. Поэтому водотрубные котлы, как правило, мощнее газотрубных и более устойчивы к перегрузкам. Этим обусловлена их большая востребованность по сравнению с «конкурентами».
Принцип работы
Технически, для преобразования воды в пар в паровом котле может использоваться не только сжигание топлива, но и другие виды энергии — электричество, солнце, вода. Наиболее распространенным вариантом является получение тепла от сжигания разных видов топлива.
Как это работает:
- вода проходит через систему водоочистки для избавления от кислорода и минералов и подается в резервуар, размещаемый обычно в верхней части парового котла;
- из резервуара вода направляется в коллектор, расположенный снизу, затем снова поднимается вверх через зону горения топлива;
- пар образуется из воды и поднимается вверх под воздействием разницы давлений;
- пар проходит через сепаратор, делающий его сухим, и направляется в паропровод, тогда как излишки воды снова спускаются вниз.
У парогенераторов есть еще один этап, когда после всех перечисленных шагов трубы вторично нагреваются.
Нюансы могут варьироваться в зависимости от конструктивных особенностей парового котла и его задач. Однако, в большей или меньшей степени принцип работы агрегатов примерно такой.