Паровым котлом называется устройство, укомплектованное топкой, в которой происходит сгорание топлива. В результате выделяется тепло, которое предназначено для получения пара, имеющего высокое давление. Такой пар используется для различных целей.
Тепло, образуемое топочными газами, отдается радиационным поверхностям нагрева, а вне топки оно передается конвективным поверхностям, к которым относятся пароперегреватель, теплообменники, кипятильные трубы, экономайзеры, воздухоперегреватели, предназначением которых является снижение теплопотерь, увеличение кпд парового котла, экономичный расход топлива. (См. также: Автоматика для газовых котлов отопления)
Элементы конструкции парового котла
К элементам конструкции парового котла относятся трубы, сосуды и цилиндры различного диаметра, соединенные в единую систему посредством сварных соединений и вальцовки. В каждом паровом котле присутствуют барабан, трубопроводы и коллекторы. Проведение осмотра, очистки и ремонт паровых котлов осуществляется через специальные технологические отверстия, которые называются лазами.
Внутренняя емкость парового котла, заполняемая водой, называется водным пространством, а пространство, заполняемое образующимся паром, – паровым пространством. Водное и паровое пространство разделено поверхностью, именуемой зеркалом испарения. Паровое пространство укомплектовано оборудованием для сепарации влаги и пара.
Обеспечение безопасности работы
При работе парового котла происходит постоянное интенсивное охлаждение металлических элементов конструкции, подвергающихся воздействию высоких температур, что позволяет безопасно эксплуатировать котел. Охлаждение осуществляется посредством постоянной циркуляции теплоносителя по обогреваемым трубам. Тепло от образуемых в результате сгорания топлива газов передается трубопроводу, а теплоноситель, в свою очередь, непрерывно отводит тепло от стенок трубопровода, препятствуя его перегреву. В случае если этот процесс недостаточно интенсивен, трубопровод может перегреться и потерять свои прочностные характеристики. Перегрев приводит к разрыву труб или их оплавлению. Подобные явления могут стать причиной аварийного останова парового котла. (См. также: Прямоточные паровые котлы)
Обеспечение работы паровых котлов
Паровой котел действует следующим образом: в деаэраторе происходит водоподготовка для паровых котлов, после чего питательный насос подает воду в систему водяного экономайзер, в котором происходит ее нагрев посредством уходящих газов. После этого вода поступает в верхний барабан и смешивается там с котловой водой. Часть нагретой котловой воды по кипятильному трубопроводу поступает в нижний барабан, где образуется пароводная смесь, которая по подъемному трубопроводу оказывается в верхнем барабане.
Остальная вода из верхнего барабана идет по находящимся вне пространства топки опускным трубопроводам к коллекторной системе экранных труб. Пароводная смесь при этом вновь оказывается в верхнем котловом барабане. Система трубопроводов, по которой осуществляется движение теплоносителя, называется циркуляционным контуром.
Пар, образующийся в испарителях, проходит через паросепараторы, которыми оснащены жаротрубные паровые котлы. В паросепараторах из пара выделяются капельки влаги. Осушенный пар поступает по паропроводу к потребляющим устройствам или перегреватель, в котором происходит его нагрев до требуемых величин. (См. также: Виды котлов отопления)
Система контроля за работой парового котла
Компании, освоившие производство паровых котлов, оснащают выпускаемую продукцию контрольно-измерительными приборами и устройствами, позволяющими осуществлять надлежащий контроль за работой паровых котлов.
Важным элементом системы контроля является водомерное стекло парового котла, позволяющее контролировать уровень воды в системе. Водомерное стекло расположено на лобовой панели топочного кожуха. Водомерное стекло парового крана оснащено кранами. Нижний кран устанавливается на верхнем уровне огневой коробки, а верхний – в паровом пространстве котла. Оба крана связаны друг с другом посредством стеклянной трубки и плоского стекла. Стекло заполняется водой посредством нижнего крана и постоянно находится под давлением пара, который поступает через верхний кран. Действие прибора основано на законе сообщающихся сосудов: уровень воды в стеклянном сосуде будет соответствовать уровню воды в котле.
Во время работы котла уровень воды должен находиться между минимальным и максимальным уровнями. Минимально допустимый уровень воды устанавливается с целью исключения перегрева металлических элементов. Для большинства моделей минимально допустимый уровень находится на высоте 100 мм над огневой зоной. Максимальный уровень воды в паровых котлах рассчитывается с целью предотвращения попадания воды в систему паропровода. Попадание воды в паропровод может привести к гидравлическому удару в паропроводе, что может стать причиной серьезной аварийной ситуации. (См. также: Водогрейные котлы электрические)
Бытовые и промышленные паровые котлы имеют примерно одинаковую конструкцию и принципы работы. Несколько отличную конструкцию имеют котлы-утилизаторы, использующие для подогрева воды тепловую энергию газов, выделяемых дизель-генераторами, газотурбинными установками и другим оборудованием. В отличие от обычных котлов, котел утилизатор паровой не имеет привычных элементов конструкции котловых агрегатов. Вторичные газы сразу поступают на нагревающую поверхность. В этих котлах отсутствует топка и воздухоподогреватель, так как первичные газы, которые используются в котловых агрегатах, получаются в основном процессе производства. В котел-утилизатор поступают газы, температура которых составляет от 350 до 700 градусов. Такое оборудование имеют промышленное предназначение и устанавливаются на крупных энергоемких производствах.
